白及無公害栽培體系研究＊

劉 霞，鄭雅芹，孫繹檸，李 卓，吳田澤，孟祥霄，劉 勤

（1. 武漢理工大學(xué)化學(xué)化工與生命科學(xué)學(xué)院 武漢 430070；2. 中國中醫(yī)科學(xué)院中藥研究所 北京 100700；3. 武漢市武昌區(qū)徐家棚社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)中心 武漢 430062）

白及是蘭科植物白及Bletilla striata（Thunb.）Reichb.f.的干燥塊莖，主要用于治療咯血、吐血、瘡瘍腫毒、外傷出血、皮膚皸裂等[1]。白及主要成分為聯(lián)芐類、菲類、二氫菲類、白及多糖等。近年來，許多專家學(xué)者對白及活性成分及功效進行了深入的研究，其中白及多糖是白及藥材中最主要的化學(xué)成分，具有止血，抗菌，促進糖尿病潰瘍創(chuàng)面愈合，治療口腔潰瘍、牙周炎，抑制腫瘤壞死因子α 表達等作用[2-4]。Militarine 作為白及的質(zhì)控指標，具有一定的專屬性，以其為代表的2-異丁基蘋果酸葡萄糖氧基芐酯類化合物具有神經(jīng)系統(tǒng)保護功能，抗炎、益智等作用[5-6]。趙菲菲等[7]發(fā)現(xiàn)白及中非多糖組分（BS-80EE）中12 個成分具有止血作用。周海婷等[8]對不同產(chǎn)地白及進行含量測定，發(fā)現(xiàn)野生白及與人工栽培白及的militarine含量存在差異，而朱環(huán)[9]等人深入研究發(fā)現(xiàn)，這些質(zhì)量差異可以通過多元統(tǒng)計分析加以區(qū)分。

白及藥材主產(chǎn)區(qū)有云南、貴州、江西、浙江、廣西壯族自治區(qū)、安徽、湖北等地[10]，因其在多行業(yè)的廣泛應(yīng)用，而無限制的人工采挖，導(dǎo)致白及野生資源極度匱乏，被列為國家Ⅱ級保護野生植物，收錄于《瀕危野生動植物國際貿(mào)易公約（CITES）》附錄二[11-12]。白及傳統(tǒng)種植過程中存在著無序生產(chǎn)、農(nóng)藥化肥不規(guī)范使用、農(nóng)藥及重金屬殘留易超標、生產(chǎn)質(zhì)量標準不統(tǒng)一等問題，嚴重制約了白及藥材的健康發(fā)展和產(chǎn)業(yè)升級。無公害栽培技術(shù)是保障白及藥材安全、有效的前提，是白及產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必要條件[13]，隨著中藥產(chǎn)業(yè)綠色發(fā)展和健康中國理念成為行業(yè)的關(guān)注熱點，開展白及無公害栽培指導(dǎo)，有著深遠的意義。

本文以生產(chǎn)無公害白及藥材為目標，依據(jù)國家藥品監(jiān)督管理局2022年發(fā)布的《中藥材生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范》，在湖北省五峰土家族自治縣開展了白及無公害栽培的研究，基于“藥用植物全球產(chǎn)地適宜性區(qū)劃信息系統(tǒng)”（GMPGIS）[14]，制定了包含白及產(chǎn)地環(huán)境、合理施肥、病蟲防治等方面的白及無公害栽培技術(shù)體系，并在湖北五峰縣開展了白及新品種的選育工作，在農(nóng)家種中選擇了株型緊湊、葉寬、莖粗、塊莖分化能力強的優(yōu)質(zhì)單株，通過系統(tǒng)選育得到顯著高產(chǎn)、高質(zhì)、高抗的優(yōu)質(zhì)白及新品種，并于2021 年11 月通過湖北省種子協(xié)會組織的“華中白及1號”新品種審定。

1 白及產(chǎn)地環(huán)境

中藥材的生長環(huán)境和產(chǎn)地選址對中藥材的安全性至關(guān)重要，無公害白及的生產(chǎn)基地選址應(yīng)根據(jù)白及的生物特性，及國家和地方生態(tài)環(huán)境保護要求，遵循物種分布相似性原理和地域性原理[14]，因地制宜、合理規(guī)劃，選擇適宜的生產(chǎn)基地。

