林下中药材种植与应用研究进展

田丰铭，佘瑞宁，陈博威，易 健，刘英飞，刘柏炎，3*

（1.湖南中药大学，湖南 长沙 410208；2.湖南中医药大学 第一附属医院，湖南 长沙 410007；3.湖南省中医药研究院，湖南 长沙 410006）

林下中药材种植属于中药生态农业的重要组成部分，其发展背景与当前野生中药资源的日渐枯竭以及相关产业能带来巨大的社会、经济、生态等效益密切相关。我国幅员广阔，林业产业带分布广泛，2020 年底森林覆盖率达23.04%，为发展林下中药材种植提供了良好的森林生态基础［1］。目前，林下种植中药材已经是林下经济产业的重要组成部分。相比传统的中药大田栽培，林-药复合经营模式具有节省耕地资源、减少资金投入等优点。国内对林-药复合经营模式的探索不断加深，在遵循传统中药材种植经验的基础上，结合现代农业科学技术及工作方法，逐渐形成了一些较为先进的方案。本文就近年来地域对林下种植中药材品种的影响、不同林地对中药材栽培的影响、生态因子对林下中药材种植的影响、林-药复合经营模式的应用情况进行总结，希望能为研究人员及相关从业人员提供参考。

1 地域对林下种植中药材品种的影响

根据《全国道地药材生产基地建设规划（2018～2025年）》，我国道地药材划分为7个区域，一些学者将青藏高原地区纳入，合为8个区域，每个区域均具备独特的地理特点及其附属的优势品种［2-3］。（详见表1）。

除以上所列举外，某些药材如石斛、三七等目前采用了林下复合经营模式，云南怒江草果，广西、贵州等地的草珊瑚也多在林下栽培。西南地区林地资源丰富，具有许多珍稀的野生药用植物如延龄草、太阳草、金铁锁等，对于此类濒危药材，可尝试运用林下种植模式进行驯化。西北地区及青藏高原地区整体降水量较其他区域少，季节温差较大，森林覆盖率偏低，生态系统脆弱。两大地区所产药材往往耐寒、耐旱，适合药材有甘草、苁蓉、锁阳等等，但应该考虑生态修复和环境的承载力，酌情选择林-药复合经营模式，使经济发展与环境保护统筹兼顾。

2 不同林地对中药材栽培的影响

林下中药材生长状况的优劣往往与所在地区林地资源的品种有一定相关性。适宜的林地资源品种既能够对中药材培植有益，又能丰富林地资源的生态结构，改良土壤理化性质和有机质，从而提高单位林地的经济收入［24］。根据相关的文献报道，对国内部分林下中药材生长相宜的林地资源品种进行汇总（详见表2）。中药林下种植所需林地资源多属乔木，部分地处寒温带、高原山地等地区为低矮灌木。近两年来，国内某些学者在种植林下药物选择林地品种方面进行了更深化的研究。刘明伟［25］将铁皮石斛附生不同树种，通过比较其生长情况，得出了石斛附生树种从优到劣依次为软阔叶树种、硬阔叶树种、毛竹、针叶树种。陈风雷等［26］通过比较不同树种下套种黄精的生长情况，发现树种对黄精的存活率、生长势、病虫害、产量有影响，以花栎木套种黄精的反馈结果最优。某些药材如黄柏、厚朴等属于乔木，可以选择适宜药材搭配，不仅提高产量，还益于增加有效成分含量。杨繁等［27］运用高效液相色谱法分析比较了杉木、黄柏、厚朴等林下种植黄连的生物碱含量，发现黄柏搭配黄连这一组合令人最为满意。段媛媛等［28］比较了厚朴林下种植贝母与单作贝母的区别，发现林下贝母的生长状况较佳。此外，有学者指出不同树木落叶凋零形成的腐殖质对林下药用植物存在化感效应，表现在药用植物的生长受到促进或抑制，相关内容值得深化研究［29］。总之，在林-药复合经营模式的树种选择中，应当结合地区生态环境，使优势药用植物与适宜的林地资源结合，往往能起到令人满意的效果。

