“中医果业”的理论与实践
2019-01-06高登涛郭俊英朱迎春涂洪涛赵胜杰程大伟陈锦永
张 杰,高登涛,郭俊英,朱迎春,涂洪涛,司 鹏,王 丽,赵胜杰,程大伟,陈锦永
(中国农业科学院 郑州果树研究所/中国农业科学院 果树生长发育与品质控制重点实验室,河南 郑州 450009)
“中医果业”是将中医原理和方法具体应用于果树产业领域,实现现代果业与传统中医的跨界融合、优势互补、集成创新。“中医果业”尊重自然,关爱生命,创新应用中医技术和产品,基于现有环境和条件,在不增加生产成本和果农负担的前提下,解决果树生长过程中出现的生物和非生物胁迫,保障果树的健康生长和果实的良好品质[1]。
本文主要介绍了一些中医药制剂、微生物菌肥、生物刺激素及自然提取物在果树生产中的应用。此外,利用中医的原理与方法所提出的立体套种、循环种养以及轮作模式在果树种植中的应用亦有所涉及。果品中的一些中医药成分对于维持人体的健康同样具有重要作用。
目前,我国果树栽培面积约1536.71万hm2,果品总产量约2.75亿t,是世界最大的果品生产国,但与果业发达国家相比,我国的果品生产还存在生产效率不高、经济效益较低、土壤环境恶化等突出问题,影响了果品的市场竞争力。将“中医”的理论和方法应用于果树生产,有望解决一些果树产业中的瓶颈问题,促进果树产业的健康可持续发展。
1 “中医果业”的内涵
水果是我国农业的几大支柱产业之一,同时也是我国具有竞争力的农产品之一,因此,发展水果产业是建设新农村,实现增效、增收的重要途径。在现有的农村格局中,小规模种植结构、可耕种土地流失、低水平物质回报等问题,迫使果树种植者们在有限的土地上密植高产品种、过量施用化肥、不规范使用农药,片面追求产量和收入的最大化,不去顾及环境和生态问题,进而导致果实风味劣变、品质下降、病虫害加剧、农药残留超标,最终影响消费者的健康及果农的经济收益[2]。
中医不仅能医治人类疾病,而且其原理和方法对动植物都有医治疾病、促进其健康生长的作用,并能有效地改善生态环境[1]。“中医农业”就是将中医原理和方法应用于农业领域,实现现代农业与传统中医的跨界融合、优势互补、集成创新,产生“1+1>2”的效应[1]。“中医果业”作为“中医农业”的一个分枝,就是将“中医农业”的原理和方法应用于果树生产领域,不仅能很好地解决目前我国果业所面临的一系列难题,而且也可为我国果业供给侧生态转型提供一条有效途径。
2 “中医果业”在果树生产中的理论与实践
2.1 “中医果业”在果树生产中的应用
“中医果业”与“中医农业”一样,具有3个方面的特征:一为整体性,作用范围是全体的,覆盖所有生产单元和循环链;二为系统性,着重系统以及各部分的内在联系;三为综合性,通过各种方法,形成各方面、多层次的复合效应,以达到理想效果。近年来,我国果业科技工作者在“中医果业”相关领域研究与实践中做了大量工作,取得了许多成果和经验[1]。
2.1.1 中医药制剂在果树生产中的应用 基于中草药配伍原理,利用生物源物质和天然矿物源物质制成农药、肥料或相关的天然调理剂和添加剂应用于果业[3]。与有机合成农药相比,根据中草药配伍原理萃取而成的植物保护液,药食同源、药肥双效,可以补充果树生长所需的营养成分和活性物质,促进果树营养复壮,有利于展叶,创造更多的有机质,为果树提供全程保健和病虫害防治,增强果树抗逆性。另外,植物保护液连续使用不会使病虫害产生抗性、不破坏生态环境。相对于果树病虫害而言,关于中医药制剂防治果树病菌害的研究逐年增多。