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中药材种植业或迎巨变

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中药材种植业或迎巨变

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“以前普查中药材资源,主要靠双脚走,也有人坐过驴车,因为药材长在山上。现在用上了遥感卫星、无人机,这是一个突破,会带来中药材行业生产模式的巨变!”曾参加过第三次全国中药资源普查的南京中医药大学副校长段金廒教授,在听完中国中医科学院副院长黄璐琦院士对“高分辨率卫星支持下的道地药材栽培信息服务应用示范”项目的介绍后发出如此感慨。

  由中国中医科学院中药资源中心牵头完成的卫星应用及产业化发展专项研究项目,在4月8日顺利通过了国家中医药管理局科技司组织的项目验收。验收专家组认为,该项目在国产高分辨率卫星遥感技术支持下,升级扩建了中药资源遥感监测中心,开展了道地药材精细农业监测研究,建立了体系健全、能长期稳定运行的道地药材栽培信息服务平台。

  在4个道地产区、6个种植基地,开展了3种中药材分布、长势、环境监测,中药材产量和品质预测等综合研究并进行了示范应用;研制了固定翼无人机、田间信息固定监测装置等硬件设备,研制和生产了7类15个遥感监测产品;构建了道地药材调优栽培信息服务平台。建成了道地药材遥感监测产品服务基地和栽培信息辅助调优平台。建设了国家中医药管理局中药资源调查及区划重点研究室。符合项目批复的任务要求。项目首次使用高分辨率卫星遥感信息监测中药材生长;建立了精确到地块级别的“天空地”一体化遥感反演信息的技术体系,提出了基于综合遥感技术的中药材种植业务新模式,推动中药种植科学化和技术化,成果具有创新性。

  从盲目生产走向计划种植

  摸清中药资源家底,对于中医药产业健康可持续发展至关重要。但是,我国中药材面积到底有多大?产量到底有多少?几乎没人说得清。现在,黄璐琦院士领衔完成的这个研究项目,以及同时建立起来的中药资源动态监测体系,将使这些问题迎刃而解。

  据介绍,该项目的整个系统共分三个模块:模块一是田间固定监测装置,用来监测药材生长地的风速风向、降雨量、太阳辐射、空气温湿度、大气压强、光合有效辐射、4层土壤水分和温度等环境数据,据此可提取得到道地药材的最佳栽培区域生态环境特征。

  模块二是遥感监测信息处理系统,通过遥感卫星和无人机,获得低、中、高分辨率的遥感影像,并对地面和遥感数据进行加工处理,形成时空连续的监测数据库。

  模块三是地面信息与遥感信息的融合,把地面和天空所采集的数据进行整合分析,建立药材长势,土壤水分、温度和养分等方面的监测模型,形成药材监测信息服务产品。如,通过遥感影像和模式识别算法,分析药材生长过程中温度、湿度、药材长势以及N、P、K含量等信息对药材产量的影响,从而进行药材产量的预测;通过建立有效成分和环境因素之间的关系模型,根据道地药材有效成分积累和分配及生长中心的转移规律,可以实现在道地药材栽培生产过程中,进行药材质量预测。

  黄璐琦院士介绍,该项目通过对热河黄芩、续断、淫羊藿三种典型道地药材研究,提取得到栽培信息参数,揭示了道地药材形成特征与生态环境的关系。如,热河黄芩的优质源于热河地区的气候特征和土壤特征,包括较长的日照时间(年日照时数2283h)、较强的太阳辐照(125千卡/平方厘米)、较大的日夜温差(33.6℃)以及较少的降雨量(年平均降水量536.7mm);土壤中含有较高的总有机质(大于22g/kg)、较高的速效氮和Na含量(速效氮大于120mg/kg等)、较低的Ca、Mg和全磷含量(Ca含量低于1%)等。

