中医药学凝聚着深邃的哲学智慧和中华民族几千年的健康养生理念及其实践经验,是中国古代科学的瑰宝,也是打开中华文明宝库的钥匙,为中华民族的繁衍昌盛和文明进步做出了巨大贡献。“医无药不能扬其术,药无医不能奏其效”,中药材是中医药事业传承和发展的物质基础,是关系国计民生的战略性资源。随着人类疾病谱和国际社会医学模式的改变,中医药作为世界传统医药的一个最重要分支,受到了世界各国的高度关注,中药产品市场需求量日益增大。药用植物是传统中药的主要来源,在野生资源不断减少、需求量大幅度增加的情况下,供不应求的局面日趋严重。为满足市场需求,开展野生药用植物引种驯化和人工栽培势在必行。《中华人民共和国中医药法》颁布、院内制剂备案、促进科技成果转化等利好政策的助推,必将给药用植物栽培产业带来更大的发展空间。
药用植物栽培学研究的对象是各种药用植物的群体。药用植物是指含有生物活性成分,具有防病、治病和保健作用的一类植物。随着科学技术的发展及综合开发利用的深入,药用植物的用途日益扩大,除加工成中药材或供作制药工业原料外,还广泛用于营养、保健、调味剂、香料、化妆品、植物性农药和禽畜用药等。药用植物所含的生物活性成分是其发挥治疗、保健作用的物质基础。
药用植物栽培学是研究药用植物生长发育、产量和品质形成规律及其人工调控技术的一门应用学科,它是中医药学的重要组成部分。虽然药用植物栽培历史悠久,但其与中医药学密切结合的现代学科体系的建立仅有几十年的时间,因此它是一门既古老又年轻、特色鲜明的学科。
药用植物栽培学是一门综合性很强的直接服务于中药材生产的应用学科,提高药材产量、保证药材质量是药用植物栽培的永恒主题。药用植物栽培学的最终目标是研究并建立植物药材生产优质、高产、低耗、高效的理论和技术体系,实现药材质量的“安全、有效、稳定、可控”,其主要任务包括如下几个方面。
药用植物生长与发育是药材产量与质量形成的基础。每种药用植物均具有自身的生物学特性和生长发育规律,又受多种环境因素如光照、温度、水分、土壤、空气和风等的影响,只有了解清楚这些环境因素是如何影响药用植物生长发育的,才能有目的地选择适宜种植区域、制订合理栽培措施,最终实现药用植物栽培高产优质的目的。例如,不了解种子的萌发特性,就不能确定适宜的种子处理方法及贮藏条件,就无法顺利实现种子繁殖;不了解药用植物对水分的需求,就不能实现合理的灌溉与排水管理以保证药用植物正常生长发育;不了解药用植物对营养元素的需求规律,就无法实现合理施肥,等等。
各种药用植物的生物学特性不同,其最适宜的生态环境有明显差异。同一药用植物在不同的生长发育时期对生态环境的要求也有不同。选择适宜的生态环境,保证药用植物的正常生长发育,是提高药材产量、保证药材质量的前提。在药用植物栽培过程中,环境条件适宜是相对的、暂时的。当环境条件不适宜时,就要采取一些人工措施来进行调控,使其尽量满足药用植物生长发育的需求,为实现高产优质奠定基础。常见的调控措施有间作轮作、土壤耕作、松土施肥、灌溉排水、修剪整形等。
繁殖是药用植物栽培的基础。药用植物繁殖方法包括营养繁殖和种子繁殖,二者各有优点和缺点。选育优良品种是实现药材高产优质目标的有效途径。一些药用植物经过长期种植会发生遗传分化而形成不同的种质,收集和整理现有种质资源,通过药材产量与质量比较,优选出品种,是目前药用植物良种选育最为常用的方式。良种选育除需要重视药材产量、质量以外,还要重视抗逆性、农艺性状等,因此具体的选育目标应根据生产需求来确定,但高产优质是通常的追求目标。选育出的优良品种在推广之前需要进行繁育以扩大种苗数量,推广时需要制定种子、种苗质量标准,推广后随着时间延长种质会发生退化,需要建立良种提纯复壮技术体系等。
药用植物病虫害的发生、发展与流行取决于寄主、病原或虫源及环境因素三者之间的相互关系。由于药用植物生物学特性、生态环境的特殊性,决定了其病虫害的发生有着一般农作物所不具备的特点,如病虫害种类多、地下器官病虫害严重等。为有效控制药用植物病虫害的发生和发展,需要调查研究病虫害的种类、生活习性与发生发展规律,需要了解各种病虫害的防治措施,因地制宜地建立以预防为主、综合防治为主的药用植物病虫害防治技术体系。农药残留影响中药安全性,而所用农药的种类、使用数量、使用方法、使用时期等决定着药材中的农药残留量,因此农药合理使用也是药用植物栽培学需要研究的重要内容。
产量与品质是药用植物栽培的关键。没有产量的品质与没有品质的产量均会导致药用植物栽培失去实际意义。任何作物的产量均来自光合作用,产量有生物产量与经济产量之分,经济产量是栽培所追求的,通常情况下经济产量只是生物产量的一部分,但生物产量高不一定经济产量也高,生产中需要采取措施在提高生物产量的同时尽量多地使生物产量转化为经济产量,方能达到药材高产的目的。品质是药材的生命,质量不合格的药材等于废草一堆。药材品质包括外在品质和内在品质,外在品质是指药材的外观性状,内在品质是指活性物质与有害物质含量。无论是外在品质还是内在品质均与栽培措施密切相关。一般来讲,产量与品质是相矛盾的,高产与优质很难同时达到,在栽培过程中需要我们合理调控尽量使二者达到统一。
