無公害竹節參生產技術探討△

徐燃，沈亮，張紹鵬，游景茂，徐江*

（1.武漢輕工大學生物與制藥工程學院，湖北 武漢 430000；2.中國中醫科學院中藥研究所，北京 100700；3.湖北省農業科學院中藥材研究所，湖北 恩施 445000）

竹節參來源于五加科人參屬藥用植物竹節參Panax japonicus C.A.Meyer.，以干燥根莖入藥，別名竹節三七、竹節人參、白三七等[1]。竹節參具有散瘀止血、消腫散結、祛痰止咳、補虛強壯等功效。由于其兼具人參和三七的部分功效，被土家族、苗族等少數民族地區譽為 “草藥之王”[2-3]?，F代藥理學研究表明，竹節參對心血管系統、免疫系統、中樞神經系統、消化系統等具有有效的保護作用[4-5]。野生竹節參主要分布于我國西南地區的云南、貴州、四川、湖北恩施州等地區。長期以來，竹節參藥材的主要來源為野生資源，因其藥效好、價格高，誘發了各地藥農的濫采亂挖，從而嚴重破壞了這一珍貴藥用植物的生境，致使竹節參野生資源已處于瀕危狀態[6]。

20世紀90年代，竹節參野生轉家種的人工馴化工作，在湖北恩施栽培成功?，F竹節參的栽培品種已逐漸取代野生品種資源，成為商品藥材的主要來源。然而，目前竹節參生產仍大多沿用傳統的技術與經驗，種植方式粗放、田間管理混亂、絕大多數藥農各自為戰，難以形成規范化、精細化、規?；姆N植基地，嚴重影響了竹節參藥材產量、質量的提升[7-8]。為此，大力推進無公害竹節參精細栽培技術勢在必行。本研究團隊針對竹節參盲目引種、無序生產、農殘超標等問題，通過系統總結全球產地生態適宜性區劃信息系統（GMPGIS）精準選址，并探討優良品種選育、土壤復合改良、田間精細栽培管理、合理施肥及病蟲綜合防治等措施，在滿足自然環境正常有序發展要求的栽培模式條件下，全面建立竹節參無公害精細栽培技術體系，以期為生產高品質、低農殘的無公害竹節參藥材提供參考，為竹節參產業獲得更顯著的經濟、社會及生態效益奠定基礎[9]。

1 竹節參無公害生產基地選擇標準

1.1 竹節參適宜生態因子及種植產區

竹節參適宜生長的生態幅較窄，一般分布于海拔800～2400 m的山坡、山谷林下陰濕處或竹林陰濕溝邊。據文獻記載，竹節參野生資源主要零散分布于云南、貴州、陜西、湖北、四川、湖南、江西和浙江等省的北緯31°附近的高山地區。劉海華等[6]對文獻中記載的竹節參產區進行實地調查，僅在湖北恩施新塘鄉太山廟發現竹節參野生資源，且數量極少，表明竹節參產區野生資源已瀕臨枯竭。

課題組通過GMPGIS產區區劃系統分析竹節參最適生長區域21個環境因子范圍，表明竹節參喜肥趨濕，忌強光直射，耐寒而懼高溫；適宜生長的氣候屬亞熱帶季風氣候，產地內山脈縱橫，丘陵起伏，夏無酷熱，冬無嚴寒，水熱源豐富，年平均氣溫約14.8℃左右，無霜期220 d，中性或偏酸性（pH＝5.5～6.5）的土壤為適宜竹節參生長的土壤環境（見表1）。竹節參著生的土壤為黃棕壤、黃壤和紅壤，并以潮土和腐殖土為主，腐殖土厚度5～30 cm，pH 6.0～6.8，含水量16.8% ～24.2%，土壤容重1.39～2.12，其生長伴生植物群落特征主要為喬木層-灌木層-草本層，垂直結構較明顯。以上研究結果為竹節參引種栽培和保護撫育提供了科學依據，為農田規?；耘嗑珳蔬x址提供了理論參考[10-11]。

1.2 竹節參栽培無公害環境要求

無公害竹節參生產基地應遠離城市、公路、工業區、周圍無潛在的工礦污染源。其產地環境應符合國家 《中藥材生產質量管理規范（試行）》，NY／T 2798.3—2015中對中藥材生產的規定；空氣環境質量應符合 《環境空氣質量標準》GB／T 3095—2012中一、二級標準值要求；種植地土壤必須符合 《土地環境質量標準》GB 15618—2008和 NY／T 391—2013的一級或二級土壤質量標準要求；灌溉水的水源質量必須符合 《農田灌水質量標準》GB 5084—2005的規定要求，同時依據國家地面水環境質量標準GB 3838—2002的二級和三級標準實施。并定期對竹節參種植基地及周邊環境水質、大氣、土壤進行檢測和安全性評價。此外，還應把握水源、肥源及肥料處理，生產、加工、貯藏地及周圍場地均應保持清潔衛生。

