黃芩中國(guó)主產(chǎn)區(qū)栽培技術(shù)差異性調(diào)查分析

王曉英,張勝珍,段英姿,王向東,馬艷芝 ,客紹英,沈玉龍

(1唐山師范學(xué)院,河北 唐山063000;2河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院,河北 保定 071000)

黃芩(Scutellariabaicalensis)為唇形科黃芩屬植物,又名空心草、黃芩茶、山茶根等,以干燥根入藥,是我國(guó)常用的大宗藥材之一。黃芩性寒、味苦,具有清熱燥濕、瀉火解毒、止血安胎等作用[1]。研究發(fā)現(xiàn),黃芩的主要活性物質(zhì)是黃酮類化合物[2]。此外,還具有抗氧化、抗抑郁、保護(hù)心血管系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)、糖尿病治療等諸多藥用價(jià)值,是多種抗炎、降壓藥物的主要原料[3-6]。隨著臨床上的廣泛應(yīng)用和以黃芩為主要原料的藥物上市,野生黃芩已不能滿足市場(chǎng)的需求,人工栽培黃芩日漸成為黃芩藥材的主流來(lái)源[7]。

市場(chǎng)流通的黃芩產(chǎn)地不同、規(guī)格不同,藥材質(zhì)量各異,這與黃芩產(chǎn)地環(huán)境及栽培技術(shù)的差異有關(guān)。為了深入了解我國(guó)黃芩生產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)狀,對(duì)山西(6個(gè)縣區(qū))、甘肅(5個(gè)縣區(qū))、陜西(5個(gè)縣區(qū))、山東(3個(gè)縣區(qū))、河北(3個(gè)縣區(qū))、河南(1個(gè)縣區(qū))、內(nèi)蒙古(1個(gè)縣區(qū))等24個(gè)黃芩主產(chǎn)區(qū)的生產(chǎn)現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)查分析,結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn),對(duì)不同產(chǎn)區(qū)黃芩的栽培方式、施肥管理、病蟲害防治以及采收加工等方面的差異性進(jìn)行分析,為黃芩生態(tài)適宜性區(qū)劃及各產(chǎn)區(qū)適宜栽培技術(shù)研究提供借鑒,以便形成黃芩高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效的栽培技術(shù)體系,進(jìn)一步為黃芩栽培提質(zhì)增效奠定基礎(chǔ)。

1 調(diào)查內(nèi)容及方法

以 “黃芩+生態(tài)因子”“黃芩+栽培”“黃芩+施肥”“黃芩+病蟲害”“黃芩+采收”為主題詞,檢索時(shí)限為1990年1月1日—2023年4月10日,檢索中國(guó)學(xué)術(shù)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù)(CNKI)中黃芩相關(guān)文獻(xiàn),結(jié)合調(diào)查走訪黃芩行業(yè)人員確定黃芩產(chǎn)區(qū)的地理位置,調(diào)查當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境、地形地貌、土壤質(zhì)地以及黃芩栽培方式、施肥管理、病蟲害防治、采收加工等方面,分析各產(chǎn)區(qū)黃芩生境及栽培方式的差異性。

2 調(diào)查結(jié)果

2.1 黃芩栽培區(qū)域分布

黃芩生態(tài)適應(yīng)性較強(qiáng),分布廣泛,野生資源主要分布在中國(guó)東北、華北、華中、西南和西北地區(qū)[8]。調(diào)查發(fā)現(xiàn)人工栽培黃芩主要分布在山西、陜西、甘肅、山東四大產(chǎn)地,此外河北、河南和內(nèi)蒙古有部分種植。黃芩7個(gè)主產(chǎn)地24個(gè)主產(chǎn)區(qū)的生態(tài)環(huán)境,見表1。

表1 黃芩主產(chǎn)區(qū)生態(tài)環(huán)境

由表1可知,黃芩主產(chǎn)區(qū)經(jīng)緯度跨越大,范圍在E 104°23～120°03′,N 33°73～44°03′之間,海拔為28～2 408 m,地形大多為山地、丘陵,少數(shù)為平原。黃芩主產(chǎn)區(qū)氣候類型大多為暖溫帶、溫帶大陸性季風(fēng)氣候,其中陜西商州、丹鳳產(chǎn)區(qū)屬于暖溫帶季風(fēng)山地氣候。黃芩主產(chǎn)區(qū)土壤類型也存在較大差異,各地土壤質(zhì)地也有不同。山東大多為中壤土;山西主要是輕壤土,甘肅及陜西部分產(chǎn)區(qū)為綿土或黃土,屬輕壤土或粘壤土。生態(tài)環(huán)境因素對(duì)藥材的質(zhì)量與產(chǎn)量有至關(guān)重要的作用。不同產(chǎn)區(qū)的地理環(huán)境和氣候條件不同,黃芩產(chǎn)量與藥效成分的含量相差也較大。研究表明,溫度、光照、土壤含水量、空氣濕度、海拔等因素均對(duì)黃芩黃酮類成分有影響[9-11]。適宜的生長(zhǎng)環(huán)境可以促進(jìn)中藥材性狀的優(yōu)良選育與內(nèi)部藥用成分的合成積累。

