芡實(shí)栽培技術(shù)研究進(jìn)展

申雪敏，張國良，2，廖樹紅，黃志煒

（1.淮陰工學(xué)院生命科學(xué)與食品工程學(xué)院/江蘇省生物質(zhì)轉(zhuǎn)化與過程集成工程實(shí)驗(yàn)室，江蘇淮安；223003；2.淮安市鄉(xiāng)村振興研究院）

芡實(shí)（Euryale feroxSalisb.），為睡蓮科水生經(jīng)濟(jì)作物，在植物學(xué)上被稱為歐洲黑麥草、狐貍堅(jiān)果（Makhana，F(xiàn)ox Nut，Gorgon Nut），又稱芡、雞頭米、雞嘴蓮等，主要分布于我國南部和印度比哈爾邦北部[1]；按照自然和人工培養(yǎng)方式可分為北芡和南芡，北芡為野生種，南芡為栽培種。芡實(shí)富含礦物質(zhì)和蛋白質(zhì)，除了具有較高的營養(yǎng)價值外，還具有藥用價值[2]，芡實(shí)種子可用于治療與人類生殖、心臟、循環(huán)和消化系統(tǒng)相關(guān)的多種疾病[3]。此外，芡實(shí)還有抗抑郁、抗氧化和抗糖尿病等功能[4～6]，被廣泛用于食療、制藥等行業(yè)。據(jù)吳仰風(fēng)[7]介紹，21世紀(jì)初期，中國芡實(shí)種植面積約10 000 hm2，平均干芡米產(chǎn)量330～350 kg/hm2。隨著芡實(shí)品種的引進(jìn)和改良，近幾年，我國芡實(shí)栽培面積和產(chǎn)量逐步提高，僅江蘇芡實(shí)栽培面積就有1.3萬hm2[8]。

1 芡實(shí)品種的選育和改良

新品種的引進(jìn)、選育和改良對芡實(shí)產(chǎn)量的提高起到了重要作用。20世紀(jì)80年代以前，芡實(shí)品種主要是傳統(tǒng)的野生種，蘇州市蔬菜研究所利用白花蘇芡和紫花蘇芡進(jìn)行雜交，得到了果實(shí)飽滿的黃籽紫花蘇芡雜種一代，比紫花蘇芡增產(chǎn)15%。20世紀(jì)90年代初，為改善蘇芡種殼厚且不均勻等缺點(diǎn)，又以紫花蘇芡為母本、紫紅花刺芡為父本進(jìn)行雜交，篩選出了粒多、殼薄、出肉率較高的紅籽紫花蘇芡[9]。

2003年林光榮等[10]在福建莆田引進(jìn)蘇芡，采取合理密植、及時施肥等高產(chǎn)栽培技術(shù)，667 m2產(chǎn)芡米（種仁）30 kg，比該品種在蘇州當(dāng)?shù)氐漠a(chǎn)量增加4～5 kg，表現(xiàn)出早產(chǎn)和適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。2004年，尹渝來等[11，12]為進(jìn)一步改良芡實(shí)品種，利用紫花蘇芡×紫紅花刺芡和紅籽紫花蘇芡×黃籽紫花蘇芡2個組合進(jìn)行雜交，培育了更為優(yōu)質(zhì)的姑蘇芡1號、姑蘇芡2號、姑蘇芡3號和姑蘇芡4號品種。Verma等[13]利用γ射線誘導(dǎo)芡實(shí)，得到優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)早熟新品種。2011年，Kumar等[14，15]為提高芡實(shí)產(chǎn)量，研究得到了Sel-1、Sel-5、Sel-6、Sel-13和Sel-14等新品系。2015年，尹渝來等[16]又以紫花蘇芡為母本、紫花刺芡為父本進(jìn)行雜交組合，獲得了高產(chǎn)無刺芡實(shí)品種姑蘇芡5號。2016年，Kumar等[17]通過篩選和純化，最終得到了新品種Swarna Vaidehi，該品種幼苗開花至50%的花期為120～125 d，比傳統(tǒng)的芡實(shí)品種產(chǎn)量高約45%，且該品種對普通病蟲害具有抗性。2020年，Huang等[18]通過雜交南芡和北芡得到了一個新的雜交系，其種子較大、無刺、薄皮，表現(xiàn)出顯著的雜種優(yōu)勢，產(chǎn)量也高。

