多花黄精栽培技术研究进展△

2022-11-28 09:25刘跃钧曾岳明叶征莺肖庆来
中国现代中药 2022年4期
关键词:郁闭度黄精根茎

刘跃钧,曾岳明,叶征莺,肖庆来

1.华东药用植物园 科研管理中心,浙江 丽水 323000;2.莲都区生态林业发展中心,浙江 丽水 323000;3.松阳县林业生态发展中心,浙江 丽水 323400

多花黄精为百合科黄精属多年生植物,中药黄精基原植物之一,养生保健价值高,属药食同源中药。野生多花黄精主要分布在林下、林缘及溪沟边等地。近年来,随着黄精养生益寿功效及文化价值被不断挖掘,市场需求与日俱增,其种植面积也逐年扩大。为了满足产业化发展需求,科研工作者在多花黄精栽培模式与技术、种苗繁育技术等方面开展了大量研究。本文总结了近10 年多花黄精在栽培技术研究方面的成果,对其中存在的问题进行了讨论,以期为今后更好地开展相关研究提供参考。

1 林下栽培立地因子研究

多花黄精产于四川、贵州、湖南、湖北、河南(南部和西部)、江西、安徽、江苏(南部)、浙江、福建、广东(中部和北部)、广西(北部),生林下、灌丛或山坡阴处,海拔500~2100 m。野生多花黄精分布地空气相对湿度为76.4%~80.9%,活动积温3898~5732 ℃,日照时数1508~1876 h,年降水量1267~1599 mm,7月最高温33.3 ℃,1月最低温-1.1 ℃;其根茎多糖质量分数≥30% 的生境条件为空气相对湿度76.4%~80.6%,活动积温4 524.9~5 173.8 ℃,日照时数1560~1850 h,年降水量平均1296~1588 mm,7 月最高温29.9~31.9 ℃,1 月最低温0.6~1.4 ℃[1]。多花黄精根茎生长量与有效积温、降雨量、日照时数均呈极显著相关(P<0.001),有效积温对其质量增加的方差贡献率为99.36%[2]。因此,林下栽培宜选择海拔150~899 m、郁闭度0.4~0.8的林分比较理想。

1.1 林分

多花黄精可与锥栗林、杉木林、毛竹林、松木林、厚朴林、油茶林等多种林分及未郁闭的香榧幼林进行套种[3]。在立地因子、林分郁闭度、初植密度、经营措施相同条件下,不同林分下套种2 年的多花黄精根茎产量为毛竹林>阔叶林>杉木林>香樟林>马尾松林,多花黄精在毛竹林、阔叶林下套种2年,根茎干质量分别为1 226.9、1 184.4 kg·hm-2,与初植时相比分别增加0.77、0.71 倍[4]。浙江省地方标准《多花黄精生产技术规程》(DB33/T 2087—2017)规定,宜选择生长良好、郁闭度0.5~0.6、坡度≤25°的杉木、锥栗、毛竹等林分[5]。但同一林分采取不同复合经营模式,多花黄精根茎产量差异有统计学意义(P<0.05)。毛竹竹鞭纵横交错,整地和黄精根茎采收均困难,挖笋也对多花黄精生长带来不利影响,但利用“无纺布袋+黑色塑料袋”方式种植多花黄精,3 年平均存活率98.07%、根茎鲜产量达7 528.17 kg·hm-2,两项指标比直接种在土壤中高12.57%和122.16%[6]。锥栗林下以“整地强度60%-覆盖竹屑-套种多花黄精”“整地强度40%-覆盖稻草-套种多花黄精+三叶青”“整地强度60%-不覆盖-套种多花黄精+三叶青”较为适宜,种植3 年多花黄精根茎鲜产量达78 750~93 600 kg·hm-2[7]。

1.2 林分和郁闭度

多花黄精是喜阴植物,对光环境的适应性较宽,30%~70%的透光率有利于多花黄精生长[8-10]。不同林分套种多花黄精的郁闭度有明显区别,毛竹林适宜套种郁闭度为0.6~0.8,根茎产量是郁闭度0.8以上的2.39 倍;杉木林适宜套种的郁闭度为0.4~0.5,是郁闭度0.8以上的1.26倍;山核桃适宜套种的郁闭度为0.5,是郁闭度0.7 的1.26 倍[11-13]。郁闭度与多花黄精3 年生新鲜根茎的多糖含量呈极显著正相关(P<0.01),与铁呈显著正相关(P<0.05),与锌、钠、谷氨酸含量呈现极显著负相关(P<0.01),选择郁闭度0.6~0.7 的林分套种,更有利于多花黄精多糖、蛋白质、必需氨基酸等营养成分的积累[14]。可见,林下套种多花黄精,郁闭度选择比较复杂,一般以0.4~0.8 为宜,具体视海拔、坡向等情况而定。

