我國藥用植物資源調(diào)查方法及資源監(jiān)控機(jī)制研究進(jìn)展

張江平，翟傳佳，李欣柔，宋書祎，耿 暉，趙 鵬，王少平，張永清，李 佳，劉 謙，周 潔，林 鶯*

(1.濱州醫(yī)學(xué)院，山東 煙臺 264003；2.山東中醫(yī)藥大學(xué)，山東 濟(jì)南 250355；3.濟(jì)南大學(xué)，山東 濟(jì)南 250022)

中藥產(chǎn)業(yè)是我國獨具特色的民族產(chǎn)業(yè)，是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支撐。近年來，隨著中藥活性成分在治療腫瘤、艾滋病等疾病領(lǐng)域的應(yīng)用，越來越多的中藥進(jìn)入國際天然藥物市場，中藥產(chǎn)業(yè)進(jìn)入現(xiàn)代化和國際化的快速發(fā)展期。藥用植物是中藥的主要來源，我國藥用植物資源開發(fā)利用始終堅持最大持續(xù)產(chǎn)量的原則[1]，既要搶占國際生藥市場與尖端研究領(lǐng)域，又必須堅持資源的可持續(xù)發(fā)展。掌握資源的現(xiàn)狀及變化規(guī)律是資源保護(hù)與合理開發(fā)的前提，調(diào)查方法是資源調(diào)查的重要內(nèi)容，本文綜述我國藥用植物資源特點，結(jié)合全國第四次中藥資源普查，分析我國現(xiàn)有的藥用植物資源調(diào)查方法的適用性及改進(jìn)方向，并展望我國藥用植物資源監(jiān)控機(jī)制的發(fā)展方向。

1 我國藥用植物資源特點

1.1 藥用植物資源概況

我國領(lǐng)土遼闊，地理環(huán)境及氣候復(fù)雜，為藥用植物的多樣性發(fā)展提供了有利條件。全世界作為藥用或者藥物原料的植物約50000～70000種[2]，我國共有藥用植物383科2309屬11 146種[3]。早期藥用植物資源調(diào)查表明[4]：我國臨床上常用的藥用植物約600種，低等藥用植物中以菌類藥材為主，如靈芝、冬蟲夏草等；高等藥用植物中種子植物占90%以上，其中裸子植物以松科、柏科為主，被子植物以菊科、豆科為主。在我國六大行政區(qū)中，西南和中南地區(qū)藥用植物種類最豐富，約占全國的50%～60%，華東和西北占30%左右，東北和華北約占10%；在地形上，高原地區(qū)的藥用植物種類多于丘陵區(qū)，丘陵區(qū)多于平原區(qū)。我國藥用植物種類豐富，分布廣泛，根據(jù)是否為人工培育可分為野生或栽培藥用植物，兩類藥用植物的資源調(diào)查方法差異較大，需分別結(jié)合各自的特點選用。

1.2 野生藥用植物資源特點

長期的環(huán)境破壞與資源過度開發(fā)導(dǎo)致野生藥用植物資源日益減少，全國常用藥材每年約有20%短缺，尤其是占藥材市場80%的野生藥材短缺[5]，野生人參、冬蟲夏草等蘊(yùn)藏量顯著降低，肉蓯蓉、甘草等曾是野生廣布種現(xiàn)瀕臨消失[6]，我國大約有2000種野生藥用植物已處于滅絕的邊緣[7]。野生藥用植物易受環(huán)境影響而導(dǎo)致其質(zhì)量、種類及蘊(yùn)藏量發(fā)生變化，其動態(tài)性強(qiáng)的特點導(dǎo)致野生藥用植物資源調(diào)查結(jié)果的時效性較短。同時藥用植物的有效成分大多為植物受外界環(huán)境刺激而產(chǎn)生的次級代謝產(chǎn)物，植物群落的交錯區(qū)生物多樣性及數(shù)量較高，即群落的“邊緣效應(yīng)”，會產(chǎn)生更為復(fù)雜的生態(tài)環(huán)境，影響植物體內(nèi)次級代謝產(chǎn)物的種類及含量，是促成道地藥材形成的重要原因[8]。對野生藥用植物資源的調(diào)查須以群落為研究單位[9]，更多地考慮野生藥用植物資源的整體性。

