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油用牡丹產業的起源、發展、新品種選育及栽培技術

簡介韓晨靜等(2015)的研究從藥用、油用和綜合利用的角度評述了油用牡丹的利用情況,並從種質資源、品種選育、繁殖、栽培等角度分析了我國油用牡丹產業的發展現狀,指出在油用牡丹利用中存在的主要問題有:(1)缺乏先進實用的栽培管理技術

書生捧墨是何意思

油用牡丹產業的起源、發展、新品種選育及栽培技術

林業公益性行業科研專項“油用牡丹新品種選育及高效利用研究與示範”(編號:201404701)。

1 油用牡丹的起源與發展

油用牡丹是我國獨有的新興產業。1997年,油用牡丹泰斗趙孝慶先生最先開始對牡丹的油用價值進行試驗與研宄,2004年,中國林科院等相關機構對趙孝慶先生所培育的牡丹花籽檢測發現,其花籽中包含有大量的a-亞麻酸、a-亞油酸和牡丹留醇等諸多極為重要的生物活性物質;此外,為獲得更為科學的檢測結果,從2003年到2006年間,菏澤市同北京林業大學、中國林科院等科研機構,完成了對牡丹籽油的指標檢測(張雪蓮,2015),最終挑選培育出的“鳳丹”和“紫斑”兩個品種其籽出油率達24。12%~37。83%,較傳統油料作物有顯著提升(表1)。2011年,國家衛生部批准牡丹籽油成為國家新資源食品,這表明油用牡丹可作為我國新型的食用油來進行開發利用。此外,山東省作為牡丹的主要栽培地區,將其列入了油料產業振興規劃(2011~2015年),另國家林業局於2012年將菏澤市列為全國油用牡丹生產基地試點區(楊楠楠,2015)。油用牡丹作為一種新作物發展的經濟潛力,與牡丹花的文化價值及其所承載的傳統中華醫藥價值相結合,有望成為又一個牡丹鼎盛期,綜合發揮其文化軟實力與經濟硬實力,促進和諧社會建設。

表1 油用牡丹與其他主要油料作物種子含油率比較

油用牡丹產業的起源、發展、新品種選育及栽培技術

資料來源:油用牡丹相關文獻整理。

2 油用牡丹的栽植技術與性狀價值

2。1 油用牡丹主要品種

目前我國用於種植推廣的油用牡丹主要是“鳳丹牡丹”與“紫斑牡丹”這兩大系列品種,“紫斑牡丹”品系是選擇其中瓣化程度低、種子產量高、油質好的全緣葉品種型別,主要包括“雪海丹心”和“書生捧墨”等20餘個品種,較適宜種植於北方半乾旱地區;“鳳丹牡丹”品系的主要特點是花量大、萌櫱少、結實多和生態適應性強,其主要品種有“鳳丹白”“鳳丹粉”“鳳丹紫”“鳳丹綾”與“鳳丹荷”等,“鳳丹牡丹”品系屬江南牡丹品種群,適宜生長於長江流域(周琳、王雁,2014)。

2。2 油用牡丹的栽培

目前針對油用牡丹栽培技術的研究中,大多是對一般栽培技術方法或種植經驗的描述和介紹,對其高產栽培技術方面的深入研究較少。牡丹根系較為發達,可深入土壤20~30cm,具有適應性及抗逆性強、耐寒耐旱性強、生長快、結籽多的特點,是退耕還林、荒山綠化、林下種植、恢復植被、助農增收、農林產業結構調整等的寶貴植物材料(蔣曉東等,2015),在我國南北均適宜栽種。張欽和李春燕(2012)從油用牡丹種植的前期準備環節、中期栽植環節及後期管理環節進行分析,對其選地、栽培時間的選擇、栽植密度、栽植間距、看護和管理等方面較為系統地總結了油用牡丹的栽培種植技術;馬懷斌(2014)、袁雪鴿和閆憲義(2014)等學者也對油用牡丹的一般種植技術與方法進行概括總結。張紅英(2014)以恩施地區為例介紹了紫斑牡丹的栽培技術,指出其適宜栽植於乾燥向陽地、沙質土壤、PH值為6。5~8。0的地塊,種植最佳時間為10月下旬,2年生實生苗的最佳定植株行距為49500株/hm2;盧林等(2014)以洛陽地區為例介紹了鳳丹牡丹的栽植技術,指出其最佳栽植時間為10月上旬,3年生實生苗的最佳定植株行距為37500株/hm2。

