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    我國中藥材種植模式研究進展

    ??2021-05-21 閱讀:5079
    隨著人口的增長和人民醫療保健意識的增強,中藥的需求量也隨之增加,野生中藥資源已無法滿足市場需求。長期對野生資源的過度利用,導致某些稀有珍貴野生藥材瀕臨滅絕,野生變家種已成必然趨勢。因此,大力發展中藥材種植業方可滿足人民健康的需要。目前,我國常用中藥有500余種,主要源于人工種植的約250種。中藥材種植歷史悠久,最早可追溯到《詩經》中對可入藥的棗、梅的種植記載。但長期以來,中藥材種植多建立在經驗基礎上,缺乏專業系統的研究與指導。近年來,中藥材種植領域涌現出不少新理念,隨之應運而生了一些新的種植模式,學者們圍繞中藥材的傳統種植模式和新型種植模式做了大量研究。但很多種植模式的概念較為接近,彼此之間往往又存在一定的交叉和重疊,亟待梳理與規范?;诖?,筆者將目前生產實踐中已有的中藥材種植模式按不同分類標準進行了初步歸類,以期為理論研究及實際應用提供參考。

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     中藥材種植模式的概念及內涵

    傳統意義上的種植模式是指一個地區或生產單位在特定的自然和社會經濟條件下,為了實現作物高產高效和農業資源可持續利用,在1年內于同一農田上采用的特定作物種類與時空配置的規范化種植方式[1],是基于作物布局進行分類的種植方式,包括間作、套作、輪作等。但中藥材種植模式不僅局限于此。近年來學者們提出了生態種植模式、定向培育模式等多種新型種植模式,故筆者認為,中藥材種植模式應當是指以種植出產量高、品質佳、療效好的中藥材為目標,綜合生態學、經濟學、社會學等多方面的考量所采取的系統種植方式。如圖1所示,包括基于作物的布局、人工干預程度及宏觀的總體理念指導下的種植方式。



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     基于作物布局的中藥材種植模式

    基于作物布局的中藥材種植模式屬于傳統意義上的種植模式,根據是否有多種作物搭配種植可分為單一種植模式和多樣性種植模式。后者可實現時間、空間最大化利用,為現在研究推廣的重點。

    2.1 單一種植模式

    2.1.1 單作 單作是指在同一塊田地上種植同一種植物的種植模式,也稱清種、凈種[2]58。輪作模式下,每一階段的種植模式亦可稱為單作。如人參、當歸、地黃等以單作居多[2]59。單作模式下,單種中藥材種植量大、生理特性一致,易于田間管理和機械作業,但因缺乏生物多樣性,易發生病蟲草害。

    2.1.2 連作 連作是指在同一田地上連年種植相同作物的種植模式[2]61。部分中藥材存在連作障礙,尤以根及根莖類藥材為主[3]。據學者研究,連作障礙的成因有三:土壤理化性質改變,肥力下降;土壤病蟲害加??;作物的化感自毒作用[2]63。連作障礙可通過與其他作物間作或輪作的方式得以緩解,但部分中藥材需求量大、經濟效益高,存在連作的必要。有研究者在采收黃連后的當年對實驗組土地施硫和有機肥后繼栽黃連,結果顯示,未經土壤處理的對照組表現出明顯的連作障礙,而實驗組黃連長勢茂盛,這表明了黃連具有連作的可能性[4]。蠶沙發酵有機肥能提高連作杭白菊土壤中細菌的多樣性水平,緩解連作障礙,使杭白菊得以連作[5]。這表明根據連作障礙的形成原因,對土壤進行人工干預,改善土壤性質,可使連作得以實現。

    2.2 多樣性種植模式

    多樣性種植模式是多種作物搭配種植的種植方式,包括混作、間作、輪作和套作。與單一種植模式相比,此類種植模式能夠集約化利用時間和(或)空間,促進藥材生長,提高經濟效益,具體分類見表1。