1.3 栽培藥用植物資源特點

近代以來我國人口迅速增長，中藥材的需求量不斷增加，藥用植物栽培與生產(chǎn)技術(shù)也得到快速發(fā)展，可以預(yù)見，栽培藥材將成為中藥材商品的主要來源[10]。2001年我國200種常見栽培藥材的栽培面積為40萬hm2[11]，2012年全國栽培藥用植物種類增至近300種，栽培面積155.2萬hm2，約占全國農(nóng)作物種植面積的1%[12]，目前全國70%以上的中藥材來源為人工栽培，大多道地藥材也已變成栽培品。我國藥材栽培基地主要位于氣候與土壤環(huán)境較好的東部地區(qū)，西部地區(qū)栽培種類較少，大多為喜光耐旱的種類，但種植面積較大[13]。不同地區(qū)栽培藥材質(zhì)量良莠不齊一直是我國中藥市場監(jiān)管的難題，現(xiàn)代分析檢測技術(shù)無法從根本上保障藥材質(zhì)量。栽培藥用植物的另一個問題在于藥用植物化感作用產(chǎn)生的連作障礙，其中以根類入藥的藥用植物最為嚴(yán)重，如地黃、丹參、人參、西洋參、三七等[14]。提升市場中栽培藥材的質(zhì)量，指導(dǎo)各藥用植物栽培基地輪作及間套作計劃，保障藥材市場平衡是藥用植物栽培發(fā)展的重點問題。

2 藥用植物資源調(diào)查方法

周應(yīng)群等[15]于2005年分析了我國中藥資源調(diào)查方法，總結(jié)出踏查、詳查與樣地調(diào)查法、訪問調(diào)查及統(tǒng)計報表等傳統(tǒng)方法，并提出通過改進(jìn)傳統(tǒng)抽樣調(diào)查方法，加強(qiáng)“3S”技術(shù)等現(xiàn)代調(diào)查技術(shù)在中藥資源調(diào)查中的結(jié)合應(yīng)用，以促進(jìn)中藥資源現(xiàn)代化研究。

現(xiàn)階段我國正在進(jìn)行第四次全國中藥資源普查，由于我國藥用植物資源種類繁多，分布零散，生境及形態(tài)各異，要求在資源普查中既要深入實地采取傳統(tǒng)調(diào)查方法如踏查、詳查、樣方調(diào)查、訪問調(diào)查及統(tǒng)計報表，又要結(jié)合“3S”技術(shù)、衛(wèi)星遙感技術(shù)和無人機(jī)遙感技術(shù)等現(xiàn)代化調(diào)查技術(shù)提高資源普查的效率和質(zhì)量。

2.1 踏查

踏查要求首先通過訪問調(diào)查獲取調(diào)查區(qū)域的地貌及藥用植物的分布規(guī)律等，在調(diào)查區(qū)域中選擇有代表性的部分區(qū)域，要求包含多種地形且植物種類豐富，設(shè)置合適的踏查路線將各代表性區(qū)域連接起來。實地踏查時按照預(yù)先設(shè)定的踏查路線，對踏查路線周圍的藥用植物進(jìn)行調(diào)查，一次踏查獲取的調(diào)查結(jié)果往往不具代表性，常需要設(shè)置多個踏查路線且于不同時間進(jìn)行多次踏查獲取資料，電子設(shè)備的地理信息系統(tǒng)(GIS)與全球定位系統(tǒng)(GPS)降低了實地踏查的技術(shù)難度。筆者通過野外調(diào)查實踐，前期將樣地地理信息導(dǎo)入手機(jī)奧維互動地圖應(yīng)用中，在野外調(diào)查中能應(yīng)用高清導(dǎo)航引路，降低了實地踏查的難度。踏查工作量較小，獲取資料有限，適用于對野生藥用植物種類的調(diào)查及對區(qū)域內(nèi)藥用植物資源價值進(jìn)行評估，為藥用植物資源的分布與變化研究提供參考。倪受東等[16]經(jīng)過長期的踏查及資料收集，對安徽環(huán)巢湖流域藥用植物資源的調(diào)查，確定環(huán)巢湖流域野生藥用植物種類，為該地區(qū)藥用植物資源合理開發(fā)利用提供參考。但踏查的結(jié)果無法覆蓋調(diào)查區(qū)域內(nèi)全部的野生藥用植物，不能提供完整的藥用植物群落信息。

