中藥栽培學(xué)第二講中藥栽培的產(chǎn)地生態(tài)環(huán)境一、中藥材生產(chǎn)基地的選擇原則二、生產(chǎn)基地選擇的內(nèi)容和要求三、生產(chǎn)基地的環(huán)境質(zhì)量監(jiān)控及綜合評價產(chǎn)地環(huán)境對藥材質(zhì)量的影響

產(chǎn)地是影響中藥質(zhì)量的重要因素之一。中藥有效成分的形成和積累與其生長的自然條件有著密切的關(guān)系。同種藥材會因產(chǎn)地不同(土壤、氣候、光照、降雨、小質(zhì))引起藥材質(zhì)量上的差異。這直接影響中藥質(zhì)量的可控性也會導(dǎo)致臨床療效的差異，因此，國家食品藥品監(jiān)督管理局要求規(guī)范化種植中藥材，在建立種植基地時一定要選擇材生長最適宜的地域道地性道地藥材(又稱地道藥材)是指藥材質(zhì)優(yōu)效佳這一概念源于生產(chǎn)和中醫(yī)臨床實踐，數(shù)千年來被無數(shù)的中醫(yī)臨床實踐所證實，有著豐富的科學(xué)內(nèi)涵“道地藥材就是指在一特定自然條件和生態(tài)環(huán)境的區(qū)域內(nèi)所產(chǎn)的藥材，并且生產(chǎn)較為集中，具有定的栽培技術(shù)和采收加工方法，質(zhì)優(yōu)效佳，為中醫(yī)臨床所公認?！彼幱弥参锷L發(fā)育與生存條件是辯證的統(tǒng)一。生態(tài)因子對藥用植物生長發(fā)育的作用程度并不等同生態(tài)因子之間是相互聯(lián)系，相互制約的。藥用植物的生活因子：光照、溫度、水分、養(yǎng)分、空氣生產(chǎn)基地選擇的內(nèi)容和要求一、溫度（溫度三基點）

適宜溫度最低溫度最高溫度低溫障礙高溫障礙（一）、依據(jù)藥用植物對溫度的要求不同耐寒藥用植物半耐寒藥用植物喜溫藥用植物耐熱藥用植物1、耐寒藥用植物一般能耐-2～-1℃的低溫，短期內(nèi)可以忍耐-10～-5℃低溫，最適同化作用溫度為15～20℃。特別是根莖類藥用植物地下部分越冬能耐0℃以下，甚至-10℃的低溫。如人參、刺五加、石刁柏、五味子等。人參細辛百合

2、半耐寒藥用植物通常能耐短時間-1～-2℃的低溫，最適同化作用溫度為17～23℃。如菘藍、黃連、枸杞、知母等。

菘藍（板藍根）枸杞黃連

3、喜溫藥用植物種子萌發(fā)、幼苗生長、開花結(jié)果都要求較高的溫度，同化作用最適溫度為20～30℃，花期氣溫低于10～15℃則不宜授粉或落花落果。如顛茄、枳殼、川芎、金銀花等。川穹顛茄金銀花

4、耐熱藥用植物要求溫度較高，同化作用最適溫度30℃左右，個別可在40℃下正常生長。如檳榔、蘇木、絲瓜、羅漢果等。檳榔羅漢果蘇木（二）春化作用：指由低溫誘導(dǎo)而促使植物開花的現(xiàn)象。植物春化作用有效溫度一般在0～10℃，最適溫度為1～7℃，但因植物種類或品種的不同，各植物所要求的春化作用溫度也有所不同。藥用植物通過春化的方式有兩種：一種是萌動種子的低溫春化，如芥菜、大葉藜、蘿卜等；另一種是營養(yǎng)體的低溫春化，如當歸、白芷、牛蒡及菊花等。種子春化處理在種子萌動期，控制水分是關(guān)鍵。營養(yǎng)體春化處理需在植株或器官長到一定大小時進行，才能感受低溫，完成春化作用。二、光照光是綠色植物光合作用的表要條件和生物合成的動力來源，光照還可以調(diào)節(jié)植物的生長與發(fā)育進程。