2 竹節參優良品種選育

選育推廣優質、高產、抗逆的品種是實施竹節參無公害生產的有利保障。竹節參育種研究主要以提高竹節參產量、質量為主。2006年，湖北省農科院中藥材所科技人員從人工馴化栽培的大量野生竹節參中選育出 “鄂竹節參1號”新品種，獲得了湖北省品種審定委員會審（認）定。該品種每畝產量可達138.2 kg（1畝 ＝666.7 m2），主要適宜于海拔1400 m以上地區種植。目前，該品種已在竹節參原產地湖北省恩施、宣恩、咸豐3個縣市推廣種植，并建立了規范種植基地。但總體來說，該品種種植應用面積還不大[12]。林先明等[13]采用性狀與產量通徑分析法，比較了竹節參各生物學性狀對根莖產量的相對重要性，得出新品種選育中莖粗、最大的小葉寬、葉片與花序的夾角是值得充分重視的性狀，為進一步培育更優質、高產、高效的竹節參新品種提供了研究基礎。除此之外，竹節參在抗病品種選育方面的研究幾乎為空白，而竹節參種植過程中面臨大規模的土傳病害，尤其是高溫多雨季節發病更為嚴重，幾乎可導致絕收，因此該方面系統性的研究工作亟待加強。

表1 竹節參全球范圍內主要生長區域生態因子值

竹節參屬于分布較最為廣泛的人參屬藥用植物，存在遺傳群體混雜、整齊度差、產量低、品質不穩定等特點，因此增加了竹節參優良品種選育的難度。宋佳[14]研究表明栽培竹節參與野生竹節參種群間的高水平的居群間基因交流、產區環境因子以及人類的歷史活動均影響了竹節參的遺傳多樣性。因此，進一步系統深入研究竹節參及其變種的遺傳背景，導入外源基因，利用分子設計與基因工程技術，并有機結合傳統育種技術與現代生物、分子技術進行輔助育種，是目前提高竹節參育種效率的有效手段，也是快速改變竹節參良種匱乏的有效途徑[15]。

3 竹節參規范化栽培體系

3.1 種植土壤改良

竹節參種植一般選擇排水良好、坡度5°～20°、地勢背風向陽、pH值在5.5～7.0的沙質壤土或腐殖質土。熟地選栽培前茬以玉米、花生、黃豆等作物為宜。選好地后，荒地于6—7月耕翻，熟地于前茬收獲后耕翻。犁耙多次，使土地細碎，充分風化，并通過日曬殺死土中部分病菌和蟲卵。有條件的地方，可于耕地時地上鋪一層山草進行燒地處理，增加土壤肥力，殺死蟲卵。最后一次犁耙時，每畝用生石灰40～50 kg均勻撒于地面，耙細整平作畦，畦面呈瓦背形，畦寬 120 cm，高 20 cm，畦間距30 cm。畦長視地形及栽培管理需要而定。播種前或種植前，每畝施肥2500 kg，其中腐熟的農家肥50%～60%，草木灰40%～50%，并拌入鈣鎂磷肥30～40 kg，撒在畦面上，翻入表土內[16]。

3.2 無公害竹節參綜合農藝措施

無公害竹節參種植綜合田間管理應貫穿播種、栽培、收獲以及留種的全過程。依據竹節參生長發育的特點，因時因地采用促進和控制相結合的調控措施，以滿足其生長發育所需求的環境條件，從而達到收獲優質藥材、提高產量的目的。

3.2.1 選種及播種 竹節參的一般繁殖方法為就地采籽播種，可于8月中、下旬在田間選擇生長健壯、無病蟲害、粒大、成熟早的4年生以上植株果實采籽，除去果皮，并用0.3%高錳酸鉀溶液或10%福爾馬林溶液浸種10 min，撈出后用清水沖洗，再用濕沙進行保存，種子-河沙（1∶4）。在保存期內，要注意防止濕沙干燥，一般以濕沙捏之成團，扔之即散為度。保存過的種子在播種前還需進行精選，將瘦小和保存過程中發生霉變或失水的種子除掉，再用上述方法進行1次消毒處理，即可播種[17]。

