黄精林下种植研究进展
2022-02-11赵君谢馥丽王文渊郑籼
赵君谢馥丽王文渊郑籼
(1.贵州信邦制药股份有限公司,贵州 贵阳 550000;2.贵州同德药业股份有限公司,贵州 铜仁 554300;3.贵州同德中药材发展有限公司,贵州 铜仁 554300)
黄精来源于百合科植物滇黄精(Polygonatum kingianum Coll.et Hemsl.)、黄精(Polygonatum sibiricum Red.)或多花黄精(Polygonatum cyrtonema Hua)的干燥根茎,按形状不同,习称“大黄精”“鸡头黄精”“姜形黄精”,性甘、平,归脾、肺、肾经,具有补气养阴、健脾、润肺、益肾的功效[1]。黄精始载于《名医别录》,具有较高的药食两用价值,国家卫生健康委员会于2002年将其列入既是食品又是药品的物品名单。现代药理研究表明,黄精中的黄精多糖、黄酮类、蒽醌类、皂苷类、生物碱及氨基酸类等化学成分是其发挥疗效的物质基础,具有降低血糖、预防心血管疾病、增强机体免疫力、预防衰老、保护肝脏、肾脏及抗肿瘤等作用。
黄精喜潮湿阴凉,耐寒,不抗旱,在全国分布广泛,由于其生长环境普遍,抗逆性强,且经济效益突出,受到人们的青睐;农户的大量采挖致使其野生资源出现缺口,导致市场供货不足,继而制约相关产业的发展,因此,仿野生栽培技术成为维持黄精资源可持续发展的重要手段。由于黄精主要生长在土壤疏松肥沃、水分充沛、阴凉潮湿的灌丛、林下或山坡阴凉处,在林下套种黄精的种植模式具有广阔的发展前景。采用林下黄精套种模式,不仅可以有效利用林下耕地,节约经济成本,还能提升林地产出效益,助力发展林下经济,促进农村农业的发展。本文根据近几年黄精林下种植的生产实践,对黄精林下种植优良选种、套种模式及种植技术进行归纳总结,并对黄精产业发展存在的问题进行分析。
1 黄精林下种植优良种源选择
根据《中国植物志》记载,已发现的黄精属植物有40余种,我国有31种,其中包括27个黄精品种,4个玉竹品种,如黄精、滇黄精、多花黄精、独花黄精、湖北黄精、轮叶黄精、长梗黄精等[2]。黄精种类繁多,在海拔500~3600m处的灌木丛、林下或山阴处均有分布,生长区域分布广泛,较易进行人工种植。针对市场上繁杂的黄精品种,在进行人工栽培时,优质种源的选择尤为重要,目前常见的种植品种以多花黄精为主,应用较黄精及滇黄精更为广泛。有研究发现,黄精为偏阳性植物,多花黄精为中性草本植物,具有较好的耐阴性,在林下、大棚种植时,多花黄精净光合速率最高,黄精次之,滇黄精最低,但是在高温全日照环境下,多花黄精净光合速率低于黄精,叶片发黄衰落,黄精生长较好[3],说明多花黄精适合在林下种植,不宜露天栽培,且适宜与其他农作物套种。蒋燕锋等[4,5]研究发现,17个不同种源多花黄精的地下块茎增产量几乎全部高于黄精和滇黄精,其根茎的多糖含量在9.70%~36.32%,平均值为22.21%,是药典规定值7%的3.17倍。此外,林下生长的多花黄精还具有以下优点:综合品质优,在锥栗林下套种的多花黄精的黄精多糖、总皂苷、总黄酮等均高于大田种植的黄精;适应性强,林分选择范围广,实际生产实践中,多选择在杉木、锥栗、油茶、毛竹等林分;经济与生态效益突出。在林下种植黄精既不占用农田,又利于林地资源的高效利用。如在锥栗林下种植多花黄精,3a的总收入是普通锥栗林的2.78~5.29倍,同时能显著减少林地泥沙流失量,改善林地耕作层土壤的理化性质。鉴于多花黄精耐阴性较强,林下套种已发展成多花黄精的主要栽培方式,其栽培品具有较高的产量及有效成分含量,这也是优选多花黄精在林下开展种植的主要原因。
2 林下种植黄精的影响因素
植物的生长环境对其有效成分的积累有着重要影响,在林下种植黄精亦应遵循其自然生长规律。光照、温度、水分、土壤、地形、病虫害等生态因子是影响植物药材生长的重要因素,其中最主要的是光照条件和水分,在特定的环境下,林间的郁闭度、林下的土壤、坡位、坡向等会引起水分、光照的变化,从而影响植物的生长。
2.1 光照强度对林下黄精生长的影响
