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Theory and practice of bionic cultivation of traditional Chinese medicine

中药材仿生栽培的理论与实践


采用生态工程和现代农业生产技术,模拟野生药用植物群落的自然生态系统,开展中药材的仿生栽培,是中药材规范化栽培的一种新模式,在中药农业上日益受到重视。中药材仿生栽培是一种生态种植模式,为中药学、农学、园艺学、生态学、农业工程学和管理学等多学科的交叉与融合,在促进中药资源的可持续利用,改善生态环境和实现人与自然的和谐共处方面有着显著优势,在中药材生产上应大力发展和推广。

The bionic cultivation of medicinal plant is an ecological cultivation pattern, which is adopting ecological engineering and modern agricultural techniques to simulate the natural ecosystem of wild medicinal plant community, and has been given greater attention on the agriculture of traditional Chinese medicine (TCM). It is also the cross subject that combines Chinese traditional medicine, agronomy, horticulture, ecology, agricultural engineering and management. Moreover, it has significant technology advantages of promoting the sustainable utilization of medicinal plant resources, improving the ecological environment and harmonizing man and nature. So it′s important to develop the bionic cultivation of TCM.


全 文 :中药材仿生栽培的理论与实践
刘大会1,2,黄璐琦1,郭兰萍1,邵爱娟1,陈美兰1
(1.中国中医科学院 中药研究所,北京 100700;
2.云南省农业科学院 药用植物研究所,云南 昆明 650231)
[摘要] 采用生态工程和现代农业生产技术,模拟野生药用植物群落的自然生态系统,开展中药材的仿生栽培,是中药
材规范化栽培的一种新模式,在中药农业上日益受到重视。中药材仿生栽培是一种生态种植模式,为中药学、农学、园艺学、
生态学、农业工程学和管理学等多学科的交叉与融合,在促进中药资源的可持续利用,改善生态环境和实现人与自然的和谐
共处方面有着显著优势,在中药材生产上应大力发展和推广。
[关键词] 药用植物;中药农业;仿生栽培;理论;实践
[收稿日期] 20080625
[基金项目] 国家自然科学基金项目(30672616);国家重点基础研
究发展计划(973)项目(2006CB504700);国家科技支撑计划项目
(2006BAI09B03)
[通信作者] 黄璐琦,研究员,主要研究方向为中药资源学与分子
生药学,Tel:(010)640144112955,Email:huangluqi@263.net
  中药资源是中医药事业和天然药物产业发展的基础,也
是彰显中医药国际竞争的优势所在。但长期以来,我国中药
资源无序和不加节制的开发利用,导致野生药用植物资源逐
年减少,部分资源紧缺,甚至濒临灭绝[1]。将野生药材变为
人工栽培和实行道地药材的科学种植,是保证中药资源可持
续发展的最有效手段。但是由于我国中药农业生产基础薄
弱,加之对药用植物的生物学特性及生境与药用植物间的相
互影响缺少深刻认识,忽视生态环境的保护,导致中药材生
产上药材的质量与产量问题非常突出。主要表现为一是一
些野生药材人工驯化栽培的成功率低;二是中药材栽培生产
没有根据药用植物生长发育和品质成分形成的特点来种植,
而是完全照搬农作物与园艺作物的栽培模式,导致生产出来