光合作用成花生理形態(tài)建成光補償點光飽和點(一）光照強度與藥用植物生長發(fā)育

1、陽生植物要求生長在直射光充足的地方，光飽和點為全光照的100%，光補償點為全光照的3%～5%，缺乏光照植株生長不良，產(chǎn)量低。例如北沙參、地黃、菊花、紅花、芍藥、山藥等。北沙參紅花菊花2、陰生植物適宜生長在隱蔽的環(huán)境中，光飽和點為全光照的10%～50%，而光補償點為全光照的1%以下。例如人參、西洋參、三七、石斛、黃連、細辛及淫羊藿等。西洋參黃連三七3、中間型植物處于陽生和陰生之間，在全光照或稍隱蔽的環(huán)境中均能正常生長，以陽光充足條件生長健壯，產(chǎn)量高。例如麥冬、豆蔻、紫花地丁、柴胡等。大葉柴胡紫花地丁白豆蔻(二）光質(zhì)對藥用植物生長發(fā)育的影響

紅光能加速長日植物的生長發(fā)育，而延長短日植物的生長發(fā)育；藍紫光能加速短日植物的生長發(fā)育。波長范圍/μm植物的反應(yīng)＞1.0對植物無效1.0～0.72引起植物的伸長效應(yīng)，有光周期反應(yīng)0.72～0.61為葉綠素所吸收，具有光周期反應(yīng)0.61～0.51植物無特別意義的響應(yīng)0.51～0.40為葉綠素吸收帶0.40～0.31具有矮化植物和增厚葉片的作用0.31～0.28對植物有損毀作用＜0.28輻射對植物具有致死作用1、長日植物：日照必須大于某一臨界日長（一般12～14h以上），或者暗期必須短于一定時數(shù)才能成花的植物。例如紅花、當歸、牛蒡、紫菀、除蟲菊等。(三）光周期與藥用植物生長發(fā)育除蟲菊紫菀紅花2、短日植物：日照長度只有短于其所要求的臨界日長（一般12～14h以下），或者暗期必須超過一定時數(shù)才開花的植物。例如紫蘇、菊花、穿心蓮、蒼耳、大麻及龍膽等。紫蘇龍膽草穿心連3、日中性植物：對光照長短沒有嚴格要求，任何日照下都能開花的植物。例如曼佗羅、顛茄、紅花、地黃、蒲公英等。地黃蒲公英曼陀羅植物只有自身生長到一定的階段才能感受光周期。光周期可以影響到藥用植物的花芽分化、開花結(jié)實，也可以影響到其營養(yǎng)生長。引種過程中，首先考慮引進的藥用植物是否在當?shù)氐墓庵芷谡T導(dǎo)下能夠正常生長發(fā)育、開花結(jié)實；栽培時根據(jù)植物對光周期的反應(yīng)確定適宜的播種期；通過人工調(diào)節(jié)光周期，促進或延遲開花，在藥用植物育種中發(fā)揮作用。三、藥用植物與水

水是原生質(zhì)的重要組成部分；水參與光合作用、呼吸作用、有機質(zhì)的合成與分解；水是植物體內(nèi)物質(zhì)吸收和運輸?shù)娜軇?；水可以維持細胞的膨壓和固定形態(tài)；水的運轉(zhuǎn)降溫作用。