刘祥东等研究表明,杀菌成分包括紫草素、黄柏碱、小檗碱、黄芩素、绿原酸、薄荷酮、皂苷类、多硫化合物等物质,营养成分包括多糖(黄芪多糖、当归多糖等)、黄酮类化合物、脂肪酸类化合物、皂苷类化合物、纤维素、木质素、氨基酸类及中微量元素(硫、锌、钙等)等的中医药制剂防治核桃腐烂病、樱桃流胶病、苹果轮纹病效果良好[4]。王强等通过对植物杀菌剂的筛选发现蒜头原汁液对很多病菌菌丝(如胶孢炭疽菌、荔枝霜疫霉病菌、小核菌菌丝等)的生长有较强的抑制作用,而且黄连水煮液对荔枝霜疫霉菌丝的生长也有很强的抑制作用[5]。宿飞飞等研究发现,从多种中草药中提取出来的植物源杀菌剂“黑农一号”对青霉菌的抑菌效果最好,苦参次之,这也是中国有史以来第一次对植物源杀菌剂抑制青霉菌的报道[6]。最近,张猛通过研究发现,高浓度植物源杀菌剂20%丁香酚水乳剂在高浓度下对草莓灰霉病具有较好的防治效果,低浓度下与化学农药混用能有效防治草莓灰霉病[7]。数年来,国外已有一些植物源灭菌剂进入市场,如含有氰基的嘧菌酯和苯氧菌酯,对白粉病防效良好的蓼科植物提取物等均已工业化生产[9]。印楝素可用于防治果树和作物的炭疽病、早疫病、落叶病等真菌病害[8]。由黄蒿种子精油开发的产品在荷兰上市[9]。我国已经开始应用于防治植物病害的活性成分有大蒜素、麻黄油、细辛油等,产品有0.6%苦小檗碱杀菌水剂、40%农科1号乳油等[8]。
2.1.2 微生物菌肥在果树生产中的应用 现代化学兴起以后,化肥顺势产生,人类为了追求较大的产出,盲目增加化肥施用量,对土地生产潜力的过度挖掘,导致土壤生态平衡被打破,生产力下降。为了保持产量,继续加大化肥施用量,从而形成恶性循环[10]。中医理论讲究因人而异,大处着眼,小处着手;调理为主,治疗为辅;治本为主,标本兼顾,从整体看问题,利用系统论的原理解决问题。首先对土地生产力做出客观正确的评估,确定产出阈值,然后在保证产量的同时,集众家之所长,保障土壤可持续发展。中医农药及肥料可以增加富含微量元素的矿物质,调理土壤物理性能,形成良好的土壤结构,既可以治理土壤污染,又可以促进果树次生代谢产物的产生,从而增加果树的抗逆性及果实的营养水平及口感。利用微生物菌肥能有效改善土壤板结,促进果树根部生长发育。菌种繁殖过程中产生的代谢产物,能够螯合土壤中的重金属和农药残留,使其不被果树吸收。另外,微生物分解土壤中的有机氮可以满足农作物生长发育过程中对氮素的需求,从而有效提高作物的产量[1]。王素英等通过在蔬菜、水果、药用植物等高回报的经济作物上的研究发现,各类微生物及复合微生物肥料的增产幅度为10%~20%[11]。李鹏程等探讨了不同腐植酸肥和菌肥混施对葡萄产量和品质的影响,结果表明:不同配施方式均提高了土壤有机质含量,降低了土壤pH值,增加了土壤中的有效养分含量,果面色泽鲜红,增加了糖酸比和产量[12]。周绪宝等在草莓生产过程中施用复合益生菌,根系发达,单果重和产量增加,提升了果实的鲜食品质,可溶性固形物和糖酸比提高,货架期延长[13]。在高氮水平下施用微生物肥料,砀山酥梨果实的品质及耐贮性均显著提高[11,14]。不同类型微生物肥料配施能显著提高龙冈茌梨果实的单果重、降低果皮厚度和石细胞含量[11,15]。在西瓜育苗和移栽过程中施用复合微生物菌剂或肥料能有效防治西瓜病害的发生,克服连作障碍[11,16]。邵阳等施用枯草芽孢杆菌和解磷细菌处理猕猴桃园土壤发现,有益菌能显著提升土壤磷酸酶活性、脲酶、蛋白酶及蔗糖酶活性,提高可溶性固形物、中心糖、可滴定酸、维生素C等物质的含量[17]。
