羅守萍,陳媛媛,張超,陶珊,彭芳*
1.成都市雙流區第一人民醫院 藥學部,四川 成都 610200;2.四川省農業科學院 經濟作物育種栽培研究所,四川 成都 610300
麥冬是我國大宗常用中藥材,主要含有甾體皂苷、高異黃酮、多糖等活性成分[1],具有養陰生津、潤肺清心之功效,可用于治療肺燥干咳、陰虛癆嗽、喉痹咽痛、津傷口渴、心煩失眠、腸燥便秘等癥狀。《中華人民共和國藥典》(以下簡稱《中國藥典》)2015 年版收錄的麥冬類藥材包括麥冬和山麥冬,前者來源是百合科沿階草屬植物麥冬Ophiopogon japonicus(L.f)Ker-Gawl.的干燥塊根,以主產地不同,常分為川麥冬(主產四川)和浙麥冬(主產浙江);后者來源是百合科山麥冬屬植物湖北麥冬Liriope spicata(Thunb.)Lour.var.proliferaY.T.Ma 和短葶山麥冬L.muscari(Decne.)Baily 的干燥塊根,分別稱為襄麥冬(主產湖北)和福建麥冬(主產福建)[2]。
川麥冬又稱綿麥冬,其栽培在清代即有記載,至今已有200 多年歷史[3],核心種植區為四川省綿陽市三臺縣境內的涪江流域兩岸,主要包括永明、花園、劉營、里程、新德等鄉鎮。川麥冬具有生長周期短、產量高、上市早的特點,藥材品質與其栽培技術密切相關。筆者對三臺縣花園、老馬、爭勝、里程、永明、光明6 個鄉鎮的川麥冬種植區進行實地考察,結合近年來的麥冬類藥材栽培文獻進行總結分析,以期為采用合理栽培模式提高川麥冬藥材品質提供參考。
三臺縣栽培川麥冬的土壤可分為潮沙土、潮沙泥土和潮泥土3 類。其中,潮沙泥土是種植川麥冬最好的土壤,川麥冬產量更高,因其可耕性和通透性均較好、碳酸鈣含量較高、鉀含量豐富,保水保肥能力均較好[4]。筆者在調查中發現,很多當地農戶都有利用河沙對潮泥土進行改土的習慣,使土壤更疏松透氣,有利于川麥冬生長,同時也方便采收。另外,改土的行為降低了川麥冬連作障礙發生的幾率,可能與土壤中微生物的補充有關。
豐富的種質資源是無性繁殖的有力后盾,是開展優良品種選育的基礎。川麥冬[5]和浙麥冬[5]的栽培品遺傳多樣性水平均較低,遺傳變異小;而其野生資源變異豐富[6],為選育出優良品種進而生產優質種苗提供了可能。川麥冬按外觀形態可分為大葉型、小葉型、直立型、匍匐型4 種類型。核型[7]和同工酶[8]分析顯示,大葉型、小葉型和直立型之間存在差異,其進化方向為直立型→小葉型→大葉型。簡單重復序列區間(ISSR)分子標記顯示,直立型和匍匐型麥冬其遺傳基因中某幾個基因片段不同,導致了兩者的農藝性狀出現差異[9],但兩者的核型分析顯示差異性不明顯[10]。有研究發現,匍匐型麥冬的地上部分生長旺盛,葉片寬短,葉片數顯著高于直立型麥冬,但兩者的產量、總皂苷、總黃酮、總糖及氨基酸含量差異無統計學意義[11-12]。在實際生產中,直立型麥冬更受種植戶青睞,走訪的三臺縣6 個鄉鎮中僅發現有1 戶種植匍匐型麥冬,因為匍匐型麥冬葉片卷曲,栽種和采收均不方便。目前,已育成的2 個川麥冬品種川麥冬1 號和川麥冬2 號分別是從直立型和匍匐型材料里經過系統選育得到的。川麥冬1 號的水溶性浸出物及總黃酮含量分別比傳統麥冬高20.89%和45.09%,川麥冬2 號的水溶性浸出物和總皂苷含量分別比對照川麥冬1 號高2.70%和29.35%。但目前藥材優質優價的市場體系沒有形成,農戶僅從降低生產成本考慮,均采用自繁自用的生產模式,因此,這2 個品種的推廣面積十分有限。
