羌活繁殖、栽培技术研究进展

2018-07-09黄作喜曾沿龙

安徽农学通报 2018年7期

黄作喜曾沿龙

摘要：羌活作为我国传统常用中药材，是多种药物必不可少的原料，近年来由于过度采挖，优质羌活药材资源逐渐短缺。该文在探讨羌活的生物学特性的基础上，分析了种子后熟处理、分株、组织培养等繁殖技术，以及土壤准备、播种、田间管理、病虫害防治、采收、保种等栽培技术的研究现状，并提出了今后对羌活的研究重点，以期为羌活的人工培育提供参考。

关键词：羌活；繁殖技术；栽培技术；研究进展

中图分类号 S567 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2018）07-0045-5

Review on the Technology of Propagation and Cultivation for Notopterygium incisum Ting ex H. T. Chang

Huang Zuoxi1 et al.

（1 College of Life Science，Neijiang Normal University，Neijiang 641112，China）

Abstract：Notopterygium incisum Ting ex H. T. Chang is commonly used in traditional Chinese medicine，and is a variety of essential raw materials for drugs， its high quality of raw materials resources reduce gradually because of excessive digging. Based on the study of the biological characteristics of Notopterygium incisum Ting ex H. T. Chang，this paper analyzes the research progress of propagation technologies such as seed after-ripening treatment，ramet，tissue culture，and the cultivation technologies such as soil preparation，sowing，field management，pests and diseases control，harvesting and seed preservation，in order to indicate the direction of the artificial cultivation of Notopterygium incisum Ting ex H. T. Chang.

Key words：Notopterygium incisum Ting ex H. T. Chang；Propagation technology；Cultivation technology；Research progress

1 引言

羌活（Notopterygium incisum Ting ex H. T. Chang），又名羌青、护羌使者、胡王使者、羌滑、退风使者、黑药，伞形科、羌活属，是一种多年生草本植物。羌活的化学成分丰富，主要含挥发油和香豆素类成分[1]。它是中、藏、羌医药体系中的常用药材，以其根状茎和根入药。以羌活为原料的中成药不少于200多种，具有散寒、祛风、除湿、止痛的功效，主治风寒感冒、头痛、风湿痹痛等症[2]，現代药理研究表明，其对心脑血管疾病也有确切疗效[3]。随着市场需求的不断增加，以及人们对野生羌活的大量采挖，羌活野生资源日益稀缺。因此，加强对羌活资源的可持续利用研究已迫在眉睫。

目前对于羌活的种类、化学成分、药理作用以及其濒危诱因等方面的研究比较广泛[4，5]，而对其繁殖、栽培技术的研究报道较少。因此，加强对羌活的繁殖与栽培技术研究，实现规模化人工种植，是满足市场要求、缓解供需矛盾和保证药材质量，以及保护野生物种资源的当务之急，也是实现资源可持续性利用的有效途径之一。本文借鉴前人的研究成果，对羌活的繁殖、栽培技术做了较为详细的综述，并对其未来的研究重点提出了建议，为羌活的繁殖、栽培生产提供参考。

2 羌活的形态特征、生长习性

2.1 形态特征羌活是多年生草本植物，植株高60～120cm。地下有块状或长圆柱状的根状茎和根，褐色，有浓郁芳香气味；节间很短，且长短不等，整体呈蚕形者称“蚕羌”，节间较长似竹节状者称“竹节羌”，节间膨大者称“大头羌”，环节不明显又细长的称为“条羌”。茎直立，圆柱形，中空，外表淡紫色，具有纵直条纹。叶互生，叶为三出式三回羽状复叶，基生叶及茎下部叶有柄，柄长1～22cm，基部扩大成鞘，长约3cm；茎上部叶常简化，无柄，叶鞘膜质，长而抱茎。复伞形花序顶生或腋生，花小，颜色为白色。双悬果卵圆形，背棱和侧棱有翅。花期7月，果期8—9月[6]。