的药材有效成分含量低,且生产上病虫害严重,大量滥施化
肥和农药造成药材农药残留量和重金属含量超标,严重影响
中药材临床用药的安全性、有效性、稳定性。因此急需建立
和发展一种新的种植模式,以提高栽培药材的质量和产量,
实现中药农业的持续稳定发展。
仿生农业是现代农业的重要改革,当前世界各国对这方
面的研究正方兴未艾。仿生栽培(bioniccultivation)是模仿
生物自然规律栽培植物的方法,在果树、食用菌等经济作物
的栽培生产上应用比较广泛[23]。采用现代农业生产种植技
术,模拟野生药用植物群落的自然生态系统,开展中药材的
仿生栽培,是中药材规范化栽培的一种新模式,在中药农业
上日益受到重视。作者简要阐述了中药材仿生栽培的概念、
基本特征、生产原理、形式、方法和生产实践情况,以期为中
药农业的健康发展提供指导。
1 中药材仿生栽培的概念
仿生栽培是指利用田间工程技术模仿生物结构和功能
进行再创造[2]。这种栽培方法是在对植物的生理、生态特性
均有深入了解的基础上,模拟植物个体内在的生长发育规律
以及植物与外界环境的生态关系进行的栽培。
中药材仿生栽培是指根据药用植物生长发育习性及其
对生态环境的要求,吸取传统农业的精华,运用系统工程方
法再现药用植物与外界环境的生态关系,来进行的中药材集
约化生产与管理。中药材仿生栽培的目标是根据药用植物
生理和生态特性,主要从田间生态工程技术着手,采用现代
农业生产技术,在不违背自然规律的基础上,通过仿生栽培,
优化生态环境,改善药用植物的生理状况,促进生产系统物
质和能量的转化,以提高生产力,达到最佳效果,并以此克服
一些气象灾害,减轻中药材栽培上的短期行为对药材生长所
造成的影响,保证药材的质量和产量,使药材的品质和疗效
达到或接近野生药材的水平,从而显著提高生产效益,实现
中药资源的可持续利用和中药农业的持续稳定发展。
2 中药材仿生栽培的基本特征
中药材仿生栽培是一种生态种植模式,同传统中药材生
产相比,中药材仿生栽培具有地域性、安全性和效益性等基
本特征。
2.1 地域性 中药材仿生栽培的地域性在生产中主要表现
为中药材的“道地性”。中药材生产讲求“道地性”,“道地药
材”才是货真质优的药材。道地药材就是指在特定自然条
件、生态环境的地域内所产的药材,且生产较为集中,栽培技
术、采收加工也都有一定的讲究,以致较同种药材在其他地
区所产者品质佳、疗效好、为世所公认而久负盛名者称之[4]。
适生地的选择是中药材仿生栽培成功的最重要的一个因子。
“诸药所生,皆有其界”,中药材中的“道地”观念贯穿于中药
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材生产的全过程,道地产地是公认的药材优生地[5]。因此,
中药材仿生栽培必须选择在道地产区或与道地产区生态特
征近似的地区,并且生产较为集中,采收加工技术比较讲究,
有一定栽培技术基础地区进行栽培。只有对一个地区的这
些特性进行全面的调查和分析以后,考虑到自然条件的适合
性、技术条件的可行性和社会与经济条件的合理性,因地制
宜,才能建立起最佳的中药材仿生栽培方式。
2.2 安全性 这主要包括4个方面①进行中药材仿生栽培
的基地选择在大气、水质、土壤无污染地区,其周围一定范围
内没有各种污染源,并远离工矿业生产区、大城市、主要交通
干线等区域,以保证中药材生产具有良好的生态环境质量。
②进行中药材仿生栽培时,主要通过施用有机肥来提高土壤
肥力,改善土壤结构,减少化肥施用量;并通过物理和生物防
治方法来防治病虫、杂草,减少农药和除草剂的使用,从而避
免药材受重金属、农药残留和微生物等有毒成分污染。③进
行中药材仿生栽培时,通过优化生态环境,调节药用植物的
生理状况,促进其有效成分形成,从而使药材的品质和疗效
达到或接近野生药材的水平,保证了临床用药的安全有效。
④实行中药材仿生栽培可保持基地药材生产力不易受外界
因素变动而频繁变化,保证药材质量和产量的稳定,从而促
进中药临床用药的稳定性。⑤实行中药材仿生栽培是清洁
生产,减少人为活动对生态环境的破坏,促进生态系统的良
性循环,保证了生态环境的安全。
2.3 效益性 首先,实行中药材仿生栽培可为中药产业发
展提供优质的原材料,使中药材生产比从事其他产业有更高
的经济效益或是地方产业的重要补充或产业链环节,成为中
药材种植产区的重要的经济支柱,并在一定程度上带动了当
地旅游、出口创汇等行业的发展,经济效益显著。其次,中药
材仿生栽培是一种生态种植模式,它是在遵循自然规律和经