2.2 詳查

詳查即為全面調(diào)查，要求對整個調(diào)查區(qū)域進(jìn)行實地調(diào)查，工作量大，難度高。詳查需制定明確的調(diào)查計劃，有針對性地對區(qū)域內(nèi)需調(diào)查的藥用植物進(jìn)行調(diào)查，一般適用于某地區(qū)內(nèi)特定種屬的野生藥用植物調(diào)查，如戚旺琴等[17]于對浙江東白山藥用植物資源的調(diào)查，采用現(xiàn)場詳查分類統(tǒng)計調(diào)查區(qū)域內(nèi)具體藥用植物種質(zhì)資源。詳查可獲取調(diào)查區(qū)域內(nèi)藥用植物完整的資料，包括種類、蘊(yùn)藏量、生境信息等，有利于發(fā)現(xiàn)新物種，但若對地區(qū)內(nèi)所有藥用植物進(jìn)行調(diào)查，單獨采用詳查工作量過大，常與樣方調(diào)查法相結(jié)合。

2.3 樣方調(diào)查

樣方調(diào)查即采用統(tǒng)計學(xué)分層抽樣的方法，依據(jù)植被類型將調(diào)查區(qū)域劃為不同代表區(qū)域，在各代表區(qū)域內(nèi)選擇合適數(shù)量的樣方，詳查樣方中需要調(diào)查的藥用植物，以樣方中藥用植物的信息分析整個調(diào)查區(qū)域中藥用植物資源狀況。同時，前期的踏查、調(diào)查訪問以及查閱相關(guān)資料也是必不可少的。樣方的大小是樣方調(diào)查的重要內(nèi)容，一般根據(jù)調(diào)查的藥用植物的生活型進(jìn)行設(shè)計，喬木樣方>灌木樣方>草本樣方。韋婉羚等[18]對河池金城江區(qū)藥用植物調(diào)查時，在4個植被類型分布區(qū)域，即闊葉林區(qū)、針葉林區(qū)、灌叢區(qū)、草叢區(qū)設(shè)立代表性樣地，并選取其中36個進(jìn)行調(diào)查，采用等距法在每個樣地內(nèi)均勻設(shè)置5個樣方套，每個樣方套內(nèi)設(shè)6個樣方，其中喬木樣方10 m×10 m，灌木5 m×5 m，草本2 m×2 m。王芝恩等[19]調(diào)查渾河源地區(qū)野生藥用植物時，僅在每個林場設(shè)置16個2 m×2 m的樣方。樣方調(diào)查法能有效提高藥用植物資源調(diào)查效率，但對于環(huán)境復(fù)雜的區(qū)域如山區(qū)，選擇具有足夠代表性的樣方較為困難。樣方的代表性是樣方調(diào)查法調(diào)查結(jié)果準(zhǔn)確性的重要影響因素，傳統(tǒng)的樣方調(diào)查法在生態(tài)環(huán)境復(fù)雜的地區(qū)適用性較差，但對于栽培藥用植物資源的調(diào)查研究應(yīng)用價值較高。傳統(tǒng)的樣方調(diào)查法一般采用樣株法及投影蓋度法對野生藥用植物蘊(yùn)藏量進(jìn)行估算[20]。投影蓋度指一種植物在一定土壤表面所形成的覆蓋面積的比例(%)，這種方法只取決于植物的生物學(xué)特性，利用投影蓋度法計算蘊(yùn)藏量時需要計算樣方上某種植物每平方米的平均蓋度(X/%)，1%投影蓋度的資源量(Y/g)，通過樣方內(nèi)單位面積該藥用植物平均蘊(yùn)藏量U=X×Y(g)計算區(qū)域內(nèi)單位面積的蘊(yùn)藏量，該方法適用于估算灌木或者草本植物等生長成群、較難分出單株的藥用植物蘊(yùn)藏量。樣株法是指記錄樣方內(nèi)單位面積內(nèi)的特定藥用植物的株數(shù)X，及單株特定植物的平均重量Y(g)，通過樣方內(nèi)單位面積該藥用植物平均蘊(yùn)藏量U=X×Y(g)計算區(qū)域內(nèi)單位面積的蘊(yùn)藏量，該方法適用于能準(zhǔn)確區(qū)分出單株的藥用植物蘊(yùn)藏量估算。

