林药间作研究现状与展望
2017-05-17周泽建
周泽建
摘要:【目的】对近10年来林药间作效益分析、林药间作对药用植物与周围环境的影响等方面的研究进展进行梳理、归纳,以期为深入研究林药间作提供一定的参考,为我国推广林药间作提供参考依据。【方法】对2006-2016年中国知网、万方、重庆维普等中文数据库与Web of science、PubMed等英文数据库,以题名或关键词为“林药间作”和/或“复合种植”进行检索,整理、归纳了近10年来有关林药间作的研究文献。【结果】林药间作的研究主要集中在实证调查的基础上分析实施林药间作后所产生的效益及对药用植物产量和光合特性的影响。【结论】今后的研究应该加强林药间作对药用植物活性成分、指纹图谱及复合系统中水循环、养分循环等方面的研究。
关键词:林药间作;研究进展;发展趋势
中图分类号:S759.8 文献标识码:A 文章编号:1003-4374(2016)05-0055-04
Abstract:【Objective】Through efficiency analysis of nearly 10 years forest-medicinal herb intercropping, clarify and summary the influence of medicine and surrounding environment by intercropping, provide reference for further studying and promoting forest-medicinal herb intercropping.【Method】 Index the literature in CNKI, Wan Fang, VIP, Web of science and PubMed Database from 2006 to 2016, Whose tiles or keywords are "Forest-medicinal herb intercropping" and/or"compound plant".【Result】The research of Forest-medicinal herb intercropping is mainly focused on the analysis of the effects of Forest-medicinal herb intercropping and effects of Forest-medicinal herb intercropping on the yield and photosynthetic characteristics of medicinal plants. 【Conclusion】 In the future, we should strengthen the research on the active components and the fingerprint of medicinal plants,the water circulation and nutrient circulation in the compound system.
Key words: Forest-medicinal herb intercropping; research advance; development trend
近十多年,国家大力推行退耕还林生态工程,成效显著,既很好地保护了生态环境,又防止了水土流失。但是,退耕还林后续发展怎么走,怎样走才能既增加农民收入,又能巩固它的成果?这是值得思考的问题,也是政府和当地农民非常关心的问题,同时也是时下研究热点之一。林药间作是退耕还林后续发展最佳模式之一,是混农林业的一部分[1,2]。它的核心内容是根据不同生态环境条件,选择适宜、具有一定耐荫的药用植物进行林下半野生化栽培。它既能充分利用林地资源,又可以使野生药用资源得到保护与利用,还可增加林业的附加值,实现以短养长、长短相结合的良性循环,为增加林农收入提供新思路。林药间作也因此成为林业产业发展的研究热点。本文从林药间作实践经验总结,林药间作对药用植物、周围环境的影响等方面进行评述,讨论我国林药间作研究的发展方向,以期为我国林药间作今后研究提供一定的参考。