药材产量与质量变化与药用植物个体发育具有密切关系,通过研究确定合理的栽培年限和采收季节,是保证药材产量与质量的重要环节。采收后的鲜药材仍然具有生活力,在完全干燥之前仍然进行着各种生理生化代谢,从而使药材重量及其中的活性成分发生变化。药材采收后进行的产地加工影响着药材的干燥速度与干燥时间,因此对药材的产量与质量也会有影响。研究采收后、干燥前药材产量与质量的变化机理,确定合理的产地加工工艺,改进落后的产地加工方法,也是药用植物栽培过程中需要予以重视的问题。
药用植物栽培作为一门新兴学科,具有独特的技术体系,在学习过程中注意把握其特点,将有助于正确理解和有效掌握其具体内容。
我国药用植物有11000多种,其中常用药用植物有500余种,大面积栽培的有250种左右。由于药用植物种类繁多,其习性、繁殖方法、采收加工、药用部位、栽培年限以及对环境要求的多变性,形成了药用植物栽培技术的多样性和复杂性。在实际生产中需要因地制宜地调整栽培措施才能达到预期目的,如种植人参、黄连等耐阴植物时需要搭设荫棚来提供一定的荫蔽条件;种植地黄、忍冬等喜阳植物时则需要选择阳光充足的地块;种植菊、红花等时需要打顶促进分枝,以增加头状花序数量、提高花的产量;种植浙贝母、白术等以根及根茎入药的药用植物时常于现蕾前剪掉花序或花蕾,可以起到终止生殖生长、提高根及根茎产量的作用。
“医无药不能扬其术”,中药是中医治疗疾病的物质基础。药材是制作各种中药的原料,药材的质量决定着中药产品的质量,决定着中医临床的治疗效果。因此,在药用植物栽培过程中必须重视质量问题,如果药材质量不合格,不仅会影响经济收入,如果流入市场还会影响疗效贻误病情。从这个角度来看,药用植物栽培属于典型的质量农业范畴。稳定和提高药材质量才能保证中医临床配方剂量的准确、有效,这是中医药事业健康可持续发展的基础。
目前,药材质量评价技术体系尚不完善,虽然国家现行药典已对许多药材规定了活性成分限量标准,但一种或数种活性成分含量并不能全面体现药材质量状况。比较稳妥的方法是从传统的性状鉴别、检查,到现代的活性成分、重金属、农残含量测定甚至指纹图谱,来对药材质量进行全方位的综合评价。
药材多具有鲜明的区域性分布特性,即所谓“道地性”。传统意义上的道地药材是指经过中医临床长期应用优选出来的,产在特定地域,与其他地区所产同种药材相比,品质和疗效更好,且质量稳定、具有较高知名度的药材。良好的生态条件、悠久的栽培历史、独特的产地加工技术及优良的种质资源是道地药材形成的主要原因,遗传变异、环境饰变和人文作用(含生产技术等)是道地药材形成的基本条件。在中医药发展的早期,由于受科技水平的限制,缺乏有效的质量检测标准和手段,人们通常重视药材是否来自原产地,是以道地药材作为质优标志的。将药材与地理、生境和种植技术等特异性联系起来,形成了关药、北药、怀药、浙药、南药、云药及川药等道地药材类别。药材种类众多,有些药材道地性比较强,产量与质量受地理环境、气候条件等生态因素的影响大,如四川的川芎、重庆的黄连、甘肃的当归、吉林的人参等。也有一些药材的道地性是由技术、交通原因等造成的,异地引种后植株生长发育、药材品质与原产地并无明显差异,如芍药、菊、地黄等。在环境条件或用药习惯发生改变后,许多药材的道地产区发生了变迁,如泽泻、人参等。
我国药用植物栽培历史悠久,甚至可追溯到2000多年前,但其栽培技术水平及生产规模化、集约化程度还远远落后于小麦、水稻等粮食作物。目前,很多药用植物种类尚处于半野生状态,已形成的栽培品种特别是具有推广价值的优良品种还很少;沿用传统种植技术或经验的现象还很普遍,生产管理比较粗放,栽培技术体系尚不健全,致使药材产量低、质量不稳定的现象较为突出。同时,药材重金属和农药残留问题凸显,已成为制约中医药国际化、现代化进程的主要瓶颈。
药用植物栽培学科建立时间尚短,从事药用植物栽培和研究的专业人员十分有限,许多领域的研究还处于初级阶段,有待进一步充实和完善。因此,必须加强药用植物物种生物学、生态学、生理学、生物化学等基础研究,综合运用现代生物技术、现代农学及其他相关学科知识与技术,强化药用植物栽培生产的规范化、标准化,加快药用植物栽培的理论创新和实践创新,逐步完善药用植物栽培学的理论体系与技术体系。
