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生态农业作为环境友好型农业，其在可持续农业方面的前景举世公认。但与此同时，也有很多人对生态农业的前景表示质疑，脱离了化肥﹑农药的生态农业会导致农业人工成本急剧增加，更重要的是农作物产量大幅降低，因而不能满足全球人口增长的需要。近20年来，生态农业发展迅速，逐渐由被质疑转向被肯定和支持，并得到大力推广。
生态农业是联合国提倡的系统的新农业模式。有报道指出联合国粮农组织﹑世界银行﹑联合国开发计划署等多个机构邀集全球400名专家，研究提出《农业知识与科技促进发展之国际评估》，建议各国将农业知识与科技的发展重点放在农业生态科学，认为这有利于解决环境问题，同时维持和提高生产力。另根据两个不同研究团体发表的研究报告，北美和欧洲的有机和常规农业产量之间的平均收益率仅差20%。这个数据在不同作物类型和作物种类上都有所不同，而且生产力水平不同结果也不一样。更有调查研究人员认为生态农业与化学农业在单产上不分伯仲，而生态农业在可持续性上（从投入和社会成本的角度衡量）更胜一筹。法国资深电影人玛丽莫妮克·罗宾（ Marie-Monique Robin ）执导《未来的收成》（ Crops ofthe Future ）纪录片，实地考察了亚﹑非﹑欧﹑美四个大洲五个国家不同类型的有机生态农场，介绍了诸多生态农业给各方带来收益的典型案例，咨询了十几位来自不同国家和组织的农业科研人员和政策学者，得到了对生态农业积极评价的结果。
《未来的收成》对世界生态农业产生的影响巨大，不少学者在分析纪录片中各种案例的基础上指出，生态农业相比于化学农业具有明显优点（http：∕∕www.v2gg.com∕nanren∕weixinyouxi∕20151027∕36810 -2.html）：
（1）高产出，高绩效。生态农业和化学农业的产出基本在同一水平线上，且前者在干旱条件下的表现更胜一筹，这是由一家德国农场通过前十五年工业化农业和后三十年生态农业的亲身对比实验得出的结论，得到美国非营利机构罗戴尔研究所长达三十年的两种农业平行试验对比结果的支撑。除了主要农作物的产出，生态农业由于额外生产了草料﹑树木﹑粪肥﹑禽畜等资源，以及沼气﹑动植物油脂等替代性清洁能源，其实际上比化学农业具有更高的综合产出额。
（2）投入产出比高。生产周期越长，化学农业因地力下降和生物抗药性不断升高造成的投资会更大，而生态农业则相反，由于利用天然生长的动植物资源为土地施肥保水，为禽畜喂食，利用自然界自身复杂的食物链控制病虫害，实施种子的自留自用等生态措施，可以省下化学农业必须投在农药﹑化肥﹑灌溉和转基因种子等农资上费用，且生产时间越长，生态种植模式越成熟，土壤肥力越高。因此，生态农业相比化学农业具有比较明显的低投入低成本的优势。美国加州大学伯克利分校的农业生态学教授阿尔蒂埃尔从能量转换效率的角度比较了两种农业后，认为化学农业的能量投入产出比为1:2到1:3之间，而生态农业的能量投入产出比通常在1:15到1:30之间。从节能的角度看，生态农业的优势更是巨大的。
（3）包括社会成本在内的总成本低。为生产化肥和农药消耗了大量的化石燃料，因此化学农业除了自身的生产成本外，还对环境﹑生态和人类健康等社会公共资源产生了额外的负面影响。化学农业要对世界上14%的温室气体排放负责，而农药对社会的影响更是不可估量。而生态农业比工业化农业要少排放40%的温室气体。可见，化学农业不仅投入成本大，社会代价更大。
（4）降低了农业风险。生态农业依靠作物轮作来管理养分循环，来防治害虫﹑杂草和疾病。在一个农场，作物轮作能够在确保了时间﹑空间﹑资源﹑市场机会和劳动力分配的基础上，充分保留农业多样性，形成稳定的生态系统，从而全面降低单一种植的风险。
