我國(guó)三七栽培研究20年回顧

我國(guó)三七栽培研究20年回顧

三七鈉胺（b.h.chen）是五加科人參科植物。這是中國(guó)的一種稀有中醫(yī)藥。它具有活血化瘀、腫脹和鎮(zhèn)痛的功效。目前，它主要用于預(yù)防和治療冠狀動(dòng)脈粥樣硬化和心絞痛等心腦血管疾病。三七的人工栽培歷史已有400多年,是栽培馴化比較早的中藥材之一。目前主要集中在云南文山,其面積和產(chǎn)量都占全國(guó)的90%以上,廣東和廣西有少量栽培。但對(duì)三七的栽培研究卻是從20世紀(jì)30年代開(kāi)始,1939年陳守仁先生發(fā)表在《科學(xué)與教育》雜志第六期《三七栽培研究法》一文中談及三七的名稱、產(chǎn)地、形態(tài)、水土、栽培及病蟲(chóng)害防治等,是最早涉及三七栽培的綜合性文章。解放后,三七的栽培研究得以系統(tǒng)開(kāi)展,至20世紀(jì)80年代以來(lái),三七的栽培研究有了更大的發(fā)展,從栽培生理特性、生物學(xué)特性、栽培技術(shù)、病蟲(chóng)害防治等多方面均作了系列研究。近年來(lái),配合中藥材生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范(簡(jiǎn)稱GAP)的要求,開(kāi)展了三七GAP的基礎(chǔ)研究,建立了三七栽培的標(biāo)準(zhǔn)體系,同時(shí)三七的育種研究也開(kāi)始起步,是三七栽培研究發(fā)展最快的時(shí)期,三七平均單產(chǎn)由解放初期每公頃600kg增加到現(xiàn)在每公頃1800kg,翻了3倍。故本文重點(diǎn)對(duì)近20年來(lái)三七的栽培研究、標(biāo)準(zhǔn)體系建立、GAP研究及GAP基地建設(shè)進(jìn)展情況作一概述。一、七栽培透光率和激素效應(yīng)的研究三七的栽培生理主要集中在對(duì)光的研究,劉丹等研究認(rèn)為三七光補(bǔ)償點(diǎn)在光合有效輻射量(PAR)為5.449μmol·m-2·S-1～10.34μmol·m-2·S-1之間,光飽和點(diǎn)在445μmol·m-2·S-1～1173μmol·m-2·S-1之間,CO2補(bǔ)償點(diǎn)為146.1ppm。且“葉綠素a/葉綠素b”之值較低,為1.388。據(jù)此,判定三七為典型的陰生C3植物。在此基礎(chǔ)上崔秀明等開(kāi)展了三七栽培適宜透光率的研究,指出三七栽培的透光率僅為7～12%左右,透光度超過(guò)17%,三七的產(chǎn)量就明顯下降,并認(rèn)為30%透光率已超過(guò)三七對(duì)光照的承受極限,糾正了前人對(duì)三七透光率為30%甚至50～60%的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)。三七栽培生理中對(duì)光的研究,為三七的遮陽(yáng)網(wǎng)栽培技術(shù)奠定了理論基礎(chǔ)。此外,通過(guò)其他研究,測(cè)定了三七在不同的生長(zhǎng)時(shí)期葉綠素含量(a+b)為0.0730mg·dm-2～0.1085mg·dm-1之間,蒸騰速率為0.009μmol·m-2.S-1～0.0014μmol·m-2.S-1之間,氣孔導(dǎo)度為0.0524μLmol·m-2.S-1～0.5107μmol·m-2.S-1之間。