科爾沁沙地7種蒙中藥生物學特征調(diào)查與種植建議

羅亞勇，張銅會，李玉霖，劉新平，王立龍，趙學勇

(1.中國科學院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院 奈曼沙漠化研究站，甘肅 蘭州 730000；2.中國科學院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院 甘肅省寒區(qū)旱區(qū)逆境生理與生態(tài)重點實驗室，甘肅 蘭州 730000)

中藥材是中醫(yī)藥事業(yè)傳承和發(fā)展的物質(zhì)基礎，是關系國計民生的戰(zhàn)略性資源[1-3]。隨著市場經(jīng)濟的發(fā)展和全民健康意識的不斷增強，食品藥品安全特別是原料質(zhì)量的保障問題受到了全社會高度關注，中藥材在中醫(yī)藥事業(yè)和健康服務業(yè)中的基礎地位更加突出[4]；另一方面，由于野生中藥材過度開采，導致資源枯竭甚至瀕危，致使傳統(tǒng)的中藥材采收利用方式已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代社會對中藥材的需求，過度開采還會對生態(tài)環(huán)境造成破壞，尤其是在生態(tài)脆弱的科爾沁沙地更是如此[2，4]。本研究針對科爾沁沙地野生中草藥采挖造成資源環(huán)境破壞、中草藥種植產(chǎn)業(yè)特色優(yōu)勢不明顯、產(chǎn)業(yè)潛在優(yōu)勢亟待挖掘等問題[2，4]，通過開展沙地道地藥材種植及適應性研究，旨在為沙地道地藥材規(guī)范化栽培體系的建立提供科學參考。

立足于科爾沁沙地脆弱生態(tài)區(qū)特色藥用植物資源豐富和環(huán)境脆弱這一特點，在沙地發(fā)展蒙中藥材引種栽培和規(guī)范化種植，積極扶持道地中藥材生產(chǎn)基地建設，不僅有助于保護沙地瀕危中草藥資源，推動中藥資源持續(xù)健康發(fā)展；而且對于深化醫(yī)藥衛(wèi)生體制改革、提高人民健康水平，以及促進沙化土地的恢復、防沙治沙等生態(tài)建設具有重要意義[2，5]。

2016年《中華人民共和國中醫(yī)藥法》明確鼓勵發(fā)展中藥材規(guī)范化種植養(yǎng)殖和扶持道地中藥材生產(chǎn)基地建設，致力于引導建設一批歷史悠久、特色鮮明、優(yōu)勢突出的道地藥材生產(chǎn)基地，加力推進中藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展，提升中藥材質(zhì)量、效益和競爭力。當前，我國中藥材種植面積與產(chǎn)量持續(xù)增長，建立了較完善的生產(chǎn)服務體系。但是中藥材產(chǎn)業(yè)持續(xù)健康發(fā)展仍面臨著諸多挑戰(zhàn)，如產(chǎn)業(yè)規(guī)模增長與管理機制不平衡，缺乏科學種植模式及提質(zhì)增效生產(chǎn)技術(shù)，生產(chǎn)過程中過分追求產(chǎn)量的現(xiàn)象比較突出，藥用植物生物學特性研究基礎薄弱等[4，6]。

植物的生物學特征是其個體生長發(fā)育及其生長周期各階段的性狀表現(xiàn)[7-9]。將植物生物學應用于中藥材生產(chǎn)管理，就是要研究植物性中藥材的生長發(fā)育規(guī)律，尤其是在生長發(fā)育過程中藥用器官變化的規(guī)律，以指導中藥材生產(chǎn)與應用。目前，由于對藥材生物學的研究較少，導致種植過程中藥材生長年限不夠、搶青采收等現(xiàn)象突出，影響了中藥材的質(zhì)量。蒙中藥材生物學特征調(diào)查，可以了解其個體的生長發(fā)育規(guī)律和產(chǎn)量等要素。遵循藥用植物的生物學特性，不僅有助于優(yōu)化藥用植物的種植年限，保證中藥材的品質(zhì)和有效性；而且有助于提高藥材的產(chǎn)量，兼顧藥材種植的經(jīng)濟效益。綜上，中藥材的生物學特征研究對于提高藥材的產(chǎn)量和質(zhì)量具有重要作用，也是制定中藥生態(tài)種植技術(shù)規(guī)范的科學基礎[10]。