2.4 訪問調(diào)查

訪問調(diào)查是指通過咨詢當(dāng)?shù)赜薪?jīng)驗的藥用植物相關(guān)工作人員，如藥材收購商、當(dāng)?shù)刂兴幍?、藥材種植戶、大型栽培基地負(fù)責(zé)人，獲取調(diào)查區(qū)域藥用植物資源概況。其單獨應(yīng)用于野生藥用植物資源調(diào)查準(zhǔn)確性較低，但可應(yīng)用于了解調(diào)查區(qū)域內(nèi)藥用植物資源分布概況及當(dāng)?shù)匾吧∮兴幱弥参锏姆植?，常作為輔助方法為其他調(diào)查方法收集資料，同時也可用于栽培藥用植物資源及市場的調(diào)查。劉勇等[21]采用野外線路調(diào)查與民間訪問調(diào)查相結(jié)合的形式，對江西武夷山自然保護(hù)區(qū)藥用植物資源進(jìn)行調(diào)查。訪問調(diào)查同時也可應(yīng)用于大范圍、工作量較大的中藥材資源的變化規(guī)律研究，如石晶等[22]2010年采用資料收集、問卷調(diào)查和實際調(diào)查訪問相結(jié)合的方法對我國白芨市場進(jìn)行調(diào)查與分析。

2.5 統(tǒng)計報表

統(tǒng)計報表是第三次全國中藥資源普查的主要調(diào)查方法，目前在我國主要應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)狀況的監(jiān)管[23]。該方法以鄉(xiāng)鎮(zhèn)或村為單位，通過對所需的藥用植物的相關(guān)信息進(jìn)行逐級上報，最后匯總為大區(qū)域內(nèi)的藥用植物資源信息報告，為藥用植物資源的開發(fā)與保護(hù)提供參考。該方法適用于栽培藥用植物的調(diào)查，能快速獲取所需的資料，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在線數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)使統(tǒng)計報表越來越系統(tǒng)化與自動化，大大減少該調(diào)查方法的工作難度，目前統(tǒng)計報表在國內(nèi)藥用植物資源的調(diào)查研究中主要應(yīng)用于對藥材市場的調(diào)查。貴州省[24]于2011年率先開始實行政府與中藥企業(yè)合作管理的中藥材統(tǒng)計報表制度，實行年度報，報告期為第二年的2月～3月，從而監(jiān)控貴州省中藥產(chǎn)業(yè)綜合發(fā)展。有利于提升貴州省市場中藥材的質(zhì)量，并可為貴州省藥用植物栽培基地輪作及間套作計劃提供指導(dǎo)，保障貴州省藥材市場的均衡發(fā)展，統(tǒng)計報表制度在中藥現(xiàn)代化企業(yè)中具有廣闊的發(fā)展前景，其發(fā)展重點在于不斷完善統(tǒng)計指標(biāo)體系并規(guī)范統(tǒng)計口徑。

