摘要:敦煌極干旱區生態脆弱,肉蓯蓉接種面臨諸多挑戰,通過深入研究肉蓯蓉的生長特性、寄主植物與肉蓯蓉的相互關系以及極干旱區的生態條件,探索出一套能夠提高肉蓯蓉產量和品質的接種方法。本文通過分析肉蓯蓉生物學特性,明確其寄生機制和生長環境適應性,探索適合敦煌地區的肉蓯蓉高效接種技術,逐步實現敦煌地區“生態產業化、產業生態化”的互補互促,進一步推進敦煌生態建設和特色產業發展。
關鍵詞:敦煌極干旱區;肉蓯蓉;高效接種技術
中藥材是我國重要的醫藥資源。隨著人們對健康的要求日趨提高,中藥材產業發展前景更加廣闊。肉蓯蓉作為食品使用,安全性高,口感好,可以直接用作各種膳食,鮮用尤佳,在食品開發利用方面有優勢。肉蓯蓉具有保健功能,是最適合發展成為保健和健康產品的中藥材之一,2020年國家衛生健康委、國家市場監督管理總局聯合發布通知,對肉蓯蓉開展按照傳統既是食品又是中藥材的物質生產經營試點工作。同時,肉蓯蓉是多年生寄生性草本植物,在藜科植物梭梭的根部多為常見,適宜生長在光照充足、干旱少雨、具有一定灌溉條件的砂土或荒漠地帶,主要依靠寄主提供的營養進行生長。隨著“健康中國2030”與“一帶一路”建設的推進,肉蓯蓉市場潛力進一步增加,發展肉蓯蓉產業成為促進敦煌經濟結構轉型升級的新經濟增長點。敦煌市在大坡井子、北湖等地約有梭梭0.33萬hm2,已開展局部試種,并取得了一定的成果。
1 肉蓯蓉接種技術的理論基礎
1.1 肉蓯蓉的寄生共生機制
肉蓯蓉是一種寄生植物,具有獨特的生物學特性。較為適宜的寄主為梭梭、紅柳、堿柴等,通過特殊的寄生機制獲取養分和水分。肉蓯蓉的種子非常小,在適宜的條件下,如借助風力等,傳播到梭梭根系周圍的土壤中。一旦接觸到梭梭的根系,肉蓯蓉種子便會萌發生長,緊緊依附在梭梭根上。肉蓯蓉的幼苗以吸盤狀結構與梭梭根結合,從而建立起穩定的物理連接,為后續的營養物質傳輸和生長發育奠定基礎。
肉蓯蓉對梭梭根系的寄生方式較為復雜。作為根寄生植物,肉蓯蓉的種子能夠誘導寄主根向其方向生長,而寄主根部的信號物質又能誘導肉蓯蓉種子萌發。當肉蓯蓉種子萌發后,會形成管狀突起,形似胚根而無功能分化,稱為芽管狀器官。芽管狀器官伸長頂端膨大為初生吸器,在無寄主植物根系存在條件下,初生吸器的生長直至消耗完種子胚乳可提供的營養為止。當遇到寄主根系時,初生吸器與寄主幼根粘連后產生次生吸器,從而建立起寄生關系。通過這種寄生方式,肉蓯蓉從梭梭根系中獲取所需的水分、養分和生長信號物質。
1.2 生長環境適應性
肉蓯蓉在極干旱區有著獨特的生存策略。極干旱區冬冷夏熱,年溫差大,晝夜溫差大,年降雨量較少,蒸發量大。肉蓯蓉適應了這種惡劣的環境條件,具有耐旱、耐寒、耐高溫等特性。在極干旱區,肉蓯蓉吸收寄主植物梭梭上的水分和養分,來維持自身的生長和發育。同時,肉蓯蓉的生長也受到寄主植物生長狀況的影響,寄主植物生長越旺盛、根系越發達,肉蓯蓉獲取的養分和水分越多,有利于肉蓯蓉的生長和產量提高。因此,在極干旱區發展肉蓯蓉產業,需要注重提高寄主植物的生長質量,為肉蓯蓉提供更好的生長環境。
2 影響肉蓯蓉接種的因素
2.1 種子質量的重要性