开展药用植物栽培的目标产品是各种药材。药材市场与一般农产品市场不同,其特殊性主要体现在以下几个方面:①药材作为防病治病的物质,质量是其生命,每种药材质量最低要求是必须达到《中华人民共和国药典》规定的标准,为体现质量差异,市场药材通常有产地、规格、等级之分;②中医在利用中药治疗疾病时,需要辨证论治,多行复方配伍,不同中药的性、味、归经、功效、主治有异,相互之间不能随意替代,因此药材消费有品种齐全的特点;③药材种类繁多,最终是以各种中药产品的形式、在中医大夫或执业药师的指导下消费的,患者个体自主选择品种、质量的权限有限,因此大夫或药师等专业人士对中药的应用具有一定的导向性;④药材的主要功能是防病治病,而各种疾病的发生具有一定的规律性,使得每种药材的年需求量相对稳定,“少了是宝,多了是草”,因此在进行栽培时需要根据市场需求做好预测,尽量使品种、种植面积与市场需求量相适应;⑤在特殊疫情发生时往往导致某些药材的市场价格大幅度上涨甚至缺货断档,为满足市场需求、保障人们生命健康,除了加强市场管理外,也需要做好药材储备工作。
药用植物栽培属于农业生产的一部分,药材又是一种特殊商品,开展药用植物栽培,发展药材生产具有多方面的重要意义。
1.弘扬民族文化,促进中医药发展,丰富世界医药学宝库 中医药学是一个伟大的宝库,是中华民族长期防治疾病、养生保健实践经验的系统总结,是中华文明的瑰宝,几千年来为中华民族的繁衍昌盛做出了不可磨灭的贡献。药用植物栽培学是中医药学的重要组成部分,发展药材生产,为中医临床提供品种齐全、质量优良的中药产品,是弘扬民族文化,促进中医药事业发展的重要内容。
国际知名的传统医药体系有四个,即中国、埃及、罗马和印度。随着历史变迁,唯独中医药体系经受住了时间考验,至今长盛不衰,前途无限光明。目前,不仅14亿中国人及大量华裔应用中医药,而且包括欧美各国政府和人民都不约而同地把希望的目光投向中国传统医药。可以预见,中医药大踏步走向世界并成为医疗主流体系,已经是不可逆转的趋势。
2.满足用药需求,助力“健康中国” 中医药是国家医疗保障体系中的重要组成部分,在防病治病过程中发挥着不可替代的巨大作用。中药是中医治疗疾病的基本原料,是临床疗效发挥的物质基础。随着中药需求量的逐年大幅度递增,需要人工种植才能满足需要的药用植物越来越多。2019年全国药材产量达到450.5万吨,茯苓、甘草、白芍、金银花、当归、川芎、地黄、人参、黄芪、黄连等大宗常用药材市售商品均主要来自人工栽培。由野生引为家种的天麻、黄芩、细辛、甘草、五味子、桔梗、半夏、山茱萸、栀子、铁皮石斛等,栽培技术越来越成熟,许多品种已实现规模化种植;由国外引种的西洋参、番红花、马钱、颠茄、洋地黄、蛔蒿、水飞蓟等,不仅适应了国内环境,而且逐步实现了国产化、替代了进口品。随着社会发展和生活水平提高,人们预防和治疗疾病的要求更加迫切,药材需求量大幅度增加;另一方面,由于环境破坏导致野生中药资源越来越少,开展药用植物栽培成为改变植物药材供不应求局面的唯一途径。
3.调整农村产业结构,推动“精准扶贫” 进行药用植物栽培在耕耘、管理、病虫害防治、采收、加工等方面需要一些特殊的技术,并且比较费工费时,但这些工作往往可在农闲季节开展,在地少人多地区开展药用植物栽培,可以充分利用农村剩余劳动力,提高种植收益,促进地方经济发展。药用植物多分布在老、少、边、远的山区,也是发展药材生产的适宜地区。种植药用植物的经济效益相对较高,开展药用植物栽培可以调整农村产业结构,是精准扶贫、帮助农民脱贫致富的有效途径。事实上,许多比较贫穷的山区,正是通过发展药材生产,调整了农村产业结构,提高了农民收入,实现了“精准扶贫”,发挥了稳定农村社会的积极作用。
1.合理利用土地,提高农业收入 药用植物种类繁多,生物学特性各异,生长发育所需要的自然条件各不相同。如有的根系浅,有的根系深;有的植株高大,有的植株较矮;有的喜肥,有的耐瘠薄;有的喜温,有的耐寒;有的喜光,有的耐阴;有的喜湿,有的耐旱,等等。这不仅便于因地、因时开展间混套种,合理利用地力、空间和时间,增加复种指数,提高单位面积产量,而且还可以充分利用荒山秃岭和闲散土地,大幅度增加农业收入。
2.稳定药材质量,扩大产品出口 药材是我国对外贸易的传统出口物资,早在1980年我国药材就出口到五大洲85个国家和地区,出口总额达到1.74亿美元。近年来,由于人类社会疾病谱和医学模式的改变,“回归自然”呼声日高,国际天然药物市场不断扩大,由天然物质制成的药品约占国际药品市场的30%,国际植物药市场份额已经达到了270亿美元。在这种形势下,我国药材出口量也不断加大,1995年药材出口总额达到了5.2亿美元,2009年上升到5.5亿美元。2018年我国中药类商品出口额达到39.09亿美元,其中大部分为药材出口。因此,大力发展药用植物栽培,提高和稳定药材质量,扩大出口额,不仅可以增加外汇收入、支援国家建设,而且还可为世界医药事业做出我们应有的贡献。
