珠芽类魔芋:中国魔芋不应错过的机遇 云南民族大学化学与生物技术学院 张东华 摘要 本文介绍了国内外能生长叶面气生珠芽球茎的 3 个独特魔芋种。 文中对珠芽类魔芋的基 本生物学特性作了概括, 建议采用开花后无性繁殖方式得到的大量种子以及叶面气生球茎作 为独特的育种材料。该类魔芋能满足高繁殖系数、低种植成本、抗病能力强的要求,种植适 应面广,可缩短种植周期 1—2 年,推广价值高,经济潜力巨大。该类魔芋已在国内 6 个省 试种,长势喜人。 亲水胶体是应用极其广泛的高分子多糖的统称,种类繁多。植物亲水胶体占 亲水胶体种类及数量的绝大部分,而其家族中的卡拉胶(carrageenan)和魔芋 胶 (konjac gum) 是当今植物亲水胶体中应用最为广泛、 最具活力的两大类产品。 在食品、医药、化工、造纸、纺织、石油等行业中,有着广泛的应用。? 虽然植物亲水胶体可以从海藻类植物中提取, 但由于我国尚不是一个海洋大 国,从海藻类植物中提取的植物亲水胶体产量在世界市场上所占的份额微不足 道。不过,我国的另一种重要的亲水胶体原料——魔芋资源却十分丰富,适宜种 植的区域也很广,可规模化种植提取葡甘聚糖。近年来,云、贵、川,湖北、陕 西等省皆在大力发展魔芋种植业和加工业,并已形成较长的产业链。可以预计, 在不远的将来, 中国在全球魔芋胶领域发挥主导作用并占据较大市场份额是完全 可能的。 全球魔芋属约有 130 个种,目前已开发利用的可食用魔芋有 12 个种。我国 及东南亚地区有 10 余个栽培价值较高的种。目前,国内进行产业化开发的仅限 于白魔芋(A. albus)和花魔芋(A. konjac)2 个种,南方诸省大面积种植的品种 是花魔芋。云南南部边境地区有较为丰富的野生魔芋种质资源,开发潜力大。 一、我国魔芋产业发展的优势及潜在危机 1、我国魔芋产业发展的优势 与周边魔芋生产国进行比较,我国魔芋产业的优势一是政府重视,资金投入 大;二是 农户种植面积大, 人力成本低; 三是最近几年来在加工技术及设备方面与日本同 行的差距缩小。几项优势的结合导致我国魔芋半成品(主要是魔芋精粉、微粒粉 等)具有相对有利的市场竞争力。 然而, 目前国内在魔芋产业发展方面存在的两个瓶颈也是十分严重的:一是 夏季高温高湿环境下软腐病、 白绢病发病率高;二是魔芋在种植过程中繁殖系数 低(一般仅为 2—3 倍),这严重制约着国内魔芋总量的增长。人们戏称:魔芋 常常是种 3 亩收 2 亩,魔芋种植业难以成为地方农业的支柱产业。 2、我国魔芋产业潜伏的危机 (1)、野生种质资源相对缺乏。 (2)、野生新品种研发及种植推广乏力。 (3)、竞争对手日本、印尼、印度、泰国等国对魔芋新种的重视力度很大。 在东南亚地区, 已经可以注意到外国同行在加快野生魔芋的引种驯化工作,特别 是重点加快珠芽类野生魔芋的研发及人工种植。 如何加快我国野生优势魔芋种质资源的研究开发步子?要实现短期内大面 积种植,大幅度增加我国魔芋总量的目的,除在各省种植的白魔芋、花魔芋品种 外, 珠芽类魔芋是我们绝对不应该错过的难得魔芋种植品种。 它是会令人惊奇的! 二、珠芽类魔芋的分布情况 珠芽魔芋(A. bulbifer)在文献上已有报道[1]?,也有报道为 A. muelleri [2],但记载内容仅局限在魔芋种类分类方面,人们对其详细的生物学特性以 及其潜在的经济意义了解十分有限。