赵 艳 吕林有 于国庆关 冰 李 媛

（辽宁省沙地治理与利用研究所，辽宁阜新 123000）

辽宁西北地区位于科尔沁沙地南缘，是北方典型的农业生产与牧业经营活动交错发展区。近年来，受到传统耕作种植和不良气候影响，土地严重沙化、生态环境严重破坏、土地利用率极为低下，农牧民生产、生活压力持续加大，农业产业结构急需调整[1]。因此，结合生态文明建设进行农村农业产业结构调整亟待推进，应积极探索生态恢复治理与生态产业融合发展模式。

菊芋（Helianthus tuberosus L.）又名洋姜、鬼子姜，属于菊科向日葵属，多年生草本植物，耐寒、耐旱、耐贫瘠，主要分布在北美温带区域。菊芋经欧洲传入中国，其块茎中富含大量的菊糖、果糖及低聚糖成分，是工业制糖和生物制剂的上等原料，具有较高的经济价值；地上茎叶营养物质丰富，可作为家畜的上等优良饲料。菊芋种植简易，其茎块繁殖力强，种子成熟自然脱落后，第2年也可以长出植株，并且对环境适应性强，1次播种可多次收获。菊芋抗病性强，不易发生病虫害，适宜在北方沙漠化半干旱地区推广种植，具有鲜明的地域特色，是水土保持和防风固沙的优良作物。在辽西北生态脆弱区应用菊芋产业的健康发展模式，可促进当地经济、社会、生态可持续协调发展。

1 菊芋种植的生态价值

1.1 防风固沙

菊芋作为一种生态型经济物种，繁殖能力强，一次播种后将永久生存，茎块以每年20倍的增长速度扩繁。种子成熟后，会通过风媒介质向周围传播，在土壤中增加菊芋繁殖体库密度。菊芋的根系特别发达，根系可达2 m，交叉生长在土壤中。地下块茎、根的生长可改善沙地的通透性，具有改土培肥的作用。根系形成的防护网络具有保持水土的作用，有利于耕作层的修复。菊芋块茎在6～7℃时萌动发芽，可在-30～-20℃的冻土层内安全越冬，具有很强的抗寒能力。因此，我国绝大部分北方地区都可种植，保证冬季土壤不受风蚀的影响和第2年春季的返青。菊芋地面苗密茎长、分枝多，枝叶可形成防护植物覆盖层和防护林带，茎叶枯落后经分解成为肥料，增加土壤有机质含量。在生产利用过程中，菊芋可以充分利用生态退化区土地资源，在沙化土地种植，能增加地面覆盖度、减少沙土流动、防治土壤风蚀等，生态效益显著，是优良的固沙植物[2-3]。

1.2 土壤污染修复

植物土壤污染修复是利用植物的超积累和积累性功能来转移、富集土壤中的一些特定污染物。所谓超量积累是超能量吸收重金属并将其运转到植物体地上部分。

通过植物修复技术从土壤中去除的有害金属离子量是所收获植物的总生物量与该金属离子在植物中富集浓度的乘积，所以所选植物应具有很高的生物量，以提高在植物体内的富集浓度。植物对土壤中的污染物具有固定、吸收、转移、富集、转化和根滤作用，使土壤中的污染物得以消除或者将土壤中的污染物浓度降到可接受水平，以达到土壤修复的目的。菊芋对土壤中镉有较强的吸收富集能力，把菊芋种植在重金属污染土壤中，通过植物生长过程将重金属富集到植物体内，当菊芋花期结束时，将菊芋根、茎和叶整体从污染环境中移走，实现土壤中镉的去除。对矿区重金属超标的土壤进行生态修复时，可以通过种植菊芋等生物量大、生长速率快的植物，富集、转移土壤中重金属，最终达到土壤修复的目的。