济规律的前提下,全面规划,整体协调生产系统内部各生产
要素之间的平衡,注重生产系统结构的优化、能量物质高效
率运转和输入输出平衡,并通过各项生态效率的提高,克服
了系统功能的失调、阻滞、内耗与浪费的现象,实现中药材生
产的优质、高效、低耗和良性循环,促进了中药资源的可持续
利用,生态效益显著。另外,实行中药材仿生栽培要有利于
中药材道地产区地方农业产业结构的调整,有利于农民脱贫
致富和农村劳动力再利用,有利于道地产区传统文化和产业
的继承与发展,因而社会效益也非常显著。即中药材仿生栽
培注重社会、经济和环境的整体同步可持续发展,即在保证
环境不遭破坏和自然资源永续利用的基础上,使中药材生产
能得到健康、稳步、协调的发展,最终实现生态、社会和经济
三效益的统一。
3 中药材仿生栽培的基本生产原理
3.1 整体效应原理 仿生学的基本研究方法使它在生物学
的研究中表现出一个突出的特点,就是整体性[67]。从仿生
学的整体来看,它把生物看成是一个能与内外环境进行联系
和控制的复杂系统。它的任务就是研究复杂系统内各部分
之间的相互关系以及整个系统的行为和状态。生物最基本
的特征就是生物的自我更新和自我复制,它们与外界的联系
是密不可分的。生物从环境中获得物质和能量,才能进行生
长和繁殖;生物从环境中接受信息,不断地调整和综合,才能
适应和进化。长期的进化过程使生物获得结构和功能的统
一,局部与整体的协调与统一。
中药材仿生栽培就是要研究中药材生物体与外界刺激
(生态环境)之间的定量关系,从而对整个栽培生产系统的
结构进行优化设计,利用系统各组分之间的相互作用及反
馈机制进行调控,使总体功能得到最大发挥,从而提高整
个生产系统的生产力及其稳定性。即着重于数量关系的统
一性,才能进行模拟。为达到此目的,采用任何局部的方
法都不能获得满意的效果。因此,中药材仿生栽培必须着
重于整体效应。
3.2 生态位原理 生态位(ecologicalniche)是指有机体在
它的环境中所处的位置,包括它发现的各种条件、所利用的
资源和在那里的时间[8]。每个物种都有自己独特的生态位,
借以跟其他物种做出区别。在自然条件下,各种生物种群在
生态系统中都有理想的生态位,随着生态演替的进行,生物
种群数目的增多,生态位丰富并逐渐达到饱和,有利于系统
的稳定。而在中药材栽培基地的生态系统中,由于人为措
施,其田间生物种群单一,存在许多空白生态位,容易使杂
草、病虫及有害生物侵入占据,因此需要人为填补和调整。
中药材仿生栽培就是要利用生态位原理,使田间生产系
统中生态位充实和功能高效,从而增强栽培系统稳定性,提
高整个生产系统的生产力。这包括两方面,一方面在中药材
田间生产系统中要把中药材适宜的伴生生物(包括植物、动
物和微生物)引入到生态系统,以填补空白生态位;另一方面
是尽量在中药材田间生产系统中使不同物种占据不同的生
态位,防止生态位重叠造成的竞争互克,使各种生物相安而
居,各占自己特有的生态位,如立体种植、种养结合等。
3.3 生态幅原理 美国生态学家谢尔福德于1913年提出
耐受性定律(lowoftolerance),即任何一种生态因子对每一
种生物都有一个耐受性范围,范围有最大限度和最小限度
(或称“阀值”),如果当一个或几个生态因子的质或量,低于
或高于生物的生存所能忍受的临界限度时,生物的生长发育
和繁殖就会受到限制,甚至引起死亡。其中,这种接近或超
过耐性上下限的生态因子称作限制因子。且低于某种生物
需要量的任何特定因子,是决定该种植物生存和分布的根本
因素,即符合李比希最小因子定律。但对生物起作用的诸多
因子是非等价的,其中必有1~2种是起主要作用的主导因
子。每一个物种对各个生态因子适应范围的大小即生态幅
(ecologicalamplitude)[9]。在生态幅中有一最适区,在最适
区内生物体的生理状态最佳,生长发育良好,繁殖率最高,数
量最多。但自然界中生物往往不处于最适环境中,这是因为
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生物间的相互作用(如竞争)妨碍它们利用最适的环境条
件。生态幅反映了生物对环境因素的适应能力,它是由生物
体遗传性决定,并受环境因子影响。通过自然驯化或人为驯
化,生物对各生态因子的耐受性可变,使适宜生存范围向上、
下限发生移动,形成新的最适度去适应环境的变化。这种驯
化过程是通过生理调节实现,即通过酶系统调整,改变了生