事实上,二者被认为是十分相近的近缘种, 在印缅边境、缅孟边境及印尼部分亚热带及热带雨林环境有分布,常不易区别。 另一个在叶面生长有气生珠芽球茎的种是 A.erubescens, 其花型与 A.bulbifer 十分 相似, 但开花结籽方式与 A.bulbifer 及 A.muelleri 完全不同。 A.erubescens 开花仍 为有性繁殖。 生长珠芽类魔芋的生物基因特点:A. bulbifer (珠芽魔芋)及 A.muelleri , 其染色体属于三倍体,即 2n=39 的极少数魔芋种[3],生长繁殖能力突出,这 与多数魔芋种源中染色体组多为 2n=26 或是 28 的情况完全不同。 国内分布情况: 珠芽魔芋主要生长在中缅边境一带,境内一般分布于我国云 南省德宏州弄岛、盈江县铜壁关原始森林一带。长期以来,珠芽魔芋这一野生种 多年来未引起人们的重视,更谈不上产业化开发。 三、珠芽类魔芋的特性及其比较优势 珠芽魔芋开花未授粉以无融合性生殖(apomixis)的方式结籽以及在叶面生 长有独特的气生“珠芽球茎(bulbils)”是珠芽魔芋生物学繁殖的最大特点。以 下是珠芽类魔芋的主要特性介绍,详细介绍可见珠芽魔芋科技新书[4]。 1.地上植株长出众多球茎(bulbils)? 在珠芽魔芋茎、 叶片交叉点上生长出大小不一的棕色扁球形或长形球茎, 枝、 这是珠芽魔芋最显著的外部特征, 也是其独特繁殖方式和高抗病生物学特性的原 因之一。 在生长期为 3~4 年的植株上,可以观察到秆茎分叉处生长的珠芽小球茎 可达 20~30 个,最多得到 50 个气生球茎。 2.无地下繁殖(根)茎? 珠芽魔芋地下球茎周围无繁殖(根)茎。珠芽魔芋独特的根系特点则更有利 于其地下球茎生长迅速,其结果是块茎个头大,产量高,块茎中葡甘聚糖有效成 分含量相对较高。? 3.切块繁殖成活率高? 珠芽魔芋地下球茎虽有顶芽优势,但因球茎表面具有丰富的芽眼,侧芽(潜 芽)数量多,侧芽的发苗率亦很高。 4.开花进行无性繁殖,结籽成熟率高,繁殖系数大? 珠芽魔芋开花时,种子生长成熟无授粉过程,为无性繁殖方式完成,这在所 有魔芋种中只有(珠芽魔芋)A.bulbifer 和 A.muelleri 两个种具有这一特点。 无性繁殖的结果是种子可完全生长成熟, 是一种能采用种子进行大规模繁殖的重 要魔芋种,这也是其区别于其他魔芋品种的一个重要特征。 5.适宜高温高湿环境,抗病性强? 珠芽魔芋主要分布于我国云南南部及缅甸北部、印度尼西亚、斯里兰卡、印 度、泰国北部等高温多雨地区,气温高达 38~40℃环境下也能正常生长。长期以 来的生物自然选择使热带雨林气候成为珠芽魔芋最适宜的生长环境,较花魔芋、 白魔芋在生长期更耐热、耐水,抗病能力强。这也避免了长期以来魔芋种植在高 温高湿的 7~8 月间规模化种植发病率高的风险。? 6.块茎重量大(产量高)、 水分含量低、葡甘聚糖含量高? 珠芽魔芋在生长过程中其叶片宽大, 植物光合作用效率高, 加上其根系发达, 这是地下块茎生长膨大迅速的主要原因。 对于生长成熟的魔芋块茎, 其组织致密, 水分含量低,块茎单位体积较花魔芋、白魔芋重量大。 7.多苗现象? 多苗现象在珠芽魔芋生长过程中较为常见, 可分为多苗同体及多苗异体两种 情况。? (1)多苗同体现象。? 