2.6 基于“3S”技術(shù)的樣方調(diào)查

“3S”技術(shù)是一種將遙感技術(shù)(RS)、地理信息系統(tǒng)(GIS)、全球定位系統(tǒng)(GPS)有機(jī)結(jié)合在一起的對地監(jiān)測技術(shù)，廣泛應(yīng)用于我國土地資源管理[25]、生態(tài)系統(tǒng)檢測[26]等領(lǐng)域。在全國中藥資源普查(試點)工作中，“3S”技術(shù)可有效收集中藥資源位置信息，提升中藥資源普查工作的效率和質(zhì)量，同時保證了數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確性和客觀性[27]，并作為新技術(shù)應(yīng)用于第四次全國中藥資源普查方案設(shè)計中[28]。采用RS與GIS技術(shù)將調(diào)查區(qū)域依據(jù)植被類型劃分為不同的代表區(qū)域，在代表區(qū)域中抽取面積不小于1 km2的樣地，樣地的數(shù)量可根據(jù)調(diào)查精度以及調(diào)查成本進(jìn)行調(diào)整。通過野外實地調(diào)查，在每個樣地中選取不少于5個10 m×10 m的樣方套，樣方套的選擇方法如圖1所示，有一字型、十字型、鋸齒型等，樣方套之間一般要求距離大于200 m，每個樣方套由1個10 m×10 m喬木類資源樣方、1個5 m×5 m灌木類資源樣方、4個2 m×2 m草本資源樣方共6個樣方組成[29]。在野外實地調(diào)查時按要求對樣方進(jìn)行詳查，記錄樣方內(nèi)藥用植物基本信息，采用GPS系統(tǒng)記錄樣方中植物的位置。通過將衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)與野外調(diào)查時獲取的藥用植物的位置、種類、數(shù)量、生境等信息相結(jié)合，建立藥用植物遙感數(shù)據(jù)模型，可計算整個調(diào)查區(qū)域內(nèi)藥用植物資源蘊(yùn)藏量，是藥用植物資源動態(tài)監(jiān)測平臺的基礎(chǔ)?；凇?S”技術(shù)的樣方調(diào)查法在栽培藥用植物及野生廣布種藥用植物資源調(diào)查及蘊(yùn)藏量估算中適宜性較好，但對于野生稀有藥用植物及特殊生態(tài)環(huán)境藥用植物(寄生、伴生)的蘊(yùn)藏量估算，如寄生植物茯苓、水生植物藥蓮、沙漠中寄生植物肉蓯蓉等需要針對不同生態(tài)環(huán)境信息，選用不同的遙感監(jiān)測方法[30]。

2.7 衛(wèi)星遙感與無人機(jī)遙感

圖1 樣方套的選擇方法及樣方套樣式Fig.1 Selection methods and patterns of quadrat

衛(wèi)星遙感技術(shù)(RS)是“3S”技術(shù)的核心技術(shù)，通過高空衛(wèi)星系統(tǒng)接收不同種類藥用植物或者同種藥用植物在不同環(huán)境中的光譜學(xué)信息，包括可見光、紅外、微波等，從而對調(diào)查區(qū)域內(nèi)藥用植物進(jìn)行分析。在室內(nèi)對植物遙感圖像進(jìn)行判讀后還需在代表性區(qū)域進(jìn)行實地考察，對室內(nèi)判讀進(jìn)行驗證與修訂，提高準(zhǔn)確性。RS技術(shù)對綠色植物及開花期植物尤其敏感，對栽培藥用植物的資源調(diào)查適用性較好。陳士林等[31]于2005年建立基于衛(wèi)星遙感技術(shù)的人參資源調(diào)查技術(shù)路線及方法，利用衛(wèi)星遙感技術(shù)對人參種植區(qū)的種植面積進(jìn)行估算，并通過抽樣調(diào)查進(jìn)行估產(chǎn)；同樣的技術(shù)也被應(yīng)用于栽培三七的資源調(diào)查研究[32—33]，監(jiān)控植物病蟲害情況[34]。RS也可用于特定野生藥用植物的分析，如張本剛等[35]以遙感技術(shù)為基礎(chǔ)，計算出甘草分布的面積和蘊(yùn)藏量。

