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石斛属优质道地药材生产技术概述△

2021-06-11焦连魁曾燕张继聪邓启超陈颖孙大学成彦武徐江王继永

中国现代中药 2021年4期
关键词:药用植物铁皮石斛

焦连魁,曾燕,张继聪,邓启超,陈颖,孙大学,成彦武,徐江,王继永*

1.中国中药有限公司,北京 102600;2.中国中药霍山石斛科技有限公司,安徽 六安 237200;3.山东明源本草生物科技有限公司,山东 济南 250206;4.中国中医科学院 中药研究所,北京 100700

石斛为我国常用贵细药材,主要有益胃生津、滋阴清热的功效,始载于《神农本草经》,已有两千多年的历史。由于功效显著、应用广泛,大量的采挖导致石斛属植物野生资源濒临灭绝。石斛已被列入了《国家重点保护野生植物名录》。自19世纪70年代开始,经历了野生抚育、移栽种植、组培育苗、设施栽培等阶段的技术攻关,石斛(金钗石斛)、流苏石斛、叠鞘石斛、铁皮石斛、齿瓣石斛、霍山石斛等品种的种植技术均已实现突破,开始了规模化种植,解决了石斛属药材的来源问题。随着国家政策导向和国民保健意识的加强,以铁皮石斛为代表的石斛属药材在滋补方面的用量逐年增大。在经济效益的刺激下,各地在石斛种植的过程中对产量的追求已成为主流,各种化肥、农药的用量也逐步增加,导致了石斛药材中农药、重金属残留的问题日趋严重。品质是药材的根本,忽视了品质而进行药材生产是不可持续的。因此,石斛种植过程中管理的提升迫在眉睫。

历版《中华人民共和国药典》(以下简称《中国药典》)中石斛药材的基原为兰科石斛属药用植物。《中国药典》1963—2005年版仅收载有石斛1味药材,自2010年版开始变为石斛、铁皮石斛2味药材[1]。其中,石斛为兰科植物金钗石斛DendrobiumnobileLindl.、鼓槌石斛D.chrysotoxumLindl或流苏石斛D.fimbriatumHook.的栽培品及其同属植物近似种的新鲜或干燥茎;铁皮石斛为兰科植物铁皮石斛D.officinaleKimum et Migo的干燥茎,性味归经、功效等均与石斛一致[2]。因此,本研究所述石斛属药材(药用植物),包含了《中国药典》2015年版中所载石斛与铁皮石斛。

本研究根据各植物分布区域和生长习性、栽培技术等因素,选出具代表性的石斛、铁皮石斛、齿瓣石斛D.devonianumPaxt.、霍山石斛D.huoshanenseC.Z.Tang et S.J.Cheng 4种石斛属药用植物进行栽培技术探讨,包括优良品种选育、基地选址、综合农艺管理措施、肥料施用及病虫害综合防治方法等,为石斛属药材的生产提供参考。

1 石斛属药用植物种质资源现状

我国的石斛属药用植物主要分布于秦岭-淮河一线以南的广大区域,随着野生变家种工作的完成和规模化种植的扩展,目前其分布区域均有种植,且扩展至黄河流域并有继续向北的趋势。随着种植技术的成熟和种植区域的拓展,仅靠移栽野生资源已不能满足种植的需求,市场的种苗培育及新品种的需求日益增加,育苗与新品种选育工作也随之开展。

石斛属药用植物作为兰科植物,种子细小,在成熟后仅可存活几个月,且在自然状态下发芽率极低,无法直接用于种苗繁育[3]。因此,石斛属药用植物种植所需种苗最初主要是通过分株的方式获得。随着生物技术的发展,组培育苗技术逐步成为了主要的育苗方式,通过对石斛种子、茎尖、茎节等的组培,培育出新的植株。其中,以种子组培的经济效益和扩繁效率最高。此外,压条繁殖等方式在种植过程中也有应用,与分株繁殖同样具有保持母本优良形状的特点,但是由于繁殖系数低,已较少使用[4]。

