蓮屬植物（spp.）在美國東南部的利用潛力研究

Orozco-Obando W Tilt K Fischman B 田代科 劉義滿

（1.奧本大學園藝系，美國，阿拉巴馬州；2武漢市蔬菜科學研究所)

Orozco-Obando W1Tilt K1Fischman B1田代科1劉義滿2

（1.奧本大學園藝系，美國，阿拉巴馬州；2武漢市蔬菜科學研究所)

蓮（spp）的利用為黑土帶經濟開發提供了一個獨特的低成本和低風險機遇。對鰱魚塘稍加改造，蓮即可與鰱魚實行搭配種養。對160多個蓮品種的研究，使得花蓮的大量生產銷售成為可能。1999年以來，還一直致力于花蓮栽培的“最優管理規范”開發。目前，正對“蓮-魚”搭配種養、蓮對營養物和有機物的植物修復潛能進行研究評價。對蓮的有關研究結果進行了總結。

蓮 種質資源 養魚廢水 反季節生產 最優管理規范

1 背景

阿拉巴馬（Alabama）州的黑土帶（Black Belt）地區曾經因土壤肥沃和棉花生產而聞名，但是由于耕作過度，土壤肥力枯竭。目前，黑土帶地區水產養殖業較發達，魚塘水面達10000 hm2以上。1999年至今，美國奧本大學蓮項目組（the Auburn University Lotus Project）一直從事花蓮、食用蓮及野生蓮的種質資源評價工作，探索在美國東南部、特別是黑土帶區域種植蓮的可行性[1]。

2 地理分布

蓮屬于蓮科（Nelumboleaceae）蓮屬（Nelumbo)，蓮屬有美洲蓮（American Lotus，和亞洲蓮（Asian Lotus，）2個種。

美洲蓮也叫黃蓮（yellow lotus）[5]，中文名“美洲黃蓮”，原產美國東部和中部地區。在美國，北至緬因州至威斯康星州、南至佛羅里達州至德克薩斯州，共在32個州有分布。美洲蓮在加拿大安大略最東南亦有分布，在西印度群島 （the West Indian Archipelago）和南美的巴西存在原生群體[6]。除了在墨西哥的塔毛利帕斯州 （Tamaulipas）有一小居群外，美洲蓮在其他地區未見報道。亞洲蓮的中文名“蓮”、“蓮藕”、“蓮籽”等，英文名有Indian lotus（印度蓮）、lotus root（蓮藕）等，巴基斯坦稱語為Bhain，日本用Renkon指藕蓮，越南稱之為Bong sung ma，孟加拉國則稱為Padma。亞洲蓮可能起源于印度東部，并于數千年前傳播到中國和埃及。之后從中國傳播到亞洲的其他地區和澳大利亞北部。現今，亞洲蓮的地理分布西到里海（Caspian Sea）、東至日本和朝鮮半島、南到澳大利亞北部。在原蘇聯北部和伏爾加河三角洲（the Volga River delta）亦有亞洲蓮分布[6]。

3 蓮的分類與利用

3.1 分類

依據的性狀不同，分類方法也不同。依據的性狀有株高、花徑、花型（單瓣、半重瓣、重瓣）及花色。奧本大學的研究人員根據株高將蓮品種分為：大型（183～244 cm）、中型（91～122 cm）及矮型（30～61 cm）[3]。中國根據水深耐性、成熟期、根狀莖類型（主藕和子藕）、節間長度及根的色澤等根狀莖特性對藕蓮進行分類[8]。就花蓮而言，因其花色和花形變異豐富，已成為亞洲最普遍的觀賞植物之一[7]。如中國花蓮品種共有400～600個，印度有60個以上、日本有50～60個[6]。

