中國木薯研究及產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢

付海天，鄭 華，文 峰，梁立娟，王 帝，李 軍

（廣西壯族自治區(qū)亞熱帶作物研究，廣西南寧 530001）

木薯（Manihot esculentaCrantz）起源于熱帶美洲，是大戟科木薯屬植物，耐旱且抗貧瘠，是三大薯類作物之一，全球第六大糧食作物，有“地下糧倉”“淀粉之王”和“能源作物”的美稱[1]。木薯用途廣泛，可食用、飼用和加工成各種工業(yè)產(chǎn)品，主要加工是淀粉、酒精等[2]，是我國南方重要的經(jīng)濟(jì)作物。

1 中國木薯發(fā)展研究歷程

中國木薯的研究起步較晚，大致經(jīng)歷了三個階段。第一階段為起步發(fā)展階段（1940—1978 年）：廣西農(nóng)事試驗場、廣東曲江馬坎農(nóng)場試驗站、華南熱帶作物研究院等研究單位都開始了起步研究，主要開展品種收集工作、地方品種比較試驗、栽培增產(chǎn)試驗等。第二階段為穩(wěn)定發(fā)展階段（1979—2007年）：在此期間主要開展木薯多樣性育種研究與栽培方面研究，探尋木薯對水肥的需求規(guī)律，并初步建立了一些穩(wěn)定的試驗點，進(jìn)行品比試驗、區(qū)試試驗、生產(chǎn)試驗、推廣等。第三階段為快速發(fā)展階段（2008 年至今）：2008 年，國家木薯產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系成立，為木薯提供了經(jīng)費有保障且穩(wěn)定的研發(fā)隊伍，10 多名崗位專家涉及木薯遺傳改良、栽培與土肥、病蟲草害防控、機(jī)械化、加工、產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)等研究方向，基本覆蓋木薯整個產(chǎn)業(yè)鏈，全面提升了木薯研究水平。經(jīng)過80 多年幾代人的努力，木薯在種質(zhì)資源收集、育種、栽培及綜合開發(fā)利用方面取得了較多突破性的進(jìn)展。

2 木薯品種資源收集與運用

2.1 引種豐富了木薯品種資源

中國是木薯種質(zhì)資源貧乏國家，與世界悠久的4000 多年木薯栽培歷史相比，中國木薯栽培的歷史不長，只有200 多年歷史，國內(nèi)可收集到的地方品種少[3]。木薯引種主要來自哥倫比亞、尼日利亞、巴西、泰國、越南等國家，引進(jìn)的木薯種質(zhì)資源主要集中在國際熱帶農(nóng)業(yè)中心（CIAT）、國際熱帶農(nóng)業(yè)研究所（IITA）、巴西農(nóng)牧研究院（Embrapa）、泰國羅勇大田作物中心（RFCRC）、越南南方農(nóng)業(yè)科學(xué)院（IAS）等研究機(jī)構(gòu)，少部分來自其它熱帶亞熱帶國家地區(qū)。引進(jìn)的資源主要包括高產(chǎn)、高淀粉含量、抗病、抗蟲、抗旱、抗寒、鮮食、特異及野生木薯種質(zhì)資源[4]，極大豐富了我國木薯種質(zhì)資源的遺傳多樣性，有利于加快我國木薯新品種的選育和改良工作。

2.2 建設(shè)木薯種質(zhì)資源圃（庫）

國際熱帶農(nóng)業(yè)中心擁有世界上最大的木薯種質(zhì)資源圃（庫），自1973 年以來收集和保存了來自141 個國家傳統(tǒng)的、新培育的和野生的木薯種質(zhì)資源6000 多份，其中核心種質(zhì)600 份[5]。中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶作物品種資源研究所擁有國家木薯資源圃，共收集保存木薯種質(zhì)資源902 份，建成目前國內(nèi)收集保存木薯種質(zhì)資源數(shù)量最多的木薯資源圃，并制定了《木薯種質(zhì)資源鑒定評價與研究》（NY/T 1943-2010）和《熱帶塊根莖作物品種資源抗逆性鑒定技術(shù)規(guī)范 木薯》（NY/T 2036-2011）兩個行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。廣西壯族自治區(qū)亞熱帶作物研究所建成省屬的南寧木薯資源圃，保存木薯種質(zhì)資源625 份。這些資源圃的建立并廣泛收集保存木薯種質(zhì)資源，可為木薯育種提供多樣化的親本，從而加速木薯品種選育及改良進(jìn)程。

