周玉飞,罗晓青,王晓敏,张显波,雷石富
(贵州省农业科学院亚热带作物研究所,贵州兴义562400)
石斛,兰科(Orchidaceae)石斛属(Dendrobium)多年生草本植物,常附生于林中树上、林下岩石或岩壁[1]。石斛具有益胃生津、滋阴清热的功效[2]。石斛属植物生产的成药产品中多以铁皮石斛(Den⁃drobium officinaleKimura et Migo)和金钗石斛(Den⁃drobium nobileLindl.)作为主要原料,铁皮石斛含石斛多糖较为丰富,金钗石斛主要含有石斛碱。贵州是我国石斛主要原产地之一,全省各县均有石斛分布,为保护珍稀濒危野生石斛资源,促进石斛产业发展,贵州利用丰富的山林资源优势发展石斛生态产业。本研究根据贵州石斛生态产业现有形势和发展问题,提出贵州石斛生态种植智能化管理和产业多样化发展模式,以期为贵州石斛产业高效、优质、可持续性发展提供参考。
贵州现有记录的野生石斛资源28 种(见表1),是除我国云南以外石斛野生资源种类最多的省份[3]。野生石斛资源主要分布在黔西南的兴义、安龙、册亨、望谟、贞丰,黔南的罗甸、平塘、独山、三都、荔波,黔东南的榕江、从江,黔中的关岭、紫云,黔北的赤水、习水等地[4-5]。其中,黔西南兴义的野生石斛资源种类最多,有19 种。贵州野生石斛资源以金钗石斛(Dendrobium nobileLindl.)、叠鞘石斛(Dendrobium denneanumKerr)、铁皮石斛(Dendrobium officinaleKimura et Migo)、流苏石斛(Dendrobium fimbriatumHook.)、束花石斛(chrysan⁃thumWall. ex Lindl.)、美花石斛(Dendrobium loddi⁃gesiiRolfe)、钩状石斛(Dendrobium aduncumWall.ex Lindl.)等产量较大、使用较多,而以罗河石斛分布较广[6-7]。
表1 贵州野生石斛资源及分布情况Tab.1 Species and distribution of wild Dendrobium resources in Guizhou
贵州是中国四大中药材产区之一,自古“黔地无闲草,夜郎多灵药”。历来贵州石斛商品均以“黄草”称呼,根据植株长度茎粗、加工方式不同分为大黄草、中黄草、小黄草,每一类中都有多种原植物[8-9](见表2)。
表2 贵州石斛(黄草)分类Tab.2 Classification of Dendrobium(Huangcao)from Guizhou
20世纪80年代前后,石斛为贵州出产的大宗药材之一,畅销各地。贵州石斛不仅调销省外各地,还向国家提供商品外销,年产量近10万斤。黔西南兴义的环草石斛(美花石斛)和黔北赤水的金钗石斛尤为著名[10]。黔西南州石斛产量最多,年产量曾达到8000多斤,现州府所在地兴义历史上因盛产石斛得名“黄草坝”,其地所主产的环草石斛素以道地产品“金耳环”出口,并远销港澳与东南亚各地。赤水是石斛中药材原生地,也是我国石斛开发最早的地区之一。赤水主要生长金钗石斛、重唇石斛和环草石斛,其中金钗石斛产量最多,金钗石斛独有的石斛碱含量,使之成为现在金钗石斛的药源库[11]。