無人機(jī)遙感技術(shù)(UAVRS)即采用無人機(jī)搭載遙感設(shè)備對調(diào)查區(qū)域進(jìn)行監(jiān)測，屬于低空遙感技術(shù)，相較于衛(wèi)星遙感，其遙感監(jiān)測范圍較小，但不受大氣影響，可獲取近距離遙感數(shù)據(jù)，分辨率高，且同時具有低門檻、低損耗等特點，在國內(nèi)廣泛應(yīng)用于環(huán)境保護(hù)[36]、森林資源調(diào)查[37]、應(yīng)對地質(zhì)災(zāi)害[38]、農(nóng)業(yè)監(jiān)測[39]等領(lǐng)域。謝彩香等[40]分析了無人機(jī)遙感技術(shù)在藥用植物資源調(diào)查研究中的優(yōu)勢及可行性，指出該技術(shù)具有技術(shù)可行性的調(diào)查方案。大范圍使用高分辨率衛(wèi)星遙感成本過高，而單獨使用無人機(jī)遙感對調(diào)查區(qū)域進(jìn)行監(jiān)測效率較低。將衛(wèi)星遙感、無人機(jī)遙感及野外調(diào)查相結(jié)合，形成多級遙感調(diào)查系統(tǒng)[41]，可有效提高藥用植物資源調(diào)查的多種要求，減少經(jīng)費投入，提高藥用植物資源調(diào)查的精度和準(zhǔn)確性。

3 調(diào)查方法的改進(jìn)

傳統(tǒng)的調(diào)查方法在方法學(xué)上相對成熟，加強(qiáng)現(xiàn)代調(diào)查技術(shù)的應(yīng)用是當(dāng)前調(diào)查方法發(fā)展的主要方向。基于“3S”技術(shù)的樣方調(diào)查法是目前應(yīng)用最廣的藥用植物調(diào)查方法，其結(jié)果的準(zhǔn)確性主要受兩方面影響：一是野外調(diào)查工作量較大，尤其在野外自然資源豐富的地區(qū)，野外調(diào)查困難，在獲取調(diào)查區(qū)域內(nèi)藥用植物信息時因人為因素而產(chǎn)生一定的誤差；二是現(xiàn)代調(diào)查技術(shù)中遙感技術(shù)的分辨率有限，遙感信息與藥用植物的基礎(chǔ)資料建立的關(guān)系模型在面對復(fù)雜生態(tài)環(huán)境的分析研究時，衛(wèi)星判讀結(jié)果與實際差別較大。對于人為因素所產(chǎn)生的誤差，可通過加強(qiáng)野外調(diào)查人員的技術(shù)規(guī)范培訓(xùn)、合理安排調(diào)查研究進(jìn)度進(jìn)行控制。引進(jìn)新的現(xiàn)代調(diào)查技術(shù)是改進(jìn)藥用植物資源調(diào)查方法的重要方向，現(xiàn)代調(diào)查技術(shù)中高光譜遙感技術(shù)相對于一般衛(wèi)星遙感分辨率有了較大提升，“5S”集成技術(shù)可有效提升遙感信息模型及室內(nèi)判讀的準(zhǔn)確性。

3.1 高光譜遙感技術(shù)

