留坝西洋参栽培制约性问题研究与产业发展模式探索

田小曼，胡小平，陈志敏，苏景文，刘德明

(1.杨凌职业技术学院，陕西 杨凌 712100；2.西北农林科技大学，陕西 杨凌 712100；3.陕西留坝县政府，陕西 留坝 724100；4.陕西留坝县科技局，陕西 留坝 724100；5.留坝县佳士森中药综合开发有限公司，陕西 留坝 724100；6.西北农林科技大学 留坝西洋参试验示范基地，陕西 留坝 724100)

西洋参(PanaxquiquefoliumL.)是人参属宿根草本植物，根肉质，断面纹理呈辐射状，一年生幼苗为1～3片小叶组成复叶，成株由3～5片倒卵形小叶组成掌状复叶，叶缘锯齿状，伞形花序，浆果扁圆形呈球状分布，成熟后色泽鲜红，果肉多汁[1]。

西洋参是名贵药用植物，具滋阴补气、生津止渴、除燥清火、扶正固本、提升免疫力等功效[2]。西洋参原产北美，自然分布在加拿大东南部和美国东部的北纬30～48°、西经67～95°美洲森林。我国于上世纪七八十年代在吉林、北京怀柔、陕西留坝引种成功[3]。

1 留坝西洋参产业发展历程与现状

1.1 适宜的气候环境是留坝县发展西洋参产业的先决条件

留坝县地处秦岭腹地，属亚热带北缘山区暖温带湿润季风气候，北纬33°17′42″至33°53′29″，东经106°38′05″至107°18′14″，森林覆盖率91.23%，年平均日照1 804.4 h，年降雨量为886.3 mm，无霜期为214 d，平均气温11.5℃，境内中药材多达1 300余种，有“中药材之乡”之称，县域内海拔1 000 m左右的区域植被丰茂、温湿度适宜、散射漫射光照适中、沙质土壤透气保肥持水性能良好、腐殖质丰富，尤其适合西洋参栽培。经测定，留坝西洋参的人参皂甙、多糖等有效成分与美国、加拿大参含量基本一致，其中钾、钙、镁、磷等人体必需的矿物质含量比美国、加拿大参更高[4]。

1.2 独特的生态区位优势是留坝县发展西洋参产业的必然选择

留坝县是南水北调丹江水库水源涵养区，享有“全国绿水青山就是金山银山实践创新基地、国家生态文明建设示范市县、天然氧吧、生态魅力县、全国最佳森林休闲体验地、全国乡村治理体系建设试点县”等荣誉称号。党的十八大以来，留坝县主动落实生态文明建设，坚持“绿水青山就是金山银山”发展理念，优化产业结构，发展特色产业和生态旅游，保护生态环境。发展西洋参、猪苓、银杏、板栗、香菇、中蜂、土鸡等种养殖特色产业，是留坝县“四养一林一旅游”产业发展基本思路。

1.3 留坝县是全国三大西洋参种植基地之一

1981年，留坝县引种西洋参获得成功后，1985年被国家科委列入“星火计划”攻关项目，由来自西北农林科技大学、汉中市农科所等多家科教单位的专家教授组成西洋参栽培科技攻关协作组，成功攻克了西洋参栽培的适生区域选择、整地作畦、拌种穴播、遮阴防雨、田间管理、病虫害防治等一系列种植技术难关，总结形成留坝西洋参适生区域规划和种植技术规范，县上建立西洋参栽培技术服务站和西洋参加工厂，西洋参种植与加工产销两旺，经济效益显著，老百姓种植积极性高，留床面积一度高达300多hm2，留坝快速成为西洋参种植全国三大基地之一(东北吉林、北京怀柔、陕西留坝)[5]。

西洋参是多年生草本植物，种植周期一般为3～5 a，以四年生西洋参投入与产出计算：平均亩产鲜参650 kg、价格160元/kg，四年总产值为10.4万元，扣除累计投入(种子、肥料、农药、棚架设施等)约2.4万元，每亩地四年净收入8万元。比累计种植四年玉米、马铃薯的种植收入高出20倍，扣除劳动力支出则差距更大。几十年来，西洋参种植一直是留坝县特色产业和县域经济支柱产业[6]。

2 连作障碍的成因以及对西洋参产业的影响

连作障碍是指连续在同一土壤上栽培同种或近缘植物表现出来的生长异常现象，多数受害植物表现为根系活力低下、分支减少、褐变，严重时会出现死苗现象，作物减产甚至绝收，产出物品质下降甚至产生有毒物质。连作障碍现象一般以重茬地连续种植同种或近缘种的重茬忌作表现最为明显，通过休耕或远缘作物倒茬轮作等措施可不同程度降低连作障碍影响。破解连作障碍，既要科学研究各个要素的直接影响，又要考虑植物、土壤、病原物、温湿度以及气候环境之间的相互影响[7]。