自20世纪初规模化种植技术成熟开始,铁皮石斛的新品种选育工作率先出现在浙江[5-6],2006年即选育出了第一个铁皮石斛新品种,并在其后一段时间内选育出的铁皮石斛新品种的数量一直高居全国首位,在技术研究、产业发展中均遥遥领先。广东[7]、广西[8]、云南[9-10]等地也在其后分别选育出铁皮石斛新品种。这与铁皮石斛产业在各自区域内的发展是同步的。其他石斛的新品种选育工作也随着产业的发展而逐步开展,霍山石斛[11-12]选育单位主要在安徽、广东,金钗石斛、齿瓣石斛[13-14]的新品种均由云南省相关单位选育。选育方法以集团选育等传统的选育方法为主,部分通过杂交育种的品种则不用于药材生产。

目前,已有新品种多以产量与含量为主要选育指标,可显著提高产量与质量,从而减少肥料等的施用。极少品种涉及抗性,主要侧重于抗病性、抗寒性。由于石斛属在我国的野生分布范围主要在秦岭-淮河一线以南,亚热带季风季候区的降雨充沛、空气湿度大且附生环境中有机质丰富,有利于真菌类和细菌类病害的发生。因此,在石斛属药用植物已经解决了产量问题的前提下,增加抗病品种的选育以减少发病率、降低农药的使用,有利于生产优质石斛,也符合我国推进化肥、农药零增长行动的宗旨。

2 石斛属药材种植区域选择

石斛属药用植物为多年生草本,喜温暖、阴暗、湿润的环境,多附生于高山岩石或树干上。其中,金钗石斛主要分布于云南、四川、贵州、重庆、广西、广东、海南、台湾、湖南、湖北、西藏等省、自治区;铁皮石斛主要分布于浙江、江西、福建、安徽、湖南、广西、广东、云南、四川、贵州、西藏等省、自治区;霍山石斛主要分布于安徽、河南、江西等省;齿瓣石斛主要分布于产广西、贵州、云南、西藏等省、自治区[15]。使用药用植物全球产地生态适宜性区划信息系统(GMPGIS)空间分析法对石斛主要生长区域生态因子进行分析(表1),结合各品种生物学特性,并考虑自然条件、社会经济条件、药材主产地栽培和采收加工技术,建议金钗石斛种植区域主要以贵州、云南、四川、广西、湖南一带为宜;铁皮石斛引种栽培研究区域主要以浙江、广东、广西、福建、江西、云南、湖南、贵州一带为宜。霍山石斛以大别山、伏牛山南麓、龙虎山为主要分布区和适宜种植区域。齿瓣石斛以云南龙陵、芒市等地为最适种植区。

表1 4种石斛属药用植物生长所需生态因子

3 石斛属药用植物栽培技术规程

3.1 种植前准备

目前,4种石斛均已实现了人工规模化种植,种植模式以仿野生种植和标准化种植为主。仿野生种植模式主要在林下,以树木、段木、石壁、石子为附着物,就地栽种或根据地形地势搭建就地或离地的苗床。标准化种植则搭建遮阴大棚,内设苗床,密集种植。选址时应参考《中药材生产质量管理规范》(GAP)(试行)及道地药材种植要求,需综合考虑生产适宜和环境适宜2个方面。所选地块应具备便利的交通、稳定的地质条件,不会发生洪水、滑坡等严重的自然灾害,附近有便利的优质水源及较为充足的劳动力,产地环境应符合GAP和《无公害农产品产地环境评价准则》NYT 5295—2015标准,空气应达到《环境空气质量标准》GB 3095—2012二级标准,基质应符合《土壤环境质量标准》GB 15618—2008二级标准,灌溉水质应满足《农田灌溉水质标准》GB 5084—2005二级标准。应在种植过程中定期进行检测,确保石斛属药用植物种植基地环境安全无污染。

3.1.1种植前的基础建设 仿野生种植一般选择的地块为丘陵或低山的阴坡,坡度原则上≤60°,但也可栽植的峭壁上,植被以高大乔木为主,郁闭度为0.6~0.8。若栽种点为石壁或乔木,则依势栽种即可;若在林下搭建苗床,所用材料可为石子、碎木或吸水性良好的红砖、青砖等,上铺直径 0.5~1.0 cm的碎石子,亦可加入部分树皮、椰壳等[16]。