藥用植物的含水量有很大的不同，一般植物含水量占鮮重的70～90%；水生藥用植物含量高、木本植物及成熟組織含量低。

需水量:植物在生長發(fā)育期間所消耗的水分中主要是植物的蒸騰耗水，所蒸騰的水量約占總耗水量的80%，蒸騰耗水量稱為植物的生理需水量。蒸騰系數(shù):是指每形成1g干物質(zhì)所消耗的水分克數(shù)。需水臨界期:指藥用植物在一生中（一二年生植物）或年生育期內(nèi)（多年生植物）對水分最敏感的時期，稱為需水臨界期。該期水分虧缺，造成藥材產(chǎn)量損失和質(zhì)量下降，后期不能彌補。藥用植物需水臨界期多在開花前后或幼苗期。1、旱生植物：能在干旱的氣候和土壤環(huán)境中維持正常的生長發(fā)育，抗旱能力強。如蘆薈、仙人掌、麻黃、駱駝刺等。駱駝刺麻黃蘆薈2、濕生植物：生長在潮濕的環(huán)境中，蒸騰強度大，抗旱能力差，水分不足就會影響生長發(fā)育，以致萎蔫。如水菖蒲、水蜈蚣、毛茛、半邊蓮、秋海棠及燈芯草等植物。毛茛半邊蓮水菖蒲3、中生植物。對水的適應(yīng)性介于旱生植物與濕生植物之間，絕大多數(shù)陸生的藥用植物均屬此類。桔梗蒲公英柴胡4、水生植物：生活在水中，根系不發(fā)達，根的吸收能力很弱，輸導(dǎo)組織簡單，但通氣組織發(fā)達。水生植物中又分挺水植物、浮水植物、沉水植物等。如澤瀉、蓮、芡實等屬于挺水植物；浮萍、眼子菜、滿江紅等屬浮水植物；金魚藻屬沉水植物。浮萍澤瀉金魚藻呼吸作用：1、為植物生命活動提供能量2、抗病免疫方面有著重要作用3、呼吸代謝中間產(chǎn)物是合成植物體內(nèi)重要有機物質(zhì)的原料光合作用：“地球上最重要的化學(xué)反應(yīng)”四、藥用植物與空氣——氧氣、二氧化碳五、藥用植物與礦物質(zhì)營養(yǎng)營養(yǎng)元素的分類

營養(yǎng)元素在植物體內(nèi)的含量不同，所引起的作用也不同，有些是偶然進入植物體內(nèi)，有些元素在植物體內(nèi)含量很少，但是是不可缺少的（溶液培養(yǎng)可以鑒別）

必需營養(yǎng)元素的三個依據(jù)

1.如缺少某種營養(yǎng)元素,植物就不能完成生活史;2.必須營養(yǎng)元素的功能不能由其它營養(yǎng)元素代替;3.必須營養(yǎng)元素直接參與植物代謝作用.(一)必需營養(yǎng)元素:

大量與微量沒有嚴格的界限,隨著環(huán)境的變化微量元素含量可超過大量元素含量。

目前已發(fā)現(xiàn)16種必需營養(yǎng)元素:

大量營養(yǎng)元素：CHONPKCaMgS(占植物干重的0.1%以上)

微量營養(yǎng)元素：FeMnCuZnBMoCl(一般占植物干重的0.1%以下)

任何一種營養(yǎng)元素的特殊功能都不能為其它元素所代替。幾個重要的定律同等重要律:

必需營養(yǎng)元素在植物體內(nèi)不論數(shù)量多少都是同等重要的。不可代替律:木桶效應(yīng)？

在16種營養(yǎng)元素之外，還有一類營養(yǎng)元素，它們對一些植物的生長發(fā)育具有良好的作用，或為某些植物在特定條件下所必需，但不是所有植物所必需，人們稱之為“有益元素”。其中主要包括：SiNaCoSeNiAl等。水稻Si、固氮作物Co、甜菜Na等。(二)有益元素營養(yǎng)元素吸收形態(tài)生物化學(xué)功能第一組C、H、O、N、SCO2、HCO3-、H2O、O2、NO3-、NH4+、N2、SO4=、SO2離子來自土壤溶液氣體來自大氣是有機物質(zhì)的主要組成成分，是酶催化過程中原子團的必需元素。通過氧化還原反應(yīng)而同化第二組P、B、Si來自土壤溶液中的磷酸鹽、硼酸和硼酸鹽、硅酸鹽與植物中天然醇類進行酯化作用，磷酸酯參與能量轉(zhuǎn)換反應(yīng)第三組K、Na、Mg、Ca、Mn、Cl來自土壤溶液的離子一般功能：形成滲透勢特殊功能：使酶蛋白的構(gòu)造成為最佳狀態(tài)，以利酶的活化作用。兩種作用物之間的橋梁聯(lián)結(jié)，使非擴散和擴散的陰離子平衡第四組Fe、Cu、Zn、Mo來自土壤溶液的離子或螯合物主要以螯合物結(jié)合于輔基內(nèi)，通過這些元素原子價的變化而傳遞電子按其生化作用和生理功能進行分類