種子質量對肉蓯蓉接種成功率有著至關重要的影響。盛晉華研究表明野生肉蓯蓉種子成熟度差,直徑大于0.5 mm的種子生活力在43.6%~60%,萌發率僅為24.5%左右。試驗表明,用一、二級肉蓯蓉種子接種成功率更高。優質的種子能夠提高肉蓯蓉的發芽率和生長速度,從而提高接種成功率。例如,在某些地區的試驗中,采用高質量的種子進行接種,肉蓯蓉的生長狀況明顯優于使用低質量種子的情況,成活率提高了30%以上[1]。
2.2 接種時間的選擇
春季接種肉蓯蓉具有明顯優勢。春季是梭梭根系年生長高峰的開始時期,此時接種可提高成功率。春季土壤解凍后,溫度逐漸升高,有利于肉蓯蓉種子的萌發和生長。在春季接種后,肉蓯蓉有一個完整的生長期,能夠充分利用適宜的氣候條件生長發育。相比之下,如果秋季接種,接種后很快就進入了漫長的冬季休眠期,不利于肉蓯蓉的生長,降低了產量。有數據顯示,在春季接種的肉蓯蓉,其生長速度比秋季接種的快20%左右,產量也高出30%~40%。因此,選擇在春季進行肉蓯蓉接種是提高接種成功率和產量的重要措施之一[2]。
3 敦煌極干旱區肉蓯蓉現有接種技術分析
3.1 傳統接種方法及存在問題
敦煌地區常見的肉蓯蓉接種方法主要有破皮法和斷根法等。
3.1.1 破皮法的局限性
破皮法是在接種穴內選擇0.4 cm以上毛根,劃破韌皮部,將10~20粒處理過的種子黏附在韌皮劃破處,噴灑50 mg/kg濃度的ABT生根劑或1 000 mg/kg乙酰水楊酸溶液處理毛根及周圍沙土,然后將150 kg腐熟肥與沙土混合均勻后回填至穴口10 cm左右,每穴灌水10~15 L,待完全滲入后做好標記,覆土踩實。然而,這種方法存在一定的局限性。破皮法對梭梭根系造成了損傷,可能會影響梭梭的正常生長和水分、養分的吸收。被劃破的韌皮部容易受到病菌的侵染,增加了梭梭感染病害的風險。此外,破皮法的操作相對復雜,需要較高的技術水平和經驗,否則容易出現操作不當導致接種失敗的情況。
3.1.2 斷根法的風險
斷根法是在接種穴內找到1 cm左右毛根,將根切斷,用100 mg/kg濃度的ABT生根劑水溶液處理斷根及周圍須根、沙土,將處理過的種子40~60粒均勻撒在斷根處,再將1 kg腐熟肥與沙土混合均勻后回填至距坑口10 cm左右,每穴灌水10~15 L,待完全滲入后做好標記,覆土踩實。斷根法雖然能夠在一定程度上促進肉蓯蓉種子的萌發和生長,但也存在較大的風險。斷根會直接影響梭梭的生長,降低其吸收水分和養分的能力,甚至可能導致梭梭死亡。同時,斷根后的梭梭需要一定的時間來恢復生長,這也會影響肉蓯蓉的接種成功率和生長速度。此外,斷根法對操作人員的技術要求較高,需要準確判斷毛根的位置和大小,避免切斷過多的根系對梭梭造成不可逆轉的損傷。
3.2 現有技術的改進方向