2.2 生长习性羌活属于高寒植物，生长环境特殊，生长极度缓慢，生长期长，年生长期短，一般生长4～6年才能达到药用质量标准[7]。羌活喜冷凉、怕强光、耐寒、喜肥沃，多生长于高山灌木林、高山林缘地、亚高山灌丛及草丛，适于生长在疏松、腐殖质较多、荫湿的中性或微酸性土壤中。植被以硬叶常绿阔叶林、高山针叶疏林、针阔叶混交林、山地草甸、高山灌丛及高山草甸等为主，生长的地域性较强，一般在低暖、强光气候环境下不宜生长[2，7]。按吴征镒中国植物区系分区，羌活主要分布于中国喜马拉雅森林植物亚区的横断山脉地区，中国—日本森林植物亚区的黄土高原亚地区，以及青藏高原植物亚区的唐古特地区；其分布中心在横断山区北段[8]。主产于四川（川西高山峡谷和川西北高原）、青海（海北、黄南、海南、化隆、互助等）、甘肃（天祝、榆中兴隆山、临夏、和政、平凉华亭、张掖、岷县、酒泉、天水等）、云南、西藏，陕西及内蒙古等省区的少部分高寒阴湿山区亦有零星分布[9]。

3 繁殖技术的研究进展

羌活自然繁殖率极低，仅为0.52%[9]，加之长期以来的掠夺式采挖，使得羌活的生态环境越来越脆弱。为了保护羌活野生植物资源，可通过移栽驯化、种子繁殖、根茎繁殖及组织培养等多种途径，以实现人工驯化栽培和可持续发展[9]。

3.1 种子后熟处理人们对野生羌活的过度采挖已造成了严重的资源危机，而人工种子繁殖是保护和挽救羌活资源最直接快捷的办法之一[9]。张恩和等对野生羌活种子的休眠特性进行了研究，发现羌活种子具有胚后熟的特性，其休眠期长达8～10个月[10]。也就是说，羌活种子在刚达到成熟采收后，其种胚还未形成或者是处在原胚阶段还未分化，需要在一定的温度下摄取足够的水，直到使胚分化发育完成并且通过生理后熟，才能萌发[11]。所以，有性繁殖的第一步就是要打破休眠。在所有打破种子休眠的方法中，层积是人们最常用也是最有效的一种，对某些内部含有发芽抑制物的种子来说，其效果尤为显著[12]。由于羌活在高寒山区生长，种子在夏、秋季成熟，当种子成熟着陆后遇到先温暖后寒冷的气候，适应此类气候的种胚发育也要求与之相似的季节变温，所以采用暖温层积和低温层积交替处理的办法，经过3个月暖温（15～25℃）及后续的3个月低温（2～5℃）的层积处理，发芽率较高[10]。在种子层积处理之前，利用赤霉素（200mg/L GA3）浸泡种子或与细胞分裂素6-苄氨基腺嘌呤（10mg/L 6-BA）混合浸泡，可以促使种子发芽时间提前，同时提高发芽率。这主要是因为种子内在的激素平衡与比例经赤霉素的诱导处理而发生改变，让处在休眠状态的种胚得以恢复伸长生长，当种胚长度充满整个胚腔，此时种皮裂开，种子萌发[10]。以上方法的技术路线概括为流水冲洗（将种子内的ABA含量降低到可以萌发的程度）→用赤霉素或赤霉素与细胞分裂素配合处理种子→先暖温（15～25℃）后低温（2～5℃）的变温层积。该方法处理的种子，发芽率高达21%，苗壮、存活率高。甘肃农业大学的陈垣教授还提出了简易的羌活种子后熟处理方法：采摘种子成熟度为95%的种子，立即用水和洗衣粉揉搓7次（目的是去掉种皮抑制物），淘洗后当年埋入地里，泥土能保证足够的温度（<-20℃）和湿度使胚发育到70%再休眠，盖上遮阳网，来年春天即可萌发[13]。该方法处理的种子的平均成活率达90%，育苗出苗率达85%以上。