2.1.3 生物刺激素在果树生产中的应用 “中医农业”的核心是“治未病”,与之相应的生物刺激素也是近些年来新提出的一个名词。生物刺激素是一种材料,当应用到植物、种子、土壤或者栽培基质中,再与已有的施肥计划相结合,增强了植物对养分的利用效率,或者以直接或间接的方式提供改善植株生长或抗逆反应[18]。生物刺激素的种类有很多,包括腐植酸、氨基酸、多肽、海藻酸、壳寡糖、微生物等[19]。生物刺激素即是利用中医理论(病因学说、病机学说及养生学说、分形经络说等)来实现提高植物抗逆性,抵御非生物因素的胁迫,促进根系发育,促进营养物质的吸收、转运和使用等,从而达到农药化肥减施,进而达到增产提质的目的[20]。许珍等研究认为,壳寡糖作为激发子,能够促进植物种子发芽和植物生长,可有效诱导植物抗病性,增强植物对病害的防御能力,且还具有对环境无污染、药效持续时间长、超高效等特点[21]。蒋小姝等指出,甲壳素及壳聚糖主要来源于甲壳类海洋生物的外壳,而我国海域广阔,可以说是一种储量巨大的生物资源[22]。甲壳素及壳聚糖无毒副作用,具有良好的广谱抗菌性、生物官能团性和相容性,已经被用于植物生长调节剂、植物病害抑制剂、果蔬保鲜剂、土壤改良剂、饲料添加剂等方面,并已取得较好的效果[23-26]。壳聚糖能促进植物生长,并能在一定程度上提高植物的抗逆性[27]。甲壳素及壳聚糖是一种理想的作物种衣剂,可以不同程度地提高种子的萌发及幼苗的生长,进而提高作物产量,同时还可抑制作物在生长发育过程中多种致病菌的生长,具有十分重要的经济和研究价值。与未经处理的相比,使用壳聚糖处理后的小麦种子,其产量可以提高25%左右,而且可以降低小麦在生长过程中容易出现的病害,从而减少农药的施用[28]。刘培京等研究发现,海藻生物有机液肥应用于蔬菜种子浸种,对提高发芽率和壮苗具有较好的效果[29]。刘刚等发现,在洋香瓜伊丽莎白膨瓜期喷施250倍液海藻肥的效果最佳,可提早3 d采收、增产4.03%,洋香瓜外观颜色加深、着色均匀、果肉厚度和含糖量增加、可溶性固形物和维生素C含量均有所提高[30]。吴秀红研究认为,海藻液肥在适当的浓度下能够促进黑果枸杞种子萌发、生理生长和提高黑果枸杞的抗盐性[31]。
2.1.4 自然提取物在果树生产中的应用 果实在采后贮运过程中经常受到病菌的感染,使得果实变质不可食用,给农民造成很大的损失。目前常使用一些化学杀菌剂来阻止病菌对果实的侵染,而杀菌剂易形成化学残留,危害人类身体健康[32]。采用从自然界提取的物质进行采后处理,无毒副作用,保证了消费者的身心健康。彭旋等采用白薇复合提取液涂抹脐橙果皮,研究结果表明该处理可以使果实保持较高的可溶性固形物、可滴定酸、维生素C及总糖含量,有效抑制果实丙二醛含量的积累,降低果实多酚氧化酶活性,保持果实较高的超氧化物歧化酶、过氧化物酶、苯丙氨酸解氨酶活性,对脐橙冷藏保鲜效果较好[32]。孙思胜等利用丁香、桑叶、广藿香抽提物处理成熟的葡萄果粒,结果显示不同植物提取物处理均可不同程度地延缓葡萄果实中多酚含量、总可溶性固形物含量及维生素C含量的下降速度,较好地保持了葡萄果实的贮藏品质[33]。其中,经桑叶处理的果实各物质含量降低最少,经过复方处理的葡萄果实腐烂率下降最慢,有效地保持了葡萄的风味[33]。同时,用菊花提取物进行处理,也能使葡萄果实保持较好的贮藏品质[34]。刘同梅等用海藻酸钠寡糖处理幼果期猕猴桃,结果表明在幼果期处理可以降低猕猴桃在贮藏过程中的失重率,减缓可溶性固形物的降低,维持果实可滴定酸、可溶性糖和维生素C的含量,具有良好的保鲜效果[35]。