黃芩-果樹間作的生態(tài)種植技術(shù)探究△

王浩，秦義杰，史玉寶，劉美娟，王繼永，曾燕*

1.中國中藥有限公司，北京 100195；

2.國藥集團(tuán)承德藥材有限公司，河北 承德 067000；

3.國藥種業(yè)有限公司，北京 102600；

4.廣西藥用植物園，廣西 南寧 530023

黃芩Scutellaria baicalensisGeorgi 別名山茶根、土金茶根，為唇形科多年生草本藥用植物，以干燥根入藥[1]，為常用大宗中藥材之一，主要功效為清熱燥濕、瀉火解毒、止血、安胎等。黃芩主產(chǎn)于華北、東北、西北等地區(qū)，歷來以河北省承德市為道地產(chǎn)區(qū)。該地區(qū)所產(chǎn)的黃芩素有“熱河黃芩”之美稱[2]。黃芩藥材過去主要依賴野生資源，隨著市場應(yīng)用范圍的擴(kuò)大和需求量的增加，野生資源急劇下降，目前大田栽培黃芩已成為黃芩藥材的主要來源[3]。然而，大田栽培黃芩存在病蟲害較多的問題，特別是白粉病，嚴(yán)重影響著黃芩種子和藥材的產(chǎn)量和質(zhì)量[4]。改變黃芩現(xiàn)有的大田種植模式，進(jìn)行生態(tài)種植，可以提高黃芩藥材安全品質(zhì)和種植戶的綜合效益，對于產(chǎn)地的生態(tài)環(huán)境保護(hù)及黃芩藥材資源的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

生態(tài)種植是應(yīng)用生態(tài)系統(tǒng)的整體、協(xié)調(diào)、循環(huán)、再生原理，結(jié)合系統(tǒng)工程方法設(shè)計，綜合考慮經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和社會效益，充分應(yīng)用能量的多級利用和物質(zhì)的循環(huán)再生，實現(xiàn)生態(tài)與經(jīng)濟(jì)良性循環(huán)的生態(tài)農(nóng)業(yè)種植方式[5]。果樹間作是一種仿原生態(tài)、避免占用大量耕地、減少勞力和財力、不破壞生態(tài)平衡的種植模式，屬于立體種植，也是生態(tài)種植的模式之一[6]。在華北地區(qū)，除大田栽培模式外，果樹間作是黃芩最主要的生態(tài)種植模式。

本研究通過分析黃芩在不同種植模式下種子、藥材產(chǎn)量與質(zhì)量、白粉病病情指數(shù)及綜合產(chǎn)值情況，明確黃芩-果樹間作種植模式的生態(tài)種植機(jī)制，為黃芩的生態(tài)種植推廣提供參考。

1 材料

1.1 樣品

黃芩藥材及種子均來自中國中藥有限公司承德市圍場縣熱河黃芩基地。植株樣本經(jīng)中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院藥用植物研究所齊耀東教授鑒定為唇形科植物黃芩Scutellaria baicalensisGeorgi 的根和種子；果樹為123小蘋果。

1.2 儀器

2695型高效液相色譜儀（Waters公司）；安捷倫ZORBAX Eclipse XDB-C18（250 mm×4.6 mm，5 μm）色譜柱；SX205 型電子分析天平（梅特勒-托利多）；Integral 5 型超純水儀（Millipore 公司）；GTOP-268Y型智能光照培養(yǎng)箱（浙江托普云農(nóng)科技股份有限公司）。

1.3 試藥

黃芩苷對照品（批號110715-201821，中國食品藥品檢定研究院）；甲醇（色譜純，批號：l1097707024，EMD Millipore 公司）；水為超純水；其他試劑均為分析純。

2 方法

2.1 試驗時間和地點

于2019年4—9月在河北省承德市圍場縣黃土坎村的熱河黃芩生產(chǎn)基地進(jìn)行試驗。該區(qū)域為溫帶大陸性季風(fēng)型氣候，年均日照時數(shù)2722 h，年均降雨量480 mm，無霜期145 d，年平均氣溫6.0 ℃，海拔810 m，土壤類型為壤土。