2。3 油用牡丹的繁殖

油用牡丹是以收穫種子和榨取油料為主要目的的,為提高牡丹籽粒的產量及保證籽油的品質,其繁殖技術應立足於壯苗培植(張欽、李春燕,2012)。其一,油用牡丹的有性繁殖。在採種方面,景新明等(1995)研究指出,種子萌發率最高一般在9月初到10月中旬之間,最高達90%左右,採收期內種子萌發率會隨採收時間的順延而有所升高,但11月後種子活力會逐漸降低;在種子播前處理方面,張玉剛(2004)、範丙友(2010)、劉秀賢(2013)等的大量研究表明,低溫結合GA3處理能有效提高種子的發芽率,但因試驗材料與研究條件存在差異,針對打破上胚軸休眠的處理時間與最適GA3濃度和溫度等的關鍵技術目前還尚無定論,其中劉秀賢等(2013)研究表明,胚根長大於3cm的種子經GA3200mg/l處理2小時,再在20℃溫度下處理能有效解除胚軸休眠;在播種方面,由於播種時間對成苗率有著顯著的影響,適期播種可使得當年根系伸長,有利於提高其抗寒力(盧林等,2014),油用牡丹一般採用條播,行距為30~40cm,株距為3~4cm,溝深約5~6cm,播後覆土約3~4cm,輕輕拍土,用小水澆透,待地面稍幹後,在播種溝上加推土約10cm,起到防旱及提高地溫的作用,播種量約是750kg/hm2(沈改霞、張新義,2012)。其二,油用牡丹的無性繁殖。油用牡丹的無性繁殖技術主要有嫁接和插秧兩種,牡丹扦插的成活率較低,因此被較少用在生產上(薛傑等,2003);油用牡丹嫁接的方法可分為根接、枝接、芽接3類(沈改霞、張新義,2012);劉文蘭等(2012)對紫斑牡丹的扦插繁殖技術研究發現,扦插時期、溫度、溼度的選擇對扦插成活率均存在顯著影響;王政等(2014)對鳳丹牡丹扦插的研究結果表明,在扦插苗生長初期,與生根過程密切相關的吲哚乙酸氧化酶(IAAO)活性較低,導致其根系生長推遲,不利於扦插苗存活。

2。4 牡丹籽油的提取工藝

牡丹籽的精煉工藝較簡單,主要有水化脫膠、鹼煉脫酸、吸附脫色、蒸餾脫臭等,可透過索氏提取法、超臨界CO2萃取法、超聲波提取法與微波提取法,提取出的籽原油呈亮黃色透明狀,且無異味(王順利等,2016)。王昌濤等(2009)、易軍鵬等(2009)、鄧瑞雪等(2010)用採用超臨界CO2萃取工藝提取牡丹籽油,其中,易軍鵬等(2009)採用具有較短提取時間、工藝較為簡便特徵的超聲波與微波輔助提取法,所獲出油率分別是24。89%、24。52%;李靜等(2014)運用響應面法、最佳化超聲輔助法研究表明,超聲輔助法不僅能提高牡丹籽油提油效率,而且所提取牡丹籽油的酸值有所降低、遊離脂肪酸減少、油脂品質較高;白喜婷等(2008)在牡丹籽油精煉提取方面研究探索指出,牡丹籽油採取活性白土二次脫色所獲效果較好,且脫色過程可以使得過氧化物與磷脂的含量降低;另外,透過單因素與正交試驗法對牡丹籽油萃取過程中萃取時間、壓力、溫度與CO2流量因素等進行最佳化,所獲油脂萃取率最高達到30。7%(鄧瑞雪等,2015)。