不同的接種裝置對肉蓯蓉接種效果有著重要影響,可以探索使用新型的接種盤或種子紙等裝置。例如,用1 000 mg/kg乙酰水楊酸水溶液等營養誘導物質拌和黏土制作直徑10 cm、厚2~3 cm的接種盤,將處理過的種子40~60粒均勻撒在接種盤上,上覆沙土后置于接種坑內梭梭根系分布密集處,用50 mg/kg的ABT生根劑噴灑毛根及周圍沙土,能夠提高肉蓯蓉的接種成功率。此外,還可以將處理后的肉蓯蓉種子均勻撒入涂有泥漿的紙帶上,制成種子紙,將種子紙種植到距離梭梭樹基部60~70 cm的土壤中進行培養。泥漿可以按照黏土和水質量比為2∶5的比例混合制備。這種方法操作相對簡單,能夠使種子與土壤更好地接觸,有利于種子的萌發和生長。通過不斷改進接種裝置,可以提高肉蓯蓉接種的效率和成功率。
4 敦煌極干旱區肉蓯蓉高效接種技術的創新
4.1 新型種子處理技術
種子處理是肉蓯蓉高效接種的關鍵環節之一。創新的種子處理方法能夠顯著提高種子發芽率,為肉蓯蓉在敦煌極干旱區的成功接種奠定基礎。
4.2 多溶液聯合處理
在敦煌極干旱區肉蓯蓉高效接種技術中,采用多溶液聯合處理種子是一項重要的創新舉措。以乙酰膽堿溶液、氯吡脲溶液等為例,這些溶液在種子處理過程中發揮著獨特的作用。
乙酰膽堿溶液能夠調控肉蓯蓉的種子萌發和幼苗早期生長。經過與濃度為1.2 mmol/L 的乙酰膽堿溶液按質量比1∶1的比例拌種,浸種1~2 h后晾干,種子的萌發能力得到有效提升。有研究表明,經過乙酰膽堿溶液處理后的肉蓯蓉種子,發芽速度提高了約15%[3]。
氯吡脲溶液則可以加速肉蓯蓉種子細胞有絲分裂,促進細胞增大和分化,同時可誘導芽的發育。用濃度為0.5 mg/L 的氯吡脲溶液對經過乙酰膽堿溶液處理后的肉蓯蓉種子表面均勻噴淋,悶種60 min后晾干,種子的活力進一步增強。試驗數據顯示,經過氯吡脲溶液處理后的種子,發芽率可提高約20%。
4.3 處理后的種子特性
經過多溶液聯合處理后的肉蓯蓉種子,其含水量和活力等特性發生了顯著變化。
處理后的種子含水量控制在特定范圍內。例如,經過一系列處理后,種子含水量一般控制在 8%~9%,既能夠保證種子在儲存和播種過程中保持一定的活性,又能防止因水分過多而導致種子腐爛。
多溶液聯合處理打破了種子的休眠狀態,促進了種子萌發和胚根的發育。處理后的種子發芽率能提高到80%以上,相比未經處理的種子,發芽率提高了數倍。同時,種子的抗逆性也得到增強,能夠更好地適應敦煌極干旱區的惡劣環境條件。在實際應用中,處理后的種子生長速度明顯加快,能夠在較短的時間內建立起與寄主植物的寄生關系,為肉蓯蓉的生長發育贏得更多的時間和資源。
4.4 優化接種方法
4.4.1 營養誘導與保水劑的作用機制
保水劑在敦煌極干旱區肉蓯蓉接種中起著重要作用。保水劑可以把肥料融合進去,將保水劑和肥料融合制成片狀,將蓯蓉種子和保水劑融合在一起。在保水劑附近灌水時,由于植物根系的向水性,梭梭的根系就會蔓延到肉蓯蓉附近。肉蓯蓉是一種寄生植物,通過這種方式,方便肉蓯蓉寄生,進而與肉蓯蓉結合,提高接種率。營養誘導物質如乙酰水楊酸水溶液等拌和粘土制作的接種盤,能為肉蓯蓉種子提供營養,促進種子萌發。將處理后的種子均勻撒在接種盤上,上覆沙土后置于接種坑內梭梭根系分布密集處,用ABT生根劑噴灑毛根及周圍沙土,能進一步提高肉蓯蓉的接種成功率。保水劑與營養誘導物質相互配合,為肉蓯蓉在敦煌極干旱區的生長創造了有利條件。