2.3 木薯種質(zhì)資源研究

通過木薯種質(zhì)資源的鑒定、評價，篩選出了一批性狀優(yōu)良的木薯種質(zhì)資源。葉劍秋等[6]對54 份哥倫比亞木薯種質(zhì)的育種特性評價，確定了54 份資源的生產(chǎn)特性。葉劍秋等[7]對19 份瑞士木薯資源的育種特性評價，篩選出適合中國不同用途的木薯資源。羅春芳等[8]對23 份木薯種質(zhì)資源在貴州的形態(tài)多樣性分析與評價，篩選獲得優(yōu)良種質(zhì)為木薯育種選配親本提供參考。魏云霞等[9]對干旱脅迫下33 份木薯種質(zhì)表型性狀分析，篩選出了C322 等抗旱性能優(yōu)良的種質(zhì)資源。王曉慶等[10]對14 份木薯種質(zhì)的苗期耐旱性評價，采用盆栽試驗，比較水分脅迫下14 份木薯種質(zhì)苗期的耐旱性強(qiáng)弱。張振文等[11]對9 個木薯品種塊根的淀粉和酒精加工特性進(jìn)行了因子分析，結(jié)果平均酒精產(chǎn)率最高的一類品種為SC6 和SC9。謝向譽(yù)等[12]對31 份國內(nèi)外木薯種質(zhì)資源的農(nóng)藝性狀進(jìn)行鑒定，篩選獲得5 個優(yōu)良新品系。付海天等[13]對7 個食用木薯種質(zhì)的綜合特性評價。吳勇等[14]對35 份木薯種質(zhì)資源鎘積累差異評價。吳海寧等[15]探討了低溫脅迫對不同木薯品種幼苗生理特性的影響。羊興愛等[16]對30 份木薯種質(zhì)資源農(nóng)藝性狀和品質(zhì)特性的表型綜合評價。曹升等[17]對廣西地方面包木薯種質(zhì)資源調(diào)查及表型性狀分析和品質(zhì)評價。段春芳等[18]對32 份木薯種質(zhì)進(jìn)行了棕櫚疫霉根腐病抗病性評價。黎萍等[19]對84 份木薯種質(zhì)對朱砂葉螨的抗性評價。徐春華等[20]對不同種質(zhì)食用木薯的田間病害及對細(xì)菌性萎蔫病的抗性研究，從國內(nèi)外收集了42份具有代表性的食用木薯種質(zhì)（品種），連續(xù)兩年調(diào)查其田間發(fā)病情況，發(fā)現(xiàn)參試種質(zhì)均受細(xì)菌性萎蔫病和褐斑病危害，發(fā)病率均高于40.4%，部分種質(zhì)還受白點病和花葉病危害。綜合兩年的田間調(diào)查和人工接種試驗結(jié)果，TCGRI005 等4 份種質(zhì)對細(xì)菌性萎蔫病表現(xiàn)中抗，TCGRI006 等11 份種質(zhì)為感病，TCGRI002 等27 份種質(zhì)和非食用木薯品種桂熱4 號為高感。

3 木薯育種研究

中國木薯育種研究則始于20 世紀(jì)60 年代，由華南熱帶作物科學(xué)研究院的溫健教授最先開展品種選育研究。但是受當(dāng)時國內(nèi)木薯種質(zhì)資源短缺、從國外引種渠道不多、試驗條件所限等多種因素影響，從20 世紀(jì)60 年代至70 年代，木薯的引種選育研究工作未能得到很好地開展，之后通過與國際熱帶農(nóng)業(yè)中心的交流合作，我國的木薯種質(zhì)收集引進(jìn)和利用研究進(jìn)入了一個新的發(fā)展時期，開始大量引進(jìn)國外的種質(zhì)資源，并利用收集引進(jìn)的種質(zhì)資源選育了一批木薯良種。

國內(nèi)早期從事木薯研究的單位有中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院、廣西壯族自治區(qū)亞熱帶作物研究所、華南植物研究所等，后來研究單位逐漸增多，如廣西大學(xué)、廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所、中國科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院植物生理生態(tài)研究所等。木薯育種方法也從傳統(tǒng)的常規(guī)育種向誘變育種、轉(zhuǎn)基因育種、分子標(biāo)記輔助育種、體細(xì)胞雜交育種等多元化發(fā)展。

3.1 傳統(tǒng)常規(guī)育種

3.1.1 引種選育

由于我國木薯種質(zhì)資源匱乏，早期主要從國外引進(jìn)包括種子在內(nèi)的木薯種質(zhì)資源，進(jìn)行選育種。按照系統(tǒng)選育法：單株評選→單排品比試驗→初級品比試驗→中級品比試驗→高級品比試驗→區(qū)試試驗→生產(chǎn)性試驗，很多品種通過該方法選育而來。如中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院選育的華南201、華南205、華南102 等品種，廣西壯族自治區(qū)亞熱帶作物研究所選育的GR891、GR911、桂熱引1 號、桂熱3 號等系列品種，中國科學(xué)院華南植物研究所選育的南植188、南植199。還有從地方收集的木薯優(yōu)良單株，經(jīng)無性系多代評選而育成的品種，如華南9 號、桂熱10 號。

3.1.2 雜交育種

木薯遺傳背景復(fù)雜、基因高度雜合，授粉雜交創(chuàng)造了豐富多彩的遺傳變異[21]。因此，雜交育種是木薯育種的重要方式之一。中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院通過雜交育種選育成的主要品種有華南5 號、華南6號、華南7 號、華南8 號、華南10 號、華南11 號、華南12 號、華南6068、華南124、華南8013、華南8002 等華南一系列品種。

廣西是我國木薯種植和加工的重要基地，種植面積和產(chǎn)量均占全國的60%以上。廣西自然氣候條件下，木薯無法正常開花結(jié)果，一直限制了廣西的木薯雜交育種。自2008 年，廣西壯族自治區(qū)亞熱帶作物研究所開始研發(fā)木薯開花花期調(diào)控技術(shù)，采用“營養(yǎng)調(diào)節(jié)+抹葉芽”相結(jié)合的方法，首創(chuàng)發(fā)明了“一種木薯開花調(diào)控技術(shù)”，成功誘導(dǎo)廣西等亞熱帶地區(qū)木薯在5—9 月開花，花期提前3～4 個月，開花率100%且能授粉結(jié)籽。在木薯花期調(diào)控技術(shù)的基礎(chǔ)上，采用“寬窄行種植+營養(yǎng)+外源激素+抹葉芽”相結(jié)合的方法，創(chuàng)建發(fā)明了“木薯兩性花誘導(dǎo)及育種利用技術(shù)”，使單穗可授粉母花從0～8朵增加至上百朵，結(jié)籽數(shù)量增加2～100 粒，育種效率提高90%～150%，為木薯雜交育種提供了新的方法。依托此技術(shù)，開創(chuàng)性育成了廣西首個通過國家審定、廣適性、高產(chǎn)、高淀粉的鮮食加工兼用型雙高木薯雜交新品種“桂熱11 號”，實現(xiàn)了廣西等亞熱帶地區(qū)木薯雜交育種零的突破。

