地膜覆盖对中药材种植的影响
肖潇1王湘2曾粮斌3杨媛茹3
1.安化县中医药健康产业发展服务中心2.安化县市场监督管理局3.中国农业科学院麻类研究所
摘要:地膜覆盖应用于中药材种植可以增加土壤温度、保持土壤水分、抑制杂草,对植物养分吸收有一定促进作用,可增加中药材产量和品质。不同颜色地膜、不同耕作方式及不同栽培条件均会影响地膜覆盖中药材的效果,实际生产上建议根据当地条件和具体中药材种类选择合适的覆盖材料及配套技术,以获得最大产量和效益。
关键词:覆盖;中药材;产量;效益;
1978年地膜覆盖技术引入我国[1],地膜覆盖可以提高土壤温度、肥料利用率,增加土壤湿度,抑制杂草生长,进而可以增加作物产量,提高农作物经济效益[2][3][4],在我国发展迅速,近些年地膜年使用量可达135万吨,覆盖面积可达2亿亩。中药材是我国传统的特色种植作物,地膜覆盖已广泛应用于我国中药材种植领域。
1 地膜覆盖对中药材生长的影响1.1 地膜覆盖对中药材生育时期的影响地膜覆盖可以提前中药材的出苗时间,提前中药材的各生育期。朱小强等[5]研究表明,地膜覆盖丹参出苗较无覆盖早34 d,并且出苗率较无覆盖可提高35.3%;柳红等[6]的在青海进行不同品种地黄的覆盖试验,结果表明地膜覆盖均可使地黄提前出苗20 d左右;李昌爱等[7]地膜覆盖决明子试验结果显示,地膜覆盖可使决明子的出苗期、开花期、成熟期分别提早10 d、15 d、25 d。
1.2 地膜覆盖对中药材营养生长的影响地膜覆盖可以促进中药材的生长。宋达成等[8]进行地膜覆盖枸杞扦插苗试验结果表明地膜覆盖比无覆盖扦插萌芽成活率、新梢生长量、根系生长长度分别高23.53%、56.76%、12.51%,且地膜覆盖下枸杞插条内部的可溶性糖含量也较高;程良[9]试验表明,地膜覆盖可以促进枸杞地径和枝条生长;李昌爱等[7]研究表明地膜覆盖可以促进决明子的营养生长,至开花期地膜覆盖下株高较无覆盖高8.9 cm。
1.3 地膜覆盖对中药材产量的影响地膜覆盖可以增加中药材产量。刘伟等[10]研究表明地膜覆盖的白花丹参地下部鲜重和干重,分别比传统栽培高18.20%和48.62%;朱小强等[5]研究表明,地膜覆盖可通过增加丹参根条数、增加丹参根长和根粗来影响产量,地膜覆盖下每株丹参的鲜产量可比无覆盖高95.65%;李昌爱等[7]的研究表明地膜覆盖可促进决明子的生殖生长,增加每株荚数、每荚粒数、千粒重,进而与陆地相比产量增加44.2%。
1.4 地膜覆盖对中药材有效成分的影响地膜覆盖可以增加中药材的有效成分含量。魏莹莹等[11]地膜覆盖黄芩试验结果表明,地膜覆盖会影响黄芩根长、地下部物质积累等,同时有利于黄芩次生代谢物质的合成,地膜覆盖下黄芩的黄芩苷含量显著高于无覆盖17.81%;宋平顺等[12]分别在岷县和渭源进行当归覆膜试验,结果表明地膜覆盖下多糖(全归)含量,两个地区地覆盖地膜较露地含量分别高88.98%、48.05%;研究表明地膜覆盖决明子中蒽醌类成分含量高于露地[7]。
2 地膜覆盖对中药材土壤环境的影响2.1 地膜覆盖对中药材土壤温度的影响地膜覆盖可以增加土壤温度。地膜覆盖后丹参、黄芩、当归、黄芪等中药材土壤温度均有所增加[10][11][13][14];可增加丹参20 cm处土壤温度1.2~2.6℃[5],可增加决明子土壤耕层温度3~5℃[7],周乾[15]在宁夏同心县地膜覆盖枸杞试验表明,地膜覆盖比无覆盖温度高3~4℃。
