1. 引言
湖北利川素有“山药之乡”的美誉。利川山药，属毛藤薯蓣优质品系，因皮呈淡紫红色，又称红皮山药。有1500多年的种植历史，是典型的地方特色品种、地道的山珍佳肴，除河南以外，利川也是山药原产地和驯化地之一 [1] 。独特的山地气候特征，造就了山药喜温、喜湿、耐荫的生活习性，进而促进了山药营养物质的合成和积累。内含天门冬氨酸、蛋氨酸、丝氨酸、谷氨酸等18种人体必须的氨基酸和多种维生素，还富含钾、钙、锌等营养元素，特别是硒、锗等稀有微量元素，其肉质、色泽、味道、黏度、口感、气味、营养等均处于其它品种之首。其性平味甘、无副作用，是医疗上一种常用中药，也是人们喜食的一种上乘滋补蔬菜和天然保健品。利川山药品质优良，皮薄质实，硬度适中，外形整齐，色泽漂亮，根毛稀少，肉质雪白，水分低，粘液高，口感绵和，松软细腻，脆甜适口，清香怡人，素有“林野山珍”之称。但是，利川山药产业还存在种植规模小、水平低，储藏技术落后，产业链短、精深加工不足等问题 [2] ；特别是长期不重视提纯复壮，品种混杂、产量不稳、病虫加剧等种性退化现象突出。
2. 利川山药产业的发展历程
2.1. 利川山药生长特性及环境要求
利川山药有其独特的区域性，因土壤和生态气候的变化，走出利川其品质和口味就发生明显变化 [2] 。根状茎棒状，长33~66 cm，最长达100 cm以上，根茎少分枝，着生许多须根，断面呈粘性，粘丝细长，可达丈余；白色小单生花，蒴果；叶对生，叶形多变化，常为心脏形或剪形掌状，叶脉6~9出，叶腋间生有珠芽(也称零余子、山药豆、山药蛋)可供繁殖材料，也可食用。
利川山药营养丰富，水分 ≤ 70%、还原糖 ≥ 0.2%、蛋白质 ≥ 3.0%、淀粉(以干物质计) ≥ 9.0%、钾 ≥ 5000 mg/kg、钙 ≥ 300 mg/kg、60分钟黏度 ≥ 2.1万mpa∙s、5分钟黏度 ≥ 1.6万mpa∙s。安全性高，铅 ≤ 0.2 mg/kg、砷 ≤ 0.5 mg/kg、汞 ≤ 0.01 mg/kg、镉 ≤ 0.05 mg/kg、亚硝酸盐 ≤ 4%、二氧化硫 ≤ 160 mg/kg。
多分布在海拔800~1500米，超过1500 m的老高山也可种植，海拔越高品质及口感越好。山药种植要求土壤肥沃深厚、质地优良。土壤pH值5.5~7.0，过酸过碱都会抑制其生长；土壤有机质30 g/kg以上，土壤结构合理，以团粒、微团粒为主，保肥、通气、透水能力强；营养丰富，氮磷钾大量元素、钙镁锌硼等中微量元素含量高且相对平衡；土层厚度100 cm以上，耕层厚度60~80 cm；质地砂壤至中壤，重壤或黏土过于板结，山药易畸形开叉。
2.2. 利川山药产业演变及品牌打造
山药属劳动力密集型产业 [3] ，强度大、耗时长，整个生育期需劳动力50余个，收获起挖40个左右。因此，种植规模上不去。利川山药规模发展区域为团堡镇，是山药产业第一镇，常年实际面积保持在1万亩左右，其它各乡镇有零星分布。顶峰时期，全市种植面积接近5万亩 [2] ，亩产最高可达4000 kg [4] ，总产量达到9000万吨，总产值达到5.4亿元，出口创汇3000万美元。目前，常年面积基本稳定在2万亩左右，亩产1500~2000 kg，总产量3000~4000万吨，总产值4亿元左右。
利川市政府一直高度重视山药产业的发展，通过政府主动引导，企业积极参与，山药产业品牌打造连续取得了一系列成就。2007年，“利川山药”获地理标志产品保护；2008年，利川山药产地被认定为“全国绿色食品原料标准化生产基地”；2009年，利川山药获国家绿色食品认证，品牌价值达到2.32亿元；2010年，“龙船水乡”牌利川山药获国家有机转换食品认证，并被选定为上海世博会专供产品，在国际有机食品博览会成功签约160万美元，在国际市场受到青睐；2012年，顺利通过三年的有机转换期，成为认证的有机食品，“利川山药”的品牌价值上升为5.15亿元 [5] 。