3.2 利用

蓮具有食用、觀賞、宗教和藥用價值[9]。 根據Romanowski的資料，美洲蓮、亞洲蓮及其二者之間的雜種實際上都可食用。在美洲國家，蓮的食用和藥用價值可能指的是野生植株。大多數美洲蓮與亞洲蓮之間的雜種僅僅用作觀賞。美洲原始部落居民將美洲蓮的根狀莖用于烘烤食用，種子用于做湯和當作堅果食用，莖葉用作蔬菜食用[5]。在墨西哥，當地人食用蓮籽和根狀莖。

4 藕蓮和籽蓮栽培生產

5 食用蓮

美國奧本大學一直致力于蓮種質資源（包括花蓮和可食用蓮）的收集保存。籽蓮的根狀莖商品性低，采用容器種植后，“太空36號”根狀莖較大，正考慮用其做其他用途 （如P、N富營養化的植物修復、酒精生產）。“太空36號”生育期長，籽粒大，結實率高，根狀莖產量高，農藝性狀優異，蓮籽產量為一般品種的3倍以上[13]。

其他國家也在評估藕蓮、籽蓮及花蓮。在澳大利亞，新南威爾士州農業部的高斯佛德園藝所（the NSW Agriculture's Gosford Horticultural Institute）和西悉尼大學（the University of Western Sydney）均在從事蓮開發研究，以期將蓮開發成適應澳大利亞國內外市場的新型作物。泰國蓮栽培面積約800 hm2，主要是收獲鮮切花和蓮籽、蓮鞭和蓮藕[9]。武漢市蔬菜科學研究有藕蓮87份、籽蓮9份種質資源。

6 研究與開發

一些國家和組織正在從事增產技術、節約型栽培技術及反季節栽培技術的研究開發。例如，中國在棚室栽培、利用早熟品種進行反季節栽培、淺水栽培、組培快繁技術等方面開展工作[4,11]；奧本大學重點是蓮藕容器栽培的最優管理規范 （best management practices，BMPs）技術開發。最優管理規范（BMPs）包括：土壤水平、肥料施用[14]、定植與疏苗時間[15]、品種選擇、基質開發、繁殖材料的采后處理和貯藏[4]，以及以春季銷售為目的的花蓮反季節栽培。另外，蓮適合種養結合（魚和可食用蓮），用于富營養化和有機物污染水體的修復。蓮藕還可用作酒精生產的替代原料。

7 最新研究動態

7.1 容器內土壤體積對蓮植株生長發育的影響

7.2 低溫貯藏種藕的壽命與活力

以花蓮品種為試驗材料，評價阿拉伯樹膠（gum acacia）、泥炭蘚苔（sphagnum moss）、Terra-Sorb水凝膠（hydrogel）等對貯藏種藕的生理指標、采后壽命與活力的影響。結果表明，貯藏溫度5℃、相對濕度95%，貯藏時間45 d，均未出現腐爛，94%的種藕定植后仍保持活力。貯藏期間，種藕保水性和壽命在所有處理間表現相似。不過，阿拉伯樹膠濃度較高時，水分喪失較多。不同處理之間，種藕的總糖含量出現較大差異，而淀粉含量幾乎不變。對所有處理而言，總糖和貯藏時間之間都存在著明顯的二次曲線關系，但貯藏45 d后，各處理間種藕的總碳水化合物含量沒有顯著差異。使用表面消毒劑、保持適宜的相對濕度和持續穩定的低溫，有助于保持種藕活性[4]。

表1 不同灌溉水對“太空36號”生長發育的影響

7.3 養魚廢水灌溉下的蓮生長情況

高密度水產養殖系統中，隨著養魚量的增加，富含營養的污染物排放量也不斷增加，進而將過多的氮、磷及有機物帶進水體，不斷增加水體的富營養化程度。處理大量養殖廢水的費用極其昂貴，通過種植能夠利用這些營養成分的植物可能是解決問題的途徑之一，還可增加額外收入。蓮具有利用大量氮和磷的潛力，其須根系統能過濾養殖廢水中懸浮的固體物。