3.2 无性繁殖由于羌活种子的双重休眠特性，用种子来进行育苗繁殖有较大的难度，目前用羌活的根状茎进行无性繁殖也是扩大种植规模的重要途径。羌活的地下根茎部分为长短不等的节间，每一节位都生长有侧芽，共有3～12个，当条件适宜时，侧芽就会萌发，从而长出新的植株。利用羌活这一生长特性，目前主要有平栽无性扩繁以及根茎切段无性扩繁2种繁殖方式[9]。前者是把长有多个根芽的多年生羌苗水平埋入犁沟内，覆盖土壤保温保湿，可催生出多个幼小植株，翌年将老根茎切断再进行移栽，增殖系数达3.0以上；后者是选用健壮的长有多个根芽的多年生羌苗的根茎部切割成1～2cm的根茎段，每段带有1～2个根芽，直接栽培，一般于秋季进行栽植，直到春天出苗后搭建好遮阳棚，做好田间管理即可，增殖系数达5.0以上。但无性繁殖需要消耗大量的药用部位，消耗根茎701050kg/hm2左右，与药争原料，而且繁殖系数较低，种源成本很高，生产上采用根茎无性繁殖扩大种源的方式已逐步被淘汰[11]。

3.3 组培繁殖长期以来，羌活的药材来源或种源很大程度上依赖于野生采挖，导致其种质资源受破坏严重，分布范围和蕴藏量急剧减少。据1987年中草药资源普查，野生羌活的蕴藏量仅20000多t左右，市场年需求量约2000t。自2001年以来，羌活的年采挖量达到了4000t，采挖范围从海拔2000m左右上升到了4000m[2，5]。这样的消耗使得羌活面临着物种丧失、资源枯竭的危险，进行种质保护和扩大羌活繁育势在必行，而利用组培进行离体快繁无疑是最好的选择。蒋舜媛以羌活萌发的根芽为外植体，利用激素进行诱导建立了羌活再生体系。其繁殖方法特征在于：以羌活萌发的根芽为外植体，经消毒处理、接种诱导形成愈伤组织后，再经愈伤组织增殖、诱芽培养和生根培养，形成完整的植株小苗，将完整小苗移栽到育苗基质中，长成正常羌活植株[14]。蒋舜媛选择以羌活萌发的根芽为外植体，没有选择羌活的其它分化组织，是因为带芽的外植体产生植株的成功率高，变异发生少，易保持材料的优良特性。因组培繁殖需在无菌条件下进行，所以对外植体的处理，采用75%酒精浸泡灭菌45～60s和0.1%～0.2%的升汞浸泡灭菌10～14min双重消毒。升汞的灭菌效果最好，但去除其毒害较困难，为此消毒后要多次用无菌水冲洗。接种时，需将消毒处理后的外植体切成0.1～0.3cm3的小块，再进行愈伤组织的诱导、增殖和诱芽、生根培养。其中，愈伤组织诱导培养基配方为MS+KT（0.1～2.5mg/L）+2，4-D（0.5～1.5mg/L）+NAA（0.2～0.6mg/L），培养时间为30～35d，在根芽切口处膨大形成愈伤组织；愈伤组织增殖培养基为MS+KT（0.5～2.5mg/L）+2，4-D（0.5～1.0mg/L），愈伤组织增殖25～35d，长出黄色、致密的愈伤组织；诱芽培养基为MS+6-BA（1.5～4.5mg/L）+NAA（0.2～0.5mg/L），培养35～45d，出现丛生羌活苗；将丛生羌活苗分株，转入生根培养基中培养20～30d，小苗基部出现白色短根并长出完整根系，生根培养基为1/2MS+NAA（0.01～0.05mg/L）+2%～3%蔗糖+0.8%琼脂；除生根培养基外，其余3个培养基均加入0.7%～1.0%的琼脂、3%的蔗糖和0.1%～0.5%的活性炭。移栽前，对育苗基质消毒，无需开瓶适应性炼苗可直接移栽成活，长成正常羌活植株。但該方法的外植体消毒较为困难，初始接种的污染率较高，诱导时间较长、分化出芽较慢、增殖继代的代数有限。但这一繁殖体系为挽救濒危羌活种质资源，开展野生羌活遗传改良、促进羌活的工厂化育苗提供了一条探索途径。