1.1 無公害白及產(chǎn)地生境條件

白及生長喜溫暖而避陽光直射，喜陰涼而不耐寒，常生長于100-3500 m 海拔的常綠闊葉林、櫟樹林或針葉林、灌叢下、草叢、丘陵地區(qū)、山溪谷邊等地[11]，種植基地可選擇低山溪谷旁、陰蔽丘陵或林下濕地，首選土壤肥沃疏松、土層深厚、排水條件良好的田地進行整地，產(chǎn)地環(huán)境應(yīng)符合國家《中藥材生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范》規(guī)定[15]，試驗田土壤應(yīng)符合GB15618-2018《土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地污染風險管控標準（試行）》中Ⅱ級及以上標準，大氣質(zhì)量應(yīng)符合GB3095-2012《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》中二類區(qū)標準，灌溉水應(yīng)符合GB5084-2005《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標準》，GB3838-2002《國家地面水環(huán)境質(zhì)量標準》，生產(chǎn)過程應(yīng)符合NY/T2798.3-2015《無公害農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量安全控制技術(shù)規(guī)范》等。

無公害白及的種植基地選址需根據(jù)《中國藥材產(chǎn)地生態(tài)適宜性區(qū)劃（第二版）》[14]來進行。無公害中藥材的種植基地，除滿足上述基本標準以外，應(yīng)盡量避開可能污染源，優(yōu)先選擇生態(tài)環(huán)境條件良好的田地，避開交通主干線、重金屬含量高、冶煉工業(yè)下風向3 km以內(nèi)的區(qū)域，且產(chǎn)地區(qū)域以及灌溉上游無污染源或不直接受污染，如工業(yè)“三廢”、城鎮(zhèn)生活、醫(yī)療廢物等污染[13]。在確定產(chǎn)區(qū)前，產(chǎn)區(qū)負責機構(gòu)應(yīng)優(yōu)先確認土壤類型，而后對產(chǎn)地土壤重金屬含量、空氣質(zhì)量進行定期檢測，若在基地選擇時已避開上述污染區(qū)，則日常監(jiān)測指標可重點監(jiān)測空氣中的污染物，詳見表1，重金屬和有害元素限量詳見表2，灌溉水質(zhì)量標準詳見表3，當白及與其他作物輪作、套種時，可執(zhí)行其中最低指標。

表1 無公害白及種植基地空氣質(zhì)量標準

表2 無公害白及種植基地土壤質(zhì)量標準

表3 無公害白及種植基地灌溉水質(zhì)量標準

1.2 無公害白及適宜產(chǎn)區(qū)

氣候、土壤條件等理化指標是影響白及藥材品質(zhì)的關(guān)鍵因素，除重金屬含量等質(zhì)量標準外，不同的維度、溫度、光照、降水等生態(tài)指標對白及藥材的有效成分含量和性狀表型也有著明顯的影響[16]。本文針對白及藥材的生長特點，通過全球生物多樣性信息網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫查找白及標本分布區(qū)域，以及文獻檢索對所查找的樣點進行篩選，根據(jù)白及的道地產(chǎn)區(qū)、野生分布區(qū)、主產(chǎn)區(qū)信息，并利用“藥用植物全球產(chǎn)地適宜性區(qū)劃信息系統(tǒng)”（GMPGIS）[14]，對白及產(chǎn)地進行生態(tài)適應(yīng)性分析，詳細生態(tài)因子值范圍及適宜生長土壤類型見表4。

表4 白及適宜產(chǎn)區(qū)生態(tài)因子闕值及土壤類型（GMPGIS）

利用GMPGIS 系統(tǒng)結(jié)合物種采樣點數(shù)據(jù)庫，提取生態(tài)因子取值范圍和土壤類型，通過數(shù)據(jù)標準化、相似性聚類分析、柵格重分類等分析手段[16]，預(yù)測得到與野生白及產(chǎn)區(qū)氣候條件、土壤類型相似的區(qū)域，可通過可視化數(shù)字地圖的形式呈現(xiàn)出白及在全球范圍和國內(nèi)范圍的產(chǎn)地生態(tài)適宜區(qū)，白及在中國境內(nèi)適宜引種栽培區(qū)適宜面積排名前十產(chǎn)區(qū)為：云南、四川、湖南、湖北、廣西壯族自治區(qū)、貴州、江西、河南、陜西、安徽省，在世界范圍內(nèi)白及適宜產(chǎn)區(qū)總面積排名前五的國家為中國、美國、阿根廷、澳大利亞、巴西。

