乌拉尔甘草无公害栽培技术体系研究

钱广涛 盛玮 侯俊玲 孙华庚 薛建平 苏勇 孙伟 孟祥霄

摘要 目的：为解决乌拉尔甘草野生资源减少，人工栽培技术体系不完善、优良种质资源短缺等导致的产量低、品质下降等问题，对乌拉尔甘草无公害栽培技术体系进行研究。方法：基于药用植物全球产地生态适宜性区划信息系统对乌拉尔甘草最大生态相似区域进行预测，并对种质资源，产区分布，田间管理，病虫害防治等进行产地调研与文献研究，形成乌拉尔甘草无公害栽培技术体系。结果：乌拉尔甘草引种栽培以甘肃、内蒙古、新疆、青海一带选址为宜，建立了一套包括种植基地选址、优良品种选育、田间种植管护等的乌拉尔甘草无公害栽培技术体系。结论：乌拉尔甘草无公害栽培技术体系的建立为解决人工种植甘草产量及品质下降，农残、重金属含量超标等问题提供科学的技术参考。

关键词 甘草;无公害;人工种植;栽培技术;产地环境;种质资源;病虫害防治;田间管理

Abstract Objective：This study aims to solve the problem of low yield and reduced quality of G.uralensis caused by reduction of wild resources，imperfect artificial cultivation technology system，and shortage of high-quality germplasm resourcesvia studying the pollution-free cultivation technology system of G.uralensis.Methods：GMPGIS Ⅱ was employed to predict the largest ecologically similar area of G.uralensis，and field survey and literature research on germplasm resources，distribution of production areas，field management，and pest control were conducted to form a pollution-free cultivation technology system of G.uralensis.Results：G.uralensis is suitable to be planted in Gansu，Nei Mongol，Xinjiang and Qinghai provinces with a pollution-free cultivation technology system including site selection of planting bases，selection and breeding of high-quality varieties，field planting management and protection.Conclusion：The establishment of the pollution-free cultivation technology system of G.uralensis provides scientific reference for solving the problems of reduced production，low quality，pesticide residues and excess heavy metals.

Keywords Glycyrrhiza uralensis; Pollution-free; Artificial planting; Cultivation techniques; Environment of producing area; Germplasm resource; Pest control; Field management

中图分类号：R282.2文献标识码：Adoi：10.3969/j.issn.1673-7202.2021.22.023

2020版《中华人民共和国药典》收录甘草为豆科植物乌拉尔甘草（Glycyrrhiza uralensis Fisch.）、光果甘草（Glycyrrhiza glabra L.）或胀果甘草（Glycyrrhiza inflata Bat.）的干燥根和根茎，是一种常用的中药材[1]。乌拉尔甘草主要分布在宁夏、内蒙古、山西、新疆、青海、甘肃等省市自治区。甘草酸、甘草次酸、甘草素、香豆素、甘草苷、多糖以及有机酸等是甘草中主要的有效成分，具有清热解毒、镇咳、祛痰、抗炎、杀菌、健脾益气等功效，素有“十药九草”的称号[2]。本研究以乌拉尔甘草（G.uralensis）作为研究对象，对其无公害栽培技术体系进行研究。

甘草在医药、食品、日化等行业使用广泛、需求量大。野生甘草资源减少，难以满足需求。人工种植是解决这一问题的有效方法，但由于药农缺乏相关的生产加工知识与技术，存在操作不规范，栽培选址不合理等现象，导致药材品质差，重金属、农残等有害物质超标，朱美霖等对甘草重金属研究发现，Pb和Cr存在较大比例的超标，其他重金属也存在不同比例的超标现象[3]，金仁达等对5种中药中重金属含量进行检测发现甘草中重金属含量偏高[4]，陈洪玉等[5]对5种中药材中溴氰菊酯残留量进行测定，结果显示甘草中残留量最高，影响药材质量与用药安全，不利于我国优质甘草药材的发展。