3. 品种退化表现及原因分析
3.1. 利川山药品种退化表现
品种退化是指在繁殖和生产过程中，由于各种原因导致优良性状逐渐丧失，失去了原品种的典型特征的现象。主要表现在产量下滑，品质下降，成熟期改变，生活力变差，抗病性及其他抗逆性减弱，性状不整齐等方面。特别是经济性状发生了不利的遗传变异，如生产力、繁殖力降低，经济性状变劣等。
利川山药长期进行营养繁殖，种植户未养成优选留种的习惯，且轮作换茬少，基本无休耕措施，植株感染病毒严重，代代相传，致使品质退化 [6] 。重点表现在产量降低、品质变差、病害加重几个方面。苗期出现弱苗多、不整齐、出苗期明显拉长等问题；中后期炭疽病、褐斑病、白锈病、灰斑病、茎腐病(当地也称根腐病)、根结线虫病等病害连年偏重发生；收获时块茎粗细不均、表皮粗糙、颜色不一、畸形增加、整齐度差、产量不高；食用时肉色发黄、肉质生硬、品质低、口感差。
3.2. 品种退化原因分析
一般来说，品种的“纯”是相对的，同一材料的植株间在遗传性上总有或大或小的差异。投入生产后，由于内在因素的差异，材料本身便不断发生变化；同时，外界环境因素引发的自然变异也时有发生，这些发生或变异逐渐积累起来，便会使一个品种失去原有的特性，也就是品种退化。综合分析，利川山药品种退化主要由以下因素引起。
一是盲目引种，导致品种混杂。山药种植一般自行留种，在利川山药发展巅峰时期，自行留种“捉襟见肘”，数量明显无法满足需要，种植户自发到外地引种，先后引进了怀山药、扁山药、铁棍山药等品种。因政府未主动干预，技术部门未及时引导，引种无区域规划，多品种在一地混种现象突出，导致品种混杂，红皮山药成了“红、黄、褐、白”多色的彩皮山药，形状各异、大小不一，影响了红皮山药的外观品质。而本地的红皮与白皮两个山药品种混杂多年。
二是多年重茬，优良品性退化。利川适宜山药种植的乡镇虽然较多，但规模化种植仅团堡镇，且重点集中分布在该镇东部及东南部，栽培历史长，轮作换茬及休耕等耕地资源不足，多年重茬现象特别突出。导致山药生长势变差，抗性下降，死苗烂藤现象加剧，茎腐病、根结线虫等土传病虫害漫延，丰产、抗病等优良特性逐步丧失；土壤还会出现山药喜好的营养元素缺乏，养分失调。
三是随意留种，去杂去劣不严。山药为无性繁殖，主要以芦头(俗称山药鼻子，也称栽子、种把等)作栽培种，用种量大，费用占生产成本的50%左右。一般在销售时将芦头(长10~20 cm)撅断储存，当年冬季或来年开春下地播种，亩用量在200~300 kg，有的高达500 kg/亩，来源相对不足。因此，农户在留种时未去杂去劣、进行优选，不论大小、粗细、长短、优劣等皆全部留存，甚至霉烂、病虫株都舍不得抛弃，导致自然变异严重，品种优良性状逐步丧失。
四是重施化肥，忽视有机肥料。作物秸秆、厩肥、畜禽粪便及商品有机肥等有“供(供应作物营养)、改(改善土壤结构)、促(促进作物生长)、提(提高肥料利用率)、保(保水保肥)、健(健康土壤生态)”等功效，增施有机肥是改土培肥最有效的农艺措施。但因其养分含量低、用量大、耗劳力、见效慢等不足，往往不被农户重视；而化肥养分含量高、用量少、见效快等优点则倍受青睐。长期重化肥、轻有机肥、重用轻养，导致土壤酸化、结构恶化、肥力弱化，土壤生产力下降。长期施用化肥，会使山药水分含量增加，品质下降，以及种性退化。
4. 利川山药提纯复壮措施及效果研究
