三七无公害栽培体系的探讨＊

董林林，谷利婷，，徐 江，陈中坚，魏富刚，余育启，陈士林＊＊

（1. 中国中医科学院中药研究所 北京 100700；2. 河南农业大学农学院 郑州 450002；3. 文山三七研究院文山 663000；4.苗乡三七科技有限公司 文山 663000）

三七无公害栽培体系的探讨＊

董林林1，谷利婷1，2，徐 江1，陈中坚3，魏富刚4，余育启4，陈士林1＊＊

（1. 中国中医科学院中药研究所 北京 100700；2. 河南农业大学农学院 郑州 450002；3. 文山三七研究院文山 663000；4.苗乡三七科技有限公司 文山 663000）

三七是中国传统中药材，其栽培历史悠久，但在栽培过程中存在的农残高、病虫害重、连作障碍严重等问题阻碍了三七产业的可持续发展。无公害栽培是保障三七产业发展的有效措施之一。本研究概述了三七无公害栽培的主要环节，包括：基于药用植物全球产地适宜性分析建立三七选地标准，通过合理轮作和土壤消毒建立三七综合土壤改良措施，建立新品种选育、水光肥一体化管理和病虫害防治的规范栽培体系。此外，开展三七野生抚育模式、分子标记辅助三七新品种选育、建立综合的病虫害防治平台，可以有效的完善三七无公害栽培体系，进而促进三七产业的可持续发展。

三七 无公害栽培 土壤改良 品种选育

三七为五加科人参属植物Panax notoginseng（BurK.）F.H. Chen的干燥根和根茎，具有活血化瘀、消肿定痛的功效，享有“金不换”、“南国神草”等美誉[1]。目前已广泛运用到临床、保健、制药等方面。三七有700多年的使用历史，人工栽培历史至今有400多年，种植总面积的90%都集中在云南省，其中云南文山处于低纬度、高海拔的气候条件，有利于三七有效成分和干物质的积累，文山三七产量高、品质优良，是三七的“道地产区”[2]。

三七栽培历史悠久，20世纪50年代以前，三七种植未形成规模化且产量较低，到80年代，三七种植初步形成规模，90年代至今，三七产量和品质有了很大突破，并出现了无公害三七、有机三七等栽培方向，同时培育出皂苷含量较高的紫色块根及产量相对较高的绿茎等三七品种。三七种植虽已形成较为成熟的栽培体系，然而其栽培过程中，存在着农残高、病虫害重、连作障碍严重等问题，阻碍了三七产业发展。为保证三七药材质量，保护生态环境，建立三七无公害种植体系成为当前重要的研究任务。三七无公害种植即以特定环境下按照规范化标准管理为基础，栽培出健康无公害的三七植物，同时满足自然环境正常有序发展要求的栽培模式，其意义在于生产农药残留低、高品质的三七药材，该模式是现代社会的迫切要求及市场竞争的基础[3]。传统栽培方法耗费严重，生态环境恶化，无公害栽培将可能成为三七产业可持续发展的选择方式之一。

1 建立生产基地选择标准

无公害中药材生产基地的选择需遵循地域性原则，根据其生物学特性，因地制宜，开展中药材生态区域选址，分析药材的适宜生长区域，确定中药材生产基地，是实现无公害药材规模生产的重要环节。孟祥霄等[4]研究采用《药用植物全球产地生态适宜性分析系统》 （Geographic Information System for Global Medicinal Plants, GMPGIS）进行三七产地适应性分析，以道地产区、野生分布区及当前主产区的326个三七采样点的气候因子数值和土壤类型生态因子为依据，分析全球三七适宜产区，发现中国三七最适宜产区所占区域超过全球最适栽培区面积的70%，三七主产国中国的最适栽培区主要包括为云南、广西等省区，为三七引种扩种提供依据。魏建和等[5]研究发现适宜栽培三七的区域月平均气温最低温度不低于0℃，最高温度不高于33℃，平均年降水量在1 000-1 500 mm，种植土壤多为红壤和棕红壤，海拔高度在1 000-1 600 m，且年平均湿度在75%-85%。其中云南文山具有低纬度高海拔气候条件，有效促进三七干物质的积累，是至今名副其实的道地产区，其产量、内在品质及外观上均优于其他产区，且具有显著特点[6]。

