藥用牡丹和芍藥無公害種植技術(shù)體系研究＊

蘇 勇，孟祥霄，錢廣濤，張婉君，孫 偉，彭華勝，薛建平＊＊

（1.淮北師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院資源植物生物學(xué)安徽省重點實驗室 淮北 235000；2.中國中醫(yī)科學(xué)院中藥研究所 北京 100700；3.安徽中醫(yī)藥大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 合肥 231200）

1 引言

牡丹皮（Moutan Cortex）又稱“丹皮”，為毛茛科芍藥屬植物牡丹（Paeonia suffruticosa）的干燥根皮，主產(chǎn)于安徽、山東等地，具有瀉伏火、散淤血、止吐血、除煩熱、去痛消腫的功能[1]，可治療閉經(jīng)、闌尾炎、高血壓等疾病。從牡丹皮中分離得到的主要成分為酚及酚苷類、單萜及其苷類，其他還有三萜、甾醇及其苷類、黃酮、有機酸、香豆素等[2]。研究表明丹皮酚具有很好的免疫調(diào)節(jié)功能[3]，此外還對肝癌、結(jié)腸癌、胃癌等多種腫瘤細(xì)胞具有抑制作用[4]。據(jù)統(tǒng)計，目前涉及牡丹皮的藥方多達1300余個，且牡丹皮已經(jīng)廣泛運用于內(nèi)服、外敷藥品，化妝品，日用品以及保健品中[5]。

白芍（Paeonia radix）又稱“芍藥”，為毛茛科芍藥屬植物芍藥（Paeonia lactiflora）的干燥根，主產(chǎn)于江蘇、東北、華北、陜西及甘肅南部。白芍具有養(yǎng)血調(diào)經(jīng)的功能，可治療頭痛、眩暈、肋痛腹痛、四肢攣痛、自汗盜汗等癥，芍藥苷、芍藥內(nèi)酯苷、羥基芍藥苷等是其有效成分。芍藥苷可舒張血管平滑肌[6]；芍藥內(nèi)酯苷具有抗抑郁作用[7]。白芍的藥效藥理作用較為廣泛，具有效果佳、不良反應(yīng)小等特點，是兼具生理和藥理活性的中藥材[6]。

無公害中藥材是指從產(chǎn)地環(huán)境、生產(chǎn)過程、產(chǎn)品質(zhì)量等環(huán)節(jié)嚴(yán)格控制，對人體健康不構(gòu)成危害的，安全、優(yōu)質(zhì)的中藥材[8]。目前為了追求較高的經(jīng)濟效益，導(dǎo)致牡丹和芍藥種植過度；過量使用化肥和高毒的農(nóng)藥[9,10]，致使牡丹皮和白芍藥材農(nóng)殘、重金屬超標(biāo)，危害人體健康，破壞生態(tài)安全。目前藥用牡丹和芍藥種植缺乏科學(xué)指導(dǎo)，建立藥用牡丹和芍藥無公害種植體系，有效指導(dǎo)種植生產(chǎn)，不僅能降低牡丹皮和白芍的農(nóng)藥殘留和重金屬含量，還能夠保證藥材質(zhì)量，提高經(jīng)濟效益[11,12]。

2 無公害牡丹皮和白芍基地選址

科學(xué)的基地選址對牡丹皮和白芍的質(zhì)量和品質(zhì)影響較大，是無公害牡丹和芍藥種植的關(guān)鍵之一。同時要遵循物種分布生態(tài)相似性原理和地域性原則，宜選擇在生態(tài)因子適宜、土壤肥沃、安全無污染、交通便利的地區(qū)種植[14]。牡丹和芍藥均存在連作障礙等問題[13]，不宜連續(xù)種植。

2.1 生態(tài)適宜因子

根據(jù)牡丹和芍藥的分布數(shù)據(jù)，利用“藥用植物全球產(chǎn)地生態(tài)適宜性區(qū)劃信息系統(tǒng)”（GMPGISⅡ），提取牡丹皮和白芍的生態(tài)因子閾值，生態(tài)因子主要包括年平均氣溫、氣溫年較差、年降水量、年均相對濕度、年均光照等，具體產(chǎn)地區(qū)域生態(tài)因子值范圍（表1）。