菊芋耐盐碱能力强，在改良盐碱地上种植具有显著的优势。菊芋根系生物量大，能吸收盐碱地大量的盐分，起到改良土壤的作用。相关研究显示，含盐量低于8‰的盐碱地不影响菊芋生长和茎块品质，耐盐菊芋能从土壤中吸走盐分，减少盐碱地的含盐量。经过几年修复后，土壤中的盐分被地上植被带走，最终把盐碱地改良为健康土地，这对我国的粮食安全生产意义重大。

菊芋具有优良的抗逆性，在植物修复方面的应用可以治理盐碱化和重金属污染的土壤环境，修复过程操作简单、费用低、安全，具有双重的经济效益和生态效益[4-6]，可为有效解决土壤污染和土壤盐碱化提供参考，为植物修复技术的进一步推广提供科学依据。

1.3 生物防治

生物防治就是利用一种生物防治另外一种生物的方法，可降低杂草和害虫等有害生物种群密度。菊芋繁殖方式有种子繁殖和根块扩繁2种方式。菊芋根系特别发达，繁殖力强，在土壤中形成密集网络，其地下繁殖体库具有优势，可以抑制其他植物繁殖体的发展，在种间竞争中占有优势地位。另外，菊芋地上部分生长速度快、生物量大、生育期长等特点，在地上植物群落中占有优势地位，可以抑制其他作物生长，快速成为群落优势物种，特别对在地表裸露区域的入侵植物生长具有明显的抑制作用。因此，沙化地区种植菊芋可以抑制辽西北土地脆弱地带毒害草和入侵植物的生长。

菊芋植物生理生化研究表明，菊科植物分泌的物质可通过土壤介质破坏周围植物受体膜系统的稳定性及水分平衡关系，促进或阻滞叶绿素合成，影响植物对土壤营养物质的吸收等，产生明显的化感效应。目前，应用菊芋浸提液研制除草剂有着显著的效果。有学者研究表明，菊芋块茎浸提液的化感效应可加快生菜种子的萌发速度。另外，菊芋秸秆对根结线虫、连作番茄及土壤微生物真菌群落结构产生明显的影响。

菊芋作为一种潜在的生物防治开发利用的植物，可以开发除草剂，也可研发成催芽剂，具有绿色、环保优势，是农药等非生物防治病虫害方法所不能比的，可根据实际生产需要加以开发利用，为我国农业减肥、减药、促品质奠定基础。

2 菊芋的经济价值

2.1 食品开发

菊芋富含氨基酸、淀粉、葡萄糖、矿物质、微量元素和维生素等多种营养物质。作为绿色食品，其具有很高的食用价值，可炒可凉拌，也可腌制成各种风味的咸菜，口感香脆，深得大家喜爱。

菊芋可作为原料加工成膨化脆片、果酱、菊芋脯、菊芋干等休闲食品；其花可制成菊芋花茶，具有清热去毒的保健功效。菊粉是从菊芋中提取的一种碳水化合物，富含天然果聚糖，最终水解成的单糖是果糖，而非葡萄糖，是一种天然功能性多糖化合物，对人体特别有益。食用果糖可以起到降血压和降血脂的功效，可满足糖尿病、肥胖症患者等特殊人群的需要。

菊糖还是益生菌的超强增殖因子，抗菌功效极强，可增加人体内益生菌的数量，抑制有害微生物的生长，维持消化道的微生态平衡，促进胃肠道蠕动。菊粉还有很好的排毒养颜功效，可以改善人体脂质的代谢，促进人体矿物质吸收，是制作营养、保健食品的理想原料，已被多个国家批准为食品和营养增补剂，目前已被广泛应用于医药制造、食品生物技术等领域[7-8]。

2.2 秸秆利用

菊芋是生物量最大的高寒沙生植物之一，叶、茎、根块均是优质青饲料。菊芋茎秆中含有蛋白质、糖、铁、硒等多种营养物质，大量的双歧杆菌和韦氏杆菌可以制造大量的有效菌群，可以直接作青饲料，也可以通过加工成为优良的家畜饲料。该饲料中的能量和各种营养成分均衡全面，能够完全满足家畜对营养的需要。同时，菊芋的茎叶、秸秆等也可以作为燃料，其茎秆可直接燃烧或制成固体燃料，秸秆还可用来制造各种环保包装材料，因而菊芋其地上部分可作饲料、燃料、造纸原料等。菊芋茎叶枯落后经分解成为肥料，对改良土壤环境、增加土壤有机质含量、改善沙地土壤结构有重要作用，进而为退沙还田、还林创造有利条件。