物的代谢速率,从而扩大生物对生态因子的耐受范围,提高
对环境的适应性。应当注意,这种内稳态只是扩大了生物生
态幅的适应范围,并不能完全摆脱环境的限制。
进行中药材仿生栽培时要充分考虑生物生态幅原理,弄
清中药材生长发育和品质成分形成的限制因子,并遵循最小
因子定律,不违背各种自然规律,利用各种田间工程技术调
节生产系统中各生态因子在药用植物的适宜生态幅内,协调
各限制因子,以促进药材的生长发育,提高药材质量和产量。
另一方面,药材品质的形成是基因型与环境之间相互作用的
产物,可用公式表示:表型=基因型+环境饰变,其中表型是
指药材可观察到的结构和功能特性的总和,包括药材性状、
组织结构、有效成分含量及疗效等[1012]。不少研究证实逆
境会促进植物次生代谢产物的积累和释放。而中药材的药
效成分通常都是次生代谢产生的小分子化合物,如酚类物质
(黄酮、酚酸等)、生物碱、萜类等。因而,药用植物积累次生
代谢产物所需的适宜生境与其生长发育的适宜生境可能并
不一致,甚至相反,即药用植物生态适宜性概念与普通生物
的生态适宜概念并不完全相同。为此,黄璐琦明确提出逆境
能促进道地药材的形成,并进一步指出道地药材的这种“逆
境效应”,可能导致其道地产区在物理空间上位于其整个分
布区的边缘,并由此产生“边缘效应”[1113]。因此,在中药材
仿生栽培时,还需根据药用植物有效成分次生代谢的生理生
态基础,利用各种田间工程技术适当制造一些“生态逆境”
来对药用植物进行人为驯化,调整其生态幅,从而促进药效
成分的形成,提高药材质量。
3.4 生物种群相生相克原理 任何一个生物和同种的其他
个体,或和异种的个体之间、以及和所在的自然环境之间,必
然有着生存竞争。就植物而言主要是指个体之间为获得水
分、养分和阳光等进行的竞争。同时,植物之间还存在着化
学方面的相互作用,即化感作用(alelopathy)。自然生态系
统中的多种生物种群在其长期进化过程中,形成对自然环境
条件特有的适应性,并形成相互依存、相互制约的稳定平衡。
但在中药材栽培时,由于人为措施造成物种相对比较单一,
而大多数物种存在着专业化利用各种生物种群的相生相克
现象,因此需组建合理高效的复合系统(如立体种植、间作和
混作等),从而在有限的空间、时间内容纳更多的生物种,生
产出更多的产品。
另一方面,药用植物与其他植物的根本区别在于它们含
有特定的生理活性物质,而这些物质又往往是植物的次生代
谢物质,并分布在药用植物的各个器官,如根、茎、叶、花、果
实、种子等,这一特点与植物能产生化感作用是一致的,所以
药用植物更易产生化感物质,从而发生化感作用,而且产生
的化感物质对中药材产量和质量的影响更为强烈[14]。同
时,中药材栽培上在追求药材质量的同时,可能会进一步加
剧植物化感作用。
中药材仿生栽培时,药用植物之间、药用植物与其他生
物之间合理的种群格局是至关重要的。可采用农学上普遍
运用的多熟制种植(间作、套种、混种、复种)及立体种植等
种植方式,利用不同物种间的竞争互补关系来建立合理的群
体结构,实现中药材高效生产的目的。同时,利用生物种间
的相克作用,通过在田间种植绿肥或伴生植物,及使用生物
农药和仿生农药,可有效控制田间病、虫、草害。另外,还需
运用现代生态学理论,研究中药材生产中的化感作用与连作
障碍问题,采用轮作、混种、休养、晒田(夏晒、冬冻)、灌水、
换土、合理施肥、接种内生真菌等物理和生物技术手段,促进
药用植物的生长发育,提高药材质量和产量。
4 中药材仿生栽培的形式及具体措施
4.1 生理仿生 生理仿生指模拟药用植物的生长发育与形
态建成、物质与能量代谢、信息传递与信号转导和有效成分
形成与累积等规律进行的栽培。根据药用植物的生长发育
与形态建成规律进行的生理仿生措施有:模拟药用植物种子
发芽特性,采用人工催芽技术提高植物种子的发芽率;采用
点播、条播和人工集约育苗移栽(包括苗床育苗、穴盘育苗和
营养钵育苗)等农艺与工程技术措施来培育壮苗,提高种子
繁殖系数,增加药用植物种群;采用切块、分株、扦插和嫁接
等无性繁殖技术,缩短植物生长发育周期,提早开花结果;根
据植物细胞全能性的规律,采用组织培养技术来提高珍稀药
用植物的扩繁率,培养脱毒苗来恢复药用植物的优良品性;
根据实生复壮规律进行药用植物实生复壮;根据药用植物
雌、雄异株生理特性,人为调配田间的雌、雄株比例和采用人
工授粉的农艺方法,提高药用植物成果率和结实率。
根据药用植物的物质与能量代谢规律进行的生理仿生