表2 部分药用植物的适宜林地树种Tab.2 Suitable forest tree species for some Chinese medicines

3 生态因子对林下中药材种植的影响

林下中药材的种植遵循植物生长的自然规律，在植物的生长中，光照、温度、水分、土壤等生态因子是尤为重要的影响因素。各种生态因子的变化在林-药复合经营模式中对药用植物的干预效应是值得探究的。在特定的地域环境下，林间的郁闭度、林下土壤、地形特点会引起光照、温度、水分等的改变，继而对林下中药材的萌发、育苗、生长产生影响。

3.1 郁闭度对林下中药材生长的影响

林间郁闭度可以影响药用植物的生长状况，适宜的郁闭度能够让林下药用植物所需的光照、温度、湿度等环境状态达到最佳，有益于其育苗、生长及有效成分含量的增加。叶邦宣等［30］通过将香榧与黄精套种，发现在郁闭度0.70 的情况下，黄精的生长状态最佳，香榧的单株产量较好，复合种植效益最大。郁闭度能够通过改变光照强度，影响林下中药材光合特性及保护酶的代谢，对药用植物生长起到促进或抑制作用。任丽华等［31］将板蓝根种植于不同郁闭度的法桐林、海棠林下对比其生长状态及抗氧化酶的代谢，发现板蓝根在0.57 的林间郁闭度下生长状况最好，抗氧化酶活性程度最低。周泽建等［32］通过研究走马胎在林-药复合经营模式中的生长状况，发现郁闭度越高，走马胎的长势越旺，叶片中超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶等抗氧化酶活性越低，药用活性成分的含量越高。此外，郁闭度对土壤的养分含量、凋零落叶分解有显著影响。张捷等［33］通过长期观察不同郁闭度的马尾松林落叶分解情况，发现在郁闭度0.60～0.70 的情况下，落叶分解速率、质量流失度、难降解物质的降解度显著优于其他等级的郁闭度。某些研究报道，适宜的郁闭度可以增加林下动物、植物、微生物的多样性，利于区域内生态结构的稳定［34］。以上的多项研究表明，在林-药复合经营模式中寻找出药用植物适宜的林间郁闭度能够有更好的产量、品质获益。

3.2 土壤对林下中药生长的影响

土壤是万物赖以生长的重要载体，土壤的理化性质、酸碱程度、无机及有机物质、水分等含量变化往往对植物的生长产生直接影响。土壤在林、药生长过程中的作用不可忽略，张亚玉等［35］将野山参、林下参与大田栽培参三种参的根须部土壤进行比较，发现林下参与野山参的土壤在主要养分含量组成、土壤活性酶及土壤微生物多样性接近，二者与大田栽培参的土壤差异较大，这种差异影响有效成分——人参皂苷的形成。在林-药复合经营模式中，树林与药用植物对土壤养分需求存在竞争关系，并造成土壤养分含量的下降，这些变化对药用植物的影响是值得探究的。张莉等［36］的研究表明，将茅苍术与罗汉松复合种植，土壤的养分含量下降，但这种养分逆境胁迫茅苍术在一定程度上促进了其有效成分的积累及根茎质量的提高。林下腐殖层土壤的化感效应对药用植物种子萌发、幼苗成长趋势等呈现促进或抑制作用。梁宵等［37］比较黄土高原地区3种针叶乔木林和阔叶灌木林下腐殖层土壤对11种药用植物种子萌芽和生长的影响，发现不同树种的腐殖层土壤对不同的药用植物分别表现出了促进或抑制作用。同时，植被及其腐殖质对土壤成分具有改造作用，其间机制一直是生态领域研究的热点。目前国内对林-药复合经营模式造成土壤成分变化的研究也逐渐深入，为改良中药种植模式提供理论革新和实践经验。王楠等［38］通过研究林下种植重楼和珠子参的土壤与单纯林地土壤之间的差别，发现三者在碳、氮、磷及微生物量有明显差异，表明重楼和珠子参对所在林下土壤有成分改良作用。彭晓邦［39］分析了核桃-丹参复合种植与单作丹参根际土壤的区别，发现核桃-丹参复合种植中土壤微生物的数量及种群更丰富，土壤酶活性更高。综上，在同一生态环境下土壤与林-药复合种植存在互相作用，围绕林-药模式进行土壤成分变化的深入研究，对该模式下肥料的研发具有重要指导意义。

