菊芋，學名：Helianthus tuberosus （L. 1753），又名洋姜、鬼子姜，是一種多年宿根性草本植物。高1-3米，有塊狀的地下莖及纖維狀根。莖直立，有分枝，被白色短糙毛或剛毛。葉通常對生，有葉柄，但上部葉互生；下部葉卵圓形或卵狀橢圓形。頭狀花序較大，少數或多數，單生於枝端，有1-2個線狀披針形的苞葉，直立，舌狀花通常12-20個，舌片黃色，開展，長橢圓形，管狀花花冠黃色，長6毫米。瘦果小，楔形，上端有2-4個有毛的錐狀扁芒。花期8-9月。
原產北美洲，十七世紀傳入歐洲，後傳入中國。其地下塊莖富含澱粉、菊糖等果糖多聚物，可以食用，煮食或熬粥，醃製鹹菜，曬制菊芋乾，或作製取澱粉和酒精原料。宅舍附近種植兼有美化作用。菊芋被聯合國糧農組織官員稱為“21世紀人畜共用作物”。（概述圖片參考資料來源：）
基本介紹
形態特徵,產地習性,生態功能,品種分類,耐寒耐旱,抗風沙力,生命力強,保持水土,繁殖方式,栽培技術,除草,施肥,培土,澆水,摘蕾,貯藏,主要價值,成分,醫藥,食療,經濟,果糖產品,生物柴油,
形態特徵
菊芋是多年生草本植物，高1-3米，有塊狀的地下莖及纖維狀根。莖直立，有分枝，被白色短糙毛或剛毛。葉通常對生，有葉柄，但上部葉互生；下部葉卵圓形或卵狀橢圓形，有長柄，長10-16厘米，寬3-6厘米，基部寬楔形或圓形，有時微心形，頂端漸細尖，邊緣有粗鋸齒，有離基三出脈，上面被白色短粗毛、下面被柔毛，葉脈上有短硬毛，上部葉長橢圓形至闊披針形，基部漸狹，下延成短翅狀，頂端漸尖，短尾狀。
頭狀花序較大，少數或多數，單生於枝端，有1-2個線狀披針形的苞葉，直立，徑2-5厘米，總苞片多層，披針形，長14-17毫米、寬2-3毫米，頂端長漸尖，背面被短伏毛，邊緣被開展的緣毛；托片長圓形，長8毫米，背面有肋、上端不等三淺裂。舌狀花通常12-20個，舌片黃色，開展，長橢圓形，長1.7-3厘米；管狀花花冠黃色，長6毫米。
瘦果小，楔形，上端有2-4個有毛的錐狀扁芒。花期8-9月。
產地習性
原產北美洲，經歐洲傳入中國，現中國大多數地區有栽培。耐寒抗旱，塊莖在-30℃的凍土層中可安全越冬。早春幼苗能忍受輕霜，秋季成葉能忍受短期-4--5℃。溫帶18-22℃，光照12小時，有利於塊莖形成。耐瘠薄，對土壤要求不嚴，除酸性土壤，沼澤和鹽鹼地帶不宜種植外，一些不宜種植其他作物的土地，如廢墟、宅邊、路旁都可生長。
- 抗逆性強：在年積溫2000℃以上，年降水150毫米以上，-40℃至-50℃的高寒沙荒地只要塊莖不裸露均能生長。
- 抗旱抗風沙：菊芋塊莖在沙下30厘米內均可利用本身的養分、水分及強大的根須正常萌發；塊莖、根系儲存水分能力強，待乾旱期維持生長所需；隨著根莖發達，起到固沙作用。
- 再生性極強：一次種植可永續繁衍。大旱時，地上莖葉全部枯死，但一旦有水，地下莖又重新萌發；每一復生塊莖，都分櫱發芽，年增殖速度可達20倍。菊芋籽落地紮根，四處繁衍；
- 無病蟲害：在生長期內，無須施肥、打藥、除草、管理。一旦形成連片，人、畜都很難破壞其繁衍發展。
生態功能
品種分類
中國北方地區3月份地溫開始回升，冬眠的塊莖逐漸由冰凍狀態復甦過來。當地溫達到10℃時開始發芽，4月初葉片露出地面並開始生長，期間晚霜對其毫無影響和損害。正常情況下，8月末至9月初菊芋莖高2米左右開始開花。花為純黃色，無香味也無異味，花瓣13枚。由於品種不同，葉片的顏色、寬窄也有不同，雖花色相同，但花瓣的寬窄各異。由媒介傳粉可結出種子，與此同時地下莖開始結果。早熟品種10月中旬地上莖自然死亡即告成熟，晚熟品種要到冰凍期地上莖死亡後成熟。菊芋的產量（地下塊莖）與地上莖的粗細、高矮以及土壤的養分、水分密切相關。如果太過乾旱，地上莖很細矮，不開花，或即使開花也不很規則，花片少，地下莖小、產量低，但絕不會旱死。冰凍期地下莖結冰進入冬眠。