措施有:根据药用植物水分代谢规律,采用滴灌、喷灌等工程
技术进行灌水;根据药用植物光照需求规律,采用套作、间作
和盖膜、搭棚、遮荫、覆网等农艺与工程技术措施,调节药用
植物生长的光强、光质和光照长短;根据药用植物营养生理
特性,增施有机肥,适度、合理施用化肥和二氧化碳肥,提高
药用植物质量与产量。
根据药用植物的信息传递与信号转导和有效成分形成
与累积规律进行的生理仿生措施有:根据药用植物养分分配
规律,采用控水促根和整枝、剪叶、打顶等农艺措施,促进植
株药用部位的生长发育和有效成分的累积;模拟药用植物体
内内源激素及其发生规律,开发和应用生长调节物质等;根
据一些药用植物寄生的特性,采用人工种在寄主上进行栽
培;根据一些药用植物与内生真菌共生和互生的特性,采用
人工接种微生物的办法以促进植物生长和有效成分的合成
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累积。另外,一个稳定的物种,其代谢类型、生理过程和生物
学性状是相互协调和相对稳定的,防止条件剧变,稳定药用
植物的生理状态,也是一种生理仿生。
4.2 生态仿生 生态仿生是指运用生态工程技术和现代农
业科学技术再现药用植物与外界环境的生态关系进行的栽
培。具体措施有:模拟药用植物生长发育环境,实行生产区
划、适地适作、土壤改良、山地深翻熟化、涝洼地深沟高畦;模
拟种子越冬进行低温处理或沙藏,采取人工光温和激素等物
理和化学手段打破种子休眠,提高难发芽药用植物种子的繁
殖系数;模拟植物下层自然发育更新,进行荫棚育苗;利用大
棚、温室等设施创造较合适的气候条件进行药用植物的保护
地栽培;模拟土壤团粒结构和功能,施用土壤团粒结构促进
剂,或进行沙土掺黏士或黏土掺沙;模拟土壤胶体成分和功
能,增施有机质或土壤吸水剂等,都为生态仿生。
在自然界,植物和其他生物一样,都不是单独存在的,而
是分布在一定生物群落中。在群落中,各种生物之间以及与
外界环境之间存在相互协调和适应的关系,并且随着个体发
育周期的变化而变化。如果对一些植物种类集中栽培,形成
单一植物,它们不仅会加大种内竞争,也会因失去原来在群
落中的种间协调而产生严重的病虫害。采用生物共生互惠
以及立体布局技术,模拟药用植物自然群落的结构和组成,
创造相应的人工群落,进行综合经营、合理密植、覆盖免耕、
生草栽培、建防护林、间作、套种、混作等,也为生态仿生。
模拟和利用生态系统中生物间相生相克的关系进行药
用植物栽培也属仿生栽培,如采用花期放蜂、人工辅助授粉
来提高药用植物结实率;采用土壤施用活体微生物肥料、接
种根瘤菌或AM菌根来提高药用植物养分利用率;采用有害
生物的综合治理技术,进行田间释放害虫天敌、使用生物仿
生农药、作物间套轮作、不同耕作方法等措施来进行药用植
物病、虫、草害防治。
合理选择种植伴生植物来防杂草、防病虫害和增加土壤
养分也属仿生栽培。伴生植物是指经过特殊挑选的具有某
种相生相克性状的植物,其本身不以收获为目的。豆科植物
中增植野生植物天芥菜,不仅减少杂草,还减少了病虫害。
另外在田间实行豆科作物、绿肥作物、油菜等与药材间套轮
作也属生态仿生,其不仅可补充生态系统的空白生态位,防
止病虫和杂草,而且还可以改良土壤、提高土壤肥力,实现营
养元素和能量的自我维持,减少化肥、农药、除草剂等化学品
的投入,促进生态系统物质与能量的良性循环和再生。
5 中药材仿生栽培的基本步骤
5.1 文献资料调研 全面了解选定药用植物的已研究资
料,通过文献资料检索,将所获得资料按植物学、本草学、
生药学、植物化学、药理学、资源学、生态学、栽培学、
开发利用及民间使用和生产经验等分别归纳整理,并写出
该种药用植物的综述报告,作为对该中药材进行仿生栽培
的基础背景资料。
5.2 产地生态环境和物种生物学特性研究 调研选定对象
的野生资源分布区及其生长有优势优质种群的原生环境的
自然生境条件,其中包括海拔、地形、地势、坡度、坡向、土壤、
气候(包括田间小气候)以及生物群落等详细生态环境情
况。并对原生环境中药用植物的生物学特性进行调研,其中
包括植物类型(乔木、灌木、草本、木本),光照、水分需求特
性,植物生活史、物候期和繁殖特性,以及寄生物种和共生微
生物,田间病虫害种类等。同时,对该药用植物的不同种、亚
种、变种和生态型、化学型进行调查和评价。在上述调研和
资料收集的基础上写出研究报告,为制定药用植物仿生栽培
的技术方案提供依据。
5.3 药用植物的生理学基础研究 对药用植物野外分布的