早期的石斛收购均是连根拔起的鲜草,加之大面积的自然生境被破坏导致野生石斛资源急剧下降濒临枯竭,首先是黑节草(铁皮石斛)告急,其次是金钗石斛也在兴义消失踪迹,再就是小黄草(主要指美花石斛)罕见。1981 年,我国加入《濒危野生动植物国际贸易公约》,该公约将石斛属植物所有种列为附录Ⅱ,属于珍稀濒危、需要保护的物种。1987 年,美花石斛、流苏石斛、束花石斛、铁皮石斛、金钗石斛被列入我国《国家重点保护野生药材物种名录》Ⅲ级保护,属资源严重减少的主要常用野生药材物种。然而,在2000 年以前,贵州大多数石斛种类的利用仍以野生资源采集为主,但因野生石斛对生长环境和气候条件要求十分苛刻,自然繁殖率极低,野生石斛资源越来越匮乏,尤其是一些药用价值极高的石斛种类显得十分珍贵。
我国人工栽培的药用石斛有30余种,主要栽培种类有铁皮石斛、金钗石斛、流苏石斛、美花石斛、束花石斛、鼓槌石斛(Dendrobium chrysotoxumLindl.)和霍山石斛(Dendrobium huoshanenseC.Z.Tang et S.J.Cheng)等[12]。
2000~2010 年,随着石斛种子无菌繁殖技术获得突破性进展,为满足市场需求,大棚种植模式在云南、浙江一带逐渐形成,主要生产利用价值较高的铁皮石斛。铁皮石斛大棚种植模式因具有管理方便、人工成本低、生产可控、产量高等优点,在浙江一带快速推广,铁皮石斛产业得到大规模迅猛发展。贵州铁皮石斛大棚种植较晚,随着省外石斛种苗繁育技术在贵州引入和应用,铁皮石斛大棚种植模式在贵州小规模发展起来。
2010~2015 年,全国铁皮石斛大棚集约化种植面积达到顶峰14 万亩,90%以上铁皮石斛均为大棚种植生产。随后,全国铁皮石斛产品出现生产过剩,加之产品品质相对较低、农药化肥超标等问题的显现,大棚种植的铁皮石斛产品价格大幅度下滑,从原来的每公斤2000 多元降到每公斤200 多元。为改变铁皮石斛产业低迷状态,人们希望通过模仿石斛野外自然生长环境来种植石斛,于是在大棚内放置木桩或石头,将石斛捆绑于木桩或种植于堆砌的石头上来模仿野生石斛生长于树干、石壁的生境特点,称为仿野生种植模式,管理方式依然是大棚管理,这种石斛仿野生种植模式随后在全国各地逐渐发展起来。贵州地区多为喀斯特山林,贵州在仿照石斛仿野生种植模式的基础上开始逐渐创新,捆绑石斛的木桩或石头通常直接放置于山中林下。2015 年以后,贵州将铁皮石斛大规模的直接种植于喀斯特山林中,捆绑于树上或种植于岩壁上,贵州铁皮石斛真正进入了生态种植阶段。
相比之下,贵州金钗石斛的生态种植相对较早。20世纪80年代初期,赤水市就开始金钗石斛人工种植;90 年代赤水通过仿野生方式将金钗石斛种植于丹霞岩石取得成功,1998 年赤水市建立“国家级石斛生产基地”并规划发展原生态金钗石斛种植面积3万亩,然而因不具备金钗石斛种苗繁育技术,石斛种苗供给受到制约。2000~2005 年,金钗石斛种苗繁育技术的引进成功解决了种苗供给问题,促进了赤水金钗石斛生态种植的进一步发展。2005年以后,赤水金钗石斛全面进入生态种植阶段。
2.2.1 生态种植的资源优势
贵州气候温暖湿润,山林资源丰富,空气清新、水源清洁,为石斛生态种植提供了良好的生态环境。贵州属亚热带湿润季风气候,温和的气候、充足的热量、充沛的降水,有利于石斛的生长繁衍[13]。贵州适宜发展石斛生态种植的区域主要集中在黔西南州的兴义、安龙、册亨、望谟、贞丰,黔南州的荔波、罗甸、独山、三都,黔东南州的黎平、从江、丹寨、榕江,以及黔中的安顺市镇宁、关岭,黔东的铜仁市德江、沿河,黔北的遵义市赤水、习水、湄潭、凤冈等县市,其中适宜铁皮石斛生态种植区域最广且面积最大,适宜金钗石斛生态种植区域主要集中在遵义市[14-15]。其次,贵州境内植被繁茂,生物群落类型多样,森林植被以阔叶混交林为主,华山松(Pinus ar⁃mandiiFranch.)