2 土壤改良

土壤改良能有效的減少白及生長進程中的病蟲害，改善生長環(huán)境，無公害白及種植基地土壤環(huán)境的選擇，應(yīng)參照《中國藥材產(chǎn)地生態(tài)適宜性區(qū)劃（第二版）》中對無公害藥材種植土壤的規(guī)定[17]。根據(jù)GMPGIS 系統(tǒng)得出，白及無公害栽培適宜土壤類型主要有低活性淋溶土、低活性強酸土、有機土、高活性強酸土、火山灰土、砂性土、雛形土、疏松巖性土、黑鈣土、鐵鋁土、潛育土、薄層土、粘磐土、高活性淋溶土、聚鐵網(wǎng)紋土、灰化淋溶土。

在種植基地選擇時，除滿足“土壤環(huán)境”質(zhì)量Ⅱ級標準和種植基地生態(tài)指標外，應(yīng)盡量選擇腐殖質(zhì)含量高、疏松肥沃、排水方便、遠離工業(yè)污染的沙質(zhì)土壤，并在栽種前進行土壤改良。魏進等[18]研究發(fā)現(xiàn)，在白及栽種前施加有機肥或泥炭土，對土壤性狀進行改良，能夠促進白及的生長，提高白及抗病性，可有效防治白及根腐病。在前茬作物收獲后，種苗移栽的前1月去除雜草，并撿去石塊，再深耕翻曬，耕深30 cm 左右即可，將地下病菌翻至地表照曬消毒，并拌入適量誘殺劑防治地下害蟲；在種植前淺耕1次，土整細并耙平，設(shè)置寬約130 cm 的高畦，種植窩行距與窩距設(shè)置25-30 cm、15-20 cm左右即可[19]。

3 優(yōu)質(zhì)種苗繁育

白及栽培研究較多的栽培技術(shù)主要有種子直播、分株繁殖和組織快繁，生態(tài)種植模式有林下種植、農(nóng)業(yè)套種等。種子直播繁殖技術(shù)簡單易于操作，適用于大部分藥用植物育種，但由于白及種子非常細小[20]，且沒有胚乳，在自然條件下發(fā)芽率低（＜5%），萌芽過程中新生苗死亡率高，可采用現(xiàn)代技術(shù)手段提高成活率。張思宇等[21]采用1/4MS+1.0 mg·L-1NAA+0.5 mg·L-16-BA+100 g·L-1馬鈴薯汁培養(yǎng)基，在搖床上振蕩培養(yǎng)，后發(fā)現(xiàn)種子萌發(fā)后不易結(jié)團，種子萌發(fā)及假鱗莖生長速度加快，李偉平等[22]將人工種子經(jīng)過一定處理，萌發(fā)率可超過95%；分株繁殖周期短、增殖率高、性狀遺傳更穩(wěn)定[19]，成活率高。無性繁殖在秋季選擇大小適中、長勢良好、芽眼多、無病蟲害的白及塊莖，切成小塊，使每塊白及塊莖帶1-2個芽，傷口沾草木灰稍晾曬至傷口稍干后定植在整好的地中，每個種植窩內(nèi)放置3個塊莖即可，并使芽向外。

4 合理施肥

無公害中藥材栽培過程中，合理選擇施肥的類型、方法和時期，不僅能滿足植物生長需求，提高中藥材質(zhì)量，同時也能避免由過度施肥引起的作物養(yǎng)分供求關(guān)系不平衡，最終導(dǎo)致資源浪費和環(huán)境污染。在無公害中藥材種植中，主要允許使用的肥料包括有機肥、無機肥（包括單一元素肥、微量元素肥）、有機-無機復(fù)混肥、微生物肥、土壤調(diào)理劑等。有機肥作為農(nóng)家常用肥料，在使用前需要充分腐熟、徹底殺滅對植物、畜禽、人體有害的病原菌、寄生蟲卵、雜草種子等，避免降低白及藥材質(zhì)量。

白及是淺根性植物，不適宜在生長季除草、施肥，避免造成根系受傷而感染病蟲害，而白及喜肥，故需在定植前施足有機肥作底肥，均勻撒下后深翻土層35 cm 以上，可通過覆蓋地膜來防雜草、保墑的目的[23-24]。定植后可施氮磷鉀復(fù)合肥，每畝30-40 kg/次，每年視生長情況施肥4-6 次，冬季需追加施肥，有利于過冬。于3-4 月份和5-6 月份分別補施復(fù)合肥（如微生物菌劑-地衣芽孢桿菌）和微量元素肥（如氨糖·氮），利于白及苗的生長。9-10月白及陸續(xù)進入倒苗期，可在施肥后通過覆蓋腐殖土來保墑、保濕[25]。目前已有許多專家學(xué)者對白及的施肥研究進行了文獻報道，趙章德[26]等人利用草木灰、動物糞便、枯草芽孢桿菌、酒糟等混合制成的新型白及專用肥，為白及的施肥提供了新的參考。