2.2 黃芩主產(chǎn)區(qū)栽培方式的差異

合理的栽培技術(shù)是中藥材質(zhì)量的保障。黃芩主產(chǎn)區(qū)栽培方式調(diào)查結(jié)果,見表2。

表2 黃芩主產(chǎn)區(qū)栽培方式

黃芩既可以通過種子繁殖,也可以通過器官繁殖[12]。由表2可知,種子繁殖是黃芩主產(chǎn)區(qū)最普遍的繁殖方式。黃芩種子繁殖栽培技術(shù)包括直播法和育苗移栽法,山西、陜西、河南、內(nèi)蒙古產(chǎn)區(qū)采用直播法,甘肅和山東產(chǎn)區(qū)采用育苗移栽法。

適宜的播期是獲得高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)藥材的重要條件之一,但不同地區(qū)、不同作物的適宜播期存在差異[13]。山東、甘肅產(chǎn)區(qū)黃芩在春季返青前進(jìn)行育苗移栽,山東部分地區(qū)還可推遲到9月進(jìn)行。山西、陜西、河北等產(chǎn)區(qū)采用直播法,在春、夏、秋3季播種,沒有嚴(yán)格時(shí)間限制,主要是受土壤水分的控制。各產(chǎn)區(qū)可以灌溉的地塊播種時(shí)間不受制約,而對(duì)于山地、丘陵等地塊可在雨季來(lái)臨前把種子播入土壤。

合理的種植方式和種植密度是保障黃芩高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的重要因素。黃芩主產(chǎn)區(qū)大多采用平作的方式,山東和陜西部分地區(qū)采用壟作。合理的種植密度可以為植株提供良好的生長(zhǎng)環(huán)境,促進(jìn)其更加茁壯地生長(zhǎng)[14]。通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)各個(gè)黃芩產(chǎn)區(qū)栽培密度差異較大,用種量在15～75 kg/hm2,定苗行距20～40 cm,株距8～15 cm。

2.3 黃芩主產(chǎn)區(qū)施肥技術(shù)的差異

藥材的生長(zhǎng)和有效成分的積累需要吸收水分和礦質(zhì)元素,土壤中的礦質(zhì)元素往往不足,需要通過施肥進(jìn)行補(bǔ)充。施肥時(shí)不僅要施足基肥,為了保證植株不同生育階段的養(yǎng)分需求,還要進(jìn)行科學(xué)追肥[15]。各產(chǎn)區(qū)黃芩施肥情況,見表3。

表3 黃芩主產(chǎn)區(qū)施肥狀況

由表3可知,各產(chǎn)區(qū)在施肥管理方面沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),缺乏科學(xué)性指導(dǎo),多數(shù)產(chǎn)區(qū)常年大量使用化肥,不僅造成肥料浪費(fèi)、土壤板結(jié)、土壤污染,產(chǎn)量也不理想。各產(chǎn)地種植黃芩使用最多的基肥是NPK復(fù)合肥與農(nóng)家肥/土雜肥配合,有機(jī)肥使用較少。農(nóng)家肥/土雜肥施用量在30 000～45 000 kg/hm2,其中含有大量的重金屬元素及病菌、蟲卵,腐熟不徹底或者處理不當(dāng)會(huì)給土壤帶來(lái)污染。氮磷鉀肥施用以NPK復(fù)合肥為主,甘肅宕昌和山東各地有使用過磷酸鈣和硫酸鉀的習(xí)慣。陜西澄城產(chǎn)區(qū)在基肥中加入草木灰,代替了化肥。藥用植物專用肥未見施用。

黃芩在不同生長(zhǎng)階段對(duì)氮、磷、鉀肥需求的比例不同,前期營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)需要大量施用氮肥,后期適當(dāng)增大磷、鉀肥用量有利于地下部分生物量的積累。追肥是實(shí)現(xiàn)黃芩不同生育階段對(duì)氮、磷、鉀肥需求配比不同的重要手段。調(diào)查顯示山東地區(qū)基本不追肥,其他產(chǎn)區(qū)追肥在春夏5—7月進(jìn)行,以化學(xué)肥料為主,不能滿足黃芩對(duì)肥料的精準(zhǔn)需求。各產(chǎn)區(qū)均未施用微量元素肥料。

