甘肃民乐紫皮大蒜脱毒快繁技术应用效果分析

雷玉明雷鑫郑天翔马金范宏伟何振明

(1.河西学院农业与生态工程学院，甘肃 张掖 734000；2.河西学院祁连山有害生物综合治理研究中心，甘肃 张掖 734000；3.河西走廊特色资源利用重点实验室，甘肃 张掖 734000；4.泉州师范学院陈守仁商学院，福建 泉州 362000；5.甘肃前进生物科技发展有限公司，甘肃 张掖 734000；6.民乐县农业技术推广中心，甘肃 民乐 734500；7.山丹县农业技术推广中心，甘肃 山丹734100)

大蒜(Allium sativumL.)是百合科葱属植物中可以形成地下鳞茎的一个种，具有食用和药用价值，广泛应用到调味品、食品、医药、饲料及美容等领域，又名蒜、胡蒜等[1]。大蒜在我国已有2000多年的种植历史，每年种植面积约90万hm2，年产量约1300万t，种植范围广泛，面积和产量均居世界首位[2]。中国、阿根廷、西班牙、荷兰和印度是世界上主要的大蒜出口国，我国大蒜远销东南亚、日本、中东、美国、俄罗斯等国家及地区，出口量稳居世界第1，占世界出口总量的40%以上[3]。近年来，大蒜因其丰富营养价值和广泛用途而深受人们青睐，全国大蒜需求量增长趋势明显，形成山东省苍山大蒜、河北省安国大蒜、四州省彭州大蒜等具有地方特色的大蒜产业，对发展地方经济和促进乡村振兴具有重要意义。甘肃民乐紫皮大蒜作为的一个地方栽培品种，生产历史悠久，故有“大蒜之乡”的美称，在甘肃丝路寒区和周边高海拔地区种植面积逐步扩大，成为甘肃省地方特色主导产业和当地农民增收致富的支柱产业。但产业发展过程中品种退化，土壤连作，病害严重等成为限制甘肃民乐紫皮大蒜产业提质增效和绿色可持续发展的主要因素。近几年来，大蒜脱毒快繁技术在产业中推广应用，但其推广应用效果未见全面系统的总结。为此，对甘肃民乐紫皮大蒜脱毒快繁技术推广效果进行调查与分析，为大蒜产业可持续发展和政府投资决策提供可参考依据。

1 民乐紫皮大蒜产业优势

1.1 自然资源优势

民乐县光照充足、光能资源丰富，具有得天独厚气候资源优势。民乐县太阳月总辐射量5603～7159kW·m-2，年总辐射总量97629kW·m-2，年均日照时数2592～2994h，最高年份可达2748～3294h，年日照百分率大于66%，最大达78%；年平均气温5.5℃，最高气温在10.3℃，最低气温-2.8℃，最热7月平均气温在15.5～22.2℃，最冷月为1月，平均气温在-17.4～-0.3℃。≥10℃以上日照时数684～1320h，占全年日照时数的26%～44%；年均气温日较差在15℃左右，夏秋日较差最大为20℃以上。4—10月日照时数在254～247h，年日照时数2940h以上[4]。4—6月气温低有利用大蒜花芽分化，日较差大对民乐紫皮大蒜产量和品质的形成及维生素C、可溶性蛋白质、大蒜素和总糖含量积累极为有利。民乐县年降水量在364.1mm左右，7—8月降雨相对集中，降雨量为81.3～106.9mm，约占全年降雨量的57%，年均相对湿度55%[4]。这一降水规律与民乐紫皮大蒜抽薹前、蒜薹伸长期、鳞茎膨大期需水规律相吻合，有利于蒜薹伸长、鳞茎膨大，为提高品质和产量奠定了基础。是发展优质民乐紫皮大蒜生产最理想、最适宜的自然生产区域。