多苗同体现象在较小地下球茎的生长比较多见, 其特点是在原魔芋种球的顶 芽处生长出 1 棵主苗,当主苗破土生长 1~2 个月后,紧挨着主苗周围会生长出 1 棵或 2 棵“侧苗”,所不同的是,“侧苗”是从正在生长中的新球茎上长出的, 且“侧苗”高度往往超过主苗。在外观上表现为同一块茎会(先后)生长着 2~3 棵苗, 作者在此将其称为双苗或多苗现象。多苗现象这一特点显著提高了魔芋植 株光合作用的效率,更有利于块茎中葡甘聚糖的积累。?(2)多苗异体现象。 多苗异体现象主要出现在较大的块茎中。? 8.花叶同生现象? 花叶同生现象其实是多苗现象中的一种特例。 这是珠芽魔芋花叶基因在特定 生长环境条件下具有一定的可逆平衡:在不同的生长期间,魔芋球茎其组织中存 在一个花芽基因和叶芽基因的相对可逆转换平衡。这为人工诱导育种带来了机 遇。 9.鲜芋耐储运? 珠芽魔芋伤口组织特有的“自愈”现象,为远距离调种芋带来极大的方便。 “自愈”现象这一特点是珠芽魔芋品种自身免疫、抗病能力强的另一佐证,这为 珠芽魔芋的大面积引种种植带来更大的可操作性。 魔芋高产栽培技术操作规程 魔芋高产栽培是指围绕丰产目标而采取的选种、种芋处理、 选地、土壤处理、平衡配方施肥、优化种植模式、科学田管、病 虫害防治等从种植到收获的一系列农业生产措施。 —、 地理环境 土层深度达 30 厘米以上,土壤肥沃、微酸性,透气,保 水、保肥、排灌方便,地势平坦或坡度小于 25’ ,切忌选低洼 地,且 5—10 月月平均气温不低于 14-12,7-8 月平均最高气温 不超过 30℃,空气湿度 80%—85%的半阴半阳或光照充足的高 山和二高山地区即可栽培魔芋。 魔芋实行轮作换茬和间套作制度。选择前茬为禾本科作物 (如玉米)的田块,避免选择魔芋连作田,不要与辣椒、西红柿、 茄子、马铃薯、甘蓝、白菜、萝卜、烟叶、茶树等连作、间作或 套种。 二、产量目标 每亩魔芋平均产量达到 2000 千克以上。 三、种芋繁殖、精选、贮藏及处理 1、种芋繁殖 (1) 根状茎繁殖 将魔芋根状茎收集起来,集中保存,单独种植。 (2)小球茎整球繁殖 将重量在 250 克以下一年生球茎或二年生球茎采用整球繁 殖。即按球茎大小分类保存,单独种植。 2、种芋精选 选用较高海拔产地魔芋作种芋。选择无伤害、无病害、大小 相对一致,来源相同,成熟度好,表面光滑,形状色泽良好,种 脐很小或不明显的魔芋作种芋。 且采用两次精选法,即分别在种 芋贮藏之前进行第一次精选以及种芋播种之前进行第二次精选, 以确保选用优良无病种芋作种源。 3、 种芋安全贮藏技术 (1)宿地贮藏 在冬季气候温和无霜冻或霜冻轻微的低山地带,对于用 于小球茎或根状茎繁殖的种芋, 当年可不收获种芋,将种芋采取 宿地贮藏。方法是:待魔芋倒苗后 10 天左右,将魔芋秆拔掉, 再将魔芋秆洞穴用泥土密封, 并在魔芋田表面覆盖 5 厘米以上泥 土即可安全越冬。 (2)室内架藏 对于冬季气温低且容易出现霜冻的地区魔芋种芋采取如下 架藏方法。 ① 预处理 为了便于贮藏及降低贮藏时期病害发生程度, 种芋收获精选 后在室外晒 10 天左右,让其自然干燥,使之重量减少 15%。 ②药剂处理 种芋经预处理后用 50%甲基托布津可湿性粉剂、75%百菌 清可湿性粉剂等粉衣处理, 为了保证贮藏效果,还可在种芋预处 理之前先用硝基黄腐酸盐 600 倍与 50%退菌特可湿性粉剂 800 倍混合液浸种 30 分钟,或用 20%生石灰乳液浸泡 20 分钟处理 后,再进行预处理。 ③贮藏 用木料做成贮藏架,由下至上分若干层,每层间距为 30— 50 厘米,最下层不放种芋,每层铺放上下两排魔芋。对于较小 种芋及根状茎可适当增加堆放厚度。 ④ 贮藏条件 贮藏处通风透气, 最低温度控制在 5℃以上, 相对湿度 70% 左右,在贮藏期间应慎防老鼠危害,到翌年 4 月上中旬播种时, 种芋将再失水 15%左右。 4、种芋播种前处理 (1) 种芋第二次精选处理 贮藏后的种芋,先按要求进行第二次精选,剔除腐烂病芋; 对感染病害较轻但主芽完好的魔芋种, 可用锋利薄刀切除伤病部 分,用草木灰包裹切面即可。 (2)种芋暴晒处理 对再次精选处理后的种芋放在太阳下暴晒 1-2 天, 以达到用 紫外线杀菌消毒、促进魔芋主芽萌动、提早出苗的目的。 (3)种芋药剂处理 种芋经暴晒处理后再选用药剂浸种消毒处理, 主要药剂配方 及方法有如下几种,可根据实际条件选择其中一种。 ①75%百菌清可湿性粉剂 500 倍与 72%农用硫酸链霉素可 湿性粉剂 1500 倍混合液浸泡 30 分钟。 ② 20%生石灰乳浸泡 20 分钟。 ③77%可杀得可湿性粉剂 1000 倍与 72%农用硫酸链霉素可 湿性粉剂 1500 倍混合液浸泡 30 分钟。 〃 ④50%多菌灵可湿性粉剂 500 倍或 50%甲基托布津粉剂 500 倍液浸种 30 分钟。 〃 ⑤硝基黄腐酸盐 600 倍与 50%退菌特可湿性粉剂 800 倍混 合液浸泡 30 分钟。 ⑥600 倍硝基黄腐酸盐与 40%杜邦福星 800 倍混合液浸泡 30 分钟。 ⑦采用“三元消毒粉”粉衣(草木灰、石灰、硫磺粉以 50: 50:2 的比例混合均匀)。消毒方法是:将种芋表面均匀裹上一 层三元消毒粉即可;也可采用 50%甲基托布津可湿性粉剂或 50%多菌灵可湿性粉剂做种芋粉衣消毒。 魔芋种芋在浸种过程中应注意避免受伤害, 可先将魔芋种装 入竹篮后一并浸种,达到浸种时间后将种芋连同篮子一起捞出, 晾干后即可播种。 四、整地 1、深耕冻土 前作收获后,冬前进行深翻,把病菌埋于 30 厘米以下,第 二年春季进行第二次深耕时,撒施适量生石灰(每亩施生石灰 50 千克)或结合土壤消毒进行。 2、土壤消毒处理 采用土壤三元消毒粉(配方同前述),按每亩施消毒粉 50 千 克,在播种前撒施,然后翻耕细整,并开厢理沟。 五、播种 1、播种时间 适时播种。一般采用春播,即在 4 月中旬至 5 月上旬,或当 地表以下 10 厘米地温在 5 日内平均温度达到 10、以上,即可开 始播种。 2、播种方法 采取先开沟,施农家肥, 再撒施魔芋专用肥或硫酸钾型复混 肥(N:P:K 为 10:8:12),并在肥料上撤施一层薄土,然后放 种芋,放球形种芋时将魔芋主芽朝上并向东方微倾,播根状茎时 将芋头芽向上且基部插入土壤中,最后盖土起垄。 3、播种规格及播种量 根据种芋大小来确定播种规格及播种量(表 1)。 表1 魔芋播种规格及播种量参考表 种芋重 (克) 50 克以下 100 150 200 300 400 500 行距(厘 米) 40 60 60 60 60 60 60 株距(厘 米) 10-15 密度(株∕ 亩) 8000-1200 播种量(千 克) 100-150 0 20-25 25-30 35-38 40-45 50-55 55-60 4447-5558 3586-4447 2925-3176 2223-2470 2021-2223 1853-2021 445-556 538-667 585-635 667-740 800-880 920-1010 注:①表 1 为商品芋生产的种植规格及播种量参考值,为提 高单产可适当密植,即株行距分别在上述基础上调减 5 厘米左 右,在实际操作过程中魔芋播种密度一般依种芋球茎横径的 4 倍为株距,6 倍为行距。