土壤是中药材生长的基础和场所,其环境质量是中药材GAP生产的先决条件。现代中药材生产必须充分重视地理环境、农业生态条件对产量品质的综合影响,以中药材GAP为核心指导,走中药材GAP基地建设的道路,以确保中药材质量的平衡稳定。
土壤环境质量指标是土壤和作物污染程度的硬性指标,包括地质、地貌、气候、水质、土壤、植被、工农业结构各生态因子及其相关因素,其中土壤背景值和土壤环境容量是土壤环境质量评价和监测的重要依据。
地质状况与GAP
中药材具有地域性特点,讲求道地性。地质、气候及生物等各因子组合的“地质背景系统(GBS)”制约着中药材的分布、生长发育及其产量和品质,也就是说中药材有效成分的形成和积累与地质背景系统有着密切关系,是道地药材具有较强地域性的本质。究其原因,土壤是以母质为基础的,在气候、生物等作用下,不断地同外界进行着物质、能量、信息的交流,即通过“岩石(母质)-土壤-中药材”系统,将物质、能量、信息流(如矿质元素、地下水、地热等),源源不断地传递给中药材,这从某种角度决定了中药材的种类、地域分布和内在成分含量。因此,中药材的GAP生产首先必须考虑的就是地质状况对中药材的产地制约,必须遵循“产地区划,讲求道地”的原则。
地形地貌与GAP
中药材主要分布于山区、丘陵、平原等大陆地貌类型中,海拔高度、坡度、坡向及地形地貌等影响着中药材的分布、生长发育。因为地形引起母质在地表进行再分配,进而引起光、热、水在母质和土壤中的再分配,各因子的综合作用,导致中药材随土壤呈现出纬度、经度、垂直地带性的“三向地带性”结合规律。中药材栽培在选择合适的地势类型的基础上,必须遵循“三向地带性”结合规律,在考虑经纬度、海拔的基础上进行引种驯化,扩大资源的再生繁衍,增强其产量品质。
气候因素与GAP
光、热、水、气是构成气候条件的主要因子,它们决定了成土过程的水热条件,是土壤环境系统中的重要因素,而且与中药材生长发育唇齿相关。
光照是中药材进行光合作用不可缺少的条件,不同类型的中药材对光照的要求不同,根据对光照时间长短和生长发育所需日光量的不同,中药材可阴生植物(如人参、细辛、黄精等)、阳生植物(如地黄、薏苡等)和中生植物;同时,中药材体的生长发育时期不同,光照强度对其影响亦不相同。在造地、间作、套作时,对植物种类的选择和搭配以及间苗、整枝、合理密植等都要适应植物对光强度的要求。
温度是干扰中药材生产的最重要的环境因子,对土壤的发育主要表现在土壤风化作用上。植物的生长发育与温度存在最低、最适、最高温度“三基点”有着密切关联,植物的发育阶段不同,对温度“三基点”的要求也不尽相同,这是植物进化过程中对温度形成多样化适应的结果。
水是中药材生命活动过程中不可缺少的环境条件。从生物化学、生物物理学水平来说,水在生命系统中对有机体的热量平衡有着重要作用;从植物生态学水平来说,水对气候类型的形成与稳定起着重要作用。水分在植物体内含量最重,土壤水是植物根部吸收水分的主要源泉。不同植物对水分的需要量不同,这决定了物种的分布范围。根据中药材对水分的适应能力和适应方式,一般将其分为旱生、湿生、中生、水生等不同种类,这是它们对水条件长期适应的结果。尤其值得提醒的是,水质的好坏和污染程度直接影响药用植物产品的品质,因此,中药材GAP生产过程中,对水质的要求(包括灌溉水)均应有其规范的标准,如灌溉水质执行农田灌溉水质量标准GB5084-92等。
大气由干净空气、水气和各种悬浮的固态杂质微粒组成,是环境的重要组成要素,为维持一切生命活动所必需。大气的质量好坏,对整个生态系统及中药材品质直接带来影响。氧和氮是地球一切生物呼吸和制造营养的源泉,中药材必须在通气良好的土壤中生长;CO2对植物光合效应影响巨大;但污染的空气(尤其是工业“废气”)对中药材品质则会产生严重危害。因此,在中药材GAP生产中,空气环境质量须执行一定的标准规范,如“大气环境”质量标准GB133095-82等。
土壤生态因子与GAP
中药材栽培生产除了要求土壤能提供良好的生根立足条件外,还要求土壤提供充足的营养、水分和空气(即土壤肥力)。品质纯正、质量稳定的中药材原料需要未受重金属和农药等污染的土壤条件。土壤质地、土壤有机质、土壤营养、土壤水分、土壤酸碱度、土壤空气及土壤微生物等均影响土壤肥力及中药材生长发育和产量品质,土壤污染程度是中药材品质好坏的重要影响因素,中药材GAP生产要求的土壤环境质量须有一定的规范标准,如执行GB15618-1995。
土壤质地是土壤中大小不同的土粒组合比例,按砂、粉、粘粒的组成比例,可将土壤分为砂土、壤土及粘土类。不同中药材要求的土壤类型均有较大的差异,一般保水保肥力强、疏松、团粒结构优良的砂壤土均能适应数中药材的生长要求。
