甘草黄芪党参在甘肃的气候适应性及种植区域评述

    张玲

    摘要：确定了甘肃省甘草、黄芪、党参3种中药材适宜生长的生态气候指标，分析了气候变化对几种中药材生育和产量的影响，确定了上述中药材在甘肃省的适宜种植气候区。

    关键词：中药材;生态气候指标;适宜气候区;气候变化;甘肃省

    中图分类号：S567? ? ? ? 文献标志码：A? ? ? ?文章编号：1001-1463（2020）05-0050-06

    doi：10.3969/j.issn.1001-1463.2020.05.014

    Effect of PEG-6000 Simulated Drought Stress on Germination of Colored Cotton Seed

    ZHANG Minmin，PEI Huaidi，LIU Xinxing

    （Institute of Biotechnology， Gansu Academy of Agriculture Sciences， Lanzhou Gansu，730070， China）

    Abstract：Two colored cotton cultivars BC05 and Longlümian 3 were used as experimental materials， and PEG-6000 of different concentrations was used to simulate drought conditions. The response and drought resistance of colored cotton seeds to drought stress during germination were studied， to study the response and the analysis of drought resistance of colored cotton seeds to drought stress during the germination. The results showed that the low concentration of PEG-6000 had no significant effect on the germination potential and germination rate of cotton seeds; But with the increase of PEG-6000 concentration， the germination potential， germination rate were all showed a downward trend germination of seeds was inhibited. When PEG-6000 concentration was 30%， the germination of cottoned seeds was completely inhibited.

    Key words：Colored cotton;Seed germination;PEG-6000 stress

    甘肃省由于特殊的地理位置和地形地貌特征，具有经纬度跨度大，海拔高度相差悬殊的特点，气候类型多样，气候资源丰富，为多种名特优中药材生长发育提供了良好的生态环境条件。2018年全省中药材种植面积30.7万hm2，中药材产量1.2×105万kg。甘草、黄芪、党参等种植面积已具一定规模，成为地方发展经济、农民增收致富的支柱产业。以往的研究侧重于栽培、管理技术等方面[1 - 3 ]，近年来对气候变化带来的生态环境变化、生产方式转变及农业种植结构优化调整需要，对中药材气候生态适应性方面的研究逐渐增多[4 - 10 ]。为了满足农业产业发展需求，我们依据研究成果对甘草、黄芪、党参的生态气候特性和气候适宜区进行简要分析，为种植户进一步了解甘肃省中藥材优质气候资源和区域，扩大种植规模、增加产量、提高品质提供参考。

    1? ?甘草

    1.1? ?属性及生理生态特性

    甘草（Glycyrrhiza uralensis）为多年生草本豆科植物，为常用大宗药材，根茎能治疗各种疾病，有“十方九草”之美誉，被大量用于临床配方。不仅具有抗消化道溃疡、保肝、抗艾滋病毒、止咳化痰、抗肿瘤、抗衰老、解毒、利尿和双向调节等作用，还具有补脾益气、调和药性等功效[11 - 13 ]。

    甘草具有耐盐碱、耐干旱、抗风沙、抗逆性强、适应性广、生命力强的特性。根系发达，入土深达1.5 m以下，茎部不定芽平伸四周成群落分布，形成很强的防风固沙能力，主要分布在温带荒漠区和草原区的干旱、半干旱地带，是优良的防风固沙植物，经济、生态效益俱佳[1 ]。在甘肃主要分布在河西走廊，由于光照丰富、日照时间长、土质肥沃、昼夜温差大，加之有灌溉条件，为甘肃甘草生长最适宜区。

    1.2? ?气候生态适应性

    甘草气候适应性广，要求平均温度4～12 ℃，≥10 ℃活动积温2 500 ℃以上，无霜期150 d以上，年降水量在400 mm以下，年日照时数在2 500 h以上。河西走廊海拔2 000 m以下地带年日照时数和降水量均能满足要求，而且均处在最佳范围内[14 ]。

    据甘草分期播种试验统计[15 ]，播种至出苗需有效积温70.1 ℃，生物学下限温度11.0 ℃，气温稳定通过10 ℃初日为适播期指标。越冬植株气温达10 ℃时芽开始萌动，15 ℃时进入返青期，需≥10 ℃积温250 ℃;返青至开花始期需要35～40 d，≥15 ℃积温700 ℃;开花始期至种子成熟期需65～70 d，≥15 ℃积温1 500～1 600 ℃。返青至种子成熟期需要≥15 ℃积温2 200～2 300 ℃。气温稳定通过5 ℃终日植株下部叶片开始枯黄，气温稳定通过0 ℃终日茎叶进入黄枯末期。根在极端最低气温-36.4 ℃下也能安全越冬[8 ]。