光是植物生长不可缺少的环境因素,光照的强弱,可影响植物的光合作用,从而影响植株生长及其有效物质的积累。黄精喜阴湿,光照适应区间广,研究发现,30%~70%的透光率更有利于黄精生长。光照强度过高不仅会导致黄精光合作用速率下降,让黄精提前进入倒苗期,还会使其有效成分含量下降,成品品质降低。梁永富等[6]研究表明,遮荫有利于多花黄精生长,可以显著提高多花黄精总生物量,但过度的遮荫会促进黄精光合产物向地上部分运输,根茎分配比例降低,导致多花黄精根茎产量和多糖含量下降,结果显示,在60%的透光环境下更有益于多花黄精生长,更有利于促进提高其根茎产量和品质。由此可见,植物生长的光照环境是影响多花黄精品质形成的关键因素,在种植过程中,要严控林间透光率,把握适宜范围,透光率过高或过低都会对黄精产品品质产生一定影响。高秋美等[7]研究分析了不同透光率的皂角林下多花黄精生长情况,发现不同遮阴处理的多花黄精组的多糖含量均大于全光照组,且植物生长指标及光合参数较好,结果表明,在透光率为32.3%~71.7%的皂角林下较适宜多花黄精种植。
2.2 郁闭度对林下黄精生长的影响
郁闭度是指林中乔木树冠遮蔽地面的程度,是反映林分密度的指标,林内的郁闭度不同,其林间光照、湿度也不同。在不同林分类型、郁闭度不同的条件下黄精的株高、块茎生长量、多糖含量、总生物量等指标有一定差异。严邦祥等[8]研究发现,多花黄精成活率、生长量及根茎鲜重量在不同郁闭度厚朴林下种植的高低顺序依次为(0.3~0.4)>(0.5~0.6)>0.0>(0.7~0.8),说明适当的郁闭度有利于黄精的生长,厚朴林下郁闭度0.3~0.4时较适宜产出高品质多花黄精药材,其中0.7~0.8产出的黄精多糖含量较低。毛竹林下适宜黄精种植的郁闭度为0.6~0.8,该条件下根茎产量是0.8以上的2.39倍[9];芮龙燕等[10]研究发现,杉木林下郁闭度为0.4~0.6时较适宜黄精种植,黄精多糖含量是郁闭度0.8以上的1.14倍。综上所述,在开展林下套种黄精种植模式时,林间郁闭度的大小会改变环境的光照条件,从而影响黄精生长,通过现有研究分析,黄精林下种植适宜的郁闭度范围大致在0.3~0.8,不同林下适宜种植的郁闭度会有所差异,最适宜的条件接近0.6左右。黄精喜阴湿,大面积的光照直射会灼烧植物表层,需要适宜的遮阴条件,过度的遮阴会导致林间光照变弱,不能满足黄精光合作用需求,从而削弱黄精光合作用,容易使植株倒伏,同时影响黄精的产量和品质形成。因此,在林下套种黄精时,要严格控制林间密度,保证林下植物充足的光照条件,才更有利于培育高产量、高品质的黄精中药材。
2.3 海拔对林下黄精生长的影响
我国林地资源丰富,分布广泛,东西南北区域海拔差异较大,海拔梯度差异会使植物生长环境的光照、水分、土壤等条件发生变化,从而影响黄精生长及有效成分含量发生改变。海拔通过改变植物光合产物的分配比例和干物质积累速率而影响其产量及品质形成。经调查发现,黄精主要分布在海拔180~2800m处,滇黄精分布在700~3600m处,多花黄精多集中于海拔200~2100m处;不同海拔梯度地域的土壤性质、水分含量及林间光照强度不同,对黄精的生长产生显著影响。有研究发现,多花黄精的生长量和多糖含量随海拔升高呈逐渐下降趋势,在海拔150~600m范围内多花黄精的生长量和根茎质量较高,较适宜毛竹林下多花黄精生长[11],这与株志柳等[12]研究结果多花黄精在500~600m根茎鲜重最高,生长量最高,为其最适宜的生长海拔梯度基本一致;由此可以看出,虽然黄精分布范围广泛,但在考察适宜海拔高度的同时,也要综合考虑林下土壤环境、光照条件、林间密度等因素,选择适宜的种植海拔区域。
2.4 坡向和坡位对林下黄精生长的影响