土壤有机质是中药材和微生物的养料源泉,也是土壤肥瘦好坏的重要标志之一,它在改良土壤结构,提高土壤肥力,充分协调水、热、气关系起着巨大作用。
土壤水分是土壤肥力的重要成分,是中药材生长发育所需水分最重要的来源。
土壤酸碱度(即“土壤反应”)对土壤肥力及植物生长影响很大,大多数中药材喜在中性或微酸、微度域值。故中药材栽培中应注意土壤酸碱度并积极采取措施加以调控以适应中药材生长及质量的要求。
土壤营养(氮、磷、钾、微量元素、有机质等)是供中药材生长发育的“粮食”,是创造优质高产中药材必需的物质条件之一。植物的生长发育所需的营养均有其营养元素的平衡问题,土壤营养元素除碳、氢、氧来自大气外,其余元素基本上都来自土壤,而施肥和土壤自身的营养富集是土壤营养的重要来源。因此,合理施肥是中药材产量水平的关键,高品位施肥是中药材产品质量的重要保证。进行中药材GAP产品生产时,结合中药材生长发育规律和土壤营养的实际水平,寻求最佳的施肥模式,是中药材能达到“高效优质丰产”的重要措施。
土壤微生物、土壤有机质或土壤腐殖质是土壤肥力水平的重要体现因素。有些中药材必须借助土壤微生物的共生才能生长发育,同时土壤微生物又是土壤有机质的分解动力,这均为中药材的生长发育提供了优良的土壤环境条件。
中药材GAP(Good Agricultural Practice)即中药材生产质量管理规范,就是规范中药材生产全过程,以保证中药材的真实、质优、稳定、可控。中药材GAP的研究对象是药用植物、药用动物及其赖以生存的环境。
中药材GAP是研究中药材生产的全过程,包括产地环境监测、优地、种子品质标准等,各项生产技术的规范化和产后采收、加工、质量检查以及贮藏运输等。中药材GAP研究和生产是一项长期而艰巨的任务,需要研究和解决的问题很多,如中药材GAP生产品种和适宜种植地区指导原则、中药材基地环境质量标准,按中药材GAP规范制定各具体中药材品种生产的指导原则、中药材生产技术规程和标准、中药材重金属和农药残留检测技术及质量标准、中药材产品包装、储存和运输标准规程等等。中药材GAP是药品规范管理体系的组成部分,是中药药品生产的源头,是药学、农学、生物学、环境生态学、化学、地理学、管理科学与法学等学科的综合体现。其内容丰富,是一个复杂的系统工程。
中药材GAP工作在我国开展是近两年的事情,但随着国际上“回归自然”潮流的兴起,它对中药材质量的全过程标准化管理和严格监控所产生的成效已经显现,显示了其强大的生命力和发展的必然趋势。我国的GAP研究和生产还处于试点阶段,有关法规及配套的规范标准正在制定中。
中药材GAP为中药材生产提供应该遵循的要求和准则,这对各种中药材和生产基地都是统一的,各生产基地应根据各自的生产品种、环境特点、技术状态、经济实力和科研实力,制定出切实可行的、达到GAP要求的方法和措施,这就是标准操作规程——SOP(Standard Operating Procedure)。SOP是一个可靠的追溯系统,也是研究人员、管理人员以及生产人员的培训教材之一,制定要通过科学研究、技术实验,并经生产实践证明是可行的,要具有科学性、完备性、实用性和严密性。
目前应注重研究和制定的SOP有:农业环境质量现状、评价及动态变化;中药材种子、种苗标准;栽培技术经验总结及优化组合;病虫害种类、发生规律及综合防治方法研究;农药使用规范及安全使用标准;农药最高残留及安全间隔期的确定;肥料的合理使用及农家肥的无害化处理;采收与加工标准;包装、贮藏及运输标准等。
一般均应远离城镇及污染区,大气质量较好且相对稳定。在中药生产基地的上方风向区域内,要求无大量工业废气污染源;要求基地区域内气流相对稳定,即使在风季,其风速也不会太大,因此可选择一些四面环山的河谷地带;要求基地内空气尘埃较少,空气清新洁净,雨水中泥污少,pH适中,清澈无色,基地内所使用的塑料制品无毒、无害、不污染大气。
地上部分入药的植物,其生产基地应远离交通干道100米,或周围设有防尘林带。当然,在上述考察具备后,其具体的环境质量认定工作,还需要由中国绿色食品发展中心授权的专门检测单位提供检测报告。大气质量经采样分析,对其结果在规定标准范围内即可。大气环境执行GB3095-82标准的二级,例如日平均总悬浮微粒0.5≤毫克/米,二氧化硫日平均≤0.25毫克/米,氮氧化物日平均≤0.15毫克/米,一氧化碳日平均≤6.0毫克/米,1级的大气综合污染指数应小于0.6;2级在0.6~1之间;3级在1~1.9之间;4级在1.9~2.8之间;5级则在2.8以上,3级和3级以上的大气环境不适合于GAP中药的无公害生产。
肖小河.乌头品质与土壤因子的相关性研究[J].中药材,1990,13(11):3.