3.有助于建立完整的产业链,促进中药产业发展 药材生产是中药产业的第一个环节,开展药用植物栽培,建立稳定的药材生产基地,为各种中药产品提供产量足、质量优的药材原料,是整个中药产业健康发展的基础。中药饮片、中成药及中药保健品生产企业,建立自己的药材生产基地,不仅可以保证原料药材货源稳定,而且还能稳定市场价格、提高产品质量,有利于促进企业健康可持续发展。同时,由于产业链的向前延伸,也可进一步扩大企业的市场范围、提高企业的经济效益。
4.稳定市场供求,降低经济损失 每种药材的年需求量是相对稳定的,供大于求时市场价格下跌,求大于供时市场价格上涨。供求不稳时,市场价格就会忽高忽低,我国历史上药材市场价格变化就证明了这一点。当某一药材紧缺时,市场价格提升,就会刺激生产发展、种植面积扩大,当种植面积扩大到一定程度,就有可能造成过剩、价格下跌。常用药材如此,贵重药材如西洋参、天麻等也是如此。因此,开展药用植物栽培需要做好市场预测。在农民自发种植、规模小的情况下,准确的市场预测很难实现。鼓励中药企业建立自己的药材生产基地,实现药材生产的规范化、规模化与产业化,不仅可以稳定药材市场供应,而且可以避免市场价格大起大落造成的经济损失。
5.打造优质药材品牌,拓展市场 国家倡导在道地产区建设药用植物栽培基地。道地产区为药材产量与质量的提高提供了优良的环境条件,通过对栽培技术、加工方法等方面的深入研究和优化,可以达到大幅度地提高药材产量、稳定药材质量的目的。道地药材生产又是许多欠发达地区的特色产业和农民增收的主导产业,打造优质道地药材品牌有助于拓展国内外市场范围、促进产品销售,取得较高的经济效益。
1.美化环境,保持水土,维护生态平衡 药用植物不仅种类多,而且千姿百态,许多品种茎叶优美、花朵鲜艳、气味芬芳,用来美化绿化庭院、村镇、街道、机关、学校、厂矿等场所,既能供人们观赏、调节情绪、陶冶情操,又能普及医药知识、增加经济收入,可谓一举多得。还有一些多年生药用植物,主根深长、须根发达、枝叶繁茂,种植在原野、山岭之上,具有良好的保持水土、涵养水源作用,长期种植有助于改善生态,让荒山秃岭变成金山银山。
2.保护野生资源,维持生物多样性 药用植物栽培在保护药用植物野生资源、维护生物多样性方面发挥着非常重要的作用。开展药用植物栽培是保护、扩大、再生产药用植物资源的最有效手段。例如,对野生甘草、防风的恣意采挖造成了西北地区草原严重的沙漠化、荒漠化。通过引种驯化,实现了甘草、防风的人工栽培,在满足国内市场的同时还有大量出口。药材生产发展有力保护了野生资源与生物多样性,生态意义重大。
我国药用植物栽培历史悠久。几千年来,劳动人民在生产、生活以及和疾病做斗争的过程中,对药物的认识不断深入,需求不断提高,对药材需求的满足逐渐从采挖野生资源转为人工栽培生产。在长期生产实践中积累的药用植物分类、品种鉴定、选育与繁殖、田间管理及加工贮藏等丰富经验,为近代药用植物栽培奠定了良好基础。在人类疾病谱与医疗模式发生巨变的今天,中医药学重新受到重视,中药需求量大幅度增加,药用植物栽培发展迅速,在保障人们身体健康、发展中医药产业方面发挥着重要作用。
我国劳动人民在与疾病做斗争的过程中,不断积累经验,建立和发展了中医药学。中药是中医药学的重要组成部分,是中医用于治疗疾病的物质基础。植物药材在中药中所占比重最大,在《神农本草经》记载的365种中药中,植物药材达239种。随着社会进步与中医药的发展,中药需求量不断增加。有些药用植物的野生资源非常有限,在供不应求的情况下,只有开展人工种植才能解决货源不足的问题,药用植物栽培从而逐渐得到发展。
中医药历史源远流长,药用植物栽培的历史也很悠久。我国有关药用植物的记载,最早见于4000多年前的甲骨文。从有文字记载的医药书籍中可知,至少在2600年以前就已有药用植物栽培。《诗经》(公元前11世纪~公元前6世纪中期)不仅记述了枸杞、白芷、甘草、蒿、芩、葛、芍药等50余种药用植物及其生长环境、采集季节、产地等,同时也记述了既供果用、亦可入药的枣、桃、梅等的栽培情况。《山海经》(公元前8世纪~公元前7世纪)收载中药120余种,其中植物药52种。《楚辞》收录了泽兰、辛夷、佩兰、花椒、杜衡、甘草、艾、葛、菊、白芷等药用植物,并对它们的形态、栽培、采集、应用等内容进行了吟咏。《管子·地员》记载了一些植物生态学方面的知识,如“凡草土之道,各有谷造,或高或下,各有草土”,意思是指植物的生长同土壤的性质有关,土壤质地不同,适宜生长的植物也不相同,并且植物的自然分布与地势高低有关。《论语》记载:“不撤姜食”,也说明战国时期,黄河流域已有姜的种植。