竹節參播種方法以撒播為主，播種期為11月中、下旬，由于竹節參多在海拔較高的高寒山區栽培，該區一般雪期較早，并不利于播種。過早播種，田間易生長雜草，不利于來年田間管理；過遲播種，會直接影響出苗率及根的生長。具體播種方式為：每畝播種量20 kg，將處理好的種子均勻撒于整好的畦面上。播種后蓋火土灰，以畦面見不到種子外露為度。肥料必須經過充分堆積、拌勻、細碎，蓋肥厚度約1 cm，厚薄要均勻，以利出苗整齊[15]。

3.2.2 栽培技術 竹節參屬于喜陰作物，在強光照射下，易導致葉片發黃，植株矮小，尤其是1～2年生參苗在陽光直射條件下極易枯萎死亡。因此在竹節參栽培過程中，采用人工搭建陰棚，是保證竹節參正常生長發育的一項基本農業措施。搭建陰棚按6 cm×8 cm×200 cm規格定制鋼筋水泥樁，排行3 m，樁距2 m，深度40～50 cm在田間栽樁，排行樁應栽在畦面中間，每隔一畦栽一排，順畦栽樁，頂部用鐵絲按 “?！弊中喂潭?，內空150～160 cm。育苗地覆蓋遮陽布，要求蔭蔽度65%左右，移栽地要求蔭蔽度55%左右，遮陽布用扎絲與 “?！弊中舞F絲網固定。搭設整體陰棚，但要根據地勢分段搭設，并留好作業道，四周亦用遮陽布圍棚。

竹節參從播種到藥材收獲需要6年時間，其中育苗為2年時間，移栽定植栽培4年時間。幼苗出土后，要及時撤除蓋頭草，并除草間苗，苗高3～5 cm時，可按株距6 cm定苗，并追肥1～2次。竹節參的產量與單位面積上的苗數直接相關，在移栽出苗后發現缺苗現象時，應及早采取移苗補苗措施，也可去病換健或去弱補強，以保證苗全苗壯。宜在5月中、下旬的陰天或傍晚時，選擇健壯的同齡竹節參苗帶土移栽，栽后澆定根水并加強管理。已進入開花期的植株，不宜再移栽，缺苗嚴重時，可在冬季葉片黃萎時進行。保持參園清潔，全年除草4～5次，雨季過后，結合除草松土2～3次，并追施肥料 1～2次[3，18-19]。

3.2.3 除草灌溉 竹節參早春齊苗后，應勤除雜草以保證田園清潔。除草時如發現裸露于土面的芽苞或根莖，應及時培細土，并適當鎮壓土面，以保證植株的正常生長。全年除草4～5次，經常保持參園清潔，做到除早、除了。雨季過后，結合除草松土2～3次。竹節參不耐高溫和干旱，所以，高溫和干旱季節要勤澆水，始終保持畦面濕潤，土壤含水量25%～40%，園內相對濕度達到60%～70%。雨季來臨時，要疏通好排水溝，嚴防田間積水，并要注意降低田間的空氣濕度[20]。

3.2.4 疏花留種 竹節參4年生植株多數抽苔開花，但極少結實，故應在出土展葉而未抽苔時摘除整個花序，以減少養分消耗。5年生以上植株主花苔多生側花序，而側花序果實較難成熟，為保證主花序種子的有效性，應當及時摘除多余的側花序。

3.2.5 防寒越冬 竹節參喜肥趨濕的特性造成其地下根莖橫走向上生長，每年增生一節，且芽孢生于根莖頂端，因而易于露出表土。據觀察凡經冬季凌凍根莖及越冬芽裸露地表面呈現綠色的植株，展葉反而較晚、瘦弱且大部分早衰。為保證地下根莖及芽孢的正常生長和發育，每年越冬前，結合追施蓋頭肥，加蓋一層厚5 cm的防寒土，并于第2年春季出苗前10 d撤除。

3.2.6 留種 竹節參留種多選擇4年生以上的健壯植株，3年生苗種子一般不能成熟，因此，3年生及不留種的田塊，當花序柄長2 cm左右時，將整個花序摘除。測試結果表明，摘蕾可使產量提高20%左右。留種植株應在6—7月間結合中耕除草，由于側花序上的種子一般是不能正常成熟，因此，一般通過摘除側花序、保留主花苔的方式，促進種子成熟和提高種子質量[20]。