2。5 牡丹籽油的成分

牡丹籽油是新型保健食用油,具有較高的食用安全性(易軍鵬等,2009),2011年中華人民共和國衛生部公告第9號檔案指出,鳳丹牡丹和紫斑牡丹的籽仁經過壓榨、脫色等加工工藝製成的牡丹籽油可作為新資源食品,其籽油中不飽和脂肪酸含量十分豐富,且含有多種天然藥理活性成分,具有較高營養及醫藥價值(王順利等,2016)。戚軍超等(2005)最早對牡丹種籽的成分進行萃取和分析,發現牡丹籽油是由亞麻酸、油酸、亞油酸、硬脂酸、棕櫚酸等為主的37種成分所組成,後經多次不同科學萃取和分析方法對牡丹籽油中脂肪酸組分進行鑑定發現,牡丹籽油中富含不飽和脂肪酸,其最高含量可達90%,其中α-亞麻酸含量高達42%(李豔梅,2013)。王洋等(2012)從牡丹籽油中分離出多酚類物質和植物甾醇等多種具有高營養價值的成分,牡丹籽油組成成分中VE的含量也較高,為316。2mg/kg,這些研究證明籽油中含有多種天然保健活性成分;此外,牡丹籽中還含有氧化芍藥苷、8-去苯甲醯芍藥苷、芪類和黃酮類等其他藥理活性物質(何春年等,2010)。

2。6 油用牡丹的價值功能

透過對牡丹籽油脂肪酸的成分及其酸值、碘值、皂化值等指標進行分析表明,牡丹籽是具有良好開發利用價值的油料資源(周海梅等,2009),牡丹籽油中的脂肪酸成分比例符合健康食用油標準,具有較高的保健價值和營養價值(李凱等,2012),籽油中所含的近40%的α-亞麻酸及其長鏈代謝物在人體生理活動中具有提高智力、降壓降脂、延緩衰老與保護眼睛等重要作用,其提取物中含有的大量微量元素、牡丹精油18種氨基酸以及具有較高含量的牡丹黃酮等,均對人體具有一定保健功能(周海梅等,2009);另經研究發現,油用牡丹的花蕊、花瓣和葉片可製成牡丹花蕊茶、牡丹花瓣茶和牡丹葉片茶,其製作工序類似於普通茶葉,具有預防和輔助治療心腦血管疾病及降血脂等功效,也對便秘和胃腸功能紊亂等具有輔助治療的作用,對人體有積極作用(張小冬等,2013)。此外,中國林業經濟學會原理事長李育材作為油用牡丹在全國範圍的主要推廣者,曾多次到山東荷澤、甘肅、陝西等油用牡丹主產地,對當地油用牡丹產業進行實地調研分析,提出大力發展牡丹籽油這種透過壓榨技術而製成有益於健康的高階食用油,有助於我國油用牡丹產業的發展,這對促進我國油料生產、保障糧油供給安全、增加農民收入、幫助貧困農民脫貧致富、改善生態環境、建設美麗中國等均具有重要意義(李育材,2014)。

3 油用牡丹新品種選育

目前,在油用牡丹栽培中發現的鳳丹牡丹和紫斑牡丹在產籽量及出油率上有著顯著優勢,這兩個品種是目前油用牡丹主要的種植和推廣品種(王承鼎,2006),其中,鳳丹系列品種群結實能力較好,其特點是分佈廣泛、生長適應性強、栽培管理較為粗放等,可種植栽培于山坡等非耕地,極適合發展為油用牡丹品種資源類群,但僅這兩個品種遠不能滿足其產業發展的需求。油用牡丹缺乏高產優質的品種,且育種週期較長,為5~10年,因此,高產優質的油用牡丹新品種的培育應是油用牡丹產業優先發展的研究領域方向(韓繼剛等,2014)。