4 栽培管理技术的研究进展

4.1 土壤准备与播种

4.1.1 土壤类型选择及底肥羌活多生长在海拔1700～3500m的高山灌木林，具有喜冷凉、耐寒、怕强光的特性，适宜于冷、湿润的气候条件。方子森等对羌活适生地的研究发现，羌活生长的土壤疏松、腐殖质含量高，土质肥沃，pH值呈中性或微酸性；其根系发达，主根粗壮、分杈多、入土较深[9]。史静等对羌活种子发芽及实生苗生长发育的研究表明，土壤疏松、深厚且富含有机质的培养基质有助于羌活种子顺利出苗[15]。陈铁柱等的研究发现，羌活对弱光的利用能力较强，在强光下生长反而较弱[16]。因此，羌活种植应选择在2000～3000m的海拔，要求阴蔽度高、湿润、土壤疏松肥沃深厚且呈中性或微酸性、排水状况良好。播种前结合整地，施腐熟厩肥45000～52500kg/hm2、磷酸二铵225kg/hm2或磷肥300kg/hm2、尿素150kg/hm2作为基肥，然后深耕整平细耙待播[17]，有利于增加土壤有机质，改善土壤物理结构和调节pH值，营造适宜的栽培土壤环境。

4.1.2 播种技术播种分春播和秋播。春播3—5月，秋播一般在9—10月，在我国北方不晚于土壤封冻前。史静[15]等的研究认为，较低的温度有利于羌活种子的萌发，且在温度为15℃左右时最为适宜，温度太低或者太高对其出芽和幼苗的生长都会有影响，所以羌活种子宜选择在地表温度15℃左右时播种，不同海拔和纬度栽培地的地理气候条件不同，播种时间选择应以15℃温度作为依据。播种时可撒播，也可条播，播种量一般为30～45kg/hm2。撒播一般进行作畦，畦高15cm、宽140cm，整平畦面，按照1：5的比例把经过处理的羌活种子与沙土混合均匀后便可撒于畦面；条播是在选好的地块把土壤整平，用木板在土壤表面压出浅浅的播种沟，沟深2～3cm为宜，沟与沟之间间距10cm左右，按照1∶5的比例将准备好的羌活种子与沙土混匀撒于沟内[18]。播种后采用遮阳网或麦草覆盖，浇一次透水，保持土壤表面湿润，以利于出苗。若采用细土或腐殖土覆盖保湿，则必须严格控制覆土深度。史静等的研究表明覆土深度对羌活种子的发芽率、子叶的出土时间和出苗期都具有较大的影响，覆土深度以1～1.5cm较为合适，超过2cm时的出芽率很低[15]。

羌活种子的休眠期长，出苗较慢，一般在播种后4～6个月才能出苗。在此期间可与农作物进行间作套种，农作物可选择油菜、蚕豆、小麦、青稞等。合理地进行套种有很多好处，首先，套种能明显地增加复种指数，提高经济效益；其次，套种充分利用了生长季的气候资源，降低了两茬间的农耗，提高了对光资源的利用；再者，合理套种能明显改善农田小气候，涵养土壤内的水分，减轻或避开不利于羌活生长的自然灾害。以川北地区麦田套种为例，在开始播种春小麦的3月上旬，小麦播完后将处理过的羌活种子撒播于小麦行间，撒播时与沙土混匀，再把地面刨平整，羌活开始出苗的时候，小麦已至拔节期，羌活幼苗便可利用小麦进行遮阴[19]。对于喜阴的羌活而言，这样的生长环境无疑对其的生长发育有利。不同作物套种留下的茬口对羌活的生长也有不同的作用，田丰等在不同套种作物对宽叶羌活生长的研究中表明，蚕豆茬口对羌活根、叶片、茎的生长及生物量增加具有促进作用，且明显高于小麦和油菜花；小麦茬口对羌活根的生长有利；蚕豆茬口对羌活叶的生长有利[20]。套种需要注意的是，不可用马铃薯、胡萝卜等根茎类作物与羌活进行套种，这类作物在管理过程中需要中耕培土，作业时很可能会对羌活根茎造成损伤[21]。