标准化种植则一般在相对平坦的地块上,地块整理平坦后,留出生产道,并铺设电路和供水管道,因地制宜搭建相应规格的棚体,可用钢构、竹木搭建,外覆遮阴度为70%~80%的遮阴网。苗床搭建以方便管理为原则,就地用石子铺设或搭建高40 cm左右的架子,离地悬空。喷灌使用插地式或吊挂式。

3.1.2种植基质的选择和处理 基质主要起到支撑固定作用,并提供部分养料。因此,现有栽培技术中所用基地基本以石子、碎砖块、沙粒等,混合树皮、木屑、椰壳、蔗渣、腐熟的落叶或苔藓等作为石斛属药用植物的栽培基质[17-20]。所用的树皮、木屑等来自野外,可能带有病菌,使用前需消毒处理(表2)。

表2 石斛属药用植物栽种所用基质灭菌消毒技术

3.2 种植过程关键环节

种源应选择基原纯正、质量均一、成活率高、抗病高产的优质种苗。目前,石斛属药用植物的组培育苗技术已经相当成熟[21-35],广泛应用于标准化种植,生长1~2年或采收后,再以驯化苗或分栽苗的形式用于仿野生种植。

种植时间以4—6月最佳,仿野生种植若栽植于石壁或树木上,密度根据实际情况疏密不一,用石子或草绳固定即可;若栽植于基质中,一般为穴播,丛距则与标准化种植一致,金钗石斛、齿瓣石斛间距较大,一般在15 cm×15 cm左右,铁皮石斛、霍山石斛则较小,在10 cm×10 cm左右。栽种时将根埋入基质中,保持植株挺立、根系舒展,茎、叶、芽不可埋入基质中[36-37]。

3.3 田间管理

灌溉以喷灌为主,应定时喷水以保持基质湿润;仿野生种植原则上不需要灌溉,如遇极端干燥天气可适量补充。灌溉时间一般夏、秋高温期选在早晚气温较低时;春季则选在中午前后温度较高时。

3月份返青后,逐步去除覆盖基质表面的青苔,并根据实际情况适当补充基质。苗床种植在5—9月应及时去除杂草及蘑菇。

4月上旬施用腐熟的饼肥、蚕沙或羊粪等农家肥,用量为每亩200~400 kg(1亩≈666.67),并于定植后当年的新芽发出时施用磷酸二氢钾等叶面肥。

冬季低温时,高纬度种植的铁皮石斛和霍山石斛在仿野生种植模式下需覆盖树叶或稻草,标准化种植模式下应在大棚外加覆薄膜,苗床上盖毛毡;待春季回暖后取下。

3.4 病虫害防治规范

由于基地多选址于自然环境较好的区域,空气及土壤湿度大、动植物类型丰富、对石斛属药用植物的生长影响较大,尤其是种植密集较大的标准化种植模式下,部分病虫害为害十分严重,从而在管理过程中需要大量的人为措施进行干预,以保障石斛的产量。高毒农药由于成本较低、见效快而被大量使用,使得石斛药材的品质受到了极大的影响。因此,优质石斛药材的生产过程亟须改进,对低毒、易降解、无残留的农药,尤其是生物农药的需求越发迫切[38-42]。综合运用农业、生物、物理等多类型的防治方法进行有效的病虫害防治,以打造无公害、原生态种植模式。在此过程中,农药使用过程应参照《NY/T 393绿色食品农药使用准则》和《GB 12475农药贮运、销售和使用防毒规程》。

3.4.1病害发生规律及防治方法 在石斛属药用植物的病害中,白绢病、黑斑病、软腐病等真菌类传染性病害最为严重,多出现在春夏秋季节高温高湿的环境下。防治时多以菌灵等各种杀菌类农药为主,部分农药毒性较大,已渐渐禁用,可采用生石灰(或石灰水)、石硫合剂、波尔多液等,通过改变种植微环境、提高管理水平及使用微生物菌剂等方式进行病虫害防治(表3)[43]。

