王 蕾,梁从莲,徐 江,沈 亮**
(1.中国中医科学院中药研究所 北京 100700;2.北京中医药大学中药学院 北京 102488)
无公害中药材是指产地环境、生产过程和药材质量符合国家有关标准和规范要求,并经有资格认证机构认证合格的中药材。然而,受药材栽培种类、面积、连作等因素影响,中药材生产过程中病虫害逐年加重。为防治病虫害及提高药材产量,高毒、剧毒农药在生产中普遍使用,不仅造成了中药材农药残留超标,导致水土污染,而且还严重影响了我国中药在国际市场的竞争力[1]。作为中医药大国我国中药出口中药出口销售额仅占全球中草药出口销售额的5%左右[2]。药材品质是影响我国中药出口的首要因素,为降低中药材农药残留和重金属污染,开展无公害中药材规范化种植是关键。
郁金,别名玉金,为临床常用中药,且多为人工栽培,其种植历史悠久。始载于唐《新修本草》;后世应用有黄丝郁金、温郁金(又名黑郁金)、白丝郁金(又名川郁金)、绿丝郁金、桂郁金等多种。《中华人民共和国药典》2015年版一部[3]记载:郁金为姜科植物温郁金Curcumawenyujin Y.H.Chen et C.Ling、姜黄C.longaL.、广西莪术C.kwangsiensisS.G.Lee et C.F.Liang或蓬莪术C.phaeocaulisVal.的干燥块根。前两者分别习称“温郁金”和“黄丝郁金”,其余按性状不同习称“桂郁金”或“绿丝郁金”。郁金性味辛、苦,寒,归肝、心、肺经,具有活血止痛,行气解郁,清心凉血,利胆退黄等功效。临床主要用于胸胁刺痛,胸痹心痛,经闭痛经,乳房胀痛,血热吐衄,黄疸尿赤等症[4]。温郁金是“浙八味”之一,其原材料被广泛用于成方制剂的制备,如:郁金银屑片、肝炎康复丸、保妇康栓、痛经宝颗粒等,具有良好的药用及经济价值。
郁金药用范围广、经济价值高,但长期连作和无性繁殖导致其病害发病严重、种质资源退化,极大地影响了郁金产量和品质,制约了郁金产业的可持续发展。现阶段开展无公害郁金栽培研究具有重要意义。本研究对郁金品种、药用部位、产地等进行了本草考证,为郁金品种选择、栽培选址等提供依据;同时又探讨了无公害郁金种植过程中的病虫害防治措施,为生产优质郁金药材提供参考。
郁金为多基源品种,且各地区存在不同品种及用药习惯,在一定程度上助长了其混用、以假乱真等现象,不利于郁金市场的健康发展和人们身体健康与安全。本文对郁金品种、药用部位、道地产区等进行了考证,为郁金的种植区域、品种、加工方法及药用部位选择提供参考。
市售郁金的原植物除了药典收载的温郁金、姜黄、广西莪术或蓬莪术外,还包含川郁金等。上述植物亦是中药姜黄及莪术的原植物,主要是通过通商贸易和“遣使献郁金”来到我国。在我国,郁金最初仅用于祭祀和染料,后用于主治马病,至唐时已经较普遍用于医药。姜黄属植物的外部形态和生药性状各个种间均较相似,易混淆,故从古至今关于郁金的原植物和药用部位的记载发生了许多变化[5-8]。郁金原植物的相关记载见表1[9-13]。
从历代本草对郁金原植物的描述可知,古代郁金药材的原植物应来源于姜黄(C.longaL.)。根据植物分类学研究[14],我国产姜黄属(Curcuma)植物花序在秋天出自“茎心”并具有“黄赤”根(茎)的,仅C.longa1种。《图经本草》的记载表明,郁金也可能存在其他品种,可能是温郁金。此外,《经史证类备急本草》附“潮州郁金”图,这应该是Curcuma属植物。物以稀为贵,清朝时期郁金售价提高,出现各种Curcuma属植物混充郁金[6]。
