贵州地产半夏生物学特性及人工栽培技术

贵州地产半夏生物学特性及人工栽培技术

1 生物学特性

半夏属(Pinellia) 植物全世界约有9 种, 其中.分别产于朝鲜和日本。我国半夏有7 种, 除在日木和朝鲜有分布外, 其余6 种半夏都属我国特有, 包括掌叶半夏、盾叶半夏、滴水珠、石蜘蛛、大半夏及三裂叶半夏。近年来, 我国又发现3 种半夏属植物: 鹞落坪半夏、秭归半夏.及五叶、七叶半夏 。半夏株高15 ~30 cm, 块茎近球形, 直径1 ~2 cm, 长有多而粗的须根; 叶生于块茎的顶端, 叶柄长5 ~25 cm, 一年生的叶为单叶,卵状心形, 之后长出复叶; 叶柄下部有白色或棕色的小珠芽, 直径0.3 ~0.8 cm, 珠芽有繁殖能力;花序顶生, 佛焰苞绿色, 花单性, 雌雄同株, 浆果, 花期为5-7 月, 果期为8-10 月 。半夏具有多种繁殖方式, 不仅块茎和珠芽可进行无性繁殖, 而且种子也可进行有性繁殖。珠芽在种的繁衍中起着重要作用, 块茎是半夏渡过不良环境、保存种质的营养器官 。种子繁殖的半夏生长3 ~4 年后可形成, 块茎和珠芽繁殖的半夏在当年或次年即可进行采收。

2 适生环境

半夏生长可分为出苗期、旺长期、珠芽成熟期和倒苗期 。适合的生长环境是延长其生育期、缩短倒苗期、提高产量和品质、增加有效成分的基本要求。半夏喜温暖湿润环境, 适宜生长温度为15 ~25 ℃, 过低或过高均易发生倒苗。属耐阴植物, 以半阴环境为宜, 光照过强易倒苗, 过度荫蔽则会枯黄瘦弱 。半夏是根部入药的中药材, 土壤含水量的高低影响半夏根部的生长发育, 过湿过旱均会抑制半夏植株生长, 适宜生长的含水量为20% ~30%, 土壤过湿时会出现倒伏和烂根 。半夏生长的土壤pH以6 ~7 为宜 。最适栽培的土壤是疏松肥沃的砂质壤土。张明等] 通过对贵州大方县半夏栽培的研究发现, 在一定海拔范围内, 海拔较高有利于延长半夏第1 次倒苗前的生长期, 提高半夏产量。这是因为随着海拔的增加, 生长环境温度降低, 利于半夏生长。而贵州地处云贵高原, 山地居多, 海拔相对较高, 所以可选择相对较高的海拔进行半夏种植。

3 技术措施

贵州是最早开展半夏人工栽培的地区, 但由于半夏生长习性特殊, 在半夏种植过程中并无具体规范措施, 农户盲目种植, 导致半夏品质下降, 产量降低。目前, 关于半夏栽培技术的研究主要是根据大田作物的生产方式, 结合半夏自身的生物学特性和丰产环境的要求开展的, 主要包括品种选择、种植模式、整地、播种期与播种量、施肥、生育期管理及采收和加工技术。

3.1 品种选择

优良的半夏种茎是提高半夏产量和品质的基本条件。在筛选半夏品种时, 应尽量选择繁殖性和抗病性好的野生半夏作种, 其生命力极强; 或者源自半夏基地的新种子“二药” (即母半夏收获之后留作种用) 作种 。在种茎大小的选取中, 郭巧生等在研究不同繁殖材料(种子、珠芽和块茎)对半夏产量的影响试验中认为, 半夏栽培上最宜用块茎, 不宜用种子直接作播种材料。梅艳等 在对贵州赫章县不同种茎栽培对半夏产量和品质影响的研究中发现, 半夏种茎越大, 鲜块茎产量越高,综合考虑后建议, 赫章半夏以种茎直径1.0 ~1.5 cm的块茎作种较为适宜。