3.2 誘變育種

3.2.1 化學(xué)誘變

目前化學(xué)誘變主要是利用化學(xué)試劑秋水仙素誘導(dǎo)木薯染色體加倍。采用4～6 g/L 的秋水仙素分別處理田間木薯頂芽、腋芽生長點，經(jīng)不斷分離鑒定，可獲得木薯同源四倍體[22]。采用0.1～0.5 g/L 秋水仙素處理木薯組培苗莖段，經(jīng)不斷再生鑒定，可獲得木薯同源四倍體[23]。化學(xué)誘變研究大多集中在通過秋水仙素誘導(dǎo)染色體加倍，獲得木薯同源四倍體，而其他研究甚少。目前國內(nèi)只有海南一例秋水仙素誘導(dǎo)2n 配子有性雜交四倍體的報道，并且該四倍體表現(xiàn)出了雜種優(yōu)勢[24-26]。

3.2.2 輻射誘變

輻射誘變是利用γ 射線、同位素鈷60 等輻射木薯發(fā)生變異，從其變異株中篩育優(yōu)良株系。木薯輻選01 是以木薯品種華南124 作為材料，經(jīng)輻射誘變，從其變異株選育而成。木薯西選05、西選06是以木薯品種新選048 為材料，經(jīng)輻射誘變，在突變體中選出優(yōu)良變異單株。輻選01、西選05、西選06 均是由廣西大學(xué)選育而成。

3.3 轉(zhuǎn)基因育種

國內(nèi)木薯轉(zhuǎn)基因研究主要是中國科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院植物生理生態(tài)研究所和中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶生物技術(shù)研究所兩個研究單位。其利用木薯模式品種如TMS6044 和MCol22 等已建立了相對成熟的遺傳轉(zhuǎn)化和再生體系，在延緩木薯葉片脫落、提高淀粉合成和積累等方面做了不少工作，獲得了一批木薯新種質(zhì)[27]。但由于人們對于轉(zhuǎn)基因作物的不確定性，使得轉(zhuǎn)基因技術(shù)的應(yīng)用仍處于一種比較保守的狀態(tài)，轉(zhuǎn)基因木薯的安全性問題制約了轉(zhuǎn)基因育種的發(fā)展。

3.4 分子標(biāo)記輔助育種

木薯基因組的研究相對滯后于其他作物。隨著分子標(biāo)記技術(shù)的發(fā)展，2007 年Ceballos 等[28]利用RAPD 標(biāo)記、RFLP 標(biāo)記構(gòu)建了第1 張木薯分子遺傳圖譜，成為了木薯重要性狀的遺傳研究的重要參照工具。此后，國內(nèi)外學(xué)者先后對木薯分子遺傳圖譜構(gòu)建進(jìn)行了探索與研究，并不斷完善。目前中國已經(jīng)完成野生木薯和栽培木薯的全基因組測序工作，為木薯分子育種和品種遺傳改良提供了強(qiáng)大的技術(shù)支撐平臺，這些全基因組數(shù)據(jù)為木薯基礎(chǔ)生物學(xué)、基因發(fā)掘和全基因組輔助育種提供了一個重要平臺[29]。

3.5 體細(xì)胞雜交育種

木薯原生質(zhì)體再生存在較大困難，國外只有一例木薯原生質(zhì)體再生成功的報道，而且再生效率低下，主要是由于原生質(zhì)體起源的愈傷組織發(fā)育成胚胎的效率低和胚胎萌發(fā)的效率也低造成的，是木薯原生質(zhì)體再生的瓶頸[30]。針對此問題，在胚狀體發(fā)生過程中，由原生質(zhì)體起源的致密愈傷組織，先經(jīng)懸浮培養(yǎng)2～3 周，再在MSN 培養(yǎng)基培養(yǎng)，解決了前人研究中所說的瓶頸問題，建立了一套木薯脆性胚性愈傷組織原生質(zhì)體再生技術(shù)體系[31]。

在建立木薯脆性胚性愈傷組織原生質(zhì)體再生技術(shù)體系的基礎(chǔ)上，開展了木薯體細(xì)胞雜交研究。將木薯脆性胚性愈傷組織原生質(zhì)體（木薯品種TMS60444）和葉肉原生質(zhì)體（木薯品種SC8）進(jìn)行電融合、培養(yǎng)，再生了4 個株系的四倍體植株，創(chuàng)新了木薯種質(zhì)，建立了一套木薯體細(xì)胞雜交的技術(shù)體系，也為木薯育種提供了新的技術(shù)方法[32]。

4 木薯栽培研究

在木薯研究領(lǐng)域，涉及栽培的單位和人員最多、最廣泛。這些研究包括探索木薯的生長發(fā)育與需肥規(guī)律、影響農(nóng)藝性狀的關(guān)鍵因素及病蟲害防治等。木薯栽培技術(shù)研究相對成熟，研究趨勢從早期的選地整地、選種砍種、栽種、田間管理、科學(xué)施肥、病蟲草害防治、適時收獲、種莖貯藏等應(yīng)用研究方向往作用機(jī)理等基礎(chǔ)性研究拓展，一些新型肥料如緩釋肥、生物菌肥等也得到了應(yīng)用，應(yīng)用研究更多關(guān)注以多種技術(shù)集成、水肥一體的新型種植模式。將機(jī)械化、系統(tǒng)化、自動化的理念融入木薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展的各個環(huán)節(jié)成為趨勢。