“科技兴农，种子先行”，良种是农业的核心竞争力。只有严格防止品种退化，不断提纯复壮，作物才能增加产量和改善品质。近年来，利川山药通过汇川现代农业、各专业合作社、农技人员及广大山药种植户的不断探索、总结和改进，形成了一套较完善的标准化栽培技术 [4] [7] 。但是在长期的栽培过程中，因各种原因普通农户忽视了提纯复壮工作，也不注重栽培种的优选，导致“利川红皮山药”严重混杂退化。
4.1. 山药提纯复壮的主要技术路线
根据相关报道经验 [8] [9] ，仍然采用珠芽、芦头、山药段(块茎切块)三种繁殖方式进行提纯复壮，走以下技术路线 [9] ：首先去杂去劣，优中选优；再反复筛选，循环提纯；再保护种源，复壮种性；最后集中扩繁，规模种植。快速提纯复壮可采取：第一年，大田中优选优势植株挂牌，采摘珠芽分类高密度种植；第二年，优选优势均匀块茎分段繁殖；第三年，优选优势植株芦头用于大田生产，常年坚持优选优势芦头种植。
经过生产上的反复提纯复壮择优，可有效地防止品种劣变、混杂等因素引起的退化，从而提高产量、改进品质，增强抗逆性，延长品种使用年限。
4.2. 提纯复壮的栽培管理
材料优选：从山药出苗至生长旺盛期，选择优势单株挂牌标记，不同时期观察淘汰，留红皮山药性状典型的健壮藤蔓，在成熟后收获珠芽，同时起挖块茎；收获后对珠芽和块茎进一步筛选，去除弱小、霉烂、畸形、损伤及病虫危害等材料，留健康、粗壮、整齐、美观者作翌年提纯复壮繁殖材料，分别单独储藏。第二年再按以上程序优选，循环筛选3~5年，就会得到种性优良、品性稳定的大田栽培种。
适时播种：2月初，将储藏的繁殖材料分成三类，珠芽、芦头和山药段，然后分别消毒、集中催芽。于3月初，珠芽按株距10 cm，双行距60 cm (宽窄行种植，宽行50 cm、窄行10 cm)播种，亩密度保持到20,000株以上，翌年可收获长20~30 cm的山药块茎继续繁殖；芦头和山药段按20 cm株距，双行距70 cm (宽窄行种植，宽行50 cm、窄行20 cm)播种，亩密度保持到10,000株左右。
田间管理：深翻，上一年秋收后机械或人工深翻80 cm以上，并将大块捣碎，或利用冬季雪凌冰冻破碎。施肥 [10] ，底肥亩用农家肥2000 kg或商品有机肥500 kg + 42% (18-8-16)宜施壮山药专用肥100 kg，起沟条施于宽窄行的窄行中间，覆土后播种；苗肥，苗期对苗弱、长势差的田块亩追施尿素10~15 kg提苗；膨大肥，6月下旬至7月上旬亩追施宜施壮山药专用肥50 kg。搭架，待山药藤蔓长至30 cm左右时，按1500根/亩左右搭建支架，也可打水泥桩拉网，利于藤蔓直立生长。同时，根据田间生长情况，抓好摘蔓整枝、人工除草和病虫绿色防控。
适时收获：山药无明显的成熟期，收获过早会影响产量。10月中旬，藤蔓刚开始发黄枯萎时收获珠芽，选饱满、无损伤、无病虫害的健壮珠芽留种；霜降10日后，地上部茎叶枯死时开始采收地下块茎，选粗壮、整齐、条形好、无损伤和病虫害的红皮山药特征典型的块茎留种。
4.3. 提纯复壮效果
提纯复壮可提高品种的种性，增强抗逆性，提高纯度，增加产量，是防止良种混杂退化的有效措施。2016年，在当地农业技术部门的精心指导下，依托利川市宏源种植专业合作社，开展了为期5年的提纯复壮研究，取得明显效果，经过提纯复壮后山药亩产稳定提升到2500 kg左右，茎腐病、根结线虫等土传病害明显减轻，山药的色泽、条型、粗细等的整齐度明显提高，外观商品质量得到很大改善。