优势优质种群开展定点跟踪调查,从而对药用植物的生理学
基础进行研究,包括药用植物的基本生物器官结构与功能、
不同部位干物质累积与分配规律、水分代谢规律、矿质营养
吸收与分配规律、光合特性、生殖规律、药用部位的生长发育
规律和药用成分的合成与累积规律等。在此基础上,进一步
研究各种生态环境因子对药用植物生理功能和药用成分累
积的影响,找出药用植物生长发育和品质成分形成的关键限
制因子。并在同前人研究结果比较的基础上写出研究报告,
进一步为制定药用植物仿生栽培种植模式提供技术支撑。
5.4 生产基地的选址 在文献资料收集和实地调研的基础
上,采用传统与“3S”空间技术相结合的方法对中药材适生
产地进行区划。并在药材区划的区域内,以地理位置、地况、
气候、土壤、水文、植被等生态环境因子和市场需求与效益
(经济、社会、生态)为基本条件,结合区域内的水利、交通、
社会生产力与经济发展水平等为辅助条件,遵循可操作性原
则,进行中药材仿生栽培种植基地的选址。
5.5 制定栽培技术方案 在前面工作的基础上,进一步参
阅农作学、园艺学、设施农业学、植物生理学、生态学、植物保
护学、肥料学、药用植物学、药用植物栽培学、植物化学和管
理学等各专业学科的相关知识,结合种植基地的自然和社会
条件,因地制宜、注重实效,设计并制定该种药用植物仿生栽
培的具体技术方案(包括基地规划、种植制度、选地整地、播
种与育苗移栽、田间管理、施肥、水分管理、病虫害防治、采收
与加工等)与实施方案。
5.6 基地建设和栽培技术的实施与完善 根据上述药用植
物仿生栽培的技术方案,开展种植基地的建设,建立药材田
间复合生态系统,实施各栽培技术方案,验证并记录栽培技
术方案各步骤的实施效果,并根据田间实施效果对栽培技术
方案进行不断补充、修改和完善。同时,从药材质量、产量及
经济和生态等几方面进行中药材仿生栽培的效益分析,制定
药材生产的质量标准,并撰写栽培技术总结报告。
5.7 操作规程(SOP)的制定 根据上述6个操作步骤,制
定出中药材仿生栽培的标准操作规程(SOP),其基本内容包
括药材基本生物学特性、药材基本生理学特性、种植基地选
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择与建设、种质资源鉴定、种子种苗质量标准及各项仿生栽
培技术措施(包括种植制度、选地与整地、种苗繁育、播种、田
间管理、施肥、水分管理、病虫害防治)、采收加工和药材生产
质量标准。
6 中药材仿生栽培的实践情况
6.1 林下参栽培 人参的传统种植方式多为伐林栽参。伐
林栽参虽缓解了市场对人参的需求,但由于改变了人参生长
的森林环境,再加上不科学施用化肥、喷洒农药等,致使人参
外观形状和内在成分发生很大变化,药力削弱,失去原有的
功效。而且人参忌连作,传统种植方式也对生态造成了破
坏,致使森林资源减少,水土流失严重。如何在保护野山参
和森林资源的前提下,培育与野山参质量相近的栽培人参成
为当务之急。为此,人们根据野山参的生长发育习性和对生
态环境的要求发明了林下培育人参的人参仿生栽培模
式[1517],并制定了林下参仿生栽培的规范化生产标准操作
规程[1819]。林下培育人参是一种高效复合生态经济系统模
式,边育林边养参,缓解了参、林争地的矛盾,有效地控制和
减少了伐林种参的面积,保护了森林资源,且能生产出具有
野生人参特点的无污染、高价值的高档商品人参,从而缓解
了高经济效益人参种植业与高生态效益的林业之间的矛盾,
这种方式对于促进森林资源的可持续发展和参业生产的发
展具有重要的意义。目前,我国林下参现有种植面积约在4
万hm2左右,林下参产业呈现出加快发展的趋势。
6.2 朝鲜淫羊藿林下仿生栽培 朝鲜淫羊藿是长白山区地
道中药材之一。由于国内商品淫羊藿用量很大,连年大量采
挖已导致淫羊藿野生资源锐减,商品收购降低。为保护开发
野生淫羊藿资源,抚松县农业机械推广站利用林下空地资
源,并采取适当的人工辅助措施,在林下模仿、创造出适宜朝
鲜淫羊藿生长的自然环境条件,进行朝鲜淫羊藿人工栽培,
从而摸索出一套朝鲜淫羊藿林下仿生栽培技术,使人工栽培
的朝鲜淫羊藿在品质、产量、药效等方面接近或超过自然生
长的野生资源[20]。
7 实施中药材仿生栽培应注意事项
7.1 生产基地选建 生产基地建设是中药材仿生栽培管理
经营系统的核心,要求生产基地建设体现资源的合理布局和
生产力合理配置,生态的合理保护和社会、经济效益的显著