在GAP (中藥材生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范)有關藥用植物栽培管理條文中明確規(guī)定，應根據(jù)藥用植物生長發(fā)育要求、發(fā)育時期、生長發(fā)育特性和不同的藥用部位，制定相應的種植規(guī)程和田間管理，調(diào)控植株生長發(fā)育，提高藥材產(chǎn)量，保持質(zhì)量穩(wěn)定。這就要求首先要對植物的生長發(fā)育規(guī)律進行深入的研究和探討，根據(jù)不同植物生長發(fā)育的特點和要求，提供必要的栽培條件和管理措施，制定藥材的生產(chǎn)標準操作規(guī)程，以保證藥材的質(zhì)量，提高藥材的產(chǎn)量[10]。蒙中醫(yī)藥是獨特的醫(yī)藥資源、潛力巨大的經(jīng)濟資源、具有原創(chuàng)優(yōu)勢的科技資源、我國優(yōu)秀的文化資源和重要的生態(tài)資源。本研究擬通過測定7種蒙中藥材在科爾沁沙地生長的根長、鮮根直徑、根干重、莖葉干重等簡單易測的生物學性狀，希望了解這幾種藥材在沙地的生長發(fā)育規(guī)律，以指導半干旱沙地蒙中藥材的生產(chǎn)栽培。

1 研究方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于內(nèi)蒙古通遼市奈曼旗境內(nèi)，地處科爾沁沙地腹地(42°55′，海拔360 m)。地貌以高低起伏的沙丘地和平緩草甸或農(nóng)田交錯分布為特征，土壤多為風沙土或沙質(zhì)草甸土。氣候?qū)贉貛О敫珊荡箨懶詺夂颍昃邓?43 mm，年均蒸發(fā)量1 935 mm；年日照時數(shù)2 900～3 000 h，年均氣溫7.0 ℃，≥10 ℃ 年積溫 3 190 ℃，無霜期151 d；年平均風速3.4 m·s-1，年平均揚沙天氣 20～30 d[2，8]。獨特的自然環(huán)境，造就了天然獨特的自然群落，境內(nèi)生長著麻黃、防風、苦參、甘草、黃芪、黃芩、知母、柴胡、遠志等大量野生中草藥資源，這為奈曼旗發(fā)展道地蒙中藥材種植產(chǎn)業(yè)奠定了基礎[2，5，11]。

1.2 種植及管理

試驗地在春季播種前翻耕整地，先進行小區(qū)劃分，將有機肥撒施于地表(2 000 kg/667 m2)，氮磷鉀復合肥(40 kg/667 m2)，機械旋耕。5月上旬，條播種植，種植行距均為25 cm。苗出齊后即可松土除草，當苗高5～10 cm時進行疏苗。中藥材定苗株距分別為防風5 cm、黃芩5 cm、苦參5 cm、遠志3 cm、板藍根5 cm、黃芪5 cm和甘草5 cm。7月上旬，結(jié)合中耕除草適當追施氮磷鉀復合肥(10 kg/667 m2)。

1.3 生物學特征測定

在8月中旬測定當年種植的7種中草藥，包括：防風、黃芩、苦參、遠志、板藍根、黃芪和甘草，除了板藍根的葉子也可入藥外，這幾種藥材的藥用器官都是根。盡量完整地挖取整株，每種藥材隨機取3～5株，測定根長、鮮根直徑、根干重、莖葉干重等生物學特征，比根長為根長和生物量的比值，根干重與莖葉干重的比值為根冠比。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 20.0軟件包對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。在多重比較時，首先對數(shù)據(jù)進行方差齊性檢驗，若方差檢驗結(jié)果為齊性，采用LSD 法進行多重比較；若方差檢驗結(jié)果為非齊性，則用Tamhane’s T2 法進行多重比較(不同字母表明藥材間生物學特征有顯著差異，P<0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 7種中藥材的當年根生物量

作為以根入藥的藥材，根生物量反映了藥材的產(chǎn)量。7種藥材根的生物量，從大到小依次為板藍根、黃芪、苦參、甘草、黃芩、防風和遠志。板藍根的根生物量最高，達到11.54 g/株，顯著高于其他中藥材(P<0.05)；根生物量最小的遠志只有0.40 g/株，除防風外，顯著低于其他中藥材(P<0.05)；黃芪、苦參、甘草、黃芩和防風的根生物量沒有統(tǒng)計學差異。見圖1。

