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来源:《中国中药杂志》,45(9)
天麻种植生产的生态循环利用模式分析
张进强1,周涛*,江维克1,郭兰萍2*,张光文3,
文玉朝4,刘鹏4,王晓5,潘成3,曹永直6,肖承鸿1
(1.贵州中医药大学;2.中国中医科学院中药资源中心;3.贵州乌蒙腾菌业有限公司;4.德江县绿通天麻发展有限公司;5.山东省分析测试中心;6.德江县农业农村局农技站;)世界农业经历了从刀耕火种、自给自足的个体农业发展到当前的现代化农业,人们通过科学技术的进步和土地的集约化取得了巨大成就。然而,现代化农业的发展基本上是建立在消耗大量自然资源的基础之上,由此引发了一系列全球性问题,如土地资源减少、荒漠化严重、环境污染等。如今,中药材种植已成为农业及医药业发展不可或缺的一部分,但在栽培过程中同样面临着诸多生态问题。如名贵中药天麻GastrodiaelataL.,这种比较特殊的异养型药用植物,它的根、茎、叶高度退化,种子无胚乳,因此在种子萌发时需要萌发菌(小菇属Mycena真菌)为其提供萌发时所需的营养物质,种子萌发完成后则需要蜜环菌属Armillaria真菌为其提供生长所需的营养物质。而萌发菌、蜜环菌生长繁殖的物质基础则是木材(又称菌材)。自我国成功将天麻野生变家种半个世纪以来,人工栽培天麻规模不断扩大,需要砍伐的木材越来越多,天麻生产与森林资源保护的矛盾日趋突出。如何既做好、做强天麻产业,又保护和利用好林业资源,是天麻产业共同面临的难题。
1天麻的种植现状迄今为止,全世界已发现天麻属植物约有30余种,我国天麻属植物已发现6个种,我国用于人工种植的主要是天麻G.elata。年,周铉、陈心启曾根据天麻花的颜色、花茎的颜色、块茎的形状、块茎的含水量等的差异将天麻划分为6种变型,即毛天麻G.elataf.pilifera、绿天麻G.elataf.viridis、乌天麻G.elataf.glauca、松天麻G.elataf.alba、红天麻G.elataf.elata、黄天麻G.elata.f.flavida。其中,以红天麻、杂交天麻产量高,乌天麻品质好。
野生天麻完全依赖于森林的存在,植被是天麻生长发育的重要环境条件。人工种植天麻,也离不开森林资源。一方面,人工种植天麻需要荫蔽、凉爽、湿润的环境条件,多选择在林间、草地、耕地挖塘,客观上存在着毁林、伤地;另一方面人工种植天麻还需要砍伐树木作为菌材,为天麻生长所必须的萌发菌和蜜环菌提供营养源。因此,在目前未有效开发出人工的替代菌材的情况下,天麻生产对森林资源的依赖是必须的。
据统计,用来种植天麻的树木种类主要是壳斗科中的麻栎Quercusacutissima,别名大橡子树、橡树;栓皮栎Quercusvariabilis,别名花栎木、耳子树;槲栎Quercussaliena,别名细皮青冈、青冈、白栎;桦木科的白桦Betulaplatyphylla,别名花果树;胡桃科的化香树Platycaryastrobilacea、核桃Juglansregia等;蔷薇科的樱桃Cerasuspseudocerasus、山楂Crataeguspinnatifida等。按《天麻生产技术规程》,种植天麻的树木直径以5~15cm粗,断筒以50cm长为宜,菌材用量按8~10根/m2计算,种植1亩天麻需要16.7~20t菌材,加之直径小于5cm的废弃树枝,种植1亩天麻实际消耗的木材量超过25吨。由于对天麻产业发展和林业生产缺乏一个科学的、长远的、协调的规划,或者虽然有规划,但没有真正抓好落实,天麻生产所需林材靠种植户自行解决,这无疑给森林资源的保护带来巨大的挑战。
2天麻种植过程中存在的生态问题2.1毁林种麻现象严重
年,周铉在《天麻形态学》中提到天麻的生产发展与林业的发展有着密不可分的联系。天麻生长需要常年湿度均衡的环境,目前各地种植的天麻大部分也都分布在具有森林气候影响的地段上,这样就可以利用自然环境的庇护来进行低投资的天麻生产。