目前,郁金还有黄白丝郁金或白丝郁金品种。1984年,陈秀香鉴定黄白丝郁金为C.sichuannensisX.X.Chen[15];四川植物志沿用陈秀香的命名;1990年,张浩等认为黄白丝郁金原植物来源于C.chuanyujinC.K.Hsich et H.Zhang[16];1999年陈毓亨等通过RAPD研究认为其学名应为:温郁金(别名川郁金)C.wenyujinH.Y.Chen et C.Ling[17];2000年肖小河等报道川郁金应定为姜黄的栽培变种,即C.longaL.cv.chuanyujin[18]。李敏[19]等也认为黄白丝郁金为黄丝郁金的栽培变种。
郁金具较高药用价值,多个部位都可入药。郁金干燥块根被称为郁金,具活血止痛,行气解郁,清心凉血,利胆退黄等功效;其干燥主根茎为莪术,具有行气破血,消积止痛等功效;其侧根茎鲜纵切厚片则为片姜黄,具有破血行气,通经止痛等功效[20]。《新修本草》、《图经本草》等古籍专著中关于郁金药用部位的记载较为粗略,不易判断其药用部位。从宋代至明代,郁金的药用部位是根茎,而非块根。明末清初,有关郁金的描述发生显著变化,其药用部位从根茎转变为块根。具体详情见表2[9-12,21-24]。
郁金主要分布在我国南部和西南部。主产于浙江、四川、广西、云南等地。药典收载的黄丝郁金及绿丝郁金主产于四川、重庆;温郁金、桂郁金分别主产于浙江瑞安、广西及云南。郁金喜温暖湿润气候,阳光充足、雨量充沛的环境,怕严寒霜冻、怕干旱积水[25]。种植区域集中在21.5-23.5水环,108-109.8环境之间,最适宜区域的地质条件为砂岩和页岩混合型红壤区,地貌为低山缓斜坡及中丘陵,喜酸性土,对低盐基饱和度土较适应,可作为其道地性特征之一[26]。古代郁金主要产于四川、广西、江西等地,皆以四川所产郁金质量最佳,并认为四川是郁金的道地产区(表3)[9,11,13,24,27-29]。比较郁金古今主要产区,发现两者基本一致,但上述产区的古今气候是否存在显著差异有待进一步考证。
表1 郁金品种演变
表2 郁金药用部位演变
表3 郁金产地的古籍资料整理
表4 郁金主要病害发病特点
郁金主要病害有叶斑病、根腐病,虫害主要有姜弄蝶、地老虎、大蓑蛾等。采取及时、有效的防治措施对郁金病虫害进行防治有利于保障郁金优质及高产。因此,深入探讨郁金主要病虫害种类、发病特点及其综合防治措施具有重要意义。
病害是影响郁金品质及产量的主要原因之一,且多由植物病原菌引起。根、块根等药用植物的地下部分既是药用部位,也是营养成分的积累部位。这些部位易受土壤中病原菌与害虫的危害。此外,根、块根等部位自身常被病害侵染,携带为害植物的病原菌,采用根、块根等作为无性繁殖材料是病害传播的重要途径之一。郁金为根类药材,其主要病害及发病特点见表4[20,30-33]。郁金的主要病害为叶斑病和根腐病,均为真菌性病原菌感染,分别发生在叶面及根部,多发生在每年生长盛期和高温期的6-8月,故郁金病害发生与其生长发育和气候条件紧密相关(表4)。此外,该类病原菌在高温高湿的环境中易于大量繁殖,造成郁金病害的发生。
郁金药用部位为地下块根,地下害虫是其主要虫害,且以鳞翅目的地老虎尤为严重。地老虎主要种类有小地老虎、大地老虎、黄地老虎、八字地老虎等,其中发生普遍为害的是小地老虎和八字地老虎,温度过高或过低均不利于地老虎发育繁殖或存活,适宜生存温度为15℃-25℃,成虫喜欢在土壤湿度较大的地面产卵[34-36]。地下害虫使郁金植物形成伤口,导致病菌进入植株,引起土传病害。此外,郁金也存在蚜、蚧、螨等刺吸口器害虫、咀食叶片害虫的地上害虫为害现象,主要有鳞翅目的姜弄蝶及大蓑蛾等。其中,姜弄蝶[37]属鳞翅目弄蝶科,喜高温、低湿,连续阴雨天气对姜弄蝶的生长发育有抑制,雨水对姜弄蝶的卵和幼虫有冲刷作用。大蓑蛾[38-39],别名大窠蓑蛾、大袋蛾、大背袋虫,属鳞翅目蓑蛾科,是一种暴食性叶部害虫。虫害的发生与气候因子、土壤因子、生物因子、人为因子等环境条件间有密切的联系[40]。道地产区的道地药材种植历史悠久,虫源积累,易造成虫害的大爆发。因此,密切关注气候、土壤等因素的变化,并根据病虫害的发病特点适时采取适当的防治措施有利于郁金的优质高产。郁金的主要虫害及发病特点详见表5[20,30-33,34-39]。郁金地上虫害主要是幼虫咬食叶片为害;地下害虫则咬食须根或茎基部。郁金虫害发生时期主要集中在4-9月,发生盛期为7-9月,与病害发生盛期基本一致。