高光譜遙感是現(xiàn)代遙感技術(shù)中的前沿技術(shù)，國內(nèi)主要應(yīng)用于對植被長勢及災(zāi)害的監(jiān)測[42]以及大氣環(huán)境中氣體、水氣及溫度的測定，地質(zhì)礦產(chǎn)資源的評價等[43]。高光譜遙感根據(jù)設(shè)備載體不同分為地面、機(jī)載、星載三種，與一般光譜遙感相比，其獲取的光譜波段較多，且光譜在一定范圍內(nèi)連續(xù)成像，在300～2500 nm波長下，分辨率小于10 nm。衛(wèi)星遙感在森林及農(nóng)業(yè)監(jiān)測中適用性較好，但一般遙感難以準(zhǔn)確獲取復(fù)雜生境中野生藥用植物所產(chǎn)生的光譜信息，具有高分辨率的高光譜遙感技術(shù)在野生藥用植物資源調(diào)查中具有較大的技術(shù)優(yōu)勢。張小波等[44]分析了高光譜遙感在藥用植物監(jiān)測研究中的應(yīng)用價值，認(rèn)為高光譜遙感在識別藥用植物物種、監(jiān)測藥用植物的生長現(xiàn)狀、監(jiān)測藥用植物生物量以及監(jiān)測中藥材品質(zhì)中具有技術(shù)應(yīng)用的可行性。但當(dāng)前國內(nèi)高光譜遙感衛(wèi)星數(shù)量較少，覆蓋范圍小，重訪周期長，且高光譜遙感主要通過地面反射數(shù)據(jù)建立應(yīng)用模型，數(shù)據(jù)處理復(fù)雜[45]，大范圍應(yīng)用于藥用植物資源監(jiān)測難度較大。通過無人機(jī)搭載高光譜遙感系統(tǒng)，采用近地遙感技術(shù)，獲取調(diào)查區(qū)域內(nèi)具有代表性的區(qū)域遙感信息，建立高精度遙感模型，應(yīng)用于一般光譜遙感衛(wèi)星獲取的遙感信息分析，可提高對調(diào)查區(qū)域內(nèi)藥用植物資源監(jiān)測的準(zhǔn)確性。

3.2 “5S”集成技術(shù)

“5S”集成技術(shù)是在“3S”技術(shù)的基礎(chǔ)上，嵌入專家系統(tǒng)(ES)及智能決策支持系統(tǒng)(IDSS)集成一體化的現(xiàn)代調(diào)查研究技術(shù)，目前主要應(yīng)用于我國環(huán)境保護(hù)[46]、農(nóng)業(yè)科學(xué)[47]、土地資源[48]等領(lǐng)域。圖2為“5S”集成技術(shù)在藥用植物資源調(diào)查中技術(shù)應(yīng)用示意圖。ES是目前人工智能領(lǐng)域的熱點分支，主要由“知識庫”和“推理機(jī)”兩部分組成，利用現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫由人類專家推理出計算機(jī)模型，解決現(xiàn)實問題中需要專家進(jìn)行解釋的復(fù)雜問題，是針對特定領(lǐng)域內(nèi)的決策問題。ES可利用已有的專家知識庫及問題求解子程序?qū)λ幱弥参镞b感及地理信息數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，提高數(shù)據(jù)分析的自動化與可靠性。藥用植物資源的合理開發(fā)利用與保護(hù)需綜合考慮藥用植物種質(zhì)資源利用的規(guī)劃與區(qū)劃、珍稀瀕危和特有物種的保護(hù)、生態(tài)環(huán)境效益與社會發(fā)展，以及藥材和原料的多級開發(fā)、區(qū)劃種植及產(chǎn)業(yè)化發(fā)展等多個方面[49]。IDSS是建立在ES基礎(chǔ)上的決策支持系統(tǒng)(DSS)，通過分析多個經(jīng)ES處理的不同領(lǐng)域數(shù)據(jù)，建立涉及多領(lǐng)域的模型、推理與數(shù)據(jù)系統(tǒng)，并采用人機(jī)交互系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)-知識-信息-知識-數(shù)據(jù)的循環(huán)或網(wǎng)狀發(fā)展，輔助決策者解決現(xiàn)實問題。依靠“5S”技術(shù)提供的半結(jié)構(gòu)化決策支持，可提高藥用植物資源遙感信息判讀的準(zhǔn)確性及資源開發(fā)利用的科學(xué)性。

圖2 藥用植物資源調(diào)查研究“5S”集成技術(shù)示意圖Fig.2 Diagram of 5S integration technology in resources survey of medicinal plants