汉武帝于建元二年(公元前139年)和元狩四年(公元前119年)两次派张骞出使西域,开辟了从西安经宁夏、甘肃、新疆到达中亚各地的内陆大道,引入了红花、安石榴、胡桃、胡麻、大蒜等许多药用植物,并在长安建立了我国有史以来第一个药用植物引种园。《后汉书·马援传》记载:“初,援在交阯,常饵薏苡实,用能轻身省欲,以胜瘴气。南方薏苡实大,援欲以为种,军还,载之一车”,说明了引种薏苡的大体情况。《史记·货殖列传》称:“若千亩卮、茜,千畦姜、韭”,卮为栀子,茜为红花,可见当时药用植物的栽培规模。
隋代(581~618)在太医署下,专设了“主药”“药园师”等职,掌管药用植物种植事务,“以时种莳,收采诸药”,并出现了《种植药法》《种神草》等药用植物栽培专著。公元6世纪40年代,贾思勰所著的《齐民要术》中,曾记述了地黄、红花、吴茱萸、姜、栀子、桑、竹、胡麻、芡、莲、蒜等多种药用植物的具体栽培方法。
唐、宋时期(7~13世纪)医学、本草学均有长足进步,如唐代苏敬等编著的《新修本草》(657~659)全书载药850种,为我国历史上第一部药典,也是世界上最早的一部药典,它比世界上有名的欧洲《纽伦堡药典》要早800余年,流传达300年之久,直到宋代刘翰、马志等编著的《开宝本草》(973~974)问世以后,才替代了它在医药界的位置。药用植物栽培在此时也有相应发展。元丰年间(1078~1085),彰明知县杨天惠,通过对该县附子生产实际的考察,写出调查报告性质的《彰明附子记》一文,比较系统地叙述了该县种植附子的具体地域、面积、产量,以及有关耕作、播种、管理、收采加工、品质鉴定等成套经验。有关本草书籍,如宋代韩彦直《橘录》(1178)等记述了橘类、枇杷、通脱木、黄精等数十种药用植物栽培法;《千金翼方》收载了枸杞、牛膝、萱草、地黄等的栽培方法,详述了选种、耕地、灌溉、施肥和除草等一整套栽培技术,如百合种植法:“上好肥地加粪熟讫,春中取根大者,擘取瓣于畦中种,如蒜法,五寸一瓣种之,直作行,又加粪灌水,苗出,即锄四边,绝令无草,春后看稀稠所得,稠处更别移亦得,畦中干,即灌水,三年后其大小如芋然取食之。又取子种亦得,或一年以后二年以来始生,甚小,不如种瓣。”涉及了百合的有性繁殖和无性繁殖,并指出有性繁殖生长缓慢。元代(13~14世纪)的《王桢农书》,新增加了许多种药用植物的种植方法,如莲藕、芡、荔枝、银杏、橘、皂荚、枸杞等。
明、清时期(14~19世纪)有关本草学和农学名著,如明代王象晋《群芳谱》(1621)、徐光启《农政全书》(1639),清代吴其濬《植物名实图考》(1848)、陈扶摇《秘传花镜》(1688)等,都对多种药用植物的栽培法做了详细论述。特别是明代李时珍在《本草纲目》(1578)这部医药巨著中,记载了近200种栽培的药用植物(包括药用果蔬),并且较为系统地观察记载了一些药用植物的生长习性、种植和采收加工方法,其中川芎、附子、麦冬、牡丹等许多药用植物的种植方法沿用至今,为世界各国研究药用植物栽培提供了极其宝贵的科学资料。
民国时期中医药的发展受到抑制,抗战时期由于日本军国主义的侵略、封锁和掠夺,药用植物栽培的面积、产量以及种类全面锐减,但是药用植物栽培仍然有新的发展。为了防治疾病,打破日本军国主义的封锁,当时的国民政府农林部、军政部在南川三泉建立了常山种植场,专门进行黄常山野生变家种的研究,并且引种了不少药用植物。此后江苏省国立医政学院、广西省立医药研究所都建立起药物种植场,栽培药用植物上百种。四川省建设厅还组织有关专家进行了川芎、泽泻等药材的产地种植经验调查。另外还出版了两本药用植物栽培方面的书籍,一是李承祜、吴善枢的《药用植物的经济栽培》,二是梁光商的《金鸡纳树之栽培与用途》。
总之,我国古代医药书籍中记载了丰富的药用植物栽培经验,不仅满足了当时中医临床用药需求,而且对于我们今天开展药材生产,仍然具有非常重要的参考价值,我们应当努力发掘和继承,并使之不断完善和提高。
新中国成立后,药用植物栽培取得了突飞猛进的发展,已开展野生转家种或引种栽培的药用植物约有2000余种,其中家种成功的药用植物约有1000余种,大面积栽培生产的有250余种。目前主要依靠人工栽培满足需要的药材有人参、三七、附子、黄连、浙贝母、当归、麦冬、太子参、白芍、党参、生地黄、川芎、延胡索、砂仁、山楂、丹皮、红花、郁金、姜黄、莪术、天麻、菊花、玄参、泽泻、黄芪、白芷、巴戟天、云木香、广藿香、紫苏叶、枸杞子、瓜蒌、白扁豆、怀牛膝、百合、板蓝根、小茴香、丝瓜、佛手、薏苡仁、薄荷、金银花、玫瑰花等。部分来源于人工栽培的药材有大黄、甘草、细辛、五味子、桔梗、丹参、半夏、天南星、远志、徐长卿、何首乌、石斛、黄柏、诃子、王不留行、灵芝、蔓荆子等。从国外引种成功并种植的药用植物有西洋参、金鸡纳、古柯、丁香、白豆蔻、颠茄、洋地黄、水飞蓟、蛔蒿、狭叶番泻、胖大海、澳洲茄、小蔓长春花、印度萝芙木、催吐萝芙木,其中有不少种类已经开展大面积生产、逐步实现自给。正在由野生转为家种的药用植物有防风、龙胆、肉苁蓉、知母、冬虫夏草、猪苓、川贝母、紫草、柴胡、天门冬、蛇床、白薇等。另外,我国还对新发现的可治疗严重疾病的药用植物进行了野生转家种的驯化工作,如具有抗癌作用的喜树、美登木、长春花等,对心血管类疾病具有治疗作用的月见草、黄草、毒毛旋花等,具有抗衰老作用的小蔓长春花、牛皮消、红景天等,对肺脓疡有特殊疗效的金荞麦等。