2.2 地膜覆盖对中药材土壤水分的影响地膜覆盖可以增加土壤含水量。程良[9]研究表明地膜覆盖可以保持枸杞土壤含水量。代立兰等[14]研究结果表明,不同覆盖下土壤的含水量均高于露地。崔锡花等[16]研究结果表明,地膜覆盖可以增加土壤不同耕作层的水分含量,尤其是干旱期,地膜的保水效果更显著。
2.3 地膜覆盖对中药材土壤养分的影响地膜覆盖对土壤养分含量有影响,但规律不一致。朱小强等[5]的地膜覆盖丹参试验中,与不覆盖相比,地膜覆盖下土壤养分增多。魏莹莹等[11]地膜覆盖黄芩研究表明,地膜覆盖土壤表层速效磷含量、速效钾含量均高于无覆盖,有机质和铵态氮的含量低于无覆盖。刘伟等[10]地膜覆盖白花丹参试验显示,不同覆盖处理下土壤铵态氮变化规律不同,速效钾变化一致,速效磷变化趋势也略有不同,覆盖下土壤有机质含量小于露地,不同研究结果之间土壤养分变化规律有差别可能与地膜覆盖对土壤微生物影响复杂,且与植株根系吸收养分能力等有关。
2.4 地膜覆盖对中药材土壤其他性状的影响地膜覆盖会影响土壤其他性状,白花丹参整个生育期中,地膜覆盖下土壤磷酸酶活性平均值较传统种植方式低3.8%[10];研究表明,何首乌种植试验中地膜覆盖对单子叶杂草有一定的控制作用[17]。
3 地膜覆盖下不同栽培措施对中药材的影响3.1 种植方式对地膜覆盖中药材的影响3.1.1 耕作方式对地膜覆盖中药材生长的影响垄作和平作对地膜覆盖中药材生长有显著影响。赵荣等[18]地膜覆盖当归试验表明,覆膜垄作下当归农艺性状表现较优,单株鲜根重、芦头茎粗、主根长,覆膜垄作比露地平作分别高32.34%、22.22%、28.96%;杨帆等[19]研究表明,覆地膜双垄下丹参的叶片气孔导度、蒸腾速率、净光合速率均最高;贾丹萍[20]研究表明黄芪产量为覆膜垄作>覆膜平作>露地垄作>露地平作,覆膜垄作比露地平作产量高40.98%,黄芪商品率表现与产量一致,覆膜垄作比露地平作商品率高22.89%;有试验表明当归商品等级垄作覆膜下一级品、二级品比露地分别高14.1个百分点、7.9个百分点[18];邹廷伟等[21]试验结果表明覆膜垄式加覆盖处理黄芩的野黄芩苷、黄芩苷、汉黄芩苷、黄芩素等有效物质的积累量最高;刘伟等[22]地膜覆盖白花丹参试验结果表明,覆膜垄式栽培下丹参的脂溶性总成分含量比传统栽培高58.20%,丹参地下部迷迭香酸的产量是传统栽培的1.96倍,丹酚酸B地下部含量是传统栽培的1.72倍。
胡佳栋[23]在甘肃宕昌地区进行地膜覆盖党参试验,结果表明10 cm垄高覆白色地膜栽培最利于党参的变长,平地覆白色地膜最利于党参根直径、根干重及产量的提高,且平地覆白色地膜的党参炔苷、多糖含量更高,党参三个收获期,平地白膜比无覆盖产量分别高77.02%、32.03%、20.02%;党参炔苷含量、党参多糖含量均在10月20日达到最大,平地白膜比不覆膜分别高4 7.7 7%、16.06%,表明该地区平地覆白色地膜栽培党参更合适。贾丹萍[20]研究发现,黄芪商品率、产量覆膜垄作和覆膜平作差别不显著,认为垄作会增加操作难度,提高成本,该试验中可选择覆膜平作为最佳栽培模式。