2 三七土壤改良综合措施

2.1 合理轮作模式

合理轮作是三七土壤改良的主要措施之一，该方式可以有效改善栽培地土壤的理化性状，同时可协调土壤的水、肥、热、气的关系，有效抑制病虫害发生。轮作将用地和养地有效结合，而且可发挥微生物间拮抗作用，达到病害生物防治的目的，减少农药使用量，避免农药对土壤、水源、环境的污染[3]。有效的轮作方式可以改良三七连作土壤，随着轮作年限增加，三七出苗率显著升高；土壤微生物的丰富度及物种多样性指数增加；轮作后土壤中氮、磷、钾等养分含量有所降低，但有机质含量明显增加，此方式有效改善了三七连作土壤的理化性状，对无公害三七栽培有重要意义[7]。

2.2 土壤消毒

土壤消毒是防治三七病虫害的有效措施，多采用高效、低残毒的制剂进行处理；也可采用日光消毒、地膜覆盖等物理方式。生防制剂活性高、用量少，一般为化学农药用量的10%-20%左右，对环境污染少，采用生防制剂拌苗技术与土壤熏蒸技术配套使用，可在一定程度上控制根腐病发生，提高三七产量[8,9]。土壤经过处理后灭杀了有益菌，需及时补施生物菌肥，菌肥不仅能提供作物所需的各种营养物质，而且可以增加有益菌并靠其繁衍活化土壤，具有改良的作用，同时也可解决土壤农药残留等问题[10]。

3 三七的规范栽培体系

优良的种质是保障三七无公害栽培的前提，三七不同的栽培群体品质、产量及抗病性存在差异，选育性状优良、抗逆性强的三七群体植株可有效减少农药的使用量，保障绿色无公害三七的生产。三七无公害栽培中需按照一定标准规范进行农业生产管理，要求水源质量符合GB5085-1992二级以上标准；大气质量需符合GB3059-1996二级以上标准；土壤质量需符合GB15618-1992二级以上标准；土质要求pH5.5-7的沙质壤土，且有机质含量高，深厚疏松，通透性好[11]。

3.1 三七新品种的选育

采用杂交育种、系统选育、分子标记辅助育种等方式对三七抗逆及优质品种进行选育。传统杂交育种的最佳授粉时间为10：00-14：00，花粉可保持8 h较高活力，在低温（4℃及-20 ℃）条件下，保存时间不能超过20天，保证花粉较高活力下，进行人工杂交[12,13]。三七植株性状差异对产量和质量有显著影响，绿茎三七的产量和平均单株重量均优于紫茎三七，但紫块根的总皂苷含量却比绿块根高48.5%，根据绿茎农艺性状好，紫块根三七有效成分高的特点，品种选育应该选择绿茎紫块根三七[14,15]。叶面积对三七单株根重有较大影响，三七高产栽培应该重点提高叶面积指数，育种应该注重对叶面积，特别是对叶宽的选择[16]。此外，紫根、复叶柄平展型、长形根、宽叶4种变异类型的三七皂苷量较高，因此三七品种选育可以将紫根、复叶柄平展型、长形根、宽叶4种类型作为选育目标[17]。

三七分子标记辅助育种是利用分子标记与决定目标性状基因紧密连锁的特点，通过检测标记，达到选择目标性状的育种方式。前期工作中，我们解析了三七块茎的转录组，获得30 852 单一序列，其中70.2%为注释序列，筛选出11个参与三萜皂苷生物合成途径的基因[18]；并依据转录组数据筛选并克隆了三萜皂苷合成途径中编码关键酶的基因[19]。克隆获得三七中两种类型的鲨烯环氧酶编码基因（PnSE1、PnSE2），推测PnSE1基因参与三萜皂苷合成途径，PnSE2基因则在甾醇合成途径中起催化作用[20]，这些结果为三七新品种的选育提供分子标记及重要的遗传信息。目前，我们采用传统选育结合现在分子生物学技术，筛选培育了抗根腐病的三七新品种，弥补三七抗病新品种的空白。

3.2 水光肥一体化管理

前期研究重点围绕三七水、光、肥一体化的规范管理，摸索了适宜灌水量、遮阴棚方式、施肥量及施肥时期等方面对三七生长的影响。

3.2.1 水的管理

湿度是影响三七生长的一个重要因素，栽培过程中注意抗旱排涝，保持土壤湿润。三七播种后视墒情及时浇水，每隔5-7天浇水一次，使土壤水分保持在25%-30%，浇水后采取覆盖银灰色地膜的方法，保水节肥，增加产量；若土壤水分过多，透气性差，易引起根腐烂和各种病害，降低三七产量[21,22]。因此，调节土壤水分含量，可有效提高三七产量和品质。