3 开发利用现状

从菊芋栽培现状来看，辽西北风沙半干旱区菊芋品种引进、筛选和种植已经取得了阶段性进展。人们对菊芋种植的水肥高效栽培关键性技术进行研究，初步总结出风沙半干旱区种植菊芋的最佳水肥施入量，在此基础上进行技术推广，取得了很好的示范效果，为农牧交错区农业产业结构调整提供了技术支撑，并起到了示范带动作用，实现了退化沙化草地生态治理过程中土地所丧失的部分生产功能恢复，为地方畜牧业健康发展提供了物质支撑，为辽西北地区大面积菊芋种植提供了重要的科学依据。

从生态学角度来看，人们提出了菊芋科学生态种植管理制度。种植1年后，通过不同根系处理，实现多年可持续利用。在辽西北地区种植菊芋能够有效提高土地利用效率、增加单位土地面积生产值，在增加经济效益的同时还具有环境保护作用，减少地表裸露面积、降低地表风速。针对辽西北农牧交错区土地沙化现状，改变传统种植模式，发展多元化种植模式，进行多产业融合，建立庭院经济，带动周边农户对土地合理利用，并实现菊芋种植和光伏发电融合模式的初步探索和研究。

4 辽西北地区发展菊芋产业建议

菊芋种植历史悠久，但是长期以来都是农户粗放管理，未形成科学的种植结构。随着菊芋产业的兴起和辽西北独特的地理环境，亟须从生态适应性、种植合理性、市场竞争性等方面对农业结构进行调整，以加快菊芋产业的规模化发展。

长期以来，辽西北地区菊芋均为零星栽培，菊芋种植面积小、产量低，未形成相应的栽培技术体系，品种引进、配套栽培技术研究和种植规模跟不上产业发展的步伐。因此，建议该地区根据不同地域的自然特点，在保护生态环境的基础上，通过整合沙化土地利用方式，形成规模化种植模式，引进新品种，开发适合当地菊芋产业发展的新技术，形成集种植生产和加工利用于一体的产业链，带动周边地区农业生产，以利用菊芋全产业链进行精准扶贫为发展理念，促进一、二、三产业深入融合发展，打造以菊芋产业为主体的经济循环圈，促进地方经济发展，在合理利用土地资源的基础上发展菊芋产业。

构建高效生态菊芋产业体系，针对辽西北生态保护和产业开发需求，建立多样化种植模式，实现“产业生态化和生态产业化”，从根本上促进辽西北地区经济社会可持续协调发展，并积极探索集生态、经济、社会、民生为一体的生态脆弱区健康发展模式。由此促使生态产业经济和保护建设共赢式发展，破解区域生态建设与经济发展、民生改善之间的矛盾，努力形成活力迸发的新增长区，积极探索生态恢复治理与生态产业融合发展的优化模式和先进技术。

开拓市场，拓宽菊芋产品销售渠道。受传统农业的影响，农民销售渠道单一，不能及时销售菊芋相关产品，容易造成产品积压，储存困难。因此，政府应加大对农民宣传培训力度，利用现代网络信息技术，建立新型智慧农业科技平台，实现多渠道销售，增加农民收入，保证菊芋产业健康发展。

我国是农业大国，在退化沙化农耕地生态治理的同时应该考虑农业经济增收问题。菊芋作为一种生态型经济作物，被列为资源性食品，具有非常广阔的应用前景。以菊芋为基础的生物炼制产业的成立，必将对我国的能源安全、粮食安全、生态环境以及和谐社会发展产生重要的意义。