1.2 区位优势

民乐县隶属于甘肃省张掖市，地处甘肃河西走廊中段，祁连山北坡，地势南高北低，地形分山地和倾斜高平原2大类，位于E100°22′59″～101°13′9″,N37°56′19″～38°48′17″，属温带大陆性荒漠草原气候，所辖10个镇(乡)，是典型的农业县[5]。兰新高铁、国道227线纵贯全境，交通十分便利，区位比较优越，为大蒜销售创造了有利条件。民乐县地处中纬度地带，海拔在1589～5027m，民乐紫皮大蒜原产地域保护范围内的洪水镇、三堡镇、永固镇、民联乡、顺化乡5个乡镇，海拔1800～2400m，无霜期128～224d。民乐紫皮大蒜生长所需霜期完全满足，对高海拔的自然环境变化呈现良好的适应性，高海拔环境可以促进民乐紫皮大蒜活性成分大蒜素的积累，并提高水分利用效率[6]，是民乐紫皮大蒜赖依生长最佳区域。

1.3 土地灌溉优势

民乐县具有广阔土地空间，土层深厚，土质优良，祁连山雪水浇灌，使民乐紫皮大蒜具有得天独厚的生长环境。民乐县土地总面积2916.05km2，占张掖市总面积的7.0%，其中耕地面积86040hm2，占全市24.0%；耕地中有效灌溉面积44073.33hm2，灌溉率76.0%；已配套机电井325眼，水窖424眼；全县分布有适宜大蒜生长的灌耕土、灌耕灰钙土等，土壤pH值8.1，土壤有机质含量0.74%～3.65%、全氮0.043%～0.219%、速效氮29～139mg·kg-1、速效磷1～47mg·kg-1、速效钾66～634mg·kg-1[7]。综合分析认为，民乐县土层深厚，土质优，土壤养分等级高，土壤环境质量二级，有效灌溉率高，非常适宜生产辛辣味大的大蒜，为提高民乐紫皮大蒜品质和商品性提供了优越的自然基础，具有广阔的发展空间。

1.4 产业优势

民乐全县已建立了以洪水镇、三堡镇、民联乡、顺化乡、永固镇为中心的大蒜无公害生产基地0.33万hm2。1992年首届全国农业博览会上荣获金奖，1995年被国家贸易部认定为“中华老字号”产品，2006年在国家商标局注册了“雪域王”紫皮大蒜商标，2007年2月由省农牧厅审定通过民乐紫皮5.5万t及1.75万t蒜薹的无公害产品认证，2008年12月由省农牧厅审定通过民乐紫皮大蒜无公害产地认定，2009年7月由国家质量监督检验检疫总局审定国家地理标志产品保护，2013年民乐紫皮大蒜入选全国名特优新农产品目录。随种植规模不断扩大，种植基地逐渐规范，从事大蒜的生产经营专业合作组织不断增加，通过土地流转等形式建立大蒜种植、销售专业合作12个，洪水大蒜种植专业合作社注册了“民乐宝”品牌商标。建成脱水蔬菜生产能力5000t生产线1条，主要加工脱皮蒜米、大蒜泥、大蒜精油、糖醋蒜苔等产品，大蒜年加工量达到500t左右，产值1200万元以上。形成种植、销售、贮藏、加工产业体系，民乐紫皮大蒜产业已成为最具地方特色支柱立业。

1.5 技术优势

经多年农业技术推广部门、科研院所的试验示范，形成了配套成熟栽培技术。已广泛推广技术有大蒜麦草覆盖栽培技术、气生鳞茎繁种与栽培技术、配方施肥技术、水肥一体化技术、病虫害无公害防治技术；示范“统一技术指导、统一施肥、统一灌溉、统一防病、统一销售”的“五统一”农业托管创新模式；制定《民乐紫皮大蒜无公害农产品生产技术规程》标准，实施标准化栽培；试验示范大蒜脱毒快繁技术，推行脱毒大蒜制种技术；形成由企业、生产专业合作社为主体，专业技术推广人员参与的农业技术推广体系。全县大蒜基地良种覆盖率达98%，标准化种植面积达到100%，无公害农产品率达到80%。

