多花黄精栽培技术研究进展
多花黄精栽培技术研究进展
刘跃钧等
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 ℃ [1] 。野生多花黄精根茎多糖质量分数≥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 ℃ 。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),有效积温对多花黄精根茎增质量的贡献率为 99.36% 。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 林分类型
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 。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,多花黄精在毛竹林和阔叶林下套种 2 年,根茎干重分别为 1 226.9 和 1184.4 kg·hm -2 ,与初植时相比分别增加 0.77 和 0.71 倍 。浙江省地方标准《多花黄精生产技术规程》规定,宜选择生长良好、郁闭度 0.5~0.6、坡度≤25%uB0的杉木、锥栗、毛竹等林分 。但同一林分采取不同复合经营模式,多花黄精根茎产量有显著差异(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%、根茎鲜产达 7 528.17 kg·hm -2 ,比直接种在土壤里的高出 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 。
1.2 林分郁闭度
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。不同林分套种多花黄精的郁闭度有明显区别:毛竹林适宜套种的郁闭度为 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 。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、谷氨酸呈现极显著负相关(P<0.01)。选择林分郁闭度 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。可见,林下套种多花黄精,林分郁闭度选择比较复杂,一般以 0.4~0.8 为宜,具体视海拔高低、坡向等情况决定。
1.3 海拔高度
海拔是影响植物生长的一个重要地形因子,温度会随着海拔升高而降低,从而影响植物生长 。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 m 和 300~450 m(P<0.05) 。海拔高度与多花黄精 3 年生新鲜根茎的钠、锌、谷氨酸、脂类呈显著正相关(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 。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% 。不同坡位对多花黄精根茎产量的影响也非常明显,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的产量提高了 14.44%~60.07%和 1.08%~13.12%,推测其原因为下坡和中坡的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 。
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,组培快繁以根茎茎尖、 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 。采用 10%硫酸处理、低温沙藏、激素处理等均可不同程度地打破休眠状态,提高萌发率,低温沙藏和常温沙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 ℃湿沙层积 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%。多花黄精鲜种子千粒质量为 25.04~33.00 g,生活力为 83.33% 。自然条件下,多花黄精落果、倒伏严重,10 月中旬落果率 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 。生长健康的植株可收获 60 粒以上的种子 。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 -1 GA3 浸种 36 h,出苗株数 132.22~160.28 株/m 2 ,出苗率约 17.33%,但发芽后用 300 mg·L -1 CD(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,自然情况下播种第一年出苗率不到 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 。
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”作为种茎,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 。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、平摆倒种虽然对根茎增质量和新芽数无统计学意义促进作用,但增质量率分别为 42.36%和 41.71%,比常规种植增质量率提高了 9.93 和 9.28 个百分点,且新芽均比常规种植粗壮 。
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+1.5 mg·L -1 萘乙酸(NAA)+1.5 mg·L -1 6-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,第七代生根数达 20.8 条,生根率 95.4% [29] 。利用根茎茎尖作为外植体,存在污染率的问题,高达 20.00%~54.00% 。而以种子、浆果和叶片外植体的培养体系可有效降低了污染率。研究表明,多花黄精种子具有“成熟过程中,前期抑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。因此,在种子组培苗中,外植体采用成熟度 70%的浆果果,果实经发酵后清洗出种子,用多菌灵浸泡 8 h,再用 300mg·L -1 GA 3 +300 mg·L -1 2IP 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%,种子消毒用 75%乙醇30 s + 0.1% 氯化汞 5 min ,第二天重复 1 次,污染率从 68.6%降低至 11.60% ;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 ;利用生根培养基 MS+ 0.3 mg·L -1 NAA 培养,生根率 85%,根系 153 根/株 ,炼苗成活率 83%~90% 。