、油 杉[Keteleeria fortunei(Murr.)Carr.]、云 南 松(Pinus yunnanensisFranch.)、杉 木[Cunninghamia lanceolata(Lamb.)Hook.]、柏木(Cu⁃pressus funebrisEndl.)、马 尾 松(Pinus massonianaLamb.)、栎木(Quercusspp.)等居多。据统计,2020年贵州省森林覆盖率达59.95%,森林面积达1.58亿亩。
贵州岩溶地貌发育非常典型,喀斯特地貌面积10.9 万平方千米,占全省国土总面积的61.9%。黔西南、黔南喀斯特岩溶地貌明显,长期风化和雨水侵蚀使得石灰岩裂缝横生,石头表面多苔藓,独特的喀斯特岩石为石斛种植提供天然载体,黔西南、黔南等地的喀斯特山区和森林曾是我国野生石斛的重要原产地[16-17]。另外,黔北赤水是国家级生态示范区,森林覆盖率82.75%,居贵州省首位,境内丹霞地貌面积全国最大,占地1200多平方公里,有“丹霞之冠”的美誉。赤水丹霞地貌系红砂岩层,结构疏松,含水量大,地表褶皱起伏剧烈且腐殖质厚、含钾量高,保肥保水能力强,赤水丹霞区得天独厚的生态环境非常适宜金钗石斛种植[18-19]。贵州优越的气候资源和天然生态优势,对石斛生态产业发展起到了重要作用。
2.2.2 生态种植模式
野生石斛常附生于林中树干或岩石上,石斛根附着于树皮或岩石表面,吸取附主表皮或空气中的养分和水分[20]。石斛生态种植根据野生石斛在自然环境中的生长习性和生长规律进行种植,又称原生态种植、近野生种植或仿野生种植。石斛生态种植以附树和附石两种种植模式为主。
附树种植是以自然林、人工林等林木资源为载体,将石斛附生种植于树干上,附生的树木以树皮厚、多纵沟为宜,树种可选择青杠[Cyclobalanopsis glauca(Thunb.)Oerst]、黄葛树[Ficus virens Ait. var.sublanceolata(Miq.)Corner]、槲栎(Quercus alienaBl.)、乌桕[Sapium sebiferum(L.)Roxb.]、短翅枫杨(Pterocarya stenopteraDC.Var brevialata pamp)、油桐[Vernicia fordii(Hemsl.)Airy-Shaw]、板栗(Castanea mollissimaBlume) 、枇 杷[Eriobotrya japonica(Thunb.)Lindl.]、柑橘(Citrus reticulataBlanco)、柿(Diospyros kakiThunb.)、桃[Amygdalus persica(L.)Batsch]、李(Prunus salicinaLindl.)、梨(Pyrusspp.)等阔叶树,其中青杠、黄葛树等最为适合。树皮具有特殊气味或对石斛生长不利的树种如樟树[Cinnamo⁃mum camphora(L.)Presl]、桉树(Eucalyptus robustaSmith)及木兰科(Magnoliaceae)树种不宜选择[21-22]。
附石种植是以石灰岩、丹霞石为附生地,将石斛种植于岩缝或石壁,附生区域要求通风、无积水、自然光照充足等,太阳直射时间较长的石壁不宜种植,暑天石壁表面的高温会灼伤植株,植株损伤易造成病害感染或死亡[23-24]。贵州现有的生态种植方式主要有:(1)将石斛绑在天然林的树干上,如黔西南州安龙县的铁皮石斛附树种植;(2)将石斛绑在人工林、果园、茶园等树干上,贵州主要石斛产区都有种植;(3)将石斛钉在丹霞石壁上,赤水市金钗石斛大规模种植在丹霞地貌的石壁上;(4)将石斛固定种植在喀斯特石灰岩上,如黔西南州兴义市喀斯特地貌地区。
