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中药材生态种植模式及技术的评估

2018-11-06康传志王升黄璐琦吕朝耕王晓周涛韩邦兴周洁刘伟周利蒋靖怡郭兰萍

中国现代中药 2018年10期
关键词:生态效益生态农业中药材

康传志,王升,黄璐琦,吕朝耕,王晓,周涛,韩邦兴,周洁,刘伟,周利,蒋靖怡,郭兰萍*

(1.道地药材国家重点实验室培育基地,中国中医科学院中药资源中心,北京 100700;2.山东省分析测试中心,山东 济南 250014;3.贵阳中医学院,贵州 贵阳 550002;4.皖西学院生物与制药工程学院,安徽 六安 237012;5.济南大学生物科学与技术学院,山东 济南 250012)

生态农业作为国际上公认的当代最先进的农业模式,具有整体性、多样性、高效性、优质性和可持续性的特点[1-2],在保护资源、改善生态环境、维持农业可持续发展等方面起着重要作用[3-4]。生态农业的发展理念是追求经济效益、生态效益和社会效益的高效统一,其本质目标是追求农业的可持续发展[4]。与工业化农业相比,生态农业具有投资小,产出高,无污染,风险小的特点,综合效益显著,正成为21世纪的全球农业发展的新方向[5-7]。作为现代农业的重要组成部分,在保护和改善农业生态环境的前提下,生态农业遵循生态学、生态经济学规律,运用系统工程方法和现代科学技术,集约化经营的农业发展模式[8]。与常规农业相比,中药材生态种植在品质特性、生境要求和市场前景等方面均具有巨大的优势[2]。2004年,郭兰萍等首次提出 “中药资源生态学”的概念[9],并完成了 “有效恢复中药材生产立地条件与土壤微生态环境修复技术”项目的研究与生产实践,有效推动了中药生态农业的跨越式发展。

目前,我国中药材生产正面临难得的发展机遇[10-12],但由于过分追求产量,存在过量使用化肥农药等问题[2,13],导致中药农业可持续发展面临着史无前例的巨大挑战[14-15]。由于中药材生态种植起步较晚,可借鉴的经验少,生态种植模式及技术还处在摸索阶段。虽然当前生产实践中已经形成了一些行之有效的中药材生态种植模式和技术[16-17],并对各地中药材生态种植起到很好的指导作用,但由于这些生态种植模式或技术对中药材品质的影响以及经济效益、生态效益及社会效益相关研究很少,导致中药材生态种植在宣传推广中的说服力不足。中药材生态种植作为新生事物,如何评价生态种植对中药材品质影响及其综合效益是目前中药生态农业研究和实践中急需解决的现实问题。

本文结合中药材特点和前人在生态农业相关研究的经验总结,以生态种植模式及技术为对象,以质量安全和综合效益为中心,以实现 “中药资源高效利用、生态环境保护和中药可持续发展”为目标,对中药材生态种植模式及技术的评估原则、评估内容、评估指标和评估方法等几个方面进行阐述,构建中药材生态种植评估体系,为中药材生态种植模式及技术评估工作的开展提供指导。

1 评估原则

1.1 科学实用性原则

中药材生态种植模式及技术的评估必须遵循中药资源可持续利用的自然规律、生态规律和经济规律等科学规律,能客观、全面地反映生态种植的内容和特点,科学涵义明确,评估指标概念清晰,各指标之间既要避免重复,又要有内在联系[18]。而且,评估指标要可量化,保证与我国中药材生产实际水平相适应,能较好地度量和评价不同地区、不同类型和不同模式生态种植建设目标实现的程度[19]。

1.2 整体系统性原则

中药材生态种植评估体系构建要坚持整体系统性原则,用整体、系统观念反映中药材生态种植建设在药材品质安全、经济效益、环境效益和社会效益四个方面的有效性状况,能全面地体现被评价区域中药材生态种植建设的整体情况,如中药材品质提升情况,经济效益合理化情况,生态环境趋良化方向发展情况,以及资源利用的可持续性等[19]。