川麥冬傳統種植采用無性繁殖,在次年3 月采收麥冬的同時進行栽種。選擇無病蟲斑點的麥冬壯苗作為種苗,摘除塊根,橫切去除種苗根莖的下部,以根莖斷面出現白色菊花心且不散蘗為度,剪去葉尖,分單株栽種。但應意識到無性繁殖的植株基因型單純,有遭到毀滅性病害侵襲的潛在危險,如筆者在調查時發現,多個田塊出現大面積川麥冬感染根腐線蟲病死亡的情況。因此,在栽種前對種苗進行處理可有效減少病原。蔣秋平等[13]研究發現,川麥冬種苗栽種前用多抗霉素和惡霉靈處理,能有效防治根腐病的發生。
陶玲等[14]將川麥冬種苗分為3個等級,一級種苗葉片數≥20 片,株高≥12 cm;二級種苗葉片數15~20 片,株高≥12 cm;三級種苗葉片數10~15 片,株高8~12 cm;《中國藥典》2015 年版指標成分含量在3 個等級之間差異無統計學意義。但種苗等級越高,麥冬的產量越高,提示在分株栽種時,單株的葉片數應≥20片為宜。陳菁瑛等[15]對短葶山麥冬研究也得出類似結論,即每叢分株越少,產量越高,以每株3~6 叢為宜。種植密度是影響產量的一個重要指標,短葶山麥冬[15]和湖北麥冬[16]的栽培密度試驗均顯示,種植密度越大,產量越高。兩者的高產密度分別是12 cm×15 cm 和10 cm×15 cm。筆者在三臺縣走訪調查發現,川麥冬栽種密度明顯高于其他麥冬類藥材,行距為10~12 cm,株距為8~10 cm,這也是其產量較高的重要原因之一。但栽培過密,其通風透光較差,易引起病蟲害爆發。因此,川麥冬適宜的栽培密度還有待進一步研究。
川麥冬的傳統種植時間是在清明前后,即四月上旬。研究人員對浙麥冬、湖北麥冬及短葶山麥冬的種植時間研究也間接證明,在該時期其產量和主要活性成分含量均較高[17-19]。
川麥冬施肥需分次進行,一般在4—5 月施苗肥,7—8 月施分蘗肥,10 月施越冬肥,最后施春肥。川麥冬對氮、鉀、銅、鋅、錳、鐵等元素需求高[20]。就產量而言,川麥冬與湖北麥冬[21-23]、短葶山麥冬[24]的需肥規律類似,即對氮和鉀的吸收較高,對鉀的吸收尤為重要。李思佳等[25]研究發現,氮肥主要影響川麥冬地上部分生長,鉀肥和有機肥主要影響地下部分生長,磷肥對川麥冬生長影響最小。就藥材的主要化學成分而言,邱佳妹[26]研究發現,氮、磷、鉀(2∶3∶1)處理的麥冬總黃酮和魯斯可皂苷含量最高,單施銅、錳、鋅3 種微肥均能提高川麥冬各個部位的總黃酮和魯斯可皂苷含量。李銅[27]研究發現,生物菌肥對川麥冬的水溶性和醇溶性浸出物、多糖、總黃酮、總皂苷含量都有提升效果。曾嘉等[28]設置了375、750、75 kg·hm-23個梯度的有機肥(有機肥中氮、磷、鉀的占比分別為1.527%、19.530%、3.399%)試驗,多糖和黃酮含量最高的施肥量為750 kg·hm-2。種植當年的11 月至次年的3 月是川麥冬塊根的形成期,11 月和3 月又是塊根膨大的集中形成時期,因此,應保證此時段充足的養分供應,以增加產量、提升品質[29]。
水分虧缺對川麥冬生長的影響目前還沒有相關文獻報道。范海蘭[30]對短葶山麥冬研究表明,其對土壤水分有較強的適應性,50%土壤田間持水量可提高塊根的產量,但嚴重的土壤水分虧缺不利于植株的養分吸收。