2 芡實(shí)育苗

2.1 育苗田育苗

芡實(shí)最初利用育苗田進(jìn)行育苗（圖1），這種育苗方式是露天育苗，無法避免外界環(huán)境造成的苗弱、出苗率低等問題，因此安徽省2018年發(fā)布了《綠色食品 芡實(shí)生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程》，要求芡實(shí)產(chǎn)地環(huán)境應(yīng)符合NY/T 391的相關(guān)規(guī)定，以應(yīng)對上述問題[19]。Kumar等[20，21]通過對田間土壤進(jìn)行深耕，并在外圍建造一個高約0.6 m的土堤，修建成苗圃進(jìn)行育苗，最終使產(chǎn)量得到了提高。徐華龍等[22]在播種前1周，利用避風(fēng)向陽的水田作為育苗池進(jìn)行芡實(shí)育苗，育苗池長5 m、寬2 m、深0.2 m，需要灌水深0.1 m，并在育苗池四周作埂，培育出的芡實(shí)苗出土整齊，苗莖粗壯。李善松[23]利用發(fā)酵的池塘淤泥作為基底進(jìn)行芡實(shí)育苗，消毒后覆膜培養(yǎng)，溫度保持在25～35℃，持續(xù)20 d即可出苗，芡實(shí)幼苗出苗率可達(dá)到80%。

圖1 育苗田培育芡實(shí)苗

2.2 棚池育苗

棚池育苗指在棚池、溫室或塑料大棚里培育幼苗，采用這種方式可提供穩(wěn)定的芡實(shí)幼苗發(fā)育條件，有利于培育壯苗。沿淮地區(qū)大多采用棚池育苗，即在平坦且靠近水源地塊建育苗棚池，育苗的整個過程在棚池內(nèi)進(jìn)行，棚內(nèi)溫度控制在15～30℃。棚池育苗的優(yōu)勢是可有效控制育苗的溫度、水分等，避免幼苗遭受外界環(huán)境的傷害[24]。

此外，溫室育苗和設(shè)施塑料大棚育苗也受到人們廣泛關(guān)注。張汆等[25]采用溫室育苗并結(jié)合大田移栽技術(shù)，將溫室育苗的晝夜溫度恒定在15～28℃，通過延長其生長發(fā)育周期，使667 m2產(chǎn)量提高了10%～30%。江蘇金湖縣利用塑料大棚提前育苗，開春后施肥、整地、覆膜，秋播時，選取肥沃、疏松、雜草種子少的區(qū)域，入冬前后進(jìn)行耕翻凍垡，1月底2月初，將裝有催芽過的芡實(shí)種子的營養(yǎng)缽沉入畦面即可，此方法解決了芡實(shí)苗期較長、開花結(jié)果期短等問題，使芡實(shí)產(chǎn)量增加[26]。鈕慶平[27]在池塘邊沿搭建密閉結(jié)構(gòu)的大棚，大棚內(nèi)單向透光板和透光簾相結(jié)合，使光照強(qiáng)度提高了15%～20%，大棚內(nèi)的溫度保持在20～25℃，可使芡實(shí)提前成熟，產(chǎn)量提高了15%～20%。

2.3 基質(zhì)育苗

從營養(yǎng)條件和生長環(huán)境方面看，基質(zhì)育苗比土壤育苗更有利于芡實(shí)生長，因此使用基質(zhì)培育出來的芡實(shí)苗整齊，出苗率高。丁廣禮[28]在栽培池底部鋪設(shè)由水稻秸稈、蛭石、膨脹珍珠巖組成的3層育苗基質(zhì)，因其容易滲水，保水性好，育出的苗根量大、盤根結(jié)實(shí)。楊成勝[29]發(fā)明了一種半浮式芡實(shí)育苗器，將催過芽的芡實(shí)種子種植于育苗基質(zhì)內(nèi)，可通過懸吊繩調(diào)節(jié)芡實(shí)苗在水中生長的位置，保證芡實(shí)葉片始終浮于水面，其中的基質(zhì)給芡實(shí)苗的生長提供了豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，減少了施肥，節(jié)約了成本。宋立勝[30]在田中的育苗池底鋪上1層由蛭石、雞糞、麥秸、竹屑、膨潤土組成的基質(zhì)，此方法為芡實(shí)生長發(fā)育提供充足的養(yǎng)分，有利于培育壯苗。

