山药气雾培法规模化育苗技术
在我国,山药是普通的蔬菜与中药材,而在西非为重要粮食作物,关系到9千万人的生计。世界95%山药产量来自西非山药产业带的五国:尼日利亚、贝宁、多哥、加纳和科特迪瓦。
山药大田栽培
在西非,山药的地位相当于我国的小麦与水稻,提高山药产量、品质降低成本与劳动量是他们科学工作者最主要任务之一。因此,可以说,世界山药研究中心在西非。
西非栽培模,不同我国的起垅,他们起一个个土丘,现在起土丘也用上机械化了
非洲山药工程(The AfricaYam)聚焦于西非山药主栽品种遗传改良,西非主要栽培两种山药,一种是原产于西非的白山药(几内亚薯蓣),另一种原产于亚洲参薯(我国为原产地)。该工程由位于尼日利亚的国际热带农业研究所领导,山药产业带4个国家的研究机构参与。
几内亚薯蓣
参薯,原产我国,我国与西非均广泛栽培
山药传统栽培用块茎,即块茎埋入土里。块茎繁殖系数很低,约1:6,也就是说亩产6000斤山药,其中1000斤被用作种薯,这也就导致繁殖用块茎占山药产量的比重过高。
山药切块育苗
同时,山药长期无性繁殖,引起种薯退化,导致山药质量差,产量低。在西非,山药作为主要粮食作物,种薯成本过高,占到农民生产成本的63%。
气雾培是一种新型植物无土栽培方法,该方法不用土壤或其它基质,固定植物地上部分,根系悬垂于密闭或半密闭环境内,被雾化营养液喷射于植物根上,给根系提供营养。该技术节水与节养分,是一种高效的栽培方法。
气雾培原理:水泵(pump)运输营养液(nutrient solution)经喷雾嘴(spray nozzlers)雾化(fog or spray)给根系
这项技术在1920年代由植物学家发展起来的,最初用于观察植物根系结构。
气雾培已成功用于马铃薯种薯扩繁上,国际热带农业研究所从中受到启发。比尔及梅琳达·盖茨基金会资助了“西非农民收入与粮食安全山药提升工程(YIIFSW)”,由国际热带农业研究所实施,种子种苗公司参与,气雾培成功应用于山药种薯扩繁。
气雾培扩繁马铃薯种薯
这项西非山药旗舰科研项目目的促进山药种薯扩繁与改进种薯品质,提高山药生产力,增加农民收入,保障粮食安全。该技术在西非多国获得推广。种苗公司参与推广这项公益性技术,建立气雾培育苗工厂,向农户提供优质山药种薯种苗。
以下为国际热带作物研究所提供示范方法。气雾培系统由3部分组成:温室、栽培槽、动力室。在气雾培中,固定植物茎,根系悬空在布有管道的栽培槽中,营养液通过管道经喷雾嘴喷射出雾状营养液,根系连续或不连续浸在由饱和营养液形成的“云雾”中并获取营养。与水培相比,气雾培提供充足的氧气,促进根系生长。
山药水培育苗
按照国际热带作物研究所提供的方法,如下:
1 建立温室
确定温室的尺寸与高度。该示范工程的温室长为24米、宽8米、高6米。
温室建造——地基与钢架结构
双层温室与结构
气雾培栽培槽钢架
2温室内建造栽培槽
搭建10个栽培槽(长4.8米、宽1.2米、高1米),建于高于地面20公分的地基上,栽培槽内布有管道系统。
泡沫塑料板制作的栽培槽
栽培槽用绝热泡沫塑料板搭建,泡沫板厚为3.0~3.5公分组成围栏。顶层泡沫塑料板厚为5公分,顶层泡沫板打孔,供移栽苗。
栽培槽上表面与下表面,具有定植孔
植物定植板(1.2×1.2米),每板可扦插49株植物。
泡沫塑料覆盖黑色塑料薄膜,遮光,防止营养液渗漏
