宋 勇 ,熊興耀 ,吳秋云 ,趙清音
(1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝園林學(xué)院,湖南 長沙 410128;2.作物種質(zhì)創(chuàng)新與資源利用國家重點實驗室培育基地,湖南 長沙 410128;3.湖南省馬鈴薯工程技術(shù)研究中心,湖南 長沙 410128)
木薯(Manihot esculenta Crantz)別名樹木薯,樹番薯,屬大戟科木薯屬植物,多年生或一年生灌木,是世界三大薯類作物(馬鈴薯、甘薯、木薯)之一[1]。木薯屬熱帶亞熱帶高產(chǎn)作物,地下塊根產(chǎn)量和淀粉含量高,是用于開發(fā)生物燃料乙醇的高效優(yōu)質(zhì)原料和首選作物。木薯有適應(yīng)性強、耐旱耐瘠、易種易收、生長快、產(chǎn)量高、病蟲害少、用途廣、產(chǎn)業(yè)鏈長、帶動性強等優(yōu)點,有著廣闊的開發(fā)利用前景。
木薯原產(chǎn)南美洲,已有近5 000 a栽培歷史,16世紀(jì)末傳入非洲,18世紀(jì)傳入亞洲,現(xiàn)主產(chǎn)國有巴西、泰國、剛果、印度尼西亞等[2]。木薯種植廣泛分布在南北緯30°之間、海拔2 000m以下、年平均氣溫16~18℃以上的熱帶和部分亞熱帶地區(qū)。全世界有100多個國家種植木薯,面積達1 900萬hm2以上,年產(chǎn)鮮薯2.4億t,是許多熱帶地區(qū)國家日常食物中的主要熱能來源,也是全世界6億多人口的主要食糧[3]。木薯于19世紀(jì)20年代引入中國,現(xiàn)廣泛分布于華南地區(qū)[2-3],以廣西、廣東和海南栽培最多,福建、云南次之,湖南、江西、四川和貴州等省亦有種植[4]。
木薯是熱帶、亞熱帶作物,喜溫?zé)?、強光,耐旱、耐瘠,不耐霜、不耐漬;在無霜期8個月以上,降雨量 600~6 000 mm,土壤 pH值 3.8~8.0,年平均氣溫18℃以上的熱帶、亞熱帶廣大地區(qū)均可種植。最適生長條件為年平均溫度約27℃,日平均溫差6~7℃,年降雨量1 000~2 000 mm且分布均勻,土壤pH值6.0~7.5,陽光充足,土層深厚,排水良好。木薯的生育期一般為7~9個月[3]。
隨著木薯深加工的發(fā)展和變性淀粉的開發(fā),其加工產(chǎn)品超過2 000多種,涉及食品、醫(yī)藥、造紙、紡織、塑料、化工等,廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防、科技等各個領(lǐng)域。木薯可加工成5大系列產(chǎn)品:(1)淀粉糖類,包括葡萄糖、果糖、麥芽糖、低聚糖、海藻糖等,特點是熱量低,是理想的保健品;(2)淀粉類,變性淀粉廣泛應(yīng)用于紡織、造紙、醫(yī)藥、建材、農(nóng)業(yè)等行業(yè);(3)酒精類,如乙烯、乙醛、乙酸、丁醇等;(4)有機化學(xué)類,如醋酸乙酯、乳酸等;(5)精細化學(xué)品,如賴氨酸、山梨酸等[2]。
世界上木薯全部產(chǎn)量的65%用于人類食物,在非洲幾乎所有的木薯都作為糧食食用,在拉美約40%是以加工制成各種食品而食用的,亞洲的印度和印尼也將木薯作為糧食的重要補充。20世紀(jì)50~70年代,木薯是中國南方很多城鄉(xiāng)居民的主要糧食替代品[3]。木薯適應(yīng)性強、耐旱耐瘠、抗性強、病蟲害少,與其他農(nóng)作物相比,生產(chǎn)上很少施用農(nóng)藥、化肥,產(chǎn)品綠色無污染。
木薯所含的淀粉以及其他營養(yǎng)成分比較豐富,熱能總量大,單位面積產(chǎn)出比水稻、小麥、馬鈴薯等作物高,是畜禽、水產(chǎn)類等的優(yōu)質(zhì)飼料。木薯葉片也可養(yǎng)蠶、養(yǎng)魚。隨著養(yǎng)殖業(yè)的不斷發(fā)展,對木薯制品的使用越來越多[2-4]。
發(fā)展綠色、環(huán)保、可再生能源,是我國保障能源安全的重要戰(zhàn)略舉措,也是當(dāng)今世界能源發(fā)展的潮流。生物燃料乙醇以其可再生性、經(jīng)濟性、環(huán)保性,成為當(dāng)前石油能源替代品首選。木薯是可再生生物資源,具有良好的生物特性,是目前國內(nèi)最經(jīng)濟的非糧燃料乙醇首選作物。木薯作為能源作物的優(yōu)勢在于[3,5]:(1)木薯光、熱、水資源利用率高,木薯單位面積的生物產(chǎn)量高于絕大多數(shù)其他栽培作物;(2)抗旱、耐瘠,木薯對土壤養(yǎng)分和水分利用率極高,能在其他作物難以生長的貧瘠土壤頑強生長,并獲得較高的產(chǎn)量;(3)抗病蟲害,中國目前幾乎沒有發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重的木薯病蟲害;(4)木薯加工燃料乙醇的工藝比較成熟,可行性強,成本低。
隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展、生活水平的不斷提高,人們對食物的營養(yǎng)保健以及多樣性和安全性需求不斷提高,五谷雜糧、粗糧等身價倍增,廣受歡迎。木薯也從度荒充饑的低效、低值的食糧成為了人們青睞的營養(yǎng)、保健、綠色高檔食品。同時,木薯作為重要的工業(yè)原料,隨著能源工業(yè)、淀粉工業(yè)和飼料工業(yè)的迅速發(fā)展,國內(nèi)外市場對木薯的需求逐年大幅度增長。據(jù)預(yù)測,到2020年世界木薯需求量將從目前的2億t增加到2.7億t,市場的巨大需求將為湖南木薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供廣闊的空間。
湖南地處北緯 24°38′~30°08′之間,處于木薯分布區(qū)域的北緣,位于亞熱帶東亞季風(fēng)區(qū),屬亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候,具有氣候溫和、四季分明、雨水集中、光熱資源豐富的特點。年平均日照時數(shù)1 400~2 000 h,年平均氣溫一般為16~19℃,大部分地區(qū)日平均氣溫穩(wěn)定,10℃以上的活動積溫為5 000~5 840℃,可持續(xù) 238~256 d,15℃以上的活動積溫為4 100~5 100℃,可持續(xù) 180~208 d,無霜期 253~311 d。雨水豐沛,平均降雨量在1 200~1 700mm之間。總體來看,湖南的溫光、雨水等氣候條件完全可以滿足木薯生長的要求[6]。
湖南省土地總面積約2 067萬hm2,其中山地和丘陵占2/3,以山地和丘陵為主的地形地貌決定了湖南有著豐富的荒山、荒坡等邊際土地資源。這些邊際土地大多保水保肥性能弱,土壤貧瘠,灌溉條件較差,季節(jié)性干旱嚴(yán)重,如果用于種植其他作物則成本高、產(chǎn)量低、效益差。而木薯粗生易種、耐旱耐瘠,這些邊際土地如果用于種植木薯也可獲得高產(chǎn),是較好的土地資源[7],這樣既不會與糧、棉、油、果、菜、林等爭地,還可以同其他作物間種或套種,使多種邊際土地受益。湖南有荒山、荒地等未利用的適合木薯生長的宜耕性邊際土地約66.7萬hm2,若開發(fā)1/5,則可增加木薯種植面積約13.3萬hm2,木薯產(chǎn)量按2 t/667m2計算,可收獲約400萬t木薯,增加糧食80萬t(按折糧薯類計算),可生產(chǎn)燃料乙醇約50萬t。湖南省宜耕性邊際土地資源豐富,發(fā)展木薯產(chǎn)業(yè)既不會影響糧食生產(chǎn),也不會與其他作物爭地,還能促進能源工業(yè)、淀粉工業(yè)和飼料工業(yè)的發(fā)展。
國家發(fā)展生物燃料乙醇的基本原則是“因地制宜,非糧為主”、“不與人爭糧,不與糧爭地”,發(fā)展非糧食乙醇的首要條件是解決原料的生產(chǎn)及供應(yīng)問題,綜合考慮國家能源安全、糧食安全和生產(chǎn)成本,木薯是生產(chǎn)燃料乙醇的首選非糧作物。隨著我國開發(fā)生物質(zhì)能源力度的進一步加大,作為生產(chǎn)燃料乙醇的主要原料,木薯的優(yōu)勢更加突出,市場前景將更加廣闊。僅就國內(nèi)木薯市場而言,國內(nèi)生產(chǎn)不能自給自足,每年要進口木薯干片和木薯淀粉上百萬t。為保障木薯原料供應(yīng),農(nóng)業(yè)部計劃到2015年將木薯種植面積從目前的46.7多萬hm2增加到100萬hm2,將木薯產(chǎn)量從目前的700多萬t提高到3 000萬t。為了實現(xiàn)這一目標(biāo),在穩(wěn)定木薯傳統(tǒng)種植區(qū)面積的基礎(chǔ)上,通過木薯北移擴大種植區(qū)域來提高木薯種植面積和產(chǎn)量將成為必然選擇。農(nóng)業(yè)部將木薯北移種植確定為“十二五”國家木薯產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系重點研究任務(wù),將湖南、江西、貴州等地作為木薯北移種植的重點發(fā)展區(qū)域,并通過了國家木薯產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系項目,將在“十二五”期間對湖南的木薯科學(xué)研究和示范推廣進行連續(xù)5 a的資助。因此,湖南發(fā)展木薯產(chǎn)業(yè)符合國家戰(zhàn)略需要、有國家產(chǎn)業(yè)政策引導(dǎo)、有國家木薯產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系技術(shù)支撐、有項目經(jīng)費資助、有巨大的市場需求,將迎來重大發(fā)展機遇。