3.3 無公害竹節參合理施肥

栽培竹節參每年都要追肥1～2次，盡量施用無害化處理有機肥料（如堆肥、漚肥、廄肥、沼氣肥、綠肥、餅肥等）及經國家有關部門審批合格的化肥、微生物肥、腐殖質類肥料、葉面肥等[21]。竹節參追肥多用稀釋的人畜糞水及磷肥、復合肥等。追施人畜糞水一般在開花期進行，每畝2000～3000 kg，花期結合松土，每畝施過磷酸鈣50 kg，或每畝施復合肥20 kg，以促進果實成熟或根莖生長。林先明等[3]研究表明從增產效果來看，每畝施腐熟有機肥2500 kg能顯著提高竹節參產量。無公害竹節參生產肥料施用具體方法見表2。

4 無公害病蟲害綜合防治

無公害竹節參病蟲害防治應貫徹 “預防為主、防重于治”的原則，按生態區竹節參藥材病蟲害發生規律（種類和頻次），優化竹節參生長環境，利用資源多樣性研究適宜無公害綜合防治技術，減少化學農藥的投入。通過有機物理防治、無公害化學防治、生態平衡生物防治、配套綜合防治之間的相互協調與配合，利用生物與環境之間的關系，充分發揮自然控制因素的作用，因地制宜綜合應用必要措施，使竹節參病蟲害得以有效控制，以獲得最佳的經濟、生態和社會效益[23]。

表2 無公害竹節參生產肥料施用方法

4.1 農業防治

通過提高中藥材的生長勢和繁殖率，搭配肥料促進竹節參藥用植物生長，保障其自身抗病抗蟲免疫能力。通過農業種植上的適期播種、闊窄行密植和適當施肥等，配合不同藥藥、糧藥輪作、間作、套作等耕作方式，結合深耕細作、冬耕曬土、老土換新土等田間管理，預防病蟲害頻繁發生。在竹節參種子、苗木、藥材成品的引進和調出環節中，實施嚴格的病蟲害檢疫制度，防止地區間危害性大的病害和檢疫對象相互傳播。

4.2 化學防治

竹節參無公害生產化學防治的原則是對癥下藥、適時用藥、合理用藥、科學施藥，包括采用土壤處理、藥劑拌種、根部灌藥、撒施毒土、毒餌誘殺、植株噴藥、涂抹莖干等措施。竹節參的主要病害有疫病、立枯病、根腐病等?；瘜W防治應采取農業綜合措施與藥劑防治并舉方案，多雨季節注意及時清溝排澇，松土施肥，在雨天或露水未干時，不能開展田間作業，發現病株應及時清除，并用生石灰消毒病穴，控制傳染。

另外，在竹節參病蟲害化學防治過程中，還要遵循使用高效、低毒、低殘留的農藥（如菊酯類農藥等）或劑型（如微膠囊懸浮劑）的原則，禁止使用高毒、高殘留農藥防治竹節參病蟲害。此外，利用化學生態學手段防治地下害蟲也是重要的無公害防治方法。如利用性信息素、聚集信息素、寄主揮發物等化學信息物質，誘引和殺滅地下害蟲成蟲，以壓低蟲口數量減少幼蟲為害，是一種特異性強、環境友好的害蟲控制手段[23-25]。竹節參具體病蟲害名稱及化學防治方法見表3。

4.3 物理防治

竹節參的主要蟲害有蠐螬、地老虎、螻蛄等，主要危害其根莖及幼苗。蠐螬、地老虎、螻蛄等成蟲對黑光燈有很強的趨向性，可在3—4月用黑光燈誘殺小地老虎成蟲，在5—6月用黑光燈誘螻蛄。高燕[26]研究發現使用4 591.913 x亮度的頻振式殺蟲燈對螻蛄等地下害蟲有較好的引誘效果。另外，在竹節參移植、播種用地前一年秋季進行翻地，可以使卵、蛹、幼蟲翻到土外，經冬季低溫將其凍死。在竹節參苗期，還可采用人工捕殺害蟲的方式，定期清晨到田間扒開被害苗周圍的土壤表層，捕捉地下害蟲，集中處理。在害蟲產卵期增加松土除草次數，將卵、蛹暴露在土壤表面，使卵、蛹不能孵化、羽化而死亡。日常及時清潔田園，將參園及園邊的雜草、枯枝、落葉清除燒毀，減少害蟲寄生、產卵的場所，以減少蟲源。竹節參具體蟲害種類及物理防治方法見表4。