在激素效應(yīng)研究方面,何茂金等用赤霉素(GA)處理三七種苗,認(rèn)為GA能打破三七塊根芽孢的休眠而提早出苗,根部產(chǎn)量顯著提高,同時(shí)發(fā)現(xiàn)了GA誘導(dǎo)雙莖三七的比例可以增加87～210%。崔秀明等研究了ABT生根粉3號(hào)、ABT生根粉4號(hào)、GA,α-萘乙酸、養(yǎng)植寶、三十烷醇、稀土等7種植物激素及生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)三七種子的效應(yīng)認(rèn)為,GA用于處理三七種子,具有明顯打破三七種子休眠的作用,使出苗期提早7天左右,但GA對(duì)三七出苗及存苗有不利影響,導(dǎo)致三七種苗產(chǎn)量大幅度下降。二、油松林表面形態(tài)結(jié)構(gòu)及種子萌發(fā)技術(shù)三七是多年生宿根性草本植物,人工栽培為1年育苗,移栽后大田生長(zhǎng)2年采收可以獲得最佳的經(jīng)濟(jì)效益。三七通常6月底至7月現(xiàn)蕾,8月開(kāi)花,9月結(jié)果,10月至11月果實(shí)分批成熟。楊興華研究了花的發(fā)育,發(fā)現(xiàn)三七花的形成是連續(xù)分化的,從外周開(kāi)始漸向中心進(jìn)行,分化順序?yàn)檩嗥⒒ò?、雄蕊及雌蕊。在花部的維管束韌皮部薄壁組織內(nèi)外具有豐富的分泌及分泌管道,并且三七胎座的形成及胚珠所在的位置,恰好與基底胎座相反,在子房?jī)?nèi)兩室的各一胚珠,都生長(zhǎng)在子房上端,向下倒懸,屬于頂生胎座。此外楊興華還完成了三七形態(tài)結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)研究。三七的種子和種苗都具有休眠的特性,種子的休眠期為45～60天,發(fā)芽溫度范圍為10℃～30℃,最適宜溫度為20℃,三七種子在自然條件下的壽命為15天左右,其生活力可用TTC(紅四氮唑)法進(jìn)行快速測(cè)定,最佳貯存方法為濕砂保存。三七種苗經(jīng)過(guò)自然低溫處理可以解除休眠,三七種苗萌發(fā)的三基點(diǎn)溫度為最低10℃,最適15℃,最高20℃。最適合三七種苗出苗的土壤含水量為20～25%,并且三七種苗不耐貯存,采挖后應(yīng)及時(shí)移栽。三、種植密度、施肥量、年齡對(duì)三元生物量的影響在云南文山已經(jīng)根據(jù)三七目標(biāo)產(chǎn)量的不同形成了三七種子種苗生產(chǎn)區(qū)及商品三七生產(chǎn)區(qū),其中三七種子種苗生產(chǎn)區(qū)主要分布于海拔1200～1600m的溫暖中山丘陵地區(qū),商品三七生產(chǎn)區(qū)主要分布在海拔為1600～2000m的溫涼山區(qū)或半山區(qū)。通過(guò)基地區(qū)劃后對(duì)三七產(chǎn)量和品質(zhì)的提高產(chǎn)生了積極的作用。對(duì)種子、種苗分級(jí)栽種是提高三七產(chǎn)量的有效方法。三七種苗大小對(duì)三七的生長(zhǎng)和產(chǎn)量均有明顯影響,千株重3000g以上為一級(jí),2000～3000g為二級(jí),1000～2000g為三級(jí),種苗越大,果實(shí)和塊根產(chǎn)量越高。試驗(yàn)結(jié)果表明,培育健壯種苗,并在移栽前按大小分級(jí)是提高三七產(chǎn)量的基本措施。三七種子按千粒重及成熟的批次分級(jí)播種,有利于出苗整齊一致,方便田間管理。種子播種的適宜密度為4cm×5cm,每667m2播種20萬(wàn)粒可取三七種苗約10萬(wàn)株,一級(jí)種苗率在80%左右。