1.3 海拔

海拔是影响植物生长的重要地形因子。温度随海拔升高而降低,从而影响植物生长[15]。研究表明,在海拔150~1200 m,2 年生多花黄精植株生长量、根茎多糖含量均随海拔升高而下降,根茎多糖含量在海拔450~1000 m 区域无显著变化,但均显著低于海拔150~300、300~450 m(P<0.05)[16]。海拔与多花黄精3 年生新鲜根茎的钠、锌、谷氨酸、脂类含量呈显著正相关(P<0.05),与多花黄精3年生新鲜根茎多糖、镁、蛋白质、7 种必需氨基酸、7 种非必需氨基酸含量呈显著性负相关(P<0.05),因此选择海拔400~800 m 更有利于多花黄精根茎多糖、蛋白质、必需氨基酸等营养成分的积累[14-16]。由此可见,选择海拔150~800 m 区域栽培,多花黄精根茎多糖含量和产量会更高。

1.4 坡向和坡位

多花黄精种植在阴坡(北坡)和半阴坡(西北坡或东北坡)根茎产量更高。毛竹林中套种,多花黄精保存率、高径生长量和根茎质量均为半阴坡>阴坡>阳坡,其中半阴坡的根茎干质量1 195.7 kg·hm-2,分别比阴坡和阳坡提高了10.38%和23.35%[17]。不同坡位对多花黄精根茎产量影响也非常明显,根茎产量依次为下坡>中坡>上坡,下坡位和中坡位的根茎产量分别比上坡位提高了14.44%~60.07%和1.08%~13.12%,推测其原因为下坡和中坡土壤结构比上坡位更为疏松,养分和水分条件更好,更有利于多花黄精的生长[11-13,17]。

2 种苗培育技术研究

目前,多花黄精种苗繁殖方法有种子育苗、根茎育苗、组培育苗3 种。根茎育苗以有芽根茎作为繁殖材料,组培育苗以根茎茎尖、浆果、种子、叶片等作为外植体。

2.1 种子育苗

多花黄精种子在自然条件下萌发率极低,存在由种胚生理后熟、种皮坚硬、种子含萌发抑制物质等原因导致的综合休眠现象[18]。采用10%硫酸处理、低温砂藏、激素处理等均可不同程度地打破休眠状态,提高萌发率,低温砂藏和常温砂藏的发芽率差异不大,但均显著高于常温干燥贮藏(P<0.05)。目前,以种子4 ℃湿砂层积120 d、用200 mg·L-1赤霉素(GA3)浸种3 h 处理效果最好,发芽率达96.00%[19-27]。

多花黄精鲜种子千粒质量为25.04~33.00 g,生活力为83.33%[19]。自然条件下,多花黄精落果、倒伏严重,10月中旬落果率为58.76%、植株倒伏率高达65.71%、结果率仅为14.14%,因此10 月上中旬是多花黄精果实最佳采收期,以采摘墨绿果、黑软果和干枯果的种子质量最好[20]。生长健康的植株可收获60 粒以上的种子[21]。种子最佳播种时间为12 月至次年2月底,播种深度1.5 cm,播种量29.4 g·m-2,苗床用遮阳网覆盖;种子用200 mg·L-1GA3浸种36 h,出苗数132.22~160.28 株/m2,出苗率约17.33%,但发芽后用300 mg·L-1CD(配方名称)浸泡,出苗率可达到70%;最适宜出苗的气温为25 ℃,气温30 ℃初生苗在49 d 全部枯死;种胚有二次休眠现象,自然情况下播种第1 年出苗率不到10%,次年才能达到80%~90%,因此不经过催苗的种子育苗一般要经过4~5 年才能育成大规格商品苗[20,22-27]。