3 芡實(shí)栽培過程中水肥管理及病蟲害防治

3.1 水分管理

芡實(shí)是一種水生作物，主要生長在溫度為20～35℃，相對濕度為50%～90%，年降雨量為1 000～2 500 mm的熱帶和亞熱帶地區(qū)[31]，且水體透明度低于50%的水體中[32]。芡實(shí)生長發(fā)育的每個階段都需要保持一定的水深，否則芡實(shí)生長會受到影響。江蘇省2013年發(fā)布的《芡實(shí)早春設(shè)施育苗技術(shù)規(guī)程》，對不同生長時期的芡實(shí)提出了明確的水位要求[33]。

因此，根據(jù)芡實(shí)不同發(fā)育階段和生長環(huán)境情況調(diào)節(jié)水層深度尤為重要。育苗時，育苗床的水深應(yīng)保持在30 cm，定植時水深10～15 cm，成活后水位逐漸加深，一般為30～40 cm（圖2），旺盛生長期和開花結(jié)果初期水位加到50 cm，氣溫高時應(yīng)加深水位，以免水溫過高影響芡實(shí)生長[24]。對于長勢好的芡實(shí)，在生長旺盛期需要1.5～2.0 m的水位[34]。Bhatt等[35]在0.3～0.4 m淺水下種植芡實(shí)，平均生產(chǎn)芡實(shí)2.5～3.0 t/hm2。而傳統(tǒng)栽培方式的產(chǎn)量為1.4～1.6 t/hm2，單個果實(shí)的種子產(chǎn)量僅17.5～145.6 g。

3.2 肥料管理

施肥是提升芡實(shí)栽培效果的重要手段，芡實(shí)栽培肥料以基肥為主[36]。芡實(shí)的根部生長在水下，最好采用一次性施肥，但目前生產(chǎn)所用肥料大多數(shù)是速效肥，且要求少量多次，這大大增加了人工成本，且現(xiàn)有化肥含有大量化學(xué)物質(zhì)，過量施用會造成水體及土壤污染，因此，多省出臺了相關(guān)規(guī)定，要求芡實(shí)施肥需按照NY/T 496執(zhí)行。Kumar等[20]報道，在農(nóng)田耕作前按每1 hm2N∶P∶K=100∶60∶40的比例施用有機(jī)肥15 t/hm2，芡實(shí)可獲得較好的營養(yǎng)。姜海艷[37]以氮肥、磷肥、鉀肥、油渣、貝殼粉、蛋白泥等為原料，制成了一種芡實(shí)專用肥，該肥料可作基肥一次性施入，且其中的氮、磷、鉀養(yǎng)分釋放符合芡實(shí)吸收規(guī)律。鈕慶平[38]利用復(fù)合微生物菌種、EDTA二鈉、活性炭、過硫酸氫鉀等為材料，加入熔融的尿素制成一種緩釋復(fù)合肥，肥效6～7個月，適合長期種植芡實(shí)。

圖2 大田淺水種植芡實(shí)（育苗移栽，水深一般30～40 cm）

3.3 病蟲害防治

芡實(shí)生長過程中易受病原菌侵染和害蟲為害，嚴(yán)重的芡實(shí)生長異常，產(chǎn)量明顯降低。張寶棣等[39]發(fā)現(xiàn)，為害芡實(shí)生長的病害主要是炭疽病和斑腐??；主要害蟲是食根金花蟲和蚜蟲，以幼蟲為害芡實(shí)莖葉和根系，導(dǎo)致根部發(fā)黑腐爛，引起植株死亡。近年來，隨著芡實(shí)種植面積不斷擴(kuò)大，又發(fā)現(xiàn)芡實(shí)葉瘤病等[40]。Kumar等[20]報道，如果不對病蟲害加以控制，生產(chǎn)損失達(dá)80%～90%。