3.2 种植模式

在不同种植模式的研究中, 采用和其他作物套作和间作的种植模式可改善半夏生长的微环境, 有效提高产量, 同时使得土壤空间的使用效率得到大幅提升。与其他作物轮作的种植模式, 因不同作物对土壤养分的需求不同, 轮作可有效缓解土壤肥力不平衡, 同时减轻病虫害为害。在贵州地产半夏不同栽培模式研究中, 张皓等研究发现, 半夏与赫章县当地特色铁核桃树间作, 可改善土壤养分状况; 同时在与不同作物轮作研究中发现, 在金荞麦、太子参、何首乌、苦参4 种轮作作物中, 以半夏与金荞麦轮作方式最优 。李花等研究发现, 半夏与玉米套作效果较好, 可提高半夏产量。在半夏与其他作物连作的种植模式研究中, 大部分文献指出, 半夏的生长习性不适宜采用与其他作物连作栽培, 易受到病虫害为害, 出现生理弊端, 制约其产量和品质 。但罗静等研究发现,早熟辣椒间作半夏套种大蒜栽培模式可避免半夏根腐, 解决连作障碍。在选择各种栽培模式过程中,要以当地的土壤环境为基础, 考虑其他作物的生长规律及养分利用情况, 为半夏的生长发育提供适宜的环境, 选出最宜种植模式。

3.3 整地

半夏适宜种植在排灌方便的疏松肥沃土壤上,不宜种植在贫瘠土壤上 。翟玉玲等对贵州毕节高海拔地区半夏栽培的研究指出, 在石灰岩发育而来的黄灰泡土上种植半夏, 产量较高。种植的地块要深耕, 清理土壤碎石等杂物, 精耕细耙, 使土壤上虚下实, 便于半夏根系和间作套作作物扎根系, 增强土壤通气保水保肥能力, 使半夏吸收养分的能力和抗旱能力提高。

3.4 播种期和播种量

在半夏栽培过程中, 安排合适的播种期对半夏发芽生根有重要作用, 影响半夏出苗和倒苗的次数。由于各地区海拔高度和水热条件不同, 根据半夏的生物学特性及当地的生态环境特点来确定半夏其最佳播种期就显得尤为重要 。刘海等 研究指出, 在贵州大方县及类似生态环境地区, 半夏栽培的播种期在2 月下旬至3 月初较为合适。

在半夏高产栽培中, 要求有合适的播种量。阮培均等研究发现, 栽培密度对半夏产量和总生物碱含量的影响最大。而关于贵州地产半夏栽培密度的研究中, 王海玲等 通过在喀斯特温和气候区研究提出, 该地区以半夏块茎产量≥1.50 kg·m-2为目标, 栽培密度为847 ~889 粒·m-2 ; 以半夏块茎产量≥1.75 kg·m-2为目标, 栽培密度为942 ~980 粒·m-2 。赵明勇等 通过在喀斯特温凉气候区研究提出, 该地区以半夏块茎产量≥2.25 kg·m-2为目标, 栽培密度为714 ~741 粒·m-2 ; 以半夏块茎产量≥2.40 kg·m-2为目标, 栽培密度为739 ~764 粒·m-2 。

半夏属于浅根系植物, 播种过深, 土壤透气性差, 出苗迟且少; 播种过浅, 则易受地表温度和水分的影响。因此, 适宜的播种深度是半夏获得高产的重要条件之一。肖杰易等研究发现, 播种深度为5 ~8 cm时, 半夏繁殖系数最大, 经济产量高。黄尧先等研究认为, 贵州地产半夏播种深度为8 ~10 cm。在实际生产应用中, 播种量和播种深度同时也要考虑重粒的大小, 种茎越大, 播种量应较大, 播种深度偏深, 反之则相反。

3.5 施肥

土壤养分的高低直接影响着植物的品质和产量, 所以施肥在提高作物品质和产量方面有重要意义。施肥是在了解土壤养分状况的基础上进行的,施肥技术合理与否对作物品质和产量影响较大, 尤其是中药材的栽培生产。在贵州地产半夏施肥量的研究中, 王海玲等[23] 通过在喀斯特温和气候区研究, 提出半夏优化栽培模式为: 以半夏块茎产量≥1.5 kg·m-2为目标, 有机肥、氮肥、磷肥的施用量分别为4.28 ~4.72 kg·m-2 、16.04 ~18.01 g·m-2 、25.06 ~28.94 g·m-2 ; 以半夏块茎产量≥1.75 kg·m-2为目标, 有机肥、氮肥、磷肥的施用量分别为4.24 ~4.76 kg·m-2 、15.53 ~17.83 g·m-2 、24.66 ~29.34 g·m-2 。赵明勇等通过在喀斯特温凉气候区研究提出, 半夏优化栽培模式为:以半夏块茎产量≥2.25 kg·m-2为目标, 有机肥、氮肥、磷肥的施用量分别为3.121 ~3.629 kg·m-2 、11.215 ~13.385 g·m-2 、25.964 ~29.289 g·m-2 ;以半夏块茎产量≥2.4 kg·m-2为目标, 有机肥、氮肥、磷肥的施用量分别为3.096 ~3.654 kg·m-2 、11.11 ~13.49 g·m-2 、25.311 ~29.289 g·m-2 。翟玉玲等通过在贵州高海拔地区研究提出, 半夏高产栽培为: 每667 m2 有机肥、尿素、普钙、硫酸钾的施肥量分别为5 832.915 ~7 277.637、45.863 ~54.927、295.815 ~374.187、45.356 ~70.649 kg。此外, 微量元素对半夏的生长也起着重要作用。龚成文等研究发现, 锰肥浸种可促进半夏生根发芽和根系生长, 在叶面喷施可提高块茎品质和产量; 杨磊等研究发现, 在半夏苗期叶面喷施硫酸锌可增强叶片光合作用, 促进叶片可溶性糖和淀粉的积累, 提高产量。在肥料施用过程中, 要结合当地土壤肥力特点进行施肥, 使土壤养分平衡, 保证半夏良好的生长环境和条件。