    2.2.1 混作 混作是指在同一塊田地上,同時或同季節將2種或2種以上生育期相近的植物按一定比例混合撒播或同行混播的種植模式[2]59。柴胡與孜然的混作模式在甘肅民樂縣試驗成功,取得了較高經濟效益[6]。祖超等[7]的實驗表明,混作對作物根的生長、生物量的積累以及養分的吸收等多方面都有影響,且結果顯示,苦丁茶、小粒種咖啡和檳榔適宜與胡椒混作??梢?,選取適宜的作物進行混作,可實現優勢互補,充分利用養分、光照等能源,防治病蟲害。但混作模式下的機械化程度低,田間管理較為困難,應用不如間作廣泛。

    表1 多樣性種植模式分類

    2.2.2 間作 間作是指在同一田地上于同一生長期內,分行或分帶相間種植2種或2種以上生育期相近植物的種植方式[2]59。這是一種集約化利用空間的種植模式,應選擇生理特性互補、生存競爭力小的作物搭配種植,如高稈作物與矮稈作物搭配、深根系作物與淺根系作物搭配等[18]。間作對土壤理化性質及土壤肥力均有一定影響,在一定程度上可緩解連作障礙。中藥材與其他作物間作可提高產量和質量,還可改良土壤性質,改善生態環境,緩解土地資源緊張的現狀,增加種植戶的經濟收入[19-20]。根據搭配種植的作物種類,又可分為林藥間作、農藥間作、果藥間作以及藥藥間作。

    2.2.2.1 林藥間作 中藥材與非藥用喬木相間種植的模式稱為林藥間作模式。喬木間距較寬,利用林下土地種植適宜中藥材,不會阻礙喬木正常生長,同時,喬木樹冠能給中藥材提供一個蔭蔽的生長環境,有利于喜陰中藥材的生長。人參野生資源稀缺,林下參生長環境與野山參相似,在一定程度上可代替野山參使用[21]。喬木生長周期長,收益慢,與中藥材間作可增加地區總體經濟效益。如千年桐分別與草珊瑚、玉竹、山豆根、金銀花、菊花間作,綜合效益均高于千年桐純林[8]。任建武等[22]提出,蓋州作為關藥的道地產區,可在林下間作人參、淫羊藿、細辛,在保證藥材道地性的同時,還能提高經濟效益。許多學者均認為,林藥間作能提高生物多樣性,改善土壤環境,提升生態水平,提高藥材產量和質量[23]。

    2.2.2.2 農藥間作 中藥材與普通農作物相間種植的模式稱為農藥間作模式。玉米莖稈高,與矮桿作物空間競爭小,又可起到遮蔭作用,是最常用于農藥間作的農作物。研究顯示,玉米與柴胡[24]、白及[25]、丹參[9]等多種中藥材間作均有良好收益。張月萌等[26]實驗表明,苜蓿、三葉草分別與山藥間作,均可改善土壤性質,為山藥正常發育提供良好環境。桔梗與辣椒間作,可改善土壤微環境,減輕病蟲害,提高藥材產量和品質[27]??梢?,農藥間作可有效緩解藥糧爭地的矛盾,實現藥糧雙豐收。

    2.2.2.3 果藥間作 中藥材與果樹相間種植的模式稱為果藥間作模式。在花椒建園后的前2年間作紅芪,對椒樹生長影響小,且藥材產量大,效益高[28]。在文冠果行間間作黃精,可解決果樹栽植前期無產出的問題[10]。實踐表明,板栗與玉竹間作的產值比純栗園提高3倍,且玉竹能固著土壤,與板栗間作還可緩解水土流失問題[29]。因此,在果樹栽培初期合理利用空間與中藥材間作,可大幅增加果樹盛產期前的收入,提高果園綜合效益。