1.6 农艺性状与品质优势

民乐紫皮大蒜具有生长势强、耐寒、抗病、优质、丰产的特点。株生育期90～100d，属早熟品种，高78cm，株幅34cm，假茎高12cm，粗1.2cm，株型直立。叶片披针形，色墨绿，单株叶片数16片，最大叶长66.5cm，宽2.4cm。蒜薹粗壮，长40～45cm，粗0.5～0.7cm，单薹重20～25g。蒜头近圆形，横径为5.2cm，外皮紫红色，单头重50g左右，香味浓、易脱皮，每头一般6～7个蒜瓣，蒜瓣肥大而均匀，平均单瓣重7～8g。据北京市营养源研究所氨基酸分析，民乐紫皮大蒜含天门冬氨酸0.29mg·100mg-1，苏氨酸0.11mg·100mg-1，谷氨酸0.67mg·100mg-1；据杨智超测定，可溶性蛋白15.23～19.44mg·g-1，维生素C 215.8～325.6mg·kg-1，总糖6.18%～5.27%，大蒜素352.5～478.8mg·kg-1[6]。因此，民乐紫皮大蒜农艺性状和品质优良。

1.7 种植效益优势

大蒜的种植收益主要来源于蒜薹和蒜头。据2022年调查统计，大蒜播种面积在4500hm2左右，一般蒜薹产量120～150kg·667m-2，平均蒜薹4.02元·kg-1，收入482.4～603.0元·667m-2；蒜头产量1.2～1.5t·667m-2，平均蒜头8.02元·kg-1，收入9624～12030元·667m-2，总收入达10106.4～12633.0元·667m-2，扣除种子种苗、肥料、农药、机械作业、排灌、人工、土地等成本4500～5000元·667m-2，净收入5606.4～7633.0元·667m-2。紫皮大蒜经济效益显著，已成为民乐县农民致富奔小康的特色支柱产业。

1.8 环境优势

甘肃省民乐县发展紫皮大蒜从政策措施进行支持，出台《民乐县紫皮大蒜地理标志产品保护管理办法》，以及涉农惠农税收优惠政策、普惠性农业保险的应用；政府向蒜农提供准确信息、蒜种引进、科学种植、病虫防治、收储运销一体化经营的龙头企业，指导蒜农实行标准生产，发展“订单”产业化经营，提高组织化经营水平，减少中间流通环节，将农民单家独户的生产经营纳入特色产业发展机制，促进大蒜特色产业的良性发展[8]。技术政策支持，聘请大蒜种植的省市专家培训农技人员，编发《大蒜种植技术手册》，开展科技下乡等活动，培训农民提高本土农技人员业务水平，提升技术人员的指导服务水平。推进民乐紫皮大蒜种植规模化、科学化、产业化发展。

2 民乐紫皮大蒜脱毒快繁技术

2.1 技术原理

以民乐紫皮大蒜为材料，获取大蒜植体材料，大蒜鳞茎打破休眠，表面消毒，采取解剖镜获取大蒜外植体茎尖0.2～0.5mm；获取脱毒苗，在无菌基础启动MS培养基上获得组培芽，通过切割方式将绿色幼芽转入增殖培养基扩大培养获得无菌苗，将增殖扩大幼苗转入生根培养基培养获得生根试管苗，试管苗移入温室炼苗与大蒜病毒检测获得脱毒苗；获取原原种，脱毒苗移入防虫网室隔离繁育原原种；获取原种，由原原种移入防虫网淘汰劣株、病株获得原种和原种1～3代种子；获取生产种，将繁育原种种子移入种子田生产一、二级良种。在生产上大面积推广应用脱毒民乐紫皮大蒜生产种。

2.2 大蒜脱毒关键技术

2.2.1 茎尖基础启动培养技术

以MS、B5、N6、RA为基本培养基，试验表明，MS培养基茎尖成活率、成苗率分别达91.00%、90.11%，显著高于B5、N6、RA培养基。培养观察显示，MS培养基茎尖成苗早,苗芽变绿早，幼苗健壮；而B5、N6培养基成苗较MS晚7～8d；RA培养基茎尖成活率低、成苗慢，不适宜作为诱导茎尖培养基。这与杜永芹等[9]、高杨等[10]报道MS培养基诱导成苗率较吻合。因此，MS是诱导民乐紫皮大蒜成苗最适宜培养基。