2016年，华盛顿州立大学学者John P.Reganold在《自然·植物》发表文章，回顾和分析了40年来有机农业与常规农业的综合效益（图1-5）。可见，较于化学农业，生态农业拥有投入小﹑产出高﹑无污染﹑风险小的优势，其综合优势是极其明显。此外，又在英国 The Guardian 上，就“我们可否通过有机农业喂饱100亿人口？”给出了生态农业解决人类温饱问题的答案。可以说，生态农业必将成为21世纪的全球农业的新方向。
图1-5 常规农业和有机农业的综合效益比较
植物生活型是植物对于特定生境长期适应而在外貌上反映出来的类型，如乔木﹑灌木﹑木质藤本﹑草质藤本﹑草本等。生活型的形成是不同植物对相同生境条件产生趋同适应的结果。对2015年版《中华人民共和国药典》所收载的601种药用植物及菌藻类中药资源进行了统计分析，其生活型分布见表1-5和图1-6。可见，常用中药材以草本﹑乔木﹑藤本﹑灌木为主，分别占药用植物及菌藻类中药资源的56.07%﹑18.80%﹑12.98%﹑8.15%，合计96.01%，低等植物蕨类﹑真菌和藻类合计3.99%。
由于部分药用植物可同时占有2种或多种不同生境，因此601种中药资源所占有生境合计957种。同一种药用植物可能分布于多种生境的有356种，占比37.20%，如一些乔木类药用植物侧柏﹑桃树﹑肉桂﹑杜仲﹑厚朴等，以及一些适生性较强的草本类药用植物如青蒿﹑车前草﹑京大戟等中药资源，通常可以在林缘∕林下﹑山坡地﹑路旁﹑荒地﹑草地多种生境下生长。而有些药用植物的分布区域狭窄，如泽泻﹑东方香蒲﹑昆布﹑莲﹑芡等植物只能水生，白及﹑白术﹑北苍术﹑赤芝﹑茯苓等只能生长在林缘∕林下。适合在林缘∕林下生长的药用植物占比为42.53%；适合生长在路旁﹑山坡地﹑荒地∕沙地的药用植物分别占比21.94%﹑18.60%及3.24%，三者合计43.78%。适合生长在林缘∕林下或土地贫瘠的路旁﹑山坡地﹑荒地∕沙地的药用植物合计86.31%，而主要以大田栽培为主的药用植物只占到0.94%。见表1-5﹑1-6和图1-6﹑1-7。
表1-5 2015年版《中华人民共和国药典》收载中药资源生活型分布
表1-6 2015版《中华人民共和国药典》收载中药资源生境统计
图1-6 2015年版《中华人民共和国药典》收载中药资源生活型分布
图1-7 2015年版《中华人民共和国药典》收载中药资源生境分布
药用植物在生长发育过程中常会经历各种环境胁迫。常见的环境胁迫包括高温或低温胁迫﹑强光或弱光胁迫﹑紫外线胁迫﹑盐碱﹑养分胁迫﹑干旱或淹水胁迫﹑病虫害等。根据上文对药用植物生活型及分布的统计，可以将药用植物最常见的生境分为两大类：一类是林缘∕林下，这类生境分布的药用植物约有42.53%，另一大类为路旁﹑山坡地﹑荒地∕沙地，这类生境分布的药用植物约有43.78%。那么这两类生境中的药用植物通常会受到什么样的环境胁迫呢？
林缘∕林下的生境通常具有土壤养分丰富，土壤水分和空气湿度相对适宜，物种间共栖﹑寄生﹑竞争﹑捕食等关系复杂，生态系统稳定性好，对林下的灌木﹑草本及蕨类和藻类等低等植物而言，光线十分不足。对在药用植物中占比最大的多年生草本而言，其长期面临着弱光胁迫。最典型的如三七﹑人参﹑重楼﹑淫羊藿﹑黄精﹑黄连﹑天麻等，以及灵芝﹑猪苓﹑茯苓等各种真菌，其对遮光度的要求极高，通常会达到70%以上。因此，在实际生产中，这类药用植物如果离开林下且不搭遮阳棚就无法成活。除此以外，还有很多药用植物，虽然对弱光的要求并没有那么严格，但生产发育及次生代谢产物的积累同样需要一定的郁闭度，如石斛﹑苍术﹑胡黄连﹑石竹﹑柴胡﹑半夏﹑天南星﹑麦冬﹑姜黄﹑郁金﹑贝母﹑砂仁﹑益智﹑乌头﹑威灵仙等，阳光直晒通常使得这类植物长势衰弱，容易发病。
路旁﹑山坡地﹑荒地∕沙地的生境通常阳光充足﹑白天高温﹑夜间低温﹑昼夜温差大，并常常伴随着干旱﹑强光﹑紫外辐射及养分缺乏的胁迫。这类药用植物比较典型的如沙漠的先锋植物麻黄﹑甘草﹑锁阳，以及紫草﹑黄芪﹑苦参﹑大黄﹑芍药﹑黄芩等（表1-7）。
表1-7 中药资源最常见的生境类型及常见的环境胁迫因子
