黄精繁育技术与栽培模式研究综述

作者: 刘璇 程汝滨

[摘 要] 黄精为百合科黄精属植物黄精、滇黄精和多花黄精的干燥根茎,在我国具有悠久的药用和食用历史。由于黄精具有独特的医疗和保健价值,市场对于其需求量不断增加,导致野生黄精资源逐渐减少,因而人工仿野生栽培已成为黄精资源可持续开发利用的重要手段。黄精的人工繁育技术包括种子繁殖、根茎繁殖和组织培养快速繁殖。黄精育苗后的仿野生栽培模式包括大田栽培、林下栽培和田间套种栽培,不同栽培模式对黄精的产量与质量均有影响。

[关键词] 黄精;繁育技术;栽培模式

[中图分类号] S567.23 [文献标志码] B [文章编号] 1674-7909(2022)12--4

0 引言

黄精(Rhizoma polygonati Delax.ex Redoute)为百合科黄精属多年生草本植物,别名仙人余粮或老虎姜。2020年版《中华人民共和国药典》收录品种为黄精(Polygonatum sibiricum Red.)、滇黄精(Polygonatum kingianum Coll. et Hemsl.)、多花黄精(Polygonatum cyrtonema Hua.)的干燥根茎。其按外观不同可分为“大黄精”“鸡头黄精”或“姜形黄精”。黄精喜阴耐寒,主要生长在土壤疏松肥沃、阴湿的林下或山坡背阴处,全国分布广泛。作为药食同源的一味传统药材,黄精始载于《神农本草经》,被列为上品,在我国的使用历史已超过2 000 a。黄精具有极高的药用价值和营养价值,国家卫生健康委员会于2002年将其列入既是食品又是药品的物品名单[1]。现代药理研究证明,黄精具有降低血糖,预防心血管疾病,增强机体免疫力,预防衰老,保护肝脏、肾脏及抗肿瘤等功效。黄精中的黄精多糖、黄酮类、蒽醌类、皂苷类、生物碱类及氨基酸类等化学组分是其发挥疗效的物质基础[2],在保健品开发领域具有广阔的应用前景。

由于黄精的经济和社会效益日益突出,市场对于黄精原材料的需求也随之增加。盲目无规划地采挖野生黄精会导致其种质资源枯竭。目前,黄精的人工繁育技术主要有种子繁殖、根茎繁殖和组织培养快速繁殖。然而,各种繁育技术在黄精实际育苗中的应用均具有一定局限性,如种子繁殖周期过长,根茎繁殖品种易退化、繁殖系数低,组织培养繁殖操作技术要求过高等。目前,黄精的栽培模式主要包括大田栽培、林下栽培和田间套种栽培。不同类型的种植模式对黄精的产量和质量具有重要影响。笔者主要针对近年来黄精繁育技术和栽培模式的相关研究进行综述,梳理总结了黄精种子繁殖、根茎繁殖和组织培养繁殖技术以及不同栽培模式下黄精生长及生产情况,以期为黄精的培育和开发利用提供参考依据。

1 黄精繁育技术研究进展

1.1 种子繁殖

黄精种子繁殖一般于8月选用成熟饱满种子,按细沙与种子质量比3∶1均匀混合进行沙藏,储存于背阴处30 cm深的湿润坑内。来年春季将筛出的种子按12~15 cm的行距进行撒播,盖浅土且不时浇水,土壤保持一定湿度,在泥土表面覆盖稻草、地膜等,出苗时将草移除[3]。待苗长至6~8 cm高时,进行间苗处理,大约生长1 a后可以移栽至大田。种子品质是黄精种子繁殖育苗的关键影响因素。苏海兰等[4]按照净度、发芽率、生活力及千粒质量等指标将多花黄精种子品质分为I、Ⅱ、Ⅲ级,其中I级品质要求其发芽率和生活力分别不低于80%和90%。选用黄精种子进行繁育时,不同采收时间内果实的成熟度和种子前处理对黄精种子的品质具有一定影响。陈松树等[5]研究发现10月1—15日是贵州省六枝特区多花黄精果实的最佳采收期,此阶段采收的绿果和墨绿果分别在发酵16 d和阴干处理的条件下种子品质最好。焦劼等[6]发现不同品质等级的黄精种子对其发芽率、初生根长及萌发过程所形成的球状结构大小均有影响,其中以球状结构大小影响最为明显,生产中宜选取种皮亮黄色的种子进行种植。黄精种子存在休眠现象,可采用特定方法提高种子萌发率,以缩短黄精育苗时间。层积处理和化学药品处理是最常用的解除休眠技术。薛晨阳等[7]发现在低温层积处理中,黄精种子中主要贮藏营养物质在各类酶促反应下分解为可溶性蛋白及糖类等小分子化合物,为胚的分化发育提供能量,从而促进种子萌发。刘保财等[8]研究发现多花黄精种子经低温沙藏结合50 mg/L GA3浸种3 h处理效果最好,其发芽率可达93.33%。此外,利用机械处理、温水浸种、超声处理或多种方式综合处理,均可缩短黄精种子休眠期。黄精通过种子繁殖,其繁殖系数高,但育苗周期长,未经过催芽处理的种子育苗一般要经过4~5 a,而且人工催芽步骤复杂、成本高,目前利用黄精种子繁殖技术育苗还难以实现规模化生产。