无公害中药材病虫害防治按照“预防为主,综合防治”的植保方针,以改善生态环境,加强栽培管理为基础,优先选用农业措施、生物防治和物理防治的方法,最大限度地减少化学农药的用量,以减少污染和残留[41-43]。郁金无公害种植过程中的病虫害防治宜根据病虫害发生特点和预报,采用综合防治技术,以农业防治为主,以生物、物理、化学等防治为辅,尽量减少化学农药的使用。优先使用生物农药,化学农药宜选用高效低毒低残留的农药种类,遵循最低有效剂量原则[30]。
综合农艺措施包含选用合理耕作措施、种子及种苗流通途径的检验及检疫、田间管理(水肥光调控、中耕除草松土、清洁田园等)等措施[44]。
3.2.1 选择优良种质种苗
加强郁金种子及种苗流通环节检验及检疫,避免病虫害长距离传播及扩散。因地制宜地选用抗病品种,实行轮作、间作、套作、翻耕等耕作措施[45]。选用植株产量高、质量好、肥壮无病虫害、个头适宜的根茎留作种姜。利用经过脱除病菌及病毒的种姜可以切断病害种姜传播途径,利于郁金无病、无毒栽培,提高温郁金的产量、品质。
3.2.2 增加翻耕次数
翻耕可促使病株残体在地下腐烂,同时也可把地下病菌、害虫翻到地表,结合晒垄进行土壤消毒。深翻还可使土层疏松,有利于根系发育。适时播种、避开病虫危害高峰期,从而减少病虫害。水、肥、光协调促控等栽培技术措施促进郁金健壮生长,最大限度减少其病虫害的发生与蔓延,减少农药用量。
3.2.3 减轻连作障碍
郁金连作是一种普遍现象,连作时间长的多达6-7年,平均3-4年。连作时间长的地块其线虫病等病虫害发生严重,产量明显降低[31]。轮种作物应选择不同类型、非同科同属的作物,避免有相同的病虫害[46]。郁金可与大豆、水稻等轮作,有利于消灭土壤中的病原菌、虫卵及地下害虫,减少郁金病虫害的发生,提高土壤还原性,有利于郁金的品质及质量。
3.2.4 加强田间管理
郁金栽种前宜进行冬耕,杀死越冬虫蛹;幼苗期,及时拔除杂草并追肥,增施有机肥,配施磷、钾肥,促进植株健壮生长,提高抗逆能力;生长期,保持土壤湿润;雨水期注意排水;天气干旱时,早晨和傍晚灌水抗旱;干旱严重、土壤普遍缺水时,应及时浇水或叶面喷水;10月份之后要尽量保持干爽,防止块根腐烂,以利于收获;郁金发病时,及时清除病残体,并集中烧毁;收获后,清洁田园,烧毁残枝落叶[20,30-33,34-39]。
表5 郁金主要虫害发病特点
利用生物天敌、杀虫微生物、农用抗生素及其他生防制剂等方法对郁金病虫害进行生物防治,生物防治方法主要包括:以菌控病、以虫治虫、以菌治虫、植物源农药。
3.3.1 释放天敌
加强天敌保护,促进天敌对害虫的自然控制。通过人工培育和释放天敌,可有效控制郁金有关虫害的发生。如培育和释放蓑蛾瘤姬蜂,保护食虫鸟类等天敌,对大蓑蛾进行生物防治[38-39];采用瓢虫、食蚜蝇、草蛉、蚜茧蜂、蜘蛛类对蚜虫种群进行控制[47]。此类方法需要一定人工培育的技术和专业的人工培育人员,人力、物力、财力等的投入成本相对较高。
3.3.2 微生物防治
微生物防治主要是通过人工培养生产生物制剂,直接用于防治病虫害。微生物防治的成本相对较低、无农药残留的弊端,且具有良好的防治效果,是一种较为理想的防治方法。目前,生产中应用的生物制剂主要有苏云金杆菌(Bt乳剂)、白僵菌、球孢白僵菌、淡紫拟青霉、农抗120、核型多角体病毒和颗粒体病毒等。例如可用微生物农药Bt乳油500倍液叶面喷洒防治,对台湾大蚕蛾的防治也能收到较好的效果。菊科植物的提取物对根结线虫[47]。
