趙 艷 呂林有 于國慶關(guān) 冰 李 媛

（遼寧省沙地治理與利用研究所，遼寧阜新 123000）

遼寧西北地區(qū)位于科爾沁沙地南緣，是北方典型的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與牧業(yè)經(jīng)營活動交錯(cuò)發(fā)展區(qū)。近年來，受到傳統(tǒng)耕作種植和不良?xì)夂蛴绊?，土地?yán)重沙化、生態(tài)環(huán)境嚴(yán)重破壞、土地利用率極為低下，農(nóng)牧民生產(chǎn)、生活壓力持續(xù)加大，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)急需調(diào)整[1]。因此，結(jié)合生態(tài)文明建設(shè)進(jìn)行農(nóng)村農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整亟待推進(jìn)，應(yīng)積極探索生態(tài)恢復(fù)治理與生態(tài)產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展模式。

菊芋（Helianthus tuberosus L.）又名洋姜、鬼子姜，屬于菊科向日葵屬，多年生草本植物，耐寒、耐旱、耐貧瘠，主要分布在北美溫帶區(qū)域。菊芋經(jīng)歐洲傳入中國，其塊莖中富含大量的菊糖、果糖及低聚糖成分，是工業(yè)制糖和生物制劑的上等原料，具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值；地上莖葉營養(yǎng)物質(zhì)豐富，可作為家畜的上等優(yōu)良飼料。菊芋種植簡易，其莖塊繁殖力強(qiáng)，種子成熟自然脫落后，第2年也可以長出植株，并且對環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，1次播種可多次收獲。菊芋抗病性強(qiáng)，不易發(fā)生病蟲害，適宜在北方沙漠化半干旱地區(qū)推廣種植，具有鮮明的地域特色，是水土保持和防風(fēng)固沙的優(yōu)良作物。在遼西北生態(tài)脆弱區(qū)應(yīng)用菊芋產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展模式，可促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)、社會、生態(tài)可持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展。

1 菊芋種植的生態(tài)價(jià)值

1.1 防風(fēng)固沙

菊芋作為一種生態(tài)型經(jīng)濟(jì)物種，繁殖能力強(qiáng)，一次播種后將永久生存，莖塊以每年20倍的增長速度擴(kuò)繁。種子成熟后，會通過風(fēng)媒介質(zhì)向周圍傳播，在土壤中增加菊芋繁殖體庫密度。菊芋的根系特別發(fā)達(dá)，根系可達(dá)2 m，交叉生長在土壤中。地下塊莖、根的生長可改善沙地的通透性，具有改土培肥的作用。根系形成的防護(hù)網(wǎng)絡(luò)具有保持水土的作用，有利于耕作層的修復(fù)。菊芋塊莖在6～7℃時(shí)萌動發(fā)芽，可在-30～-20℃的凍土層內(nèi)安全越冬，具有很強(qiáng)的抗寒能力。因此，我國絕大部分北方地區(qū)都可種植，保證冬季土壤不受風(fēng)蝕的影響和第2年春季的返青。菊芋地面苗密莖長、分枝多，枝葉可形成防護(hù)植物覆蓋層和防護(hù)林帶，莖葉枯落后經(jīng)分解成為肥料，增加土壤有機(jī)質(zhì)含量。在生產(chǎn)利用過程中，菊芋可以充分利用生態(tài)退化區(qū)土地資源，在沙化土地種植，能增加地面覆蓋度、減少沙土流動、防治土壤風(fēng)蝕等，生態(tài)效益顯著，是優(yōu)良的固沙植物[2-3]。

1.2 土壤污染修復(fù)

植物土壤污染修復(fù)是利用植物的超積累和積累性功能來轉(zhuǎn)移、富集土壤中的一些特定污染物。所謂超量積累是超能量吸收重金屬并將其運(yùn)轉(zhuǎn)到植物體地上部分。