以根状茎横径的 7 倍和 14 倍为株距和 行距种植。决定栽植距离时,对于向南斜坡或较低海拔处,宜较 密植;在高寒地区,日照较少,宜稍稀植;花魔芋生长势旺宜较 稀植;②种芋在 100 克以下的采取密植栽培。 六、种植模式 对海拔 1100 米以上地区以及阴坡山地采用魔芋单作模式; 对海拔 1100 米以下地区采取魔芋与高秆作物(玉米、向日葵等) 间作或混作; 对较低海拔、 向阳坡地或光照较强地区采取与玉米 等作物套种,可采取 1 行魔芋+1 行玉米、2 行魔芋+1 行玉米、3 行魔芋+1 行玉米、4 行魔芋+1 行玉米等模式。或在经济林下种 植魔芋。 七、大田栽培管理 1、平衡配方施肥 (1)基肥施用 播种时重施基肥, 每亩施农家肥 2500-5000 千克、 复混肥或 魔芋专用肥 50—80 千克。 农家肥必须充分腐熟, 以达到大量杀死农家肥中的病原微生 物及草籽,提高肥效的目的。农家肥采取堆肥办法加以腐熟,即 在每年元月份前首先将猪栏粪等农家肥转到魔芋田间地头, 呈圆 锥形堆放(高 1.5 米以上),压实,然后在表面涂满一层约 5 厘 米厚的泥巴,或用塑料薄膜将农家肥盖实,确保农家肥密封,让 其自然升温发酵,使农家肥充分腐熟。 必须采用硫酸钾型魔芋专用肥或硫酸钾型复混肥, 切忌使用 氯化钾型专用肥或氯化钾型复混肥。 因地制宜采用先施肥后播种(种在肥上)、先播种后施肥(种 在肥下)、边播种边施肥(种在肥间): ①先施肥后播种(种在肥上)。即整田后先挖深 12—15 厘米 沟,然后在沟底施农家肥,再在农家肥表面施专用肥或复混肥, 接着再盖 3 厘米厚的土,并放种芋(主芽斜向上,下同),最后盖 土起垄。 这种施肥方法适合腐熟不够彻底且用量大的农家肥的施 用。在魔芋病害发生流行较重的地区,适宜采取这一施肥方法。 ②先播种后施肥(种在肥下)。 即整田后先挖 10 厘米深的沟, 然后播种,接着再将农家肥盖在魔芋种上面, 再将专用肥或复混 肥撒施在农家肥上,最后盖土起垄。 这种方法适合腐熟彻底且肥 量大的农家肥施用。 ③边播种边施肥(种在肥间)。 即整田后先挖 10 厘米深的沟, 先将魔芋种按要求放人沟内,同时在魔芋种之间点施农家肥,然 后在农家肥上或种植行旁撤施专用肥或复混肥,最后盖土起垄。 这种方法适合中等农家肥量的施用。 (2)追肥施用 魔芋出苗后,于 7 月上旬、8 月上旬分两次根部追施尿素, 每亩每次追施 5-8 千克,7 月中旬以后每 20—25 天选用颗粒丰 (1000 倍)或磷酸二氢钾(0. 5%)等叶面追肥一次, 连追 2—3 次, 叶面追肥可与防治魔芋病虫害药剂混配施用。 根部追肥方法: 魔芋出苗后进行根部追肥, 方法是将尿素均 匀撒施在魔芋株行间,切忌接触叶柄基部、魔芋叶片,或弄伤魔 芋植株,否则会导致魔芋叶烧病和其他病害发生。 叶面追肥方法: 即在进行魔芋病虫害药剂防治时,配制好药 剂后,再将叶面肥按浓度要求与药剂混合均匀,再喷施。