尽管发展天麻产业,保证了医药行业药源,也提高了农民和地方财政收入,促进了地方经济发展。但是,在天麻产业规模不断扩大的过程中,盲目追求利益,不注重科学规划和合理发展,毁山种麻现象十分突出,如图1所见。在过去的近50年间,中国天麻产区的天麻栽培都过于集中,天麻用材量大大超过当地林木的生产量。
2.2菌材利用不充分,浪费程度大
菌材利用不充分是目前天麻种植过程中普遍存在的问题。主要体现在两方面:一是种天麻时,很多麻农砍伐树木后只取用5cm以上的树干来用作菌材,将5cm以下的细枝条弃之不用。每砍伐kg木材中,实际用于天麻生产的菌材仅有kg左右,占比约60%,而未用的木料超过kg,占比超过30%;另一方面,由于天麻种植存在连作障碍,天麻种植后剩下的旧菌材不能再用于种植下一茬天麻,因此大量旧菌材被成吨弃于荒坡草丛,有的甚至埋在土中任其慢慢腐烂,如图2所见。
2.3土地资源破坏及浪费
黔、滇山区,麻农根据天麻喜阴、抗旱能力差等特点,将天麻种植到荫蔽、凉爽、湿润的灌木丛中;湖北罗田地区利用水田覆沙土来种植天麻。由于天麻有连作障碍,种植过的土壤至少需要空闲4、5年才能再种植天麻。为了提高天麻产量,山区的麻农需每年更换种植地、丘陵地区的麻农换沙土来解决,这也造成了一定程度的生态破坏。如图3所见。雨季到来时,被破坏的山林将会有山体滑坡和泥石流的风险。另外,不断更换种植地在一定程度上迫使天麻从适宜生长地向非适宜生长地迁移,进而影响其品质、增加种植风险和成本,同时还降低了土地的产值。如何将种植过天麻的土地合理地利用起来,以减少土地资源的极大浪费也是目前天麻种植过程中亟需解决的问题。
2.4土壤微生物生态平衡的破坏
种植天麻时所需的蜜环菌被大量接种到野外土壤中,会影响土壤微生物的菌落结构和平衡。蜜环菌作为优势菌种入侵土壤,一方面会与其它菌种争夺营养物质,分泌一些化学物质来抑制其它菌种的生长,打破了土壤微生物态平衡;另一方面,蜜环菌在林业上属于植被病原菌,会给林业的发展造成威胁。因此,若不对种植过天麻的土地做妥善处理,会给生态环境的恢复带来隐患。此外,在天麻种植过程中,若只是一味地砍伐,不注重植树造林,森林一旦减少和破坏,或不在林中栽培天麻,危害天麻的尖孢镰刀菌Fusariumoxysporum、茄镰刀菌F.solani以及立枯丝核菌Rhizoctoniasolani等多种真菌性病害将大量蔓延,致使很多地区天麻生产徘徊不前,如图4所见。
3“生态循环种植”实现天麻产业的可持续发展3.1生态循环种植的理念
生态种植是目前国际社会最先进的环境友好型种植模式,是在保护、改善农业生态环境的前提下,遵循生态学、生态经济学规律,运用系统工程方法和现代科学技术,集约化经营的农业发展模式。生态循环种植是运用物质循环再生原理和物质多层次利用技术,实现较少废弃物的生产和提高资源利用效率的农业生产方式。在保证生态条件良好的条件下种植出高产量、高质量、高效益的农产品。它不单纯地着眼于当年的产量,当年的经济效益,而是追求经济效益、社会效益、生态效益的高度统一,使整个农业生产步入可持续发展的良性循环轨道。把人类梦想的“青山、绿水、蓝天、生产出来的都是绿色食品”变为现实。作为一种环境友好型、资源节约型的农作方式,中药生态循环农业具有较好的社会效益、经济效益和生态效益,符合生态文明建设的要求。
3.2天麻的生态循环种植技术
国务院一号文件连续提出农业生产中要保护生态环境,推进绿色生产,加强土壤综合治理等要求。随着全国范围内精准扶贫的推行,人们意识到,贫困地区生态环境较好,且多是中药材的主产区。因此,在贫困地区大力发展中药材生态种植,是开展中药材产业扶贫和科技扶贫的重要举措,对解决三农问题具有重要意义。为推进天麻的可持续发展,国家中药材产业技术体系贵阳综合试验站耗时3年,对天麻生产实践中的“林-麻”配套种植、“麻-菌”轮作种植、林-麻-菌”立体种植、“因材施种”的菌材分类种植等技术模式进行了调研和总结。尽管这些循环利用或生态保障性的种植技术目前还无法完全解决天麻种植过程中的生态问题,但若集合其种植技术之所长,形成一套完整的生态种植体系,对天麻的可持续发展有较好的现实借鉴意义。
