甘草人工高产栽培技术研究

PAGEPAGE8甘草人工高产栽培技术研究文献综述甘草(GlycyrrhizauralensisFisch)为多年生草本豆科植物,地下根和根茎极发达,具有较强的抗旱、抗寒、耐盐碱和防风固沙的能力,喜生于干旱、半干旱地区钙质土上(张鹏云等,1960)[1]。它的根作为药用,始载于《神农本草经》，[2]为补气药。性平、味甘，功能为补脾益气，清热解毒，止咳祛痰，调和诸药，自古以来大多数中药处方中都有甘草,故甘草素有“国老”、“十方九草”之誉。近年新用途为治慢性肝炎，及抗癌药物。[3]此外,最新研究成果表明,甘草提取物对艾滋病毒具有一定的抑制作用,有的医学专家认为甘草是治疗艾滋病最理想、最有前途的药物[4]。甘草除药用外,还用于食品、饲料、烟草、日化及畜牧业等,年需量达215万t,既是出口的大宗品种,也是国家专营的4种药材之一。[5]基于甘草广泛的用途,国内外对甘草的需求量不断上升。目前,世界上能出口甘草的国家只有伊朗、伊拉克、前苏联、阿富汗、土耳其和中国[7]。近年来,我国甘草更受国际关注,据报道，日本每年进口甘草的半数以上来自我国;在美国进口甘草中,中国甘草曾占到98%[8]。甘肃省是沙漠化土地分布面积较大的省份,也是荒漠化严重的地区,全省沙漠戈壁和沙漠化土地主要分布在河西地区,面积有0.14亿hm2,占全省土地总面积的31.1%;河西风沙线蜿蜒长达3200km,共有800多处大风口,流动沙丘每年以3～16m的速度向南部的绿洲逼进。河西作为我省的商品粮基地,在我省的经济建设中起着举足轻重的作用。因此,搞好河西荒漠化的防治,选择防风固沙作用大、经济价值高、改造利用荒漠土地效能好的优良草本植物,对于河西地区有着极其重要的现实意义。甘草在我省的河西荒漠地区适应性强、抗干旱、耐贫瘠沙埋,不与农地争水、争地、争肥,集生态效益和经济效益于一体,是比较理想的优良的固沙改土植物和经济药材。[9]由于长期以来缺乏对天然甘草资源的规范管理和合理利用及相应的保护措施,加之甘草经济价值高,需求量大,人们在经济利益的驱使下,对天然甘草资源盲目进行掠夺式的滥采乱挖,使野生甘草的面积减少70%,储量减少80%,其资源面临枯竭。[10]而且由于植被破坏,使生态环境不断恶化,加速了甘草产地的荒漠化,我国政府已于2002年6月1日正式颁布并实施了严禁野生甘草采收和销售条例。在河西沙区,荒漠生态系统脆弱,生态平衡易被破坏,一旦破坏,就发生难以逆转反应,即沙化、风蚀、盐渍化。由此可见，大力推广人工栽培甘草势在必行。80年代以来，甘肃省加大了人工栽培甘草的研究力度，并在河西地区进行了大面积栽培。但甘草生长周期长,栽培生长缓慢、产量低[11,12]、甘草种子自然发芽率低等问题一直未得到很好解决。研究并逐步推广甘草人工高产栽培技术,将对复兴植被、改善生态环境、维护生态平衡、发展荒漠经济及防止荒漠化的加剧等具有重要意义。[10]1.甘草的分布及种类甘草广泛分布于北纬30°～55°之间的北半球,集中分布于北纬40°左右的干旱、半干旱区域,谓之“甘草分布带”。主要产地在中亚、北美及东欧,尤以中亚及地中海沿岸为分布中心。世界甘草属植物有29种6变种,我国有17～18种3变种[13]。甘草为我国传统中药,商品甘草的原植物大多为乌拉尔甘草(Glycyrrihizauralensis),少数为光果甘草(G.glabra),70年代又将西北产的胀果甘草(G.inflata)收载于中国药典,随着药用植物资源的开发利用,黄甘草(G.korshinskyi)、粗毛甘草(G.aspera)及云南甘草(G.yunnanensis)也进入药用资源的行列。