表1 不同培养基对茎尖成苗影响

2.2.2 茎尖芽诱导培养技术

在基础启动MS培养基中添加不同浓度激素6-BA、NAA进行成苗增殖培养，由表2可见，NAA0.05～0.10mg·L-1与6-BA0.5～1.0mg·L-1配比，成芽总数最高，增殖倍数在3.11～4.25；多增殖单株性状观察，单株高度在7～10cm，生长健壮，这与杜永芹等[9]、高杨等[10]报道的不同激素培养基配方处理对不定芽增殖和增殖状态描述相一致。因此，MS加NAA0.05～0.10mg·L-1加6-BA0.5～1.0mg·L-1增殖效果最佳，可以作为茎尖增殖培养，获取量化组培苗。

2.2.3 生根培养技术

以MS为基础培养基，在增殖培养成苗高2～3cm时，移入生根培养基诱导产生根系，提高组培苗移栽成活率。表3试验表明，NAA浓度在0.1～0.8mg·L-1，随浓度升高生根率逐渐提高；当NAA浓度在0.6mg·L-1时，生根率最高达92%，根系生长快而健壮；当NAA浓度在0.4mg·L-1、0.8mg·L-1时，生根率分别为75%、72%，根生长加快，根数增多，根开始增粗；当NAA浓度在1.0mg·L-1时，组培苗生根数下降，根数减少，根短、细而脆，后期移栽成活受到很大影响。杜永芹等[9]报道在MS培养基中附加NAA0.6～0.8mg·L-1生根效果最理想；曾建军等[11]证实MS加NAA0.5mg·L-1诱导生根最适宜。因此，民乐紫皮大蒜组培苗在MS加NAA0.6mg·L-1为最适宜生根的培养基，为后期组增苗移栽奠定基础。

2.3 大蒜原原种生产技术

原原种生产是试管组培苗向生产用种快繁转化的关键环节。具备温湿度、水肥管理精准控制的日光温室，配备育苗基质消毒设备；组培苗炼苗，将生根组培苗去掉培养瓶盖，放置于自然光照和常温条件温室内锻炼3～5d；组培苗移栽，将炼苗后组培苗从培养瓶取出，用20～22℃无菌水洗去培养基，移入消毒的蛭石培养床或穴盘中；温室管理，设置温室在自然光照条件，移栽第1周温度控制在18～20℃，夜间12～15℃，及时灌水，并加盖塑料薄膜保持相对湿度95%左右，移栽第2周后定期人工浇灌1/3浓度的MS培养基营养液，移栽第3周应用水肥一体灌溉系统灌水时间30min，补充肥料间隔期14d；优良原原种选择，定期观察原原种植株生长性状，及时拔除小苗、弱苗、病株、畸形株，选择长势均匀，无病株，蒜头整齐与不分瓣蒜球作为脱毒母种，为原种扩大繁殖奠定基础。

表2 不同激素对茎尖成苗增殖培养的影响

表3 不同浓度NAA对组培苗诱导生根培养影响

2.4 大蒜原种与生产种扩繁技术

原种扩繁和种子生产基地建立是大蒜规模化快繁技术关键。原种防虫网扩繁，为了防止传毒媒介传播，采用35～40目防虫网，根据脱毒原种生产供应量和当地脱毒原种需求量，确定网室数量；原种扩繁管理，观察记载网室蚜虫发生情况，定期进行蚜虫防治，避免蚜虫交替感染，定期浇水与施肥，适当控速效氮肥，防止徒长，及时防治大蒜灰霉病和叶枯病；选择长势强，株型均匀，叶色常绿，鳞茎分瓣均匀和质量一致作为优良原种；种子田建立，种子田设置采用开放式种植，海拔高度1800～2400m，土壤pH7.5～8.5，有机质含量≥20g·kg-1，有效灌溉率100%，四周500m内无大蒜、大葱、洋葱等葱属和烟草、马铃薯等茄科作物种植的区域为种子生产基地；蒜种分级管理，选择成熟、色泽一致、形状规则一致，无病虫，纯度达98%的种蒜，根据蒜头最大横径进行分级，一级种蒜横径≥5cm，二级种蒜横径≥4cm，三级种蒜横径≥3cm，作为脱毒种蒜生产用种的推广标准。