耐寒耐旱
能力特強：中國荒漠地區大都處於高寒地帶，氣候寒冷，冰凍期長，氣候乾燥，多風沙。但菊芋有著極強的耐寒能力，可耐-40℃甚至更低的溫度。但有一點不容忽視，那就是菊芋的塊莖必須在沙土下面，至少要有1厘m厚的沙土覆蓋，切不可露出地面。
荒漠中乾旱、缺水乃正常現象，即使旱情很重，菊芋也能以其所具有的驚人的抗乾旱能力安然渡過難關，並於早春塊莖開始正常萌發，利用自身的養分和水分供萌芽生長，同時生出大量根系，伸向地下各處尋找養分和水分，供給小苗生長。在新生根系可供給小苗生長的情況下，塊莖中的養分、水分還可繼續儲備，尤其是在雨季，塊莖、根系會貯存大量水分，以備乾旱時逐漸供給葉莖生長。菊芋的地上莖和葉片上長有類似茸毛的組織，可大大減少水分蒸發。當乾旱嚴重到一定程度時，地下莖會拿出儘可能多的養分、水分供給地上部分莖葉生長，待塊莖營養消耗殆盡時，地上莖死亡，然地下莖翌年仍可生長出新苗。
抗風沙力
荒漠地區風大、乾燥、沙土流動性強，但菊芋能在較深的沙土中頂出地面，只要覆蓋的沙土厚度不超過50厘米，菊芋皆可正常萌發。為了避開春季覆沙，春播可稍晚一些進行。秋季菊芋即將成熟或已成熟時，憑藉它們密麻的地上莖形成一片低矮的防護帶，加之其根系的牢固抓沙能力，以及隨著地下塊莖增多、重量加大對沙土產生的強大壓力，共同起到固沙作用。有關科研單位在科爾沁沙地的流動沙丘上種植了400餘畝菊芋用作治沙試驗，結果讓專家們欣喜不已：儘管試驗期間該地區特殊乾旱，降雨量極少，加之高溫，整個農作物都深受其害，但在沙漠上，種下的菊芋長勢良好；扒開沙面，菊芋的根系密布沙下，挖至1米深時尚能用肉眼看見菊芋的根系，並已開始結實，達到了固沙、治沙、改變沙漠的生態效果。這種利用菊芋治理沙漠的方法，被治沙權威稱為治沙成本低、見效快的最佳方法。再有就是菊芋莖葉枯落後經分解成為肥料，對改良土壤、增強有機質含量、改善沙地結構有重要作用，進而為退沙還田、還林創造有利條件。
生命力強
菊芋治沙一勞永逸，一次播種後，荒漠上的菊芋將永久生存，並以每年20倍以上的增長速度擴張，因此荒漠上的菊芋面積會逐年增加，同時又可從中採收部分塊莖，作為種子使用，進一步擴大種植面積。另外，在生長期較長的地區還可收穫部分菊芋籽，其發芽率可達100%。即使不收穫菊芋籽，它也會隨風飄蕩到可安家落戶的荒漠適宜角落。
保持水土
菊芋的根系特別發達，每株菊芋都有上百根長達0.5-2米的根系深深地扎在土中。因菊芋可以每年20倍的速度繁殖擴張，故只需2-3天時間就會在地表形成一層由菊芋的莖和根系編織而成的防護網路，從而有效牢固住了地表層的水土。
繁殖方式
春季解凍後，選擇20-25克重的塊莖播種，畝需塊莖種子50千克，株行距0.5×0.5米，播種深度10-20厘米，播後30天左右出苗。菊芋一年播種，收穫後有塊莖殘存土中，翌年可不再播種，但為了植株分布均勻，過密的地方要疏苗，缺株的地方要補栽。
栽培技術
除草
菊芋出苗後，要及時補苗，結合補苗進行1次除草。中耕除草 一般播後30-40天中耕鬆土，深度6厘米左右，結合中耕進行除草。第2次中耕在現蕾以前，結合除草進行，為塊莖生長發育創造良好條件。
施肥
整地施基肥：秋季採收後整地，畝施土雜糞肥5000千克，70%撒施，30%播種時集中溝施；另施硫酸鉀15千克，深耕30厘米，耕後整平作畦以備播種。在施足基肥的基礎上，菊芋的生長期需追施兩次肥：第一次在5月下旬前後，每畝追施尿素10千克，促使幼苗健壯多發新枝；第二次在現蕾初期，每畝追施硫酸鉀15千克，追後澆水。
培土