圖1 7種中藥材的根生物量

2.2 7種中藥材的根長度和直徑

根的長度和直徑是藥材品質(zhì)的重要指標。7種藥材中，甘草的根長最大，為59.67 cm，板藍根和防風的根長也超過45 cm，均顯著高于其他4種藥材(P<0.05)；黃芩和苦參的根長平均為30 cm，黃芪和遠志的根長較小，低于30 cm，顯著低于甘草、板藍根和防風(P<0.05)。7種藥材鮮根的直徑以板藍根最大，為9.34 mm，顯著高于防風和遠志(P<0.05)；黃芩、苦參和黃芪的直徑均超過7cm，甘草的直徑為6.49 cm，這4種藥材的鮮根直徑?jīng)]有統(tǒng)計學差異；防風和遠志的直徑較小，分別為4.57 mm和2.54 mm，但二者之間沒有統(tǒng)計學差異。見圖2、圖3。

圖2 7種中藥材的根長

圖3 7種中藥材的鮮根直徑

2.3 7種中藥材的比根長

比根長指根單位重量的根長，可以表征根系收益和成本的關系。7種中藥材中，遠志的比根長最大，為74.35 cm/g，防風和甘草的比根長較大，分別為68.95和58.29 cm/g，這三種藥材的比根長沒有統(tǒng)計學差異，均顯著高于其他4種藥材(P<0.05)；板藍根的比根長最小，為5.64 cm/g，除黃芪外顯著低于其他5種藥材(P<0.05)；黃芩、苦參和黃芪的比根長沒有統(tǒng)計學差異。見圖4。

圖4 7種中藥材的比根長

2.4 7種中藥材的根冠比

根冠比是指植物地下部分與地上部分的鮮重或干重的比值，可以表征植物地下與地上部分的相關性。7種中藥材中，板藍根的根冠比顯著高于其他6種中藥材(P<0.05)，達3.59；遠志和苦參的根冠比較大，且顯著高于黃芪、甘草、防風和黃芩(P<0.05)；黃芪和甘草的根冠較小，且二者之間沒有顯著差異；而防風和黃芩的根冠比很小，均低于0.15，且顯著低于其他5種藥材(P<0.05)。見圖5。

圖5 7種中藥材的根冠比

3 討論

3.1 科爾沁沙地蒙中藥材發(fā)展優(yōu)勢

從政策上來說，科爾沁沙地蒙中藥材產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有良好政策環(huán)境。國務院辦公廳先后出臺了《中藥材保護和發(fā)展規(guī)劃(2015-2020年)》《中醫(yī)藥健康服務發(fā)展規(guī)劃(2015-2020年)》《中醫(yī)藥發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃綱要(2016-2030年)》等中醫(yī)藥發(fā)展領域的專項規(guī)劃，均明確提出大力推進中藥材綠色生態(tài)種植。內(nèi)蒙古自治區(qū)人民政府(內(nèi)政辦發(fā)〔2016〕150號)和通遼市也相繼發(fā)布了蒙藥材中藥材保護和發(fā)展實施方案?？茽柷呱车孛芍兴幉漠a(chǎn)業(yè)得到了自治區(qū)、通遼市等各級政府的高度重視，政策的支持會強力推動奈曼旗蒙中藥材種植產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。

從蒙醫(yī)藥文化來說，地處科爾沁沙地腹地的奈曼旗是蒙藥鼻祖——占布拉·道爾吉的故鄉(xiāng)，占布拉·道爾吉是蒙古族歷史上十大杰出科學家之一，也是清代著名蒙醫(yī)藥學家，著有舉世聞名的蒙醫(yī)藥典籍《無誤蒙藥鑒》和《蒙藥正典》[12]，因此，可以說科爾沁沙地是蒙醫(yī)藥文化的發(fā)源地。蒙藥是我國民族醫(yī)藥的瑰寶，傳承和挖掘蒙醫(yī)藥文化的深厚底蘊是保護民族文化的重要途徑，也是發(fā)展中醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)的重要舉措[2]。