多效唑是一種三唑類植物生長延緩劑,其能抑制赤霉素合成,抑制作物縱向伸長,使分枝增多、矮化、莖變粗、成熟期提前,提高作物產量等。目前,三臺縣川麥冬種植使用以多效唑為主的生長延緩劑現象十分普遍[31],多效唑對麥冬植株的影響主要包括3 個方面:1)影響麥冬的生長發育及產量。多效唑對地上部分的生長影響高于氮、磷、鉀[32],可使株高、葉長和葉寬等地上部生長受抑制;對地下部鮮質量增加有明顯促進作用,可使麥冬營養根數目減少,塊根個數、長度、質量、植株根冠比、中大型塊根所占比例均有顯著的提升[33]。但同時塊根形狀出現明顯變異,由相對整齊的紡錘形變為兩端鈍圓的橢圓形等[34]。林秋霞等[33]發現,多效唑與膨大素分段合用時效果最佳,增產可高達276.26%。占妮等[35]研究發現,多效唑施用的增產效果與施用時間顯著相關,9 月施用的增產效果(提高99.7%)明顯高于10 月和11 月。2)影響麥冬大部分有效成分的積累。研究表明,適時適量施用多效唑有利于總多糖的積累[34,36-37]。但總皂苷[36-38]、麥冬皂苷C和麥冬皂苷D[39]的積累明顯受多效唑的抑制。總黃酮[37-38,40]含量也是隨著多效唑施用量增加呈現正相關的抑制作用。可見,過量施用多效唑對麥冬的主要成分含量積累均有抑制作用,進而可能導致藥材的有效性降低。3)影響麥冬藥材的安全性。多效唑在土壤、水體及麥冬各部分中均有殘留,不僅對下一季作物產生影響,還可能降低麥冬藥材的安全性。余翠翠等[31]檢測三臺縣19 份川麥冬樣品發現,53%的多效唑殘留量超過了《食品安全國家標準食品中農藥最大殘留限量》規定的0.5 mg·kg-1,而土壤中多效唑殘留為0.201~11.255 mg·kg-1。筆者在三臺縣走訪調查發現,多效唑的使用量多為105~150 kg·hm-2,遠超過45 kg·hm-2,如此大劑量的使用多效唑給麥冬藥材安全性帶來了隱患。
鑒于此,研究人員研究了以其他肥料替代多效唑或降解土壤中殘留的多效唑。李銅[27]發現,生物菌肥對土壤中多效唑有降解作用,平均降解率為91.52%。陳興福團隊研究提出2 個解決方法:一是找到合理的氮、磷、鉀肥配比,以減少多效唑的施用量[32],由于對麥冬塊根生長的影響,氮肥的貢獻率>多效唑,因此,合理的氮、磷、鉀配施可在保證高產的同時使多效唑的施用量減小41%,減為44.25~58.95 kg·hm-2;二是用烯效唑代替多效唑[41],烯效唑更有利于麥冬次生代謝產物積累,且其施用量和在土壤中殘留遠低于多效唑。
川麥冬由于長期無性繁殖、種植密度較大,病蟲害常有發生。其病蟲害主要有炭疽病、黑斑病、根腐線蟲病、蠐螬、螻蛄、地老虎等。據筆者實地考察,川麥冬發生地上部病害,若危害程度在經濟閾值以下的,農戶一般不噴施農藥。目前,三臺縣川麥冬種植區域發生較嚴重的是根腐線蟲病(當地種植戶習稱鐵銹病),其防治措施除上文提到的種苗處理和控制栽培密度外,還有水旱輪作、施用噻唑膦等藥劑處理土壤、選擇大葉麥冬等抗病品種[42]。有研究報道,麥冬塊根提取物能抑制鴨舌草、異型莎草和三葉鬼針草3 種雜草的生長,并從中分離出能抑制雜草的多酚類物質,但川麥冬栽培中大水漫灌的方式會引入大量雜草種子,完全抵消了麥冬自身的抑草效果[43-44]。三臺縣水資源豐富,當地種植戶在川麥冬種植地周圍開溝引渠,大量的雜草種子隨水一起沖至川麥冬種植地。雜草和川麥冬的競爭性生長導致川麥冬產量降低。若能從源頭解決川麥冬地中的雜草防治問題,避免水源中雜草種子進入川麥冬地,以綠色環保的方法防治雜草,既可避免耗費大量人力除草,也可避免除草劑的濫用。