近十多年来,贵州省不断加大发展石斛生态产业,2019 年贵州省委、省政府将石斛产业确定为贵州省重点推进的十二个特色生态产业之一[26]。贵州石斛以铁皮石斛和金钗石斛为优势特色产业,主要发展原生态附树、附石栽培模式。
2006年“赤水金钗石斛”获国家地理标志登记保护,2017 年“兴义黄草坝石斛”和“安龙石斛”也先后获国家地理标志登记保护,其中赤水市还曾荣获“国家级金钗石斛生产基地”、“中国绿色生态金钗之乡”等称号。据调查统计,2019年贵州有石斛企业(专业合作社)85家,其中省级重点龙头企业9家,具有石斛种苗生产能力的企业26家。铁皮石斛主要集中分布在黔西南、黔南、黔东南和铜仁等全省9个市州38个县,金钗石斛主要集中分布在赤水市[27]。石斛种植面积最大为黔北的遵义市,其次为黔西南州、黔南州[28]。石斛主要产品有鲜条、干条、枫斗、干粉、干花等,部分企业还开发了石斛胶囊、石斛冲剂、石斛晶、石斛颗粒、石斛露、石斛茶、石斛红酒等产品。
2020年5月,贵州石斛种植总面积已达15.95万亩(生态种植面积约占95%以上),其中铁皮石斛种植面积6.78 万亩,金钗石斛种植面积9.17 万亩;石斛鲜条年产量8 097.73 吨,其中铁皮石斛1 002.73 吨/年,金钗石斛7095 吨/年;石斛干花年产量123.55 吨,其中铁皮石斛10.03 吨/年,金钗石斛113.52 吨/年,石斛年产值21.61 亿元[29]。贵州原生态石斛种植面积位居全国第一,铁皮石斛原生态种植面积全国第一,金钗石斛原生态种植面积、产量、产值均位居全国第一。安龙、赤水、锦屏等地石斛原生态种植面积均超过1 万亩,贵州种植面积1 000亩以上的县(市、区)有18个。贵州石斛生态产业已形成以赤水市为核心的金钗石斛产业集群,以及黔西南、黔南石漠化区铁皮石斛产业集群。
经过多年石斛生态产业发展,石斛成为贵州特色生态主导产业之一,其生态效益、经济效益和社会效益显著。
在生态效益方面,贵州石斛生态种植模式充分利用林木资源、喀斯特地貌或丹霞地貌等自然资源种植石斛,石斛种植不占用良田、耕地,完全避免了生态保护与经济发展之间高度紧张的矛盾。石斛附树种植充分利用自然林木资源发展林下经济,更好地保护了林木资源,实践了“不砍树也能富”的绿色生态发展模式。石斛附石种植充分利用闲散的荒山石地,创造出“荒石改绿地,石头开花”的美丽景象,实现了喀斯特石漠化区“死资源”变成“活资产”的“石头上的经济”,丹霞区则创造出了“荒石荒坡无效益,岩石旮旯出金银”的奇迹。贵州石斛生态种植一方面有利于保护濒危石斛现有野生资源,以回归种植方式增加石斛野外种群生物多样性,对恢复野生石斛种群具有重要意义;另一方面激发了当地居民保护森林、保护生态环境的积极性,用“生态产业化、产业生态化”模式践行了“绿水青山就是金山银山”的理念[25]。
在经济效益方面,贵州石斛生态种植模式下,一亩3 000 丛金钗石斛进入丰产期每年可产鲜品200 公斤以上,按市场均价60 元/公斤计算,加上花的收入,亩产值达1.5 万元以上;一亩3 000 丛铁皮石斛进入丰产期年可产鲜品20公斤以上,按市场均价1 000 元/公斤计算,加上花的收入,亩产值达2.3万元以上。相比于大棚设施栽培,生态种植虽产量不及大棚,但其不占用土地,投资成本远低于大棚设施投入。生态种植模式按每亩每年平均0.5 万元的投入成本,金钗石斛每亩每年收入约1.0 万元以上,铁皮石斛每亩每年收入约1.8万元以上。