三七種苗的種植規(guī)格以10cm×15cm～10cm×12.5cm,即667m2種植密度2.6～3.2萬(wàn)株之間為宜。三七對(duì)氮(N)、磷(P)、鉀(K)三要素的吸收趨勢(shì)表現(xiàn)為K>N>P,一年生和三年生三七對(duì)N、P、K吸收比例約為2:1:3,二年生為3:1:4。三年生三七每形成100kg干物質(zhì)僅需純N1.85kg,P2O50.5kg,K2O2.28kg。三七是典型的喜鉀植物,8(開(kāi)花期)～10月(結(jié)果期)的需肥量占全年的50%以上,是三七最重要的施肥時(shí)期。王朝梁對(duì)施肥量的研究表明,不同底肥量之間的三七種苗鮮產(chǎn)量有顯著差異,但2次和3次追肥之間的三七種苗鮮產(chǎn)量差異不顯著,三七施肥以每667m2施2500kg為宜,2次追肥比較合理。此外,通過(guò)2次正交旋轉(zhuǎn)回歸設(shè)計(jì)試驗(yàn),已經(jīng)建立了2年生三七施肥的數(shù)學(xué)模型。三七栽培研究在綜合了相關(guān)研究的基礎(chǔ)上,形成了三七地膜覆蓋栽培技術(shù)、三七遮陽(yáng)網(wǎng)栽培技術(shù)、三七種子包衣育苗技術(shù)等三項(xiàng)實(shí)用技術(shù)。1.地膜覆蓋育苗三七地膜覆蓋在干旱、半干旱的三七生產(chǎn)區(qū)有較高的應(yīng)用價(jià)值,又分為全期覆蓋和半期覆蓋,其中全期覆蓋多用于移栽大田三七,半期覆蓋多用于種苗。地膜覆蓋育苗可增產(chǎn)8.82～24%,經(jīng)濟(jì)效益顯著。大田三七地膜覆蓋栽培能增加土壤溫濕度,提高三七存苗和植株凈光合率,增產(chǎn)28.00～38.75%,具有顯著的增產(chǎn)效果和明顯的經(jīng)濟(jì)效益。在此基礎(chǔ)上,崔秀明等還探索了有色地膜覆蓋的作用,認(rèn)為以銀灰色地膜覆蓋產(chǎn)量最高,藍(lán)色地膜最低,不同有色薄膜覆蓋的三七出苗率、存苗率、發(fā)病率、土壤溫濕度等也有一定差異。2.遮陽(yáng)網(wǎng)栽培特點(diǎn)及推廣潛力三七的透光率確定為7～12%后,使工業(yè)化生產(chǎn)的遮陽(yáng)網(wǎng)應(yīng)用成為可能。王朝梁等開(kāi)展了遮蔭材料的試驗(yàn),指出了尼龍網(wǎng)棚使用的可能性。崔秀明、李忠義等系統(tǒng)比較了塑料遮陽(yáng)網(wǎng)與傳統(tǒng)蔭棚在田間小氣候、出苗率、存苗率、產(chǎn)量等因素的差異,總結(jié)了遮陽(yáng)網(wǎng)栽培比傳統(tǒng)栽培產(chǎn)量提高7%、存苗率提高4.5%、出苗率提高14%的特點(diǎn),并且防火、節(jié)省森林資源,推廣潛力很大。同時(shí)也發(fā)現(xiàn)了遮陽(yáng)網(wǎng)栽培出現(xiàn)的兜風(fēng)、滴水等弊端,提出了壓膜線和人字線的技術(shù)措施。三七遮陽(yáng)網(wǎng)栽培技術(shù)目前已在應(yīng)用,但仍然有新的問(wèn)題出現(xiàn),還有待進(jìn)一步深入研究和改進(jìn)。3.不同種衣劑對(duì)3a2號(hào)生長(zhǎng)性狀的影響三七生產(chǎn)上采用浸種和拌種兩種方式,通常殺菌不徹底且易造成二次侵染及產(chǎn)生藥害等弊病。