    2.2.2.4 藥藥間作 2種及以上中藥材相間種植的模式稱為藥藥間作模式。川貝母根系淺,藁本根系深,兩者間作能使土壤得以充分利用[30]。實驗表明,丹參分別與薄荷、紫蘇、苜蓿間作,根部鮮質量、干質量、活性成分含量均顯著增加[31]。施漢鈺等[11]研究顯示,間作東北鐵線蓮,能有效控制遼藁本白粉病和葉斑病的發生以及華北螻蛄、東北大黑鰓金龜、菊小長管蚜和寬邊黃粉蝶4種蟲害的短暫發展。這表明了藥藥間作不僅能充分利用資源,促進藥材生長,部分藥材還能起到防治病蟲害的作用,減少農藥的使用。

    2.2.3 套作 套作是指在前季作物生長后期的行間播種或移栽后季作物的種植方式[2]59。這是一種集約化利用空間和時間的種植模式,能緩解季節矛盾,增加復種指數。中藥材多與糧食作物套作,如玉米[15]、小麥[16]、大豆[17]等。北柴胡與玉米套作,能有效避免幼苗灼燒現象,降低酷暑影響[15]。白術套作玉米后,葉斑病、根腐病發病率降低,藥材產量增加[32]。芍藥種植周期長,土地利用率低,與大豆套作,能增強土壤肥力,增加藥材產量,同時獲得大豆帶來的收益[17]。套作解決了茬口銜接問題,避免了土地的閑置。且前,茬作物還能起到遮蔭作用,促進后茬作物生長。

    2.2.4 輪作 輪作是指在同一田地上有順序地輪換種植不同作物的種植方式[2]61。這是一種集約化利用時間的種植模式,也是防治連作障礙的有效措施。采用輪作模式種植時應盡量選取生育期銜接的2種作物,以保證作物有充分的時間積累養分[33]。根據栽培作物的種類,又可分為藥-藥輪作和藥-農輪作。趙磊等[34]的實驗表明,川牛膝與黃連輪作,可有效控制病蟲害。人參和西洋參均存在嚴重的連作障礙,但兩參輪作便可正常生長,有效地解決了老參地的問題[35]。文三盈[36]進行了10余種中藥材與黃芪、地黃、懷牛膝分別輪作的實驗,為藥-藥輪作提供了參考。目前,土地資源緊缺,采用藥糧輪作,如菊花與小麥輪作[37],可在緩解連作障礙的同時減少糧藥爭地的矛盾。水-旱輪作應用廣泛,與連續旱作相比,改善了土壤理化性質,更利于下茬作物生長。研究顯示,元胡[38]、西紅花[13]、貝母[39]等中藥材與水稻輪作,均取得了良好效果。部分害蟲對寄主有較強的選擇性,選擇與非寄主植物輪作,可使害蟲失去寄主饑餓而死。采用輪作模式,可有效避免連作障礙的發生,確保作物的產量與質量,常見輪作模式見表2。輪作與間套混作不同,只適合集約化大規模種植,散戶種植難以管理,實施無法得到保障。

    表2 我國中藥材常見輪作模式

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    基于人工干預程度的中藥材種植模式

    農作物普遍采用露地栽培和設施栽培的種植模式,無土栽培在蔬菜種植上也有一定應用。這些模式對中藥材種植同樣適用。但與農作物不同,中藥材在保證產量的同時,還應追求有效成分的含量。為保留藥性,應盡量使中藥材生長在自然環境下,減少人工干預。因此,仿野生栽培、半野生栽培、野生撫育模式下的中藥材道地性強,療效佳。

    3.1 露地栽培

    露地栽培是指在沒有遮蔽物的土地上種植作物的方式。藁本[47]、半夏[48]、天麻[49]等多種中藥材均有露地栽培的文獻記載。該模式簡單易行,只需對土壤進行耕作,省卻了搭建設施的費用。不足之處在于,作物受自然環境影響大,會受風雨等不可控因素侵襲。對生長環境要求不高的中藥材可采取露地栽培的模式。