牡丹皮和白芍均適宜于陽光充足、氣溫干燥的環(huán)境下生長，二者的年降水量均高于400 mm以上，且空氣相對濕度總體在54%-74%之間；但白芍等溫性的變化高于牡丹皮，總體二者之間的生態(tài)因子差值不大。根據(jù)分析結(jié)果，考慮自然條件、社會經(jīng)濟條件、藥材主產(chǎn)地種植和采收加工技術(shù)，牡丹選擇引種植研究區(qū)域主要以四川、湖南、河南、河北一帶為宜，芍藥主要以四川、湖北、貴州、湖南一帶為宜。

2.2 產(chǎn)地環(huán)境及土壤類型

無公害牡丹皮和白芍的生產(chǎn)前提是種植環(huán)境的土壤、空氣、灌溉水都要達到無公害生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。無公害牡丹皮和白芍種植基地須符合該規(guī)定《無公害農(nóng)產(chǎn)品種植業(yè)產(chǎn)地環(huán)境條件》(NY/T5010-2016)要求。同時產(chǎn)地周圍的空氣應(yīng)達到《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095-2012）二級標(biāo)準(zhǔn)；土壤中的各項監(jiān)測指標(biāo)須符合《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB15618-2008）要求；灌溉水質(zhì)應(yīng)符合《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB5084-2005）[15]。

根據(jù)芍藥屬植物的生物學(xué)特性，牡丹和芍藥宜種植于富有營養(yǎng)、疏松、通透性較好的中性或微酸性土壤中，黏土、鹽堿地不宜種植，切勿連作。適宜牡丹和芍藥種植的土壤有強淋溶土、高活性強酸土、紅砂土、鐵鋁土、淋溶土、粗骨土等類型，而牡丹還可于鈣積土、黑鈣土、薄層土、低活性淋溶土、白漿土、變性土等類型土壤上種植。

2.3 選地與整地

土壤為植物提供養(yǎng)分和水分，同時也作為根系伸展、固持的介質(zhì)。牡丹宜種植在前茬為花生等脂類作物的土壤中，選擇背風(fēng)向陽，不易積水的區(qū)域。芍藥宜種植在質(zhì)地疏松、通透性好、肥力高的土壤中，選擇排水良好的區(qū)域。牡丹栽種前需深翻60-70 cm，翻地時要保證平整，即可種植[16]；不宜連作，防止土壤營養(yǎng)流失。芍藥栽種前需將土壤深翻30 cm，施入一定量的有機肥促進其生長，栽種后再次翻土，讓土壤覆蓋在芍藥根上，同時保證栽種地周圍排水系統(tǒng)良好，防止積水，減少根部病蟲害的發(fā)生[17]，利于芍藥的生長。

3 無公害牡丹和芍藥優(yōu)良品種選育

3.1 種質(zhì)資源現(xiàn)狀

我國是世界上芍藥屬植物的自然分布和多樣性中心，也是栽培品種的起源與演化中心?，F(xiàn)階段開展芍藥屬植物種質(zhì)資源評價及新品種選育，對牡丹皮和白芍的產(chǎn)量和質(zhì)量起著決定性作用。

我國是世界牡丹野生種類最主要的分布中心和原產(chǎn)地，生產(chǎn)世界上大多數(shù)品種的牡丹。郭大龍[18]等研究發(fā)現(xiàn)我國有近1500個不同花瓣顏色、花瓣數(shù)目、花型和葉型的牡丹品種。雖然種類豐富，但絕大多數(shù)野生種類的牡丹分布有較強的局限性，繁殖力較弱。各地區(qū)民眾以根入藥，挖掘長勢良好的牡丹作為觀賞植物，致使野生資源遭到嚴(yán)重破壞[19]，科學(xué)系統(tǒng)的種植刻不容緩。我國不僅是芍藥的起源與進化中心，也是多樣性與自然分布中心。研究表明我國芍藥的藥用資源十分豐富，目前已知的芍藥品種約300多個[21]。而人工栽培的芍藥生產(chǎn)出的白芍只經(jīng)歷短期的引種和馴化，可能存在未完全純化的優(yōu)良品種[20]?，F(xiàn)階段開展牡丹和芍藥植物種質(zhì)資源評價，選育優(yōu)良品種，培育新品種，可提高牡丹皮和白芍的產(chǎn)量和質(zhì)量，滿足市場的需求。

3.2 優(yōu)良品種選育

牡丹和芍藥無公害生產(chǎn)的前提是選擇高產(chǎn)、品種優(yōu)良、抗病性強的品種，同時注意培育抗病蟲害、適應(yīng)性強的新品種[21]?？蓽p少農(nóng)藥的使用，降低農(nóng)殘及重金屬殘留，達到生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)無公害中藥材的目的。