4.4.2 新型接種方法的操作流程
首先,選擇合適的接種時間,春季是梭梭根系年生長高峰的開始時期,此時接種可提高成功率。然后,進行種子處理,采用分級凈選的方法篩選出質量更好、活力更高的種子。將種子置于30~35℃溫度下干燥6~8 h,使種子含水量控制在8%~9%,再將種子置于5℃下儲藏80~100 d進行低溫層積處理。接著,將低溫層積處理過的肉蓯蓉種子放入質量百分比濃度75%的乙醇中浸泡攪拌1~2 min,再放入質量百分比濃度0.01%的K2MnO4溶液中浸泡攪拌10~12 min,用蒸餾水清洗干凈。隨后,將清洗干凈的肉蓯蓉種子與濃度為1.2 mmol/L的乙酰膽堿溶液按質量比1∶1的比例拌種,浸種1~2 h后晾干。用濃度為0.5 mg/L的氯吡脲溶液對經過處理后的肉蓯蓉種子表面均勻噴淋,悶種60 min后晾干。最后將種子在25~30℃溫度下晾曬8 h,再用濃度0.01 mg/L的赤霉素溶液對肉蓯蓉種子浸種30~35 min,晾干。
準備好營養誘導物質,如用1 000 mg/kg乙酰水楊酸水溶液拌和粘土制作直徑10 cm、厚2~3 cm的接種盤。將處理后的種子40~60粒均勻撒在接種盤上。
在梭梭一側按定植的行向,在距梭梭50 cm處,挖深50 cm、寬30 cm的溝。將帶有種子的接種盤放入溝內,然后在接種盤上覆蓋一層沙土。同時,在肉蓯蓉種子附近放置保水劑和肥料融合制成的片狀物。
分層式填土,雙手并齊,分四層往溝內刨沙土,使溝內的種子在各層次呈立體分布狀,使其填入的沙土距地表10~20 cm為宜。最后澆水,待水完全滲透后,覆土踩實。
接種后,要進行合理的水分管理。根據敦煌極干旱區的氣候特點,控制澆水量和澆水頻率。一般來說,澆水間隔時間可以根據土壤濕度和氣候條件進行調整,大致15~21 d澆一次水,澆水量為1~2 L/株。這樣可以確保肉蓯蓉種子在適宜的濕度環境下萌發和生長。
5 結論與展望
本研究針對敦煌極干旱區的特殊環境,深入探索了肉蓯蓉高效接種技術。通過對肉蓯蓉生物學特性的分析,明確了其寄生機制和生長環境適應性,為接種技術的研究提供了理論基礎。同時,對現有接種技術進行了分析,指出了傳統方法的局限性,并提出了改進方向。在此基礎上,創新了種子處理技術和接種方法,取得了顯著的應用效果。
總之,本研究開發的敦煌極干旱區肉蓯蓉高效接種技術,具有重要的理論意義和實際應用價值。未來,我們可以進一步深入研究肉蓯蓉與寄主植物的相互作用機制,優化接種技術參數,提高肉蓯蓉的產量和品質。同時,加強技術推廣和應用,促進敦煌極干旱區肉蓯蓉產業的可持續發展,為生態保護和經濟發展做出更大的貢獻。
參考文獻
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[2] 屠鵬飛,姜勇,郭玉海,等.肉蓯蓉全產業鏈發展新模式的創建與應用[J].中國現代中藥,2021,23(3):6.
[3] 楊重軍,張秀省,莊志坤.乙酰膽堿對管花肉蓯蓉種子萌發及其內源IAA和ABA含量的影響[J].植物生理學報,2007,43(2):295-297.