张倩等用肉桂精油处理采后的甜樱桃果实,结果表明该处理能维持甜樱桃果实的重量、硬度以及花青素、叶绿素含量,抑制常温下腐烂率的上升,但对果实可溶性固形物和可滴定酸含量无显著影响[36]。鞠延仑等研究橡木提取液对葡萄果实品质的影响,可以提高霞多丽果实总酚和单宁含量,提高赤霞珠果实单宁和总花色苷含量及果糖和葡萄糖含量,明显改善葡萄果实品质[37]。钱玲等研究了植物免疫蛋白对草莓果实品质及产量的影响,结果表明草莓果实的纵横经增加,同时提高了果实硬度、可溶性固形物及维生素C含量[38]。张玉凤等以牛蒡提取液为溶剂、牛蒡寡糖或壳寡糖为主要成分研制的植物源叶面肥能使西瓜维生素C含量增加50%以上,还原糖含量增加超过10%,硝酸盐含量降低15%左右,果实品质显著提高[39]。周超等利用600倍腐植酸液体叶面肥喷施,也能显著增加西瓜产量,并显著改善西瓜品质,增加可溶性蛋白、维生素C、可溶性总糖的含量[40]。
2.2 可持续种植模式在果树生产中的应用
2.2.1 立体套种模式在果树生产中的应用 目前,人类无节制的开发与利用,极大地破坏和污染了生态系统及外界环境。生态环境保护及修复逐渐引起了人们的重视。对于果树产业而言,采取科学合理的种植模式和方法,可以在很大程度上实现了经济发展与生态环保的共赢[41]。从整个农业生产的角度来看,立体种植模式的优势有:充分利用空间、充分利用边行、用地与养地相结合等。从病害防治角度来看,当前,大面积单一作物种植是造成果园病虫害和土壤养分失衡的主要原因[1]。利用立体种植等种植方法及植物间的相生相克,不失为防治病害的一条途径。立体生态种植模式采用以果为主,果蔬、果瓜、果草、果药间作的模式。王艳廷等发现,通过行间生草增加果园生物多样性,可以有效降低果园蚜虫、叶螨类害虫的发生量,推迟蚜虫、叶螨类害虫的发生高峰时间,减少用药次数。另外,行间生草果园的天敌数量显著高于清耕果园,对多种害虫具有显著的控制效果,通过果园生草、补充释放天敌、禁用广谱性杀虫剂,经过3~5年的果园生态环境调节,可以实现不用农药防治蚜虫、叶螨类害虫[42]。耿书宝等研究发现,行间种植马铃薯能够防治二斑叶螨,马铃薯叶对二斑叶螨具有显著的吸引作用,但二斑叶螨却不能在马铃薯上完成世代繁殖,行间种植马铃薯调节果园生态环境,可以有效降低果园二斑叶螨的发生[43]。李为争等指出,蓖麻对金龟子的成虫具有显著的吸引作用,取食蓖麻的金龟子会被麻痹甚至致死,同时,蓖麻类植物可以吸引金龟子的天敌寄生蜂,果园周边种植蓖麻类植物可以起到防治金龟子的作用[44]。人们在了解植物的相生相克规律后,通过合理的种植模式,既可以实现果园生态多样性,又不影响机械化操作,从而达到减轻病虫害、省工省力的目的[1]。例如,松柏是梨锈病的越冬寄主,如果将松柏与梨树种在一起,梨树会因病发生落叶、落果。此外,苹果、海棠、石楠等附近也应避免种植桧柏,以免染上锈病[45]。葡萄种植柏树旁边,果实很难成熟。榆树或桑树栽在葡萄旁并作支架,葡萄长得格外茂盛,产量很高。另外,通过立体种植,可以在同一块土地上实现收益的多倍化[45]。
2.2.2 循环种养模式在果树生产中的应用 基于中医健康循环理论集成生态循环种养技术模式。该模式通过新型生物技术对畜禽饲料进行深加工,为畜禽提供优质饲料,在饲养出健康、优质的畜禽产品的同时,产出几乎没有蛔虫卵与大肠杆菌的无明显恶臭的畜禽粪便,晾晒或烘干后即成为优质生物有机肥。这种肥料可直接用于果树栽培,不烧根、少生虫,因而可将化学农药或肥料的用量降到最低,从而产出无农药残留、健康的水果。果园中经过发酵的废弃物以及诱捕的害虫又可以为畜禽提供健康的饲料,同时还可以不断地养肥土壤。这种模式堪称生态可持续发展农业良性循环的高效模式[1]。