目前，結(jié)合有關(guān)牡丹品種選育的資料和研究，確定了4個牡丹最佳優(yōu)良品種群，包括中原牡丹品種群、西北牡丹品種群（甘肅、陜西、青海和寧夏等?。?、江南牡丹品種群（安徽、浙江、江蘇、上海等省市）和西南牡丹品種群（四川?。哂虚L勢穩(wěn)定、產(chǎn)量高、品質(zhì)佳的特點。盧驚鴻[22]等發(fā)現(xiàn)江南、西南、鄂西牡丹品種群生長適應(yīng)性最好，其次是日本品種群、中原品種群，而歐美品種較少，大部分品種適應(yīng)性較強。我國芍藥的藥用資源豐富多樣，蘊藏著各種性狀的遺傳基因[23]。芍藥分為白芍和赤芍，白芍在全國各地均有生產(chǎn)，但安徽亳州是全國白芍面積最大、產(chǎn)量較高、質(zhì)量最優(yōu)的地區(qū)，生產(chǎn)年產(chǎn)量70%的白芍，是全國著名的“芍花之鄉(xiāng)”。因此選擇安徽亳州的“亳白芍”，具有較好的品質(zhì)。

各地區(qū)應(yīng)依靠自身優(yōu)質(zhì)種質(zhì)資源，結(jié)合實際生產(chǎn)情況選育適合該地區(qū)生產(chǎn)的新品種。在推廣使用已知的牡丹和芍藥的優(yōu)良品種的同時，選育抗病蟲害的新品種，可促進牡丹皮和白芍的無公害生產(chǎn)。

4 無公害牡丹和芍藥種植管理

4.1 土壤消毒

土壤消毒是一種高速、有效殺死土壤中的細(xì)菌、真菌、微生物等的消毒方式[24]。通常采用化學(xué)熏蒸法和非化學(xué)熏蒸法對種植土壤進行病蟲害防治。目前牡丹和芍藥的土壤消毒劑未有嚴(yán)格規(guī)定，可使用世界范圍內(nèi)常用的化學(xué)熏蒸劑，主要有威百畝、棉隆、1,3-二氯丙烯、碘甲烷等[25]。在使用完土壤消毒劑后需給土壤蓋上一層透氣的薄膜，厚度大于0.04 mm；薄膜在30℃以上需覆蓋7-12天；在15℃-30℃時，薄膜需覆蓋12-15天。當(dāng)覆蓋時間達到上述要求天數(shù)時，可揭去薄膜，按照栽種的同一深度進行松土，確保充分透氣一周以上，保證藥劑無殘留再進行定植。

4.2 種子種苗處理

牡丹種子具有休眠特性，包括胚根（下胚軸）和胚芽（上胚軸）的休眠，且上胚軸的休眠尤為突出，需要打破休眠來促進牡丹種子的萌發(fā)。將成熟飽滿的干燥種子用0.5%的高錳酸鉀溶液浸泡30 min，微波輻射處理或是500 mg·L-1赤霉素浸泡24 h處理，可打破休眠。將帶有芽點的牡丹種子栽種在土壤里，可促進其生長發(fā)育[26]。

芍藥種植應(yīng)選取大小均勻、顆粒飽滿、無病斑的種子[27]；芍藥的種子同樣具有休眠特性，低溫貯藏、GA3浸泡可明顯縮短白芍種子的發(fā)芽時間，生產(chǎn)中在秋季將種子埋于溫沙層中，以打破休眠[28]。用濃H2SO4處理3 min可促進芍藥種子發(fā)根[29]；在種子發(fā)根1 cm時繼續(xù)培養(yǎng)，減掉多余的側(cè)根有利于芍藥的成活。選擇合適的芍藥種子，利用物理化學(xué)方法打破休眠，有利于苗的生長與繁殖。

4.3 育苗

牡丹和芍藥的育苗方法均有分株育苗[16]。分株時間以牡丹種植2-3個月后芽梢上萌發(fā)出的新芽為準(zhǔn)，分株后的牡丹要保證每個子株有2-3個萌蘗枝和一定數(shù)量的根，確保分出的子株能夠成活，分株后的牡丹必須平岔生長，僅留下根處的嫩芽，在根莖部以上剪去多余的枝條，分岔后的子苗在次年長勢旺盛[30]。芍藥的育苗方法以分株育苗、芽頭育苗方法為主[31]。芍藥在秋冬季收獲后，應(yīng)將地上的莖葉、須根去除，將原根新萌發(fā)出的嫩芽3-5個為一叢，傷口處可使用草木灰等防止微生物、細(xì)菌的入侵[32]，晾干以后，待根變軟不斷便可移栽。