3.2.1“林-麻”配套种植技术天麻种植具有很强的特殊性,两菌生产需要菌材,天麻种植需要菌材,菌材是天麻发展的重要支撑,没有足够的菌材林做保障,天麻产业无法可持续发展。要发展天麻产业,必须做到“兵马未到,粮草先行”。就是说要发展天麻,必须先发展林业。
贵州省德江县天麻种植基地示范的“林-麻”配套种植技术,是在计划种植天麻的前3年开始相继种植后续保障林,主要为桤树、板栗、水马桑等快速生长树种。目前,通过林业工程所推出的特色化产业,仅德江县沙溪乡就培养了近0亩天麻桤树、板栗后续林,并在林间种植天麻。枯枝落叶作萌发菌菌包基质,修剪的枝条作为天麻菌材,经过几年的持续种植,可以保证天麻种植业的可持续发展(如图5、6所示)。同时,还能通过采收板栗获得额外的收入,以此来促进天麻和板栗的经济效益共同得到提升
3.2.2“麻-菌”轮作种植技术天麻种植需要新材,还需要换地,旧土地及旧菌材常常被闲置,造成资源的极大浪费。如何将旧菌材及旧土地合理地利用起来是各天麻产区所面临的共性问题。
“麻-菌”轮作种植技术(如图7所示)可较好地解决旧菌材及旧土地资源过剩的问题,即天麻和食用真菌通过轮作以减少连作障碍、促进菌材充分利用、增加土地附加值。如贵州大方县“天麻-冬荪”轮作的循环利用旧菌材模式,是在种植天麻后的空窝栽培冬荪,废菌材栽培冬荪1-2年后腐烂成有机质返土,形成天麻-冬荪林下仿野生的轮作栽培,这种模式与传统大棚栽培、层架式种菌相比,无需大棚、遮阳网的投入,利用栽培天麻后的空穴栽培冬荪还减少了人工投入;另外,还可以将旧菌材粉碎后添加到菌棒中生产冬荪菌种,既充分利用了天麻废菌材,同时也降低了生产成本,使得资源循环利用。“天麻-冬荪”轮作不仅为发展天麻和食用菌产业提供新的模式,同时为天麻废菌材找到了新的出路,为增强林下经济发展开辟了一条新途径。陕西汉中、湖北罗田地区采用的“天麻-猪苓”混种模式也在一定程度上解决了菌材利用不充分的问题,也有农户将天麻旧菌材用于种植猪苓,实现“天麻-猪苓”的高效轮作。近年来,贵州德江县也开始致力于天麻和食用菌产业的发展,探索新的技术和新的栽培模式。现已成功将天麻旧菌材用于种植竹荪、平菇、灵芝等食药用菌品种,将“麻-菌”轮作的栽培模式不断拓展,相信在不久的将来,“麻-菌”轮作的生态循环种植技术将在全国遍地开花。
3.2.3“林-麻-菌”立体种植技术在“林-麻”配套种植技术及“麻-菌”轮作技术的启发下,年,贵州德江绿通天麻有限公司经理刘鹏首次提出“林-麻-菌”立体生态可持续发展栽培模式(如图8所示)。采用菌材后续林、天麻、食用真菌产业相结合,使天麻和食用真菌产业的原材料实现自给自足,解决了天麻废菌材循环利用问题,同时丰富了产业结构,促进产业增收,扶贫效果明显,是非常好的可持续发展模式。“林-麻-菌”立体生态可持续发展栽培模式中“林”是指发展以毛栗、桤木为主要品种的后续林,以及相应的育苗基地,为天麻、食用菌产业发展提供充足的原材料,其中桤木树Alnuscremastogyne(如图9所示)是一种较好的速生木材,一方面能改良生态,为天麻和冬荪栽培提供适宜的温湿遮阴环境;另一方面,桤木树是速生树,可以为冬荪栽培或菌种制作提供原材料,还可以固氮,改良土壤。“麻”是指天麻全产业链发展,天麻两菌(蜜环菌和萌发菌)生产、天麻纯种繁育、天麻无性繁殖高产示范、天麻集中有性繁殖育种示范、有机天麻生产加工、天麻休闲采挖园、天麻电商销售中心;“菌”是指通过第二产业的发展,即珍稀食药用真菌(如冬荪、竹荪、灵芝等)的制种、栽培、回收、初加工和销售,弥补天麻产业空缺,丰富产业链。利用栽培天麻后的空窝栽培食用菌、利用天麻废菌材生产食用菌菌种,并作为栽培食用菌的原材料,完善生态产业链,使天麻废菌材和天麻生产空窝得以有效利用。配合后续林的自给自足,基本实现天麻的生态种植。