除此以外，不论哪类生境的药用植物，都可能长期面临病虫害的胁迫。为了对抗病虫害的侵害，很多药用植物都会积累各类次生代谢产物，而这通常正是大多数中药材口感较差﹑味苦寒且具有杀菌抗炎作用的原因。
整体抗逆性是药用植物适应环境胁迫的根本策略。环境胁迫下，药用植物会在信号传导﹑基因表达﹑逆境蛋白形成﹑膜保护物质﹑活性氧平衡﹑激素水平﹑渗透调节﹑生理生化﹑形态结构及整个植物体等多水平多环节发生变化来增加自身的适应性，涉及植物水分运输﹑光合作用﹑呼吸作用﹑物质代谢等过程。药用植物通过机体的整体抗逆性来阻止﹑降低或修复由环境改变或逆境造成的损伤，使植物仍保持正常生理活动的行为无处不在，比如各种环境胁迫下药用植物的细胞凋亡。
固化由环境胁迫引起的遗传变异是药用植物适应环境胁迫的重要策略。在长期适应某种特定恶劣环境的过程中，药用植物的一些长期持续或反复发生的适应性变化将被某种程度的固定，以提高生存竞争力，如表层变厚﹑外部长各种皮刺﹑枝刺﹑腺毛﹑非腺毛﹑产生和释放各种分泌物等。如干旱胁迫导致根系生物量比增加，高温胁迫会导致繁殖器官的比例﹑偏下性和特定叶面积等的增加，一些植物块茎自然光照下的外形特征表现为“短粗”型，林荫胁迫下块茎茎围显著降低，长度增加，外形特征表现为“细长”型。
除此以外，胁迫记忆在药用植物适应环境胁迫中的作用不容忽视。为了应对环境压力，与植物通常在经历主要的压力时采取记忆相关反应，以便面对反复出现的压力时做出适应性反应。有些植物甚至对环境胁迫表现出代际记忆，并进化出复杂的适应和防御机制。研究表明，植物环境应激适应和应激记忆的表观遗传和染色质，染色质修饰﹑核小体定位和DNA甲基化等被认为是这些适应性的重要机制。
总之，药用植物适应环境胁迫的策略多种多样。近年来，越来越多的研究表明，合成和积累次生代谢产物是药用植物最重要的防御环境胁迫的策略。次生代谢产物又称植保素（phytolexin），越是在受到各种环境胁迫的情况下，其越容易积累。作为植物长期进化中适应环境的产物，次生代谢产物公认的生态学功能主要是防御天敌﹑病原菌，抵抗物理化学环境变化等。次生代谢产物的合成和积累主要发生在生理生化水平，但其可能涉及整体抗逆性﹑遗传变异及胁迫记忆有关的表观遗传变异等多个方面。
大量研究表明，环境胁迫导致药用植物次生代谢产物的积累，且即使是同一种植物，不同的环境胁迫会诱导形成和积累不同的次生代谢产物，特定环境胁迫促进植物积累特定次生代谢产物。从利用中药材的角度，人们根据长期的临床经验，已总结出优质中药材的品质特征（此处主要指特定次生代谢产物的种类﹑含量和比例），因此，衡量环境胁迫对中药材品质的影响主要是看是否有利于形成和积累人们认可的优质中药材所含的特定次生代谢产物及其比例。
对生长在林缘∕林下的道地药材而言，弱光一方面是其长期面对的环境胁迫因子，另一方面，在长期适应弱光的胁迫过程中，随着弱光胁迫相关遗传及表观遗传变异的积累，弱光也已成为其生长发育和品质形成的必要条件。不同程度的弱光对不同植物影响不同。有研究表明，光照强度为16%左右时适合三七的生长发育，当透光度大于20%时，三七黑斑病和根腐病会发生并蔓延，不利于三七的生长发育；80%光强下茅苍术生物量和挥发油含量都显著高于全光照组，而且随着光强的减弱，生物量及挥发油含量逐渐降低。当遮阴程度为70%时，有利于三叶青的生长和药效成分的积累，其产量和总黄酮含量均达到较高值，遮阴程度过高或过低都不利于生物量和总黄酮的积累。