5 病蟲害綜合防治

無公害病蟲綜合防治是根據(jù)國家的有關(guān)標準和規(guī)范要求，來選擇合適的施藥種類和施藥方法，提升藥物防治效率，降低化學(xué)防治中農(nóng)藥過度使用，給生態(tài)環(huán)境帶來的創(chuàng)傷的防治方法，是降低中藥材農(nóng)藥、有害元素、重金屬殘留，保障中藥材品質(zhì)的有效措施。白及藥材的病蟲防治應(yīng)遵循“預(yù)防為主，綜合防治”的原則，建立農(nóng)業(yè)、物理、化學(xué)及生物防治為一體的綜合防治體系，盡量減少化學(xué)農(nóng)藥、生物試劑的使用，以避免重金屬、農(nóng)藥殘留對白及品質(zhì)的影響以及對自然壞境的破壞[27]。

白及主要病害常見銹病、葉斑病、根腐病、炭疽病、灰斑病等，蟲害主要有蝸牛、地老虎、金線蟲、老鼠等[19]，主要發(fā)生部位、病原菌及發(fā)生癥狀等詳見表5。

表5 白及常見病蟲害病源及癥狀

5.1 農(nóng)業(yè)綜合防治

無公害白及的農(nóng)業(yè)綜合防治主要通過加強栽培管理來防治病蟲害，安全有效且無污染[33]。包括合理的耕作方式（間作、輪作、填閑等）、種子種苗流通途徑的檢驗和檢疫、合理的田間管理、適當控制生長理化條件等措施。無公害白及生產(chǎn)過程中應(yīng)當注重農(nóng)業(yè)綜合防治效果，在栽培時采用與其他作物輪作，使用桔梗覆蓋等技術(shù)改變土壤理化性質(zhì)、合適配比土壤養(yǎng)分、減少土壤中病蟲害的傳播。加強精細化田間管理，調(diào)節(jié)無公害白及的生長環(huán)境，干旱時勤澆水，雨水天氣時開挖排水溝，防止?jié)掣媲o，調(diào)節(jié)試驗田的溫度，制造利于藥材生長不利發(fā)生病蟲害的環(huán)境。深耕結(jié)合曬壟，在疏松土層的同時將地表殘株帶至地下腐爛，將地下病菌翻至地表進行照曬消毒。魏進等[18]研究發(fā)現(xiàn)，在栽種前，施加有機肥或泥炭土對土壤進行改良，可有效防治白及根腐病，促進白及的生長，提高白及抗病性。根據(jù)當?shù)貧夂驐l件選擇適時的播種期，避開病蟲害高發(fā)期，以減少病蟲危害。

5.2 化學(xué)防治

化學(xué)農(nóng)藥防治是最常見的病蟲害防治方式，具有高效、快速、經(jīng)濟實用的特點，但目前濫用農(nóng)藥、施藥方式不科學(xué)等因素也給中藥材產(chǎn)業(yè)帶來了諸多問題，農(nóng)藥殘留超標、藥材品質(zhì)下降是白及病蟲害防治中的常見問題。在無公害白及的栽培過程中，化學(xué)農(nóng)藥防治重點是嚴格控制農(nóng)藥類型和殘留量，采用低毒、低殘留的農(nóng)藥，對癥適時施藥、降低用藥次數(shù)。農(nóng)藥選擇必須符合國家農(nóng)業(yè)農(nóng)村部頒布的《農(nóng)藥安全使用規(guī)范》（NY/T1276-2007）相關(guān)規(guī)定[34]，農(nóng)藥的施用必須符合國家國務(wù)院頒布的《農(nóng)藥管理條例》，嚴禁使用高毒、高殘留、致癌農(nóng)藥，例如：殺蟲瞇、氰化物、磷化鉛、六六六、滴滴涕、對硫磷、甲拌磷等。白及常見病蟲害及防治方式見表6。