3.3 海拔高度对林下中药生长的影响

我国疆域广阔，地形海拔落差大，海拔梯度规律是引起物种多样性的重要原因，同样也是造成林下中药林生长及有效成分含量差异的重要影响因素。以人参为例，吉林省多个地区，不同海拔高度的人参总皂苷含量存在差异，在海拔400～900 m人参的有效成分含量较高，是人参种植的适宜海拔高度［40-41］。吴培等［42］通过研究发现黄芪在海拔为1 000～1 732 m 范围内黄芪总皂苷含量随海拔高度的升高而增加，推断黄芪适宜的种植海拔高度在1730 m 左右。杨婧等［43］通过比较湖北宜昌地区不同海拔栽培天麻的产量及其主要药用成分天麻素、对羟基苯甲醇的含量和酶活性差异，指出海拔1 600 m 的地区为天麻适宜的海拔高度。王璐瑶［44］经过分析认为天麻适宜种植于海拔700～2 800 m的山区。吴灿等［45］发现海拔在1510 m时，三七的存活率及三七总皂苷含量均较高，并推测三七种植的适宜海拔高度为1500 m 左右。杨少华等［46］尝试驯化野生胡黄连，发现在海拔2 800～3 000 m 地区种植胡黄连，产量较多。诸多研究结果表明，海拔在林-药复合经营模式中对中药材生长起到的作用不可忽略，寻找适宜的海拔高度能够利于中药材的产量的提升，也有助于药材内有效成分的积累。

3.4 坡度与坡向对林下中药材生长的影响

林下中药材在种植过程中，药用部位的产量、保存度、有效成分会受到坡度与坡向的影响。种植坡度的陡缓对土壤水分含量变化起到重要作用，坡向向阳或背阳则决定了采光、温度等差异。不同坡度及坡向对森林的生长冠幅、物种的生态多样性有显著影响。罗志梁［47］经过调研福建沙县地区林下重楼生长情况，推测重楼种植的适宜坡度为15°～30°。李星硕［48］对不同的立地条件下林下参的种植坡度及坡向进行探索，认为在24°的坡地上种植林下参是最好的坡度，而坡向选择从优到劣依次为东北、东南、西北、西南。韩红祥［49］以吉林省内部多个地区五味子生产基地为研究对象进行调研，发现五味子的种植适宜坡度为20°～30°之间，同时指出坡地北向为优先选项，其后依次为东向、东南向或西南向、南向。李英［50］通过数据分析河北省多个柴胡产地的生态适应性，发现在坡度为4.00°～5.50°的范围内，柴胡皂苷类成分含量最高，并指出坡向朝阳对柴胡生长更为有利。因此，优化林下中药材种植的坡度与坡向能提升其产量，期待更多相关研究的介入此方面，以优化种植方案。

4 林-药复合经营模式对中药材质量的影响及研究途径

中药材本身具有多成分的特点，严格控制中药材质量既能确保临床疗效的可靠性及安全性，又利于中药材有效成分的深入挖掘，具有重大的科研价值及意义。林-药复合经营模式对中药材质量的影响目前尚处于探索阶段。范圣东等［51］的动物实验表明，林下参对术后疲劳综合征大鼠的脑细胞损伤保护优于园地参，侧面反映了林下参的有效成分含量更高。邢茜等［52］比较灵芝在林下仿野生种植与温室栽培下成分的差别，前者方式下的灵芝灰分含量更高，且重金属含量较低，更宜用于药食方面的开发。目前来看，林-药复合模式对中药材质量影响的相关研究报道偏少，值得进行更深入的探究。那么在当前阶段，林-药复合经营模式下药材的生产要求、研究方法有哪些值得留意？