中耕培土：春天出苗後或雨後要及時除草，並結合中耕進行培土。
澆水
菊芋的苗期、拔節期、現蕾期和塊莖膨大期是澆水的4個關鍵時期，一般可在4月中旬澆出苗水，5月下旬澆拔節水，8月中旬澆現蕾水，10月中旬澆塊莖膨大水。菊芋雖然抗旱，但土壤水分充足時能大幅度提高產量。中部半乾旱地區降水正常年份不發生嚴重乾旱時，一般不需澆水。若遇夏秋連旱，應在8月中下旬澆1次現蕾水，旱地利用集蓄雨水進行補灌，一般能增收54.6%。
摘蕾
在塊莖膨大期要摘花摘蕾，以促使塊莖膨大。
貯藏
- 收穫：秋後正值菊芋塊莖快速生長的時期，待到10月上旬，菊芋的葉、莖完全被霜凍死，即可收穫地下塊莖了。採用人工或機械等辦法，把菊芋塊莖從土裡取出即可。
- 冬季貯藏：如果是第二年春季用菊芋的話，可以在秋後把菊芋桿割去，不收菊芋塊莖，但第二年春季要儘可能早些取出，否則發芽很快（地溫2℃即開始萌發），影響菊芋質量。冬季貯藏方法：秋季挖一淺窖，把菊芋放入，隨即撒上沙土，保持濕度和足夠的通氣，然後四周蓋上5厘m厚的土，不要讓菊芋暴露出來。大量貯藏時，可用草把子作幾個通氣孔。菊芋在0℃以下即開始冬眠，冬季貯藏期間怕熱不怕冷，只要有土蓋住，-50℃也不會被凍死，第二年仍可發芽生長。要本著這一原則做好冬季貯藏工作，只要溫度不高，就不會霉爛。
- 包裝與運輸：菊芋的包裝一般可採用塑膠編織袋包裝，即透氣又保濕，一般放置10-20天沒問題。
- 菊芋的運輸可採用汽運或鐵路運輸，採用汽車運輸應將菊芋用苫布蓋好，以免失水過多。鐵路運輸最好選用通風的車皮裝載。若選擇船運，應將菊芋置於通風良好、低溫的狀態下海運時間最好不超過30天。
主要價值
成分
塊根含菊糖（inulin），蔗糖1F-β-D-果糖轉移酶（sucrose 1F-β-D-fructosyltransferase），核酮糖-1，5-二磷酸羧化酶（ribulose-1，5-bisphosphatecarboxylase），多酚氧化酶（polyphenoloxidase），旋覆花酶（inulase），果糖低聚糖（fructo-oligosaccharides）。 葉含向日葵精（heliangine），腫柄菊內酯（tagitinin）E，密花綿毛葉菊素（erioflorin）。葉的腺毛含勒普妥卡品（leptocarpin），14-羥基勒普妥卡品（14-hydroxyleptocarpin），巴德來因（budlein）A，巴德來因A巴豆酸酯（budlein A tighate），巴德來因A2-甲基丁酸酯（budlein A2-methylbutyrate），巴德來因 A異丁酸酯（budleinA isobutyrate），巴德來因A甲基丙烯酸酯（budlein A methylacry-late），4，5-異-巴德來因A異丁酸酯（4，5-iso-budlein Aisobutyrate），4，15-異-阿吹坡利西內酯醇異丁酸酯（4，15-iso-a-tripliciolide isobutyrate），4，15-異阿吹坡利西內酯醇甲基丙烯酸酯（4，15-iso-atripliciolide methyl acrylate，4，15-異阿吹坡利西內酯醇巴豆酸酯（4，15-iso-atripliciolide tiglate），4，15-異阿吹坡利西內酯醇當歸酸酯（4，15-iso-atripliciolide angelate），3-羥基-阿吹坡利西內酯醇巴豆酸酯（3-hydroxy-atripliciolide tiglate），8β-14二羥基木香烯內酯（8β，14-dihydroxy costunolide），去乙醯鋸齒澤蘭內酯（desacetyleupaserrin），14-乙醯氧基替替佛靈環氧當歸酸酯（14-acetoxy