政府要提高對木薯產(chǎn)業(yè)的重視和支持力度,加強對木薯產(chǎn)業(yè)的政策指導(dǎo),要制定木薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展目標(biāo)、進程和措施,從宏觀上扶持木薯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展;合理規(guī)劃和布局木薯種植業(yè)和加工業(yè),使加工能力與原料供應(yīng)相匹配;在確保糧食安全的前提下,大力引導(dǎo)在荒山、荒地等邊際土地開發(fā)種植木薯;加大對木薯科學(xué)研究、新品種引進、示范和種莖繁育等工作的資金支持力度,加快新品種、新技術(shù)在生產(chǎn)上的應(yīng)用;相關(guān)部門對加工企業(yè)在技術(shù)改造、流動資金、稅收政策等方面實施政策傾斜,促進木薯加工企業(yè)的發(fā)展壯大,帶動木薯產(chǎn)業(yè)的聯(lián)動發(fā)展[8]。
在湖南,木薯產(chǎn)業(yè)還是一個新興產(chǎn)業(yè),各級政府和科研機構(gòu)有義務(wù)加大宣傳力度,加強對木薯的種植技術(shù)、食用方法、加工利用前景的宣傳,逐步提高木薯產(chǎn)業(yè)的地位。要改變和打破木薯產(chǎn)業(yè)是低效益產(chǎn)業(yè)的傳統(tǒng)舊觀念;宣傳發(fā)展木薯產(chǎn)業(yè)的重要性及其對社會經(jīng)濟的貢獻,堅定發(fā)展木薯產(chǎn)業(yè)的信心;在邊遠貧困山區(qū),應(yīng)積極引導(dǎo)農(nóng)民引種、試種木薯,促進木薯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[9]。
發(fā)展木薯加工業(yè)是木薯產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的重要前提。加強木薯科研推廣單位與生產(chǎn)、加工企業(yè)的聯(lián)合,培育壯大木薯產(chǎn)業(yè)化龍頭企業(yè),提高產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營水平。圍繞木薯加工企業(yè),建立原料基地,劃分相應(yīng)的原料產(chǎn)區(qū),進一步創(chuàng)新完善企業(yè)、科研機構(gòu)與農(nóng)民的利益聯(lián)結(jié)機構(gòu),完善“科研+政府+企業(yè)+農(nóng)戶”的生產(chǎn)模式。
扶持建立木薯產(chǎn)業(yè)協(xié)會,提高木薯種植的規(guī)模化和組織化水平,建立木薯購銷公司,配合木薯加工企業(yè)完成木薯的收購、加工、保管、調(diào)運等工作,完善產(chǎn)銷體系。鼓勵企業(yè)從種子、種植到收獲提供全程服務(wù),對農(nóng)戶進行指導(dǎo)和安排,為農(nóng)民無償提供技術(shù)支持,通過企業(yè)規(guī)劃和建設(shè)木薯良種種植示范基地,與農(nóng)戶簽訂產(chǎn)銷合同,保價收購木薯產(chǎn)品[10]。以木薯加工企業(yè)為龍頭帶動銷售、加工和種植,從而推進木薯產(chǎn)業(yè)化進程。
湖南全年適合木薯生長的時期有7~8個月,應(yīng)以發(fā)展早中熟木薯品種為宜[11]。食用型的甜木薯品種,氫氰酸含量低,口感好,可以直接蒸煮食用,也可以加工成食品。推廣食用型木薯品種種植,可以極大地緩解我國的人口增長與糧食生產(chǎn)的矛盾,促進食物多樣化。應(yīng)立足湖南自然資源條件,因地制宜,突出湖南早熟、食用型的區(qū)域特色,在滿足木薯加工企業(yè)需求的同時,積極引導(dǎo)和鼓勵農(nóng)民發(fā)展種植早熟的甜木薯品種,滿足市場多樣化和優(yōu)質(zhì)化的需求,為國家糧食安全作貢獻。
加快完善以科技創(chuàng)新為主的木薯研發(fā)推廣體系,政府在政策制定、財政支持、人員配置等方面加大支持力度,增加對木薯科研、推廣與培訓(xùn)的經(jīng)費投入,改善木薯科研、推廣體系條件,壯大科技人才隊伍,加強木薯科研與推廣工作,提高木薯種植、加工的科技含量[12]。切實加強木薯實用技術(shù)培訓(xùn),通過多種形式的教育和培訓(xùn),不斷提高農(nóng)技人員和木薯種植戶的科技素養(yǎng)和種植水平,推動木薯產(chǎn)業(yè)與農(nóng)村經(jīng)濟的發(fā)展。
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