我国药用甘草属植物基本上为上述6种[14]。在我国,除云南甘草(G.yunnanensis)分布于云南及川康地区外,其余种均分布于江淮秦岭以北的温带干旱半干旱地区、暖温带、寒温带大陆型季风气候区内[16]。主要分布地区有三北地区(东北、华北和西北各省区),而以新疆、内蒙古、宁夏和甘肃为中心产区。[17]甘草在河西地区分布的大致情况是:酒泉是我省沙区甘草交汇区,也是我省甘草品种资源分布最多的地方,年产量约占全省的50%,甘草是“随处皆有”,分布甚广的地道药材,在各内陆河中下游、洪积冲积的扇缘地带均有分布。张掖主要分布在黑河沿岸及绿洲外围沙质地表上。武威民勤主要分布在沙荒地区的荒漠草甸土和松散的沙土地带。2.甘草的特征特性甘草株高50～150cm,全株被白色短柔毛和腺毛。根茎圆柱状,多横走;主茎长而粗大,外皮红棕色至暗褐色,茎直立,下部木质化;叶互生,奇数羽状复叶,小叶5～17片,卵圆型,长215cm,宽210cm,全缘,两面被腺鳞及白毛,下面毛较密;总状花序腋生,花萼钟形,花冠蝶形,紫红色或蓝紫色。果实为扁平荚果,密被刺状腺毛和刺毛,内有种子2～8粒,扁椭圆形,长215～310mm,宽210～215mm,厚115～118mm,表皮暗绿色、棕绿色或暗褐色,种皮光滑发亮,腹侧有圆形凹窝状种脐,上连一棕色种背,子叶两枚、肥大,千粒重10g左右。甘草种子种皮质硬而厚,透水性差,播后不易出苗,发芽率低,生产上用种子繁殖时播前必须进行种子处理。[18]3.对环境条件的要求甘草的地上部分每年秋末枯萎,以根和根茎在土壤中越冬。翌年早春3～4月地温10℃以上时从根茎上长出新芽,地温15～20℃时生长很快,5-6月茎叶繁茂,6-7月开花结果,8-9月荚果成熟。甘草根茎萌发力强,在地下呈水平方向延伸,每株甘草2～3a可发生新株10株左右,垂直根茎和平根均可长根,大田栽培两年一般主根长80～150cm,野生甘草根长达7～10m。甘草喜生于光照时间长、昼夜温差大、夏季炎热、冬季严寒的环境,适宜在平均气温216～315℃、年降水量400～450mm的干旱少雨、高原气候环境中生长。甘草原产地属大陆性干旱、半干旱的荒漠、半荒漠地带,其气候特点是干旱少雨、光照强、日照长、温差大,冬季严寒,绝对最低温度可达-47℃,夏季炎热,绝对最高温度可达45℃,甘草长期生长在这种气候条件下,形成了具有抗寒、耐旱、怕涝和喜光的特性,适宜pH在712～815的碱性土壤,可在土层厚的沙壤土、灰钙土、黄绵土、黄麻土上栽培。酸性土壤及排水不良的低洼地不宜栽培。甘草是干旱区最优秀的植被成员之一,它是在干旱、盐碱、风沙、阳光、炎热与寒冷等极端自然条件下,长期进化与荒漠景观融为一体。对干旱区环境的高度适应性,稳定的生产力和可利用价值,发挥着保护生态环境和发展一方经济的重要作用。它是一种用途广泛的资源植物,也是人类开发利用最早的物种之一。其地下根茎是传统的大宗中草药。地上茎叶花果是荒漠畜牧业优良的天然牧草。它还可以生产种子支持甘草种植业的发展。[19]3.甘草的研究现状3.1国内外研究现状目前,我国已完成了野生甘草的人工驯化工作[20,21],并对甘草栽培过程中病虫害的防治[22,23]、适宜的采收年限、采收期、不同部位含药量及甘草不同种的含药量、化学成分等做了研究[24,25,23,26～29]。此外,蔡雪、申家恒做了甘草胚胎学研究[30],苟克俭、任茜进行了六种甘草的试管繁殖研究[31],李学禹、魏凌基做了中国甘草属植物的核型分析[32],安利佳等在甘草组织培养方面也做了工作[33],朱俭等做了甘草的酶谱分析[34]。为扩大药源,增加产量,国内外均有人曾试图通过甘草细胞培养技术大量生产甘草的主要成分甘草酸[35～40],但未成功。