4.1 栽培技術(shù)研究

4.1.1 種莖處理及種植方式

在木薯種植中，種莖的選擇，不同的砍種方式、種植方式、浸種等處理會對木薯生長產(chǎn)生影響。學(xué)者們經(jīng)過研究比較，總結(jié)出木薯選擇1 年生種莖最好，在成活率、鮮薯和薯干產(chǎn)量上均有優(yōu)勢，種莖長度15～25 cm 為宜，干旱區(qū)種植長度應(yīng)長一些[33]。為提高干旱地區(qū)木薯種植的成活率，促進(jìn)木薯生長，提高鮮薯淀粉含量，建議種植前對種莖進(jìn)行浸種蠟封等處理[34]。種植時，一般根據(jù)地勢和種植管理模式來選擇最優(yōu)方式。機(jī)械種植建議起壟，根據(jù)單行、雙行或?qū)捳羞x擇不同的最優(yōu)種莖種植方式[35]，一般采用種莖斜插、直（豎）插和平放等方式[36-37]，在沿海地區(qū)考慮到抗風(fēng)，還需要依據(jù)地形選擇合適的芽向，盡量與風(fēng)力方向相同或垂直[38]。

4.1.2 土壤耕作制度

土壤耕作制度（淺耕、常規(guī)耕作和免耕）會影響根直徑、鮮重和干重[39]。木薯為旱地種植，且很多為坡地，起壟種植木薯應(yīng)當(dāng)選擇壟方向與坡度垂直，即順著等高線起壟，可減少徑流量，減少土壤侵蝕和養(yǎng)分流失[40]。粉壟是新興的耕作方式，較常規(guī)種植，可提高土壤速效養(yǎng)分，改善土壤微生物多樣性，提高木薯產(chǎn)量[41]。木薯粉壟耕作中，木薯根際土壤與非根際土壤細(xì)菌群落多樣性的差異主要體現(xiàn)在根際土壤中芽孢桿菌屬、芽單胞菌屬、Ellin6067 屬和馬賽菌屬的豐度顯著高于非根際土壤[42]。深翻也可以增加塊根的干重[43]，生產(chǎn)上一般在種植前用機(jī)械對土地進(jìn)行深耕，以增加土壤孔隙度、增加土壤通氣性，有利于木薯的生長及塊根形成。

4.2 土壤水肥研究

4.2.1 木薯需肥規(guī)律和施肥推薦

缺素診斷、干物質(zhì)積累、養(yǎng)分分布和積累規(guī)律等國內(nèi)外早期研究成果為木薯研究奠定了基礎(chǔ)。木薯干物質(zhì)的積累符合Logistic 曲線[44]，前期生長緩慢，且以地上部為主，到8 月中下旬塊根快速生長，物質(zhì)累積速率迅速提高，累積重心從地上部逐漸轉(zhuǎn)移到地下部[45]。因此，供肥要能滿足木薯不同生長階段的需求。

國內(nèi)外在研究氮磷鉀三種元素對木薯的產(chǎn)量限制順序時，國外的報道傾向于認(rèn)為鉀是第一限制因子[46-47]，而國內(nèi)的研究大都認(rèn)為氮是木薯產(chǎn)量最重要的限制因子。梁海波等[48]總結(jié)44 組木薯肥料試驗數(shù)據(jù)得到木薯施用氮肥、磷肥和鉀肥的增產(chǎn)量8.5 t/hm2、5.5 t/hm2、5.5 t/hm2，肥料產(chǎn)量貢獻(xiàn)率分別為24.4%、13.6%、16.8%，從數(shù)據(jù)上驗證了該觀點。研究結(jié)果的不同可能與土壤供肥能力和施肥量的差異有關(guān)。

除氮磷鉀肥外，試驗配施一定的中微量元素肥料可以取得良好效果，潘劍萍等[49]在廣西平果縣的研究結(jié)果表明，當(dāng)?shù)啬臼砩a(chǎn)以施純氮肥270 kg／hm2、磷肥60 kg/hm2、鉀肥120 kg/hm2的施肥配方比較理想，同時，加施硼肥15 kg/hm2，鋅肥22.5 kg/hm2，能達(dá)到更好的高產(chǎn)、節(jié)本、增效的目的。廣西和海南的部分木薯土壤的鈣、鋅、錳、銅和硼含量處于極低或低營養(yǎng)水平，應(yīng)注意施用相應(yīng)中微元素肥。

此外，有機(jī)無機(jī)配施對作物產(chǎn)量、品質(zhì)、土壤肥力培育都有良好的促進(jìn)作用[50]。綠肥秸稈還田及間作綠肥可改良土壤肥力，影響木薯產(chǎn)量[51]。鄭華等[52]通過分析多年定位試驗的結(jié)果，推薦的施肥量為50 kg/hm2∶25 kg/hm2∶50 kg/hm2（N∶P2O5∶K2O）+5 t/hm2的有機(jī)肥（豬糞），比單施化肥的化肥推薦量要減少60%以上。

總結(jié)國內(nèi)眾多木薯肥料試驗結(jié)果可得到：木薯的氮磷鉀施肥比例在2∶1∶2 到4∶1∶4 之間，各地區(qū)需遵循“大配方，小調(diào)整”的施肥原則，并構(gòu)建木薯推薦施肥網(wǎng)絡(luò)體系，以促進(jìn)木薯高產(chǎn)高效施肥[48]。由于缺乏木薯專用的肥料，農(nóng)戶經(jīng)常直接施用15∶15∶15 的復(fù)合肥，木薯無法吸收過多的磷肥，可能造成土壤中的磷隨水土流失，大大增加農(nóng)業(yè)面源污染風(fēng)險。魏云霞等[53]通過對華南主產(chǎn)區(qū)木薯地土壤肥力現(xiàn)狀分析，認(rèn)為中國木薯地應(yīng)注重增施有機(jī)肥，控磷肥，合理施鉀，實現(xiàn)平衡施肥。木薯在不同栽培條件下不同品種對肥料的吸收與需求存在較大差異，隨著新品種的培育、推廣及種植區(qū)域的北移，需要開展相應(yīng)的研究，需要進(jìn)一步探討相應(yīng)的需肥規(guī)律，并據(jù)此提出合理的施肥策略。

