14年來，郭蘭萍領(lǐng)銜團(tuán)隊(duì)向該頑疾發(fā)起挑戰(zhàn)。近日，該團(tuán)隊(duì)相關(guān)科研成果——中藥材生產(chǎn)立地條件與土壤微生態(tài)環(huán)境修復(fù)技術(shù)的研究與應(yīng)用獲得國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。
市場(chǎng)需求催生栽培頑疾
什么會(huì)出現(xiàn)上述“癌癥”，郭蘭萍總結(jié)，問題出在“根”上。
近年來，由于中草藥需求量持續(xù)增加，種植規(guī)模也在不斷擴(kuò)大。“本來一塊地種過一種中藥后，應(yīng)該讓土地休養(yǎng)生息，過幾年才能再種，現(xiàn)在卻變成不間隔的連續(xù)種植。同一藥用植物重茬耕作，由于施肥、灌溉等方式固定不變，會(huì)導(dǎo)致土壤理化性質(zhì)破壞、肥力降低、有益微生物種類和數(shù)量減少等一系列土壤惡化的癥狀，栽培年限越長(zhǎng)，問題越突出。”郭蘭萍介紹，這種被稱為“連作障礙”的問題，導(dǎo)致中藥材發(fā)病率劇增，品質(zhì)下降。
目前已實(shí)現(xiàn)人工栽培的藥用植物中，95%以上存在連作障礙，使道地藥材的原產(chǎn)地栽培變得越來越難以實(shí)現(xiàn)。”郭蘭萍說，由于連作障礙，三七主產(chǎn)區(qū)從云南文山向廣西轉(zhuǎn)移；懷地黃則由河南焦作移向山東、山西，甚至新疆地區(qū)近年來也開始大面積栽培地黃，而道地藥材主產(chǎn)區(qū)轉(zhuǎn)移必然造成中藥材質(zhì)量下降。
為了應(yīng)對(duì)上述問題，藥農(nóng)不得不采取措施，長(zhǎng)得慢就施化肥，病蟲害厲害就用農(nóng)藥。“這會(huì)導(dǎo)致土壤農(nóng)殘及重金屬的積累，經(jīng)由根系吸收，進(jìn)而造成中藥材農(nóng)殘、重金屬含量超標(biāo)，不僅關(guān)系到用藥安全，也極大地制約了中藥國(guó)際化。”郭蘭萍說。
細(xì)究“病因病機(jī)”對(duì)癥下藥
郭蘭萍帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)首先選擇對(duì)立地條件要求高、適宜用地緊張、連作障礙嚴(yán)重的三七、丹參、蒼術(shù)等10多種中藥材進(jìn)行研究。
研究組發(fā)現(xiàn)，中藥材含有大量次生代謝產(chǎn)物并以溶淋、腐解、分泌等形式釋放在土壤里，會(huì)導(dǎo)致自身種子的發(fā)芽率大幅下降，中藥連作障礙的“自毒”作用遠(yuǎn)比普通農(nóng)作物嚴(yán)重得多。以中藥蒼術(shù)為例，研究組試驗(yàn)證實(shí)，隨著種植年限增加，藥用植物代謝產(chǎn)生的自毒物質(zhì)在土壤中不斷富集，導(dǎo)致其種子發(fā)芽率逐漸降低，幼苗后期的存活率和株高下降，產(chǎn)生連作障礙。
如何減弱自毒作用、縮短歇地年限？研究人員調(diào)查了三七等栽培中藥材的10多項(xiàng)土壤基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，形成了中藥材土壤質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)體系，建立了中藥材栽培適宜性土壤的篩選方法。研究了菊花等藥材干物質(zhì)積累規(guī)律、礦質(zhì)元素營(yíng)養(yǎng)吸收與分配規(guī)律、肥料效應(yīng)、土壤供肥特性等問題，揭示了藥材對(duì)礦質(zhì)養(yǎng)料的需求特點(diǎn)及規(guī)律，開展了甘蔗渣、粉煤灰、石灰等土壤改良劑對(duì)藥材立地土壤的改良。研究人員還優(yōu)化農(nóng)藝栽培措施，建立了叢枝菌根緩解丹參等中藥材連作障礙并提高中藥材產(chǎn)量和品質(zhì)的綜合技術(shù)。
與此同時(shí)，針對(duì)連作障礙引起的重金屬污染，建立了重金屬復(fù)合污染土壤的化學(xué)修復(fù)、菌根調(diào)控技術(shù)。利用化學(xué)固定等手段，顯著降低土壤游離態(tài)重金屬含量；通過在污染土壤中施加粉煤灰、膨潤(rùn)土和腐殖酸等方式，緩解重金屬污染對(duì)青蒿生長(zhǎng)的抑制作用。針對(duì)大量施用農(nóng)藥導(dǎo)致的農(nóng)殘等問題，研究人員建立中藥材栽培土壤農(nóng)殘重金屬危害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法及綜合治理技術(shù)，建立了基于土壤孔隙水中殘留農(nóng)藥生物有效性的評(píng)估技術(shù)，和基于農(nóng)藥降解質(zhì)粒轉(zhuǎn)移的土壤中殘留農(nóng)藥污染持續(xù)有效修復(fù)技術(shù)等。
這些因時(shí)、因地、因品種差異的個(gè)性化技術(shù)的運(yùn)用，成為解決連作障礙的關(guān)鍵，使多種中藥材連作歇地時(shí)間顯著縮短。
必須走生態(tài)種植之路
“我夢(mèng)想的中藥種植，是敬畏自然、尊重中藥自身生長(zhǎng)規(guī)律的生態(tài)化種植。”郭蘭萍解釋說，但這不意味著回歸純天然、原始、傳統(tǒng)的中藥生產(chǎn)方式，科研人員的使命就是利用手中的技術(shù)武器，尋找一條兼顧生態(tài)種植、優(yōu)質(zhì)足量供應(yīng)的解決方案。
具體到中草藥種植，郭蘭萍的努力目標(biāo)是盡可能縮短由于連作障礙引起的歇地時(shí)間，同時(shí)保持土壤質(zhì)量，保證多年生栽培藥用植物在栽培全過程中的立地條件和土壤微生態(tài)環(huán)境。
為了達(dá)成這一目標(biāo)，該團(tuán)隊(duì)還建立了中藥材土壤肥力綜合評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系，研制開發(fā)了三七、菊花等中藥的專用肥及三七連作障礙生物菌劑。同時(shí)，舉辦了20多期中藥材栽培土壤綜合修復(fù)及重金屬綜合治理培訓(xùn)班，培訓(xùn)了大批基層科技骨干和藥農(nóng)，指導(dǎo)中藥材種植基地9個(gè)，種植中藥材面積達(dá)10萬余畝，產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益3.8億元。
郭蘭萍和同事們希望，隨著這些技術(shù)的普及，生態(tài)化種植理念也能在中藥種植業(yè)形成共識(shí)，種植出更優(yōu)質(zhì)、安全的中藥，給公眾健康帶來更大福祉。