2.1 连作障碍的主要成因

2.1.1 土传病害 土传病害是指生长或休眠在土壤或上茬、本茬植株病残体中的病原物在适宜条件下，从根部或茎基部侵害植物，引起植株萎蔫、猝倒或枯死等症状的植物病害总称。病原体包括真菌、线虫、细菌和病毒等，大多数土传病害以真菌为害为主，也有以线虫为害占主导地位的土传病害(如烟草根结线虫病等)，真菌、细菌、线虫的混合感染会显著加重危害程度。同时，感病植物自身分泌物的成分、浓度和分泌量直接影响根际微生物(真菌、细菌、病毒、线虫等)的扩增速率，导致植株快速萎蔫，或因阻断植物营养与水分传导而导致猝倒或立枯。同种或近缘植物连作，致病微生物因为寄主的持续存在而快速大量滋生，继而导致土壤中原有的固氮菌、放线菌、硝化细菌等有益微生物生长受抑制，土壤微生物区系发生变化，导致土传病害加重发生[8]。

2.1.2 土壤理化性状恶化 耕作过程中氮磷钾等化学肥料，未被植物吸收的矿物质在土壤中富集而产生土壤次生盐渍化及酸化，加之无法补充被植物吸收的未知元素，导致土壤理化性能失调，植物生长受限。同种或近缘植物在同一地块连作，再次吸收同种营养元素，加剧土壤中营养元素变化幅度，土壤环境理化性状恶化，导致植物免疫力下降，产生生理性病害，继而加重病虫害发生，产生连作障碍[9]。

2.1.3 植物自毒作用 自毒作用是植物生长化感作用的一种，是生物种内竞争的一种特殊表现形式，植物为利于自身生长而产生防御性或排他性化学物质(生理代谢物或特殊分泌物)，向环境中释放对其它植株个体产生有害影响的生存应答机制。植物生长过程中产生的有毒化学物质通过地上淋溶、根系分泌和作物残茬腐解等途径释放到土壤环境中并持续存在一定时期，对本茬或下茬同种或近种植物的健康生长产生抑制。重茬连作地块，自毒物质富集量和有效降解时间，直接决定自毒作用发生的严重程度和时间周期。自毒作用是某些植物发生连作障碍现象的重要因素[10]。

2.1.4 其他综合因素 连作障碍的发生与严重程度还有多种原因，如随着土壤微生物群落变化，致病菌群落占据主导地位后，土传病害发生严重；地下害虫虫口基数增加，造成植物根系受损，导致水分运输和营养吸收受阻，产生的伤口也给病原微生物入侵提供了机会；雨水和地表水流动加速病原微生物传播的影响；农作物设施栽培、植物种类、生长周期、环境温湿度以及连作次数的影响等[11]。

2.2 留坝西洋参连作障碍的成因及间作周期

研究表明，留坝西洋参连作障碍产生的主要原因有土壤微生物环境恶化(土传病原微生物群落上升、有益微生物群落下降)、土壤理化性状恶化(pH降低)和西洋参代谢物的自毒作用等，其中真菌类病害(疫病、灰霉病、立枯病等)为主要原因，在海拔850～1 100 m的个别区域，根结线虫有上升为主要原因的趋势[8]。

根茎类药用植物连作障碍现象明显，以人参、西洋参、重楼、百合等中药材尤为严重。研究表明，西洋参老参地需要间隔30 a以上才能再次种参[12]。留坝县老参地的间作时间尚无科学研究，有种参户于2014年在留侯镇桃园铺村流转了约1.33 hm2新地种植西洋参，发现其中一小块地第3年存苗率不足5%，调查发现该块土地曾在1990年试种过西洋参，由此推断，留坝西洋参连作障碍间隔周期不少于25年。

3 连作障碍对留坝县发展的影响

留坝县是秦巴山区零工业县，县域内山高谷深坡陡，可耕种面积仅占总面积的1.8%。国家退耕还林还草后，发展中药材、食用菌等特色产业和发展生态旅游是留坝产业发展的必由之路，其中西洋参种植是经济效益最高的特色产业之一[13]。

3.1 对经济发展的影响

留坝西洋参种植产业经过几十年发展，适生区全部成为老参地，种参户在无地可种的情况下，对老参地进行深翻换土或加覆林下腐殖土等措施试种西洋参，但收效甚微，第四年存苗率不足20%，且多为烂参、病参，平均每亩可收获鲜参不足30 kg[14]，全县西洋参留床面积下滑至不足26.67 hm2，产业严重萎缩。同时老参地撂荒，政府引导改种传统农作物，老百姓积极性不高。

3.2 对社会发展的影响

受西洋参连作障碍导致参农无地可种的影响，大量适龄劳动力选择外出打工，导致土地撂荒和留守老人儿童增多，农村基层管理和社会治理难度加大，农村产业空心化现象日益加重，直接影响留坝实施乡村振兴战略和社会可持续发展。

3.3 对生态环境的影响

同样面对西洋参连作障碍导致参农无地可种的情况，部分无法外出打工的种参户受种参高收益驱使，采取偷刮林下腐殖土的手段，在老参地上继续种植西洋参，导致林下地表环境破坏，尤其是在陡坡林地的地表环境极难恢复，构成陡坡林区石漠化生态安全隐患。