    甘草生长期的热量条件越好，积温越高，产量越高。经统计，播种至采挖≥15 ℃积温（∑T15）与鲜根重W（g/株）呈显著正相 关[1 ]。

    1.3? ?气候变化对甘草生育的影响

    1.3.1? ? 气温变化? ? 统计甘肃河西地区21个气象台站1961 — 2010年气象资料得出，1986年是气候发生明显转折的年份;1987 — 2010年年平均气温比1961 — 1986年升高了0.8 ℃，以冬季增幅最大，为1.4 ℃。最低气温和最高气温分别平均升高0.9、0.8 ℃，夜间增温大于白天。北部沿沙漠边缘地带增温幅度最大，为1.0～1.2 ℃;南部祁连山地带以及最西端的安敦盆地增幅最小，为0.6～0.8 ℃;中部地带增幅为0.8～1.0 ℃。≥0 ℃积温1987 — 2010年比1961 — 1986年平均增加145 ℃，北部增幅最大，为150～200 ℃;南部以及西部安敦盆地增幅最小，为100 ℃;中部为100～150 ℃。≥0 ℃开始日期20世纪90年代比60年代提前4 d左右，结束日期推迟3 d左右，生长季延长7～10 d。

    1.3.2? ? 降水量变化? ? 河西地区年降水量1987 — 2010年比1961 — 1986年平均增加7.5 mm。其中中、東部降水量增幅大，为5～35 mm;西部增幅小，局部地方是负增长，为-10～5 mm。沿祁连山地带增幅为15～35 mm，民乐增幅最大，为34.4 mm。靠沙漠边缘地带增幅较小，为2～10 mm;民勤增幅最小，为2.1 mm。

    受气候变化影响，河西地区甘草生产的主产区自20世纪90年代以来气候明显变暖变干，使得甘草生产环境气候更为有利。尤其北部沿沙漠边缘地带随着气温升高、热量条件改善更有利于甘草生长，积温增加产量提高10%左右。甘草种植时间和发芽生长时间提前10 d左右，生长季节延长近15 d。种植海拔升高100～200 m，适宜种植区域扩大，降水和光照的变化均在适宜范围之内，对其生产没有影响。不利影响主要是春季多伴随着强降温天气的出现，晚霜冻和低温冻害对苗期生长非常不利，需加强防范。

    1.4? ?气候生态适生种植区域

    通过以上分析，选取≥15 ℃积温为主导指标，海拔高度为辅助指标，投入产出比为参考指标，将主产地河西地区人工甘草气候生态种植区划分为4个区域。

    1.4.1? ? 最适宜种植区? ? 包括敦煌（除南湖乡）、瓜州西部海拔低于1 200 m的地区。该区气候温热，热量丰富，光照充足，降水稀少，年降水量 < 50 mm。安全播种期4月中旬至8月上旬，根龄3 a采挖，累积产鲜甘草37 t/hm2左右。种子成熟度好，产量高。

    1.4.2? ? 适宜种植区? ? 包括敦煌的南湖乡，瓜州东部、金塔、张掖、临泽、民勤、武威东北部沙漠沿线等海拔1 200～1 500 m的地区。该区气候温暖，热量富裕，光照充足，降水很少，年降水量50～150 mm。安全播种期4月下旬至7月下旬，根龄3 a采挖，累积产鲜甘草27～37 t/hm2。种子成熟度较好，产量较高。

    1.4.3? ? 次适宜种植区? ? 包括玉门、嘉峪关、酒泉、张掖、高台、临泽、武威等县市。分东段（海拔1 500～1 700 m）和西段（1 500～? 1 800 m）2个区域。该区气候温和，热量较好，光照充足，降水较少，年降水量70～190 mm。安全播种期5月上旬至7月中旬，大多年份种子不能成熟，根龄4 a采挖，累积产鲜甘草28～37 t/hm2，产量较低。

    1.4.4? ? 可种植区? ? 包括玉门、酒泉、张掖、高台、山丹、永昌、武威等县市。分东段（海拔1 700～1 800 m）和西段（1 800～2 000 m）2个区域。该区气候温凉，热量不足，年降水量80～220 mm。春播以5月中旬为宜，根龄4 a或以上才能采挖，累积产鲜甘草23～28 t/hm2，产量低。