1 林药间作实践经验的总结
近几年,在国家大力支持、政策推导下,林药间作得到长足的发展,尤其是2012年7月国务院颁发《关于加快林下经济发展的意见》[3]后,林药间作发展迅猛,得到很好的成效,获得良好的经济、社会和生态效益。龚淑萍等[4]对林药间作实践经验总结如下:退耕还林下间作半野生中药材产生很好的经济效益、社会效益与生态效益;间作增加产值14450万元,给当地农民提供许多就业岗位,缓解当地就业压力,减少土壤侵蚀。严金娥等[5]通过对邯郸市退耕还林工程区林药间作的调查得出:林药间作可以增加生物多样性,提高土地资源利用率,增大土地经济产比,增加农民收入,如间作金银花,既可以防治水土流失,又可以提高经济效益,每公顷金银花增加农民收入约1万元。余振忠[6]对山阳县林药间作模式做了详细调查分析后,指出行间带状、株间穴状间作的经济效益和生态效益都高于純林的经济效益。汪一鸣等[7]对李宅采育林场的林药间作情况进行调查得出:杉木人工林下间作绞股蓝增加产值7800元/hm2,间作草珊瑚3年后增加产值7260元/hm2,产生良好的经济效益和社会效益。
2 林药间作对药用植物的影响
2.1 对药用植物生长的影响
林药间作对药用植物的影响主要是光。光是植物光合作用必要的因子,也是植物生长与发育最重要的生态因子。它影响植物细胞分化与生长,继而影响植物的株高、地径、叶片数等生长指标。研究表明,林药间作降低药用植物的株高与地径,减少花朵和叶片的数量[8,9]。但是,增施有机肥可以改善药用植物的生长情况,且在中肥力梯度下改善效果最明显[9]。林型行距对株高的影响,不同的药用植物有着不同的表现。王继永等[10]研究表明不同毛白杨行距对甘草的株高生长有显著影响,随着行距减少,株高降低,而行距对桔梗的株高生长则无显著性影响;行距对天南星的株高有较大的影响,随着行距的增加,株高呈现先增加后减少的变化趋势。另外,植物化感物质对药用植物的生长也有一定的影响。Li等[11]利用胡桃叶浸提液对板蓝根、苍术、细叶远志三种药用植物进行化感试验表明,胡桃浸提液显著抑制板蓝根的发芽和幼苗生长,但低浓度的浸提液(0.25%)促进苍术和细叶远志的发芽与幼苗生长。Zhang等[12]研究显示,野茶树、大叶桉、木瓜、西南桤木的叶或根提取液对滇龙胆草发芽、胚根与胚芽的生长都具有一定的抑制作用,但是各种树木提取液抑制效果不同,其中野茶树提取液的抑制效果最轻。
2.2 对药用植物产量的影响
光对药用植物的初级产物和次级产物的累积都具有显著影响。林下种植药用植物,由于光照的不足,通常使药用植物的产量下降[9,13,14]。但有时,间作可以提高药用植物的产量[15]。另外,增施有机肥也可以达到增产的效果[9]。
2.3 对药用植物活性成分的影响
药用植物的主要活性成分一般为次生代谢产物。它是一类植物次生代谢过程中产生的小分子化合物,具有抗病、抗虫、抗逆境的生态功能。药用植物遇到逆境时,产生具有防御作用次生代谢产物来适应环境,提高生存竞争力。因此,林药间作促进了药用植物活性物质的累积[13,16~19]。
2.4 对药用植物生理特性的影响
林下种植的药用植物遭受光胁迫,继而促使了光合生理特性和抗氧化酶活性的变化。大多数学者认为随着郁闭度的增大,光合速率呈现先升高后降低的趋势,且中等郁闭度时光合速率最大[20-22],但少数学者不赞同,认为它是一个下降过程。魏胜利等[16]研究遮荫对甘草光合生理特性的影响指出:随着遮荫强度的增大,甘草叶片日平均光合速率(Pn)呈不同程度的下降,但叶绿素含量呈增大的趋势。杨志玲等[8]研究表明不同林型间作系统对石蒜叶片叶绿素总量及叶绿素a/b无显著影响,但对Fv/Fw显著影响,明显高于全光照的,说明遮荫条件下石蒜叶片捕获激发能的效率明显高于全光照的。徐立军[19]认为间作可以提高叶绿素、叶绿素a与b的含量,且随行距的减少,三者呈逐渐升高趋势,而抗氧化酶SOD、POD和CAT活性则随行距的减少呈现先升高后降低再升高的趋势。
2.5 对药用植物指纹图谱的影响