通過植物修復(fù)技術(shù)從土壤中去除的有害金屬離子量是所收獲植物的總生物量與該金屬離子在植物中富集濃度的乘積，所以所選植物應(yīng)具有很高的生物量，以提高在植物體內(nèi)的富集濃度。植物對土壤中的污染物具有固定、吸收、轉(zhuǎn)移、富集、轉(zhuǎn)化和根濾作用，使土壤中的污染物得以消除或者將土壤中的污染物濃度降到可接受水平，以達(dá)到土壤修復(fù)的目的。菊芋對土壤中鎘有較強(qiáng)的吸收富集能力，把菊芋種植在重金屬污染土壤中，通過植物生長過程將重金屬富集到植物體內(nèi)，當(dāng)菊芋花期結(jié)束時(shí)，將菊芋根、莖和葉整體從污染環(huán)境中移走，實(shí)現(xiàn)土壤中鎘的去除。對礦區(qū)重金屬超標(biāo)的土壤進(jìn)行生態(tài)修復(fù)時(shí)，可以通過種植菊芋等生物量大、生長速率快的植物，富集、轉(zhuǎn)移土壤中重金屬，最終達(dá)到土壤修復(fù)的目的。

菊芋耐鹽堿能力強(qiáng)，在改良鹽堿地上種植具有顯著的優(yōu)勢。菊芋根系生物量大，能吸收鹽堿地大量的鹽分，起到改良土壤的作用。相關(guān)研究顯示，含鹽量低于8‰的鹽堿地不影響菊芋生長和莖塊品質(zhì)，耐鹽菊芋能從土壤中吸走鹽分，減少鹽堿地的含鹽量。經(jīng)過幾年修復(fù)后，土壤中的鹽分被地上植被帶走，最終把鹽堿地改良為健康土地，這對我國的糧食安全生產(chǎn)意義重大。

菊芋具有優(yōu)良的抗逆性，在植物修復(fù)方面的應(yīng)用可以治理鹽堿化和重金屬污染的土壤環(huán)境，修復(fù)過程操作簡單、費(fèi)用低、安全，具有雙重的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益[4-6]，可為有效解決土壤污染和土壤鹽堿化提供參考，為植物修復(fù)技術(shù)的進(jìn)一步推廣提供科學(xué)依據(jù)。

1.3 生物防治

生物防治就是利用一種生物防治另外一種生物的方法，可降低雜草和害蟲等有害生物種群密度。菊芋繁殖方式有種子繁殖和根塊擴(kuò)繁2種方式。菊芋根系特別發(fā)達(dá)，繁殖力強(qiáng)，在土壤中形成密集網(wǎng)絡(luò)，其地下繁殖體庫具有優(yōu)勢，可以抑制其他植物繁殖體的發(fā)展，在種間競爭中占有優(yōu)勢地位。另外，菊芋地上部分生長速度快、生物量大、生育期長等特點(diǎn)，在地上植物群落中占有優(yōu)勢地位，可以抑制其他作物生長，快速成為群落優(yōu)勢物種，特別對在地表裸露區(qū)域的入侵植物生長具有明顯的抑制作用。因此，沙化地區(qū)種植菊芋可以抑制遼西北土地脆弱地帶毒害草和入侵植物的生長。

菊芋植物生理生化研究表明，菊科植物分泌的物質(zhì)可通過土壤介質(zhì)破壞周圍植物受體膜系統(tǒng)的穩(wěn)定性及水分平衡關(guān)系，促進(jìn)或阻滯葉綠素合成，影響植物對土壤營養(yǎng)物質(zhì)的吸收等，產(chǎn)生明顯的化感效應(yīng)。目前，應(yīng)用菊芋浸提液研制除草劑有著顯著的效果。有學(xué)者研究表明，菊芋塊莖浸提液的化感效應(yīng)可加快生菜種子的萌發(fā)速度。另外，菊芋秸稈對根結(jié)線蟲、連作番茄及土壤微生物真菌群落結(jié)構(gòu)產(chǎn)生明顯的影響。

菊芋作為一種潛在的生物防治開發(fā)利用的植物，可以開發(fā)除草劑，也可研發(fā)成催芽劑，具有綠色、環(huán)保優(yōu)勢，是農(nóng)藥等非生物防治病蟲害方法所不能比的，可根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要加以開發(fā)利用，為我國農(nóng)業(yè)減肥、減藥、促品質(zhì)奠定基礎(chǔ)。

