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黄芪种植需要的土壤和气候 蒙古黄芪与盐碱地化肥之间的奇妙反应

时间:2024-05-10 16:52:44/人气:139 ℃

前言

国家中药材产业技术体系专家们提出了“不向农田抢地”等中药材的“生态种植”口号,为蒙古黄芪的“生态种植”提供了研究的方向。

蒙古黄芪

黄芪,又名黄耆、百木,已有 2000 多年的药用历史,是我国传统的大宗药材,为豆科植物蒙古黄芪或膜荚黄芪的干燥根,具有补气升阳、固表止汗等作用。与膜荚黄芪相比,蒙古黄芪虽然形态相似,但其植株较矮小,具有花期相对较早等特点,蒙古黄芪原产于内蒙古等地,有着较强的抗逆性,形态品质更好。

黄芪近年价格呈上涨趋势,2010 年平均价格 19 元/kg 左右,2014、2015~2016、2017 年价格分别为 15~25 元/kg、11~15 元/kg、16~23 元/kg,当前几年蒙古黄芪价格在 30~35 元/kg 左右,精选的优质蒙古黄芪加工切片售价达 100~130 元/kg 左右。

由于内蒙古黄芪种植优势明显,经过多年培育,许多盟市将黄芪等中药材种植作为脱贫产业、特色产业发展,通过扶持龙头企业大规模建设种植基地,例如内蒙古固阳县和武川县。在功效方面,最早我国古代书籍例如《本草纲目》等对黄芪的功效做了记载,而现代药理研究表明,黄芪中发现锌、铁、硒、铜等多种微量元素以及多种化学成分,其中多糖类、三萜皂苷、黄酮类等是主要的提取物。

黄芪多糖具有抗衰老等能力;黄芪甲苷具有抗病毒等功效;黄酮类成分具有保肝等活性。另外,黄芪在预防新型冠状病毒中也是出现频次最高的中药之一,代表中成药有甲类 OTC 及甲类医保药物“玉屏风散”。除药用作用外,同时还有着保健作用,常用作化妆品、兽药以及饲料等。

蒙古黄芪从播种到收获至少需要两年的时间:第一年春季育苗种植,秋后起苗收获根茎部位窖藏过冬,次年春季进行种苗平卧式移栽。因此优质的种苗是生产成品药材的保障,而在传统育苗生产过程中,每种植 6~10 亩商品黄芪,需要 1 亩育苗田,存在土地占用多、育苗周期长、标准化程度低、劳动力用量大等问题,使得育苗成本较高;此外,大田育苗的种、管、收,不易调控,且土传病害多,致使优质种苗率低,造成商品黄芪质量不稳定。种苗生产成本高、效率低、质量差,已成为制约黄芪种植产业发展的瓶颈问题。

盐碱化土壤概述

目前约 80 %的盐碱地有发展为耕地的潜力,这其中包括大量的盐渍化耕地。内蒙古自治区从东到西有 5000 万亩盐碱荒地,不论是耕地,还是草原等,均存在不同程度的盐碱化由于盐碱地板结严重、土壤透气性差,不利于对地下根茎类药材的生长。

因此我国采用各种措施进行盐碱地改良,如农业措施有粉垄耕作等,粉垄耕作具有能够深耕深松但不打乱土壤结构、保证土壤均匀细碎以及降低土壤容重的作用,同时也有利于雨水的下渗,促进作物的根系更好的吸收土壤中的水分以及养分,提高肥料利用效率及提高产量等作用;化学措施有有机肥料的使用等,有机肥能增加土壤有机质含量,降低土壤 pH 值;生物措施有微生物菌肥的使用等,微生物菌肥可显著增加土壤中的微生物多样性,进而达到改良盐碱地的目的。

由于盐碱地受到化肥和农药的污染较少,因此种植抗盐碱类药材,具有成本低、污染少、易集约化管理、可形成规模效益的优势,且盐碱地种植的药材其药效成分往往较高,即“顺境出产量,逆境出品质”

蒙古黄芪的育苗技术

目前国内外对蒙古黄芪育苗方面的研究主要集中在大田育苗方面,如米永伟等研究结果表明覆膜穴播方式按 150 kg·hm-2 播种量进行蒙古黄芪种苗繁育,其种苗性状与产量等综合指标最优;荆彦民等研究结果表明应用黑色地膜覆盖育苗,对蒙古黄芪种苗具有较好的提质增产抑草作用;管青霞等研究结果表明蒙古黄芪在半湿润、湿润区和灌溉区以 7.5 cm 口径打孔育苗模式最佳。