本研究基于大量乌拉尔甘草栽培的研究基础，结合相关文献和产区调研，建立了乌拉尔甘草无公害栽培技术体系，主要包括基地选址、田间管理、采收加工、病蟲害防治等，可为乌拉尔甘草无公害栽培提供科学合理的技术支持，促进甘草产业健康的可持续发展。

1 无公害甘草产地环境

无公害甘草种植基地的气候因子和土壤类型应符合甘草生长规律，土壤、灌溉水及空气环境质量应符合国家相应的无公害标准。应避开工业区、公路干线、城市污染源，选择交通运输方便、生态因子适宜、无污染源等适宜地区种植[6]。

1.1 甘草产地生态因子 利用药用植物全球产地生态适宜性区划信息系统（GMPGIS），根据甘草主要生产区域经纬度信息对气候因子和土壤类型进行提取，气候因子数据来自全球气候数据库worldclim Version 1.4（http：//www.worldclim.org/current），土壤数据来自世界土壤数据库harmonized world soil database（hwsd） V1.2（http：//www.fao.org/soils-por-tal/soil-survey/soil-maps-and-databases/harmonized-world-soil-database-v12），獲得甘草的生态适宜因子值（表1），为甘草的人工种植基地选址规划提供了科学合理的指导。同时，甘草对温度的适应能力较强，而降水量对其产量以及主要次生代谢产物的积累起到至关重要的作用[7]。

1.2 甘草产地环境及土壤类型 无公害甘草生产基地环境应符合《中药材生产质量管理规范（试行）》、NY/T2798.3-2015无公害农产品生产质量安全标准，土壤环境须满足土壤质量GB15618二级标准值，灌溉水的质量须符合GB5084-2005的灌溉水要求[8]。在生产过程中，要做到定期对产区周围的土壤、空气、灌溉水源进行监测，发现问题及时解决，确保无公害甘草生产基地满足国家无公害生产基地的要求，保障甘草安全生产。

野生甘草分布广泛，干旱、半干旱和半湿润地区均有分布，根据甘草的生长习性以及人工种植甘草的经验，土壤应具有不易积水、土层肥沃、中性或偏碱性、保肥能力强等特点[9]，无公害甘草适宜土壤类型及有害元素限量标准见表2。基于甘草环境因子数据分析结果并结合实际生产情况，建议在甘肃、内蒙古、新疆、青海一带进行甘草适宜种植基地选址。

2 无公害甘草优良品种选育

2.1 甘草种质资源 当前甘草种植技术越发成熟，但由于栽培所用的种子多来源于野生种，导致甘草产品质量良莠不齐。研究表明甘草基因存在丰富的遗传多样性，在植株形态上也存在显著的地理变异，因此种源间和种源内部丰富的变异性为甘草优良品种选育提供了丰富的材料[10]。甘草种质资源丰富，罗琳等[11]发现不同产地甘草在重量、气味、质地等药用部位性状上存在显著差异，魏胜利等[12]还发现不同地理环境种群间甘草酸含量差异明显。现阶段在充分认识到甘草种质资源重要性的前提下，还应加大对甘草优良品种的选育工作，为甘草人工种植产业的优质发展奠定基础。

2.2 优良品种选育 甘草优良品种的选育是提高甘草品质和产量的重要途径，更是满足甘草无公害栽培的前提。当前甘草的栽培品种多来源于野生驯化，而在诱变选育、自然选育、基因工程技术育种和组织培养选育方面已进行了初步探索。例如在传统选育上，周成明等选育出了“民勤1号”“喀什1号”和“阿克苏1号”等优良乌拉尔甘草栽培品系，李克峰等选育出生物活性成分积累较快的“乌新Ⅰ号”甘草优良品种。在诱变育种方面，苟克俭等利用γ辐照后得到“优株1号”，具体特征见表3[13-14]。当前优良品种的选育多以传统选育手段为主，通过多代筛选获得优良品种，导致该选育手段耗时长，效率较低。今后应加大对甘草优良品种选育手段的投入，通过现代生物技术与传统选育手段结合，减少选育时间，获得高产、优质、抗病性强、遗传稳定性高的甘草新品种。各产区应根据本地区实际状况并结合往年生产情况，积极选育出适合本地区的优良品种，同时，在甘草品种的选育上也应注重多元化以满足市场的不同需求，从而促进甘草产业的健康可持续发展。