2.4 黃芩主產(chǎn)區(qū)病蟲害防治的差異

病蟲害防治工作在中藥材全年管理中起著舉足輕重的作用,病蟲害猖獗與否直接影響著藥材的產(chǎn)量和質(zhì)量。黃芩主產(chǎn)區(qū)病蟲害防治情況,見表4。

表4 黃芩主產(chǎn)區(qū)病蟲害防治

由表4可知,各產(chǎn)區(qū)出現(xiàn)的病害主要有葉枯病、根腐病等,蟲害主要是黃芩舞蛾和蚜蟲。山西襄汾立枯病多發(fā),甘肅渭源和甘肅隴西灰霉病病害較嚴(yán)重。黃芩病蟲害防治手段以施加農(nóng)藥為主。調(diào)查發(fā)現(xiàn),黃芩日常防治中存在農(nóng)藥品種及濃度使用不當(dāng)、防治時(shí)期延誤等眾多防治技術(shù)不當(dāng)問題,導(dǎo)致用藥量偏多、環(huán)境污染、產(chǎn)品農(nóng)殘偏高和藥效降低;以及農(nóng)藥單一重復(fù)使用產(chǎn)生抗藥性等問題,已經(jīng)影響黃芩的產(chǎn)量和質(zhì)量。此外,栽培管理中的多年連作、沒有進(jìn)行輪作倒茬、磷鉀肥施用不足導(dǎo)致植株抗病性下降以及農(nóng)家肥腐熟不徹底都會(huì)導(dǎo)致病蟲害加劇。

2.5 黃芩主產(chǎn)區(qū)采收加工的差異

合理的采收年限對(duì)提高黃芩的產(chǎn)量和保證質(zhì)量非常重要。黃芩主產(chǎn)區(qū)采收時(shí)間及加工方法,見表5。

表5 黃芩主產(chǎn)區(qū)采收時(shí)間及加工方法

由表5可知,黃芩主產(chǎn)區(qū)中大多地區(qū)集中在第2年秋季或第3年早春采挖。生產(chǎn)上認(rèn)為1年、2年、3年生黃芩的黃芩苷并無(wú)明顯增加,3年生黃芩根重較2年生黃芩有顯著升高。所以,以根部生物量積累為依據(jù)的黃芩采收以地上部分枯萎即秋冬、初春時(shí)期為宜。

河北承德、陜西商洛等地在黃芩采收后用烘干的方法加工,其他產(chǎn)地黃芩初加工均采用晾曬的方法。朱俊霖等研究發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)紅外法處理的黃芩根中黃芩苷含量最高,但考慮到產(chǎn)地加工過程中的實(shí)際情況,還是采用自然曬干法更為經(jīng)濟(jì)、方便[16]。

3 存在問題及建議

種植是中藥材生產(chǎn)的“第一工廠”,是中藥材質(zhì)量的基礎(chǔ)保障[17]。各產(chǎn)區(qū)黃芩在自然條件、生態(tài)環(huán)境、栽培方法、采收和加工等方面都有一定的差異,所以不同產(chǎn)地的藥材在品質(zhì)和功效方面也存在差異。提高藥農(nóng)質(zhì)量意識(shí),重視藥材品質(zhì),規(guī)范栽培管理,是獲得優(yōu)質(zhì)藥材的保證。

3.1 黃芩栽培環(huán)境

文獻(xiàn)記載,黃芩適宜種植在中性或微堿性的粘壤土、砂壤土或礫質(zhì)土壤中[18]。本調(diào)查結(jié)果顯示黃芩主產(chǎn)區(qū)在山西、陜西、甘肅、山東,種植地多為山地、丘陵,山西、陜西少數(shù)平原地區(qū)也有種植。黃芩主產(chǎn)區(qū)土壤類型以褐土、綿土和黃土為主,呈中性或微堿性反應(yīng),屬壤土,適宜種植黃芩。各產(chǎn)區(qū)之間海拔、氣候等環(huán)境又存在差異,環(huán)境條件影響植物次生代謝產(chǎn)物生成和轉(zhuǎn)化,黃芩道地性的形成正是基因型與環(huán)境之間相互作用的產(chǎn)物[19-21]。郭蘭萍等研究表明黃芩的道地性并不局限在某個(gè)特定的小區(qū)域,從內(nèi)蒙赤峰到陜西太白一線均適宜黃芩次生代謝產(chǎn)物的積累[22]。因此,主產(chǎn)區(qū)的黃芩只要生產(chǎn)加工方式科學(xué)合理,種質(zhì)足夠穩(wěn)定,產(chǎn)量足夠大,都有望成為黃芩潛在道地產(chǎn)區(qū)。