对于生长在路旁﹑山坡地﹑荒地∕沙地生境中的药用植物而言，干旱﹑强光﹑紫外辐射﹑昼夜温差﹑养分缺乏是其最常见的环境胁迫，而且各类因子经常会同时出现。研究表明，环境胁迫有多种形式，尽管植物物种对干旱﹑低温或高盐度引起的水势下降的敏感性和响应各不相同，但很多种胁迫对植物水分状况有共同的影响。药用植物在长期适应这类与水分相关的复杂胁迫中，不断积累相关遗传变异及表观遗传变异，特定环境成为其品质形成的重要条件。研究表明，在干旱﹑光照及土壤氮含量胁迫条件下，雷公藤幼苗根系中雷公藤红素的含量分别提高了10.8%﹑14.4%和13.0%，光照对雷公藤红素含量的增加最明显，短期的轻度胁迫可提高根中雷公藤红素的含量。UV-B及UV-B与盐或干旱的复合胁迫下，蓼萍草中总酚﹑花青素及类黄酮等相关酚类物质含量升高，酚类等次生代谢产物的积累可吸收紫外光，具有增强植物抗盐和抗旱等能力。在盐和干旱﹑盐复合胁迫处理下，所有基因型大麦的总酚含量均显著增加，其中西藏野生干旱耐受型XZ5总酚和黄酮含量均最高，复水后XZ5总酚和黄酮含量依然最高。酚类物质的积累可作为植物响应干旱和盐复合胁迫的指示剂。
除了上述两类典型的非生物胁迫，不论在哪种生境中，生物胁迫在药用植物品质形成中的作用不容忽视。近年来植物抗病分子机制的研究，不仅阐述了钙离子﹑活性氧﹑水杨酸﹑一氧化氮及异源三聚体G蛋白等信号分子介导的信号转导途径在诱导植物防御反应中的作用，更揭示了药用植物抵抗病原菌侵染的方法有产生过敏反应﹑细胞程序性死亡﹑植物抗毒素（多为次生代谢产物）等多种策略。研究表明，已发现有几百种次生代谢产物参与植物抗病虫害的作用，且感染病虫害会使酚类化合物﹑萜烯类物质等植物次生代谢产物增加。在昆虫和植物协同进化中，植物次生代谢物具有信号转递功能，比如吸引传粉昆虫繁衍后代，吸引某些共生生物等作用。除此以外，次生代谢产物不仅影响药用植物的品质，其引发的化感作用对于药用植物参与各类杂草种间竞争的意义不可低估。
中药生态农业可持续发展的原理包括整体效益原理﹑生物对环境协同进化原理﹑生态位原理﹑食物链原理﹑能量多级利用与物质循环再生原理﹑生物多样性原理﹑互惠共生原理﹑道地性原理﹑限制因子作用原理﹑逆境效应﹑植物-土壤反馈原理等。在中药材产量形成中，主要涉及到以下原理：①限制因子原理。只有在限制因子范围内药用植物才能存活，从而形成产量。②生态位原理。每个生物均有其独特生态位，合理运用生态位原理，可实现不同时空光﹑气﹑热﹑肥各类资源的充分利用，从而增加生物量与产量。③整体效益原理。优化生态农业系统的结构和功能，以达到高产﹑高效﹑持续发展的目的。④能量多级利用与物质循环再生原理。中药生态农业通过类似“资源—产品—废物—再生资源—产品”的能量多级利用与物质循环模式提高了综合收益。
中药生态农业病虫草害综合防治的原理主要包括：①生物多样性原理。群落及生态系统自动平衡能力随物种多样性的增加和增长。合理布局，增加生态农业系统多样性，即可获得较好经济效益，更可以增加农业生态系统的稳定性。②食物链原理。物种多样性的增加，使食物网上有更多的环节和更多的有丰富功能的有机体，加上不使用农药，使得中药生态农业系统中会形成多条完整的食物链，甚至食物链彼此相互交错连接成复杂的营养关系食物网，各种生物成分之间通过物质和能量传递形成某种直接或间接的关系，抑制单一物种的独大或泛滥，从而实现病虫草害的综合防治。③互惠共生原理。在生态农业生态系统中，模仿自然生态系统中多种生物共生的现象，设计引入特定物种，利用各个组分的互利共生关系，达到防止病虫草害的目的。④生态位原理。利用生态位之间的竞争，引入相应物种，阻止一些杂草﹑病虫等的侵袭，达到以草治草﹑以虫治虫的目的。⑤植物-土壤反馈原理。中药生态农业系统中粪便等废弃生物物质的存在，延长了食物链的长度，提高生物能的利用率，改善了土壤环境，促进有益微生物积累，提高了植物土壤的正反馈，增加了药用植物的长势和抗病能力。⑥药用植物自身防御原理。不少药用植物所产次生代谢产物本身是生物防御的产物，口感差且不少具有生物农药的特性。因而，多数药用植物通常不是各种虫子的首选食物。因而在中药生态农业过程中，通过优化混合种植可极大地控制虫害的发生。