化肥的大量應(yīng)用給環(huán)境帶來壓力，為減少環(huán)境污染，降低土壤鹽指數(shù)，以最少的肥料施用量達(dá)到高產(chǎn)的目的也是木薯施肥研究的追求。減量施肥在木薯上應(yīng)用取得了一些新進(jìn)展，化肥減量配施生物有機(jī)肥+地膜覆蓋模式能有效保持土壤肥力，提高木薯產(chǎn)量及種植效益[54]?；蕼p量施用能提高木薯塊根的收獲指數(shù)，提高肥料利用率[55]。未來可以借鑒一些國外不同模型和方法[56-57]嘗試不同尺度的施肥推薦。

4.2.2 緩釋肥在木薯上的應(yīng)用

緩釋肥是為提高肥料利用率，控制有效態(tài)養(yǎng)分的釋放速率，使養(yǎng)分釋放按照設(shè)定的釋放模式與作物吸收養(yǎng)分的規(guī)律相一致而研發(fā)的新型肥料，具有肥料利用率高、用量少的優(yōu)勢，能降低土壤鹽指數(shù)、改善土壤條件，可一次性施肥，省時省力。緩釋肥在木薯上也有應(yīng)用，鄭華等[44]報道了對木薯施用含有脲酶抑制劑的脲甲醛緩釋氮肥施用到木薯試驗地后，抑制了植后30 d 的土壤硝態(tài)氮含量，緩釋肥與常規(guī)肥相比無顯著增產(chǎn)效果，但可以減少施肥次數(shù)。周時藝等[58]研究了一系列的Osmocote 1 號緩釋肥施用量在木薯上的施用效果，木薯鮮薯產(chǎn)量和淀粉產(chǎn)量均隨著施肥量的增加而增加，綜合考慮以75 kg/hm2N 為宜。曹升等[59]發(fā)現(xiàn)配施控緩釋肥的木薯的經(jīng)濟(jì)性狀及產(chǎn)量都優(yōu)于對照，且控緩釋肥占總施氮量的比例為1/3～1/2 時，木薯增產(chǎn)效果較優(yōu)。緩釋肥在木薯上的施用效果還需要更多研究，以爭取達(dá)到緩釋肥的釋放與木薯需肥時間良好匹配，從而達(dá)到木薯高產(chǎn)的目的。

4.2.3 生物有機(jī)肥、微生物肥菌劑等施用

隨著PGPR 的不斷發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用，生物有機(jī)肥的應(yīng)用越來越廣泛，他們應(yīng)用到木薯上的研究也越來越多。研究發(fā)現(xiàn)施生物有機(jī)肥可促進(jìn)食用木薯生長，提高光合作用和塊根產(chǎn)量，改善塊根品質(zhì)，基肥和幼苗期分別施用3000 kg/hm2、1500 kg/hm2最佳[60]，還可改善土壤理化性狀，提高土壤中硒有效性，促進(jìn)塊根吸收土壤中的硒[61]。

Monica 等[62]研究表明木薯接種蛾微桿菌和解淀粉芽孢桿菌能促進(jìn)木薯生長，并且降低了菌絲體生長和真菌克隆數(shù)，從而提高了抗病能力。大田接種A02 菌株和A08 菌株可顯著促進(jìn)木薯生長，增加生物量和產(chǎn)量[63]。

羅興錄等[64]研究發(fā)現(xiàn)，施用藥肥能明顯改善土壤養(yǎng)分狀況，提高堿解氮、速效鉀及速效磷含量，促進(jìn)木薯生長和對養(yǎng)分的吸收，改善塊根性狀，提高塊根可溶性糖含量。適量的藥肥利于木薯增產(chǎn)，藥肥過量反而使產(chǎn)量下降，綜合多項因素，300 kg/hm2藥肥處理的效果最好。

木薯是典型的叢枝菌根真菌（AMF）依賴型作物[65]，對AMF 在木薯上的應(yīng)用有一些進(jìn)展，現(xiàn)有研究發(fā)現(xiàn)木薯接種菌根菌效果不一致，有的產(chǎn)量增加明顯，有的效果并不顯著[66-69]。可能是由于不同的AMF 菌種對木薯的侵染率和與木薯共生的交互作用不同，也可能是不同木薯品種對AMF 有一定的選擇性，還需要更深入的研究來篩選適宜不同木薯品種的AMF 菌種。

4.2.4 生長調(diào)節(jié)劑和土壤調(diào)節(jié)劑的應(yīng)用

生長調(diào)節(jié)劑在木薯上的應(yīng)用主要有多效唑、矮壯素及吲哚丁酸等，用于調(diào)控木薯地上部分和塊根的生長，提高淀粉含量[70-72]。

土壤調(diào)理劑（BGA）在木薯上的施用起到了較好的效果。林萱等[73]施用280 kg/667 m2的BGA 和BGA120kg/667m2與復(fù)合肥（15-15-15）27 kg/667 m2混施2 種方式，均能有效促進(jìn)木薯植株生長，顯著提高鮮薯產(chǎn)量，后者還能顯著提高淀粉含量。Panitnok（2016）對早膨大木薯品種施用土壤調(diào)理劑也顯著提高鮮薯重、淀粉含量和塊根數(shù)[74]。施用土壤調(diào)理劑還能增加土壤的孔隙度，降低土壤固相比例，增加氣相比例，還能增加土壤中堿解氮、速效磷、速效鉀和有機(jī)質(zhì)含量[75]。

4.2.5 施肥對木薯根際的影響

韋云東等[76]發(fā)現(xiàn)木薯品種間根域微生物存在差異，施肥降低了根域土壤真菌物種豐度。施肥方式不僅改變木薯根際土壤細(xì)菌的多樣性與相對豐度，也在一定程度上改變了木薯根際土壤群落結(jié)構(gòu)，尤其增加了木薯根際土壤有益細(xì)菌的數(shù)量，提高了木薯產(chǎn)量[77]，施肥改變木薯根際土壤真菌群落結(jié)構(gòu)，潛在有益真菌數(shù)量增加，致病真菌數(shù)量減少，顯著促進(jìn)了木薯生長和產(chǎn)量[78]。