提高[5]。基地建设要注意:①遵循生态经济的可持续发展。
中药材仿生栽培生产基地建设必须要协调好发展与环境的
关系,合理利用各类自然资源,达到既促进社会经济发展,又
注意对生态环境和自然资源的保护,创建一个高效的生产基
地。②遵循生态学原理。以生态工程作为技术手段,探索和
搞好药材与农作物间套作、药材与林木混交种植、药材与药
材混种等多种立体种植经营模式,对生产基地生态系统进行
整体优化,合理的利用土地、光能、空气、水肥和热能等自然
资源,实现药材生产系统的整体、协调、循环、再生。③最优
效益原则。要建设生态产业基地,实现经济、社会和生态三
大效益的统一。
7.2 中药材种质资源 种质资源是中药材生产的源头,是
优质中药材形成的物质基础,故种质的优劣对中药的质量和
产量有决定性的作用[21]。另一方面,选用耐逆性和适应性
较强,质量和产量又比较理想的品种,是实现中药材仿生栽
培的关键因子之一。开展中药材仿生栽培必须要收集不同
种质资源,进行生长发育性状比较和质量与产量研究,进而
选出优质、适产、抗病虫害、抗逆境的种质进行种植和良种选
育。现在中国中医科学院中药研究所在承担国家科技基础
条件平台建设项目“药用植物种质资源标准化整理、整合及
共享试点”课题的基础上,建立并完善了中国药用植物种质
资源信息共享系统数据库,已经通过“中国中药资源研究与
实践网(htp://www.tcmresources.com)”向社会开放共享。
另外,在中药材生产中还要注意优质中药材种质资源的保存
与种子种苗的提纯复壮工作,要防止种质混杂、品种退化与
变异及种质散失。
7.3 施肥 进行中药材仿生栽培时,主要通过施用有机肥
来提高土壤肥力,改善土壤结构,并可结合药用植物的需肥
特点、田间土壤肥力状况、肥料的性质及气候因子等因素,适
度、合理补充化学肥料。生产上有机肥的种类比较多,在中
药材仿生栽培时应尽量选用饼肥、厩肥、堆肥、秸秆、绿肥等
肥料,避免选用人粪尿、畜禽粪便、污泥和垃圾,防止带入重
金属和病菌污染。特别推荐在中药材仿生栽培生产系统中
种植绿肥,其不仅可改良土壤、培肥地力,而且还可填补田间
生态系统的生态位,减少田间杂草和病虫害。另在施用化学
肥料时,应该控制施用氮肥,合理施用磷钾肥,适当施用中微
量元素,并实行配合施肥。
7.4 病虫害防治 进行中药材仿生栽培时,药用植物病虫
害的防治应采取综合防治的策略。即从生物与环境的整体
观点出发,本着预防为主的指导思想和安全、有效、经济、简
便的原则,因地制宜,合理运用农业、生物、化学、物理的方法
及其他有效的生态手段,把病虫害危害控制在经济阈值以
下,以达到提高经济效益、生态效益和社会效益的目的。另
外,在施用农药时应首选生物农药或仿生农药,如 Bt乳剂、
杀虫素、尼效灵(10%烟碱乳油)、苦参素等,防止药材和环
境的农药污染。
7.5 内生菌 药用植物的生长环境不仅包括外部环境,也
包括植物本身的体内环境,即植物体内的内生菌和 pH
等[22]。植物内生菌是指那些在其生活史的一定阶段或全部
阶段生活于健康植物的各种组织和器官内部的真菌或细菌,
被感染的宿主植物 (至少是暂时)不表现出外在病症,可
通过组织学方法或从严格表面消毒的植物组织中分离或从
植物组织内直接扩增出微生物DNA的方法来内生。植物内
生真菌可促进药用植物有效成分的生成或积累,促进植物
生长发育,并提高植物对生物胁迫或非生物胁迫的抵抗力。
实行中药材仿生栽培时也要注意保护药用植物体内微环境,
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Vol.34,Issue 5
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促进植物内生菌繁殖和生长,从而促进药用植物生长和品
质的形成。
8 展望
发展生态产业,进行中药材生态种植是我国中医药事业
和天然药物产业健康发展的必由之路。中药材仿生栽培是
一种生态种植模式,为中药学、农学、园艺学、生态学、农业工
程学和管理学等多学科的交叉与融合。在资源相对较紧张、
生态环境日益恶化的今天,实行中药材仿生栽培,对于保证
中药资源的可持续利用,提高栽培药材质量,改善生态环境
和实现人与自然的和谐共处有着巨大而深远的意义,前景十
分广阔,发展也越来越迅速,定将成为一门崭新的学科。
[参考文献]
[1]  陈士林,肖培根.中药资源可持续利用导论[M].北京:中国
医药科技出版社,2006:9.