笔者团队认为，林-药复合经营模式作为较新型的中药生产模式，若要落实基层，首先应遵守国家相关法律法规及地方规定。其次，林-药复合经营模式所产药材，不仅需要符合国家中药的相关质量标准，还要保证林区资源的生态可持续，方能取得综合效益。林下中药材的品质把控，应当从整个产业链着手，包括选地、种植、采收、炮制加工、流通等多个环节，以做好源产地最为关键。以地理学、大数据与计算机编程为基础的全球产地生态适宜性分析系统（global geographic information system for medicinal plant，GMPGIS）在林-药复合经营模式生产的选地方面具有良好的应用基础，不仅提高不同地域选择适宜林地、药用植物品种的效率，还能降低生产试错成本。基于该数据分析结果，结合国内传统道地药材要求，从源产地实现林-药复合经营模式的优化，从而促进林下中药材品质提升。但需要指出的是目前该系统在分析地理内容方面尚缺乏海拔、地形地貌、植被覆盖种类情况等更详实的生态因子数据，在中药与林地资源或农业资源相关性研究方面有所欠缺，希望有更多的研究深化于中。信息化大数据技术，同样适用于中药材质量保障与溯源系统。

除上述方法外，林-药复合经营模式实施中可以借鉴生态农业监测技术，开发经济、实用型工具对药材种植区域进行动态评估，如土壤监测技术、卫星定位系统与无人机遥感技术等，对林地、药材的生长态势、生态因子变化、病虫害等方面进行把控。

在分析技术方面，液相色谱-质谱联用技术对林下中药材不同的生长阶段及其成品的检测分析进行客观化，为评估林-药复合经营模式下中药材质量提供了可靠的依据。生物科学的飞快发展，代谢组学及基因组学技术的成熟，使引起中药成分差异的具体机制研究成为可能。目前已有研究应用组学技术分析环境、种植方式、采收时期、炮制方法对林-药复合经营模式下中药材质量的影响，并得出一些成果［53］。但通过组学技术分析林-药复合经营模式的相关研究仍然较少，若能基于这一方向深入挖掘林地与药用植物之间相互作用的代谢物质及关系，将为优化种植结构产生重要影响。

5 林-药复合经营模式应用情况

5.1 不同地区林-药复合经营模式示例

5.1.1 东北林下有机参种植模式

东北地区林地资源丰富，林下参种植为当地中药产业重要的组成部分。目前，人参主要产区集中在辽宁省西丰县、铁岭县、宽甸县及吉林省长白县、抚松县等地，主要种植模式分为林下参、田地参（园参）两类［4］。经过多年种植探索，林下有机参种植模式逐渐成为产区的重要生产方式，在该模式下选择海拔为300～900 m 的林地，林种以蒙古栎、椴树等构成的天然或人工阔叶混交林或针阔混交林为主，林分郁闭度0.60～0.80。土壤为富含有机质或腐殖质的壤土或砂壤土，PH 5.60～6.50 之间。种植坡向以东北坡为最佳，坡度取10°～15°为宜。在林下种植15 年以上进行采收。该种生产方式适宜推广到符合相关栽培条件的人参产区。

5.1.2 华北知母林下间作模式

知母的种植区域分布广泛，河北省是知母的道地药材产地，其中以易县生产的“西陵知母”最为著名［54］。知母的种植存在田间栽培、仿野生栽培、林下栽培等模式，随着华北地区退耕还林政策的逐渐实施，林下种植逐渐成为综合获益最高的模式。林下知母的生产以林-药间作为主要模式，该模式中林木间距在4 m 以上，林种可以为果树、核桃树、杨树等［7］。土壤以排水好、土质肥沃或腐殖质较多的砂质土为宜。具体种植方法又因选用种子或根茎种植而异。林下间作知母可在平原及较缓的坡地上进行种植，此种植模式适宜在河北省及其他知母产区进行推广。