油用牡丹新品種的選育工作處於起步階段,其相關的研究較少。任利益(2016)以“鳳丹”為研究物件,實生選種篩出優選群體,運用主成分分析構建了優株選育模型篩選優株,利用氣相色譜—質譜分析法測量優株籽油的脂肪酸成分,以此來評價油質優劣,為以“鳳丹”為親本的新品種選種技術提供理論支援;李林昊(2016)初選75個優良單株移種西北農林科技大學牡丹資源育種圃,透過對不同初選單株的花期、果期、結籽量等17個主要數量性狀進行觀察記載,同時對種子籽油脂肪酸含量進行測定,指出臨洮地區的優選群體在單株產量和脂肪酸含量上均顯著高於其他地區,為紫斑牡丹的新品種選育提供了豐富種質材料和重要參考;王佔營等(2014)從結實率、單株產量、粒重等方面對21個結實率高的甘肅紫斑牡丹品種進行綜合篩選分析,選出6個高於鳳丹牡丹產量的品種;韓欣等(2014)以鳳丹牡丹為母本,把其和紫斑牡丹、日本牡丹與中原牡丹進行雜交,研究發現鳳丹牡丹自然授粉的結實率較高,為19。13粒/朵,雜交親和性較強,是雜交育種的優良親本資源。另據新華網(2014)報道,菏澤瑞璞牡丹產業科技發展有限公司透過廣泛收集鳳丹牡丹和紫斑牡丹種質資源,對其進行定向雜交育種,培育出3個(瑞璞一號、瑞璞二號、瑞璞三號)新品種,且經試驗證明這3個新品種的產籽率及出油率顯著高於現有油用牡丹品種;此外,由國家油用牡丹工程技術研究中心主任、西北農林科技大學教授張延龍主持挑選培育的“祥豐”新品種通過了陝西省林木品種審定委員會的審定,6年生“祥豐”新品種每1hm2產籽量3045kg,8年生每1hm2產籽量4650kg,與現有品種“鳳丹”相較,祥豐牡丹新品種平均單位面積產量提高近28%,出油率提高33%,總脂肪酸含量達85%,且其抗病蟲害能力更強,多項性狀均優於目前已被廣泛栽培的品種。

表2 祥豐與鳳丹牡丹種籽脂肪酸與出油率對比

油用牡丹產業的起源、發展、新品種選育及栽培技術

資料來源:課題組實際調研整理。

4 油用牡丹的綜合效益

綜合效益即經濟效益、社會效益和生態效益,指整個系統在發展變化中所產生的效益。經濟效益是指一項工程或專案與沒有該工程或專案相比所增加的各種物質財富,一般指可用貨幣計量的財富總稱;社會效益是指一項工程或專案的實施對就業及收入的增加、生活水平的提高等社會福利方面的各種貢獻總稱;生態效益是指人們生產中使得自然界生物系統對人類社會的生產和生活條件以及環境條件所產生的有利效果或有益影響。目前油用牡丹已有研究文獻中,關於農林業新品種或新產品綜合效益評價的研究甚少,大多是透過定量計算對其經濟效益單獨進行分析評價,針對其綜合效益的研究較少。

楊楠楠(2015)採用層次分析法構建了油用牡丹的綜合效益評價指標體系,並結合模糊綜合評價法對菏澤地區油用牡丹的綜合效益進行評價分析,為我國油用牡丹的產業發展提供經驗借鑑,也為油用牡丹的綜合效益評價提供重要參考;袁俊雲等(2015)認為油用牡丹在防風固沙、水土保持、水源涵養、固碳增氧等方面有良好的生態效益,另種植油用牡丹農戶年純收入是種植普通農作物的5倍多,其具有良好的經濟效益,此外,他認為栽植油用牡丹可綠化環境、觀賞、吸納勞動力、促進農村經濟發展,因此,油用牡丹也具有良好的經濟效益;張雪蓮等(2015)分別從第一產業、第二產業、第三產業分析認為,種植油用牡丹的經濟收益是種植普通農作物的4倍以上,還可加工生產化妝品等副產品,因此具有良好的經濟價值,另因油用牡丹耐乾旱、耐瘠薄、耐高寒、適應性強等特點,種植油用牡丹能增加綠化及森林覆蓋率、提高森林生態質量、有效改善水土保持能力、減少自然災害損失等,具有明顯的生態效益,此外,油用牡丹的種植可有效發揮土地邊際效應,帶動旅遊業發展、緩解耕地資源嚴重短缺問題、增加農民收入、緩解我國食用油供給安全問題等,因此,同樣具有明顯的社會效益;李育材(2015)指出,由於牡丹籽油對人類健康有著較好的保健效用,現市價可達2000元/kg,按其每1hm2結籽3750kg、出油率為20%計算,每1hm2地可產生的價值約是150萬元,相較於其他的油料作物,油用牡丹的經濟效益更高;韓繼剛(2014)以湖南邵陽為例把油用牡丹和油菜的種植收益相比較,指出進行牡丹籽油開發後,按照2011年的收購價格30元/kg保守計算,種植油用牡丹的年均收益是45000元/hm2,而油菜籽單位產量為1312。5kg/hm2,價格為4。54元/kg,種植油菜的收益是5958。75元/hm2,因此,種植油用牡丹的收益明顯高於種植油菜的收益;邱水(2015)分析認為,如果種植油用牡丹的每1hm2經濟收益是37500~75000元,最遲3年便可受益,且其一年的經濟收益相當於種植糧食5~10年的經濟收益;蔣曉東等(2015)分析指出,油用牡丹按照30年一個生產週期計算,其每1hm2年收入約為9萬多元,而種植常規農作物的年收益為1。8萬元,因此,種植油用牡丹的經濟效益是種植常規農作物的5倍左右。