表3 石斛属药用植物病害综合防治技术

3.4.2虫害发生规律及防治方法 在虫害方面,蜗牛、蛞蝓为主要的害虫,在出苗期为害严重;红蜘蛛、斜纹夜蛾等在生长旺盛期为害严重。前两者目前以四聚乙醛为主要成分的药物进行诱杀,防治效果极佳;后两者则以菊酯类、黏虫板、杀虫灯为主要的灭杀手段(表4)[35-37,44-45]。

表4 石斛属药用植物虫害综合防治方法

3.5 采收加工

石斛为多年生植物,一次种植后可多年采收。铁皮石斛、金钗石斛与齿瓣石斛株型均较大,一般在种植后第二年或第三年的11月—次年3月进行第一次采收,采收时一般选择2年以上的成熟茎,从近基部剪下;在种植5~6年后,产量降低时则可整体全部采收,重新种植[46]。霍山石斛由于株型较小,往往在第三年11月—次年3月采收,采收时直接整丛采收,取老留新,即将2年以上的老茎取下,将嫩茎整理后再次种植。

采收后的石斛茎一般先进行清洗晾晒、去除杂质后可作为鲜石斛使用。若加工为干品,加工方式各不相同。铁皮石斛和齿瓣石斛的加工一般会经过蒸制、烘烤或炒制,切段或加工为枫斗,以烘干的方式干燥;霍山石斛则经过炒制并去净叶鞘后,加工为枫斗或干条,同样以烘干的方式干燥[46];金钗石斛极少加工为枫斗[47],在《中国药典》2015年版中记载为用开水略烫或烘软,再边搓边烘晒,至叶鞘搓净,切段[2];但是其传统加工方式为用稻壳净叶鞘,然后用砂烫,炒至爆鸣声,茎成金黄色时取出,放凉,用水洗尽后,自然晾干或烘干。有研究表明,若切段后用砂炒,听到爆鸣声,茎成金黄色后,取出放凉,烘干,其质量较传统方法更佳[48]。

4 讨论

随着国家和人们对药品质量和食品的关注,对石斛品质的要求也日益增加。在野生资源日渐枯竭的情况下,优良品种选育工作的重要性日渐凸显,未来对高品质、高抗性的新品种的需求会进一步加大,定向选育及定向栽培的工作也将进一步深化。从而对单品种的现有种植技术的要求也进一步提高,需进行较为全面的验证实验,可得到石斛属药材最佳的种植区域和种植模式,为优质石斛属药材的产出打好基础。在种植过程中,通过GMPGIS系统开展石斛属植物的生态适宜性区划,得到准确的生态适宜产区[49]。选址以环境为首要的选择要素,必须为石斛适宜生长的环境,且要符合GAP要求,才能保证石斛的正常生长和品质的形成。在种植管理的过程中,通过对现有各种栽培管理措施的提升,保障石斛属药材品质的前提下,提高其产量,为其应用提供保障。

除了选择适宜的区域、优质的品种和种苗,成熟的种植技术外,优质石斛药材生产过程管理的关键即控制化肥和农药的使用,从而降低石斛药材中农残、重金属的含量,提升药材品质[49]。应慎重选择种植基质,对肥料及农药的施用提出更严格的要求,应以施用自然腐殖质或有机肥料为主,尽量减少化学肥料的使用,通过生物农药及相关物理或化学措施的综合应用进行病虫害的防控,以降低其对石斛药材品质的影响[50-51]。根据目前的研究可知,石斛属药用植物的生长过程中离不开与菌类的共生,共生菌对石斛属药用植物的生长有着十分积极的作用,不仅有利于提高其成活率,还对石斛属药材的有效成分的积累有着促进作用[52-53]。因此,应用共生菌促进产能的增加和药材品质的提升,应该会与生物农药、物理防治和化学防治共同成为在未来石斛药材生产的发展方向。除其专属性较强的共生菌外,也可添加使用部分较为常见的菌类制剂,以增强其自身对环境的抵抗能力,从而减少病害的侵染,可进一步减少农药的使用量[54]。

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