3.2.2 光的调控

三七为阴生植物，光照过强破坏其正常生理活动，阻碍干物质积累，栽培中要进行遮阴处理，避免强光直射。三七栽培技术出现了三次变革，第一次变革是由高1 m的矮棚转变为高1.7 m的高棚，提高了工作效率；第二次变革是三七主产区由1 000-1 500 m的低海拔地区向1 500-2 000 m的高海拔地区迁移，提高了单位面积产量；第三次变革是三七的遮阴材料由耗资源型的秸秆、山草等植物材料转为资源节约型的遮阳网，有利于扩大三七种植规模[23]。遮阴棚的棚式、种类、颜色、透光率均会对三七的生长发育产生影响。目前常用棚式有单透棚和双透棚（表1），双透棚透光率和棚内温度均略低于单透棚，空气湿度和土壤湿度均高于单透棚；叶面结露与黑斑病的发生有密切关系，单透棚温度高且变化快，夜间棚内外温度相对一致，不易结露，减少了黑斑病的发生[24-26]。目前采用高密度聚乙烯材料，加入一定比例的色母拉丝精织的遮阳网，具有遮光、抗风、保湿、防暴雨及减轻虫害传播等功能，减少了三七种植的成本，提高产量、存苗率和出苗率，减少了对植被的破坏。

3.2.3 施肥体系

无公害三七的肥料多以农家肥为主，避免施用硝态氮肥，提倡使用三七专用肥或者生物菌肥。通过对无公害施肥的研究，制定了三七施肥标准，确定采用火土、家畜粪便、油枯等制备农家肥，外加2%钙镁磷肥进行充分腐熟作为基肥，且底肥量以每亩2 500 kg最为适宜，追肥次数为2次，追肥时期在3月（展叶期）、6月（现蕾期）份或者6、9月份（开花期）[27，28]。种苗移栽后的2年生三七的合理施肥方案，N：71.6-149.3 kg·hm-2，P2O5：46.5-110.62 kg·hm-2，K2O：36.3-444.7 kg·hm-2[29]。3年生三七的肥料用量为N：450 kg·hm-2、P2O5：337.5 kg·hm-2、K2O：900 kg·hm-2[30]。生物菌肥是提高无公害三七质量的首选肥料，具有增产增收、改善产品品质、疏松土壤等功效。通过对三七种苗及两年生三七植株施用生物菌肥，发现生物菌肥对其有一定的增产效果，确定了种苗生产的适宜用量为固体微生物菌肥每亩20 kg；对不同年限的三七生长的适宜用量为固体微生物菌肥每亩10 kg，且均需配施适量的氨基酸叶面肥及液体肥[27]。该肥料符合无公害三七施肥标准，可明显提高三七品质。

表1 三七遮阴棚种类

表2 三七施肥方式

3.3 安全、低毒的病虫害防治方法

三七为喜阴植物，病虫害易发生，安全、低毒的防治方法对三七无公害栽培具有重要的意义。据统计，三七侵染性病害有13种，如根腐病、立枯病、白粉病、青枯、病疫病、黑斑病等，非侵染性病害有10种，害虫有14种，如根结线虫、蚜虫、介壳虫、卷叶虫等[21，33]。根腐病是三七栽培中主要病害之一，通过检测根际微生物发现三七根腐病的致病菌Fusarumoxysporum的丰度增加[34]。目前，三七病虫害防治方法主要包括农业防治、化学防治、物理防治及生物防治。其中，农业防治主要包括保持种植园清洁，防止病害通过残叶、病枝等传播；及时排水，降低园内湿度；合理密植，控制透光度等。生物防治是三七无公害种植中病害防治的有效手段，苗床时期使用哈茨木霉菌（2-6 g·m-2）可有效的防治根腐病及立枯病[35-40]。可利用害虫趋光性、假死性等趋向性对害虫进行人工诱杀，黑光灯与荧光灯可夜间诱捕蚜虫。

图1 中药材无公害栽培体系

4 三七无公害栽培的几点思考

三七无公害栽培体系的建立涉及中药学、农学、生态学、病理学、植物营养学等多个学科，该体系包含产地选择、土壤改良、品种选育、水肥光的管理、病虫害防治等关键技术（图1）。因此，解决该类问题需要全局观，针对各个问题，发挥各学科特长并逐个击破，形成完整的技术链条，建立完善的三七无公害栽培体系。针对三七土地资源紧张、育种周期长、病虫害严重等问题，本研究认为拓展三七栽培模式、分子辅助三七新品种选育、建立综合的病虫害防治平台可以有效完善和优化三七无公害栽培体系。