3 无公害甘草种植管理技术

3.1 选地整地 甘草具有发达的根系，对土壤的适应力较强，种植地无需太严苛，但甘草对土壤的酸碱度和含水量敏感，甘草耐旱，一般选择pH值为7～8、偏碱性，含盐量在0.5%以下、土层深厚、排水良好的土壤[9]。选好的土地一般先除去杂草和砾石，在秋季深松1次，深松可打破犁底层，改善土壤的渗透能力，深度一般不低于35 cm为宜，有利于甘草根系的延伸。同时，深松能提高各耕层中微生物数量，显著提高甘草产量和品质[15]。在播种前施适量农家肥并深耕一次，根据甘草的生长习性，选择垄作、畦作或者平作，一般地势较低处选择垄作或畦作，地势较高处选择平作[16]。

3.2 土壤改良 研究表明甘草连作和轮作中土壤微生物含量存在显著差异，适当的轮作有利于改善土壤性质，对甘草品质和有效含量的积累具有重要意义[17]。同时可选择种植一些绿肥植物，如紫云英、大豆、蚕豆等，也可增施适当有机肥培肥地力[18]。

3.3 种子、种苗的选择和处理 我国甘草人工种植面积逐年增大，但栽培甘草的种子大都来自野外，种源混杂，种子质量良莠不齐，对甘草产量和品质具有重大影响。在生产中一般选择饱满、形状椭圆形、无病害无破损、品种纯正的甘草种子。目前人工种植甘草多采用育苗1年移栽的生产方式，但各产区种苗无规范的质量等级之分，导致种苗质量良莠不齐，影响甘草的产值和药农的利益。于福来等[19]采用标准差法并结合各产区实际生产情况制定出种苗质量等级。见表4。在实际生产中，应选择质量等级二级以上的种苗进行栽种，这对增加甘草产量和品质尤为重要。甘草种子硬实率高达70%以上，表层覆盖一层胶状物质导致种子自然发芽率不足20%，因此在播种前需对种子进行相应的处理，以提高种子的发芽率，具体方法措施见表5[20]。其中，碾米机法具有操作简单、耗时短、成本低等特点，处理过的甘草种子发芽率能达到80%～90%。

3.4 播种与移栽 甘草在春、夏、秋季均可播种，秋播后由于生长期短，根系小，难以越冬，因此一般选择在4月下旬至5月上旬，日平均气温5 ℃以上时进行播种，实际生产中各产区应根据自身不同的气候环境选择适宜的播种期。甘草的播种方式分为直播法、育苗移栽法和根茎繁殖法，具体操作流程如下[21]。见表6。直播法中又分为穴播、点播、条播，地势复杂、起伏较大的地块适宜采用穴播、点播，地势平坦、面积大的地块适合条播。育苗移栽应选择苗圃中育苗一年，主根粗度为0.8～1 cm，苗长30～40 cm，质量等级二级以上的甘草种苗，根茎繁殖需选择没有损伤、直径0.5～0.8 cm的甘草根茎，将其剪成长10～15 cm、带有2～3个芽眼的茎段[22]。种植密度过大会导致种内竞争加剧，不利于种群中单株的生长以及代谢物的积累。在一定范围內甘草的速生期和个体的生物量均与种植密度负相关[23]。一般以24万株/公顷的种植密度为宜，此种植密度下单株长势旺盛，有助于甘草根部甘草酸的形成和积累[24]。同时，在播种后要定期观察甘草成活情况，及时补植。