在目前甘草细胞培养失败的情况下,解决甘草供需矛盾的关键还在于挖掘人工种植甘草的潜力把甘草的栽培与育种结合起来增加甘草含药量,缩短甘草栽培年限,提高人工种植甘草的经济效益。3.2甘草种植方式研究甘草的种植方式主要有3种类型：一是种子直播;二是育苗移栽，即将种子直播的一年生植株进行移栽；三是根茎移栽，即利用成年甘草的主根或横生根茎进行移植。有研究认为育苗移植栽培的甘草根增重较快,移植甘草的3年龄根平均每株鲜重也高于同龄直播甘草。同时移植栽培和直播的甘草所含甘草酸和甘草甙的含量虽都显示一年之内有波动,但二者最终差异不大,因此认为移植可以作为一个提高栽培甘草产量的好方法。[41]移植也同时解决了甘草起收费工费力的问题。也有研究认为用种子繁殖栽培的甘草,不论是地上部枝叶产量,还是地下部甘草产量或者是等级草比例,都明显地高于根茎繁殖栽培的产量。[42]种子直播的甘草在苗期会发生死苗现象，其机理尚不明确。因此，大田栽培常采用育苗移栽的方法。3.3甘草生育期的研究甘草是多年生植物，其生育期的长短直接影响到产量的大小和品质的好坏，甘草主根长度、主根的粗度和鲜质量随着植株年龄的增加而增长。随着年龄的增加,它们的增长速度逐渐降低。研究表明[43]，栽培甘草在其生长的第二年和第三年就能进入快速生长期,以后的生长速度逐渐减慢,物质的积累量的速度也就逐渐降低。从经济效益的角度上考虑,甘草的栽培期为3年较理想。曹秀明、王树瑞[44,45]认为栽培甘草的生长年限以3-4年生为宜,同时,从栽培的经济效益和田间管理的方便上考虑,移植栽培的3年龄根最为理想。3.4甘草的适宜播种温度和播种期的研究对于种苗直播来说，播种期的确定主要取决于大气温度和地表5cm处的温度(陶毓汾,1966)[46]。据陶毓汾研究[46]，甘草秋播好于夏播，夏播好于春播。春播要求技术条件严格，且不容易全苗，夏、秋播时水、热条件适宜，对播种条件的要求则不太严。也有研究认为甘草是喜温植物,应和喜温的粮食作物高粱、玉米和喜温蔬菜中的瓜类、茄果类播期相当,但甘草是进行3～4年的栽培,无播种迟不能成熟之虑,所以它的播种适宜期是从谷雨到芒种,只要在当地早霜来临前有30～40d的生长期就可以安全越冬。不过应该注意的是它的最适发芽温度是24℃～35℃。如果超过40℃,不仅发芽慢,而且会大大地降低田间出苗率。根据观察,地表5cm处温度在12℃以上时需14～21d才出苗,而在20℃以上时,只需7～8d就能出苗。[42]生产中可根据当地的气候条件和土壤墒情及劳力等情况确定具体播种时期。对于种苗移植来说普遍认为在早春土壤解冻后，以不超过4月中旬为宜，而根茎移植则春夏皆可进行。3.5种子处理方式的研究甘草种子具硬实性(俗称铁豆子),种皮光滑致密,不易透水,因此,发芽困难,如果不加人工处理,播种后出苗率极低,几乎无法进行栽培生产。所以播种前对甘草硬实种子进行人工处理,是决定其人工栽培能否成功的一个关键环节。通常对甘草硬实种子采取机械（碾米机）破损种皮、温水处理、湿沙埋藏以及硫酸处理等方法,对打破种皮,提高种子发芽率有明显效果。有试验表明[47],用浓硫酸处理甘草硬实种子对种子发芽率的提高幅度最大。而温水处理效果最差。王立等[42]的研究认为，机械（碾米机）破损种皮法快捷简便,而且成本低,但需有碾米机设备,适于大批量种子处理。温水处理法和湿沙埋藏法既不需要设备,又方便,但效果较差,适于少量种子处理。而硫酸处理既繁琐,成本又高,还需耗H2SO4。在具体应用时可根据条件和播种方法、土壤墒情任选其中一种。4.