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 (MS 培养基)+ 1.50mg·L -1 6-苄氨基腺嘌呤(6-BA)+0.20 mg·L -1 2,4-二氯苯氧乙酸(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 -1 6-BA +0. 20mg·L -1 2,4-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 -1 6-BA+0.10 mg·L -1 NAA 和 MS+2.00 mg·L -1 6-BA+0.20 mg·L -1 NAA,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 。
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 。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”。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 。研究表明,不同节数的种茎对多花黄精根茎增殖率均造成极显著性差异(P<0.01),增殖率为 3 节>2节>5 节>4 节>6 节>7 节,病株多少(不同节数之间的极显著性关系)为 7 节(A)>6节(B)>5、4、3 节(C)>2 节(D) 。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 。因此,综合考虑到母种数量、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 。
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 。整地强度会导致林地耕作层的泥沙流失量显著提高(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、酶活性等土壤理化性质,因此“整地强度 40%~60%+覆盖”是林下栽培比较理想的模式 。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 。
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 19 800~24 750 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 。多花黄精不宜施含氯复合肥,否则干燥根茎味苦、易吸潮 。种植前,锌肥(ZnSO 4 )、锰肥(MnSO 4 )分别施 15、30、45 kg·hm -2 ,对老根茎和 1 年生根茎产量和多糖含量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%、多糖含量提高 12.35%~22.60%;土施锰肥总产量提高 21.31%~32.73%、多糖含量提高 18.87%~32.26% 。
不同施肥方法中,放射状沟施法、环状沟施、穴施法根茎产量分别比不施肥增产 82.9%、57.5%、49.4%。多花黄精最佳经济施氮肥量为 179.23 kg·hm -2 、五氧化二磷(P 2 O 5 )为 127.87 kg·hm -2 、氧化钾(K 2 O)为 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 75%时产最高,比单施化肥提高了 33.21%,猪粪配施比例 50%时根茎总多糖含量最高,比单施化肥提高 31.58% 。
3.3 种植方法
根茎种植有条播、穴播、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 cm휢~24 cm、20~30 cm흀 cm、20~25 cm휰~40 cm、25 cm휥 cm、30 cm휰 cm 或 40 cm흀 cm 不等 。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,一般按距30 cm휰 cm或40 cm흀 cm开穴,穴大小10~15 cm、深10~15 cm;根茎种植深 5~8 cm,大田略浅,林下略深 。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、平摆倒种的根茎增质量率分别提高了 9.93%和 9.28%,且新芽粗壮有力 。有切口的根茎,用草木灰或杀菌剂处理伤口,晾干后栽种 。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。
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 ;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% ,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 。
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,根茎增质量占全年增质量的 86.53%,而且新芽萌发期在 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 。因此,多花黄精现蕾时,可去顶摘蕾、松土除草、施肥同步进行,保留叶片 5、7、9 个,根茎产量分别比不去顶摘蕾提高 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%,有机质含量≥20%),梅雨季节后不宜除草 [5,44] 。种植后的第二年秋冬季节,在植株倒苗后追施菜籽饼肥 750kg·hm– 2 和过磷酸钙 750 kg·hm – 2 。
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 。
3.5 采收
栽后第三至四年秋冬季,植株地上部分完全枯萎时,在无雨、无霜冻的天气采挖多花黄精根茎 。研究表明,多花黄精根茎的多糖含量随着生长年限的增加有降低的趋势,其中以 1~3 龄根茎的多糖含量较高,分别为 12.8%、12.1%、9.7%,4~5龄根茎为 6.7%、5.8%;一年中以 12 月、次年 1 月多糖含量较高,分别为 13.11%、13.3.9%,因此最适采收期为种植后第三年的 12 月底至翌年 1 月 。
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”,且其养生益寿功效得到我国历代中医药名家、文人的一致称赞,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多花黄精栽培技术。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)生产上还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,但缺乏大量的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难度和推广进度;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)标准化种植成本比较高。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,每亩林下种植 3000 株生的生产成本约 0.8~1.0 万元。因此,多花黄精种子种苗快繁、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中的主要研究方向。
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