3 脱毒快繁技术推广应用前基本情况

3.1 品种退化严重

农户自留民乐紫皮大蒜品种，导致田间种性退化，主要表现为株型不整齐，植株高度降低，田间株高不一，叶片数减少，叶片长、宽减小，畸形株多。叶色淡绿，据测定，膨大期叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a+b含量仅为0.56mg·g-1、0.23mg·g-1、0.79mg·g-1；假茎变细，不抽蒜薹或抽出蒜薹细而短，单薹重量降低。蒜头小、裂瓣、散瓣、独头蒜现象突出。发生大蒜瓣退化叶再生长现象，生产上称“马尾蒜”，成为影响大蒜优质高产的关键因素。

3.2 品质下降

民乐大蒜与其它同类产品相比，表现外型、营养品质下降。如外形不规则，着色不均匀，蒜头不坚实，霉变、发芽、皱缩空腔、僵蒜、多层蒜等畸形蒜发生率高；大蒜辛辣味降低，鳞茎可溶性蛋白、维生素C、总糖、大蒜素含量低，测定表明含量仅为18.48mg·g-1·FW、0.26mg·g-1·FW、6.79%·FW、5.93mg·g-1·FW；蒜薹色泽淡绿色，嫩茎长度缩短，薹茎基部老化，粗细不均匀，成为影响大蒜商品性和市场竞争力的重要因素。

3.3 病虫害严重

据调查，危害民乐紫皮大蒜的病害有白腐病、叶枯病、紫斑病、黑斑病、青霉病、灰霉病、菌核病、病毒病等；害虫有蒜蛆、蚜虫、葱蓟马等。近几年，大蒜病毒病成为危害大蒜生产的主要病害，农户俗称“粗脖子”，造成叶片黄化、花叶，扭曲、开裂、折叠，蒜株矮化，基部膨大，不抽薹，鳞茎不膨大或发育不正常、不形成蒜头，田间调查发病面积0.15万hm2，发病率达15.1%～20.5%，严重地块达35%以上，是造成大蒜品种退化的关键原因。

3.4 产量降低

据调查，2017—2018年民乐紫皮大蒜因病毒病的发生，田间平均病情指数15.64%，按照该病发生特点，损失率与病情指数一致。调查表明，鳞茎单个重量在20～40g，平均单个鳞茎重30.1g，鳞茎产量782.6kg·667m-2，损失145.33kg·667m-2，按照2018年甘肃大蒜价格2.57元·kg-1计[12]，损失374.49元·667m-2，导致大蒜经济效益下降。

3.5 栽培技术相对滞后

据调查，当地群众的种植技术仍以自留种、“蒜踏”扎孔播种、大水漫灌等传统种植技术为主，管理粗放，生产水平和科技含量低[13]。标准化生产技术、水肥一体化、脱毒种蒜等新技术普及率低；农户分散种植较多，组织化程度还很低，连片种植面积小，生产规模比较小；产品质量及商品品牌意识差。成为影响大蒜产业高质量发展重要环节。

4 脱毒快繁技术推广应用成效

4.1 提纯复壮品种性状

经脱毒提纯后的民乐紫皮大蒜，田间长势强，株型整齐，叶绿浓绿，膨大期叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a+b含量分别较对照提高16.07%～21.43%、13.04%～26.09%、21.52%～26.79%；主要农艺性状指标表现优良，随繁殖世代的增加，株高增加12.91%～25.98%，株幅增加12.34%～24.92%，假茎高增13.01%～26.83%，叶长增加12.89%～30.64%，叶宽增加3.29%～19.75%，叶片数增加5.56%～12.50%；蒜薹长增加13.91%～32.04%，蒜薹粗增加8.83～32.35%，单薹重增加27.68%～34.82%。符合优良品种特性。