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土壤是中药材生长的基础和场所,其环境质量是GAP
中药材生产的先决条件。中药材生产涉及的气候、土壤等农
业生态因子与中药材GAP 的相关性研究是发展和完善中药
材产业化技术体系的基础保障。从本质上讲,中药材在不同
地区的生长发育随各地的地质条件、气候、土壤、生物等环境
生态条件的差异相应表现出产量、外观、有效成分含量的差
异变化,这说明环境生态条件与中药材生长发育息息相关。
现代中药材生产必须结合地理环境、农业生态条件对产量品
质的综合影响,以中药材GAP 为核心指导,走中药材GAP
基地建设的道路,以最终保证中药材质量的平衡稳定。
本文就土壤环境质量对中药材生长发育、品质质量、产
业化体系及中药材GAP 的相关性影响作出综述。
1土壤环境质量和中药材GAP 的基本概念及特征
随着社会的发展和技术的进步,人类对自然环境的影响
范围和强度都在不断加大,由此引起的区域生态环境问题也
在不断扩大和加剧,如沙漠化、盐渍化、水土流失和酸雨等。
这些区域生态环境质量正在严重地威胁着人类赖以生存的
大气、土地和水资源,进而影响了可持续发展的能力。农田
土壤受重金属和农药等污染,继而对农作物和人体健康造成 严重威胁,是当今世界人们普遍关注的环境问题。土壤
是作物赖以生存的基础,其环境质量的优劣将直接影响作物
的产量和品质,它是农业环境生态质量的重要因子,由土壤
自然环境条件和人为社会经济结构组成。土壤环境质量指
标是土壤和作物污染程度的硬性指标,包括地质、地貌、气
候、水质、土壤、植被、工农业结构各生态因子及其相关因素,中土壤背景值和土壤环境容量是土壤环境质量评价和监
测的重要依据。
中药材产业化技术体系包括中药材资源数据库、中药材
资源生产管理规范、中药材资源精深加工技术等群组,其中
中药材GAP 规范是其重要的核心内容。中药材GAP 是国
际上正积极探索和实施的中药材生产质量管理规范,为使中
药材生产过程具标准化、规范化、丙工化而探索并实施的标准化规程。具体内容包括中药材产地生态环境、种质资源的利用,引种驯化栽培规格(SOP) 、生产质量管理规范等,其中大气、水质、土壤等环境生态质量是中药材GAP 实施的首要因素。
2土壤环境质量对中药材GAP 的影响
合格的中材GAP 产品生产离不开土壤、气候、生物等环
境生态因子的综合效应,尤其是土壤生态因子配合其他农业
生态因子组合成最佳的可持续农业生态模式,已成为中药材产业化体系中生产合格GAP 中药材产品的重要条件。
211地质状况对中药材GAP 的影响中药材具有地域性特点,讲求道地性。地质、气候及生物等各因子组合的“地质背景系统( GBS) ”制约着中药材的分布、生长发育及产量品质,也就是中药材有效成分的形成和积累与地质背景系统有着密切关系,这是道地药材具有强烈地域性之本质。究其原因,地质构造、分布和种类,土壤是以母质为基础的,在气候、生物等作用下,不断地同外界进行着物质、能量、信息的交流,即通过、岩石2(母质)2土壤2中药材”系统,将物质、能量、信息流(如矿质元素、地下水、地热等) ,源源不断地传递给中药材,这相应从某种角度决定了中药材的种类、地域分布和内在成分含量。因此, GAP 中药材的生产首先必须考虑的就是地质状况对中药材的产地制约,必须遵循“产地区划,讲求道地”的原则。
212地形地貌对中药材GAP 的影响中药材主要分布于山区、丘陵、平原等大陆地貌类型中,拨高度、坡度、坡向及地形地貌等影响着中药材的分布、生长发育,为地形引起母质在地表进行再分配,进而引起光
热、水在母质和土壤中的再分配,其各因子的综合作用,导致中药材跟随土壤呈现纬度、经度、垂直地带性的“三向地带性”结合规律。中药材栽培在选择合适的地势类型的基础上,必须遵循“三向地带性”结合规律,在考虑经纬度、海拔的基础上进行引种驯化,扩大资源的再生繁衍,增强其产量品质。