人工种植甘草的主要栽培措施4.1人工育苗栽培技术4.1.1选种：选用粒大饱满，均匀一致，千粒重9g左右经过处理的乌拉尔甘草种子4.1.2播种：试验地选择前茬一致、地力均匀平坦四周无遮荫灌排方便的沙壤地，用步犁在垄上开10cm宽幅的小沟，沟深2～3cm，人工将种子均匀撒入沟内，用手或铁锨将沙均匀覆在种子上，厚度为1～3cm，然后压实。播种量5～8kg/亩。在地面上覆麦草并经常浇水以保持床面湿润。4.1.3施肥：磷二铵30kg/亩,尿素20kg/亩，播前深施做基肥；当甘草4～6片真叶时结合灌水追施磷二铵15kg/亩，尿素10kg/亩。灌水：冬水80m3/亩,播前浇底水60m3/亩，幼苗期小水浇2～3次，以保持床面湿润。甘草4～6片真叶时灌水60m3/亩。生育期共灌水约200m3/亩。4.1.4收获：秋天甘草叶子枯黄后，深挖30cm起苗，将苗挖起后盖土5cm假植，以备第二年春天移栽。4.2根茎和育苗移栽栽培技术4.2.1选苗：育苗移栽选用生长1年的根身光滑，长35～60cm，卢径粗0.8～1cm的无病壮苗。根茎移栽将主根、横生根壮茎切成长20～25cm，具芽2～3个的长段。4.2.2播种：用步犁在垄上开25cm宽幅的小沟，沟深15～20cm，人工将种苗倾斜约45°放入沟内，株距10～20cm，行距30cm覆沙压实。4.2.3施肥：磷二铵30kg/亩,尿素20kg/亩，播前深施做基肥。第二年结合灌水可施磷酸二铵15kg/亩,促进甘草的生长。4.2.4灌水：冬水80m3/亩，播前浇底水60m3/亩，然后每隔30天左右灌1次水，共灌3次水每次水量为60m4.2.5收获：一般于霜降前后,地上茎叶黄萎时采挖,采挖时将地上秧苗割除,采用专用起苗犁进行起苗,然后人工进行分捡。首先,去泥并趁鲜切去细尾和根头,将根从靠主根部位削下,按芦头直径大小分级凉晒,凉晒时只晒头不晒身,这样干品断面黄亮,皮色不变。侧根、细尾和根头晒干后亦可作为产品出售。4.3病虫杂草防治喷施“甘草专用除草剂”以防除杂草。甘草病虫害主要有锈病、白粉病、蚜虫、红蜘蛛等。锈病,为害叶片，感病叶片背面产生黄褐色疱状病斑,表皮破裂后散出褐色粉末，可在发病初期喷洒0.3～0.4度石硫合剂或97%敌锈钠400倍液防治。对于白粉病,为害叶，被害叶片正反面产生白粉，可喷洒0.2～0.3度石硫合剂或用70%甲基托布津1000倍液防治。对于红蜘蛛，可用40%氧化乐果乳油2000～2500倍液进行防治。参考文献[1]张鹏云,彭泽祥.西北的甘草———西北资源植物资料之一.兰州大学学报(自然科学版),1960,6(1):57～88[2]马春晖,朱朝阳.干旱荒漠地区甘草人工栽培技术[J].新疆农垦技,2000,(5):10～11[3]孙双印，刘爱萍等.甘草主要作用及其丰产栽培技术[J].农牧产品开发2000，（12）：28[4]李合敏,李香菊.甘草资源的开发利用价值及其保护[J].资源开发与保护杂志,1989,5(4):62～63.[5]夏生兰,王泓.甘草的特征特性及栽培技术[J].甘肃农业科技2002，（2）：16～17[7]王照兰,杜建材等.甘草的利用价值、研究现状及存在的问题[J]2002，24（1）：73～76[8]王无怠,孟宪政.甘肃省甘草资源及开发研究[J].草业科学,1989,6(1):15～16.[9]安力.河西沙区甘草资源的保护与发展[J].甘肃林业科技，1997，（1）：48～51[11]叶力勤1小剂量γ射线辐照对甘草根茎产量及品质的影响[J]1核农学通报,1998,18(6):267-269[12]叶力勤,王利英160Coγ射线辐照对甘草根茎产量的影响[J]1宁夏农林科技,1997,(3):40-41[13]李学禹.甘草属分类系统与新分类群的研究[J].