3.2 黃芩種子

黃芩各產(chǎn)區(qū)種子直播用種量在15～75 kg/hm2,差異較大,原因在于黃芩種子小,出苗困難,若覆土不平或者遇干旱天氣會(huì)出現(xiàn)土壤結(jié)塊現(xiàn)象,影響出苗,導(dǎo)致缺苗斷壟。此外,由于黃芩花期長(zhǎng)達(dá)3個(gè)月,種子成熟期不一致且極易脫落,采收的種子活力不一致,凈度不高,導(dǎo)致生產(chǎn)上有通過加大用種量來(lái)提高黃芩出苗率的現(xiàn)象。所以,黃芩在選種時(shí)要選擇籽粒飽滿,大小均勻,色澤鮮明,健康無(wú)雜質(zhì)的種子。有條件的地區(qū),還可用色選機(jī)對(duì)種子進(jìn)行色選,揀出不合格種子。此外,黃芩播種前還可以進(jìn)行溫水浸種催芽,待大部分種子裂口出芽時(shí)即可播種。

3.3 黃芩栽培技術(shù)

種植是中藥材質(zhì)量的基礎(chǔ)保障。當(dāng)前,生產(chǎn)上黃芩種子繁殖的主要技術(shù)是直播法和育苗移栽法。周長(zhǎng)征認(rèn)為種子直播或育苗移栽都存在種子發(fā)芽率低、發(fā)芽不齊和成本高等缺點(diǎn)[23]。比較而言,黃芩育苗移栽法比直播法節(jié)約土地,節(jié)省種子,但是移栽后根分叉多,商品外觀品質(zhì)較差,收獲的藥材主要出售給藥企提取有效成分。直播法種植的藥材根系直,根分叉少,商品外觀品質(zhì)較好,質(zhì)量更好,可以條芩出售或者做黃芩飲片,商品附加值更高。生產(chǎn)上種植者可以根據(jù)土地使用率和商品預(yù)期出售方式選擇種植方式[24]。

建立合理的群體結(jié)構(gòu),協(xié)調(diào)個(gè)體與群體之間的關(guān)系是作物高產(chǎn)的關(guān)鍵[25]。合理的種植密度是黃芩獲得優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的重要技術(shù)手段[26]。栽培密度過大會(huì)使黃芩地上部分覆蓋緊密,植株的光合作用受到影響,生長(zhǎng)發(fā)育受阻,有效成分含量降低,影響藥材質(zhì)量;而栽培密度太小會(huì)對(duì)黃芩產(chǎn)量以及土地利用率產(chǎn)生較大的影響。王丹陽(yáng)等研究表明渭北旱塬地區(qū)不同栽植密度下黃芩外觀、產(chǎn)量及品質(zhì)差異顯著,株行距為20 cm × 10 cm時(shí),黃芩總體品質(zhì)較好[27]。前人關(guān)于栽培密度對(duì)黃芩藥材產(chǎn)量和品質(zhì)的影響進(jìn)行了大量研究,李懷德等結(jié)合藥材產(chǎn)量和種子產(chǎn)量、種植效益等方面研究得出黃芩最佳栽培密度為75 萬(wàn)株/hm2[28]。中藥材種植除了藥用部分能夠產(chǎn)生效益外,種子也是獲得種植效益的來(lái)源之一。因此,結(jié)合藥材和種子產(chǎn)量,黃芩種植密度控制在75 萬(wàn)株/hm2左右能獲得最大經(jīng)濟(jì)效益。

壟作有利于擴(kuò)大土壤表面積,提高土壤溫度,改善土壤透氣性。陳萬(wàn)祥等研究發(fā)現(xiàn)平畦寬行寬幅條播更有利于改善田間光照狀況,表現(xiàn)出較明顯的增產(chǎn)作用[29]。而劉金花研究表明起壟栽培與平畦栽培相比較,黃芩根長(zhǎng)、根粗、分枝數(shù)、鮮重均有提高,特別是黃芩苷含量有顯著提高[15]。鄒廷偉等研究得出“壟式”“壟式+無(wú)紡布”“壟式+覆蓋+無(wú)紡布”3種模式下黃芩產(chǎn)量和質(zhì)量均得到明顯提高,尤其“壟式+覆蓋+無(wú)紡布”效果較顯著[30]。因此,種植黃芩以壟作栽培為佳。