4.2 改善提高品质特性

田间测定表明，脱毒民乐紫皮大蒜商品性显著提高，直径≥5cm的一级鳞茎商品率高达90.27%～92.18%，较常规大蒜一级商品率提高11.86%～13.77%；直径≥4cm、直径≥3cm的二、三级鳞茎商品率仅为5.57%～7.41%、2.25%～2.48%，较常规大蒜二、三级高品率分别降低5.93%～7.77%、5.77%～6.00%。营养品质分析表明，总糖、可溶性蛋白、维生素C、大蒜素含量分别较常规大蒜提高3.88%～4.24%、3.09～4.35mg·g-1·FW、0.05～0.07mg·g-1·FW、2.92～3.08mg·g-1·FW，增长率分别为57.14%～62.44%、16.72%～23.54%、19.23%～26.92%、47.05%～51.94%。

4.3 有效控制病虫害发生

经脱毒民乐大蒜推广种植，病虫害绿色防控技术与统防统治应用，大蒜真菌性病害数量由原来的7种，降至目前3种，主要以青霉病、灰霉病、叶枯病为主，田间发病率为2.33%～5.17%；种苗带菌以青霉菌、葡萄孢菌、链格孢菌为主，分离仅为0.27%～2.48%；田间未见细菌和病毒病害发生。害虫在田间虫密度显著降低，蒜蛆被害株率降至0.41%，有蚜株率降至4.35%，蓟马被害株率为1.91%～2.54%。

4.4 显著提高产量效益

脱毒民乐紫皮大蒜种植效益显著提高，据测产表明，脱毒民乐紫皮大蒜单鳞茎重量显著提高，单鳞茎重量≥50g一级鳞茎比率高达90.04%～91.29%，较常规大蒜一级鳞茎比率高出29.55%～30.80%；单鳞茎重量≥40g、≥30g的二、三级比率显著降低，仅为6.91%～8.73%、1.01%～1.54%。脱毒大蒜的蒜薹产量较常规大蒜增产238.3～253.9kg·667m-2，增产率达132.17%～140.82%；脱毒大蒜的蒜头产量较常规大蒜增产422.92～447.85kg·667m-2，增产率达54.04%～57.23%。亩均经济效益显著提高，按照2018年甘肃省蒜薹、蒜头平均价格2.57元·kg-1计算[12]，新增蒜薹产值612.43～625.52元·667m-2，新增蒜头产值1086.90～1150.97元·667m-2，新总产值增加1699.33～1776.49元·667m-2。

4.5 提高配套技术普及率

大蒜脱毒快繁、气生鳞茎繁种、异地繁种、辐射育种等品种改良复壮技术推广应用率显著提高，良种覆盖率、统一供种率达98%以上；大蒜规范化和标准化种植水平和生产水平显著提升，种苗处理及机械播种、全膜覆土及增温覆草、间作套种及轮作模式、有机肥替代化肥及土壤改良、病虫绿色防控及统防统治、水肥药一体化等标准化技术推广率达85%以上；大蒜农民良种繁育企业、种植专业合作社、销售与加工贮藏协会田间管理及机械收获社会化托管服务组织等组织化程度不断提高，带动了民乐紫皮大蒜产业发展，提高了大蒜产业的综合效益。

5 结论

实践表明，民乐紫皮大蒜脱毒快繁技术是加快大蒜品种提纯复壮和推动大蒜良种规模化、工厂化生产最经济有效的途径，该项目技术脱毒繁殖速度快，缩短良种生产周期，方便操作，工厂化效率高，种苗高产稳产，环保安全，生态、经济、社会效益显著，具有广阔的应用前景。