3.5 合理施肥 无公害甘草施肥应遵循有机肥为主、化肥为辅的原则，肥料的使用原则和种类应满足DB13/T454标准，使用应以对环境和作物无害为前提。甘草无需过多施肥，播种前一般按每667 m2农家肥1 000～2 000 kg或磷酸二铵15～50 kg的比例施入底肥，在分枝期每667 m2追施尿素8～10 kg，甘草第二年进入快随生长期，每667 m2追施磷酸二铵10 kg[25]。一般施肥将肥料均匀撒在地表，并结合中耕除草使肥土混合，采用漫灌方式灌溉，灌水量一般为300 m3/667 m2，有条件的地区可使用现代农业的滴灌技术，这种灌溉方式具有灌溉效率高、机械化程度高、适配性强、节水等特点。灌水时间和灌水量应根据种植地实际土壤湿度决定，如遇降水可适当减少灌溉次数，多雨季节要注意田间排水。不同的施肥配比对甘草生长、产量和品质均有影响，有研究表明，当施肥配比按N∶P∶K为2∶2∶1或2∶3∶1时，甘草的生物量和活性成分显著提高，这也为甘草未来的施肥方法提供了新的思路[26]。

3.6 采收与加工 甘草一般种植2～3年后，在秋末春初采收，以甘肃、内蒙古、新疆等主产地为例，甘草以生长3年在9月末10月初采收为宜，此时收获的甘草具有甜味浓、粉性大、产量和品质均较高等特点。采收分为人工和机械采收2种方式，甘草根深，人工采收时应先沿行两边挖走20～30 cm的土，揪住根头用力拔出，但应避免刨断或损伤根皮。机械采收一般用犁深切30～40 cm将侧根切断，然后用耙将根搂出即可，机械采收能明显减少甘草根的破损率，挖出后去除泥土和残茎，忌用水洗。

甘草加工厂地应就近选择，可在地势高、通风好、周边无污染地块设置工作棚，田间收获的甘草需去除纤细的须根、支根以及霉烂、损伤、冻伤的部分，甘草可根据外观性状进行初步等级划分，一般按照粗端直径>1.60 cm，中部围度>3.76 cm;粗端直径为1.39～1.60 cm，中部围度为3.09～3.76 cm;粗端直径为1.08～1.39 cm，中部围度2.41～3.09 cm分为一等、二等、三等[27]。晾晒可利用室外自然通风和室内鼓风机进行，室外晾晒时要关注天气情况，防止受潮生霉。晾晒过程中要及时翻动检查，使其晾晒均匀，晾晒干后进行洗草，彻底洗去泥沙等杂质[28]。将洗净的甘草放在蒸锅内加热10～20 min直至根条发软，取出主根按照不同规格切片，切片烘干到含水量在10%～15%为宜，切片中的灰尘和草木渣可利用鼓风机去除，按要求包装，注明等级重量后即可出售，各产区也可根据自身实际情况和市场需求，以不同的方式加工出售[29]。

4 无公害甘草病虫害防治

病虫害不仅严重影响了中药材的品质和产量，还对药农的收益造成损失。根据甘草的发病类型和发病时期，掌握甘草的发病规律，寻找合理有效的防治途径，做到早发现，早治疗。2020版《中华人民共和国药典》对药材规定了农药残留限量标准，但相比其他种植业以及欧洲、美国等发达国家药典规定的农药残留限量品种仍具有较大差距[30]，甘草及其制品是我国中药资源出口的大宗品种，主要出口日、韩、欧美等发达国家，因此我国甘草药材的农残限量应尽量符合出口国家标准。为了达到更严格的农药残留限量标准，应建立以农业防治、生物防治、物理防治为主，化学防治为辅的病虫害综合防治体系，尽可能减少并替代化学农药的使用，使用化学农药时应注意安全间隔期，最终使生产的药材达到无公害质量标准[31]。