5 油用牡丹產業發展中存在的問題

目前油用牡丹產業發展中存在三大亟待解決的問題:優良品種研究選育工作落後、可用於推廣生產的規模化種苗繁殖技術體系不夠完善、還未形成豐產的栽培管理技術規程(楊振晶等,2015)。在油用牡丹產業發展研究中,油用牡丹主產區如菏澤、洛陽、銅陵等地的產業理論研究較為豐富,大多已有研究集中於產業發展的前景以及產業發展中面臨的問題。韓晨靜等(2015)的研究從藥用、油用和綜合利用的角度評述了油用牡丹的利用情況,並從種質資源、品種選育、繁殖、栽培等角度分析了我國油用牡丹產業的發展現狀,指出在油用牡丹利用中存在的主要問題有:(1)缺乏先進實用的栽培管理技術;(2)品種單一,不能滿足生產需求;(3)牡丹種質資源保護和開發利用不足;(4)對油用牡丹的思想認識方面存在著“兩頭熱、中間冷”的現狀,即科研重視度跟不上政府和企業的重視度,從而導致油用牡丹的研究跟不上生產需求。此外,周琳和王雁(2014)、韓繼剛等(2014)、劉萍等(2014)、劉德晶(2015)等的研究也同樣指出油用牡丹產業發展中存在著優良品種缺乏、科研投入力度不夠、栽培管理技術落後等問題,並提出了各自的建議對策。

油用牡丹產業健康持續的發展還需要從3個方面持續不懈地努力:(1)高產、優質油用牡丹品種體系的篩選及種質資源創新;(2)適宜豐產的油用牡丹栽培管理模式與最佳化;(3)油用牡丹資源(不同地區與不同品種油用牡丹的籽油產量、結實特性以及品質)的調查等(韓繼剛等,2014)。

6 油用牡丹產業發展對策

(1)重視高產優質新品種的培育。現有油用牡丹研究大多集中在油用牡丹的籽油提取工藝、籽油成分、產業發展前景與所存在的問題分析等方面,而目前制約著油用牡丹產業發展的關鍵問題即優質新品種培育方面的研究還處在起步階段。祥豐牡丹新品種的成功培育對油用牡丹產業發展中優質新品種不足的問題有所緩解,但還需要繼續在新品種選育方面加大力度,培育出優質、高產、高抗病害能力、強適應力的新品種。因此,在未來很長一段時間內高產優質新品種的培育應是油用牡丹產業優先發展的研究領域方向。

(2)增強對油用牡丹相關企業方面的研究。企業是推動產業發展的重要動力,但對油用牡丹相關企業方面的研究甚少。企業對產業的發展有著極大的推動作用,尤其是龍頭企業,要深入分析其所處的宏觀與微觀環境情況、技術、目標市場、價格、營銷渠道及產品宣傳推廣等方面的現狀和存在的問題,從戰略與理論角度幫助企業更好地生產與營銷,使相關企業能持續健康的發展。

(3)提高技術,擴大宣傳。目前油用牡丹產業發展中,因技術、前後期管理費用不合理利用等問題,使得相關產品成本偏高,導致價格偏高,這在一定程度上阻礙了油用牡丹的發展。因此,對種植農戶、相關企業提供一定的技術指導與服務,及時有效地解決種植過程中遇到的技術難題。同時,應加大對油用牡丹相關產品的推廣力度,大眾對油用牡丹的認知度偏低,應充分利用電視及網路媒體宣傳,加快加大宣傳力度。

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