3.2.4“因材施种”的菌材分类种植技术麻栎、槲栎、栓皮栎、樱桃、白桦等树种因较耐腐,又称长效菌材,也是最适宜生产的优质天麻菌材。实际上,天麻菌种生产、米麻生产、白麻生产和种麻生产等多个环节中,需要多次提供菌材来为天麻生长提供营养,若能根据天麻不同生长阶段的营养需求存在的差异,选择合适的菌材作为营养供给,则可以充分利用不同规格大小的木材,节省很多菌材。另外,若能将种过天麻的旧菌材也合理地利用起来,同样可以减少生态资源的浪费。
在天麻产区,有多家天麻种植公司采用“因材施种”的菌材分类种植技术(如图10所示),即根据木材的品质(如大小、质地、新旧等)分类使用,达到综合利用菌材的目的。如将树叶和较小的树枝用于繁殖天麻原球茎,直径为5cm~10cm的菌材用于种植米麻和白麻,用较粗的树干(直径大于10cm)作为商品麻的菌材。另外,在生产商品麻时,采用30%的树枝和70%树干作为菌材,在满足蜜环菌短期内的营养需求的同时也满足了蜜环菌生长对菌材的需求量。此外,可搭配40%速效菌材和60%的长效菌材,满足天麻不同时期的营养需求,在增加产量的同时也可以减少菌材浪费。总之,根据天麻生长发育的需要和生产目的不同,分类、综合利用菌材,可取得较好的综合效益。在对于废弃菌材的利用方面,收获商品麻后,废弃的菌材可直接用来种植食用菌,或将其粉碎后用于食用菌的菌种生产。种植天麻所用的菌坑也可以继续种植冬荪等食用菌。这样避免了菌材与土地资源的过度浪费,同时也最大程度地利用了生态资源。
3.2.5理想的天麻生态种植体系尽管上述几种生态种植模式都在一定程度上解决了天麻的部分生态问题,但其方案还有待完善。笔者通过对上述四种生态种植模式加以提炼、总结,取各种植模式之所长,归纳出一套系统的天麻生态种植方案,如图11所示:首先,在种植天麻前的3~5年大量栽培天麻后续林,后续林主要采用速生林(如桦槁、桤木、水马桑等)和经济林(如板栗、樱桃、核桃等)相结合;待林木成林时开始采集菌材,并将菌材分级分类利用,搜集落叶用于培养天麻萌发菌,小树枝(直径小于5cm)用于培养原球茎及米麻,大树枝(直径为5~10cm)可用于培养种麻,树干(直径大于10cm)用于栽培商品麻;最后,搜集种植天麻后的旧菌材,稍作晾晒,一方面可将其打成木屑,制作成菌棒,用于萌发菌、蜜环菌、冬荪菌、竹荪菌或猪苓的菌种培养,另一方面天麻旧菌材还可以用栽培冬荪、竹荪、猪苓等食药用真菌。
该方案解决了菌材的来源问题、菌材的合理分配问题、旧菌材的循环利用问题及土地资源的高效利用问题等。麻农除了收获天麻外,还同时还可以收获板栗、食用菌等副产物,丰富了产业结构,用有限的时间及土地资源获取更大的经济收益,无论是对于扶贫攻坚还是改善生态都有一定的指导意义。
4结语我国的生态农业是一个把农业生产、农村经济发展、保护环境、高效利用资源融为一体的新型综合农业体系。它要求运用生态系统理论、生态经济规律和系统科学方法,遵循“整体、协调、循环、再生”的基本原则,建立结构优化、环境友好的农业体系。天麻种植中通过循环利用资源,调整了产业结构、提高了系统功能,既可通过后续林减少对森林资源的绝对依赖,同时通过菌材分级分类利用提高菌材的使用率,最后通过与食用菌的高效轮作,减少旧菌材及土地资源的浪费,实现生产的良性循环,符合生态农业的总体要求。该体系可通过增产、增收,农民致富,诱导广大农民和基层干部迅速从传统农业、常规农业向生态农业转化。天麻生态种植体系是以协调人与自然的关系为基础,以促进农业农村经济、社会可持续发展为主攻目标,逐步建立起立体生态农业,走向良性的生态循环利用道路,提高林地的使用率,增加单位面积的附加值,有效保护生态环境,积极推动我国发展生态型健康天麻产业,从实现生态经济良性循环,达到生态、经济、社会三大效益的统一。
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