4.1 农业防治 因地制宜选择适合本地区种植的优良品种，积极培育抗病新品种，合理实行轮作。播种前深翻土地晾晒，可促进根系发育，并在一定程度上也可杀死地下害虫和病菌[32]。加强种子和种苗的质量检疫，选择无病害、质量等级高的种源可避免病虫害传播，也可提高产品的品质。在生产过程中要做到清洁田园，及时拔除病株和杂草并销毁，避免病害的繁殖和传播[33]。甘草合理的种植密度可优化群体结构，确保植株有充足的生长空间，不仅降低病虫害发生概率，还能提高甘草药用部分的品质，实现甘草的优质高产。在越冬卵孵化出之前将红蜘蛛的寄主作物集中销毁，可大量减少红蜘蛛数量[34]。

4.2 生物防治 苦参碱对甘草萤叶甲具有良好的控制效果，一般在5月中旬施药效果最佳，杀虫率达93%以上。释放一定密度的七星瓢虫（3只/m2）可很好地压制甘草蚜虫的数量，同时利用瓢虫、草蛉虫等天敌也可以控制刺吸式害虫的数量。植物源农药灭幼脲对甘草透翅蛾有较好的作用，苦参碱、印楝素、烟碱均可用于甘草的病虫害生物防治[35]。

4.3 物理防治 甘草种植中盲蝽类和叶蝉类害虫可利用灯光诱杀，蚜虫可使用黄板进行诱杀[36]。在夏季对休种土地进行深翻或覆膜暴晒，利用高温将土壤中的病源和虫源杀死。夜蛾科害虫可使用防虫网、糖醋液诱杀。各产区可根据自身情况，采取合理措施减轻病虫害发生率。

4.4 化学防治 化学农药在甘草无公害栽培过程中的使用应做到合理用药、交替用药、适时用药。建议选用高效、低毒、低残留的农药种类，使用时应严格按农药使用说明进行，喷洒农药时应做好防护工作，确保人员安全[37]，此外还应进一步加强对不同农药在甘草和根际土壤中的残留和消解动态研究，掌握不同农药在甘草种植中的安全间隔期，减少农残对甘草药材的影响。甘草病虫害种类较多，常见的病虫害及其防治方法如下[38-43]。见表7、8。

5 讨论与展望

甘草素有草药之王的美称，近年来，需求量的上升致使甘草野生资源出现危机，并使生态环境遭到破坏。甘草人工种植是解决当前困境的有效途径，但在实际生产中盲目引种、优良品种匮乏、化肥农药使用不规范等问题依旧存在，严重制约了甘草产业的优质发展。

建立标准化、科学化和规范化的无公害甘草栽培技术体系是促进甘草产业可持续发展的必然选择。甘草无公害生产是一项涉及农学、生物学、中药学、化学等学科的系统性工程。我们对甘草种植的一系列流程进行了介绍，涵盖了甘草的整个生产过程，为甘草的无公害生产提供了科学指导。

目前我国栽培的甘草品种改良和育种工作相对滞后，导致种源质量良莠不齐、种子发芽率低、甘草品质不稳定等现象发生。今后应加大对甘草选育手段的研究，利用现代生物技术缩短育种时间，选育出抗病性强、甘草酸含量高的甘草新品种。在实际生产中应加大机械化投入，提高生产效率，推进全国性中药材服务体系建设，成立甘草产业开发协调机构，正确引导甘草的科学发展。甘草作为一种固沙草本植物对生态环境具有重要作用，在干旱荒漠区、半干旱荒漠区均能正常生长，未来在加大对甘草野生资源的保护同时可增加在该类地区的人工种植面积，起到固沙固土的同时也能增加当地农民的经济收益。

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（2020-12-12收稿 责任编辑：王明）