2.2 根茎育苗

生产上,一般选择生长健壮、性状一致、无病虫害的植株作为母本,在倒苗后采挖母本根茎,截取“一节一芽”为种茎,伤口用草木灰处理后栽种;条播,株距8 cm,行距15 cm;利用带芽根茎培育种苗,1 年可出圃,比种子育苗缩短了3~4 年[22,28]。利用“一节一芽”根茎培育的种苗,从出苗到植株驻芽的时间为41 d,比正常植株缩短了21 d,枯萎期也提早了近2 个月;斜插倒种、平摆倒种对根茎质量增加和新芽数的促进作用虽无统计学意义,但质量增加率分别为42.36%、41.71%,比常规种植质量增加率提高了9.93%、9.28%,且新芽均比常规种植粗壮[28]。

2.3 组培育苗

多花黄精常以根茎、叶片、浆果、种子为外植体开展组培育苗技术研究。根茎组培苗,以采集3—4 月的根茎茎尖最好,约45 d 萌发腋芽6.6 个;采用增殖培养基MS(一种培养基)+1.5 mg·L-1萘乙酸(NAA)+1.5 mg·L-16-糠基氨基嘌呤(KT)+0.05 g·L-1腺苷酸环化酶(Ac),增殖系数6.5 倍,周期45 d,生根率96.5%;可继代7 次,第7 代生根数达20.8条,生根率为95.4%[29]。利用根茎茎尖作为外植体,存在污染问题,污染率高达20.00%~54.00%[30-31]。而以种子、浆果和叶片外植体的培养体系可有效降低污染率。研究表明,多花黄精种子具有成熟过程中,前期抑制种子萌发的内源激素脱落酸(ABA)含量较高,中期ABA 含量最低,完熟期ABA又变高的特点[32]。因此,在种子组培苗中,外植体采用成熟度70%的浆果,经发酵后清洗出种子,用多菌灵浸泡8 h,再用300 mg·L-1GA3+300 mg·L-1异戊烯腺嘌呤(2-iP)激素处理2 h,可打破种子休眠,种子发芽率从9.3%提高到91.7%,种子用75%乙醇消毒30 s和0.1%氯化汞消毒5 min,第2 天重复1 次,污染率从68.6%降至11.6%[33];无菌苗及初生球茎经芽分化诱导培养基30 d,不定芽分化率80%以上[34];采用不同增殖培养基,增殖系数3.1~6.2 倍不等[33-34];利用生根培养基MS+0.3 mg·L-1NAA培养,生根率为85%,根系每株153根[34],炼苗成活率83%~90%[32-34]。

以无菌苗叶片为外植体,30 d 龄多花黄精试管苗叶基部在MS+1.50 mg·L-16-苄氨基腺嘌呤(6-BA)+0.20 mg·L-12,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D)培养基上愈伤组织诱导率最高,为80.00%;采用不定芽分化培养基MS+4.00 mg·L-16-BA+0.20 mg·L-12,4-D,不定芽分化率达90.33%,每块愈伤组织平均分化芽数5.16 个;不定芽最佳增殖培养基为MS+2.00 mg·L-16-BA+0.10 mg·L-1NAA 和MS+2.00 mg·L-16-BA+0.20 mg·L-1NAA,增殖系数2.73 倍;三叶无菌苗生根率94.00%,平均根系8.3条;移栽于泥炭-蛭石(1∶1)的基质中,存活率85.00%以上[35]。

3 栽培模式与技术研究

多花黄精种植有大田栽培和林下栽培2 种模式[5]。林下栽培有“锥栗-多花黄精”“锥栗-多花黄精-三叶青”“上锥栗-中石斛-下黄精”“杉木-多花黄精”“阔叶林-多花黄精”“松木-多花黄精”“毛竹-多花黄精”“油茶-多花黄精”“香榧-多花黄精”“厚朴-多花黄精”等10 多种复合经营模式,但种植技术大同小异。

3.1 种苗选择

生产上,多花黄精主要选用不同节数的根茎作为种苗,称为种茎[34]。应选用根茎优质苗和合格苗进行栽种,优质苗要求根茎生长健壮、1~2节质量>50 g、有健壮新芽1~2 个、根系发达、无病害、无腐烂,合格苗要求根茎生长一般、1~2 节质量为20~49 g、有新芽1 个、根系发达、无病斑、无腐烂[5]。研究表明,不同节数的种茎对多花黄精根茎增殖率影响差异有统计学意义(P<0.01),增殖率为3节>2 节>5 节>4 节>6 节>7 节;对病株数差异影响有统计学意义(P<0.01),病株数为7节>6节>3~5节>2节[36]。种茎细小,成本低,植株长势弱,根茎产量低;种茎粗壮、节数多,种苗成本高,但苗长势好,根茎产量高[37]。因此,综合考虑母种数量、种苗成本、后期病害等问题,选择生长粗壮、无病害、有健壮新芽、2~3节的根茎作为种茎比较理想[5,36-39]。