2.2 試驗方法

在圍場縣熱河黃芩基地選取土壤條件一致的地塊，劃分單作直播3 年生、單作移栽3 年生和黃芩-果樹間作3 年生的試驗區(qū)，種植方法見表1。3 種種植模式為3 個處理，每個處理設(shè)3 次重復(fù)，共9 個小區(qū)，小區(qū)面積5 m×8 m。黃芩移栽株行距為10 cm×50 cm，直播行距為30 cm。

表1 不同種植模式黃芩的種植方法

在8 月下旬黃芩地上部分成熟枯萎時進(jìn)行采挖取樣，每個小區(qū)通過5 點取樣法，共選取5 m2試驗地塊進(jìn)行采樣。黃芩秧和黃芩根分裝標(biāo)記，黃芩秧晾曬后及時進(jìn)行脫粒留種，黃芩根去土?xí)窀珊筮M(jìn)行含量測定。

2.3 測定內(nèi)容和方法

2.3.1 黃芩單株種子產(chǎn)量及質(zhì)量測定 稱量出每個小區(qū)的種子總量，通過株數(shù)計算其平均值，得出單株種子產(chǎn)量。

隨機(jī)選取自然風(fēng)干的種子1000 粒，3 次重復(fù)，計算其平均值作為種子千粒質(zhì)量。

隨機(jī)選取自然風(fēng)干的種子100 粒，4 次重復(fù)，放置光照培養(yǎng)箱內(nèi)，25 ℃恒溫培養(yǎng)。記錄觀察種子發(fā)芽情況并計算種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽勢。

2.3.2 黃芩藥材產(chǎn)量及生物量測定 每個小區(qū)通過5點取樣法選取試驗地塊，共選取5 m2試驗地塊進(jìn)行采樣，去土?xí)窀珊蟛捎秒娮犹炱椒謩e稱定黃芩質(zhì)量，計算其平均值作為單位面積藥材產(chǎn)量。

每個小區(qū)采挖的藥材里隨機(jī)選取10 株，去土?xí)窀珊蟠|(zhì)量恒定時，采用電子天平稱定單株質(zhì)量作為黃芩藥材的單株生物量。

2.3.3 黃芩含量測定 干燥黃芩藥材粉碎后過四號篩，按照《中華人民共和國藥典》（以下簡稱《中國藥典》）2020年版[1]方法進(jìn)行含量測定。

2.3.4 黃芩白粉病病情指數(shù)測定 課題組依據(jù)白粉病發(fā)病特點和葉片癥狀特征，結(jié)合生產(chǎn)實際情況制定了黃芩白的葉片病情分級標(biāo)準(zhǔn)（表2）。每個小區(qū)里通過5 點取樣法取樣，每點取2 株，每株取100 片葉觀察病情發(fā)生情況。根據(jù)葉片病情分級標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)分別統(tǒng)計計算病情指數(shù)[4]。

表2 黃芩葉片病情分級標(biāo)準(zhǔn)

2.4 數(shù)據(jù)分析

利用Excel 2016 進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，通過SPSS 24.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析。

3 結(jié)果

3.1 黃芩不同種植模式下種子產(chǎn)量與質(zhì)量的變化

分析比較黃芩3 種不同種植模式下種子產(chǎn)量和質(zhì)量的指標(biāo)參數(shù)（表3），通過結(jié)果分析，可以明確黃芩-果樹間作種植模式的單株種子產(chǎn)量顯著高于單作直播種植模式，與單作移栽差異無統(tǒng)計學(xué)意義；黃芩-果樹間作種植模式的種子千粒質(zhì)量顯著高于單作直播種植模式，與單作移栽差異無統(tǒng)計學(xué)意義；各種植模式之間種子發(fā)芽勢和發(fā)芽率差異無統(tǒng)計學(xué)意義。

表3 黃芩不同種植模式下各項指標(biāo)參數(shù)對比（±s,n=10）

表3 黃芩不同種植模式下各項指標(biāo)參數(shù)對比（±s,n=10）

注：同列不同小寫字母表示P＜0.05。

3.2 黃芩不同種植模式下藥材產(chǎn)量與質(zhì)量的變化

黃芩3 種不同種植模式藥材產(chǎn)量與質(zhì)量的指標(biāo)參數(shù)表明，單作移栽種植模式的單位面積藥材產(chǎn)量顯著高于單作直播種植模式的藥材產(chǎn)量，與黃芩-果樹間作差異無統(tǒng)計學(xué)意義；黃芩-果樹間作種植模式的單株生物量顯著高于單株直播種植模式，與單作移栽差異無統(tǒng)計學(xué)意義；黃芩-果樹間作種植模式的黃芩苷含量顯著低于單作直播種植模式黃芩苷含量，與單作移栽種植模式差異無統(tǒng)計學(xué)意義。