1.3 可操作性原则

中药材生态种植评估体系构建应尽量选取有代表性、多用途性和可定量化的指标,比如单位面积产量、投入产出比、利用效率等,保证少而精,数据易获取,以便于计量和应用[20]。另外,同一层次的量纲要统一,多采用实物、货币等,要求具有较强的可比性[19]。

1.4 动态性原则

随着科学技术的进步,新的成熟的种植模式和技术不断出现,中药材生态种植建设是一个动态变化和持续更新的过程,表现在中药材生产的周期性和周期循环的连续性,即某些指标往往需要通过一定的时间尺度,经过几个周期循环才能得到反映[21]。以中药材土壤为例,中药材栽培地土壤肥力会随着药材栽培年限增长发生变化[22]。在评估土壤肥力等指标时,需要进行动态监测,以保证中药材的品质和安全。因此,中药材生态种植评估指标体系的构建要综合考虑静态指标与动态指标相结合,坚持动态性原则,保证中药资源永续利用。

2 评估内容

评估指标体系是生态种植评估内容的核心,建立标准化、规范化和统一化的评估指标体系成为中药材生态种植安全、高效、可持续发展的重要保障。当前中药质量安全已成为中药材产业健康发展的关键,也是中药材种植环节最为关注的,因此将中药材质量安全作为评估中药材生态种植模式及配套技术的核心指标。在综合效益方面,生态效益是生态种植发展的前提,经济效益是生态种植建设的驱动,另外,在使社会延续的同时实现社会效益。在总结前人研究的基础上[23-25],下面从质量安全、经济效益、生态效益和社会效益4个方面构建中药材生态种植评估指标体系(见表1),为实现中药农业的可持续发展提供保障。

表1 中药材生态种植模式及技术评估指标体系

2.1 质量安全指标

中药材生态种植评估指标体系分别设置一级指标、二级指标和三级指标,其中质量安全指标作为一级指标,质量合格、品质提升和安全性检查作为二级指标,在每一指标下又根据中药材生态种植模式和技术的具体内容设置三级指标,如安全性检查包括重金属残留量、农药残留、二氧化硫残留和黄曲霉毒素等指标,具体指标说明见表1。

2.2 经济效益指标

在经济效益评估方面,设置了产量和产值2个二级指标,其中产量包括单位面积产量和土地生产率指标,产值包括净亩产值和投入产出比。对于中药材生态种植来说,由于劳动投入增加而造成的成本完全可以通过品质提升带来的价值而抵消掉,因此,投入产出比更能全面地反映中药材生态种植带来的经济效益。

2.3 生态效益指标

在生态效益评估方面,设置了农药化肥减施效果、生态环境和土壤肥力共3个二级指标。其中,农药化肥减施效果主要由化学农药减施率、化肥氮磷减施率和药材增产率3个指标综合反映;生态环境指标主要包括植被覆盖率和环境空气质量指数;土壤肥力指标包括土壤机械组成、土壤有机质、土壤pH、土壤有效氮、有效磷、速效钾和土壤水溶性盐共5个三级指标。以上指标共同反映中药材生态种植的生态效益。

2.4 社会效益指标

随着全国精准扶贫行动的推进,人们意识到贫困地区生态环境比较适宜中药材的生产种植。因此,在贫困地区大力发展中药材生态种植,是开展中药材产业扶贫和科技扶贫的重要举措。与此同时,基于精细耕作的中药材生态种植较大的人力投入还能解决农业剩余劳动力就业问题,增加农民收入。因此,在社会效益评估方面,设置了推广种植面积、农业科技贡献率和农民脱贫比率等共3个二级指标。

续表1

3 评估方法

根据已经建立的中药材生态种植模式及技术的评估原则和评估内容(评估指标),从质量安全、经济效益、生态效益和社会效益四部分构建了符合中药生产实际的评估方法,每一项评估指标均给出相应的评估方法和参考资料,具体见表1。