陳中堅(jiān)等通過(guò)室內(nèi)種子帶菌檢測(cè)、藥劑消毒處理效果研究,確定3種供試種衣劑配方,比較了不同種衣劑及處理方法對(duì)三七出苗率、存苗數(shù)、種苗規(guī)格、產(chǎn)量及防治效果的影響,篩選出了SQ2號(hào)三七種衣劑按照1:50藥種比于播種前1～2天包衣處理三七種子,能夠提高三七種子出苗率和種苗產(chǎn)量。并認(rèn)為中藥材種子與農(nóng)作物種子相比在保藏條件、農(nóng)藝性狀和包衣時(shí)間等多方面有較大差異,選擇種衣劑時(shí)應(yīng)避免盲目混用,建議開(kāi)發(fā)專(zhuān)用型產(chǎn)品。四、病害的系列研究三七的蟲(chóng)害不突出,開(kāi)展的研究也較少,主要集中在對(duì)病害的系列研究。20世紀(jì)80年代以前,三七的病害主要是炭疽病及白粉病等,以后是三七根腐病及黑斑病危害嚴(yán)重,近年來(lái)三七圓斑病的危害也逐漸嚴(yán)重。1.保菌劑與細(xì)鏈格孢羅文富等鑒定了三七根腐病的病原為假單胞桿菌屬細(xì)菌Pseudomonassp.、腐皮鐮孢Fusariumsolani(Mart.)App.etWollenw、細(xì)鏈格孢AlternariatenuisNees、小桿線蟲(chóng)RhabditiselegansMaupas共4種,提出了三七根腐病是多病原復(fù)合侵染的過(guò)程,并指出細(xì)菌在侵染中起了主要作用。王朝梁及陳昱君等亦報(bào)道三七根腐病發(fā)生與環(huán)境條件、蔭棚透光率、種植制度、施肥、田間管理等因素的關(guān)系,對(duì)三七根腐病的防治適宜采取綜合防治,通過(guò)輪作與深翻錯(cuò)溝、培育壯苗、精細(xì)田間管理可降低三七根腐病的發(fā)生?；瘜W(xué)防治以10%葉枯凈+70%敵克松+細(xì)土(1kg:1kg:150kg)作毒土處理效果較好。2.病害發(fā)生與溫度、降水的關(guān)系王淑琴等報(bào)道了三七黑斑病的病原為AlternariaPanaxwhetz,并對(duì)該病菌的越冬、傳播、孢子萌發(fā)、藥劑防治等做了比較系統(tǒng)的研究。王朝梁研究認(rèn)為三七黑斑病的侵染源主要來(lái)自于病種子、種苗、病殘?bào)w及土壤,其分生孢子可直接侵染三七的塊根、葉片、葉腋等器官,形成中心病株再侵染。溫度、降水與該病害發(fā)生關(guān)系十分密切,并提出防治措施。陳昱君等通過(guò)病原分生孢子與溫度、濕度、光照、pH等因子的關(guān)系進(jìn)一步完成了黑斑病孢子的萌發(fā)研究,并對(duì)發(fā)病規(guī)律進(jìn)行調(diào)查,查明了三七黑斑病發(fā)病期為5～9月,其間有5個(gè)高峰期,最高峰為9月。3.客觀病理變化三七圓斑病是近年出現(xiàn)的一種新病害,相關(guān)研究尚少。陳克及劉云龍等均報(bào)道了該病的病原為Mycocentrosporaacerina(Hartig)Deighton.,王勇等對(duì)三七圓斑病的發(fā)生與環(huán)境關(guān)系作了調(diào)查,發(fā)現(xiàn)該病發(fā)生與海拔關(guān)系密切,高海拔地區(qū)發(fā)生嚴(yán)重,低海拔地區(qū)發(fā)病較輕。五、晚生動(dòng)物散粉數(shù)對(duì)客觀藥物性狀的影響三七的育種研究尚屬起步階段。崔秀明測(cè)定了花粉生活力,發(fā)現(xiàn)三七花粉在常溫下能保存11～13天,在0℃冰箱中保存25天近50%的花粉仍具有生活力,經(jīng)31天才全部死亡。