3.1.2 其他种植方式对中药材生长的影响代立兰等[24]覆盖试验表明,党参根长、径粗表现为白地膜沉降栽培>黑地膜沉降栽培>白地膜平覆栽培>黑地膜平覆栽培>无覆盖,白地膜沉降处理根长显著高于不覆盖42.93%,亩产(单根重)白地膜沉降处理较无覆盖增加93.52%;徐永强等[25]研究不同栽培模式对黄芩产量的影响,结果表明露头移栽覆盖地膜的产量高于全膜覆盖和传统方法,露头移栽覆盖地膜黄芩折合干重也显著高于其他方式;李怀德等[26]党参覆盖研究表明,覆盖平栽和覆盖斜栽的药材产量分别较露地斜栽增加23.27%和17.49%,斜栽出苗率高于平栽。
3.2 种植密度对地膜覆盖中药材生长的影响纪瑛等[27]研究表明,不同覆盖方式、不同密度对当归种子直播栽培影响不同,当归地上部鲜干重、单株叶数、根粗等性状随密度增加而降低;贠进泽等[28]黄芩地膜育苗试验结果表明,地膜覆盖下株行距、穴数对黄芩种苗的产量影响较大,陇西县地膜培育黄芩种苗最适宜株行距为12 cm×12 cm(适宜穴播密度为30~40粒/穴)或15 cm×15 cm(适宜穴播密度为50~60粒/穴);王琳[2 9]研究陇西县黄芪地膜育苗试验表明,优质苗比率与密度成反比,密度越大比率越小,且随着密度增加,优质苗比率下降的幅度随之增加。在陇西自然条件下,黄芪地膜育苗适宜密度为690万~720万株/hm2;缐鹏[3 0]在康乐县进行黄芪全膜覆盖栽培技术,结果表明,不同株距对黄芪物候期影响不显著,黄芪产量15 cm、11 cm、19 cm株距显著高于23 cm和27 cm,黄芪商品等级产值以19 cm最高,收益同样为19 cm株距最高。结果表明种植黄芪密度株距19 cm(栽种密度219 405株hm2)产量较高(9 032.29 kg/hm2),产值最高(4 5 1 6 1.4 5 k g/h m2),收益最好(34 661.45元/hm2),建议在类似地区全膜覆盖栽培技术条件下推广应用。
3.3 地膜覆盖时长对中药材生长的影响地膜覆盖时间长短可影响中药材的生长。扶胜兰等[31]研究不覆盖地膜、返青后揭除地膜、不揭地膜三种揭膜方式对丹参的影响,结果表明地膜覆盖的保温保水性可以促进丹参苗越冬的成活率,但返青后不揭膜,会造成土壤温度过高,且影响水分吸收,返青后揭除地膜的丹参根的生长高于不覆盖和不揭膜,产量表现为揭膜>不覆盖>不揭膜,揭膜比不覆盖和不揭膜分别高38.3%和173.3%,且收获期揭膜的丹参化学成分含量最高;严一字等[32]试验发现,桔梗齐苗后应尽快去除地膜,可防止侧根数的增加,影响外观品质和商品品质;崔秀明等[33]研究全期地膜覆盖、半期地膜覆盖(每年6月揭膜)、常规栽培对三七的影响,结果表明地膜覆盖三七的存苗率随覆膜时间增加而增加,且覆膜时间越长,增产效果越明显,并且大规格三七的占比也会提高,地膜覆盖可以提高三七的总皂苷含量,该试验中全膜覆盖经济效益最好。