4.4 種植

牡丹可在深秋后至次年早春種植為宜，每一穴的種植密度最高為50×50 cm[16]，種植的深度為15-20 cm左右，667 m2保苗3500-4000株；一般在種植后填土，留1-2個牡丹芽苞外露，便于發(fā)芽，同時去除周圍的雜草，提高成活率。芍藥在秋季種植為宜，應(yīng)早于霜降節(jié)氣，此時種植的成活率較高[32]。栽種時的株行距應(yīng)為40-50 cm，栽種的深度為8-10 cm左右；每一穴栽種1-2個芽頭，種植結(jié)束以后，用土將穴點覆蓋，用水將穴灌溉濕潤，過冬培養(yǎng)。

4.5 合理施肥

無公害牡丹和芍藥的施肥較為復(fù)雜，根據(jù)不同時期施用不同肥料。同時使用的肥料類型及施肥原則應(yīng)按《無公害肥料施用準(zhǔn)則》（DB13/T454）嚴(yán)格執(zhí)行。芍藥是喜肥性植物，除施有充足的底肥外，每年還要追肥3次。芍藥在種植頭年一般都不施肥或者施適量肥；次年施三次肥，第一次在3月下旬，每畝施用過磷酸鈣10 kg；第二次在四月下旬每畝施餅肥30 kg、過磷酸鈣15 kg，第三次在10月中旬每畝施廄肥2.5 t，采取溝施的方式對芍藥施肥，施后澆水，培土等待收獲[32-33]。

牡丹在第一年栽種不宜施肥，在移苗時適量澆水，土壤要通氣不能過于濕潤以免爛根。第二年開始每年施三次肥；第一次在春季，清明前后每畝施用磷酸二銨復(fù)合肥48.3 kg，施肥后澆1次透水，結(jié)束后進行培土；第二次在牡丹開花結(jié)束后，剪去殘枝落葉，再澆一次水，澆水之前每畝追加尿素15 kg，雨水充沛時可不用澆水，澆水之后進行培土；第三次在土壤封凍前每畝追施有機肥200 kg，并配合澆封凍水，培土等待收獲[34,35]。

4.6 無公害種植管理

牡丹和芍藥的無公害種植管理主要包括田間管理、排水灌溉、中耕除草等方面，涵蓋育種到成熟整個過程，種植管理直接關(guān)乎到無公害牡丹和芍藥的品質(zhì)和產(chǎn)量。根據(jù)牡丹和芍藥的生長情況，需要適宜的灌溉，合理規(guī)范的種植。依據(jù)土壤的干燥程度，需保持土壤疏松透氣，每年至少松土3-5次，同時棄去周圍的雜草，提供足夠的營養(yǎng)來保證其生長。在生產(chǎn)過程中注意秋收后防寒過冬，牡丹在冬季種植時采用包報紙外縛稻草的防寒措施效果最好[36]，以免凍傷。

5 無公害牡丹和芍藥病蟲害綜合防治

當(dāng)前中藥材病蟲害防治仍以噴施化學(xué)農(nóng)藥為主。超量使用化學(xué)農(nóng)藥或使用高殘留高毒農(nóng)藥均會導(dǎo)致農(nóng)藥殘留超標(biāo)，由此引發(fā)的安全問題不斷上升?，F(xiàn)階段急需制定完整的防治措施來有效解決牡丹和芍藥在種植過程中的病蟲害問題，促進牡丹皮和白芍的規(guī)范化生產(chǎn)[37]。

5.1 化學(xué)防治

化學(xué)防治是無公害牡丹和芍藥病蟲害的主要防治方法?；瘜W(xué)防治一般采用浸種、拌種、毒餌、噴粉、噴霧和熏蒸等方法。應(yīng)選擇高效、低毒、低殘留的農(nóng)藥，嚴(yán)禁使用高毒、劇毒、高殘留的化學(xué)農(nóng)藥，以降低牡丹皮和白芍的農(nóng)殘及重金屬污染等。在使用化學(xué)農(nóng)藥的過程中要把握用量，嚴(yán)格按照用藥說明及安全間隔期進行農(nóng)藥使用。本研究總結(jié)了牡丹和芍藥植物常見病蟲害種類及防治措施（表2、表3）[38-43]。