    3.2 設施栽培

    設施栽培是指利用大棚、溫室等設施,人為創造出適宜作物生長環境的種植方式,又稱保護地栽培。在人工設施所形成的小氣候條件下,可打破季節限制,保護中藥材免受自然條件影響。設施栽培在中藥材種植中應用廣泛。如鐵皮石斛野生資源匱乏,目前多種植在溫室大棚里[50-51]。在黃河三角洲地區設置大棚種植管花肉蓯蓉,可有效解決冬季低溫凍害、夏季暴雨淹沒的問題[52]。利用設施調控光照、溫濕度等環境條件,可使人參生長物候期延長,病蟲害威脅減輕,促進人參生長[53]。由此可見,設施栽培尤其適用于對生長環境要求苛刻的中藥材的種植。

    3.3 無土栽培

    無土栽培是一種用營養液及其他基質代替天然土壤的種植模式。該模式具有提高作物產量和品質、減少病蟲害、節省勞動力等優點。宋銀行等[54]提出,將山藥種植在填有基質的套管中,可避免深翻土壤、耗費人工。對太子參的相關研究表明,無土栽培能顯著防治根腐病、白絹病等土傳病害,并可在一定程度上緩解因土傳病害引起的連作障礙,但對非土傳病害無明顯影響[55]。營養液的配制是無土栽培的關鍵,營養不平衡會阻礙細胞發育,影響作物代謝。學者們對桔梗[56]、鐵皮石斛[57]等中藥材所需基質與營養液的配方研究已初具成效。無土栽培的不足之處在于初期投資大、所需技術人員的專業性強、對環境衛生要求高。目前,多用于花卉、蔬菜等,在中藥材種植上應用較少。

    3.4 仿野生栽培和半野生栽培

    兩者均為確保中藥材道地性的新型種植模式。仿野生栽培是指在基本沒有野生目標藥材分布的原生環境或相類似的天然環境中,完全采用人工種植的方式,培育和繁殖目標藥材種群[2]168。仿野生藥材品質與野生藥材相近甚至更優。如山西渾源仿野生黃芪的黃酮和皂苷類成分含量均高于野生品[58]。西藏波密縣仿野生天麻的天麻素約為當地野生天麻的4倍[59]。仿野生丹參的成分含量雖略低于野生丹參,但產量遠遠大于野生品[60]。仿野生栽培既保留了藥材原來的生境特點,又通過適當的人工干預除去不利因素,故能培育出產量大、品質佳的優質藥材。根據《中藥材生產質量管理規范》(GAP)中半野生藥用動植物的術語解釋,半野生栽培是指對野生或逸為野生的藥用植物輔以適當人工撫育和中耕、除草、施肥等管理的種植模式。梁外甘草實施半野生栽培模式,可減輕野生甘草采挖壓力,生態、社會、經濟效益均十分顯著[61]。李云志等[62]對祁白術的成分分析表明,半野生品與野生品成分相似,與栽培品差異較大。這表明在野生資源匱乏的情況下,半野生栽培是值得推廣的模式。

    3.5 野生撫育

    野生撫育具有廣義和狹義2個概念。廣義的野生撫育包括仿野生栽培,而其狹義是指根據中藥材生長特性及對生態環境的要求,在其原生境中,人為或自然增加種群數量,以便人們采集利用,并能繼續保持群落平衡的種植模式。該模式是中藥材栽培與采集的有機結合[63]1123。目前,八角蓮在重慶市南川區[64]、華中五味子在四川省平武縣[65]的野生撫育已取得成效。野生撫育通常應用于野生資源匱乏、人工種植困難的中藥材,是保護野生中藥資源及實現合理利用的有效方法。