    2? ?黄芪

    2.1? ?属性及生理生态特性

    黄芪（Astragalus membranaceus）属豆科多年生草本植物，具有补气固表、利水退肿、托毒排脓、生肌等功效，常服黄芪可以避免经常性的感冒。甘肃陇西因所产黄芪质优量大，被中国农学会特产专业委员会命名为“中国黄芪之乡”。目前普遍种植的品种有内蒙古黄芪、甘肃红芪、膜荚黄芪等，其中红芪为甘肃特产，久负盛名[16 - 18 ]。

    2.2? ?气候生态适应性

    黄芪喜凉爽气候，具有耐寒、怕热、耐旱、忌水涝，喜温和温凉半干旱气候生态类型的特点。黄芪适宜生态环境为海拔1 500～2 200 m的山区或半山区的旱生向阳山坡草地和草甸中，或向阳林缘、灌丛或疏林下，植被为针阔混交林或山地杂木地带[10 ]。

    春季气温稳定通过10 ℃初日进入移栽至返青期，返青至现蕾期适宜气温12～18 ℃，现蕾至开花期16～20 ℃，开花至结果期17～19 ℃，10月中旬气温在10～11 ℃时采挖。从移栽返青至停止生长全生育期200 d左右，≥10 ℃积温2 300～2 800 ℃。开花结果和根生长期对热量要求比较严格，气温过高光合物质消耗大，向主根输送转化积累减少，芪根疏松，品质下降;气温过低则生长期短，主根不能下扎，品相短矮，品质差。

    2.3? ?气候变化对黄芪生育的影响

    以甘肃陇西为例，≥10 ℃活动积温平均值为2 444 ℃，近30 年增幅为167.4 ℃/10 a，增加趋势明显。随着气候变暖，主产区热量资源增加，对于喜凉爽气候的黄芪生长不利，高温易促使生育期缩短，不利于生长和高产形成。气候变暖可使适宜种植区上限提高100～200 m，有利于扩大适种范围。日平均气温稳定通过10 ℃的多年平均日期为5月11日，回归分析显示，稳定通过10 ℃适宜播种日期倾向率为-6.6 d/10 a，即随着气候变暖主产区春季回暖明显，适宜播种期、移栽期至返青期在不断提前，有利于提早播种和利用早春的气候资源促进早生长早发育[8 ]。

    陇西县多年平均降水量420 mm。分析发现，20世纪80年代至90年代中后期降水量呈减少趋势，其中1997年降水量仅为历年平均值的56%。2000 — 2010年降水量呈凸峰型，且年际分布差异较大，2002年降水量仅占历年平均值的66%，2003年却高达594.6 mm，超过历年平均值的40%而成为主产区最湿润的年份，前后两个时段降水均较少。主产区7 — 8月正值黄芪现蕾～结果期，该时段降水平均占全年的36%，其变化特征与年降水量变化相一致，可见降水的明显波动使黄芪生长具有不确定性。虽然黄芪比较耐旱，但在生长关键期仍然要保障水分的供给，加强田间管理，增加灌溉，是提升黄芪产量与品质的主要措施[18 - 19 ]。

    2.4? ?气候生态适生种植区域

    选取≥10 ℃积温和年降水量为主导指标，海拔高度为辅助指标，单产和品质为参考指标，将主产地黄芪划分出气候生态适生种植区域。

    2.4.1? ? 最适宜种植区? ? ≥10 ℃积温2 500～2 700 ℃，茎叶生长期气温8～16 ℃，开花结果气温18～19 ℃;年降水量450～500 mm，全生育期降水量400 mm左右。该区包括武都区安化米仓山一带，以及陇西、渭源县海拔高度1 700～2 000 m的乡镇。该区域属温凉半干旱气候类型，为半高山地带，热量和水分以及土壤等气候生态条件最优，产量最高，品质最好，单产干货达3 000～ 3 750 kg/hm2，特等品和一等品成品率占80%以上。

    2.4.2? ? 适宜种植区? ? 可分两个种植地带。一是海拔1 500～1 700 m的河谷沿岸的半山地带，属温和半湿润气候区，≥10 ℃积温? ? ? 2 700～2 900 ℃，茎叶生长期气温9～17 ℃，开花结果气温18～20 ℃;年降水量450～600 mm，全生育期降水量400～500 mm。该地带的主要问题是生育关键期气温偏高。另一个地带为海拔2 000～2 200 m的二陰山地，属温凉湿润气候区，≥10 ℃积温2 300～2 500 ℃，茎叶生长期气温7～15 ℃，开花结果气温16～17 ℃;年降水量550～650 mm，全生育期降水量500～550 mm。该地带生产的主要问题是关键生育期降水偏多。该区包括武都、西和、宕昌、渭源和陇西等县区的部分乡镇，热量和水分等气候生态条件比较好，产量较高，品质较好，单产干货达2 500～3 000 kg/hm2，特等品和一等品成品率占60%～70%。