在農(nóng)業(yè)防治上，為減少病蟲害對芡實(shí)的影響，除采用冬耕凍垡等方式，殺死部分越冬病原菌和幼蟲，減輕為害外，還需做好田間清潔衛(wèi)生，及時清除病殘體[41]。

在藥物防治上，常采用80%炭疽福美可濕性粉劑800倍液或70%甲基托布津（甲基硫菌靈）可濕性粉劑800～1 000倍液防治炭疽病、斑腐病和葉瘤??；對于食根金花蟲和蚜蟲，則可撒施茶籽餅粉（300 kg/hm2）和噴施敵百蟲晶體400～600倍液防治[42]。江西省2020年發(fā)布的《芡實(shí)栽培技術(shù)規(guī)程》中，推薦采用人工捕捉和農(nóng)藥防治病蟲害，而農(nóng)藥的使用必須符合NY/T 393的相關(guān)規(guī)定[43]。

4 芡實(shí)采收途徑

芡實(shí)一般為傳統(tǒng)的人工采收（圖3），利用竹刀進(jìn)行分期采收，這種方式易導(dǎo)致根系和葉片損傷[44]，影響芡實(shí)產(chǎn)量，且收獲工作量大，極不方便。據(jù)安徽省2019年發(fā)布的《沿淮行蓄洪地區(qū)芡實(shí)生產(chǎn)技術(shù)規(guī)定》，沿淮地區(qū)一般8月中旬后開始采收鮮食芡實(shí)，以收芡實(shí)米為目的的，一般11月中旬植株枯萎后集中采收；采收無刺芡時，需用專用竹刀從果實(shí)基部取下果實(shí)，保證果梗不受損傷；采收有刺芡時，可用鐮刀直接割下果實(shí)。大面積種植，以收干芡米為目的的，待植株枯死漚爛后用采收船進(jìn)行機(jī)械采收[45]。

Khadatkar等[46]設(shè)置了一套從池塘采集芡實(shí)的裝置，該裝置包括1個由10 L壓縮空氣氣瓶提供支撐的浮動平臺，1個帶有調(diào)節(jié)器的10 m軟管和1個帶有帶帽、面罩和內(nèi)容物指示器的套裝迷你潛水工具包，與傳統(tǒng)采收裝置相比，芡實(shí)采收過程更加便利且產(chǎn)量提高了33.6%。楊書戈等[47]發(fā)明了一種芡實(shí)采收器，使采收的芡實(shí)果實(shí)從鐮刀的半圓形面上跌落至采收袋內(nèi)，避免了用手直接接觸芡實(shí)果實(shí)，更加方便。陳志宏等[48]發(fā)明了一種芡實(shí)果實(shí)采收裝置，包括手持機(jī)構(gòu)、支架和抓手裝置，其中緊線器使抓手抓攏范圍增大，適合采收不同大小的果實(shí)，提高了芡實(shí)果實(shí)采收效率。

5 芡實(shí)栽培模式

5.1 芡實(shí)—水芹高效栽培模式

芡實(shí)3月下旬至4月中旬浸種、催芽、播種，5月下旬假植，6月下旬移栽，7月中旬至9月采收結(jié)束；9月下旬育水芹苗，10月上旬移栽，次年4月收獲結(jié)束，每667 m2可獲得效益1.5萬元[49]。據(jù)江蘇省2016年發(fā)布的《芡實(shí)—水芹生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程》介紹，9月下旬排種，宜選用早熟耐熱品種，如常熟白芹、宜興圓葉芹；10月上中旬排種，則選用晚熟耐寒品種，如玉祁紅芹等[50]。

5.2 一熟茭—豆瓣菜—藕蓮—芡實(shí)—水芹兩年五熟高效設(shè)施栽培模式

第1年至第2年6月中旬，依次定植采收白種一熟茭、大葉豆瓣菜苗、花藕早熟種，待6月下旬定植姑蘇芡5號，9月上旬至10月上旬采收，10月上旬排種蘇芹雜5號，12月下旬至第3年3月上旬收獲，扣除成本后，該模式每1 hm2純收入33.6萬元[51]。