4.2 水肥及田间管理水肥是影响羌活栽培质量和产量的重要因素[22]。羌活喜湿不耐旱，所以在羌活生长过程中要时常保持土壤湿润，遇到干旱时更要及时浇水，人工栽培过程中应视苗情和土壤墒情结合灌水进行追肥[]。羌活在苗期时要适时进行追肥，一般选择在羌苗长至10cm左右时进行，肥料使用人畜粪尿、厩肥最好，经微生物作用充分腐熟后形成的肥料，内含的大量微生物和各种酶能促使有机态的氮、磷变为无机态，供作物吸收，不仅提供了植物养分，还提高了土壤养分的有效性，形成的大量腐殖质还能改善土壤结构，提高土壤的保肥、保水能力。羌活有4～6年的生长周期，此间每年都要进行追肥，冬季之前主要施用农家肥，3000kg/hm2，既作肥料的同时又能保护羌活越冬；羌活越冬后，结合灌水配合尿素追施速效肥磷酸二铵，各施150kg/hm2[24]。由于野生羌活的生长环境一般富含有机质，栽培过程中要严格控制化肥的用量，少施用氮肥，以施用腐熟的有机肥为主。

羌活出苗以后，要将表层的覆草及时挑松，这样既能满足光照，又使得光照强度有所减弱。羌苗全部出齐后，不宜立即挑去覆草，应选择在阴天分次进行，以避免强光照射，使幼苗逐步适应环境。羌活的苗期较长，此间极易滋生杂草，要根据杂草的生长情况不定期进行除草；除草时，不可将杂草直接带根拔除，应从杂草基部用剪刀剪除，以免对羌活幼苗造成損伤或随杂草一起被带出[18]。

4.3 病虫害防治王艳等对甘肃羌活病害进行了种类调查及病原鉴定，共发现病害8种，包括壳二胞褐斑病、白粉病、链格孢灰斑病、壳针孢叶斑病、角斑病、茎点霉条斑病、细菌性角斑病和1种病毒病，其中病害最严重的是白粉病和细菌性角斑病[25]。这些病源菌多以孢子的形式附着在病残体上，当遇上风雨天气时，便随着风雨浸染植株，使植株患病；由此，在预防这些病害时，可采取合理密植的方式，以提高植株群体通风性能；若病害发生，须及时去除感染植株，以免造成群体感染[22]。夏季气候高温多雨，雨后要及时做好排水处理，以免雨水浸泡过久患上根腐病致使植株烂根。据边芳等观察发现，虫害主要有蚜虫、食心虫、地老虎、金针虫、蝼蛄等[24]。地下害虫是羌活的大敌，会食害羌活的种子、幼芽、根茎等，对付蝼蛄、地老虎等地下害虫，可用80%敌百虫15kg/hm2，兑水适量，拌1500kg/hm2炒香的麦麸配制成毒饵，于傍晚撒施在被害田进行诱杀，或用50%辛硫磷乳油1000倍液进行灌根防治；蚜虫会吸食羌活叶片、茎秆等，食心虫会蛀食羌活种子，利用害虫的趋光性，可在农田设置黑光灯进行诱杀，既环保又有效；也可用40%氧化乐果乳油、敌百虫等药物进行防治[26]。

4.4 留种、采种、贮藏人工栽培羌活一般2～3年后收获。作为种株的植株，当挑选健康、长势良好的植株，以9月中旬为时间节点进行采种、留种。留种田的增水、增肥管理应在抽薹开花之前，以促进种子后熟。选择无病、健壮、有较大花蕾的植株留种的同时应剪除多余花蕾，于9月中旬采收饱满成熟的籽粒作种。采收时，忌混合采收，要分层分批采收。采收后及时将籽粒晾干，于通风处干燥，以防鼠、防虫、防霉。而不留种的田块应及时去除花蕾，以利根系发育，提高药材品质。移栽后的10月下旬至11月上旬，大部分植株枯萎、土壤封冻前及时采收。收获时首先割去地上补分植株，只挖取根部，但要避免伤及根系，以保持药材的完整性。采挖后以清水冲去泥土，于通风干燥处晾干即可[24]。贮藏时，多采用堆垛、搭架存放，同时应注意防水防寒，保持贮藏处的清洁；另外，对于干品，可置于镂空网袋等包装中，以利于透气，防止虫蛀、霉变。