5.1.3 华东铁皮石斛林下种植

铁皮石斛属于补益药，具有滋阴清热的功效，经济价值较高。传统的道地产区集中在华东的安徽省、浙江省，在华南、西南省份的部分地区也有进行种植［55］。野生铁皮石斛往往附生于山区树干、岩石缝等荫湿处。人工栽培的铁皮石斛经过多年探索逐渐走向仿生种植，林下栽培是其主要生产模式，具体种植方法又有林下树干捆绑、林下立体盆栽、林下苗厢种植等［56］。林下种植铁皮石斛一般选择在海拔500～1 600 m 的林地，附生树种可以为桢楠、木兰、枫香、杜英、榆树等，林分郁闭度0.70［25］。选择土质疏松且富含有机质及矿物质成分的土壤为佳，pH 值5.80～6.00 之间。林下铁皮石斛的种植可以根据地域环境的不同调整种植方案。

5.1.4 华中黄精林下种植

黄精的自然生长区域分布广泛，道地药材产区集中在华中的河南、湖南、江西等地。湖南新化县及江西铜鼓县相继获得“黄精之乡”的称号，林下黄精种植是区域内主流的生产方式。黄精种植可选择海拔200～1000 m的林地，附生树种可以为锥栗、油茶、杉木、马尾松等，林间郁闭度在0.40～0.60 之间［26］。种植所需土壤为腐殖质丰富的砂土或红壤，偏酸性，土层厚度约30 cm 左右，排水良好，坡度小于25°，坡向向阴。林下种植的黄精相较大田栽培或容器栽培所产，有效成分含量较高，因此更值得推广到拥有种植需求的相关产区。

5.1.5 华南阳春砂林下种植

阳春砂是“四大南药”之一，其道地产区广东省阳春市最为著名，海南、福建、云南等部分地区也有种植［16］。阳春砂的林下种植模式应用成熟且广泛，其附生林种有香樟、杉木、巨尾桉等构成的人工林或天然杂木林，林分郁闭度0.50～0.70。随着近年来探索的日益深入，龙眼-阳春砂立体种植成为新型生产模式，该生态模式下农民收入及生态获益更优，因此值得推广于相关引种区域［16］。阳春砂种植条件为土层深厚的丘陵红壤，海拔高度100～200 m，坡度9～25°，向阳坡为宜。

5.1.6 西南黄连林下种植

黄连在我国四川、贵州、重庆及湖南、湖北的西部地区广泛种植。西南地区森林覆盖率高，区域内药材适宜林下生长。黄连的林下种植模式应用广泛，附生林地可以为厚朴、杉木等人工林或林相较完整的天然杂木林，郁闭度为0.50～0.80［17］。目前林下种植黄连又有单作或与其它药材间作等方式。厚朴-黄连单作模式是一种既不违反生态栽培原则，又能增加农民经济获益的种植模式，目前已经逐渐获得推广。据报道部分地区探索林下黄连-贝母或玄参的间作模式，较厚朴-黄连单作模式更能促进黄连产量提升［57］。西南地区多山地，黄连种植选择海拔在1200～1700 m 的山地且小于25°的缓坡，土壤肥沃、疏松。

5.1.7 西北黄芪林下种植

西北地区深处大陆内部，整体而言较其他区域干旱，林地资源珍贵。黄芪在该地区多栽培于山坡草地或灌木丛中或与粮食作物间作，林-药模式在其生产中只占部分比例。黄芪林下种植一般选择有林地分布的区域，由油松林、侧柏林、落叶松林等构成天然或人工林地，郁闭度0.80 左右［21］。在土壤深厚、疏松、偏碱性的高原或缓坡种植。

5.1.8 青藏高原羌活林下种植

羌活为产于高原地区的代表性药物，主要在四川西部、青海及甘肃地区种植［58］。羌活生长海拔较高，分布在2 000～3 000 m的山地，附生植被为针叶林、针阔混交林、山地灌木丛、草甸等［23］。羌活根系发达，种植宜选择富含有机质的深厚砂土，pH 值呈中性或偏酸性。该种植模式可在云南、内蒙古等引种地区推广。