3.3 黃芩不同種植模式下白粉病病情指數(shù)的變化

黃芩3 種不同種植模式白粉病病情指數(shù)的指標(biāo)參數(shù)表明，黃芩-果樹間作種植模式的白粉病病情指數(shù)顯著低于單作移栽種植模式和單作直播種植模式。

4 討論

4.1 黃芩-果樹間作對種子產(chǎn)量與質(zhì)量的影響

黃芩-果樹間作種植模式屬于移栽種植。與直播種植相比，移栽種植更有利于種子產(chǎn)量、千粒質(zhì)量的提高。從生態(tài)學(xué)角度分析，其主要是應(yīng)用互惠共生原理。黃芩與果樹在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中存在一定共生互利關(guān)系，果樹花枝多，花位置較高，容易吸引蜜蜂等昆蟲授粉，提高黃芩授粉效率和結(jié)實率，從而提高黃芩種子產(chǎn)量和質(zhì)量；果樹根部0.5～1.0 m不進(jìn)行黃芩移栽種植，會形成自然的通風(fēng)道，減少夏季由于溫濕度過高導(dǎo)致的靠近地面的黃芩花霉?fàn)€問題，發(fā)揮植物的邊際優(yōu)勢，提高種子產(chǎn)量、千粒質(zhì)量。各種植模式的種子發(fā)芽勢和發(fā)芽率差異無統(tǒng)計學(xué)意義，可能是種子千粒質(zhì)量與發(fā)芽率、發(fā)芽勢之間相關(guān)性較弱[7]。

4.2 黃芩-果樹間作對藥材產(chǎn)量與質(zhì)量的影響

與直播種植相比，黃芩-果樹間作種植模式有利于藥材產(chǎn)量、單株生物量的提高；根據(jù)物種的生長特性，在此間作的生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部形成的上下立體種植模式，保證光能分別對株高不同的植物產(chǎn)生有益的效能，從而有效增加生境內(nèi)各物種的生物量，提高黃芩藥材產(chǎn)量。

從生態(tài)學(xué)角度分析，黃芩-果樹間作種植模式主要是應(yīng)用了生態(tài)農(nóng)業(yè)工程的自然調(diào)控原理，利用果樹地上部分的遮陰和地下部分的根際作用，使黃芩生長環(huán)境中光照、溫度、水分、土壤微生物等環(huán)境因子得到調(diào)控，營造了黃芩野生資源生長環(huán)境，有利于其品質(zhì)的形成[8]。果樹的樹葉在一定程度上會減弱陽光的直射，減輕陽光對黃芩植株的暴曬，防止黃芩地上部分萎蔫，減少植株水分蒸騰量及土壤水分蒸發(fā)，保持土壤水分含量，有利于黃芩苷的合成與積累[9]。

各種植模式的黃芩苷含量均高于《中國藥典》2020 年版[1]要求，單作直播種植模式的黃芩苷含量顯著高于黃芩-果樹間作和單作移栽種植模式，其原因可能是3年生移栽黃芩比3年生直播黃芩更容易形成枯芩。趙佳文等[10]研究表明，子芩中黃芩苷、漢黃芩苷的含量明顯高于枯芩。

黃芩-果樹間作種植模式下，黃芩白粉病病情指數(shù)顯著低于單作移栽種植模式和單作直播種植模式。國內(nèi)外大量研究表明，作物混植或間作的病蟲害發(fā)生程度明顯低于單一作物的種植模式，利用農(nóng)業(yè)多樣性原理控制病蟲害的發(fā)生可以起到防病促產(chǎn)的作用[11]。生物多樣性的增加也減少了種植區(qū)域內(nèi)整個生態(tài)系統(tǒng)病蟲害的發(fā)生率，減少農(nóng)藥施用，從而提高黃芩的安全品質(zhì)。