  在项目验收会上,专家认为,这样的研究对于未来道地药材的种植以及中药资源的评估会带来很大影响,因为数据化的“道地”已经不再是“某一区域”的概念。对此,段金廒教授亦表示,以前对道地药材的认识非常模糊,只知道“一方水土产一方药材”,知道药材与环境有关。这个项目发现并利用了道地药材形成的规律,可能会引发中药材行业未来生产模式、生产区域布局的变化,对于中药材生产区域布局、生产面积规划、产量预测评估都将起到重要作用,有望使中药材从现在的盲目种植走向根据产业化需求的调控种植。

  从靠天吃饭走向调优栽培

  该研究的另一项突破性成果是建成了道地药材调优栽培信息服务平台,用于指导中药材种植户进行优化种植,从而有效提升中药材产量和优级品率——这意味着药农靠天吃饭的日子或将结束。

  据了解,卫星、无人机、物联网综合遥感技术在精准农业领域的广泛使用,使农业专家足不出户就能监测农作物的生长和农田生产环境,指导种植并进行灾害预警。在北京的昌平区,依托综合遥感技术,通过配方施肥来调控草莓的酸甜度、使之更适合人们的口味已经成为现实。现在,随着“高分辨率卫星支持下的道地药材栽培信息服务应用示范”项目的完成,高分辨率卫星遥感技术首次被成功应用于中药材精细化种植领域。根据监测信息,人工调节影响中药材生长的水分、肥料等因素,种出更优质的中药材将成为现实。

  “通过卫星和无人机,得到整个监测区域空间连续的植物群体和农田环境监测数据;地面监测设备用来监测药材长势和环境,得到时间连续、固定点的监测数据。二者综合起来进行遥感反演和真实性检验,然后通过建立数学模型进行分析,得到时空连续的监测数据。利用这些数据可以进行水肥决策、病虫害监测预警、药材产量和品质预测,最后形成辅助调优信息服务,指导药农的中药材种植。例如,土壤水分会影响黄芩中黄芩苷的含量,当监测到土壤中水分含量过高或过低时,就要提醒药农及时进行排水或浇水。”黄璐崎说。

  据了解,该项目搭建的道地药材调优栽培信息服务平台,目前能提供种植区分布、地表温度、土壤水分、叶面积指数(LAI)、土壤中氮磷钾含量、药材长势、灾害预警共7类15种道地药材栽培信息。将河北承德的黄芩、贵州黔南州和毕节的续断、贵州黔东南州的淫羊藿作为示范品种,在4个道地产区、6个种植基地成功进行了药材的分布、长势、环境遥感监测、产量和品质预测的应用示范。

  黄璐琦介绍,通过示范应用,可以使示范区示范品种的平均亩产提高10%。以黄芩为例,每亩可增收300元,两个基地可增收43.4万元。

  中国农科院资源与农业区划研究所罗其友研究员表示,中药材种植是农民增收的重要渠道,该项目的推广应用将有助于促进中药材种植业的健康发展。对于这项应用前景看好的研究,验收专家组建议有关部门进一步给予后续支持,加强成果推广的深度和广度,为中药资源可持续利用提供技术支撑和决策服务。

  相关链接

“高分辨率卫星支持下的道地药材栽培信息服务应用示范”项目主要技术成果

  ● 1个中心升级:完成了中药资源遥感监测中心升级。

  ● 3 项关键技术:道地药材栽培信息参数提取研究、道地药材长势和环境遥感监测技术、系统集成和信息服务技术。

  ● 1种田间固定监测装置:1种田间栽培信息固定监测装置201520626749.7。

  ● 7 类栽培信息专题产品:种植区域分布产品、收获面积分布产品、温度分布产品、水分分布产品、LAI分布产品,长势监测产品,灾害预警产品。

  ● 1个软件系统:道地药材调优栽培信息服务平台。

  ● 6个示范基地:河北围场县、隆化县 贵州龙里县、威宁县、修文县、雷山县。

  ● 5项标准:道地药材团体标准1项、中药材特色栽培团体标准2项、药材特色加工团体标准2项。