研究林下间作对药用植物指纹图谱的影响比较少。徐立军[19]利用高效液相色谱法研究板栗与掌叶半夏间作对掌叶半夏指纹图谱影响表明:不同的光照强度、光质和间作对指纹图谱滞留时间无显著性影响,而对峰面积有不同程度的影响。这说明不同处理下掌叶半夏的药用成分种类没有发生明显的变化,只是含量呈现不同程度的变化。
3 林药间作对周围环境的影响
3.1 对林木的影响
林药间作是一种立体种植模式,能多层利用光能,促进系统生产力的提高。在该人工复合系统中药用植物促进土壤环境的改善,增加根际有益微生物种群数量[23]。因此,该模式显著促进了林木的生长,大大提高林木生物量[24]。
3.2 对土壤环境的影响
有不少的学者认为间作可以改善土壤理化性质。闫法领等[25]研究了马尾松人工林下三种植被恢复模式对土壤环境影响,结果表明:林药模式显著改善了土壤环境,使土壤有机质、速效钾、脱氢酶活性依次增加了67.35%、32.71%和16.81%。Rosazlin A等[26]研究表明林药间作条件下增施生物土壤改良剂可以显著提高土壤表层肥力。另外,还有学者认为适宜的林药间作在一定程度上增加了生物多样性、土壤含水量与植被的盖度[27]。
3.3 对林木病虫害防治的影响
有一些药用植物可以释放具有某种特殊气味的次生代谢产物,可以驱逐或毒杀害虫,从而抑制病虫害,减少危害[28]。蔡静等[29]在调查杨树间作模式效益的基础上得出:林药间作显著抑制天牛的危害,使天牛虫口密度和有虫株率依次下降95.8%和96.5%。另外,林药间作可以增加生物多样性,继而有可能妨碍害虫寻找食物和扩散迁移,从而达到控制害虫的目的。
4 讨论与展望
林药间作是退耕还林后续发展最佳模式之一,是混农林业的一部分。自2012年7月国务院颁发《关于加快林下经济发展的意见》后,作为林下经济最佳模式之一的林藥间作发展迅猛,遍及全国。在政府政策的推动下,林药间作深入人心,得到林农、专家和政府的关注,成为了研究热点。但专家和学者们的研究主要集中在实证调查的基础上分析实施林药间作后所产生的效益及对药用植物产量和光合特性的影响。林药间作对药用植物活性成分、指纹图谱及复合系统中水循环、养分循环等方面的研究比较少。因此,林药间作的研究趋势有如下几个方面:
(1)林药间作的基础研究是主流。基础研究一般包括林地环境对中药材产量与质量的影响,林下中药材对林地环境的影响。不同药用植物具有不同的生态、生理习性,因而复合种植对不同药用植物种类的影响也不同。因此,对于具有潜在推广的民族药用植物种类,进行相关的基础研究是非常重要的,对于指导林农栽培具有非常重要的现实意义。
(2)林药间作对中药材活性成分积累的影响及其机制是今后研究的方向。药用植物的活性成分一般是一类具有特殊结构的次生代谢物,是植物防御系统中重要组成部分。它在植物体内的累积受两大因素的影响,即基因和外部环境条件。逆境一般来说可以促进次生代谢产物的累积[30,31],因此,探讨林下环境条件的变化对药用植物活性成分的影响,对于更好地指导林农调控药用植物的质量与产量和规范中药材GAP生产规程具有很大现实意义,对民族药用植物资源保护与利用具有非常大实践意义和理论价值。
(3)在国家大力支持、政策推动下,野生药用植物的保育促繁、人工栽培、优良品种的培育及规范化栽培技术将是未来研究热点。自2012年国家大力推行林下经济以来,林药间作遍地开花。但各种类型复合种植所产出的效益是不同的,它的操作规程也五花八门,不存在统一高产林药复合栽培体系。因此,研究怎样提高林下种植药用植物的质量与产量具有非常重要现实意义,对于促进林下经济的发展具有长远的影响。
(4)林药复合人工系统内水分、养分循环的研究。水分是植物生长发育的重要生态因子,是营养元素进入植物体内的运输媒介。探讨林药生态系统中药用植物需水耗水规律及水分利用率,以探求水分循环与中药材生产力关系的规律,有利于规范中药材GAP生产规程。养分是植物生长与发育不可或缺的生态因子之一,它的循环利用是林药生态系统中林木、药用植物等生物生存与发展的基础,是生态系统的主要功能之一。分析林药生态系统中养分循环规律,探讨养分循环利用和药用植物质量与产量的关系,有利于提高养分利用率和生态系统生产力。
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