5.2 農(nóng)業(yè)防治

農(nóng)業(yè)防治主要包括耕翻整地、實行輪作、合理密植、田間管理等措施。牡丹和芍藥通過深翻土壤不僅可以改善土壤的通透性，還可以及時發(fā)現(xiàn)土壤中害蟲的幼蟲、蛹、卵等，以便進行人工捕殺[40]，此外深翻土壤還能破壞病原微生物的生長環(huán)境，從而降低病蟲害；在牡丹和芍藥的生長過程中，要及時清理病葉、加強田間管理、清理雜草等來改善二者的生長環(huán)境，以預(yù)防白粉病、銹病、炭疽病、黑斑病等重要的病蟲害[38]。

5.3 物理防治

物理防治是利用簡單工具和各種物理因素，如光、熱、電、溫度、濕度和放射能、聲波等防治病蟲害的措施。牡丹和芍藥的害蟲常有地老虎、紅蜘蛛、金龜子等。金龜子是牡丹的主要蟲害，使用蓖麻可以驅(qū)趕毒殺金龜子成蟲[44]。采用黑光燈誘殺金龜子的成蟲，結(jié)合水缸、水盆接蟲可消滅夜間活動的金龜子。小地老虎的成蟲可用糖醋液誘殺，幼蟲可用泡新鮮的蓖麻和桐葉的混合液誘殺[39]。此外應(yīng)用紅外線、激光等輻射能直接殺死病原菌、害蟲。在土壤改良的過程中利用夏季高溫氣候，通過覆蓋地膜可殺死土壤中的病原和蟲源。

表2 無公害牡丹和芍藥主要蟲害種類及防治方法

表3 無公害牡丹和芍藥病害種類及防治方法

5.4 生物防治

生物防治方法主要是利用有益生物或者植物代謝產(chǎn)物等物質(zhì)對中藥材病蟲害進行防治，包括微生物防治、寄生性天敵防治、捕食性天敵防治、生物農(nóng)藥、抗生素等。牡丹和芍藥的生物防治措施主要為“以蟲治蟲”，例如牡丹和芍藥的蟲害紅蜘蛛自然天敵有深點食螨瓢蟲、草蛉、小花蝽等，它們對控制害蟲種群數(shù)量起到積極作用。利用天敵來防治害蟲，對病蟲害有很好的控制效果。未來需加快對牡丹和芍藥生物農(nóng)藥的開發(fā)和使用，同時減少化學(xué)農(nóng)藥的用量，有利于生產(chǎn)出安全、綠色農(nóng)殘低的牡丹皮和白芍，促進牡丹皮和白芍可持續(xù)發(fā)展[40-45]。

6 討論與總結(jié)

牡丹皮和白芍作為我國傳統(tǒng)的中藥材，因其作用佳、療效好，廣泛應(yīng)用治療各種疾病。但是目前野生牡丹和芍藥的過度挖掘和開發(fā)使二者的資源不斷減少[19,20]，同時在種植過程中存在盲目引種、農(nóng)藥施入過多等一系列問題，嚴(yán)重影響了牡丹皮和白芍的藥用安全及品質(zhì)。

本研究基于牡丹和芍藥種植的田間數(shù)據(jù)，結(jié)合生長習(xí)性和產(chǎn)地分布，制定了牡丹和芍藥的無公害種植技術(shù)體系。根據(jù)牡丹皮和白芍的分布數(shù)據(jù)，利用GMPGISⅡ提取了二者的生態(tài)因子，確定了二者的生態(tài)適宜產(chǎn)區(qū)；分析牡丹和芍藥的種質(zhì)資源現(xiàn)狀和優(yōu)良品種的培育現(xiàn)狀，梳理了適宜區(qū)域的優(yōu)良品種群；總結(jié)了牡丹皮和白芍病蟲害防治方法，為牡丹皮和白芍的科學(xué)化生產(chǎn)提供指導(dǎo)[14]，可有效促進牡丹和芍藥種植產(chǎn)業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。牡丹和芍藥無公害種植的目的是為了減少農(nóng)殘、重金屬以及有害元素的含量。通過以上各種措施不斷完善牡丹和芍藥無公害種植技術(shù)體系，可為生產(chǎn)安全、有效的牡丹皮和白芍藥材提供依據(jù)，為其他中藥材種植產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展提供借鑒。