在社会效益方面,贵州是全国脱贫攻坚主战场之一,也是乡村振兴主要发展地区,尤其贵州石漠化区曾为少数民族集中的深度贫困区。近年来,由于农业效益低,大量青壮年外出务工,农村“空巢化”现象比较严重,留守务农的多为老人和妇女,养老问题、留守人群的生活保证问题就显得尤为突出,而石斛种植、采收、初加工等都是一些体力劳动强度相对较低的工作,特别适合留守人群完成。贵州石斛发展基本采用“龙头企业+合作社+基地+农户”的产业化发展模式,通过资源变股权、资金变股金、农民变股民的方式带动当地农户增收脱贫,人均年收入可达2万元以上。
进入21世纪后,人工智能技术在工业领域发挥巨大效能的同时也让农业领域看到了新的机遇。传统农业需要耗费大量人力、物力,人工智能技术有助于缓解农民负担,大大降低土地对劳动力的需求量。目前,贵州石斛生态种植面积位居全国前列,石斛生态种植主要利用现有山林种植石斛,该种植模式具有种植成本低、植株抗逆性强、产品品质好等优点,但存在水肥管理困难、种植密度小产量低、人工管护成本高等缺点。在石斛生态种植过程中,水肥管理占整个生产管理过程的60%以上,野外种植区域地形复杂,造成管理成本高、水肥利用率低等问题。人工智能管理具有高效、优质和可持续性特点,将人工智能技术运用到石斛生态种植模式中,建立一套贵州石斛生态种植智能化水肥管理系统,可大幅度降低石斛生产管理成本、提高生产效率[30]。
贵州石斛产业生态经济发展模式可根据各地实际情况因地制宜,发展独具特色的生态种植模式。(1)集约化生态种植模式:适合公司集中规模化种植,需要具备完善的水、电、路等基础设施,创新种植方式增大单位面积内石斛种植密度,集约化生态种植模式除方便集中管理外,还能有效提高石斛亩产量。(2)全野生放养模式:适合带动适宜区农户发展,基础设施投入少,以放养为主,追求野生、高品质为目标,虽投入相对较少但也会有合理的投入产出比。(3)生态循环农业模式:与养殖、加工等产业形成“种-养(-加)”结合的生态农业模式,通过生态循环农业管理方式发展有机生态农业。(4)观光农业模式:石斛是一种美丽的兰花,在旅游发达地区可将石斛产业与山地旅游、度假养生、中医理疗等结合起来发展观光农业模式,助推贵州旅游产业化。
道地药材是种源、生态环境、栽培管理、产地初加工及炮制方法共同作用的结果,品质优良、疗效显著的道地药材才是现代中药材产业的发展方向[31]。贵州石斛种植于严酷的自然生态环境中,逆境胁迫和微生物环境是石斛特殊品质形成的重要因子[32-33]。贵州充分利用石斛原产地不可复制的海拔、气候、温度、降水等自然生态优势,坚持“石斛发展必须回归原产地、原生态”的理念,走“原生态、高品质”差异化发展道路生产优质石斛产品[34]。然而,现市场上大量存在的伪劣石斛产品让消费者辨识不清,对全国的石斛产业均造成了很大冲击[35],贵州优质石斛产品营销也因此陷入困境。因此,构建来源可溯、去向可追、质量可控的石斛质量管理体系,明确划分石斛产品质量等级,协调各方资源全面宣传贵州石斛生态种植产品,打造地域特色突出、产品特征鲜明的贵州生态石斛品牌。
贵州野生石斛资源主要分布在黔西南、黔南、黔东南等地,贵州利用石斛原产地不可复制的自然资源优势发展以铁皮石斛和金钗石斛为主的石斛生态产业,坚持以附树和附石的生态栽培模式回归原产地、回归原生态,努力探索石斛产业高效、优质和可持续性的现代生态发展模式,有效推动贵州石斛产业跨越式发展,为山区现代中药材产业发展提供借鉴,对贵州助推乡村振兴也具有重要意义。