3.2 整地与施肥

林下栽培以土质疏松的红壤或黄壤为宜,整地前先清理林地,整地深一般20~30 cm,原来建有水平带的林地可作畦,畦宽1.1~1.2 m,畦高15~20 cm;没有水平带的林地,种植带按水平方向整地,种植带宽可结合林分林地等实际情况作优化调整[5]。整地强度会导致林地耕作层的泥沙流失量显著增加(P<0.05),但是整地栽种后,畦面覆盖竹屑和稻草,林地耕作层的泥沙流失量比不覆盖分别减少57.47%和53.19%,同时覆盖物可以显著改善林地耕作层土壤吸水量、有机质含量、速效磷含量、酶活性等,因此“整地强度40%~60%+覆盖”是林下栽培比较理想的模式[3]。大田栽培以肥沃、疏松、富含腐殖质的砂壤土种植最好,深翻30 cm 以上,开好“田”字型水沟,防止积水;水稻土栽培要求深翻50 cm 以上,打破犁底层;畦宽1.1~1.2 m,畦高10~15 cm或15~20 cm[5,22,40]。

土壤疏松、肥水充足是多花黄精获得高产的前提。种植前要施足基肥,用量为商品有机肥19800~24 750 kg·hm-2、钙镁磷肥300~600 kg·hm-2或施腐熟农家肥60 000 kg·hm-2,均施于穴底或沟底[5,22,40]。多花黄精不宜施含氯复合肥,否则干燥根茎味苦、易吸潮[40]。种植前,锌肥(ZnSO4)、锰肥(MnSO4)各施15、30、45 kg·hm-2,对老根茎和1年生根茎的产量和多糖质量分数均具有显著性促进作用(P<0.01),与对照组相比,土施锌肥总产量提高14.66%~22.06%、多糖质量分数提高12.35%~22.60%;土施锰肥总产量提高21.31%~32.73%、多糖质量分数提高18.87%~32.26%[41]。

不同施肥方法中,放射状沟施、环状沟施和穴施法的根茎产量分别比不施肥增加82.9%、57.5%和49.4%[42]。多花黄精最佳施氮肥量为179.23 kg·hm-2、五氧化二磷(P2O5)127.87 kg·hm-2、氧化钾(K2O)88.60 kg·hm-2。有机肥猪粪与化肥配施可显著提升多花黄精根茎产量和品质(P<0.05),以猪粪配施比例为75%时产量最高,比单施化肥提高33.21%;猪粪配施比例为50%时根茎总多糖含量最高,比单施化肥提高31.58%[8]。

3.3 种植方法

根茎种植有条播、穴播和一锄法,但以条播和穴播为主。根据种茎大小,种植株行距有10~16 cm×22~24 cm、20~30 cm×40 cm、20~25 cm×30~40 cm、25 cm×25 cm、30 cm×30 cm 或40 cm×40 cm[1-16]。根茎种植以9—12 月或3—4 月为宜。条播一般行距30~40 cm,播种沟深8~10 cm,株距10~40 cm 不等;穴播一般按行距30 cm×30 cm 或40 cm×40 cm 开穴,穴宽10~15 cm、深10~15 cm;根茎种植深5~8 cm,大田略浅,林下略深[5,22,40]。根茎摆放方式有常规种植、平摆倒种、斜插倒种或将芽头偏向荫蔽植物一面。与常规种植相比,斜插倒种、平摆倒种的根茎质量增加率分别提高9.93%和9.28%,且新芽粗壮有力[22,28]。有切口的根茎用草木灰或杀菌剂处理伤口,晾干后栽种[22,40]。栽种后覆土与畦面平,浇透水,覆盖厚度约2 cm 的稻草、竹屑等,有利于保墒和根茎产量的提高[5,7]。