4.1 开展三七野生抚育模式

中药材野生抚育是野生药材采集和药材栽培有机结合的一种药材生产新模式，其基本方式有封禁、人工管理、人工补种、仿野生栽培等，它是一项系统工程，是中药学、生态学、药用植物栽培学、道地药材学等学科的交叉[41]。三七野生抚育能有效的保护种质资源，促进中药资源可持续发展，而且有效节约耕地面积，低投入高回报[42]。三七近缘野生种质资源蕴藏量急剧减少，而且人工栽培成本高，野生抚育栽培模式是保障三七产业发展的重要措施。三七野生抚育可通过封禁、人工管理等基本方式，采用就地保护、迁地保护、栽培化的有机结合，进而提高药材品质并保护生态环境。

4.2 基于现代分子生物技术加强三七抗逆及优质品种的选育

三七的系统选育和杂交育种是主要的育种模式，该模式较为繁琐且育种周期长，受环境影响较大，三七育种必须走高科技、高效益、高品质的发展之路，运用现代分子生物技术加快三七育种进程，加强抗逆、优质品种的选育。基因组辅助育种是分子育种在高通量测序时代的产物，即通过对群体进行高通量测序，通过关联分析等途径定位到控制某个性状的关键基因，直接通过转基因或对后代基因型进行选择的方法来选育新的品种，该方法不仅准确性高，而且极大缩短育种周期。利用基因组注释信息，发掘优良基因，运用基因工程手段打破生殖隔离，培育药效成分含量高的具有优良农艺性状的新品种，为药效成分的大量提取和广泛临床应用奠定基础[43]。

4.3 建立三七病虫害综合防治平台

中药材病虫害种类多、危害重，无公害中药材病虫害防治应遵循“预防为主，综合防治”的植保方针[44]。防治方法多以化学防治为主，但农药的过多使用不仅使三七品质下降，也对人类身体造成严重的危害。因此，应从生态平衡角度出发，预防与防治相结合，兼顾病虫害的地区差异性，因地制宜建立包括农业防治、生物防治、物理防治及化学防治在内的病虫害综合防治体系。同时，注重开发低毒、高效的三七专用农药，提高药剂防治效果，降低农药残留量，达到经济、安全、有效的防治目的。

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A Discussion on the Pollution-Free Cultivation of Panax notoginseng

Dong Linlin1, Gu Liting1,2, Xu Jiang1, Chen Zhongjian3, Wei Fugang4, Yu Yuqi4, Chen Shilin1
(1. Institute of Chinese Materia Medica, China Academy of Chinese Medicinal Sciences, Beijing 100700, China; 2. Agricultural College, Henan Agricultural University, Zhengzhou 450002, China; 3.Wenshan Sanqi Research Institute of Wenshan University, Wenshan 663000, China; 4. Miaoxiang Sanqi Industrial Corporation Ltd. of Wenshan City, Wenshan 663000, China)

Panax notoginseng (BurK.) F. H. Chen is a traditional Chinese medicinal material with a time-honored history of cultivation. There are a series of problems, such as high pesticide residues, serious disease and pest, and continuous cropping obstacles in the process of the cultivation of notoginseng. Pollution-free cultivation is an effective strategy for the sustainable development of notoginseng industry. We herein summarized three points of the pollution-free cultivation of notoginseng in this review. The standard of lands suitable for the cultivation of notoginseng was established on the basis of the analysis of medicinal plants around global producing areas. The integrated measures of soil improvement were put forward by efficient rotation and soil disinfection with new varieties breeding combined with the management of water, light and fertilization, and the safe and lowtoxic methods of disease and pest control. Additionally, the mode of wild tending should be carried out when the marker-assisted breeding of new varieties was developed, and the platform of comprehensive disease and pest control was founded. Above-mentioned points can effectively perfect and optimize the pollution-free cultivation of notoginseng and promote sustainable development of notoginseng industry.

Panax notoginseng (BurK.) F. H. Chen, pollution-free cultivation, soil improvement, varieties breeding

10.11842/wst.2016.11.022

R931.2

A

（责任编辑：马雅静，责任译审：朱黎婷）

2016-10-20

修回日期：2016-10-20

＊ 国家自然科学基金委青年基金项目（81603238）：三七北方根结线虫flps基因靶向防治的研究，负责人：董林林；国家自然科学基金委青年基金项目（81403053）：VeA蛋白协同调控灵芝有性发育与三萜类成分积累的机制研究，负责人：徐江。

＊＊ 通讯作者：陈士林，本刊编委，研究员，主要研究方向：中药资源学、中药分子生物学。