4.3 水肥一體化與栽培技術(shù)集成

林學(xué)佳[79]根據(jù)水量平衡法，通過測坑試驗，揭示了木薯的需水量，提出木薯“70-75-75-70”的充分灌水下限，即在苗期、塊根形成期、塊根膨大期、塊根成熟期的灌水下限分別為田間持水量的70%、75%、75%和70%，制定了廣西木薯的Kc值，并在需水規(guī)律的基礎(chǔ)上，采用乘法模型中的Jensen 模型建立木薯水分生產(chǎn)函數(shù)。提出了豐水年、平水年和枯水年廣西木薯滴灌的灌溉制度以及量化了各水平年幼苗期、塊根形成期、塊根膨大期和塊莖成熟期的灌水次數(shù)和灌水量。甘福等[80]結(jié)合廣西木薯種植的地形、水源等條件，研發(fā)了丘陵坡地水錘泵提水調(diào)蓄灌溉木薯技術(shù)、丘陵坡地自動化灌溉木薯技術(shù)、丘陵坡地灌溉系統(tǒng)排氣減震裝置和丘陵坡地集中式灌溉施肥木薯的裝置等4 項實用技術(shù)，可解決丘陵坡地的水源、灌溉、施肥和自動化等方面問題。

不同灌溉方式在木薯根區(qū)的水分空間分布和耗水動態(tài)變化有差異[81]：滴灌灌水集中，土壤水分在根區(qū)剖面以根際為中心對稱分布；小管出流水分沿支管出口方向入滲，形成斜向下遷移的態(tài)勢；微噴灌噴灑均勻，根區(qū)各層次土壤含水量差異不大。滴灌能有效抑制木薯棵間蒸發(fā)，降低水分消耗，提高塊根產(chǎn)量，其水分利用效率顯著高于其他處理；微噴灌濕潤面大，棵間蒸發(fā)量較高，其產(chǎn)量和水分利用效率較低；小管出流土壤水分散失量最高，其產(chǎn)量和水分利用效率最低。因此，滴灌對木薯的節(jié)水增產(chǎn)效應(yīng)最優(yōu)。

覆蓋地膜對木薯生長和土壤肥力有積極的影響。覆膜栽培可以導(dǎo)致木薯提前發(fā)芽，提高土壤速效養(yǎng)分和木薯產(chǎn)量和淀粉含量，且農(nóng)藝性狀更好[82-84]。以覆蓋黑色薄膜方式最佳，還可以有效控制雜草生長[83]。結(jié)合滴灌和覆膜優(yōu)勢開展膜下滴灌試驗，取得良好效果，優(yōu)于滴灌與微噴灌。樊吳靜等[85]發(fā)現(xiàn)膜下滴灌增加灌溉定額，可改善土壤理化性狀，提高木薯產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益，灌溉定額1200 m3/hm2最佳。結(jié)合水肥一體化效果更佳，韋云東等[83]研究結(jié)果顯示水肥一體化+地布覆蓋可以在減少化肥施用量的前提下促進(jìn)木薯植株生長并提高木薯鮮薯產(chǎn)量和淀粉產(chǎn)量，且化肥減量25%（N 75 kg/hm2、P2O537.5 kg/hm2、K2O 75 kg/hm2）效果最好，鮮薯產(chǎn)量最高提高30.0%，淀粉產(chǎn)量最高提高30.3%。在覆蓋地布/地膜條件下，減量施肥+滴灌能明顯提高氮、磷、鉀肥料利用率[84]。

一些學(xué)者探討了施肥與耕作技術(shù)的配合。韋彩會等[86-87]研究表明：生物有機(jī)肥+測土配方肥+蓋膜集雨水+深耕方式為木薯的最佳施肥及耕作栽培模式，該模式在同等養(yǎng)分施用量條件下，明顯提高了木薯的干物質(zhì)、養(yǎng)分的積累與利用，并可提高鮮薯淀粉含量和產(chǎn)量，并增加了經(jīng)濟(jì)效益。李婷婷等[88]研究表明：技術(shù)綜合集成生物有機(jī)肥+測土配方肥+蓋膜集雨水+深耕是最優(yōu)模式，其提高了木薯地土壤養(yǎng)分含量和含水量，改善土壤理化性狀和土壤微生物區(qū)系組成。韋云東等[54]報道了化肥減量（25%）配施生物有機(jī)肥（600 t/hm2）+地膜覆蓋處理為示范種植模式，比常規(guī)施肥增產(chǎn)8%，并提高了氮肥和鉀肥利用率。謝向譽(yù)等[89]推出一種超高產(chǎn)高效栽培模式（即覆膜+一次性施肥集成種植模式）能顯著增加苗期光合速率、氣孔導(dǎo)度、胞間CO2濃度、蒸騰速率、葉面積等指標(biāo)，產(chǎn)量增加18.6%，也值得推廣。

機(jī)械化耕作研究對提升木薯種植效益意義重大。羅興錄等[90]研究表明機(jī)械化種植土壤中速效氮、磷、鉀、有機(jī)質(zhì)的增長幅度分別為7.23%～14.28%，6.27%～32.58%，5.21%～21.80%，3.73%～5.21%，鮮薯增產(chǎn)5.86%～16.70%。與等行距和小行距大株距相比，木薯采用機(jī)械寬窄行種植，可降低土壤容重2.56%、增加土壤孔隙度2.87%、增加土壤通氣性；增加土壤速效氮、磷、鉀供應(yīng)能力；同時木薯出苗率也增加，還可促進(jìn)木薯生長及塊根形成，提高木薯產(chǎn)量8.07%[91]。鄧干然等[92]以66.2 kW 拖拉機(jī)的輪距尺寸為參考，設(shè)計了寬行距120 cm、窄行距60 cm、壟高25～30 cm 的寬窄雙行起壟種植的栽培模式，大大提高了種植效率和收獲效率，且設(shè)計了配套的系列生產(chǎn)管理機(jī)械，實現(xiàn)了從整地、種植、田間管理、木薯稈粉碎以及木薯塊根收獲的全程機(jī)械化，生產(chǎn)全程單位面積作業(yè)成本較人工降低了約2/3[93]。