tlthifolin epoxyangelate），，1α， 2-二羥基羽狀半裂素（lα，2-dihydroxy pinnatifidin），棘殼孢菌素（pyrenocin）A、B，茉莉酮酸（jasmonic acid），甲基β-D-吡喃葡萄糖塊莖酮酸酯（meβ-D-glucopyranosyl tuberonate），甲基β-D-吡喃葡萄糖向日葵酸酯（meβ-D-glucopyranosyl helianthenate）A、B、C、D、E、F，甲基塊莖酮酸葡萄糖甙（米e tuberonic acid giucoside）。 地上部分的揮髮油含向日葵醇（helianthol）A、芳香性成分中主要含有β-甜沒藥烯（β-bisabolene）。
醫藥
塊莖、莖葉（菊芋）：甘，涼。清熱涼血，接骨。用於熱病，腸熱下血，跌打骨傷，消渴。
【傈僳藥】窩耙門：塊根治風濕筋骨痛，腸熱瀉血，跌打損傷，鼻腔衄血等症《怒江藥》。
【蒙藥】主治熱性病，腸熱便血，筋傷骨折《蒙植藥志》。
附方
【藥材基源】為菊科植物菊芋的塊莖或莖葉。
【採收和儲藏】秋季採挖塊莖，夏、秋季採收莖葉；鮮用或曬乾。
【生藥材鑑定】性狀鑑別：根莖塊狀。莖上部分枝，被短糙毛或剛毛。基部葉對生，上部葉互生，長卵形至卵狀橢圓形，長10-15厘米，寬3-9厘米，3脈，上表面粗糙，下表面有柔毛，葉緣具鋸齒，先端急尖或漸尖，基部寬楔形，葉柄上都具狹翅。
【功效分類】清熱涼血藥；消腫藥
【性味】味甘；微苦；性涼
【功效】清熱涼血；消腫
【主治】熱病；腸熱出血；跌打損傷；骨折腫痛，根莖搗爛外敷治無名腫毒、腮腺炎。
【用法用量】內服：煎湯，10-15g；或塊根1個，生嚼服。
【現代研究】研究發現：洋姜提取菊糖，可治療糖尿病。其對血糖具有雙向調節作用，即一方面可使糖尿病患者血糖降低，另一方面又能使低血糖病人血糖升高。研究顯示，洋姜中含有一種與人類胰腺里內生胰島素結構非常近似的物質，當尿中出現尿糖時，食用洋姜可以控制尿糖，說明有降低血糖作用。當人出現低血糖時，食用洋姜後同樣能夠得到緩解。
食療
- 菊芋湯：菊芋60-90g，切片，加水煎湯服。本方取菊芋有利尿的作用。可用於水濕停蓄，水腫，小便不利。此外，也可用於糖尿病。
- 菊芋汁：菊芋30-60g，搗爛，絞取汁液，可加適量蜂蜜或白糖調味，一次服用。本品生用，取其清熱涼血。用於腸熱便血。
- 食療方面可用菊芋塊莖100g，洗淨切碎，大米100g淘洗乾淨，加水適量同煮成粥，調入食鹽、香油後食用。適用於糖尿病、浮腫、小便不利者。
經濟
可供食用。塊莖含有豐富的澱粉，是優良的多汁飼料。新鮮的莖、葉作青貯飼料，營養價值較向日葵為高。塊莖也是一種味美的蔬菜並可加工製成醬菜；另外還可制菊糖及酒精，菊糖在醫藥上又是治療糖尿病的良藥，也是一種有價值的工業原料。
- 是高寒沙漠種生物量最大的植物，葉、莖、根塊均是優質青飼料；可作為解決沙化草原人工植被的選擇之一；在每年限量取莖的條件下，畝收益不少於200元。年平均產鮮塊莖800千克/畝，可取其中400千克，每千克0.5元。種不可多得的生態經濟型植物。畝產塊莖可達1500千克左右，在不影響固沙的前提下，種後第三年即可適當收穫。它的塊莖即可食用，又可通過深加工製成澱粉、菊糖、食品添加劑、酒精、保健品等。菊芋的葉和莖稈還可用做飼料。可見，菊芋在治沙、固沙的同時，還具有很大的開發利用價值，特別適合開展沙地產業化經營。據了解，採用菊芋治沙，經濟效益相當可觀。