王琳的研究表明蒙古黄芪种苗随着密度增加,优质苗比率下降的幅度随之增加;李军贤等的研究表明蒙古黄芪春播田较冬播田出苗率虽低,但后期育成苗栽产量和质量均极显著提高;

王国祥等的研究表明在蒙古黄芪育苗过程中,氮素可促进种苗根部的生物量积累;Lang等的研究表明蒙古黄芪不同浓度的根际土壤水提液显著影响幼苗生长,低浓度增加幼苗 SOD 和 POD 活性,促进幼苗生长和根系活力的提高,而高浓度下引起幼苗的 MDA含量增加,使细胞膜损伤;

王渭玲等研究表明施肥促进了蒙古黄芪幼苗生长,为根系生长、后期产量和有效成分积累提供了充足的营养,增加了根系干物质积累,对根系干物质积累影响的大小为氮>钾>磷。

环境胁迫对蒙古黄芪差异代谢物和差异表达基因的影响

中药材的药效成分主要是一些次生代谢物,研究表明药用植物受到胁迫(如盐碱胁迫、干旱胁迫)后其药效成分含量往往较高,即所谓的“顺境出产量,逆境出品质”。目前环境胁迫对蒙古黄芪影响的研究主要集中在生理方面,如韩多红等研究了盐碱胁迫对蒙古黄芪种子萌发和幼苗生理特性的影响;刘旭光研究了盐碱胁迫下接种 AMF 对蒙古黄芪幼苗生长及有效成分含量的影响;李孝基研究了盐碱胁迫对二年生蒙古黄芪主要药效成分含量的影响等。

而运用代谢组学和转录组学技术对蒙古黄芪响应环境胁迫的研究比较少,如Liu等的研究表明在UV-B胁迫下,通过GC-MS非靶向代谢组分析,发现较多糖类化合物在蒙古黄芪根部组织显著增加积累的现象,表现出了生长能量从地上组织向地下组织的转移;

Jia等通过代谢组学研究表明干旱胁迫对蒙古黄芪的糖酵解、三羧酸循环、天冬氨酸家族代谢、淀粉和蔗糖代谢等主要途径均有显著影响,通过转录组学研究表明蒙古黄芪在轻度和中度胁迫条件下,代谢类中上调的 DE 基因多于下调的 DE 基因,而重度干旱胁迫下,1392 个下调的 DE基因富集,比轻度胁迫增加了 2 倍以上,此外,与上调基因相比,下调基因对生物过程、信号转导和生长的调控更为丰富。

目前运用代谢组学和转录组学对盐碱胁迫如何影响二年生蒙古黄芪差异代谢物和差异表达基因的研究较少。

肥料对蒙古黄芪产量和药效成分及盐碱地的影响

目前肥料对二年生蒙古黄芪产量和药效成分影响的研究已有报道,前人研究表明有机肥、菌肥、腐殖酸水溶肥、复合肥等肥料对二年生蒙古黄芪产量和药效成分有着一定影响,如贺连珍等的研究表有机肥全部替代化肥后施用量在 7500 kg·hm-2的处理产量表现最佳;Won等的研究表二年生蒙古黄芪植株生长与粪肥的用量呈线性正相关。

一般来说,粪肥用量越大,其根系的长度和直径越大,其根系产量与对照相比增加 8 %;魏琴芳等的研究表明施复合 EM 菌种 15 kg·hm-2后黄芪产量最高,增产16.81 %;郭岩的研究表明了喷施腐殖酸处理显著提高蒙古黄芪产量和品质;马中森等的研究表明较常规复合肥,施 30 %矿化复合肥 3000 kg·hm-2 的黄芪甲苷含量和经济收益最高;Wang等的研究表明氮肥显著增加了蒙古黄芪根系生物量、株高、根长和根径,对黄芪甲苷和毛蕊异黄酮糖苷含量无显著影响。

但对于一些新型肥料如海藻肥在蒙古黄芪上施用的研究仍较少,且以上施用的肥料均在正常 EC 值、PH 值的土壤中,对于盐碱地中移栽的二年生蒙古黄芪,肥料对其产量和药效成分的研究还需进一步深入。

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