    3? ?党参

    3.1? ?属性及生理生态特性

    党参（Codonopsis pilosula）属桔梗科多年生草本植物，以根入药。有补中益气、止渴、健脾益肺、养血生津的功效。“白条党”、“纹党”具有根条粗直、肉实纹细、体质柔韧、断面微黄，呈菊花心，糖足味甜，药效显著而闻名全国，为甘肃传统名特产品。主要分布在陇西、岷县和渭源等县。2013年，全省党参种植面积达4.22万hm2，单产为2 428 kg/hm2，总产达10 250万kg[20 - 21 ]。

    3.2? ?气候生态适应性

    党参适宜在海拔1 600～2 000 m，土壤湿度在13%～17%，年平均气温6.5～7.0 ℃，年日照时数在1 800～1 900 h的温凉半湿润、半干旱气候区生长。第1年育苗，第2年移栽，移栽后生长2～3 a采挖入药。据文县1998 — 2000年分期移栽试验分析，以4月中旬气温稳定通过10 ℃时移栽的产量性状最好、产量最高[22 ]。移栽至返青期适宜气温为10～13 ℃，展叶期为12～16 ℃，开花期为15～20 ℃，根生长期为20～16 ℃，10月下旬气温低于8 ℃停止生长进入枯萎期。从返青至枯萎全生长期150～190 d，≥10 ℃积温2 000～2 800 ℃。参根生长量与≥10 ℃积温相关系数为0.786，经检验为极显著相关。当日平均温度升至14 ℃以上时，参根进入生长期;日平均温度升至16 ℃以上时，生长较快;日平均温度18 ℃以上时，生长迅速，日长量周长平均在0.2～0.3 cm，周长达4.5～5.2 cm。初步认为参根生长下限温度为14 ℃，适宜温度为16～20 ℃。

    从试验资料分析，获得正常年景产量，需年降水量500～600 mm。据主产地渭源县统计不同生育期降水量与产量相关关系得出，移栽至返青期4月中旬至5月中旬，≥10 mm以上降水有利于移苗成活。7 — 8月是党参根迅速膨大期，也是需水关键期，降水量与产量呈显著正相关。7 — 8月降水量小于150 mm时，产量下降20%以上;降水量在150～250 mm时，产量达到正常年景;降水量大于250 mm时，产量增加20%以上。

    3.3? ?气候变化对党参生育的影响

    随着全球气候变暖，党参种植区的气候背景也发生了很大的变化。以“纹党”主产区的文县为例，多年平均温度15.1 ℃，年降水量437 mm。1980 — 2010年降水量减少趋势显著，减幅为53.8 mm/10 a，其中2004年最为干旱（290.9 mm），降水量仅为历年平均值的67%，2006 — 2010年降水明显减少。与此同时，7 — 8月降水变化也非常显著，变幅为50～270 mm，若以历年平均值20%为干旱指数，则干旱年份接近30%，其中有4 a降水量少于历年平均值的50%。降水是党参产量与品质的决定性因素，在需水关键期，干旱限制了党参对水分的敏感性要求。通过累计距平分析发现，主产区在1995年为降水突变年，1996 — 2010年降水比1980 — 1995年偏少21%，干旱特征明显。与此同时，播种至出苗期间的降水量也明显减少，减幅为26 mm/10 a，水分胁迫严重。春季≥10 mm降水平均出现在5月4日，21世纪以来降水出现时间提前约8 d，说明春雨对党参出苗十分有利[8 ]。

    主产区升温非常明显，增幅为0.65 ℃/10 a，突变点出现在1996年。其中后期比前期增温1.00 ℃，3 — 6月增温0.75 ℃/10 a，生育期≥10 ℃积温增幅为245 ℃/10 a。稳定通过≥10 ℃日期在1997 — 2010年间平均为3月26日，比前期提前9 d，党参移栽期提前，生长期延长，生育时段热量充裕。

    3.4? ?氣候生态适生种植区域

    通过以上分析，选取≥0 ℃积温和年降水量为主导指标，海拔高度为辅助指标，单产为参考指标，将主产地党参划分出不同品种气候生态适生种植区域。

    3.4.1? ? 白条党参最适宜和适宜种植区域? ? 该区包括临洮、渭源、陇西三县的大部分及漳县、通渭县、安定区的少部分海拔在2 000～ 2 400 m的乡镇，属温凉半湿润气候类型，为洮岷的浅山或半山地带。由于气温和降水适宜白条党参生长的气候生态条件，单产达到2 000～2 500 kg/hm2。生产上主要问题是少数年份有春末夏初旱和伏旱的危害。