5.2 在旅游观光中的应用

目前对林下中药对种植产业不应当仅停留于种植创收的层面，部分中药花期时间较长且茎叶形态奇异，配合毛竹或果树等林木，具有极高的观赏性。适宜观光的林下中药林品种繁多，如多花黄精、百合、牡丹、重楼、玄参等，开发专类种植观光基地的潜力巨大。部分地区已经推出林-药复合种植观光基地的建设构想，这将为增加药农收益，促进林-药复合经营产业品牌化，宣传中药知识方面具有重要意义。此外，像黄精等一些药食同源植物，可开发保健类产品，结合观光进行销售。珍稀野生药用植物所在地，可以酌情设立生态自然保护区。

5.3 林-药种植走向世界

我国政府倡导“一带一路”的战略构想，以提升中国的经济、文化对外影响力。中医药文化是我国古老文明的精粹，将在走向世界的过程中发挥先锋作用。经过GMPGIS 的运算，适合中药材生长的区域不仅局限于国内，同时部分药材如西洋参、高丽参、儿茶等多产于域外。因此，林-药复合经营模式可以在恰当的时机推广至世界其他地区，这将对提升中医药文化的影响力，推动广大发展中国家经济进步并保护全球生态环境具有重要的价值。

6 展望

中药是中医赖以治疗疾病的基础手段之一，中药材种植技术一切有利的改进都会对中医药事业的发展有深远影响。林下中药材种植的初衷则是选择自然状态下可以生于林地的中药材进行人工培育以达到生态效益及社会生产效益相结合的目的。选择合适的中药材与林地结合是林-药复合经营模式成功的前提，这既需要从地区地理气候等实际情况出发，结合传统中药材种植的经验，还需要不断的技术探索，进行尝试与比较，以筛选出最优的林地-药材组合。林-药复合经营模式的生态因子是影响林下中药材生产的重要因素，这也是能够进行人为干预调控林下中药材生长的切入点。在中药材种植前综合评估林间郁闭度等生态因子，将利于提升预期中药材的有效成分。同时，林地、药材与生态因子的相互作用关系及作用途径值得深化研究，如土壤活性酶、微生物及腐殖质的化感效应对药材萌发、生长的促进或抑制作用，揭示其中机制将有益于林-药复合经营模式下肥料的开发工作。林下中药材的质量达标是林-药复合经营模式成功的关键，一些新兴的信息数据技术及成分分析技术的逐渐成熟，其研究结果将对相关的种植工作起到指导作用。林-药复合经营模式的广泛应用将带动相关产业发展，为促进地区发展及提升中医药文化影响力做出贡献。总结构想林-药复合经营模式的未来蓝图如下（图1）。

图1 林-药复合经营模式构想蓝图Fig.1 Conceptual blueprint of forest medicine model

但林-药复合经营模式仍存在诸多挑战。首先，在政策层面上，保护与开发问题仍面临一定的冲突，林-药间作后对林地的影响不好评估，基层可能不一定放开。此外虽然有部分成果的间作经验，但林-药复合经营确实是复杂的生产活动，植物之间生长的相互影响、化感、次生代谢物的积累等需要进一步广泛、系统的研究。其次，林-药复合经营模式目前缺乏大型产业化公司，这使得在药材的选种育苗、肥料配置等方面缺少可靠途径，不能为药材质量提供护航。再次，林-药复合经营模式的发展需要中药学、农学、植物学等不同专业领域的科研院所进行交流合作，目前对该领域的关注程度尚较欠缺。最后，林-药复合经营相关产业偏于种植、加工等初级阶段，缺乏新型产品的推出且品牌建设落后。但相信随着时间推移，诸多力量的投入，林下中药生产的相关问题可以得到解决。

总体来看，林-药复合经营模式将会随着科学技术的进步实现不断的优化，其在应用方面开发潜力巨大，它将推动中药种植产业走上一条可持续发展的健康道路。