為探究水產養殖廢水對蓮植株生長與發育的潛在影響，采用靜態系統種植，栽培容器體積為56.775 L。

與對照相比，生長于養魚廢水（50%和100%養魚廢水）中的植株表現長勢茂盛，鮮生物累積量隨著養魚廢水濃度的增加而增加（表1）。上述結果表明，花蓮和可食用蓮均能在養魚廢水中生長而不需添加額外的肥料或土壤；其植株可清除大量養分和懸浮固體物，起到改良水質的作用。

7.4 人工濕地中的蓮對高密度水產養殖系統廢水的凈化效果

蓮長勢旺盛，易于種植，觀賞價值高，而且生物量大（單株葉數215片/季，根部產量達40 t/hm2[12]）。蓮藕具有吸收和聚集營養物、有機化合物和其他污染物的能力。日本曾經在蓮植株中發現過仲丁威（Fenobucarb）、 二嗪磷 （Diazinon）、異稻瘟凈（Iprobenfos）及西草凈（Simetryn）等農藥殘留[16]。

2007年，對蓮植株生長發育進行初步研究，同時檢驗其對氮和磷的凈化效果[14]。每個種植槽內填充0.35 m3HydrocksTM惰性陶瓷材料。除了PVC排水管外，HydrocksTM也對養魚廢水中的固體物和營養物質起過濾作用。廢水在種植槽內的滯留時間分別設為0 h，24 h，48 h和72 h，結果見表2。

表2 在人工濕地中的保持時間長短對養魚廢水中NO,NH和PO的影響

表2 在人工濕地中的保持時間長短對養魚廢水中NO,NH和PO的影響

注：n.s表示無差異；**表示有顯著差異（顯著水平=0.05）

檢測指標 月份/月 滯留時間/h 024 48 725 NO3--N 26.8 20.5 n.s 16.8** 15.9** 630.1 16.1 n.s 13.7** 8.4** 733.5 19.9 n.s 14.3** 12.8** 5 PO43-14.1 13.1 n.s 11.5 n.s 10.9** 610.2 10.6 n.s 10.1 n.s 8.7 n.s 713.8 18.0 n.s 16.8 n.s 15.9 n.s 10.9 6.4** 4.1** 4.6** 611.6 8.5 n.s 7.0 n.s 4.6** 714.8 21.9 n.s 17.9 n.s 14.9 n.s 5 NH4+-N

7.5 花蓮反季節（冬季）生產

蓮有不同的栽培方式，包括溫室栽培、架高式種植床栽培、容器栽培、水塘栽培等。日本農民利用溫室進行早熟蓮藕商業化生產[12]，中國人利用溫室促進花蓮開花[6]，還有人利用小拱棚和溫室生產技術，以實現蓮周年供應[17]。光周期和溫度影響蓮的生長表現。蓮是長日照植物，光照時間和強度影響植株生長和開花。Masuda等[7]指出，長日照能加速根狀莖的伸長和增加立葉產量，短日照促進根狀莖膨大和降低立葉產量。Follett和Douglas認為蓮至少需要保持15℃以上溫度6個月，而最大根狀莖的形成需要20℃溫度；高溫還能促進花的發育[17]。Masuda報道，春季在25～30℃條件下種植2個月的蓮實生苗植株，與從11月份開始種植的實生苗植株相比，前者葉數多、根狀莖分支和節數多。為了保持正常的營養生長和生殖生長，晝溫宜29～32℃，夜溫宜25～27℃[7]。

楊鎮明等在室內每4 m2安置一盞200 W白熾燈，每天18:00～21:00開燈，陰天時白天開燈補光以促進花蓮冬季開花[18]。自然條件下，蓮需經60～65 d方能開花，但一些品種在適宜的定植期、肥料及溫度等條件下，可在45～90 d內誘導開花。在適宜的光照、水分和環境溫度條件下，還可誘導花蓮反季節開花[6]。誘導反季節開花時，定植期可為11月下旬至翌年2月中旬。