4.4 木薯間套種

木薯由于生長期較長，前期生長較慢，可以與生長期較短（4～5 個月）的作物間種，也可以在林果成林初期間種到行間。木薯間套種可以提高土地利用率，復(fù)合體系具有產(chǎn)量優(yōu)勢，種植效益高。木薯可以與多種作物間種，報道最多、研究最深入的是與花生的間作。

4.4.1 木薯間作花生

木薯間作花生的土地當(dāng)量比（LER）大于1，土地利用率提高49%～60%[94]，間作復(fù)合體系表現(xiàn)出明顯的產(chǎn)量優(yōu)勢[95]。木薯與花生坡地套種，需要選擇好優(yōu)良木薯和花生品種，合理密植，提早播種[96]。選用單行、雙行、三行還是寬窄行種植模式，與花生品種和耕作方式有關(guān)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)當(dāng)?shù)貙嶋H選擇最優(yōu)的種植模式[97]。研究認(rèn)為木薯寬窄行種植模式更適應(yīng)木薯全程機(jī)械化發(fā)展的需要，也將為木薯間作其它作物的機(jī)械化收獲提供重要的農(nóng)藝保障[98]。

木薯間作花生對兩種作物都有一定的影響。林洪鑫等[99]的研究表明木薯與花生間作雖然降低了單一作物的產(chǎn)量、氮磷鉀肥偏生產(chǎn)力和氮磷鉀素積累總量，但提高了系統(tǒng)氮磷鉀素積累總量，表現(xiàn)出明顯的間作優(yōu)勢。徐海強(qiáng)等[100]研究了木薯與花生間作，發(fā)現(xiàn)間作作物在生長過程中存在養(yǎng)分的“競爭—恢復(fù)”現(xiàn)象，并且對中微量元素具有“生物強(qiáng)化”作用。劉子凡等[101]木薯與花生的根系之間存在著促進(jìn)型的互作效應(yīng)。木薯花生間作可改善根際土壤微生態(tài)壞境[102]。研究發(fā)現(xiàn)，在花生—木薯間作系統(tǒng)中稻草覆蓋能顯著提高花生、木薯產(chǎn)量，明顯促進(jìn)土壤速效養(yǎng)分的積累，其中以速效鉀提高最大，并顯著提高土壤生物活性及0～20 cm 土層土壤含水量[103-106]。

4.4.2 木薯間套作其它作物

黃潔等[107]對橡膠園間作木薯作了較為詳盡的描述，認(rèn)為膠園間作木薯并沒有地力、病蟲害等障礙。解決所謂“地力障礙”的根本途徑在于滿足主間作物的營養(yǎng)需求、注意平衡施肥和回歸復(fù)合間作系統(tǒng)內(nèi)的枯枝落葉，從而達(dá)到膠園間作的養(yǎng)地、肥地作用，進(jìn)而促進(jìn)主間作物的良好生長。后來的學(xué)者研究證實了木薯對橡膠病害有一定的促進(jìn)作用。如木薯葉浸液對橡膠樹白根病菌有促進(jìn)作用，但根、莖、葉的腐解物水浸液對白根病病菌有化感抑制作用[108]，木薯根系分泌物和土壤浸出液對橡膠樹棒孢霉落葉病病菌和白根病病菌均有一定的促進(jìn)作用[109]。劉子凡等[110]研究認(rèn)為間作木薯增加了植物對土壤礦質(zhì)營養(yǎng)元素的吸收，導(dǎo)致橡膠樹根際土壤肥力下降，進(jìn)一步降低了橡膠樹根際土壤真菌的群落多樣性，同時增加了病原真菌的豐度。因此橡膠園間作木薯需要合理配置木薯與橡膠的距離，避免二者進(jìn)行接觸。

木薯和其他作物套種的種類還有很多。豆科作物—木薯間套種可保持土壤水分，改善土壤質(zhì)量[111]。木薯與毛豆間作時木薯株高、莖粗、薯塊都受到影響[112]，生產(chǎn)上應(yīng)選用矮稈早熟的毛豆品種，木薯行距應(yīng)在0.8～1.0 m[113]。劉麗娟等[114]發(fā)現(xiàn)寬窄行木薯間作玉米利于提高兩者的根系養(yǎng)分、土壤養(yǎng)分含量和玉米產(chǎn)量。揭錦隆[115]分析了木薯與玉米、豆類、花生、西瓜等幾種作物套種的生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益，總結(jié)了3 種套種模式的栽培技術(shù)。木薯/蔬菜間作也是一種可行的作物選擇，可以提高生產(chǎn)力，并為生長提供合適的微環(huán)境，早熟木薯品種的葉面積指數(shù)適中，更適合與蔬菜混合[116]。陳海生等[117]發(fā)現(xiàn)2行紅籽瓜（西瓜）間種3 行木薯模式最合理，木薯間套種紅籽瓜有利于土壤脲酶、蔗糖酶、磷酸酶和過氧化氫酶活性的提高。陰慧華[118]總結(jié)了竹蓀套種木薯的季節(jié)、品種及栽培場所選擇、栽培管理方法等。木薯還可以與中藥材套種，陸柳英等[119]則總結(jié)了一套成熟的木薯間作套種穿心蓮栽培技術(shù)。