表6 白及常見病蟲害發(fā)生時期及防治方式

5.3 物理防治

物理防治是根據(jù)病蟲害對不同物理因素的響應(yīng)規(guī)律，來制定不含化學(xué)、生物試劑的安全無污染、無殘留病蟲害防治措施[37]，常見措施有仿生植保技術(shù)、燈光誘殺法、地膜覆蓋法、性誘劑法、色板趨避誘殺法、人工捕殺、輻射處理法等[38]。查閱文獻發(fā)現(xiàn)白及蟲害報道較少，以湖北五峰縣白及生產(chǎn)基地實地考察發(fā)現(xiàn)，白及生長周期內(nèi)發(fā)生蟲害的傷害不大，可使用簡單的人工捕殺法，清除蝸牛、菜蚜等大型地上害蟲，在試驗田中安裝頻振式殺蟲燈誘殺小型地下害蟲，若種子儲存較久時，可用輻射處理法對種子及藥材進行輻照處理，殺死內(nèi)部的害蟲、病菌、蟲卵等。

5.4 生物防治

生物防治是利用有益生物或者代謝物來對中藥材病害進行有效防治的技術(shù)，主要包括天敵防治、生物農(nóng)藥、農(nóng)用抗生素、殺蟲微生物等，可有效減少化學(xué)農(nóng)藥對中藥材的污染和農(nóng)藥、有害元素的殘留，逐漸成為病蟲害防治國內(nèi)外專家學(xué)者研究的熱點[39]。在無公害白及的生長過程中，主要通過以菌抗病（包括抗生素）、以菌治蟲等方法防治病蟲害，例如可以使用苦參堿防治蝸牛、菜蚜等蟲害，使用乙蒜素防治由半知菌引起的植物病害如葉斑灰霉病。但目前對于白及生物防治的研究還較少，有較大研究空間。

6 白及新品種培育進展

白及無公害栽培技術(shù)是優(yōu)質(zhì)品種選育的重要基礎(chǔ)，課題組結(jié)合白及無公害栽培技術(shù)以及《中藥材生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范》等管理規(guī)定，精準選址，科學(xué)管理，在湖北五峰縣開展了近十年白及新品種的選育工作，通過在農(nóng)家種中選擇具有莖粗、葉寬、塊莖分化能力強特點的優(yōu)質(zhì)植株，在試驗田中進行無性繁殖，發(fā)現(xiàn)此品種在抗逆性、塊莖分化、塊莖膨大等方面有明顯的優(yōu)勢，且生物學(xué)特征保持高度一致，遺傳穩(wěn)定，符合GB/T 19557.1-2004《植物新品種特異性、一致性和穩(wěn)定性測試指南總則》中對新品種的判別要求，目前已通過湖北省種子協(xié)會組織的“華中白及1號”新品種的審定。白及無公害栽培技術(shù)中白及生態(tài)適宜區(qū)劃表明，湖北地區(qū)白及適種面積占比大，共計有77 個縣市具備白及生長適宜環(huán)境，可大力推廣優(yōu)質(zhì)白及新品種，目前白及新品種已成為湖北五峰地區(qū)常規(guī)種植品種，產(chǎn)量提升明顯，帶動當?shù)刎毨舴N植白及的積極性，為鄉(xiāng)村振興和白及產(chǎn)業(yè)升級有著深遠的意義。

7 討論

中藥材無公害栽培技術(shù)在提升中藥材的品質(zhì)、安全方面，有著重要的意義，為中藥材產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展、升級、可持續(xù)發(fā)展提供有力的保障，是中醫(yī)藥行業(yè)發(fā)展的前沿趨勢，是“健康中國，綠色中藥”的關(guān)鍵技術(shù)。本研究基于課題組多年產(chǎn)區(qū)考察和實驗研究，結(jié)合2022 年3 月發(fā)布的《中藥材生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范》，制定了完整的白及無公害栽培技術(shù)體系；通過GMPGIS 平臺，以白及道地產(chǎn)區(qū)、主產(chǎn)區(qū)樣點的生態(tài)因子信息為依據(jù)，預(yù)測得到白及生態(tài)適宜產(chǎn)區(qū)信息，為白及產(chǎn)業(yè)的發(fā)展升級、有效引種提供參考；結(jié)合白及無公害技術(shù)，培育了優(yōu)質(zhì)白及新品種，在當?shù)剡M行大力推廣，保證白及人工種植的藥材質(zhì)量，拉動當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展。同時，本課題指導(dǎo)本科生開展國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃“青年紅色筑夢之旅”專項，在湖北五峰縣開展白及栽培及管理調(diào)研，為當?shù)刎毨糸_展白及無公害栽培指導(dǎo)，以科技興農(nóng)助力鄉(xiāng)村振興。