[2]  张 放.经济植物生态种植工程技术[M].北京:化学工业出
版社,2002:69.
[3]  陈宇航,陈政明,林国华.远东疣柄牛肝菌仿生栽培[J].福建
农林大学学报:自然科学版,2002,31(4):532.
[4]  谢宗万.论道地药材[J].中医杂志,1990,10:43.
[5]  黄璐琦,吕冬梅,郭兰萍,等.中药材 GAP实施的复杂系统
论———生产基地的选建:生态、文化和经济[J].现代中药研
究与实践,2003,17(6):8.
[6]  杜家纬.生命科学与仿生学[J].生命科学,2004,16(5):317.
[7]  邓爱华.科学家聚焦仿生学[J].科技潮,2004,4:8.
[8]  A麦肯齐,AS鲍尔,SR弗迪.生态学[M].2版.孙儒泳译.
北京:科学出版社,2004:18.
[9]  曹凑贵.生态学概论[M].2版.北京:高等教育出版社,2006:
72.
[10] 黄璐琦,陈关兰,肖培根.中药材道地性研究的现代生物学基
础及模式假说[J].中国中药杂志,2004,29(6):494.
[11] 黄璐琦,张瑞贤.“道地药材”的生物学探讨[J].中国中药杂
志,1997,32(9):563
[12] 黄璐琦.分子生药学[M].2版.北京:北京大学医学出版社,
2006:376.
[13] 黄璐琦,郭兰萍.环境胁迫下次生代谢产物的积累及道地药
材的形成[J].中国中药杂志,2007,32(4):277.
[14] 周 洁,郭兰萍,黄璐琦,等.植物化感作用及其在中药材栽培
中的应用[J].世界科学技术———中药现代化,2007,9(5):34.
[15] 庞立杰,孙 涛,董 宇,等.无公害规范化栽培林下参研究
[J].人参研究,2004(4):31.
[16] 李春艳.林下参栽培技术[J].辽宁农业科学,2007(4):56.
[17] 金 慧,周经纬.林下参人工种植培育研究[J].人参研究,
2007(4):2.
[18] 姜海平,刘凤云,窦德强,等.林下山参规范化生产标准操作
规程(试行)[J].中国现代中药,2007,9(10):34.
[19] 秦海音,谭立平,栾京铭,等.林下参GAP种植技术规程[J].
中国林副特产,2007(6):35.
[20] 刘 玉,李道红.长白山区朝鲜淫羊藿林下仿生栽培技术
[J].农业与技术,2006,26(5):103.
[21] 黄璐琦,崔光红,陈美兰,等.中药材 GAP实施的复杂系统
论———中药材种质资源的现状、问题及方向[J].中国中药杂
志,2002,27(7):481.
[22] 陈美兰,黄璐琦,欧阳少华,等.植物内生菌对道地药材形成
的影响[J].中国中医药信息杂志,2006,13(9):40.
TheoryandpracticeofbioniccultivationoftraditionalChinesemedicine
LIUDahui1,2,HUANGLuqi1,GUOLanping1,SHAOAijuan1,CHENMeilan1
(1.InstituteofChineseMaterialMedica,ChinaAcademyofChineseMadicalScience,Beijing100700,China;
2.InstituteofMedicinalPlants,YunnanAcademyofAgriculturalSciences,Kunming650231,China)
[Abstract] Thebioniccultivationofmedicinalplantisanecologicalcultivationpatern,whichisadoptingecologicalengineer
ingandmodernagriculturaltechniquestosimulatethenaturalecosystemofwildmedicinalplantcommunity,andhasbeengivengreater
atentionontheagricultureoftraditionalChinesemedicine(TCM).ItisalsothecrosssubjectthatcombinesChinesetraditionalmedi
cine,agronomy,horticulture,ecology,agriculturalengineeringandmanagement.Moreover,ithassignificanttechnologyadvantagesof
promotingthesustainableutilizationofmedicinalplantresources,improvingtheecologicalenvironmentandharmonizingmanandna
ture.Soit′simportanttodevelopthebioniccultivationofTCM.
[Keywords] medicinalplant;agriculture;bioniccultivation;theory;practice
[责任编辑 吕冬梅]
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