3.4 田间管理

多花黄精怕积水,应避免因积水造成烂根,大田栽培应有水就排,防止长时间积水,干旱土壤发白时浇透水[5,22,40];林下栽培,干旱季节应及时进行浇灌或喷灌,保持土壤湿润,喷灌可提高根茎产量24.57%[43],无法进行人工灌溉的,种植时应适当深栽。同时避免高温,气温超过32 ℃时地上部分易枯死[37]。

多花黄精根茎生长期有缓慢生长期、快速生长期、越冬休眠期3 个阶段,从5 月上旬至9 月下旬根茎进入快速生长期,根茎质量增加占全年质量增加的86.53%,且新芽萌发期在4月中旬至6月中下旬,最早萌发时间与开花时间基本同步[2]。因此,多花黄精现蕾时,可去顶摘蕾、松土除草、施肥同步进行,保留叶5、7、9 片,根茎产量可提高33.3%、32.1%、5.10%,且当年新芽粗壮;打顶摘花后,撒施有机无机复混肥300~600 kg·hm-2(总养分≥30%,有机质质量分数≥20%),梅雨季节后不宜除草[5,44]。种植后第2 年秋冬季节,宜在植株倒苗后追施菜籽饼肥750 kg·hm-2和过磷酸钙750 kg·hm-2[22]。

多花黄精病害有叶斑病、白绢病、黑斑病、炭疽病、软腐病、枯萎病等,其中以叶斑病最为常见,白绢病和黑斑病为害损失最重;害虫主要有蛴螬、小地老虎、金针虫、叶蝉等[5,22,40]。

3.5 采收

栽后第3—4 年秋冬季,当植株地上部分完全枯萎时,在无雨、无霜冻时采挖多花黄精根茎[5]。研究表明,多花黄精根茎多糖质量分数随生长年限增加有降低趋势,其中以1~3 龄根茎的多糖质量分数较高,分别为12.8%、12.1%、9.7%,4~5 龄根茎的多糖质量分数为6.7%、5.8%;1 年中以12 月、次年1 月多糖质量分数较高,分别为13.11%、13.39%,因此最适采收期为种植后第3 年的12 月底至次年1月[45]。

4 讨论与展望

多花黄精已成为继铁皮石斛之后的中药“热点品种”,其养生益寿功效得到我国历代中医药名家的一致称赞,市场前景非常广阔。经过研究人员大量的研究和对生产经验的总结,已经形成比较成熟的栽培技术。但现有栽培技术还无法全面支撑产业化持续发展,主要问题如下:1)生产上缺乏优质种苗快繁技术。种子育苗虽然能繁育出大量的优质种苗,但1个育苗周期需要4年,育苗时间较长;根茎繁育可以在1 年时间育成商品苗,但缺乏大量品种来源一致的母茎;以种子、浆果、叶片为外殖体的组培育苗技术还需要一定时间才能在生产上转化应用。2)优良品种选育和推广滞后。目前的育苗技术制约了新品种的选育和推广进程;另一方面,由于生产刚起步,选育方向和方法上还有待创新。3)缺乏黑斑病防治技术和药物。黑斑病发生在林下郁闭度高、空气湿度高、气温较高的多花黄精种植基地和野生分布地,目前缺乏有效的药物和防治技术,只能采取降低郁闭等预防措施。4)标准化种植成本较高。多花黄精主要利用山区的林地和林荫资源,与杉木、板栗、毛竹等林分进行套种,对劳务用工需求量大,种植管理成本较高,每亩(1亩≈666.67 m2)林下种植3000 株时生产成本约0.8 万~1.0 万元。因此,种子种苗快繁、组培苗工厂化繁育、根茎育苗倍增扩繁、菜用型高产新品种选育及定向培育、道地药材栽培等技术及山地小型机械、黑斑病防治药物的研发是今后多花黄精栽培领域的主要研究方向。

猜你喜欢
郁闭度黄精根茎
景宁县黄精产业现状与发展对策
不同林分郁闭度对竹芋生长和产量的影响
蓝玉簪龙胆
从狗尾巴草到蝈蝈笼
八角林不同郁闭度对金花茶和山茶生长及光合特性的影响
黄精
坡向坡位及郁闭度对森林公园内林下南方红豆杉生长的影响
水族常用根茎类植物药
黄精药酒 助男性补益脾肾
浅谈郁闭度在森林经营中的科学应用