喷施时 叶面叶背应喷洒均匀,切忌在施药过程中伤害魔芋。 2、培土 播种时培土起垄。即采取高垄栽培技术,播种时培土起垄, 使垄高达到 10—15 厘米,高垄栽培可达到排水、保墒、增气、 防病、增产目的。 出苗后培土增垄。出苗后,封行前,结合除草进行培土,将 垄增高 5—8 厘米。 暴雨后培土保垄:暴雨后,进行培土以防止土壤板结,保持 垄高。 3、除草 整田及苗前除草。在种植田耕整前 7—10 天及在 5 月底或 6 月初魔芋出苗前选用 20%克无踪水剂 600 倍或 30%飞达可湿性 粉剂 500 倍或 10%草甘膦 250 倍,选其中一种除草剂进行田间 喷雾除草。 苗后除草。魔芋出苗后至封行前,进行人工除草,除草时务 必注意防止魔芋植株及根系受到伤害。 4、覆盖 魔芋出苗后,封行前进行田间覆盖草或作物秸秆等, 盖草时 将稻草、杂草、麦秆、油莱秆等横放并铺放均匀,厚度为 5 厘米 左右。 5、排渍 对魔芋田块,特别是地势较低、地下水位较高的田块,要注 意开好围沟、厢沟及腰沟,确保在暴雨和持续阴雨过后,魔芋田 间排水通畅、不渍水。 6、洁园 在魔芋生长全过程,必须保持魔芋田间清洁卫生,对于魔芋 病残体及杂草要清除干净, 特别是要注意剔除魔芋 “中心病株” , 即发现“中心病株”后要迅速将其挖除、移出田外,在远离魔芋 田的下游处进行深埋或烧毁。对“中心病株”所在穴用生石灰或 其他药剂进行撒施或灌蔸等消毒处理。 八、主要病虫害防治 魔芋主要病害为魔芋软腐病、白绢病、根腐病、枯萎病等, 魔芋主要虫害有甘薯天蛾、豆天蛾、斜纹夜蛾等,对魔芋主要病 虫害防治采取综合防治策略。 1、魔芋病害防治 魔芋病害是以细菌性(软腐病)和真菌性病害(白绢病、根腐 病、枯萎病等)为主,由于不同病害往往交叉发生复合感染,因 此对于魔芋病害的防治必须采取综合治理措施,统防统治。 除采 用适合当地的抗病或耐病品种, 精选优质无病种芋;强化种芋安 全贮藏、种芋药剂处理;实行轮作换茬及间套种制度;土壤消毒 处理;施用腐熟农家肥、高垄栽培、雨后及时排出渍水、清洁田 园、 防止伤害魔芋植株等农业措施外, 在魔芋生长期从 7 月初开 始, 每隔 7—10 天, 分别用 77%可杀得可湿性粉剂 1000 倍与 72% 硫酸链霉素可湿性粉剂 4000 倍混合液,75%百菌清可湿性粉剂 500 倍与 72%硫酸链霉素可湿性粉剂 4000 倍混合液,600 倍硝 基黄腐酸盐与 50%退菌特 800 倍混合液等轮换使用,施药方法 根据病情发展,可用喷雾、灌根等施药方法,施药时间截至 9 月中旬。 2、魔芋虫害防治 在魔芋虫害较严重产区, 在加强魔芋病害防治的同时, 注意 适时防虫, 可人工捕杀幼虫或用 90%美曲膦酯(敌百虫)晶体 800 倍液,或 18%杀虫双乳油 800 倍液喷雾杀灭幼虫。 九、采收 首先确定魔芋收挖最佳时期。随机选择 10 株魔芋植株挖开 观察, 离球茎基部 5 厘米处叶柄上硬下软, 用手拔即可拔掉叶柄, 且脱落处光滑,则表明魔芋成熟,否则表明魔芋未完全成熟。若 上述 10 株预选植株绝大多数均已成熟,则可以收挖了,魔芋的 收挖期一般以霜降前后选晴天和土壤干燥时收挖较好。 其次收挖时从地边一角顺着魔芋行小心开挖, 收获时注意精 选抗病优良种芋, 并将种芋与商品芋分开放臵, 且注意将大球茎、 小球茎、根状茎及带病、带伤芋分开,轻拿轻放。