5.3 芙蓉萍、菱角與芡實(shí)混合種植模式

將芙蓉萍種植在菱角的外層，與芡實(shí)進(jìn)行混合種植，有效保證了菱角、芡實(shí)種植水域的水質(zhì)，相比芡實(shí)與蓮藕等種植，這種模式有生長速度快、發(fā)病率低、產(chǎn)量高、質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)[52]。

5.4 芡實(shí)與魚類空間搭配的種養(yǎng)模式

芡實(shí)種子利用無土空氣發(fā)芽進(jìn)行播種，隨芡實(shí)生長進(jìn)行注水、培水、投放魚苗，在注水口設(shè)置消毒裝置，潑灑復(fù)合菌和復(fù)硝酚鈉調(diào)節(jié)水體，其中復(fù)合菌與水中懸浮的有機(jī)質(zhì)結(jié)合形成的懸浮活性物質(zhì)以及有機(jī)肥可作為水體中浮游生物和幼魚的餌料，種植的芡實(shí)可吸收池水中的氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)價值的最大化[53]。

圖3 人工采收芡實(shí)

5.5 芡實(shí)的其他種植模式

芡實(shí)還可以與其他作物，如水稻、小麥等進(jìn)行輪作。Singh等[54]建立了魚、水稻、板栗與芡實(shí)相結(jié)合的綜合生態(tài)養(yǎng)殖系統(tǒng)模式。與傳統(tǒng)芡實(shí)種植模式相比，這種模式比芡實(shí)—魚、芡實(shí)—水稻和芡實(shí)—板栗的總收益明顯提高。Pramanik等[55]研究表明，在濕地生態(tài)系統(tǒng)下，芡實(shí)和魚類均可獲得良好的有機(jī)和無機(jī)營養(yǎng)，芡實(shí)—魚養(yǎng)殖對芡實(shí)的產(chǎn)量和營養(yǎng)價值有顯著提高。Kumar等[56]研究表明，在農(nóng)田中，1 a內(nèi)可成功輪種2季芡實(shí)，極大提高了芡實(shí)產(chǎn)量。

6 展望

芡實(shí)是一種含有豐富營養(yǎng)元素的水生蔬菜，不僅是受消費(fèi)者歡迎的時鮮蔬菜以及觀賞植物，還具有功能強(qiáng)大的藥用價值，其種植效益與經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。目前，芡實(shí)品種已由傳統(tǒng)的野生品種向雜交品種方向轉(zhuǎn)變，不僅使芡實(shí)產(chǎn)量得到了提高，且雜交新品種對普通病蟲害具有抗性，但仍無法完全避免病蟲害導(dǎo)致的芡實(shí)品質(zhì)下降。因此，可通過基因工程等手段對芡實(shí)進(jìn)行品種改良，發(fā)掘優(yōu)異基因用于高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)育種，來滿足市場不同需求，使種植效益最大化。

在芡實(shí)育苗方面，廣大科研工作者進(jìn)行了大量研究，先后出現(xiàn)了多種推廣面積較大的育苗方式，但目前生產(chǎn)中仍以育苗田育苗為主。因此，為實(shí)現(xiàn)芡實(shí)的高出苗率，破除堅(jiān)硬的種殼而不降低發(fā)芽率，減少育苗用工和育苗勞動強(qiáng)度，培育出壯苗，筆者認(rèn)為根據(jù)芡實(shí)不同品種特性建立一套完善的芡實(shí)高效育苗方法，是下一步需要深入研究的重點(diǎn)。

在芡實(shí)栽培管理、采收途徑和栽培模式方面，目前已初步形成了一套完整的芡實(shí)栽培體系，同時建立了魚、龍蝦、水稻、水芹、蓮藕等與芡實(shí)相結(jié)合的混合種套養(yǎng)模式，并與多種采收模式相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了芡實(shí)價值的最大化，但高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗逆仍將是未來芡實(shí)栽培研究的主要目標(biāo)。