2 菊芋的經(jīng)濟(jì)價(jià)值

2.1 食品開發(fā)

菊芋富含氨基酸、淀粉、葡萄糖、礦物質(zhì)、微量元素和維生素等多種營養(yǎng)物質(zhì)。作為綠色食品，其具有很高的食用價(jià)值，可炒可涼拌，也可腌制成各種風(fēng)味的咸菜，口感香脆，深得大家喜愛。

菊芋可作為原料加工成膨化脆片、果醬、菊芋脯、菊芋干等休閑食品；其花可制成菊芋花茶，具有清熱去毒的保健功效。菊粉是從菊芋中提取的一種碳水化合物，富含天然果聚糖，最終水解成的單糖是果糖，而非葡萄糖，是一種天然功能性多糖化合物，對人體特別有益。食用果糖可以起到降血壓和降血脂的功效，可滿足糖尿病、肥胖癥患者等特殊人群的需要。

菊糖還是益生菌的超強(qiáng)增殖因子，抗菌功效極強(qiáng)，可增加人體內(nèi)益生菌的數(shù)量，抑制有害微生物的生長，維持消化道的微生態(tài)平衡，促進(jìn)胃腸道蠕動。菊粉還有很好的排毒養(yǎng)顏功效，可以改善人體脂質(zhì)的代謝，促進(jìn)人體礦物質(zhì)吸收，是制作營養(yǎng)、保健食品的理想原料，已被多個(gè)國家批準(zhǔn)為食品和營養(yǎng)增補(bǔ)劑，目前已被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥制造、食品生物技術(shù)等領(lǐng)域[7-8]。

2.2 秸稈利用

菊芋是生物量最大的高寒沙生植物之一，葉、莖、根塊均是優(yōu)質(zhì)青飼料。菊芋莖稈中含有蛋白質(zhì)、糖、鐵、硒等多種營養(yǎng)物質(zhì)，大量的雙歧桿菌和韋氏桿菌可以制造大量的有效菌群，可以直接作青飼料，也可以通過加工成為優(yōu)良的家畜飼料。該飼料中的能量和各種營養(yǎng)成分均衡全面，能夠完全滿足家畜對營養(yǎng)的需要。同時(shí)，菊芋的莖葉、秸稈等也可以作為燃料，其莖稈可直接燃燒或制成固體燃料，秸稈還可用來制造各種環(huán)保包裝材料，因而菊芋其地上部分可作飼料、燃料、造紙?jiān)系?。菊芋莖葉枯落后經(jīng)分解成為肥料，對改良土壤環(huán)境、增加土壤有機(jī)質(zhì)含量、改善沙地土壤結(jié)構(gòu)有重要作用，進(jìn)而為退沙還田、還林創(chuàng)造有利條件。

3 開發(fā)利用現(xiàn)狀

從菊芋栽培現(xiàn)狀來看，遼西北風(fēng)沙半干旱區(qū)菊芋品種引進(jìn)、篩選和種植已經(jīng)取得了階段性進(jìn)展。人們對菊芋種植的水肥高效栽培關(guān)鍵性技術(shù)進(jìn)行研究，初步總結(jié)出風(fēng)沙半干旱區(qū)種植菊芋的最佳水肥施入量，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行技術(shù)推廣，取得了很好的示范效果，為農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整提供了技術(shù)支撐，并起到了示范帶動作用，實(shí)現(xiàn)了退化沙化草地生態(tài)治理過程中土地所喪失的部分生產(chǎn)功能恢復(fù)，為地方畜牧業(yè)健康發(fā)展提供了物質(zhì)支撐，為遼西北地區(qū)大面積菊芋種植提供了重要的科學(xué)依據(jù)。