根据病虫害对物理因素的反应规律,利用物理因子如灯光、食饵等防治病虫害,具有不用药、不污染,安全环保等优点。
3.4.1 灯光诱杀
大蓑蛾成虫盛发期,应用频振式杀虫灯或黑光灯诱杀[38],纵卷叶螟、斜纹夜蛾、姜弄蝶、三化螟等害虫具有趋光性,可以用电灯、黑光荧光加电灯或日光等作为光源进行诱杀[19]。灯光诱杀害虫操作简单、经济成本低,且效果良好,适用于郁金虫害已经发生。值得注意的是,不同的害虫的趋光性存在一定差异,需根据害虫的趋光特点选择合适的光源对其进行诱杀。
3.4.2 食饵诱杀
害虫具有一定的趋化性,食饵诱集害虫是一种效果较好的物理防治方法。自制糖醋液可用于诱杀地老虎成虫,经济、简单且方便;堆草可诱集地老虎,对地老虎防治有良好效果[34-36]。
3.4.3 其他
人工捕杀或设置防虫网,如地老虎白天潜伏土中,夜晚出土为害,可在清晨或傍晚翻地进行人工捕杀[34-36]。
合理应用化学防治技术,采用高效、低毒、低残留的农药,对症适时施药,降低用药次数,选择关键时期进行防治。农药的交替使用可有效降低病虫害的耐药性,减少某种农药的残留或积累。因此,关注最新的农药开发动态,及时更换成新的更高效、低毒、低残留的农药亦是十分有必要的。郁金具体病虫害名称及其化学防治方法见表6[20,30-33]。
病虫害防治是中药材无公害种植生产过程中最关键、最难解决的环节之一[48]。在一定生态环境下,随着种植种类、数量的增加以及种植习惯的形成,病虫害的种类逐渐增加,防治难度也不断增大。郁金是我国常用大宗药材之一,其中温郁金则是“浙八味”之一,具有良好的药用价值及经济价值。郁金病虫害发生严重,农药的使用剂量及次数明显增加,农药残留加剧,病原菌及害虫的抗药性也随之增强,严重影响了郁金的产量和品质,限制了其出口,阻碍了郁金产业的健康可持续发展。孙玉娜[49]等采用气相色谱-质谱(GC-MS)法测定有机氯农药(OCPs)含量,发现郁金农残留主要来源于土壤。病虫害是郁金种植过程中亟待解决的问题之一,合理的病虫害防治是郁金优质、安全的有效保障。陈士林[50-52]等建立了基于病虫害农业防治、化学防治、物理防治及生物防治的综合防治方法,形成中药材病虫害的无公害防治技术,可以借鉴到无公害郁金的病虫害防治中。郁金病虫害防治均应按照“预防为主,综合防治”的原则,根据预报及不同类型病虫害的发病特点及时选择适当的防治措施,尽量减少化学农药的使用,降低农药残留量。同时逐步完善郁金无公害病虫害综合防治技术体系,减少农药残留,提高郁金产量及品质,从而提高郁金临床用药的安全性。
表6 无公害郁金种植中化学防治方法
培育优良抗病害的种子种苗也是防治郁金病虫害的有效途径。郁金主要采用无性繁殖,这是导致其种质资源退化的重要因素之一。建立良种繁育基地,对种苗进行提纯复壮,提高种苗质量,可有效防止种性退化。采用组织培养技术获取脱毒苗并种植推广有利于保障郁金的产量及品质。汪洪等[53]通过试验证实脱毒温郁金种苗的发病率比普通种苗低;同时,其子代根茎较非脱毒苗子代个体大,根茎明显增多。以浙江瑞安(温州)陶山当地优良农家种为原始材料,采用系统选育的方法选育的温郁金新品种“温郁金1号[54]”具有抗病虫害能力强,病虫害少特点,且该品种的稳定性、适应性、一致性好,适宜推广种植。从“温郁金1号”变异植株中选育出优异新品“温郁金2号”,药材中挥发油含量高于“温郁金1号”,可用于提取莪术油[55]。四川地区选育的莪术、郁金药材新品种“川蓬1号[56]”具有高产、优质、抗性强的特点,适宜在四川金马河流域栽培。优质新品种的选育对提高郁金的产量、品质,减少病虫害具有重要意义。另外,分子标记技术已广泛应用于中药材育种工作中,为加快郁金新品种选育速度,可采用传统选育及分子育种相结合的方法进行[41]。本研究通过开展郁金本草考证及无公害病虫害防治技术探讨,可为优质郁金药材生产提供参考。