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的需求,人工栽培黃芩日漸成為黃芩藥材的主流來源[7]。

市場流通的黃芩產(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)。為了深入了解我國黃芩生產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)狀,對山西(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,檢索中國學(xué)術(shù)期刊全文數(shù)據(jù)庫(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、海拔等因素均對黃芩黃酮類成分有影響[9-11]。適宜的生長環(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,而對于山地、丘陵等地塊可在雨季來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環(huán)境,促進(jìn)其更加茁壯地生長[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。

黃芩在不同生長階段對氮、磷、鉀肥需求的比例不同,前期營養(yǎng)生長需要大量施用氮肥,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,健康無雜質(zhì)的種子。有條件的地區(qū),還可用色選機(jī)對種子進(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)對黃芩產(chǎn)量以及土地利用率產(chǎn)生較大的影響。王丹陽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、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+無紡布”“壟式+覆蓋+無紡布”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、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,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,在黃芩生長過程中,噴施微肥對植株的生長有明顯的促進(jìn)作用,葉面噴施一定濃度的微肥對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)黃芩營養(yǎng)特點(diǎn)及土壤質(zhì)地、營養(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定不同生長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)。