不同的坡向坡位条件会对植物生长环境的光照、温度、降水量、土壤水分及理化性质等因子产生影响,从而影响植物的生长,使产品的产量品质出现差异。柳钢峰等[13]研究栽培措施对多花黄精产量及品质的影响,发现当坡向为半阴坡时,各形态指标达到最高,同阴坡和阳坡相比,总生物积累量分别增加了25.7%和34.2%,多糖含量分别增加了33.92%和42.88%,总皂苷分别增加了22.22%和37.49%,表明在半阴坡的油茶林下种植黄精产量收益较好。章文前[9]对比了不同坡位下多花黄精的生长情况,结果表明,下坡位的黄精各项生长指标均高于上坡位和中坡位,根茎鲜重分别高出32.8g和33.4g。以上研究说明在阴坡环境的下坡位更利于林下黄精种植,其原因可能与黄精生长特性及土壤结构相关,下坡位的土壤层较疏松肥沃,营养水分条件较中坡位和上坡位的好,更有利于黄精的生长。黄精喜阴湿,阴坡有天然的荫蔽林下条件,阳坡光照强度高,黄精不耐晒,且土壤水分含量没阴坡充足,在阳坡种植,不仅会增加人工遮阴工作强度,增加种植成本,而且黄精的品质也会下降。
3 黄精林下套种模式
近几年,林药复合经营模式倍受欢迎,研究复合经济效益成为主题,结合黄精生长特性,林下可以为黄精提供天然的荫蔽条件,同时减少了人工遮荫费用,节约成本,开展林药复合种植模式能有效改善林间土壤情况,增加林木经济效益,实现双赢。目前,有关黄精林下种植的研究呈上升趋势,研究的内容主要是不同林下不同生境对黄精产量及有效成分的影响。目前常见的套种林分类型主要有毛竹林、杉木林、锥栗林、香榧林及山核桃林等,结合生态环境对种植的影响,通过分析相关研究报道,筛选出适宜的套种模式可以对黄精林下种植提供一定的参考。
研究发现,在香榧林下套种黄精,郁闭度在0.7左右,多花黄精的长势最好,香榧的各项生长指标及单株榧蒲产量均较好,复合经营的综合效益最佳;该研究结果与毛竹林下套种多花黄精的最适郁闭度为0.6~0.8、杉木林下套种多花黄精郁闭度0.68时产量最高及山核桃林下套种多花黄精郁闭度≤0.6时生长较好一致[14,15],说明在林下套种多花黄精时郁闭度0.6~0.8为宜。倪天宇等[16]分析比较了5种不同生态环境下多花黄精的品质情况,发现锥栗林下生长的多花黄精浸出物、多糖、总皂苷含量最高,品质最佳;且在锥栗林下套种多花黄精,复合经营3a的总收入为70418.25~133912.5元·hm-2,为锥栗林单独种植的2.78~5.29倍,复合经济效益显著,说明锥栗林下较适宜黄精套种。其他学者研究了不同林下间伐密度对黄精生长的影响,发现香榧林间密度为450株·hm-2时产量高达2625.5kg·hm-2,是杉木林适宜林分密度下多花黄精产量的1.54~1.57倍。黄云鹏等[17]研究了毛竹林、杉木林、阔叶树林、马尾松林4种不同林下多花黄精的生长产量情况,发现在毛竹林和阔叶林下多花黄精生长最好,产量最高。
综上所述,尽管关于林下黄精种植的适宜条件研究已相对成熟,但最佳适宜模式还没有相关研究表述,每一种林下都有各自的优势,通过现有的研究分析,在林下套种黄精时,建议选择多花黄精于锥栗林、香榧林或毛竹林下套种,后期可以开展不同林下相同生态环境的黄精生长情况研究,比较筛选最佳套种模式,为黄精标准化高效种植提供参考。
4 黄精林下种植技术
4.1 选地整地
黄精喜阴凉潮湿,耐阴耐湿性较强,在栽培选地时,较宜选择疏松肥沃、有机质含量丰富、水土营养充分、中性或偏酸性的沙壤土,15°~30°的阴坡或半阴坡,没有使用过化学试剂清耕的林地;林间郁闭度在0.4~0.6左右为宜[18]。在种植前,先将土地多次深翻,翻耙深度在30cm以上,再施加腐熟的农家肥45~60t·hm-2作为基肥,基肥要与土壤搅拌均匀。建有水平带的林地可以作畦,作宽1.2~1.4m,高10~15cm,沟宽50cm,长不超过50m的畦。没有水平带的林地,种植按水平方向整地,种植宽度可结合林地实际情况作优化调整。
4.2 优良选种
开展林下种植时,优良的黄精品种不仅能较好地满足黄精充分生长,而且能保证较高的繁殖率和出产率,在选种时要注意以下几点:应选择品质较高、近几年长势较好的母株,在种植前,还可以通过对母株施肥提高其生命力,增强其抗病虫害的能力;可以采取适宜的措施来促进种子的萌发和生长,如浸泡、消毒等;应挑选生命力较为旺盛的种子,其抵御环境的能力较强,出产率也相对较高。
4.3 栽培种植