第一,质量安全部分,该部分是中药材生态种植模式及技术评估的重点。相对于粮食等传统农业生产,中药材生态种植更注重品质,其次才是产量。中药材次生代谢产物的含量决定了中药材品质的优劣。因此,中药材生态种植在保证药材质量符合药典标准合格的情况下,更加追求品质的提升,所以品质提升指标是质量安全部分评估的重中之重。中药品质评价常用的技术方法包括 UPLC、GC-MS、HPLC/UPLC-MS、指纹图谱、代谢组分析等[26]。其中,代谢组学作为现代中药研究的重要分析手段,在中药质量控制、有效性和安全性研究等方面具有重要的应用价值[27-29]。而且,代谢组学方法也被广泛应用于有机农业和传统农业种植的农作物鉴别分析中,如Bueno等人采用代谢组学方法,找到了6种质量标志物,实现了有机和常规种植的番茄之间的鉴别[30]。因此,在中药材品质提升的评估中,同样可以采用代谢组学的方法将常规种植的药材、生态种植的药材和野生道地药材三者的化学成分进行比对分析,开展中药多组分综合整体评价[31]。

第二,经济效益是药农最为关心的,本部分主要设置了产量和产值2个二级指标,其中单位面积产量是最直观反映经济效益的评估指标,其评估方法为总产量与种植面积的比值,简单可行。此外,在产值的评估上,投入产出比是不可缺少的重要指标。对于中药材来说,通过开展生态种植可能会由于劳动投入增加造成成本投入增加,与此同时也会通过品质提升带来更大的价值提升。因此,采用中药材生长周期内总投入与总产出比值的方法能更科学的反映中药材生态种植的经济效益。本部分的评估方法可参照张福锁等人在玉米、小麦和水稻生态农业上采用的作物产量、农民收入等评价方法[25]。

第三,生态效益部分,重点关注农药化肥减施效果、生态环境和土壤肥力方面的评估。其中,植被覆盖率指标主要适用于采用林下种植模式的中药材,可用森林面积占中药材种植土地总面积之比表示。环境空气质量指数作为反映生态环境评估的重要指标,其评估方法可参照HJ 633—2012《环境空气质量指数(AQI)技术规定(试行)》。需要注意的是,土壤肥力是一个动态指标[32],需要连续动态监测中药材种植地的土壤有机质、pH、有效磷、有效氮、速效钾和水溶性盐等指标,掌握其动态变化,及其预测和调控。各指标的评估方法均为常规的检测方法,如采用重铬酸钾容量法检测土壤有机质,具体方法可参照NY/T 1121.6—2006《土壤检测第6部分:土壤有机质的测定》。

第四,社会效益部分,在贫困地区大力发展中药材生态种植,是落实精准扶贫、精准脱贫基本方略的重要实践。因此,本部分重点设置了推广种植面积和农民脱贫比例来反映中药材生态种植带来的社会效益,其评估方法主要为常规统计方法,简单易行,如推广种植面积可通过计算某一区域内使用该生态种植模式种植的药材总面积获得。

4 小结

本文从评估原则、评估内容(评估指标)和评估方法3个方面构建中药材生态种植模式及技术评估体系。用统一的量纲评价中药材生态农业建设的质量安全和综合效益,并以此来体现不同产地不同生境下的中药材生态种植模式优劣,对中药材生态种植模式及技术进行客观全面地综合评估,不仅为中药材生态种植模式及技术的推广应用提供理论依据,而且为业内开展与中药生态农业相关的评估工作提供定量或定性的参考标准。该评估体系在推动药材品质安全稳定提升的基础上,实现了经济效益、生态效益和社会效益的高效统一,为中药材生态种植模式及技术评估工作的开展奠定了坚实基础,有力保障了我国中药生态农业的安全、高效、可持续发展。

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