- 菊芋塊莖耐儲存，富含胺基酸、糖、維生素等，每100克塊莖中含水分79.8克，粗蛋白0.1克，脂肪0.1克，碳水化合物16.6克，粗纖維0.6克，灰分2.8克，鈣49毫克，磷119毫克，鐵8.4毫克，維生素B 10.13毫克，維生素B 20.06毫克，尼克酸0.6毫克，維生素C 6毫克，並含豐富的菊糖、多縮戊糖、澱粉等物質。菊芋塊莖質地白細脆嫩，無異味，可生食、炒食、煮食或切片油炸，若醃製成醬菜或製成洋姜脯，更具獨特風味。菊芋是一種無病蟲危害和農藥污染、適於製作綠色食品的上乘原料。從第三年起，每隔一年摘取塊莖的50%，不影響地被。
- 菊芋是提取高純度低聚果糖的最佳原料。低聚果糖可有效增殖人體內雙歧桿菌、降低血脂、改善脂質代謝，提高人體免疫功能，已被廣泛運用於醫藥、保健領域。日本、歐美每年市場消費量約為8萬噸（高純度低聚糖粉末），用於功能型飲料、食品的添加劑。中國市場上的“雙歧因子”等醫藥保健品，均以菊芋為原料。
- 果糖發酵後尚可製成酒精，被稱為綠色石油，是很好的代用燃料，又是增加汽油燃燒質量的理想提高劑。
- 菊芋可醫用，其塊莖性味甘平，無毒，利水去濕，可防治糖尿病。
- 菊芋的塊莖和地上莖葉可做飼料飼餵兔、豬、羊、驢、馬等。既可在菊芋生長旺季割取地上莖葉直接用做青飼料，也可在秋季粉碎後製做乾飼料。因此，發展畜牧業也將成為以菊芋為代表的沙產業的一個組成部分。
果糖產品
菊芋粉主要成分為菊糖、粗纖維及豐富的礦物質。據報導：鮮菊芋塊 莖中大約含巧15%-20%菊糖,約占菊芋乾重的70%,且其中70%-80%是低聚果糖,水分79.8%,蛋白質1.0%,灰分2.8%,粗纖維16.6%及一定的維生素。
菊粉（菊糖）及低聚果糖因其結構明確，生理保健功能確切而成為一種重要的功能性食品，國際上以日本研究、開發和套用居領先水平。在歐美及韓國的套用和發展也很快。中國功能性低聚果糖的研究始於20世紀90年代，起步較晚，但發展很快。國家科委“九五”攻關項目取得的科研成果-酶法生產低聚果糖，即為第三代保健食品功能因子，並被稱為21世紀高科技生物製品。經國內外多家著名大學及醫學院研究證實，菊粉及低聚果糖具有超強增殖人體雙歧桿菌的作用，是對人體有益的功能性物質，它對於調節機體平衡、恢復胃腸道功能、促進新陳代謝、預防各種疾病、維護人體健康有著極為重要的作用，是21世紀人類健康最具有代表性的典型產品。菊粉作為一種天然功能性食用多糖，具有水溶性膳食纖維和生物活性前體的生理功能，因而已被廣泛套用於低熱量、低糖、低脂食品中。另外，利用菊芋等植物的塊莖製備菊粉，再經酶水解直接生產高純度果糖，具有工藝簡單、轉化率高、產物純等優點。
美、英、法、德、澳大利亞以及台灣都已生產含有菊糖及低聚果糖的食品。已套用於乳製品、乳酸菌飲料、固體飲料、糖果、餅乾、果凍和冷飲等多種食品，特別是保健食品和老年食品中，約有200多個品種。並可作為填充劑，質構改良劑，風味掩蓋劑和脂肪替代品套用於食品中。2007年世界上菊粉及以其為原料生產的低聚果糖超過10萬噸，進口菊粉的售價約為40元/千克（4萬元/噸）。中國菊粉及低聚果糖開發相對較晚，國內低聚果糖的年生產能力約為3000-5000噸，據推算，中國低聚糖的市場容量約為1-3萬噸/年，預計2009年國內市場將達到8萬噸。
生物柴油
全球油價上漲及能源危機的背景下生物柴油技術引人注目。菊芋塊莖中富含系列多聚果糖-菊粉，而經提取後的菊粉（多聚果糖）經過複雜的化學過程，可以轉化為果寡糖，果寡糖中含有的高果寡糖加入大腸桿菌後經過細胞工廠的作用，即可轉化為生物柴油。2007年中科院在這項技術有了突破，課題組的科學家們正在尋求更為經濟、便捷、簡單的轉化過程和方法，從而最大限度的降低成本，最終實現商品化、產業化，讓機動車真正能夠告別天然柴油或汽油，讓人類擺脫能源危機的威脅。