黄精的最佳种植时间在第1年秋天至第2年清明之前,种植的时间有地域差异,但要想获得可观的出产率,需要让黄精生长在湿度和温度都相对适宜的环境中。在栽培前,要对林地地表进行一定的清理,做好消毒,土壤采用0.9%的高锰酸钾溶液,种子选择草木灰及一定的甲基托布津,并对土地进行翻耕和起垄,垄的宽度根据种植规模来计算,土地的耕翻要达到20cm左右,便于黄精繁殖及后期的管理。要浅挖带状沟或种植穴,深度控制在10cm左右,黄精的株距在25cm左右,另外,在种植过程中,要确保种子芽头朝上,株距均匀,大多研究发现,种植时黄精植株之间的行距为35cm×30cm更有利于黄精生长。栽培后覆土保持与畦面持平,浇透水,覆盖2cm左右的稻草、竹屑等,有利于提高黄精根茎产量。在种植初期,进行适当的人工灌溉有利于黄精叶片的生长,一定要注意遮荫。
4.4 栽后管理
黄精喜阴湿,种植期间只有保持土壤适宜的湿润条件,才更有利于黄精幼苗成活,因此,要做好适宜的浇灌工作,结合种植黄精情况选择是否进行人工浇灌;此外,套种的垄地要时刻保持排水功能,避免积水过多导致黄精根系腐烂。黄精幼苗期杂草生长快,杂草丛生容易带来虫害抢夺黄精的营养,因此,要及时做好除草工作,具体的除草时间酌情选择,在除草松土时,宜挖浅一点,避免伤及黄精根系,并严禁使用除草剂。
在黄精种植过程中施肥是否恰当会直接影响到黄精的产量品质,是人工种植的关键。施肥时以有机肥为主,在施肥过程中,肥料的配比差异会对黄精生长及有效成分积累产生影响,在配比时要做到适时、合理、高效,便于促进黄精生长。
植物的病害是指在栽培过程中受到真菌、细菌及病毒的感染,对植物生长机能及新陈代谢产生损害,使植物出现病态,甚至死亡的情况。黄精的病害主要有叶斑病、黑斑病、炭疽病、白绢病等,以叶斑病最为常见,白绢病和黑斑病损失最为严重,害虫主要有蛴螬、小地老虎、金针虫、叶蝉等。黄精病虫害的防治技术是种植过程中关键的一环,必须严格控制,防治策略主要有预测预防、农业防治、生物防治、物理机械防治及化学防治等几个方面。
5 结语与展望
目前,黄精林下种植研究主要集中在适宜品种筛选、影响因素、林分类型、病虫害等方面,其中,由于多花黄精耐阴性及块茎产量较高,在林下套种选种时广受人们青睐,关于多花黄精林下种植技术研究已较为成熟,笔者调研发现贵州有大量黄柏林和黄桃林套种模式,但是最适的林下种植模式还需进一步研究。关于黄精和滇黄精的林下种植报道比较少,陈风雷等[19]研究分析了海拔与坡向一致的6种不同林下黄精生长情况,结果表明,花栎木林下黄精成活率最高,病害最少,产量最高;但对花栎木下黄精有效成分含量有待考究。龙俊荣等[20]探索了松林下滇黄精生境条件,发现在排水较好的中坡位、郁闭度0.6左右滇黄精产量最高;关于滇黄精林下种植的最佳适宜生境条件还有待考究。
黄精生态学特性使其较适宜在林下种植,在开展林下套种时,建议选用多花黄精品种,在香榧林或锥栗林下种植获取的经济效益较高,产品品质较好;除了在常见的几种林下套种,还可以在农作物下进行套种;龚军[21]将黄精与玉米进行套种生产实践,发现玉米的植株可以为黄精提供天然的遮阴条件,但是需要调整玉米的种植密度,避免密度过大,导致透光下降,会影响黄精中后期产物转化。此外,猕猴桃林、桃林、杏林、李子林下也可套种黄精。
生产实践开展了黄精多种套种模式研究,但是最佳的种植模式还有待考究。黄精作为一种高经济中药材,得到研究人员的喜爱,目前,关于黄精林下种植依然存在种苗繁育慢、优良种源少、生长周期长、病虫害及管理过程费用高等问题,针对以上这些问题,后续的研究建议从以下几个方面开展:加强黄精及滇黄精不同林下种植技术研究,尽管多花黄精林下产量效益最高,仍需研究黄精及滇黄精林下种植效益研究,可以丰富黄精林下优良品种,加快黄精产出效益;建立相同环境条件下不同林下多花黄精产量及有效成分含量研究,筛选多花黄精最佳林下生境条件,提高多花黄精林下复合经济效益;开展黄精优育种苗快速繁殖方法研究,缩短栽培年限;研究黄精林下种植机械,减少人工费用成本;加强黄精林下种植病虫害防治技术研究。