由于多效唑的過量施用,川麥冬地的雜草一般較少,農戶多進行人工拔除,耗時耗力;雜草較多時,通常直接噴灑除草劑,但并沒有固定的品牌和劑量。張定發等[45]發現,二甲戊樂靈和氨氟樂靈對麥冬地的夏季雜草,尤其是梅雨季節的雜草具有較好防除效果,并且對麥冬安全;草酮雖防效也較好,但對麥冬有明顯的藥害作用,應慎重使用。陸仟等[46]研究發現,使用75%甲嘧磺隆水分散粒劑135 g·hm-2+24%乙氧氟草醚乳油337.5 g·hm-2總草防效達96.07%,對麥冬的抑制率為3.31%,適用于麥冬草坪雜草防除。藍鍵等[47]提出了麥冬的年度除草方案:4 月發芽前噴施闊葉凈,5 月生長期人工除草,6 月雨季前期噴施草坪寶,8 月下旬噴施草坪隆1 號或草甘膦。以上對麥冬除草劑的研究都是針對其在園林景觀上的應用,而在大田川麥冬藥材栽培上的應用及其劑量殘留對藥材品質和土壤質量影響等,目前還未見相關報道。
川麥冬的傳統采收期是在栽種后次年清明至谷雨,即四月中上旬。目前生產上,川麥冬采收期略有提前,均在3 月下旬采收。研究也證明,在該時期其產量[48]和主要活性成分含量[49]均較高。已有多個麥冬機械化采收專利的報道[50-54],但實際生產中的麥冬機械化采收應用還較少。主要是由于散戶小面積種植較多,各個地方種植模式不統一,沒有形成一種與機械化相適宜的規范化種植標準。農機農藝不適應,造成現有農機裝備很難下田作業。隨著我國城鎮化和工業發展,農村勞動力普遍缺乏。筆者調查川麥冬種植區發現,從事川麥冬種植的90%以上為50 歲以上老年人。隨著川麥冬種植規模化發展,其種植缺乏農機裝備與技術的問題將日趨嚴重。
采收后的川麥冬鮮果僅少部分會被種植戶直接曬干后出售,大部分被當地小型的川麥冬鮮果加工作坊收購。加工作坊對麥冬進行淘洗、篩選、烘干等,最后出售川麥冬干品。已有研究表明,傳統干燥方式曬干不僅操作簡便易行,得到的麥冬藥材外觀性狀、總黃酮等化學成分含量均較高[55-57]。而根據產地天氣的實際情況等,可考慮曬干和熱風烘干相結合的干燥方式。已有研究表明,熱風烘干以中等溫度(50~60 ℃)效果最好[58-60],同時,多次搓揉也有利于甾體皂苷、高異黃酮、氨基酸、核苷酸類多個活性成分的保留[61]。
目前,三臺縣的川麥冬栽培已具備一定規模,有2 個栽培品種問世,研究已明確了種苗等級劃分及不同生態型川麥冬的差異。無機元素(氮、磷、鉀、銅、錳、鋅)和有機肥對川麥冬產量和主要活性成分影響的研究也較多,基本探明了多效唑對麥冬質量影響并試驗了一些改善措施。麥冬采收機械的研發是走在中藥材機械化的前列,但仍然有許多技術不夠成熟,亟待開展研究。
針對川麥冬種苗前處理技術的缺乏,應開展藥劑種類和劑量的篩選研究,結合種植密度試驗培育川麥冬優質壯苗。開展川麥冬的動態需肥規律研究,分區域進行土壤營養診斷,依據不同土質配置川麥冬專用肥以替代多效唑的施用,在保證藥材安全性的同時也有效保障農戶的收益,形成一種綠色環保的栽培方式。對川麥冬的病害和草害發生規律開展調查,從栽培措施調整、物理防治和化學防治等多個角度有針對性地制定綜合防治方案。最終形成一套完整的川麥冬規范化栽培技術并大力推廣,以提高川麥冬藥材的品質。
針對目前農戶普遍反映麥冬收獲費工的問題,結合已有的麥冬收獲機械,應進一步加強農機農藝的適應性研究,讓川麥冬采收機械真正進入生產,從而推動其他環節(包括栽種、施藥、產地加工等)的機械化研究。另外,隨著近年來水溶性肥料在中藥材上的廣泛應用,開展麥冬的水肥一體化研究勢在必行。這不僅能達到精確灌溉,還能減少因多效唑減施而導致的雜草生長,對降低病害的發生也有一定的作用。由于機械化研究投入較大,需要政府、企業與科研院所加強合作,從采收機械開始對川麥冬栽培各個環節逐個突破,最終實現川麥冬栽培的全程機械化,實現川麥冬種植的產業化發展。