3.4 地膜覆盖面积对中药材生长的影响地膜幅宽会影响中药材覆盖种植的效果。漆琚涛(2012)等[34]研究地膜全覆和半覆对当归的影响,结果表明,白膜半覆、黑膜半覆出苗率分别显著高于露地起垄13.13%、12.98%,黑膜半覆、白膜半覆水浸病死率比露地起垄栽培分别低2.85%、1.86%,白膜半覆、黑膜半覆小区产量分别较露地起垄高35.62%、28.88%,表明该地区当归生产中可以推广白膜半覆和黑膜半覆技术;漆琚涛等[35]研究表明,白膜全覆盖、黑膜全覆盖当归抽薹率较露地平作分别低38.86%、27.72%,成药期提前抽薹是制约当归生产的重要因素,受泥石流等影响,当归产量性状较往年偏低,该次试验中平均单根重白膜半覆盖、黑膜半覆盖、白膜全覆盖、黑膜全覆盖分别较露地平作增加50.86%、40.04%、38.28%、37.76%;陈红[36]进行幅宽35 cm、幅宽50 cm地膜覆盖栽培黄芩试验,结果表明,幅宽35 cm覆盖栽培黄芩的出苗率、根长、鲜根重显著高于其他处理,且地上部积累也最高,根粗与常规栽培差异显著;幅宽35 cm、幅宽50 cm地膜覆盖白条党参试验,结果表明幅宽35 cm白膜覆盖、宽50 cm白膜覆盖鲜重产量分别比常规栽培高35.45%、15.06%,幅宽35 cm白膜覆盖、幅宽50 cm白膜覆盖干重产量分别比常规栽培高50.31%和20.33%,与黄芩结果一致,以幅宽35 cm覆盖效果最优[37]。
3.5 其他栽培措施对地膜覆盖中药材生长的影响施肥、种植时间、基质、生长调节剂等也会对覆膜中药材生长产生影响。徐继振等[38]研究表明,相同覆膜方式下,肥料的使用会影响当归的产量;杜晓军[39]研究表明,有机肥和无机肥与覆盖黑色地膜之间存在互作,覆膜情况下使用化肥可使轮叶党参根产量最高,影响外观品质,造成根分叉、主茎短、商品等级低等,有机肥化肥混合处理下轮叶党参产量不是最高,但外观品质好,经济效益比单使用化肥高,生产上建议采用有机肥和化肥混施;周乾[15]在宁夏同心县进行地膜覆盖枸杞试验,结果表明覆膜条件下,田间灌水量和施氮量对枸杞生长,特别是抽枝长度和茎粗也有影响;安世伟等[40]研究表明,陇西县黄芩地膜育苗不适宜过早种植,当气温相对平稳时种植不会影响产量和品质,建议在4月下旬至5月上旬播种;宋达成等[8]进行地膜覆盖枸杞扦插苗试验,结果表明,地膜覆盖与混合基质的搭配效果最好,可更好地促进枸杞扦插苗的成活和生长;李宗豫等[41]研究表明白色地膜覆盖加25 mg/L萘乙酸组合下何首乌扦插苗成活率最高,黑色地膜覆盖加100 mg/L萘乙酸新生根数最多,白色地膜覆盖加100 mg/L萘乙酸何首乌茎蔓长、最长根长、叶片数表现最优,覆盖物与萘乙酸对何首乌扦插苗根长的影响交互作用差异显著,根据成活率,长势等综合表现,推荐白色地膜覆盖100 mg/L萘乙酸。
4 不同颜色地膜对中药材生长的影响生产中除白色地膜外,黑色地膜覆盖也已经广泛应用于中药材种植。崔锡花等[16]试验结果表明,黑色地膜对杂草的株防效和鲜重防效均达到99%,且促进矿质养分的分解;黑色地膜覆盖桔梗试验表明,与无覆盖相比,黑色地膜可以增加土壤耕层含水量,且较无覆盖土壤含水量更稳定[42];罗明亮[43]研究表明,无论春播或秋播,黑色地膜覆盖较无覆盖均可提早党参出苗1周左右;研究表明,黑色地膜覆盖可提高莪术块茎产量15.2%,块根产量10.6%,黑色地膜覆盖可显著增加福白菊产量40.65%[44][45];杜晓军等[46]研究表明,黑色地膜覆盖增加1年生和2年生轮叶党参的皂苷含量,分别显著提高20.0%和33.3%。