木薯間作套種能增加種植收益。李恒銳等[120]發(fā)現(xiàn)，采取木薯間作套種生姜高效立體栽培模式，可比常規(guī)單種木薯或生姜產(chǎn)值提高200%左右。木薯套種涼粉草，比單純種植木薯增收99.57%，比純種涼粉草增收44.92%[121]。

4.4.3 木薯間套種對水土流失的影響研究

間套種大大減少了地表徑流和水土流失，如Agostinho 等[122]的研究表明：坡地單作木薯處理易受水蝕影響，土壤總流失量為3912 kg/hm2，水分流失量為21.5%，分別是平地木薯與豇豆間作的8.1倍和9.3 倍。何鐵光等[123]研究了木薯+玉米，木薯+花生，甘蔗三種種植模式下的坡耕地養(yǎng)分徑流流失特征，木薯+玉米模式徑流水中的總磷、總鉀、硝態(tài)氮流失量最大，其次為總氮、銨態(tài)氮；木薯+花生模式徑流水中的養(yǎng)分流失量除總磷（245.1 g/hm2）最多外，三種種植模式中施肥量最大的是木薯+玉米，其次是木薯+花生，甘蔗是最少的。養(yǎng)分氮、磷徑流率最大的均為甘蔗單種模式，養(yǎng)分鉀徑流率最大的為木薯+玉米種植模式。韋麗君等[124]研究表明“犁耙—施肥—不起畦—間種花生”是木薯坡耕地土壤保持的首選種植模式。

4.5 木薯主要病蟲害及防治

在木薯生產(chǎn)過程中各種病蟲害頻發(fā)，是木薯最產(chǎn)業(yè)發(fā)展受限的因素之一。國內(nèi)木薯的主要病害有細(xì)菌性枯萎病、木薯炭疽病、褐斑病等;主要蟲害是朱砂葉螨[125]。生產(chǎn)上要認(rèn)真防控，嚴(yán)格實行植物檢疫，種植健壯無病蟲害的種苗；加強(qiáng)田間管理，選用抗病蟲的品種。木薯的病蟲害防治工作應(yīng)該堅持“預(yù)防為主，綜合防治”方針，通過開展病蟲害綜合防控技術(shù)并輻射周邊地區(qū)，促進(jìn)農(nóng)民增產(chǎn)和增收。

5 木薯綜合利用

木薯不僅作為人類糧食，而且作為飼料，工業(yè)領(lǐng)域主要加工成淀粉和酒精，以木薯為原料可以生產(chǎn)出三大系列2000 多個產(chǎn)品[126]，國計民生必不可少。木薯被世界公認(rèn)是一種很有發(fā)展?jié)摿Φ脑偕茉醋魑颷127-128]，具有使用的廣泛性和獨特的優(yōu)越性。木薯根、莖、葉均可利用，塊根含有豐富的淀粉，葉片含有豐富的蛋白質(zhì)和維生素，通常木薯葉養(yǎng)魚、養(yǎng)雞鴨、飼養(yǎng)木薯蠶，木薯桿用于粉碎還田、培肥地力、食用菌基質(zhì)材料，也可氣化發(fā)酵成沼氣等，嫩莖葉做青貯飼料，木薯皮和木薯渣主要用于制作飼料、肥料等，木薯利用不斷多元化，隨著木薯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，因此木薯開發(fā)利用的產(chǎn)品也層出不窮。長期以來，木薯被我國政府定義為非糧能源作物，主要用作工業(yè)原料與飼料，近年木薯食用化開發(fā)成為潮流[129-130]，并選育出一批適合鮮食或食用加工的品種，如中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院選育的華南9 號、華南12 號，廣西亞熱帶作物研究所選育的GR891、桂熱10 號等，都可用于鮮食，也可直接做成木薯糕、木薯羹等各種食品，或者加工成全粉后用于后續(xù)食品的制作。木薯食用相關(guān)產(chǎn)業(yè)已形成并將逐漸發(fā)展壯大。

6 木薯產(chǎn)業(yè)展望

6.1 木薯在鄉(xiāng)村振興中發(fā)揮了重要作用

木薯具有廣泛的適應(yīng)性，木薯尤其在貧瘠土壤、山坡地、荒山等優(yōu)勢更加明顯，且不需使用農(nóng)藥，木薯還可以間作、套種其它作物提高土地利用率和種植經(jīng)濟(jì)效益，經(jīng)過多年發(fā)展，木薯產(chǎn)業(yè)得到了蓬勃發(fā)展，農(nóng)民種木薯及打工兩不誤，木薯在鄉(xiāng)村振興中發(fā)揮了重要作用。

6.2 木薯正在向經(jīng)濟(jì)效益高的模式轉(zhuǎn)變

隨著種植成本和人工成本提高，農(nóng)戶為了提高經(jīng)濟(jì)效益，間套種模式、特色食用木薯種植等呈現(xiàn)不斷擴(kuò)大趨勢。木薯及加工產(chǎn)品不斷上漲，木薯加工邁向高附加值領(lǐng)域。

6.3 木薯在服務(wù)國家一帶一路政策下優(yōu)勢明顯

近些年，為響應(yīng)國家一帶一路政策實施，國內(nèi)木薯研究單位和一些企業(yè)在東盟、非洲考察或合作交流，推廣木薯品種和技術(shù)、培訓(xùn)技術(shù)人才、建設(shè)木薯加工廠等[131-134]。中國木薯的發(fā)展始于從國外引種和技術(shù)引進(jìn)，通過不斷發(fā)展創(chuàng)新，如今中國木薯“良種+良法”走出國門，成為行業(yè)領(lǐng)域的引領(lǐng)者之一，彰顯了我國科技飛速發(fā)展的實力。不僅帶動了當(dāng)?shù)氐哪臼戆l(fā)展，而且也為國內(nèi)木薯原料或加工產(chǎn)品的供應(yīng)提供了保障。