正確的肥料施用量取決于品種、期望產量（花朵數、蓮籽產量或蓮藕產量）、作物成熟狀態、肥水體積與溫度等。例如，植株達到成熟狀態和根狀莖膨大期要求鉀肥較多，而氮肥要求較少[12]。

早期植株開始根系生長、芽萌動及葉片膨大時，應對施肥量進行調整以確保植株健康。蓮葉葉脈間變黃，可作為肥害或缺素癥的指標。如果電導率較高，嫩葉整個變黃或表現“灼燒”狀，應停止施肥，水和土壤的pH值較高時或競爭元素過量時，容易出現鐵缺乏癥，表現葉脈間失綠（黃化），補充硫酸鐵可以修復癥狀。

7.6 病蟲害控制

對蓮藕根狀莖消毒時，哪怕是小劑量的次氯酸鈉（如美國和加拿大的家用漂白劑Clorox，含5.25%有效氯）也能對藕根的生長產生為害。使用1%的ZeroTol溶液，不僅安全而且有效。ZeroTol是一種無毒的廣譜性藥劑，過氧化氫為活性成分。過氧乙酸的添加，使ZeroTol成了一種效力強的活性過氧化物(Activated Peroxygen Compound，APC)，其氧化作用是過氧化氫的10～12倍。

溫室栽培時，如果濕度過大，白粉病（Cercospora sp.）和炭疽病可能為害。蚜蟲也可能造成為害，尤其是對新發生的葉，但目前也無專門用于蓮的藥劑。紅蜘蛛對蓮的為害性極大。

試驗中發現，草甘膦（Glyphosate）能殺滅栽培容器中的蓮植株和根狀莖。苗圃用草甘膦除草，藥液漂到水渠中，用渠水灌溉容器栽培的蓮后，導致了蓮植株和根狀莖死亡。

7.7 蓮在生物燃料生產中的利用潛力

2009年，奧本大學開始對蓮作為生物燃料的潛在價值進行研究[19]。目前，玉米等農產品正被用作生物燃料原料，同時也導致了價格的上升。蓮和其他一些園藝作物，市場并沒有競爭性需求，而且可以在不適合傳統作物的地區種植。蓮可以通過相同的工藝轉化成酒精。生長速度快，根狀莖淀粉含量高，使蓮成為了生物燃料原料的理想候選材料。

7.8 蓮屬植物品種國際登錄

最近，國際睡蓮與水景園學會（International Waterlily and Water Garden Society，IWGS）提名奧本大學蓮項目組進行“國際蓮屬植物品種登錄”（the International Lotus Registry）。登錄清單應包括各品種可追索的育種歷史（如有可能），相互參照的異名和品種譯名亦均應列入。

正在開發中的數據庫網址為http://www.ag. auburn.edu/hort/landscape/AU_Lotus_Project_Page. html。

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Exploring Potential of Lotus(spp.)as Alternative Crop for Southeastern USA

Warner OROZCO-OBANDO1,Ken TILT1,Bernice FISCHMAN1,TIAN Daike1,LIU Yiman2

The cultivation of the lotus represents a uniquely low cost and low risk opportunity for economic development in the Black Belt's aquaculture industry.The plants can be double cropped in existing catfish ponds with minimal modification.Research at Auburn University of over 160 cultivars of lotus offers the opportunity for mass market sales of this special flower.Since 1999,the Auburn University Lotus Research Project has been working on the development of Best Management Practices for the cultivation of lotus.Currently,the plant is being explored as double crop for fish farmers,its potential for phyto-remediation of nutrients and organic compounds is under evaluation.Some of the experiences acquired through the evaluation of this multi-purpose plant are summarized.

10.3865/j.issn.1001-3547.2009.16.008

Orozco-Obando W，男，博士，美國阿拉巴馬州奧本大學園藝系奧本大學蓮研究項目組

2009-07-22

Kew words:Lotusspp);Germplasm;Fish effluents;Out-of-season production;Best management practices (BMPs)