白色地膜和黑色地膜对比试验表明,不同试验不同颜色地膜规律不尽相同。牛红莉[47]研究结果表明,白色地膜覆盖黄芩产量和品质高于黑色地膜;姚彦斌等[48]进行不同颜色地膜栽培黄芪试验结果表明,白色地膜覆盖下黄芪的株高、根长、根粗、鲜根质量均比黑色地膜和露地高,黄芪鲜药产量为白色地膜覆盖>黑色地膜覆盖>无覆盖,且白色地膜较后两者差异显著,分别高26.02%和5.19%,且黄芪根腐病的发病率和病情指数均为白色地膜覆盖最低。蔺海明等[49]在甘肃省漳县进行地膜覆盖当归试验,结果表明黑色地膜和白色地膜株高分别增加17.50%、10.28%,早薹率分别降低2.3%、0.3%,地上部积累为黑色地膜最高,且黑色地膜、白色地膜比无覆盖分别增高33.4%和24.3%,在类似地区进行当归栽培可推广黑色地膜;王艳霞[50]研究不同颜色地膜对党参生长的影响,结果表明黑色地膜覆盖下生育时期、生育指标、产量性状均优于白色地膜和无覆盖,黑色地膜覆盖产量分别较白色地膜和无覆盖高44.91%和25.36%;杜晓军[39]研究表明,白色地膜覆盖增温效果优于黑色地膜和无覆盖,不适宜轮叶党参等喜凉中药材的覆盖栽培,试验中黑色地膜覆盖1年生和2年生轮叶党参较无覆盖增产更明显。代立兰等[24]研究表明,白色地膜和黑色地膜均较不覆盖党参出苗提前10 d;陈刚等[17]研究表明,黑色地膜覆盖抑制杂草效果更好,但何首乌最大块根重为白色地膜覆盖更高。
5 地膜覆盖与其他覆盖材料对中药材生长的影响5.1 地膜与其他覆盖材料对中药材生长影响的对比有研究结果表明,地膜覆盖相较其他覆盖材料在中药材应用上效果更显著。高普珠等[51]在甘肃省陇南县进行白色地膜、黑色地膜、玉米秸秆覆盖延胡索试验,结果表明出苗、农艺性状均为地膜高于秸秆高于无覆盖,产量性状同样为地膜覆盖最高,白色地膜较无覆盖高19.50%,且I级产品占比最大,延胡索乙素含量最高,比无覆盖高76.19%;胥生荣等[52]研究覆盖地膜、秸秆对枸杞的影响,结果表明秋季地膜和秸秆覆盖土壤储水量显著高于无覆盖,分别高17.1%和14.4%;春季枸杞苗木发芽时,地膜和秸秆秋季覆盖使植株根系活力显著高于无覆盖,比无覆盖高46.4%和24.6%;高普珠[53]在陕西省汉中市试验结果表明,延胡索越冬后的出苗率,表现为白色地膜>黑色地膜>玉米秸秆>露地;张广忠[54]在甘肃景泰县研究地膜、玉米秸秆、3 cm厚细砂对枸杞生长的影响,结果表明保水能力为农膜、玉米秸秆、3 cm厚细砂,对枸杞一级分枝平均茎粗、地径、冠幅、株高等的促进作用依次为农膜、秸秆、细砂,该试验中增产增效依次为农膜、秸秆、细砂;李岁成[55]在甘肃省景泰县研究薄膜、麦草秸秆、5 cm厚细砂对枸杞的影响,结果表明,土壤年平均含水量,薄膜较无覆盖高27.33%,保墒效果为薄膜>秸秆>细砂,薄膜比裸地春梢长度增加21.98%、春梢粗度增加32.24%,株高增加23.81%,该试验综合评定表明,薄膜是景电灌区枸杞最合适覆盖方式,且单位面积纯收入增加19.89%,秸秆增加9.12%,细砂成本较高,增产效果不明显。