1.2 根茎繁殖

根茎繁殖是黄精繁殖的传统方式,其具有产量高、出苗快的特点,分为春栽和秋栽两种栽种方式。春栽在3月下旬进行,秋栽在10月上旬进行。选取生长健壮、无病虫害植株的鲜根茎,将先端幼嫩部分截成数小段,每段含两三节,以10 cm为宜,待切口稍晾干后于晴天进行栽植;按株距15~25 cm、行距20~30 cm开沟,沟深7~10 cm,覆土5~9 cm。栽后5 d左右浇水,注意保持土壤湿润。秋末栽植者,土壤上冻前覆盖秸秆、稻草或树叶等保暖越冬,出苗前撤掉[9]。黄精根茎繁殖育苗产量与其种茎品质有关,因此,对其栽培用种茎进行品质分级对于规范黄精栽培具有重要意义。赵君等[10]采用K-均值聚类分析法根据质量、芽数和茎节等指标将多花黄精种茎划分为I、Ⅱ、Ⅲ等级,研究结果表明Ⅱ级种茎为最佳繁殖材料,其产出系数最高达3.47。此外,黄精根茎繁殖种苗的移栽时间对其育苗产量也具有影响。田启建等[11]研究发现,黄精一年生种苗最佳移栽时期应选择育苗第2年的12月,即在大田黄精采收时期进行,其出苗率可达89%。黄精通过根茎繁殖能在1 a内出苗,极大地缩短了育苗时间,但繁殖系数低且易受病虫侵害。因此,对于黄精的根茎繁殖技术还需要进行进一步的研究。

1.3 组织培养繁殖

黄精种子繁殖系数高,但育苗周期长;根茎繁殖相较于种子繁殖周期短,但繁殖系数低,耗费大,不利于推广。近年来,大量有关利用组织培养技术开展快速繁殖的研究为解决黄精种苗短缺问题提供了新思路。叶雨心等[12]研究发现以多花黄精根茎为外植体诱导愈伤组织的最适培养基为MS+6-BA 2.0 mg/L+2,4-D 0.5 mg/L+NAA 0.1 mg/L+KT 1.0 mg/L,其愈伤组织诱导率可达39.10%。除根茎外,还可以叶片为外植体进行黄精组织培养。陈松树等[13]研究发现以多花黄精叶片为外植体诱导愈伤组织的最佳培养基为MS+6-BA 3.0 mg/L+NAA+蔗糖,最高诱导率可达53.89%。肖雅等[14]研究发现,黄精组培苗有无茎叶对移栽成活率影响并不明显,有无生根才是黄精组培苗移栽成活的关键,无根组培苗完全不能成活。组织培养是解决黄精种苗资源短缺问题的关键技术,通过组织培养技术可以在短时间内获得大量黄精种苗。然而,目前黄精组织培养技术尚不成熟,存在着根状茎易受污染、丛生芽诱导率低、技术要求和投入成本过高、难以大规模推广等问题,今后应深入进行相关技术的研究与优化。

2 黄精栽培模式研究进展

2.1 大田栽培

黄精喜阴,大田栽培有露地栽培和大棚遮阴栽培两种模式。露地栽培时宜选择有自然遮阴条件的山边或沟渠边的大田,自然遮阴效果不良的大田需搭建大棚进行人工遮阴种植。大田栽培时遮阴度对黄精的生长具有一定影响。朱波等[15]研究发现,大田栽培模式下的黄精在3月中旬至9月经市售50%二层遮阴网(遮阴度74.6%)处理后,其株高、茎直径、叶长、叶宽与果实个数等农艺性状表现最优。此外,有研究报道大田栽培的黄精和多花黄精越冬芽出土多在3月底至4月初,出苗率较高,并有一窝多苗现象[16]。因此,种植户在进行黄精大田栽培时,应注意加强早春田间管理,保证出苗正常,提高栽培群体生长量。育苗大棚是黄精栽培的重要场所,但现有的大棚管理技术操作烦琐,劳动成本较高。目前,丽水市景宁县高海拔大田无遮阴及稻草覆盖栽培种植黄精收效明显,其一年生块根生长量高于同规格林间套种的黄精。此模式不仅降低了黄精种植时的投入成本,还提高了黄精产量,为种植户带来了可观的经济收益,实现了生态效益与经济效益并进的可持续发展。