植物研究,1993,13(1):14～43.[14]林寿全,童玉懿.国产六种甘草资源的利用研究[J].植物分类学报,1977,15(2):48～56.[16]张鹏云,彭泽祥.西北的甘草—西北资源植物资料之一[J].兰州大学学报(自然科学版),1960,6(1):57～88.[18]夏生兰,王泓.甘草的特征特性及栽培技术.甘肃农业科技[J].2002,(2):16～17[19]马世忠,尹休克等，甘草的牧草与中药两用栽培技术研究[J].草食家畜.2003（1）[20]傅克沿.中国栽培甘草实生根质量研究[J].植物学报,1974,16(4):304～310.[21]雍家先.论干旱地区甘草资源的保护与利用[J].干旱区资源与环境,1993,7(3,4):370～371.[22]李新成,邓丘宏.甘草主要害虫及其天敌研究[J].中药材,1993,16(8):3～5.[23]罗友文,薛根生,陈昕旺.甘草单胞锈菌的孢子阶段、生活史及防治研究[J].植物保护学报,1992,19(2):127～131.[24]林寿全,童玉懿.国产六种甘草资源的利用研究[J].植物分类学报,1977,15(2):48～56.[25]刘伯衡,李学禹,田丽萍,魏琳.新疆产甘草属植物化学成分的研究[J].干旱区研究,1992,9(1):39～45.[26]李强,任茜,王党平,李小峰.甘草属药用植物的质量评价[J].国土与自然资源研究,1993,(2):66～68.[27]杨世林,刘永隆.胀果甘草的化学成分[J].植物学报,1988,30(2):176～182.[28]高东英,张如意.云南甘草化学成份的研究[J].中草药,1984,25(10):507～508,513.[29]柳江华,杨松松,傅玉琴,许丹,姜春霞,侯风飞.刺果甘草黄酮类成分的研究[J].中草药,1992,23(7):349～350.[30]蔡雪,申家恒.甘草胚胎学研究[J].植物学报,1992,34(9):676～681.[31]苟克俭,任茜.六种甘草的试管繁殖研究[J].中药材,1992,15(2):8～9.[32]李学禹,魏凌基.中国甘草属植物的核型分析[J].植物研究,1991,11(3):45～52.[33]安利佳,李风霞,张俊敏,罗希明,何孟元,郝水.豆科植物组织培养的研究[J].植物学报,1992,34(10):743～752.[34]朱俭,蔡武城,俞伟,吴斌,李学禹.甘草属过氧化物酶同功酶和酯酶同功酶的分析[J].复旦大学学报(自然科学版),1990,29(2):225～229.[35]侯嵩生,陈士云,杨茂忠,李新明,卢大炎,张健,陈路.甘草细胞培养物中Echinatin的分离与鉴定[J].植物学报,1993,35(7):567～572.[36]AyabeS,AUdagawa,KIida,TYoshikawa,TFueuya.Regulationofretrochalconebiosynthesis:ActivitychangesofOmethyltransferasesintheyeastextract2inducedGlycyrrhizaechinatacells[J].PlantCellRep;1987,(6):16～19.[37]AyabeS,HTakano,TFuruya,HHirota,TTaka2hashi.TriterpenoidbiosynthesisintissueculturesofGlycyrrhizaglabravar.glandulifera[J].PlantCellRep,1990,(9):181～184.[38]AyabeSTYokafu