4.3 黃芩-果樹間作對綜合效益的影響

4.3.1 經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值 根據(jù)黃芩種植基地調(diào)研獲取的各種植模式經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值數(shù)據(jù)計算各種植模式的年均畝產(chǎn)值（1畝≈666.67 m2）。單作移栽黃芩模式在1個生產(chǎn)周期內(nèi)（2 年）每畝約產(chǎn)黃芩藥材150 kg、種子10 kg，以黃芩藥材20 元/kg、種子200 元/kg 價格計算，每年畝產(chǎn)值2500 元；單作蘋果樹模式，每年畝約產(chǎn)小蘋果1400 kg，以4 元/kg 價格計算，每年畝產(chǎn)值5600 元；黃芩-果樹間作模式下，黃芩和果樹每年畝產(chǎn)值7400 元，每年畝產(chǎn)值是單作蘋果種植模式的1.32 倍。如果是新果園，前2 年單作蘋果樹模式無經(jīng)濟(jì)收益，而通過果樹間作黃芩可以在前2 年獲得黃芩藥材及種子的經(jīng)濟(jì)收益，實現(xiàn)“以短養(yǎng)長”的復(fù)合種植方式[12]。雖然，黃芩-果樹間作種植模式減少的除草用工量和農(nóng)藥化肥物資投入不便計算，但總體上可以明確黃芩-果樹間作種植模式能夠減少投入，提高經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值。

4.3.2 生態(tài)效益 黃芩-果樹間作種植模式提高了土地利用率，通過黃芩覆蓋果樹下原本裸露的地塊，減少了山區(qū)水土流失，保護(hù)了地表土壤，增加了果園下植物的生物多樣性，保障種植地的生態(tài)平衡和穩(wěn)定。此外，黃芩開花期較長，花形美麗，花色鮮艷，黃芩-果樹間作在種植上可以形成田園生態(tài)綜合體，種植區(qū)內(nèi)形成景觀示范，開展旅游休閑活動[13]，中藥材產(chǎn)業(yè)旅游既是一種文化活動，又是一種經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象，是建設(shè)民族文化、發(fā)展綠色經(jīng)濟(jì)的一個較好的結(jié)合點，有助于促進(jìn)當(dāng)?shù)匚幕糜萎a(chǎn)業(yè)的發(fā)展，其生態(tài)效益是顯而易見的。

4.3.3 社會效益 黃芩-果樹間作可以大幅增加農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)收益，加快農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展，促進(jìn)新農(nóng)村建設(shè)。同時，實施配套技術(shù)指導(dǎo)及培訓(xùn)服務(wù)，將有利于推進(jìn)農(nóng)業(yè)科技知識的推廣應(yīng)用，增強農(nóng)民的科技致富意識，帶動相關(guān)行業(yè)發(fā)展[14]。隨著黃芩-果樹間作種植模式的深入推廣實施，不僅能解決一大批農(nóng)村富余勞動力就業(yè)問題，而且還將帶動運輸、旅游、餐飲等服務(wù)業(yè)的發(fā)展，有利于社會的穩(wěn)定發(fā)展，促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)良性發(fā)展。

5 結(jié)論

黃芩-果樹間作生態(tài)種植具有良好的經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益和社會效益，對該生態(tài)種植模式技術(shù)關(guān)鍵點做以下總結(jié)。第一，黃芩為陽生植物，喜光，與果樹間作后需要保證黃芩的光照需求，為了保證黃芩的正常生產(chǎn)和藥材品質(zhì)，建議果樹對黃芩的郁閉度＜10%；第二，果樹根部直徑0.5～1.0 m不間作黃芩；第三，在早春土壤解凍后，或秋季土壤上凍前進(jìn)行移栽種植；第四，黃芩-果樹間作后，適宜的黃芩種植密度將會抑制雜草生長，無需特意進(jìn)行除草工作。

綜上所述，本研究通過比較黃芩各種植模式下，黃芩種子、藥材的產(chǎn)量和質(zhì)量相關(guān)參數(shù)及黃芩白粉病病情指數(shù)，發(fā)現(xiàn)黃芩-果樹間作種植模式既能提高黃芩種子的產(chǎn)量、質(zhì)量，還能提高黃芩藥材的產(chǎn)量和安全品質(zhì)。同時，黃芩-果樹間作種植模式的產(chǎn)值是黃芩單作移栽種植模式的2.96 倍，是單作蘋果種植模式的1.32 倍。該生態(tài)種植方式實用可行，可在黃芩適宜種植區(qū)進(jìn)行推廣。