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    基于總體理念的中藥材種植模式

    中藥材種植業不是孤立的存在,其發展與生態、經濟、社會等各方面息息相關。為確保中藥材品質的安全、穩定、可控,需對中藥材種植的全過程進行宏觀調控?;诖?,學者們提出了規范化種植模式、無公害種植模式、綠色種植模式及有機種植模式,以期指導中藥材合理種植。為了改善生態環境,實現資源最大化利用,學者們還提出了生態種植模式,以期推動中藥材種植業的可持續發展。在“精準醫學”思想的啟發下,新近提出了“精準藥材定向培育”的理念,以期在臨床上實現更精準的用藥。多種種植模式被不斷提出,并在中藥材生產實踐中逐漸改進完善,更好地促進了中藥材種植業的發展。

    4.1 規范化種植模式

    該模式是指在傳統種植經驗的基礎上,以GAP為指導制定的規范化種植方式。決明子[66]、滇重樓[67]、南蒼術[68]等多種中藥材都制定了規范化種植標準操作規程(SOP)。GAP自2002年實行以來,暴露出許多問題,如條例脫離生產實際、認證費用高、認證完成后監管缺失等[69],實施效果不佳,未能達到初衷,于2016年取消。有學者指出,在GAP認證取消的前提下,強調規范化種植意義不大[70]。但筆者認為,為了從源頭確保中藥材質量,實施規范化種植是很有必要的。至于規范如何制定和實施,還有待進一步商榷。

    4.2 無公害種植模式

    無公害種植在種植過程中可以使用人工合成的農藥化肥,但有毒有害物質殘留量要控制在安全質量允許范圍內。目前,無公害栽培技術在獨活[71]、芍藥[72]、穿龍薯蕷[73]等多種中藥材上已得到應用。我國中藥材農殘超標問題突出,重金屬污染嚴重,不僅影響藥材質量,也限制了中藥材的出口[74]。無公害種植中,防控病蟲害本著“預防為主,綜合防治”的基本原則,運用農業、生物、物理防治手段代替化學防治,大幅減少了化學農藥的使用[75]。我國農業農村部近期提出,鼓勵無公害產品向綠色、有機產品轉型。故筆者推斷,無公害種植模式將逐漸被綠色種植模式及有機種植模式取代。

    4.3 綠色種植模式

    我國農業部對A級綠色食品和AA級綠色食品的產地環境技術條件分別做出了規定[76],故綠色種植應分為A級和AA級。A級綠色種植在種植過程中,允許使用農藥化肥,但對用量和殘留量有比無公害種植更為嚴格的規定。種植地的水質、大氣、土壤質量均應符合相關標準,在種植過程中,盡量使用腐熟的農家肥,減少化肥的用量[77]。在病蟲害防治方面,應以化學防治為輔,其他防治為主,這一點在射干[78]、桔梗[79]、甘草[80]等中藥材的綠色種植過程中均有體現。AA級綠色種植要求更為嚴苛,與有機種植相同,不能使用任何人工合成物質[76]。采用多樣化種植方式,提高肥料利用率,綠色防控病蟲害,實現用地、養地相結合,符合可持續發展的理念。

    4.4 有機種植模式

    有機種植在種植過程中,不能使用任何農藥、化肥、激素等人工合成物質以及轉基因技術。使用發酵的有機肥種植庫拉索蘆薈,制肥原料需先進行碳氮含量和重金屬含量檢測,合格后方能使用[81]。有機粉葛的種植過程中,使用誘蟲燈、糖醋液等誘殺害蟲,并采用小檗堿等有機生物制劑防治病害[82]。在種植出高品質的有機中藥材的同時,還避免了化學農藥對耕作者身體的傷害。在有機種植前期,土壤養分供應不足,導致產量較常規種植顯著下降。但隨著種植年限的增加,產量逐漸上升并最終超過常規種植[83]。有機種植對種植過程中使用的物質、土壤及周圍環境有嚴格的要求,專業技術性強,適合集約化大規模種植,便于統一管理。