根据实际发展情况,可将新中国成立后药用植物栽培历程划分为以下三个阶段。
中华人民共和国成立后,党和国家十分关心、重视中医药事业和药材生产的恢复与发展,采取了一系列积极有效的措施,制定了发展中医药事业的方针、政策。1955年制订了全国药材产、供、销工作计划,对野生药材采取保护与管理措施,并将一部分野生药材逐步改为人工种植。1956年提出了346种、1957年又增加100种药材的生产计划。1958年,国务院发出《关于发展中药材生产问题的指示》,提出“实行就地生产,就地供应”“积极地有步骤地变野生动物、植物药材为家养家种”等方针、措施。1977年12月,党中央、国务院召开了第一次全国中药材生产会议,制定了发展中药材生产的近期目标和远景规划。该阶段药用植物栽培研究主要集中在传统栽培经验整理总结及重要药用植物引种驯化等方面,采用的技术手段比较单一,主要是沿用传统作物栽培方法,对药用植物活性成分监测不够完善和普遍。20世纪50~70年代,广大科技人员通过长期深入产区基层蹲点,将大部分传统药材栽培生产经验总结升华成理论,建设了一批药用植物栽培生产基地,许多药用植物野生变家种成功,特别是一些进口药材及南药引种成功。如爪哇白豆蔻1971年从国外引种,生长发育良好,1980年已开花结实,人工授粉成功率达49%,挥发油含量为5.4%,质量优于进口药材。至20世纪80年代初,新产区药材产量已占到栽培药材总量的1/3以上,有效解决了紧缺药材市场供应问题,大宗药材的生产供应日趋充足、稳定,在全国范围内初步建立了药材生产技术体系,大批科研成果、论文、专著问世,为药用植物栽培产业发展奠定了坚实基础。
1980年卫生部召开“全国中医和中西医结合工作会议”,提出“中医中药要逐步实现现代化”,“保护与利用中药资源,发展中药事业”。自此,在药用植物栽培研究过程中,除了依靠现代农业技术完成药用植物栽培过程以外,开始注重运用现代化学测试手段来监控药用植物活性成分变化,从而改变了以往主要凭借外部形态特征与传统经验判断药材质量的方法,采取形态观察和成分分析测定相结合来评价药材质量。由于人们消费观念与医疗模式的转变,作为天然药物重要来源的中药材,其市场需求量大幅度增加,逐年快速递增,并且面临着国际市场的激烈竞争。在此新形势下,仅仅依靠传统经验和技术方法,已经难以解决药用植物栽培过程中的管理粗放、品种混杂、农药与重金属污染、重茬障碍、药材质量低而不稳等难题,这就要求我们必须综合利用生物技术、中药化学、现代农学等多学科技术手段,有所突破,有所创新,这就必然将药用植物栽培研究推上了一个新的发展阶段。此阶段药用植物栽培研究涉及药用植物的光合特性、肥水需求规律、活性成分积累变化规律、连作障碍、植物化感作用等。
1996年,按照中央“实现中医药现代化”的要求,国家科委启动了“中药现代化发展战略研究”软课题,1997年课题完成时形成了“中药现代化科技产业行动计划”建议,同年12月向国务院和有关部委进行了汇报,得到了领导和各部门的大力支持。“九五”后期,开始实施中药现代化科技产业行动计划。其中,“中药材规范化种植研究”是“九五”“十五”期间重点攻关的课题之一。在“九五”期间,共立项支持了73种中药材的规范化种植研究,涉及22个省、直辖市、自治区,73种药材均按专题合同要求完成了SOP制定,建立、完善了73种中药材质量控制标准。“十五”期间,共立项支持了46种中药材的规范化种植研究,涉及26个省、直辖市、自治区,2002年3月国家药品监督管理局发布了《中药材生产质量管理规范(试行)》。自此,中药材规范化生产已经成为中药企业备受重视的领域。为了推进中药材规范化种植,国家食品药品监督管理局于2003年9月19日颁布了《中药材生产质量管理规范认证管理办法(试行)》和《中药材GAP认证检查评定标准(试行)》,并于2003年11月1日起开始正式受理中药材GAP认证申请工作。2007年1月11日,为贯彻落实《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006—2020年)》,指导全国中医药创新发展工作,科技部、卫生部、国家中医药管理局、国家食品药品监督管理局、教育部等16个部门联合制定了《中医药创新发展规划纲要(2006—2020年)》。