生理功能：蛋白質(zhì)、核酸、磷脂、酶、植物激素、葉綠素、維生素、生物堿生物膜的組成成份。氮素缺乏：株小，葉黃，莖紅，根少，質(zhì)劣。老葉先病。氮素過量：貪青徒長，開花延遲，產(chǎn)量下降。1.氮的生理功能氮過剩氮缺乏CHONKCaMgSFeCuZnMnBMoP2.磷的生理功能生理功能：植素、核酸、磷脂、酶、腺甘磷酸組成成分。促進糖運轉(zhuǎn)。參與碳水化合物、氮、脂肪代謝。提高植物抗旱性和抗寒性。磷素缺乏：株小，根少，葉紅，籽癟，糖低。老葉先發(fā)病。磷缺乏CHONKCaMgSFeCuZnMnBMoP生理功能：酶的活化劑，促進光合作用、糖代謝、脂肪代謝、蛋白質(zhì)合成，提高植物抗寒性、抗逆性、抗病和抗倒伏能力。鉀素缺乏：株小，缺綠。老葉先發(fā)病。3.鉀的生理功能鉀缺乏CHONKCaMgSFeCuZnMnBMoP鈣：細胞壁結(jié)構(gòu)成分，提高保護組織功能和植物產(chǎn)品耐貯性，與中膠層果膠質(zhì)形成鈣鹽參與形成新細胞，促進根系生長和根毛形成增加養(yǎng)分和水分吸收。鎂：葉綠素的構(gòu)成元素，許多酶的活化劑。硫：蛋白質(zhì)和許多酶的組成成分，參與呼吸作用、脂肪代謝和氮代謝和淀粉合成。組成維生素B1、輔酶A

和乙酰輔酶A等生理活性物質(zhì)。4.鈣、鎂、硫的生理功能鈣缺乏鎂缺乏硫缺乏CHONKCaMgSFeCuZnMnBMoP鐵：吡咯形成酶的活化劑，葉綠素分子和鐵氧還蛋白組分，參與電子傳遞，細胞色素氧化酶、過氧化氫酶、琥珀酸脫氫酶的組分，影響呼吸作用和ATP的形成。銅：多酚氧化酶、抗壞血酸氧化酶、吲哚乙酸氧化酶組份影響氧化還原過程和呼吸作用，葉綠體內(nèi)酶成分影響光合作用，參與脂肪酸的去飽和作用和羥基化作用。5.鐵、銅的生理功能銅缺乏鐵缺乏CHONKCaMgSFeCuZnMnBMoP鋅：水解酶的組分參與物質(zhì)水解，氧化還原反應(yīng)和蛋白質(zhì)合成及光合作用，促進吲哚和絲氨酸合成色氨酸。錳：呼吸酶的活化劑參與三羧酸循環(huán)，羥胺還原酶組分影響硝酸還原作用，通過Mn2+和Mn4+的變化影響