4.4 生物防治

利用生態環境群體多態的異質效應、稀釋效應、微生態效應、誘導抗性效應、生理學效應和化感效應，在被破壞或失調的藥用植物生態系統中，人為地恢復和優化生態系統，以達到生物防控病蟲害的目的。目前，主要采用的生物防治方法有：以菌控病、以蟲治蟲、以鳥治蟲、以菌治蟲等。而主要應用于人參屬藥用植物生物防治的真菌主要是木霉菌屬（Trichoderma）真菌，常見的有哈茨木霉 T.harzianum、綠色木霉 T.viride、鉤狀木霉 T.hamatum、長枝木霉T.longibrachiatum和康寧木霉T.koningii等。它們廣泛存在于土壤及植物表面，容易分離和培養，可以在許多基質上快速生長，對多種植物病原菌有抑制作用[29]。因此，推廣生物農藥真菌、細菌、昆蟲病毒、原生動物，或經遺傳改造的微生物等生物制劑的應用，可從根本上解決中藥農藥污染和農殘超標問題，盡可能保持原有藥用植物的性質和品質[29-30]。竹節參具體病害種類及生物防治方法見表5。

表3 無公害竹節參病蟲害化學防治方法

5 討論與展望

竹節參為生態幅度較窄的藥用植物，對生態環境條件要求嚴格，在其栽培生產過程中，易受自然因素和人為因素的影響。一方面，竹節參在栽培中面臨種源混亂、成苗率低、農殘超標、連作障礙、病蟲害威脅等問題；另一方面，竹節參生產缺乏規范化的種植管理措施，存在藥農各自為戰、盲目引種擴種、無序生產、良種匱乏、粗放種植、農藥濫用等問題，均嚴重阻礙了竹節參種植產業的健康可持續發展。本文主要綜述了無公害竹節參精細栽培體系，包含基于GMPGIS技術的竹節參精準選址、土壤綜合改良、優良種質篩選、農田育苗、精細栽培模式、合理施肥及無公害病蟲害防治模式。該體系的提出是一種全新的竹節參無公害生產系統工程，它綜合運用現代科學技術，吸收傳統農業、傳統種植加工業的精華，實現竹節參全程生產質量控制及系統管理，形成一套科學的竹節參無公害生產模式。在竹節參無公害生產中精細化指導竹節參人工種植因素有選地整地、品種選育、中耕鋤草、調節蔭蔽度、施肥培土耕作制度、病蟲害防治、農藥的合理應用等栽培技術及生產管理措施等。在竹節參無公害生產模式中，栽培技術與生產管理是核心和關鍵。因此，應將無公害栽培關鍵技術作為竹節參生產模式中核心內容加以研究，逐步建立和實現其生態系統的良性循環，形成可持續發展的綜合能力，以獲得最佳經濟效益、社會效益和生態效益。

中藥材生產一直以來都存在種質退化、農殘超標、質量不穩、生產成本過高等問題，嚴重影響了中藥材的安全性及有效性，也進而影響了中藥材走向國際市場。農藥殘留及重金屬超標等是影響中藥材品質及安全的重要因子，制約著中藥材的可持續發展[31-32]。為此，本課題組一直在此研究領域開展了大量工作，項目組創建了基于ITS2的中草藥DNA條形碼鑒定方法體系，為中藥材的基原物種固有屬性鑒定提供標準數據源[33]；自主研制開發了基于GMPGIS空間可視化技術，可定量分析評價中藥材適宜地域性區劃及生態因子指標[34]；成功選育了三七抗病新品種 “苗鄉抗七1號”，有效減少了三七抗根腐病害的化學農藥使用量，提升了藥材質量[35]；制定了 《無公害三七藥材及飲片的農藥殘留與重金屬及有害元素限量》標準，并作為中藥材領域首個無公害標準，引領了整個中藥材產業的整體升級與市場的多元化發展[36]；制定了人參無公害農田栽培技術體系等種植規程，無公害種植基地通過GAP或CGAP認證，數據統計表明該體系下人參、三七、丹參、西洋參、五味子等中藥材農藥使用量降低20%～80%[37-38]；并以人參全基因組草圖為基礎，通過基因結構及序列特征的生信分析，成功預測人參抗銹腐病基因，為篩選人參抗病性狀的分子標記及優良品系選育等提供理論依據[39]。這些名貴藥材及大宗藥材的無公害生產示范工作，促推中藥種植跨入精細化無公害生產時代[40]。由此，通過GMPGIS地理信息系統，可優選中藥材適宜產區及環境因子范圍；通過高產抗逆中藥栽培新品種選育，為高產、優質中藥材生產提供保障；通過建立無公害化栽培種植體系，能提升中藥材種植的科技化內涵；通過基因組策略，為中藥材新品種優質基因篩選提供標記，加快中藥材育種進程。以上各項成熟的技術體系，均為指導中藥材無公害栽培生產提供了重要保障，也為中藥材產業健康、可持續、國際化發展等奠定了堅實基礎[41]。

表4 無公害竹節參蟲害物理防治方法

表5 無公害竹節參病害生物防治方法