3.6 生育期管理

半夏在生育期的田间管理主要包括除草、排水灌溉、追肥、摘花蕾、控制倒苗及植物生长调节剂和接种真菌的应用。

3.6.1 除草

由于半夏是矮秆作物, 生育期田间各类杂草较多。除草可避免与半夏争夺土壤养分, 但在田间喷洒除草剂会产生药害, 直接为害半夏的生长。在贵州的半夏栽培区, 除草主要是冬季在栽培半夏的地块将作物根、茎、叶等杂物集中在厢面上煅烧, 以达到清除杂草及病虫的目的 。

3.6.2 排水灌溉

半夏是怕旱忌湿植物。在其生长初期要保证土壤水分, 防止干旱导致不出苗。在半夏栽培区要修建排水灌溉工程, 以保证干旱气候时能及时补给水分, 在雨季田间积水时能及时排水, 防止块茎腐烂。在没有排水灌溉工程时, 可让栽培区的地势具有一定坡度, 土壤既可以保湿, 又不易积水 。

3.6.3 追肥

在半夏的生长期要适当追肥, 做到低浓度、多次数。翟玉玲等研究均发现, 在4 月初、5 月下旬、7 月底或8 月初进行追肥比较适宜。在贵州的半夏栽培地区, 主要用清粪水和尿素进行追肥。翟玉玲等在贵州高海拔地区研究提出, 4 月初齐苗后每667 m2 施用1:3 的清粪水1 000 kg; 5 月下旬用10 kg尿素施于行间, 并松土将其埋入土中, 不能将尿素撒在茎叶上, 否则会造成烧伤; 7月中下旬倒苗后, 用1:10 的清粪水浇地。

3.6.4 摘花蕾

在半夏开花高峰期及时去除花葶, 防止因开花结果消耗养分, 保证块茎的生长发育, 有效提高块茎重量, 增加产量。

3.6.5 控制倒苗

倒苗是半夏抵抗不良环境而进行休眠的现象,并非其生长中的必然生理现象。影响其倒苗的因素主要有温度、光照和水分。温度高, 倒苗严重; 温度低时, 半夏可适应强光照; 干旱加剧倒苗。胡玉涛等指出, 覆盖草或麦秸可减少半夏倒苗的发生,而夏季高温时, 喷施适当浓度亚硫酸氢钠于叶面,可抑制半夏呼吸, 延迟倒苗 。

3.6.6 植物生长调节物质

植物生长调节物质是人工合成的具有植物激素作用的化学物质, 可调节植物光合作用、碳水化合物的运输及分配。但植物生长调节物质在半夏栽培中的应用研究尚处于起步阶段。杜禹珊等 通过对贵州地产半夏的展叶期喷施植物生长调节物质的研究发现, 施用CCC和GA3 可显著增加半夏的经济产量。

3.6.7 接种真菌

半夏的根内存在丛枝菌根真菌(AM) , 且对AM具有依赖性 。AM可提高药用植物抗逆性,并影响其代谢产物。郭巧生等在对贵州地产半夏接种真菌的研究中发现, 接种AM处理过的半夏块茎, 其生物碱含量明显高于未处理的, 且多菌协同并在半夏生长中期进行接种效果最好。