213气候因素与中药材GAP
光、热、水、气是构成气候条件的主要因子,它们决定了
成土过程的水热条件,是土壤环境系统中重要的因素,而且
与中药材生长发育唇齿相关。光照是中药材进行光合作用不可缺少的条件。不同类型的中药材对光照的要求不同,特别是对质量的影响。根据中药材对光照时间长短和生长发育所需日光量的不同,可分为阴生植物(如人参、细辛、黄精等) ,阳生植物(如地黄、薏苡等) 和中生植物;同时中药材个体的生长发育时期不同,光照强度对其的影响也不相同。因此,在中药材栽培上切实了解与掌握植物对光照强度的需求和特点,对GAP 中药材生产有着重要意义。例如,造地、间作、套作时,对植物种类的选择和搭配以及间苗、整枝、合理密植等都要适应植物对光强度的要求。温度是对中药材生产经常干扰的最重要的环境因子,对土壤的发育主要表现在土壤风化作用上。植物的生长发育均与温度存在最低、最适、最高温度“三基点”有着密切关联,植物的发育阶段不同,对温度“三基点”的要求也不相同,这是植物进化过程中对温度形成多样化适应的结果。因此,进
行中药材GAP 生产,掌握药用植物的温度“三基点”,非常关键。
水是中药材生命活动过程中不可缺少的环境条件。从生物化学、生物物理学水平来说,水在生命系统中对有机体
的热量平衡有着重要作用;从植物生态学水平来说,水对气
候类型的形成与稳定起着重要作用。水分在植物体内含量
最重,土壤水是植物根部吸收水分的主要源泉。不同植物对
水分的需要量不同,其生命活动的监界湿度是因物种而异
的,它决定了物种的分布范围。据中药材对水分的适应能力
和适应方式,一般将其分成旱生、湿生、中生、水生等不同种类,这是它们对水条件长期相适应的结果。尤其值得提醒的是,水质的好坏和污染程度直接影响药用植物产品品质,因此,中药材GAP 生产过程中,对水质的要求(包括灌溉水) 均应有其规范的标准。如灌溉水质执行农田灌溉水质量标准GB 5084292 等。
大气是由干净空气,水气和各种悬浮的固态杂质微粒组
成,是环境的重要组成要素,为维持一切生命活动所必需。
它的质量好坏,对整个生态系统和中药材品质直接带来影
响。氧和氮是地球一切生物呼吸和制造营养的源泉,中药材
必须在通气良好的土壤中生长;CO2 对植物光合效应影响巨
大。但污染的空气(尤其是工业“废气”) 对中药材品质产生危害。因此,在中药材GAP 生产中,空气环境质量须执行一定的标准规范,如“大气环境”质量标准GB3095282 等。
214土壤生态因子与中药材GAP
中药材栽培生产对土壤除要求能提供良好的生根立足
条件外,还要求土壤能提供充足的营养、水分和空气(即土壤肥力) 。品质纯正、质量稳定的中药材原料需要未受重金属和农药等污染的土壤条件。土壤质地、土壤有机质、土壤营养、土壤水分、土壤酸碱度、土壤空气及土壤微生物等均影响土壤肥力及中药材生长发育和产量品质,土壤污染程度是中药材品质好坏的重要影响因素,中药材GAP 生产要求的土壤环境质量须有一定的规范标准,如执行1561821995 。
土壤质地是土壤中大小不同的土粒组合比例,按砂、粉、
粘粒的组成比例,可将土壤分为砂土、壤土及粘土类。不同
中药材要求的土壤类型均有较大的差异,一般保水保肥力
强、蔬松、团粒结构优良的砂壤土均适应大多数中药材的良好生长发育;土壤有机质是中药材和微生物的养料源泉,也是土壤肥瘦好坏的重要标志之一。它在改良土壤结构,提高土壤肥力,充分协调水、热、气关系起着巨大作用;土壤水分是土壤肥力的重要成分,是中药材生长发育水分最重要的来源。它地土壤和植物体内进行物质转化和能量平衡起着重要的促进作用;土壤酸碱度(即“土壤反应”) 对土壤肥力及植物生长影响很大,大多数中药材喜在中性或微酸、微度域值。故中药材栽培中注意土壤酸碱度并积极采取措施加以调控以适应中药材生长及质量的要求。