该纲要战略目标之一就是健全中药现代产业技术体系,其中重要措施之一就是“发展中药农业,提升中药工业,改造中药商业,培育中药知识产业,促进中药产业链的形成与健康发展”。实施中药材规范化种植,把药材生产管理纳入整个现代药品生产监督管理的范畴,是中药监督管理工作的重要进步。中药材生产的规模化、规范化,为中药产业发展奠定了基础。该阶段药用植物栽培研究着重在实现生产的规范化、规模化与产业化。2017年,农业农村部在“十三五”现代农业产业技术体系建设中新增中药材产业技术体系,设立国家中药材产业技术研发中心1个、功能研究室6个、综合试验站27个,聘请包括首席专家在内的岗位科学家23名、综合试验站站长27名。2018年农业农村部组织成立了由22名专家组成的中药材专家指导组,指导全国中药材种植生产。据统计,2017年除北京、西藏、台湾和香港、澳门外的29个省(市、自治区)的药材种植面积已达453万公顷,其中,河南51万公顷、云南50万公顷、广西45万公顷,贵州、陕西两省超过27万公顷,湖北、甘肃、广东、山西、湖南五省超过20万公顷,四川、重庆、山东、河北四省超过13万公顷,内蒙古、辽宁、宁夏、海南、黑龙江、安徽六省超过7万公顷,江西、浙江、青海、新疆、吉林五省超过3万公顷。2017年7月1日,《中华人民共和国中医药法》正式颁布实施,在第三章“中药保护与发展”中强调“加强对中药材生产流通全过程的质量监督管理,保障中药材质量安全”“鼓励发展中药材规范化种植养殖,严格管理农药、肥料等农业投入品的使用”“建立道地中药材评价体系,支持道地中药材品种选育,扶持道地中药材生产基地建设”,进一步为药材栽培生产指明了正确方向。2018年12月,农业农村部、国家药品监督管理局、国家中医药管理局又印发了《全国道地药材生产基地建设规划(2018—2025年)》,倡导“提升道地药材生产科技水平”“提升道地药材标准化生产水平”“提升道地药材产业化水平”“提升道地药材质量安全水平”,按照因地制宜、分类指导、突出重点的思路,将全国道地药材基地划分为东北、华北、华东、华中、华南、西南、西北等7大区域。
从上述三个发展阶段来看,我国药用植物栽培发展十分迅速,中药材生产正在从零星种植向规模化、从粗放管理向规范化、从质量不稳向标准化、从原始人工向机械化方向发展,长此以往,必将为中医药事业与产业发展提供强有力的支撑。
随着人民生活水平提高和卫生保健事业迅速发展,中药产品市场需求量逐年递增,而野生中药资源又在不断减少,大力发展药用植物栽培已成为满足市场需求的必然趋势。中医药是我国独特的卫生资源、潜力巨大的经济资源、优秀的文化资源和重要的生态资源,也是我国具有原创优势的科技资源和具有自主知识产权的重要领域,蕴含着巨大的创新潜力。传承发展中医药已经成为我们的国家战略。品种齐全的优质药材的充分供应是保证中医药事业健康可持续发展的基础。虽然我国具有世界上最丰富的天然药物资源,但由于中医药事业的快速发展,中药产品需求量逐年大幅度递增,野生资源供不应求的矛盾日益加剧,开展药用植物栽培势在必行。药用植物栽培生产发展必须顺应时代发展对中药产品需求的变化,满足市场需求、促进中医药事业发展是药用植物栽培永恒的主题。依据我国目前社会、经济发展形势,展望药用植物栽培生产发展将呈现以下几种趋势。
2020年9月,习近平总书记在科学家座谈会上对科研工作者们提出了要“坚持面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求、面向人民生命健康”的总体要求,为我国“十四五”以及更长一个时期推动创新驱动发展、加快科技创新指明了方向,激励着广大科学家和科技工作者肩负起历史责任,不断向科学技术广度和深度进军。2021年3月11日,李克强总理在答记者问时指出:“多年来,我国在科技创新领域有一些重大突破,在应用创新领域发展得也很快,但是在基础研究领域的确存在着不足。要建设科技强国,提升科技创新能力,必须打牢基础研究和应用基础研究根基。”面向市场需求,加强基础研究,加快科技创新,也是药用植物栽培学科急需解决的重要问题。
长期以来,一些基础性科学问题一直困扰着药用植物栽培生产发展,例如重茬障碍机制问题,生态适应机制问题,药材质量评价问题,等等。加强基础研究,提升药材生产科技水平,有效解决上述问题,将会有力推进土地资源可持续利用、生态种植、优良品种选育及各种生产管理措施优选确定,最终提高药材的产量与质量,促进中医药事业发展。