用黑塑料薄膜覆盖栽培槽内外壁,防止光线进入栽培槽内,给植物提供暗环境,同时也防止营养液渗漏。
3 管道系统
该气雾培示范工程有三种型号管道:中型管道负责运输营养液给根系统。
动力室管道系统——给山药苗提供营养液
大型管道负责回收营养液。
栽培槽内喷雾嘴
小型管道为位于栽培槽中的压力管,与喷雾嘴相连,作用为雾化营养液,给根系提供营养。
4 动力室
动力室有电源、水泵、营养液池。
后面小房间为动力室
两个营养液池,容积为1000升。营养液池建于地面下,便于回流营养液,同时,地下面温度低,防止营养液变质。
水泵及营养液池
两台潜水泵,潜水泵与过滤器相连。潜水泵负责营养液输出,通过压力管到喷雾嘴,营养液雾化。
动力室供液系统
电力控制阀:电力控型器与数字计数器,控制喷雾时间。
带有计时器自动控制阀
过滤器:用来过滤外来颗粒,防止管道煮塞。
营养液配制,用自来水(pH在6.5~7.5之间)配制营养液,所需肥料称重,分开溶解(防止沉淀),然后,过滤,把溶解的肥料倒入营养液池中。
下面为推荐气雾培肥料与配方,该配方很容易释放营养,根系易吸收。
推荐的营养液配方
5 移苗
两种类型山药材料用于气雾培繁殖:一种是2节山药藤茎扦条(此示范项目为组织培养山药脱毒苗),二是经练苗山药小苗。
山药藤茎扦插育苗
把山药插条与小苗定植于泡沫板上,然后根系喷雾,在开始两周内防热防太阳直射。
在整个扩繁过程中,要经常检查池中营养液数量,调节营养液的pH值,及时更换营养液,检查过滤器看是否堵塞,检查喷雾嘴是否正常工作等。
山药生长
山药生长
在气雾培扩繁系统中,可以获得3种山药繁殖材料,即山药块茎、零余子与藤茎。
两节藤茎扦插条
山药组培苗在气雾培生长
组培苗在气雾中扩繁
山药块茎 在栽培槽内收获微型种薯(微型块茎),每个微型块茎(微型种薯)重34.8克,平均每株产微型种薯3.1个,可周年生产。采收块茎时不要伤着根系,这样,植物能继续产生更多繁殖材料。
藤茎在气雾培条件发育山药(块茎)
山药苗(块茎)发育
山药零余子,一株植物可产生150个零余子,零余子比块茎耐贮存,抗病虫害。
零余子生根与萌芽
零余子生根与萌芽
零余子萌生新叶
单节藤茎,单节藤茎用于山药快繁材料。大田栽培山药藤蔓插条生根率低(低于5%),采用气雾培方法获得的藤蔓生根率可达98%,90%的能产生新叶。
在苗圃中单节插条生长
为了采集更多的藤茎,应从侧枝上剪取藤茎,然后,放到消毒液中。为了产生更多侧枝,给主枝打顶,每支插条仅用1节。
可产生100枝插条山药藤蔓
单节藤茎扦插到混有50%炭化稻壳与50%消毒土壤中,3~5周后,插条发育成苗,再移栽到大田中。
气雾培修剪去多余根(块茎和根)
微型薯与零余子大田栽培,迷你种薯与微型种薯打破休眠后,30克以下直接种植,块茎大的需要分割成25~30克微型块茎再种植。零余子种植方法同块茎一样。
打破休眠微种薯准备移栽
藤茎扦插苗大田移栽
栽培袋里单节藤插条准备大田移栽
单节藤茎先在苗圃中生根,3~4周后,根系良好发育后,再移入大田中。在2016年8月移植,2017年在2月收获(生长6月),亩产为3200斤。
田间移栽单节插条,密度为1米×0.25米
生根单节插条,一个月后浇水
单节插条移2个月后浇水
田间移栽后3~4个月,收获块茎
6个月田间收获单节插条产生山药(块茎)