2.2.3 轮作模式在果树生产中的应用 在大多数农业生态系统中,作物轮作可以有效地控制土传病害[46]。研究表明,苹果园更新期间轮作小麦可以减少腐霉属和丝核属真菌对苹果根系的侵染,并因此而改善连作土壤中苹果的生长[47]。研究者认为存在2个方面的原因:一方面,可能是因为轮作小麦后选择了拮抗腐霉属和丝核属真菌的微生物;另一方面,可能是因为轮作小麦后降低了腐霉属和丝核属真菌存活所必需的物质。种植苹果后再植樱桃或种植樱桃后再植苹果不会发生再植病[47-48]。果园更新期间进行覆盖栽培可作为在再植地重建苹果园时控制再植病的措施[47,49]。研究表明,在树盘覆盖万寿菊可减轻果树的再植病[47,50]。连作李园进行行间覆草可以减轻连作带来的不良影响[47,51]。
2.3 “中医果业”对果品产出的影响
将中医理论的技术和方法应用到果树生产中,生产出具有食药同源、保健功能和营养丰富的果品,不仅可以提高果树生产的附加值,还能提供滋养果品,保障人类健康。有据可查的“食药同源”思想,最早可以追溯至战国时期的《黄帝内经》,它明确提出了“五谷为养,五果为助,五畜为益,五菜为充,气味合而服之,以补精益气”的食与药相结合的理念。所谓的食药同源,通常认为是部分中药材既可以作为药材治病祛邪,也可以作为食品长期服用达到强身健体的效果[52]。水果中富含还原性较强的花色素苷、维生素、类胡萝卜素及黄酮类化合物等多种生理活性成分,能为人体提供额外的保健功能[53]。随着现代医学的发展,大量医学调查显示水果在预防一些慢性疾病过程中发挥着一定的功能[53]。一些体外试验也证实许多水果具有防癌、抗氧化、抗过敏及抗菌消炎等作用[54]。
3 结论与展望
“中医农业”作为农业供给侧生态转型的有效途径,可以更好地促进农业农村发展由过度依赖资源消耗、主要满足量的需求,向追求绿色生态可持续、更加注重满足质的需求转变,从而达到农业增效、农民增收、农村增绿的目的[55]。“中医农业”是一个既古老又崭新的领域,需要我们在传承传统农业科学精髓的基础上,融入现代高新科技,进行传统与现代的集成创新和跨界融合,逐步摆脱化学农业的困境,大幅提高病虫害绿色防控水平,有效地促进动植物健康生长,全面保障农产品质量安全[1]。
“中医果业”从循环、可持续的理念出发,完整体现了传统果业与现代科学技术相融合的符合中国实际国情的果树生产模式,是习近平总书记提出的“绿色发展”理念的良好实践模式。针对“中医果业”发展过程中面临的挑战和问题,要加快制定产业发展规划及扶持政策,落实战略方案和实施措施;加深关键领域和作用机理研究,鼓励学科联合攻关,推动相关科研工作的创新发展;加强产品研发,对接产业链和社会需求,在普遍关注的领域形成产业集群并打造一些著名品牌[1]。今后应强化利用中医理论(系统论、整体论、共生论)提高果树抗逆性,生产安全、健康、优质果品;充分利用中草药、生物源、矿物源物质以及立体种植的相生相克、驱避作用提高果树的抗病性,研发相关产品,达到防治的目的;利用中医理论的技术和方法,生产食药同源、保健功能、营养丰富的果品,提高果树生产的附加值,提供滋养果品,保障人类健康。
发展“中医果业”,走绿色生态果树产业之路,推进果树产业的可持续发展,将对我国的生态建设及环境保护作出巨大的贡献。