    采用無公害、綠色、有機種植模式均是為了降低作物的有害殘留,但三者要求的嚴格程度不同:無公害種植

    表3 無公害、綠色、有機種植差異

    4.5 生態種植模式

    生態種植模式是指應用生態系統的整體、協調、循環、再生原理,結合系統工程方法設計,綜合考慮社會、經濟和生態效益,充分應用能量的多級利用和物質的循環再生,實現生態與經濟良性循環的生態農業種植方式[84]。生態種植模式的內涵豐富,能保護環境、合理利用資源的種植模式均可歸屬此類。其中,與畜牧業等其他產業結合,實現廢物最大化利用的循環種植模式在生態種植中應用廣泛。如黃芪莖葉含優質蛋白等多種有益成分,采挖后作為牛羊等牲畜飼料,可提高牲畜免疫力,促進牲畜生長;牛羊糞便腐熟后又可還田作為黃芪種植的有機肥料,實現農牧互養[85]。甘肅菁茂生態農業科技股份有限公司已完成“甘草+羊”循環產業鏈的打造,形成種養一體的循環模式[86]。內蒙古地區地廣人稀,生態種植基礎雄厚,黃芪、肉蓯蓉、赤芍等藥材進行生態種植均取得了良好效果[87]。從生態學的角度看,機械化種植、使用大量農藥化肥的化學農業是不可持續的。而環境友好型的生態種植對改善環境、保護資源有著積極作用,是實現可持續發展的先進種植模式。生態種植在實際應用中往往又包含多種種植模式,除循環種植模式外,前文提到的間作、輪作等多樣性種植模式以及仿野生栽培等反映“擬境栽培”理念的種植模式均屬于生態種植模式的范疇。

    4.6 定向培育模式

    定向培育是指通過定向選擇種質、栽培產地、撫育管理、采收加工方法以及不同空間部位,培育在不同功效上有針對性特長的“精準藥材”[88]。桔梗用途廣泛,以提高產量和品質為目的,我國育種專家已選育出一系列新品種[89]。孟磊[88]認為,使用定向培育模式下產出的藥材,在臨床上可實現更為精準的對癥用藥,推動“精準醫學”的發展。并根據何首烏的多種成分提出了低毒型、補益型、通便型和解毒型何首烏精準藥材定向培育生產體系。中藥材成分復雜,通常具有多種功效。若藥材作為工業提取原料,通過定向培育增加提取成分含量,能夠提高藥材利用率。針對某種病癥培育出對應有效成分含量高的藥材,理論上能夠減少藥材用量,更精準地治療疾病。但中藥作用機制復雜,并非單一成分起作用。破壞了藥材自然條件下的成分含量比例,能否提高藥效并不確定。故此種模式是否應當全面推廣還有待商榷。

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    結語與展望

    由于廣大學者的不斷探索,中藥材種植業得以迅速發展。檳榔、肉豆蔻等南藥的引種取得了巨大成就,天麻野生變家植也已成功。近年來,中藥材種植面積不斷上升,但散戶種植缺乏理論指導,藥材質量參差不齊,影響臨床使用。優質中藥材的培育離不開合適正確的種植模式的選擇。目前,雖不乏對各種具體種植模式的研究報導,但部分種植模式概念模糊,且分類存在交叉。如陳士林等[63]提出,野生撫育也稱半野生栽培。但筆者認為,這是2種不同的種植模式,應予以區分。本文從不同方面對中藥材種植模式進行了分類梳理,在一定程度上厘清了各類種植模式之間的關系。

    對中藥材種植模式的梳理旨在更加清晰明確地指導生產,故需要在實踐中不斷改進、完善。同時,積極構建中藥材新型種植模式,努力提高經濟、生態、社會等多方效益。中藥種植業前景良好,雖然目前中藥材種植缺乏系統性、科學性的理論指導,但相信隨著研究的進一步深入,中藥材種植模式的選取一定會更加嚴謹,為中藥材產業的發展提供堅實保障。

     參考文獻(略)

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