3.7 采收和加工

半夏的采收和加工时长对其产量和质量影响很大。采收过早, 块茎发育不完全, 产量和有效成分含量低; 采收过晚, 难去皮, 加工后药材的粉性差。关于贵州地产半夏的最适采收期的研究中, 杨琳等研究以半夏产量及琥珀酸含量来确定, 最佳采收期为8 月下旬至9 月8 日前。王孝华等研究指出, 半夏在喀斯特温和气候区最佳采收期为9 月上中旬, 这与杨琳等 的研究结果一致。关于半夏在采收去皮后烘干的研究, 陈刚等认为, 可适当采用高温处理(70 ℃, 2 h) 采收后的半夏, 然后低温充分干燥, 可以保存和稳定其中的有效成分, 且水溶性化学成分不会降低; 唐远等认为, 硫熏的加工方法会导致总生物碱含量下降, 生产上不建议采用。

4 展望

通过对半夏生物学特性和丰产环境的分析, 优化了贵州地产半夏的耕种技术措施。种植半夏应在半阴环境中, 适宜温度在为15 ~25 ℃; 土壤含水量20% ~30%, pH适宜的疏松肥沃的砂质壤土,最好是由石灰岩发育而来的黄灰泡土; 选择生命力强的野生半夏或半夏基地的新种子“二药” 作种,种茎的直径在1.0 ~1.5 cm较为适宜; 半夏可与其他作物进行轮作、套作、间作, 以提高产量, 但忌连作; 根据半夏的生物学特性及当地的生态环境特点来确定其最佳播种期、播种量及施肥; 结合除草、排水灌溉、追肥、摘花蕾、控制倒苗以及植物生长调节剂和接种真菌等生育期管理来进行半夏种植, 达到丰产提质增效的目的。随着人工栽培半夏市场需求量的增加, 提高半夏产量和品质的耕种技术措施仍有待于从以下方面深入研究。

4.1 兼顾半夏品质和产量的施肥配比

生物碱是半夏的主要有效成分之一, 其含量高低直接影响着半夏的品质。关于施肥量对半夏总生物碱含量的研究, 魏波等认为, 氮肥是影响生物碱形成的主要因素, 低钾水平有利于生物碱形成, 磷肥施用量高低对其影响不大。王海玲等则认为, 对半夏总生物碱含量的影响为磷肥大于氮肥。关于施肥量对半夏产量的研究均认为, 氮肥是影响半夏产量的主要因素 ; 肖平阔等认为, 钾肥施用量的影响大于磷肥。陈中坚等认为, 氮肥是影响半夏产量和品质的主要因素, 其次是磷肥, 钾肥影响最小。结果不一致, 可能与各地区土壤本身养分含量的高低有关系。所以在实际生产应用中, 不能只为追求高产却忽视药材品质的影响, 盲目增加肥料的施用量, 必须在了解土壤环境的基础上, 找出最佳的施肥配比, 兼顾半夏品质和产量的提高。在保证大量元素充足的情况下, 还须考虑到微量元素对半夏产量和品质的影响。关于贵州地产半夏的微量元素研究中, 魏进等 对贵州鲜半夏中的微量元素含量进行过测定, 但微量元素对半夏生长发育及其产量和品质的影响研究比较缺乏, 需要进一步研究。

4.2 半夏与农作物间套作中遮荫问题

在种植模式对半夏产量影响的研究中, 间作可提高半夏产量。张明等对贵州高海拔地区半夏间作的研究中指出, 不间作的半夏产量>间作遮蔽度较弱的植物的半夏产量>间作遮蔽度强的植物的半夏产量, 这与李花等[16]的研究结果不一致。可能是因为在海拔高、气温较低的地区, 间作遮蔽造成光照受影响, 温度降低, 使得半夏产量降低。所以要根据当地的海拔高度、光照情况选择适宜的栽培模式。同时在生产实践中, 为半夏生长提供遮荫, 可采用遮阳网和搭建遮荫篷的方式。

4.3 植物生长调节剂的施用

施用植物生长调节剂虽可增加半夏的经济产量, 但目前植物生长调节物质对半夏经济产量形成及影响机制方面尚无系统研究, 还处在起步阶段。需要进行深入的研究, 为进一步发展半夏的高产栽培措施提供依据。

4.4 人工种子技术的应用

与天然种子相比, 人工种子的优势很明显, 工厂化生产和贮存可在短时长内获得大量优质品种,但目前研究报道的人工种子存在贮存时长短、萌发率较低和易感染病菌等问题, 还需开展更多研究,通过人工种子技术的应用扩大半夏的生产规模。

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