從生態(tài)學(xué)角度來看，人們提出了菊芋科學(xué)生態(tài)種植管理制度。種植1年后，通過不同根系處理，實(shí)現(xiàn)多年可持續(xù)利用。在遼西北地區(qū)種植菊芋能夠有效提高土地利用效率、增加單位土地面積生產(chǎn)值，在增加經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)還具有環(huán)境保護(hù)作用，減少地表裸露面積、降低地表風(fēng)速。針對遼西北農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)土地沙化現(xiàn)狀，改變傳統(tǒng)種植模式，發(fā)展多元化種植模式，進(jìn)行多產(chǎn)業(yè)融合，建立庭院經(jīng)濟(jì)，帶動周邊農(nóng)戶對土地合理利用，并實(shí)現(xiàn)菊芋種植和光伏發(fā)電融合模式的初步探索和研究。

4 遼西北地區(qū)發(fā)展菊芋產(chǎn)業(yè)建議

菊芋種植歷史悠久，但是長期以來都是農(nóng)戶粗放管理，未形成科學(xué)的種植結(jié)構(gòu)。隨著菊芋產(chǎn)業(yè)的興起和遼西北獨(dú)特的地理環(huán)境，亟須從生態(tài)適應(yīng)性、種植合理性、市場競爭性等方面對農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，以加快菊芋產(chǎn)業(yè)的規(guī)模化發(fā)展。

長期以來，遼西北地區(qū)菊芋均為零星栽培，菊芋種植面積小、產(chǎn)量低，未形成相應(yīng)的栽培技術(shù)體系，品種引進(jìn)、配套栽培技術(shù)研究和種植規(guī)模跟不上產(chǎn)業(yè)發(fā)展的步伐。因此，建議該地區(qū)根據(jù)不同地域的自然特點(diǎn)，在保護(hù)生態(tài)環(huán)境的基礎(chǔ)上，通過整合沙化土地利用方式，形成規(guī)?；N植模式，引進(jìn)新品種，開發(fā)適合當(dāng)?shù)鼐沼螽a(chǎn)業(yè)發(fā)展的新技術(shù)，形成集種植生產(chǎn)和加工利用于一體的產(chǎn)業(yè)鏈，帶動周邊地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，以利用菊芋全產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)行精準(zhǔn)扶貧為發(fā)展理念，促進(jìn)一、二、三產(chǎn)業(yè)深入融合發(fā)展，打造以菊芋產(chǎn)業(yè)為主體的經(jīng)濟(jì)循環(huán)圈，促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展，在合理利用土地資源的基礎(chǔ)上發(fā)展菊芋產(chǎn)業(yè)。

構(gòu)建高效生態(tài)菊芋產(chǎn)業(yè)體系，針對遼西北生態(tài)保護(hù)和產(chǎn)業(yè)開發(fā)需求，建立多樣化種植模式，實(shí)現(xiàn)“產(chǎn)業(yè)生態(tài)化和生態(tài)產(chǎn)業(yè)化”，從根本上促進(jìn)遼西北地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展，并積極探索集生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、社會、民生為一體的生態(tài)脆弱區(qū)健康發(fā)展模式。由此促使生態(tài)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)和保護(hù)建設(shè)共贏式發(fā)展，破解區(qū)域生態(tài)建設(shè)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展、民生改善之間的矛盾，努力形成活力迸發(fā)的新增長區(qū)，積極探索生態(tài)恢復(fù)治理與生態(tài)產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展的優(yōu)化模式和先進(jìn)技術(shù)。

開拓市場，拓寬菊芋產(chǎn)品銷售渠道。受傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的影響，農(nóng)民銷售渠道單一，不能及時(shí)銷售菊芋相關(guān)產(chǎn)品，容易造成產(chǎn)品積壓，儲存困難。因此，政府應(yīng)加大對農(nóng)民宣傳培訓(xùn)力度，利用現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)，建立新型智慧農(nóng)業(yè)科技平臺，實(shí)現(xiàn)多渠道銷售，增加農(nóng)民收入，保證菊芋產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。

我國是農(nóng)業(yè)大國，在退化沙化農(nóng)耕地生態(tài)治理的同時(shí)應(yīng)該考慮農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增收問題。菊芋作為一種生態(tài)型經(jīng)濟(jì)作物，被列為資源性食品，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。以菊芋為基礎(chǔ)的生物煉制產(chǎn)業(yè)的成立，必將對我國的能源安全、糧食安全、生態(tài)環(huán)境以及和諧社會發(fā)展產(chǎn)生重要的意義。