4 留坝县重振西洋参产业的举措与成效

4.1 留坝西洋参连作障碍问题研究进展

西北农林科技大学留坝西洋参试验示范基地专家团队调查了留坝西洋参种植气候环境、土壤性状、病虫害种类，摸清了留坝西洋参连作障碍主要成因，提出了破解连作技术路线，发现了老参地土壤处理的技术路径和技术参数。在对留侯镇闸口石村老参地连作障碍土壤进行多措施、多药剂、多浓度梯度物理、化学处理和益生菌处理中发现，有4组试验区块满足开展推广试验的技术参数要求(四年存苗率不低于70%)，其中有两组试验区块高达90%。

4.2 西洋参“2+2”栽培模式探索

“2+2”栽培模式是西北农林科技大学留坝西洋参试验示范基地的专家团队结合留坝西洋参产业特征提出的现代农业栽培新模式，即：将西洋参四年种植期分为两个阶段，前两年为工厂化育苗阶段，后两年为订单种植阶段，形成规模化、技术化、品牌化发展思路。

“2+2”栽培模式的前两年育苗企业在植物工厂无菌基质土中立体化种植(2～3层)，从空间隔离有效杜绝病虫害发生，提高土地利用率1.5～2.0倍；后两年种植主体在传统参地栽培两年生无菌种苗，将生产周期缩短为两年，变相提高土地利用率，缩短了病虫害等危害周期，有效提高西洋参的产量和商品率。“2+2”栽培模式通过缩短西洋参在同一土壤中的生长周期、管控病虫害发生空间、消杀及活化土壤、再造西洋参根际微生态等措施，有效破解西洋参连作障碍问题[15]。

西洋参“2+2”栽培与传统栽培模式比较

4.3 多方协同，破解留坝县西洋参产业发展瓶颈

近年来，留坝县加强与高校科研单位、西洋参规模化种植与加工企业合作，围绕全产业链发展和农旅融合，从西洋参可重茬种植、产品精深加工和旅游康养产品开发等方面，一体化促进留坝西洋参产业健康可持续发展，取得了显著成效。

留坝县大力支持西洋参产业龙头企业(留坝县佳仕森中药综合开发有限公司)在闸口石村建成了现代化农业园区，通过技改升级后，将该园区部分设施大棚改造为植物工厂，完全可以承担两年生西洋参育苗功能。西北农林科技大学专家团队已拥有西洋参组培技术和基质土配方技术，可以为西洋参育苗工厂提供技术支撑；连作障碍土壤处理技术为种参户提供老参地土壤处理技术服务，同时，西洋参专家团队已拥有香菇废菌棒作为西洋参育苗基质土的技术参数，可有效解决留坝县香菇产业面源污染问题，服务留坝产业绿色可持续发展。留坝西洋参“2+2”栽培模式经济效益和社会效益可期。

5 分析与建议

5.1 县校企共建西洋参产业发展协同机制

习近平总书记强调，没有农业现代化，国家现代化是不完整、不全面、不牢固的。加快构建现代农业产业体系和经营体系，提高农业产业组织化、规模化、技术化、品牌化水平，是现代农业发展的必然趋势。

留坝西洋参产业构建“政府、企业、高校”三位一体协作机制，服务西洋参产业发展。同时，企业与西洋参种植经营主体(合作社、种植户等)按照“2+2”模式，构建风险分担、利益共享的规模农业、订单农业利益共同体。

5.2 深化县校科技合作，提升科技支撑水平

依托西北农林科技大学的专家教授团队和合作共建的留坝西洋参试验示范基地，深化县校科技合作，一是深入开展西洋参组培苗产业化、连作障碍问题综合技术集成等关键的科研试验、技术推广和产业示范，为产业发展提供技术支撑；二是开展职业农民和乡土专家培训，为产业持续发展提供智力支撑。

5.3 强化经营主体培育，健全产业组分机构

政府应加强经营主体扶持力度，通过培育西洋参种植大户、支持龙头企业技改、加强市场监管升级等措施，引导生产、加工、销售各经营主体建立健全可持续发展的利益联结机制，让种植户通过现代化组织体系提高收益，让加工销售企业原材料供应有保障。

5.4 引导多方互通互补，促进绿色可持续发展

产业融合是留坝产业发展的重要特征，西洋参产品本身具有特色产品、保健礼品和栽培观赏等特点，西洋参产业本身与其他农旅产业具有很强的互补性。如：在种植环节可与香菇产业融合发展，利用废菌棒作为基质土，解决西洋参工厂化育苗基质土原材料问题和香菇栽培废菌棒面源污染问题；在收获环节可与留坝乡村旅游产业紧密结合，开展西洋参农耕体验活动、开发西洋参盆景等旅游纪念品；在产品环节可开发高附加值产品(西洋参酒、速溶茶、面膜等)，拉长产业链。由此，建议政府加大对西洋参种植、加工、营销等各经营主体引导支持，加强与科技部门合作，用科技和人才支撑产业发展模式改革和多种经营主体融合，优化产业结构，促进产业绿色可持续发展，加快农业产业现代化步伐。