土壤营养(氮、磷、钾、微量元素、有机质等) 是供中药材
生长发育的“粮食”,是创造优质高产中药材必需的物质条件之一。植物的生长发育所需的营养均有其营养元素平衡问题,明显表现在土壤营养各因素之间以及与植物营养的相关性和中药材营养吸收具有选择性和阶段性吸收特性上,土壤营养元素除碳、氢、氧来自大气外,其余元素基本上都来自土壤,而施肥和土壤自身的营养富集是土壤营养的重要来源。因此,合理施肥是中药材产量水平的关键,高品位施肥是中药材产品质量的重要保证。进行中药材GAP 产品生产时,结合中药材生长发育规律和土壤营养的实际水平,寻求最佳的施肥模式,是中药材能达到“高效优质丰产”的重要措施。
土壤微生物、土壤有机质或土壤腐殖质是土壤肥力水平
的重要体现因素。有些中药材必须借助土壤微生物的共生
才能生长发育,同时土壤微生物又是土壤有机质的分解动
力,这些均给中药材良好的生长发育提供了优良的土壤环境
条件。
3结语
311土壤环境质量系统中,各环境因子是相互影响、相互制约的综合平衡关系,其结果使中药材生长发育表现出明显的土壤选择性。坚持合理的用养地结合,人为和社会经济结构的良好调整,走持续高效发展道路,远离污染,寻求和创造优质的土壤生态环境,进行中药材基地化建设,是“绿色”中药材产业化体系发展的基础条件,也是中药材GAP 生产的首
要因素。
312解决中药材品种“质量统一”问题的根本措施在于寻求生态环境质量的“大统一”。在摸清中药材地质背景系统(GBS) 的基础上,综合考虑BS 对中药材的优势效应和制约效应,即结合地质条件、土壤系统、环境气候、生物等环境生态因子对中药材生长发育、品质质量的效应影响规律,综合平衡土壤等各生态因子的相关效应关系,确保中药材特有种类质量的平衡稳定。这其实就要进行中药材基地化建设生产,制定和组织实施中药材GAP 标准。其中筛选和评价土
壤环境质量等生态因素是“基地化”首先必须考虑的先决条件。
313寻求合乎规范标准的大气、水质、土壤等土壤环境质量生态条件,针对中药材对气候、环境生态、地域性的特殊要求,组合成最佳的农业生态模式,是中药材基地化建设和中
药材GAP 的重要保障。
水源质量也是影响GAP中药无公害生产的重要因素,如果水源一旦被污染,即使在生产中采取其他任何GAP无公害栽培技术,其结果也无济于事,使其生产效果事倍功半。无公害中药生产基地水源质量必须符合国家农田灌溉水质标准,具体要求是:基地内水资源丰富,水质质量相对稳定,如符合条件的地下水、大中型水库、大中河流和湖泊等。
如用江湖水作为灌溉水源,则要求在基地上方水源的各个支流处无工业污水排放,水质基本达到二级饮用水标准。水体清澈透明,无异味,水源周围无污染源,如粪堆、厕所、畜禽场、动物食品加工等。具体的监测指标有:pH、镉、铅、汞、砷、六价铬离子、氟化物、氰化物、氯化物、细菌密度、大肠菌密度、化学耗氧量和生物耗氧量以及溶解氧等。农田灌溉用水执行GB5084-92标准,按该标准规定种植作物,生化需氧量(BOD5)≤80毫克/升;化学需氧量(COD)≤150毫克/升;凯氏氮≤30毫克/升;总磷(以磷计)≤30毫克/升;pH5.5~8.5;全盐,非盐碱土地区≤1000毫克/升、盐碱土地区≤2000毫克/升;重金属,如总汞≤0.001毫克/升、总镉≤0.005毫克/升、总砷≤0.05毫克/升、铬(六价)≤0.1毫克/升……;粪大肠杆菌群≤10000个/升;蛔虫卵数≤2个/升。
综合污染指数法的水质综合评价,1级水源的综合污染指数应在0.5以下;2级在0.5~1.0之间;超过1.0时为3级,这时该水质超出警戒水平。
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