    3.4.2? ? 纹党最适宜和适宜种植区域? ? 包括文县、宕昌县大部、礼县、西和县、武都区、成县少部分海拔在1 600～2 000 m的乡镇。该区域属温和半湿润气候类型，为山地二阴区或河谷沿岸的半山地带。热量和水分条件适宜“纹党”生长的气候生态条件，单产达2 000～2 500 kg/hm2。该区域育苗时间分春、秋两季，海拔较低的地方可在9月下旬至10月中旬播种;海拔较高地方可在4月下旬至5月中旬第一场好雨后春播。生产上的主要问题是海拔较低的地方常有干旱危害，影响较重，要注意保湿增水。

    参考文献：

    [1] 丁万隆，陈? ?尹，魏建和.? 甘草、黄蔑、麻黄人工栽培技术[M].? 北京：中国农业出版社，2002.

    [2] 王林安，高占彪.? 甘肃省高寒阴湿区农业技术研究与推广[M].? 兰州：甘肃人民出版社，1996.

    [3] 麻艳茹，王洪英.? 黄芪栽培管理技术[J].? 中国园艺文摘，2011（8）：180-182.

    [4] 吴志刚，陶正明，冷春鸿，等.? 基于生态环境因子的温郁金道地性研究[J].? 中药材，2010，6（6）：863-866.

    [5] 潘永地，陶正明，吴志刚.? 基于GIS的温郁金适宜种植区分析[J].? 中药材，2010，33（4）：511-514.

    [6] 余优森，葛秉钧.? 甘肃陇南山区农业气候资源与利用[M].? 北京：气象出版社，1997：111.

    [7] 邓振镛.? 干旱地区农业气象研究[M].? 北京：气象出版社，1999：202-203.

    [8] 邓振镛，李栋梁，尹宪志，等.? 高原地区主产地三种中药材气候生态适应性研究[J].? 中草药，2005，36（增刊）：208-211.

    [9] 彭国照，彭? ?骏，熊志强.? 四川道地中药材川芎气候生态适应性区划[J].? 中国农业气象，2007，26（2）：178-182.

    [10] 邸瑞琦.? 内蒙古地区黄芪生长的农业气候条件分析[J].? 内蒙古气象，2001（2）：36-39.

    [11] 高海泉.? 甘草[M].? 北京：中国中医药出版社，2001：36-48.

    [12] 张国荣，赵? ?辉.? 甘草麻黄开发应用技术[M].? 银川：宁夏人民出版社，2001：1-61.

    [13] 李建军，王仕元，徐生军，等.? 甘肃省药用甘草主要病虫害种类调查[J].? 甘肃农业科技，2018（7）：55-59.

    [14] 羊小琴，郑建礼，郭小俊，等.? 兰州市干旱山区甘草栽培关键技术[J].? 甘肃农业科技，2017（2）：65-67.

    [15] 李? ?琳，田庆明，魏可新，等.? 河西走廊气候条件对甘草生长发育的影响及种植区划[J].? 中国农业气象，2003，24（3）：54-57.

    [16] 龚成文，米永伟，谢志军，等.? 甘肃中药材产业发展现状、问题及对策[J].? 甘肃农业科技，2017（11）：1-4.

    [17] 王国祥，武伟国，蔡子平，等.? 氮钾耦合对黄芪种子产量和质量的影响[J].? 甘肃农业科技，2016（11）：9-14.

    [18] 王? ?琳.? 陇西县黄芪地膜育苗密度试验初报[J].? 甘肃农业科技，2017（8）：59-61.

    [19] 张爱民，张双定.? 甘肃陇西黄芪种苗培育技术规程[J].? 甘肃农业科技，2014（7）：72-73.

    [20] 张立军，王宏霞，王国祥，等.? 甘肃党参搭架采种技术规程[J].? 甘肃农业科技，2018（6）：92-94.

    [21] 王? ?琳.? 白条党参幅宽50 cm白膜覆盖露头栽培密度试验[J].? 甘肃农业科技，2017（9）：39-41.

    [22] 王润元，邓振镛，姚玉璧，等.? 旱区名特优作物气候生态适应性与资源利用[M].? 北京：气象出版社，2015：152-155.

    （本文责编：陈? 伟）