孫玉琴等觀察發(fā)現(xiàn),在云南文山的氣候條件下三七開(kāi)花高峰期為早上7:00～10:00,其開(kāi)花數(shù)為一天開(kāi)花總數(shù)的56.90%;其次為11:00～14:00,其開(kāi)花數(shù)為一天開(kāi)花總數(shù)的32.32%;15:00～18:00開(kāi)花最少,僅占10.77%。正常天氣下三七花藥散粉的高峰期是10:00～14:00,散粉數(shù)占全天90%,而陰雨天氣花藥散粉會(huì)推遲3個(gè)小時(shí),高峰期為13:00～16:00,散粉數(shù)占全天的80%。上述研究為三七的雜交育種提供了依據(jù)。段承俐等采用RAPD(隨機(jī)擴(kuò)增多態(tài)性DNA)方法分析三七栽培群體的DNA變化,從160個(gè)10bp的寡核苷酸引物中篩選出8個(gè)條帶清晰、重復(fù)性好的特異性引物對(duì)三七栽培群體中的七個(gè)變異類(lèi)型進(jìn)行了PCR擴(kuò)增,共擴(kuò)增出了49條帶。其中多態(tài)性條帶37條,變異類(lèi)型之間的多態(tài)性差異達(dá)75.5%,同一類(lèi)型不同個(gè)體間的多態(tài)性差異為75.2%,說(shuō)明三七栽培群體從遺傳背景來(lái)看還是一個(gè)雜合群體,具有豐富的遺傳多樣性。陳中堅(jiān)等對(duì)綠莖、紫莖、綠塊根、紫塊根等三七的性狀差異進(jìn)行了研究,認(rèn)為該性狀都是基因控制的,并且控制莖桿顏色的基因與控制塊根顏色的基因不是同一基因,而且它們之間并非連鎖。質(zhì)量和產(chǎn)量研究表明,綠莖三七的產(chǎn)量?jī)?yōu)于紫莖三七。綠塊根三七的折干率高于紫塊根三七,而紫塊根三七的總皂苷含量比綠塊根三七高48.52%,淀粉含量則是綠塊根三七比紫塊根三七高38.07%,故紫塊根三七積累皂苷的能力較強(qiáng)而積累淀粉的能力較弱,綠塊根三七則反之,并提出了三七的品種選育應(yīng)以綠莖紫塊根三七為對(duì)象較好。在諸多農(nóng)藝性狀中,葉面積對(duì)單株根重的貢獻(xiàn)最大,葉寬對(duì)三七產(chǎn)量有重要作用,其他因素通過(guò)對(duì)葉寬的影響對(duì)單株根重也具有較高的通徑系數(shù)。在三七的育種中應(yīng)重視寬葉性狀選擇及充分考慮提高葉面積的因素,可能加強(qiáng)對(duì)雙莖或多莖三七的開(kāi)發(fā)研究是一種較好的途徑。六、樣品測(cè)定及分析方法三七GAP研究及質(zhì)量評(píng)價(jià)主要集中在高效液相色譜(HPLC)指紋圖譜,干物質(zhì)積累規(guī)律,有效成分隨產(chǎn)地、采收期、規(guī)格的變化規(guī)律,農(nóng)藥殘留量及重金屬含量等方面。1.指紋圖譜的建立周玉新等最早采用PolansC18-A分析柱(250mm×4.6mm,5μm),乙腈-水二元梯度洗脫,檢測(cè)波長(zhǎng)203nm的條件開(kāi)展了三七的HPLC指紋圖譜研究,得到3個(gè)共有峰。潘馨、高增平等也用類(lèi)似的方法研究了三七的HPLC指紋圖譜,并分別得到共有峰11個(gè)和24個(gè)。崔秀明等采用流動(dòng)相:乙腈(50mmol/L)-KH2PO4·H2O(20:80)二元梯度洗脫的條件比較了三七、屏邊三七、人參、西洋參、溫郁金和白芨的HPLC圖譜,得到三七的4個(gè)明顯的共有峰,可方便鑒別混淆品。王康書(shū)等選用甲醇-4%磷酸水溶液(65:35)為流動(dòng)相進(jìn)行三七葉的HPLC指紋圖譜研究,得到12個(gè)共有峰,張?chǎng)嵉妊芯苛巳唔毟?