適宜的播期是獲得高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)藥材的重要條件之一。邵璽文等研究表明,黃芩秋播和春播根分枝數(shù)、根長(zhǎng)、根粗、產(chǎn)量差異不顯著,并且都高于夏播,春、夏、秋播地上部分產(chǎn)量無(wú)差異[31]。因此,黃芩可在春秋2個(gè)季節(jié)播,種植戶可根據(jù)土地使用效率確定適宜的播種期。

3.4 黃芩專用肥

曹鮮艷、張燕等研究發(fā)現(xiàn)氮磷鉀配施增產(chǎn)效果最好,施用復(fù)合肥的黃芩苷平均含量高于單一施肥[32-34]。調(diào)查結(jié)果表明,各產(chǎn)區(qū)種植黃芩基肥使用最多的是NPK復(fù)合肥與農(nóng)家肥配合施用。但是在藥材生產(chǎn)中高產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)往往不能兼得。氮肥雖有利于黃芩植株的生長(zhǎng),過多則會(huì)造成黃芩苷含量下降,磷肥最有利于黃芩苷的合成。磷肥與氮肥合理配施可以提高磷肥的肥效[33-34]。黃芩的藥用部位是根,在生長(zhǎng)發(fā)育過程中需要大量鉀,陜西澄城產(chǎn)區(qū)在基肥中加入草木灰,則能給土壤補(bǔ)充鉀肥促進(jìn)黃芩根部發(fā)展。

微量元素可以參與植物有效成分的合成,影響植物次生代謝產(chǎn)物的形成和積累。調(diào)查發(fā)現(xiàn)各產(chǎn)區(qū)均未施用微量元素肥料。李鳳等研究表明,在黃芩生長(zhǎng)過程中,噴施微肥對(duì)植株的生長(zhǎng)有明顯的促進(jìn)作用,葉面噴施一定濃度的微肥對(duì)2年生黃芩中漢黃芩素的含量有明顯的提高效果[35]。所以,建議可根據(jù)黃芩營(yíng)養(yǎng)特點(diǎn)及土壤質(zhì)地、營(yíng)養(yǎng)狀況研發(fā)黃芩專用肥,確定生產(chǎn)中肥料施用量及施用時(shí)間[36]。

3.5 黃芩病蟲害防治

目前,黃芩主產(chǎn)區(qū)針對(duì)病蟲害防治依舊是化學(xué)手段應(yīng)用較多,成本高且易造成土壤性狀惡化及環(huán)境污染等問題。因此,建議各產(chǎn)地還可在種植前對(duì)土壤進(jìn)行消毒,改良栽培方式,加強(qiáng)田間管理,增施磷、鉀肥以提高抗病性,并結(jié)合生物、物理防治等措施。如:選擇地勢(shì)高、干燥、排水良好的地塊育苗或種植,與禾本科植物輪作倒茬;發(fā)現(xiàn)病株立即帶土挖除,并對(duì)周圍環(huán)境進(jìn)行消毒;黃芩收獲后及時(shí)清理田園,減少傳染源。

3.6 黃芩采收

前人多采用高效液相色譜法測(cè)定不同生長(zhǎng)年份黃芩根中活性成分的含量變化,確定黃芩最佳采收時(shí)期為2-3年[37-41]。Jiachen Sun采用代謝組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)分析研究了子芩和枯芩在生長(zhǎng)發(fā)育過程中代謝產(chǎn)物轉(zhuǎn)化和蛋白質(zhì)表達(dá)的變化,確定了黃芩最佳采收時(shí)期是5年,同時(shí)也為枯芩是藥典中質(zhì)量最高的藥材提供了重要依據(jù)[42]。但是黃芩的采收期應(yīng)該在確保藥材質(zhì)量的基礎(chǔ)上,兼顧產(chǎn)量最大化和土地的高利用率。因此,黃芩的最佳采收時(shí)期為2-3年。

陜西、山西、甘肅、山東作為國(guó)內(nèi)黃芩的4個(gè)主產(chǎn)區(qū),在產(chǎn)地環(huán)境、黃芩種植、施肥、病蟲害防治、采收加工等方面存在很大差異,各地產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊。黃芩的種植基地建設(shè)要建立在產(chǎn)地適宜性的基礎(chǔ)上,還要結(jié)合當(dāng)?shù)氐纳a(chǎn)力發(fā)展水平以及適宜黃芩種植的管理技術(shù),嚴(yán)格控制黃芩栽培過程中各個(gè)影響因子。實(shí)行科學(xué)管理,后期建立并推行黃芩高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效的栽培技術(shù)體系,進(jìn)一步為黃芩栽培提質(zhì)增效奠定基礎(chǔ)。