從自然地理特征來說，科爾沁沙地晝夜溫差大、日照時間長，加之水質(zhì)、大氣、土壤污染較少，而且沙質(zhì)土壤土層疏松，氧氣充足[2，11]，植物的根系代謝旺盛，有助于根系藥材藥用器官的生長。本研究中7種以根入藥的藥材種植當年、到8月份，根長均在20cm以上，有較大的發(fā)展?jié)摿?；另一方面，科爾沁沙地植物?jīng)常遭受的干旱、高溫和風沙環(huán)境等逆境脅迫，有助于激發(fā)蒙中藥材抗逆代謝物質(zhì)的積累，而這些抗逆物質(zhì)常與蒙中藥材的藥效密切相關，可提升蒙中藥材的藥效和產(chǎn)品質(zhì)量[13]。

從土地資源和生態(tài)環(huán)境保護來說，科爾沁沙地是我國沙漠化最嚴重的的地區(qū)之一，蒙中藥大多是多年生植物，種植過程中可減少土壤翻耕引起的沙化，而且冬春季節(jié)藥材地上部分防風固沙作用突出[11]。從土地資源來說，科爾沁沙地土地廣闊，境內(nèi)有許多沙荒地、沙沼地等亟待恢復植被，如果將這部分土地合理利用，采用蒙中藥材生態(tài)種植，如人工仿野生種植，雨季采用飛播技術(shù)，推廣種植苦參、甘草、防風、麻黃等道地蒙中藥材，同時輔助防沙固沙措施，這些荒漠沙地就會逐步變成生長各種蒙中道地藥材的生態(tài)寶地，既有效保持了水土，恢復了植被，又有經(jīng)濟收入[2-4，11]。因此，以蒙中藥常用藥材特色品種為重點，在沙漠化地區(qū)開展蒙中藥材種植與示范，探索適宜中蒙藥材生物學、生態(tài)學特點的荒漠化地區(qū)中蒙藥材生態(tài)種植生產(chǎn)模式具有明顯的生態(tài)效益[2，4]。

3.2 科爾沁沙地蒙中藥材種植年限和種類配置

開展道地蒙中藥材生物學特性和生長發(fā)育規(guī)律等基礎研究，有利于完善蒙藥材中藥材生產(chǎn)的基礎理論，指導蒙藥材中藥材科學研究。全面考慮各種藥材生物學特性的差異及其經(jīng)濟效益，才能為合理制定蒙中藥材的種植年限管理提供科學依據(jù)。

本研究發(fā)現(xiàn)，板藍根在種植當年，根生物量、直徑及根冠比明顯高于其他藥材品種，表明板藍根適合當年采收，短期經(jīng)濟效益較大。另外，考慮到板藍根的葉片和根系均可入藥，可根據(jù)市場行情決定采收葉子或者根；同時可根據(jù)干旱有利于提高根冠比的理論，通過控制水分供給等措施，調(diào)節(jié)其莖葉和根的物質(zhì)分配[13-14]。

防風、甘草、苦參、黃芩和黃芪5種藥材當年根系長度長，但是直徑細，應該增加種植年限，提高其藥用價值和經(jīng)濟效益。另外可以通過當年合理密植，次年移栽的方式擴大種植面積以提高其經(jīng)濟效益。

遠志本身生長較慢，應合理密植并適當增加種植年限，以提高其藥用價值和經(jīng)濟效益。

中蒙藥材本身的生物學特點和不同年限的產(chǎn)量和品質(zhì)也有差異。而且科爾沁沙地蒙古族較多，貧困人口較多。因此在該地推廣種植蒙中藥材的過程中，應結(jié)合中蒙藥材的生物學特點確定不同的種植年限，同時搭配不同的品種，兼顧農(nóng)戶的短期效益和長期效益。

4 結(jié)語

本研究中7種主要以根入藥的藥材在科爾沁沙地種植當年，到8月份根長均在20 cm以上，顯現(xiàn)出較大的發(fā)展?jié)摿?。在科爾沁沙地蒙中藥材種植中，應根據(jù)藥材本身的生物學特點確定其種植年限，如板藍根適合當年采收，防風、甘草、苦參、黃芩和黃芪5種藥材應延長種植年限或移栽，遠志適合密植并延長種植年限。還要選擇和配置不同的藥材種類，兼顧種植戶的短期效益和長期效益，盡量降低單種藥材價格易大幅波動的風險。