、主根、蘆頭、葉的HPLC指紋圖譜,王雁等成功選擇咖啡因作為內(nèi)標(biāo)物,乙腈-0.05%磷酸梯度洗脫完成了不同產(chǎn)地三七的HPLC圖譜,并用聚類(lèi)分析的方法計(jì)算相似度評(píng)價(jià)三七質(zhì)量。2.營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)正對(duì)不同生長(zhǎng)年限的三七研究表明,在一個(gè)生長(zhǎng)周期內(nèi)有兩個(gè)生長(zhǎng)高峰,4～6月的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)高峰和8～10月的生殖生長(zhǎng)高峰。三七的干物質(zhì)積累在整個(gè)生長(zhǎng)周期內(nèi)均呈增長(zhǎng)趨勢(shì),4～8月為干物質(zhì)積累最快時(shí)期,12月地下部干物質(zhì)積累達(dá)最大值。3.不同立地條件下客觀上對(duì)三七多糖含量的影響三七有效成分的GAP研究主要完成了皂苷、多糖、黃酮、氨基酸等與產(chǎn)地、采收期、規(guī)格的變化。三七的一個(gè)生長(zhǎng)周期內(nèi),總皂苷的積累表現(xiàn)為由高到低再到高的過(guò)程,4月皂苷含量最高,5～7月遞減,8～10月為高速增長(zhǎng),11～12月增加緩慢。不同土壤類(lèi)型對(duì)皂苷含量有差異,土壤中微量元素對(duì)三七的皂苷含量無(wú)直接影響,但有隨鉀含量升高而升高的趨勢(shì)。不同產(chǎn)地的日照時(shí)數(shù)直接影響皂苷含量,不同規(guī)格三七的皂苷含量表現(xiàn)為大規(guī)格三七皂苷含量高于小規(guī)格。不同的采收季節(jié),三七多糖類(lèi)成分的含量有明顯差異,從3月到11月,三七多糖含量波浪型規(guī)律性變化,一年中的4月、8月和11月含量高,3月、7月和9月含量低。不同規(guī)格的三七,多糖含量有一定差異,最高的是20頭,為0.14%,最低的是160頭,僅有0.04%,相差近4倍。不同產(chǎn)地三七的多糖含量差異很大,最高的硯山者臘為0.18%,與最低的廣西靖西(0.011%)相差達(dá)12倍之多?？傮w上三七的總黃酮含量比較低,總平均含量為0.13%。產(chǎn)地不同,三七中的總黃酮含量有顯著差異,最高的為0.16%,最低的為0.10%。不同的采收季節(jié),總黃酮含量無(wú)明顯隨季節(jié)變化的規(guī)律性,其含量范圍在0.13～0.23%之間。不同規(guī)格三七(主根)的黃酮含量有顯著差異,最高是無(wú)數(shù)頭規(guī)格,最少的是120頭規(guī)格。三七含有19種以上的氨基酸,其中精氨酸(Arg)、天門(mén)冬氨酸(Asp)、谷氨酸(Glu)的含量最高,并且其排列次序在三七上具有特征性。不同產(chǎn)地三七的氨基酸含量有一定的差異,但差異不顯著。不同部位中,花蕾的氨基酸含量最高,側(cè)根與主根的含量差異不大。4.重金屬的含量王朝梁等開(kāi)展了三七中農(nóng)殘和重金屬的系統(tǒng)研究,檢測(cè)了不同產(chǎn)地及交易市場(chǎng)中三七的六六六、DDT、Cu、Zn、Pb、Cd的含量,初步查明了三七中農(nóng)殘及重金屬的殘留情況。江濱等對(duì)云南省三七生產(chǎn)地不同、生長(zhǎng)年限不同規(guī)格的三七及栽種三七的土壤中的重金屬含量分析測(cè)定,結(jié)果表明三七中