中药生态农业影响中药材品质的相关原理主要包括：①生物对环境的适应与协同进化原理。药用植物在长期适应环境的进程中，会不断积累更利于生存的相关遗传及表观遗传变异，因而特定环境成为其品质形成的重要条件。②道地性原理。中药材品质与当地气候和土壤因子密不可分，中药材生态种植需因地制宜，切忌盲目引种。③逆境效应原理。药用植物在长期濒临某些特定胁迫时，合成和积累特定次生代谢产物是其最重要的环境胁迫防御策略，因而适度的环境胁迫可能刺激次生代谢产物的增加。
中药生态农业可持续发展相关原理主要包括：①结构稳定原理。自然条件下，生物与环境协调进化的结果是生态系统内各组分及结构具有稳定性。中药生态农业尽可能维持自然生境，低干扰低投入品使用保持了生态系统的结构稳定性。②自适应原理。当遇到外界干扰或压力后，相对复杂的生态系统可通过自组织在一定范围内逐步恢复，因此，提高中药生态农业系统的自组织是生态农业的重要目标之一。③资源循环原理。加强非药用部分的综合利用，生产废弃物生态消纳与循环利用，种植养殖及加工的深度融合，可实现中药生态农业资源利用节约化﹑生产过程清洁化﹑产业链条生态化﹑废物循环再生化。④效益协调一致原理。构建“自然—农业生产—社会—经济”协调一致的复合系统，可以更好地发挥系统的整体综合效益，形成良好的循环经济模式。⑤可持续发展原理。中药生态农业强调可持续发展的战略思想，要求在生态农业设计之初就充分考虑可持续发展的各个要素。
与农业生产主要追求产量不同，中药材更加重视品质。药材中植物次生代谢产物含量的多少决定了中药材品质的优劣。研究表明，在一定条件下，药用植物的初生生长和次生生长是相互矛盾的。如大量施肥通常会提高中药材的产量，但却会造成其次生代谢产物积累的减少，并因此影响质量。因此，从质量角度考虑，很多中药材在生产过程中不应使用化肥。
次生代谢产物积累在药用植物与生境的关系中充当着重要的角色。许多药用植物在受到各种物理化学的环境胁迫，尤其是病原微生物的侵染及昆虫或动物的吃食后，都会大量产生并积累次生代谢产物以增强自身的免疫力和抵抗力。可见，通过适度的生态种植技术减少病虫害，将药用植物病虫害控制在安全线以内，这不仅符合了生态种植的要求，也可以提高中药材品质，也是对环境的一种保护。
中药材生产多在山区和欠发达地区，即使在丘陵或平原地带，由于中药材通常是多年生的，为了避免中药材与粮食争夺土地资源，中药材也多栽培在山坡或贫瘠的土地上，生产基地基础设施薄弱，小规模分散经营占主体地位。近些年，由于企业或农场的参与，一些中药材生产规模有很大提升。但受连作障碍﹑病虫害等干扰，相对于常规农业，多数中药材种植规模都较小。但也因如此，基于地缘经济及小农经济的中药农业，相比于精细耕作生态种植，在适合相对粗放管理的中药材野生抚育或仿野生栽培的方面均具有常规农业所不具有的优势。
由于农村劳动力转移和生产成本大幅上升，农业生产成本逐年提高，我国农业生产效益较低的问题日益严重。加之发达国家对农业的补贴，我国农产品在国内外市场上面临巨大竞争力，使得常规农业生态种植活动的开展举步维艰。而中药材不同，多数中药材的原产地都在中国，其生产﹑加工及使用的理论﹑方法﹑技术基本都掌握在我国劳动人民手中，中药材基本不存在由国际市场带来的竞争压力。在中药材生产过程中，通过开展生态种植，由于劳动投入增加可能造成的成本增加，或由于不使用化肥农药造成的产量降低，完全可以通过品质提升带来的价值提升抵消掉，与此同时，基于精细耕作的生态农业较大的人力投入既可促进中药生态农业的发展，更是解决农业剩余劳动力，在农业内部就业﹑增加农民收入的有效途径。
中药生态农业既体现了中药材从栽培到采收加工的农业全产业链的科学配置，又体现了多学科多部门交叉合作的现代产业模式。因此，发展中药生态农业既是有效控制中药材栽培土壤污染及连作障碍，确保中药材产量和质量，保障人民用药安全及促进农业可持续发展的关键，还是保护中药农业立地条件及土壤微生态，减少农残重金属污染，保障中药材栽培土壤可持续利用，解决土地退化严重，农业灾害频繁，农业资源短缺与农业生态环境恶化的现状，实现经济﹑社会和环境的和谐发展，促进生态文明的重要组成部分，更是中药行业落实党中央关于生态文明建设的重要举措。