2.2 林下栽培

林下套种黄精可节约土地、降低种植成本,并且易于推广。黄精具有喜阴耐湿的生长特点,适宜与林木进行套种栽培,常见林分类型有香榧林、锥栗林、杉木林及毛竹林等。不同林分类型下种植的黄精在生长情况、有效成分积累及产量方面均有一定差异。有研究发现,香榧林下套种的多花黄精生长情况与其郁闭度有关,在香榧林郁闭度为0.7时,多花黄精的长势最好,香榧的各项生长指标及单株榧蒲产量均较高,复合经营的综合效益最佳[17]。然而在实际栽培过程中,传统单一的香榧—多花黄精栽种模式往往存在着林分郁闭度不达标、多花黄精倒苗时间早、生长期过短及林下套种多花黄精“以短养长”效益不显著等问题。因此,有必要寻求新的种植模式,以延长林下栽培黄精的生长期并提高其根茎生产量。郑文彪等[18]发现在香榧—多花黄精—雪莲果三元套种模式下,多花黄精倒苗时间比传统模式延迟了30多d,根茎增殖倍数以及香榧基径年生长量较传统模式分别提高了37.43%和28.46%,雪莲果当年667 m2经济收入达1 318元。此外,刘跃钧等[19]研究了9种不同复合经营模式下多花黄精的根茎鲜产量、多糖含量和锥栗果的品质,发现采用锥栗林下“套种多花黄精—整地40%~60%—覆盖物”不仅能显著提高多花黄精和锥栗果的产量和品质,还能显著减少林地泥沙流失量,改善林地耕作层土壤的理化性质。叶秀萍等[20]在多种条件一定的情况下,对比红花油茶林、猕猴桃林、毛竹林和杉木林下种植的黄精年株高、地径、叶片数量及块根鲜质量,结果表明黄精在红花油茶林下套种的生长势较好,块根鲜质量高达42.75 g。林下栽培黄精时选地的海拔及坡位、坡向均对黄精生长发育具有影响,在实际栽培过程中,应根据具体需要选择适宜的林分类型及立地条件对黄精进行培育。

2.3 田间套种

黄精还可与大田作物进行套种栽培,在种植传统农作物的同时,实现了农作物与中药材共生,提高了土地的利用率,为种植户创造了更高的生产效益。大田栽培时可立体套种玉米、大豆等农作物或梨、猕猴桃、桑等经济作物及其他中药材,实现一地多用。黄精套种玉米时,作物与药材的栽培密度需根据实际栽培情况确定。田启建等[21]研究发现,30 000窝/hm2黄精套种单株玉米30 000窝/hm2的栽培模式与当地常规栽培模式相比总产值增加187.7%,纯收入增加339.0%,是当地黄精与玉米套作的最佳立体栽培方式。此外,田间套种玉米等高秆作物对黄精根茎的有效成分积累和产量也有一定影响。吴康靖等[22]研究发现,四年生黄精在大田套种玉米和林下仿野生抚育两种栽培模式下主要化学成分的积累趋势一致,但含量差异显著:4—10月大田套种玉米的黄精根茎中的多糖含量为8.26%~22.87%,林下仿野生抚育黄精根茎中的多糖含量为6.46%~18.53%,两种种植模式均以8月中旬采收的根茎中多糖含量最高,其最佳采收期为8月中下旬。黄精田间套种栽培模式不仅充分利用了土地资源,还提高了田间遮阴度,降低了黄精大田栽培时需人工搭建大棚的成本。

3 结语

我国黄精属植物种类繁多,广泛分布于东北、华北、西北、华东及云贵川等地区,《中华人民共和国药典》中收录的黄精仅占黄精属植物种类的7.5%[23]。作为药食两用的名贵药材,目前黄精开发领域涉及农业、医疗保健、食品及化妆品等行业,涉及产业广,市场对于黄精的需求量大。为缓解药用黄精品种短缺和野生黄精资源枯竭现状,相关人员有必要加快对于黄精优质种质资源开发及人工繁育技术的研究。

黄精产业是“健康中国”战略背景下的大健康朝阳产业。浙江省西南地区拥有适宜黄精繁殖生长的地理环境和气候条件,其野生黄精资源分布广泛,且以多花黄精和长梗黄精为主,区域黄精产业发展具有广阔的前景。发展黄精产业助农致富,已成为浙江省实现乡村振兴、助力高质量发展共同富裕示范区建设的重要手段。目前,遂昌县、景宁县、天台县等地政府已出台扶持黄精产业发展的相关政策,通过建立黄精规范种植基地,与高校合作成立相关研究所培育黄精优质种苗,依托“企业+合作社+基地+农户”的经营模式,推动黄精栽培种植与深加工产业的发展[24-26]。然而,目前在黄精育种过程中仍存在着种子发芽率不高、繁殖周期过长,根茎繁殖品种易退化、繁殖系数低,组织培养繁殖技术要求和成本过高、难以大规模推广等问题。黄精栽培种植过程中,优质种苗匮乏、栽培技术不规范、林下种植管理投入较大等问题依然突出。未来应进一步探索黄精繁育技术,加快优质黄精品种的培育和推广,开发高效鉴别区分黄精品种的技术,因地制宜改善区域黄精栽培模式,以促进我国黄精产业健康、可持续发展。

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