5 羌活繁殖、栽培技术的研究展望

5.1 羌活繁殖技术研究的重点方向分析羌活是我国特有的物种之一，开发历史悠久。近年来羌活的需求量不断增大，过度的采挖已使野生羌活储量大大减少，加之亂砍滥伐使得羌活的生长环境受到很大程度的破坏，羌活已成为典型的渐危物种，为挽救羌活资源，唯有大力发展羌活的人工栽培[7，11]。而目前羌活的繁殖主要是种子繁殖和根茎繁殖，由于羌活的种子小，并且对环境的要求苛刻，在人工栽培方面仍有很多困难。相比较而言，利用组织培养对羌活进行离体快速繁殖的优点就比较突出。首先，组培繁殖的速度很快，且不受气候因素的影响，一年四季都能在室内进行；其次，组培繁殖利于保持品种的优良特性；再者，对于保存和繁育优良品种羌活也是有着重大意义。所以，在今后羌活繁殖技术的研究中，应重点研究羌活组培繁殖技术。这为挽救濒危羌活种质资源，促进羌活的工厂化育苗提供了一条新途径。目前，羌活的组培技术仍面临一些技术瓶颈，采用根芽诱导的污染率很高，后期分化和增殖生根也较为缓慢，因此，研究的重点应通过种子无菌播种建立高效的无性增殖体系[27]。

5.2 羌活高产优质栽培的发展趋势羌活作为一种珍贵的药用植物资源，药材价值正逐年攀升。在选育出适应性强、高产、抗病、有效成分含量高的羌活品种的同时，高产优质栽培技术的推广尤为重要。由于羌活独特的生物学特性，生长环境特殊，规模化栽培应集中在其原产区，如四川、青海、甘肃的2500m～4000m的高海拔地区，这些地区有着适宜于羌活繁育的地理气候优势。目前对羌活的种子选育、种子萌发、繁殖技术和栽培技术都具备了一定的理论基础，但不少理论成果还只是停留在科学实验阶段，人工培育羌活的技术普及程度还不高。因此，建议在羌活原产区，采用“公司+农户”的模式，由公司提供优质品种、种苗和技术服务，由当地农户进行管理栽培，逐步扩大羌活的人工栽培规模，提高药材产量和质量[28]。

参考文献

[1]Xiao Y Q，TaniguchiM，Liu X H，et al.Coumarins from Notopterygium incisum Ting[J].Acta Pharm Sin（药学学报），1995，30（4）：274-279.

[2]孙辉，蒋舜媛，周毅，房俊民.药用植物羌活现状及其民族植物学调查[J].世界科技研究及发展，2004，26（6）：42-47.

[3]TangYX. Cardiovascular and encephalic therapeutic action of Notopterygium Rhizoma[J].J ChinMaterMed（中国中药杂志），2001，26（5）：346.

[4]金盼盼.药用植物羌活的研究进展[J].安徽农业科学，2011，39（2）：815-816.

[5]周毅，蒋舜媛，马小军，孙辉，溥发鼎，吴锐.羌活资源危机和保护[J].中草药，2003，34（10）：12-14.

[6]中国科学院《中国植物志》编辑委员会.中国植物志[M].北京：科学出版社，1979：190.

[7]马玉林，李建民，马莉，等.药用植物羌活的研究进展[J].安徽农业科学，2010，38（24）：13092-13093.

[8]吴征镒.论中国植物区系的分区问题[J].云南植物研究，1979，1（01）：1-20.

[9]方子森，陈小莉，张恩和.野生羌活的生态环境与驯化栽培[J].中草药，2004，35（9）：1071-1073.

[10]张恩和，陈小莉，方子森，等.野生羌活种子休眠机理及破除休眠技术研究[J].草地学报，2007，15（6）：509-514.

[11]马涛，李建宏，任爱梅，等.羌活的研究进展[J].吉林农业，2011（12）：239-241.