利川山药以芦头繁殖为主，珠芽、山药段繁殖方式并存。用芦头繁殖3~4年退化；山药段繁殖出苗早、发芽快、生长旺盛，但繁育系数低，连续几年后顶芽衰老、生活力衰退、产量降低；珠芽繁殖成山药芦头，后代生活力旺盛，增产显著，可保持优良种性，大田可使用5年 [8] 。提纯复壮品种最好选用珠芽繁殖，该法适宜高密度种植，繁殖系数高，可获得大量的种用块茎，常用此法进行大面积换种。
5. 利川山药提纯复壮的几点建议
2021年中央一号文件明确提出“深入推进农业结构调整，推动品种培优、品质提升、品牌打造和标准化生产” [11] 。抓好农业生产“三品一标”建设，大力发展红皮山药产业，是利川调整农业结构，实现乡村振兴的朝阳产业。种子是农业的“芯片”，就如何进一步抓好利川红皮山药提纯复壮提出如下建议。
5.1. 普及常规技术，年年优选，保持提纯复壮常态化
农业技术部门要加强对种子提纯复壮的重要性和技术的宣传培训，提高各农业公司、专业合作社、广大种植户的认识和技术水平，把珠芽、芦头、山药段等繁殖材料优选变成生产中的一种习惯，实现常态化。确保栽培种健壮、整齐，长期保持典型特征、优势品性，充满生活力。
5.2. 组建专业机构，兴办基地，实现种子繁殖专业化
利川山药长期自行留种，尚无专业的种子繁育机构，品种优选的标准不一，甚至未开展优选等提纯复壮工作。各级政府和技术部门应积极引导和发动，在山药生产集中区建立专业机构，兴办种子繁殖基地，标准化生产，集中进行种子繁殖和提纯复壮，维持和提升利川红皮山药的高产、优质、高抗等典型优势种性。
5.3. 提升科技水平，组织培养，实现脱毒生产工厂化
要提升山药提纯复壮的科技水平，进行组织培养，工厂化生产脱毒种薯、种苗。可通过招商引资，充分利用好为迎接“2022年湖北省蔬菜大会”建成的，位于团堡镇黄泥坡村的上千平方智能温室玻璃房，专业生产脱毒山药种薯、种苗，为利川山药产业快速发展提供基地保障。
5.4. 强化绿色发展，轮作休耕，实现山药生产标准化
按国家对农业的绿色高质量发展要求，进一步完善山药的标准化种植技术，在适宜乡镇中不断扩展种植区域，有序推进山药轮作换茬、休耕等措施，逐步消除连年重茬导致的一系列问题。针对区域土壤障碍，全面应用“一深 + 两肥 + 三剂”耕地质量提升技术 [12] ，不断培肥山药基地肥力水平。严格按照“三品一标”农产品的相关要求，抓好炭疽病、叶斑病、茎腐病和根结线虫病等病虫害的绿色防控。
6. 讨论与小结
山药高产优质栽培技术方面的研究较多，多数文章中提及了品种退化的不良表现及山药提纯复壮的重要性。但专门对山药的提纯复壮研究报道不多，2002年张志勇等研究 [13] ，零余子组培快繁对山药有提纯复壮的作用；2019年湖北民族大学申请了零余子繁殖山药栽子种苗的专利 [14] ，进一步肯定了用零余子繁殖对山药提纯复壮的作用。陈莉等 [8] 提出了用零余子提纯复壮嘉祥细毛长山药的栽培技术，杜小兵等 [9] 制定了“优中选优、反复筛选、循环提纯、复壮种性、集中扩繁、保护种源、基地育种、规模种植”红庙山药提纯复壮的技术路线。
利川红皮山药在高产、标准化栽培技术及产业发展方面有报道，尚未发现其提纯复壮方面的专题研究。本文总结了利川山药的发展历程，品种退化的主要表现及原因分析，以及提纯复壮的措施及效果，并对利川山药产业发展在提纯复壮方面提出了相应建议。为加快利川山药提纯复壮进程，沿用了前人及同行用零余子繁殖的传统方式，采用了“反复优中选优、循环提纯复壮、基地集中繁殖”的技术路线；扩展了以芦头、山药段为繁殖材料不断优选提纯复壮的方式，使利川山药提纯复壮周期缩短。通过提纯复壮，利川山药单产稳定提高、品质持续提升优化、病虫抗性不断增强，为不断壮大该产业发展提供了技术支撑。
NOTES
*第一作者。
#通讯作者。