Fe3+和Fe2+的轉(zhuǎn)化調(diào)整植物體內(nèi)有效鐵的含量，參與光合作用中水的光解。6.鋅、錳的生理功能錳缺乏鋅缺乏CHONKCaMgSFeCuZnMnBMoP硼：形成硼-糖絡(luò)合物促進糖類運輸，促進花器官發(fā)育，抑制酚類化合物合成，保證分生組織細胞分化。鉬：硝酸還原酶組份促進硝態(tài)氮還原，固氮酶成分影響生物固氮，抑制磷酸脂和磷酸酶水解影響無機磷向有機磷的轉(zhuǎn)化。7.硼、鉬的生理功能硼缺乏鉬缺乏CHONKCaMgSFeCuZnMnBMoP草莓缺乏各種元素葉片癥狀六、土壤土壤是在巖石礦物風化的基礎(chǔ)上，經(jīng)過長期的形成因素和成土過程的作用而產(chǎn)生。鹽土中生長的植物含Na多酸性土壤上的植物含Al多禾谷類作物含Si多馬鈴薯、甘薯含K多豆科作物含N多土壤物理質(zhì)量指標及功能土壤物理質(zhì)量指標功能質(zhì)地保存、轉(zhuǎn)運水、營養(yǎng)元素及化學(xué)物質(zhì)土壤深度估計土壤生產(chǎn)潛力及抗侵蝕能力土壤表層厚度及根系深度評價動植物生產(chǎn)潛力，養(yǎng)分利用效率，地表水的污染土壤容重和滲透速率扎根深度、侵蝕、淋失可能性、生產(chǎn)力持水特性有效水儲量，導(dǎo)水性，水分利用率，徑流，通氣性土壤化學(xué)質(zhì)量指標及功能土壤化學(xué)質(zhì)量指標功能總有機碳表明土壤肥力及健康程度，及土壤團聚體、養(yǎng)分有效性、生化功能、污染物降解等環(huán)境容量pH土壤微生物及植物的生長、養(yǎng)分有效性及毒性陽離子交換量養(yǎng)分有效性、保肥性、淋失損失電導(dǎo)率及鹽分決定微生物及植物活性與適應(yīng)性可提取N、P、K營養(yǎng)元素的植物有效水儲量，土壤養(yǎng)分的潛在損失，生產(chǎn)力及環(huán)境質(zhì)量的指標土壤生物學(xué)質(zhì)量指標及功能土壤生物質(zhì)量指標功能微生物生物量微生物催化潛力，C、N、P、S的有效性和循環(huán)，有機質(zhì)、土壤肥力和重金屬污染的指標大型動物、節(jié)肢動物、蚯蚓生態(tài)脅迫與恢復(fù)、有機物降解與再分布的指標酶活性養(yǎng)分循環(huán)、礦化與固定、重金屬毒性與土壤降解土壤呼吸微生物活性的度量，潛在礦化氮土壤生產(chǎn)力和供氮指標，微生物生物氮量的指標土壤質(zhì)量指標體系土壤肥力指標：有機質(zhì)、結(jié)構(gòu)、pH、緊實度、滲濾性、持水率、耕層厚度、土壤質(zhì)地、通氣性、侵蝕狀況、速效養(yǎng)分含量；土壤環(huán)境質(zhì)量指標：背景值、污染指數(shù)、污染物種類、環(huán)境容量、地表水地下水污染物；土壤生物活性指標：微生物量、C/N、土壤呼吸、微生物區(qū)系、酶活性；土壤生態(tài)指標：土壤動物類型數(shù)量、雜草、種群豐富度、多樣性指數(shù)、均勻度指數(shù)、優(yōu)勢性指數(shù)等。一、土壤質(zhì)地

土壤中各種大小不同土粒所占百分數(shù)的多少。根據(jù)土壤質(zhì)地可把土壤分為砂土、粘土和壤土三大類。（一）砂土砂粒多，粘粒少，疏松易耕，大孔隙多，小孔隙少，通氣透水性好，但保水保肥力很差；有機質(zhì)分解迅速，早期供肥性較好，但不易在土壤中積累。只要有水，就能保證出苗早而齊。

砂土一般養(yǎng)分缺乏，肥勁不足。植物生長往往表現(xiàn)出“早發(fā)”、發(fā)小苗不發(fā)老苗等現(xiàn)象。砂土晝夜溫度變化大，早春及白天土溫易上升，常稱為“熱性土”。由于土溫高，小苗發(fā)得快，植物成熱早。適宜于在砂土種植的中藥材有珊瑚菜、仙人掌、北沙參等。

（二）粘土粘粒多而砂粒少，粘結(jié)力和脹縮性強。干時收縮裂開，堅硬結(jié)塊，耕作阻力大，耕后大土塊多；濕時膨脹難耕，常常造成整地不平，出苗難，不易達到全苗齊苗。土壤小孔隙多，保肥性好，透水透氣性差，有機質(zhì)分解慢，養(yǎng)分積累多，肥勁長，但遲效養(yǎng)分釋放慢，供肥性差、表現(xiàn)在植物生長上，發(fā)老苗不發(fā)小苗。一般中藥材都不適宜在粘土上種植。（三）壤土砂粒和粘粒比例比較適中，兼有前兩種土壤的長處，克服了它們的缺點。含砂粒較多的稱砂壤土，粘粒較多的稱粘壤土。壤土中大小孔隙比例比較適當，既通氣透水，又能保水保肥，使通氣和保水之間的矛盾得到協(xié)調(diào)。養(yǎng)分含量較多，肥效快，既發(fā)小苗也發(fā)老苗，適宜種植多種中藥材。二、土壤反應(yīng)

土壤的酸堿度影響土壤養(yǎng)分的有效程度，過酸過堿的土壤易使磷素固定，難被植物吸收，也使氮素的轉(zhuǎn)化受到影響。紅黃壤酸性重，應(yīng)施用一些石灰以中和酸性，施磷肥時不宜施酸性的過磷酸鈣，要施堿性的鈣鎂磷肥。