道地药材是指经过中医临床长期应用优选出来的,产在特定地域,与其他地区所产同种药材相比,品质和疗效更好,且质量稳定,具有较高知名度的药材。道地药材之所以品质优良、质量稳定,首先决定于其种质,也就是遗传基因。道地药材遗传基因是药用植物长期适应当地生态环境和人工定向培育措施的结果,将这些遗传基因收集好、保护好、整理好,是传承好道地药材精华的关键。因此,道地药材种质资源收集、保护、整理将受到药用植物栽培研究人员及药材生产相关企业的重视。由于道地药材是所有药材中的优秀代表,《中华人民共和国中医药法》第二十三条明确规定:“国家建立道地中药材评价体系,支持道地中药材品种选育,扶持道地中药材生产基地建设,加强道地中药材生产基地生态环境保护,鼓励采取地理标志产品保护等措施保护道地中药材。”此外,为发展道地药材生产,农业农村部、国家药品监督管理局、国家中医药管理局制定了比较详尽的《全国道地药材生产基地建设规划(2018—2025年)》。因此,道地药材种质资源将进一步受到重视和保护,道地药材生产规模将会大幅度增长。
药材是用于防病治病的特殊商品,质量是其生命,提高和保证药材质量是药用植物栽培研究永远的目标。药材质量决定于遗传基因、生态环境、药用植物个体发育时期及产地加工方法等四个方面,哪种因素发生变化都会导致药材质量发生变化。要提高和稳定药材质量,就需要控制好上述四种因素。2002年国家食品药品监督管理局颁布实施了《中药材生产质量管理规范(试行)》,2018年又发布了《中药材生产质量管理规范(修订稿)》,修订稿在管理关键环节、生产组织方式、产地、种质、农药、熏蒸、残留、生长调节剂、指纹图谱等方面提出了更高的要求。实施《中药材生产质量管理规范》的目的在于控制生产过程中影响药材质量的各种因素,实现各种操作的标准化,保证药材质量“稳定、可控”、临床用药“安全、有效”。随着时代进步,现代中药工业规模化程度提高,要求原料药材生产必须规范化、集约化、现代化以保证产品质量的稳定可靠。只有规范生产过程才能产出质量稳定、可控的药材,只有药材质量得到提高,中药饮片、中成药质量才能得到根本保证,中药产业才有可靠的物质基础。因此,《中华人民共和国中医药法》明确鼓励发展中药材规范化种植养殖基地建设。为保证药材质量,必须建立生产过程药材质量可追溯体系,通过信息记录、查询及问题产品溯源,实现药材“从生产到消费”的全程质量追踪与监管,使药材在整个行业流通中实现“来源可追溯、去向可查证、责任可追究”透明化管理。可以预见,随着对药材质量重视程度的加深,药材生产规范化、标准化水平将会进一步提高。
我国是中医药的发源地,药用植物栽培历史悠久。但长期以来,我国药材种植业从播种到采收仍以传统人工作业方式为主,人工成本高,雇工困难,劳动力老龄化现象严重,严重制约了中药产业的发展。随着药材种植规模的扩大,如何实现药材生产的机械化,已经成为亟须解决的重要问题。
药用植物栽培属于小众产业,品种多、规模小、品种间差异大、用药部位各不相同,机械研制无法实现大批量生产,以一品一机及小批量为主要特征,致使社会投入动力不足,需要动员各方力量、建立多元投入机制。近年来,经多方努力,药材生产机械研制取得了明显进展,许多机械已经投入生产之中,如西洋参播种机,丹参、黄芩种苗移栽机,黄芪、地黄、甘草收获机,金银花采收机,等等。药材生产机械化程度的提高,大幅度降低了人工成本,提质增效作用明显,也进一步促进了药材生产规范化、标准化水平的提高。
在药用植物栽培基地安装户外智能小型气象站,实现气象、土壤墒情和视频监控等数据的实时采集,通过数据异常的智能预警、种植设备的智能控制,实时、定时操控种植现场设备的自动化运作,可实现智能化自动化管理模式,解放人力、减少管理成本。在药用植物种植基地安装水肥一体智能灌溉系统和设备,包括智能施肥机,可以实现灌溉、施肥等作业的远程、定时或智能策略控制,结合环境监控系统所监测的数据和药用植物的生长模型,还可以自动执行灌溉和施肥决策,实现种植环境的自动调控,保证药用植物在适宜的环境中生长发育,为药材产量与质量的提高奠定基础。通过整合药材基地的种植环境信息、产地视频信息、农事作业信息、流通信息等,构建药材生产可视化安全追溯系统,管理人员可通过手机、电脑等电子设备进行数据查看,从而实现药材生产质量追溯,为构建绿色、健康、高可信度的药材品牌提供保障。实现药用植物栽培基地数字化管理,提高药材生产的智能化水平,将会是药材生产行业的技术性革命,具有广阔的发展前景。
现代生物技术发展迅速,药材生产如与现代生物技术相结合,有利于提升药材生产效率。如分子标记辅助育种及组培、脱毒等新技术可以加速繁殖和培育优良品种,有效提高药材产量与质量;应用组织细胞工程合成特定活性成分,可以实现工业化大规模生产;应用发酵工程培养药用真菌,可直接生产多糖类产品;开展药用植物工厂化栽培,可以实现某些药材的规模化、现代化生产。
以上几种发展趋势,对于提高药材产品的国际市场竞争力,乃至实现整个中药产业的升级换代,必将起到巨大的推动作用,带来翻天覆地的变化。
思考题:
1.简述药用植物栽培学的概念及主要研究内容。
2.药用植物栽培的特点及意义有哪些?
3.简述药用植物栽培的发展趋势。