另有试验表明,地膜和其他覆盖材料在中药材种植中不同指标上各有优势。马艳芝等[56]研究遮阳网、白色地膜、黑色地膜、草席、无覆盖对北柴胡种子萌发期及之后幼苗生长的影响,结果表明各指标规律不一致,地上部鲜重,不覆盖处理最高;地上部干重、地下部干重均为遮阳网处理最高;叶绿素含量、蛋白含量,黑色地膜处理最高;氨基酸含量,不覆盖处理最高;地上、地下干鲜重比、可溶性糖含量均以草席覆盖处理最高;利用模糊数学原理进行综合多个指标评价的隶属函数法对结果进行综合评价,认为黑色地膜覆膜处理对北柴胡幼苗生长的影响最显著。李连珍等[57]研究地膜、麦秸覆盖对裕丹参的影响,结果表明,9月丹参地上部干物质积累量最大,且地膜积累量最高,麦秸覆盖平均根直径最高,且麦秸的产量高于地膜覆盖,10月裕丹参酮IIA含量最高,且地膜最高;董世德等[58]研究生草覆盖、黑薄膜覆盖、草帘覆盖对枸杞的影响,结果表明黑薄膜覆盖处理和草帘覆盖处理可以显著增加土壤含水量,分别较无覆盖处理高29.6%和13.3%,黑薄膜覆盖、草帘覆盖处理的枸杞生长状况优于无覆盖和生草覆盖处理,但综合土壤水分保蓄、盐分抑制效果及枸杞生长情况,建议在类似的盐渍土滴灌植被建设时进行草帘覆盖。
5.2 地膜与其他覆盖材料共用对中药材生长的影响欧小宏等[59]研究稻草、松毛及分别与地膜双覆盖和地膜单覆盖对三七生长的影响,结果表明覆盖处理均可增加三七的出苗率,且松毛加地膜最高,地膜单覆盖和地膜双覆盖的保水作用优于其他处理,地膜单覆盖和地膜双覆盖增温效果也较好,土壤容重为松毛加地膜、稻草加地膜、松毛较小,根据试验结果建议生产中采用松毛加地膜双覆盖的方式播种;周筠等[60]试验表明,枸杞秋果秸秆加地膜产量最高,高于秸秆、地膜和无覆盖,且枸杞总糖含量最高;张哲等[61]宁夏沙化地区枸杞试验表明,覆膜加覆盖枝条的10 cm处土壤体积含水量、土壤平均温度均高于覆膜、覆盖枝条、不覆盖,较不覆盖增产76.06%,水分利用率较不覆盖提高77.14%,覆膜加覆盖枝条不仅显著提高了土壤储水量并且改善了土壤表层的热量条件,为枸杞提供了良好稳定的生长环境,显著提高了枸杞的产量和水分利用效率;张巨琼[62]研究覆盖(地膜覆盖、麦草覆盖、地膜加拱棚覆盖)对宁夏枸杞硬枝扦插苗的影响,结果表明,地膜加拱棚的枸杞扦插苗萌芽率和成活率最高,枸杞根粗、根长为地膜加拱棚表现较好;有试验表明,加盖遮阳网并不一定有效果。梁誉声[63]试验表明,莪术栽培试验中每株结苓数和每株鲜重均为地膜覆盖>地膜加遮阳网>露地,地膜覆盖比露地结苓数和每株鲜重分别高22.27%和33.46%,折合产量和经济效益均为地膜>地膜加遮阳网>露地,加盖遮阳网没有增加效益,反而增加成本;梁菊秀等[64]在广西钦州两个点进行地膜覆盖栽培、地膜覆盖+遮阳网栽培、露地栽培莪术试验,结果表明,每株结苓数、每株鲜重莪术和郁金均为地膜覆盖>地膜加遮阳网>露地,2个试验点莪术产量均为地膜覆盖>地膜覆盖+遮阳网>露地,郁金产量规律与莪术相同,中药莪术商品分为莪术和郁金2个部分,综合核算后,地膜覆盖经济效益最高,2个试验点分别比露地栽培增幅28.8%、28.4%;比地膜覆盖+遮阳网栽培增幅3.8%、3.8%;地膜覆盖+遮阳网没有正效果,采用地膜覆盖栽培较好。
地膜覆盖可以促进中药材生长,增加中药材产量和有效成分含量。不同颜色地膜,不同的栽培措施对中药材生长影响不同,覆盖除地膜外的其他材料同样可以对中药材生长产生影响,实际生产中需根据当地环境特性、所种植中药材的生长特性等多方面综合选择合适的覆盖物和配套栽培方式。
参考文献(略)
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