盐碱地具有盐分高、养分低、极易返盐、治理难度大等特点。我国海域辽阔,海岸线绵长,由潮汐、海浪等形成的海退区,构成了我国盐碱地的重要组成部分——滨海盐碱地。
华北理工大学坐落于河北省唐山市曹妃甸区,该地具有典型滨海盐碱地地貌特征,存在大量重度盐碱荒地有待开发。为了贯彻落实习近平总书记关于盐碱地综合改造利用、中医药创新发展、“中国药”研发的重要指示,探索盐碱地综合治理新路径,笔者依托河北省科技厅基础研究重大项目、重点研发项目,提出“盐碱地中药农业”新理念,以医工融合厚植中医药新质生产力。
□华北理工大学副校长 孙良丹
孙良丹教授在滨海盐碱地察看中药材种植情况
原位精准改良
“固盐”替代“去盐”
如何解决滨海重度盐碱地开发难题,摆脱水资源依赖,研发一种低成本的改良方法?笔者科研团队坚持创新思维,发现了盐碱地改良新契机。中-重度盐碱地多为寸草不生的荒地,开发难度大,但土壤无化肥和农药残留,改良后可用于绿色中药材种植。团队针对盐碱地改良“水来盐去、水去盐存”的痼疴,创新性地以“固盐”替代“去盐”技术,原位抑盐碱,无须以水压盐碱,摆脱对水资源的依赖。同时,以天然有机质腐植酸为母体材料,利用化学改性并负载耐盐微生物,重塑盐碱土壤团粒结构和理化性质,提升土壤肥力,使作物正常生长。基于原位抑盐碱土壤改良技术,团队与河北省唐山市曹妃甸区人民政府合作进行“千年药林·百草苑”盐碱地绿色中药示范基地建设,改良200亩超重度盐碱地,当年即将土壤含盐量由原来的1.3%~1.8%降至0.3%~0.5%的正常范围内,此外,移栽、直播的10余种中药材成活率为85%~96%,盐碱地改良成本较传统工程改良措施降低80%。将盐碱化土壤变为中药材种植健康土壤,团队的研究成果有力推进了盐碱地改良工作,有效助力乡村振兴,保障耕地红线。
盐碱胁迫
培育良效中药
中药资源具有环境依赖性高、培育周期长、药效差异大、活性成分不明等特点。中药材由野生转为人工栽培是导致其药效下降的重要因素。
检测结果显示,盐碱地种植的蒲公英、菘蓝、杜仲等中药材,主要成分的含量均超出《中国药典》标准数倍。团队通过高通量测序技术解析环境胁迫促进道地药材形成的机制,构建了耐盐基因-中药活性成分互作基因谱,初步阐明低盐胁迫激活中药有效成分合成途径的部分机制,为解决中药材由野生转为人工栽培后质量下降的问题提供了新方法。
盐碱地种植中药的高品质与安全性,也为推动中医药国际交流与合作提供了新契机。华北理工大学在匈牙利建立东欧地区第一所中医孔子学院并建设中药材种植基地,通过中药材种植,推动中医药文化的国际传播与发展。
数字化多组学研究
促进中药产业发展
依托定量化、标准化、数字化研究,团队创建了以医工融合为特色的“土壤组学-植物组学-成分组学-临床表型组学”多学科研究范式。通过实时、无损、可现场部署的遥感和无损检测技术解析“土壤-植物”互作机制,阐明盐碱地改良对中药植物栽培的影响机理;通过共享、精确、高通量的基因组测序技术解析“耐盐碱-活性成分”互作机制,完善补充环境胁迫促进道地中药形成的作用原理;通过精准、科学、特定的体内外提取、生物合成和药效鉴定技术,解析“活性成分-疾病靶向”互作机制,为制定靶向炎症与免疫疾病的防治策略提供依据。此外,团队以发掘耐盐碱中药的免疫调节功能为目标,采用现代技术和高效萃取工艺进行定量分析,阐明耐盐碱中药物质基础、量效关系和作用机理。上述研究范式和思路有助于突破中药(复方)产品研发和中药产业发展的技术瓶颈,推动药食同源产品开发、创新中药研发和中成药二次开发。
“盐碱地中药农业”新理念,将“土壤-中药植物-有效成分-疾病靶点”机制研究串联在一起,有效推动中医药产业链延伸、高附加值产品多元开发,形成盐碱地特色农产品相关药食同源产品、功能产品、保健产品的高值化产业融合体系。该理念的实践对于盐碱地综合利用、中药科学质量体系建设和“中国药”创制发展均具有重要意义。