4 我國藥用植物資源監(jiān)控機(jī)制

2016年，由黃璐琦院士牽頭，國家中醫(yī)藥管理局組織開展的第四次全國中藥資源普查試點工作取得階段性成果[50]，此次試點工作大量應(yīng)用現(xiàn)代化調(diào)查技術(shù)，初步形成了包括1個中心平臺、28個省級中藥原料質(zhì)量監(jiān)測技術(shù)服務(wù)中心，66個縣級監(jiān)測站的中藥資源動態(tài)監(jiān)測信息和技術(shù)服務(wù)體系，用于實時掌握我國中藥材產(chǎn)量、流通量、價格和質(zhì)量等變化趨勢，同時開展中藥材質(zhì)量、田間管理等十大類的技術(shù)服務(wù)，促進(jìn)中藥產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。要實現(xiàn)藥用植物資源從掌握資源總量向監(jiān)控資源整體的跨越式轉(zhuǎn)變，首先需充分利用現(xiàn)代調(diào)查技術(shù)保障調(diào)查結(jié)果的高準(zhǔn)確性，同時結(jié)合我國野生及栽培藥用植物資源的特點分別進(jìn)行監(jiān)控，并具有長期運(yùn)作的可行性。野生藥用植物資源動態(tài)性較強(qiáng)，可將衛(wèi)星遙感與周期性實地調(diào)查相結(jié)合，建立衛(wèi)星遙感動態(tài)監(jiān)測平臺，結(jié)合周期性實地調(diào)查修正遙感信息的判讀，從而監(jiān)控野生藥用植物資源。我國栽培藥用植物資源規(guī)模不斷擴(kuò)大，衛(wèi)星遙感動態(tài)監(jiān)測適用性較好，但質(zhì)量良莠不齊、栽培計劃缺乏科學(xué)指導(dǎo)等問題長期存在，也是制約中藥現(xiàn)代化的重要因素，可以企業(yè)為單位，由國家相關(guān)部門強(qiáng)制監(jiān)督，制定系統(tǒng)化的統(tǒng)計報表制度，從而把控中藥產(chǎn)業(yè)全程質(zhì)量，指導(dǎo)藥材合理生產(chǎn)。

4.1 衛(wèi)星遙感動態(tài)監(jiān)測平臺

野生藥用植物資源在國外大多歸為森林資源，其動態(tài)性強(qiáng)，調(diào)查結(jié)果時效性短，實地調(diào)查周期較長、成本高，不適宜短時間內(nèi)多次使用，為實現(xiàn)對森林資源的監(jiān)控，需充分結(jié)合衛(wèi)星遙感技術(shù)。2003年，美國開始采用全國統(tǒng)一的核心監(jiān)測指標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)對森林資源進(jìn)行監(jiān)測，采用衛(wèi)星遙感、地面調(diào)查、生態(tài)因子調(diào)查三階抽樣，實行逐年滾動式調(diào)查，每5年提供州級和國家級的分析報告，并完成網(wǎng)站在線數(shù)據(jù)的年度更新，其他國家也建立了類似的監(jiān)測體系，調(diào)查間隔期為5～12年不等[51]。自1973年開始，我國建立了以5年為周期的森林資源清查工作計劃，目前已實現(xiàn)以系統(tǒng)抽樣野外調(diào)查與遙感判讀相結(jié)合的宏觀監(jiān)測為主要信息源，以專項監(jiān)測和定點連續(xù)監(jiān)測等為輔助的森林資源監(jiān)測體系[52]。野生藥用植物大多與其他植物成群落分布，且大多數(shù)為低矮草本，其遙感信息易被周圍環(huán)境掩蓋，從而降低遙感信息判讀的準(zhǔn)確性。但隨著高光譜遙感、衛(wèi)星結(jié)合無人機(jī)的多級遙感、智能集成等技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，可提高野生藥用植物的遙感信息判讀準(zhǔn)確性，形成針對野生藥用植物的衛(wèi)星遙感動態(tài)監(jiān)測平臺，結(jié)合滾動式實地調(diào)查計劃，參考已有的森林資源監(jiān)測體系，建立我國藥用植物資源的動態(tài)監(jiān)測平臺具有技術(shù)可行性，對我國中藥的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

4.2 中藥現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)統(tǒng)計報表制度

我國中藥現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)的發(fā)展目標(biāo)是實現(xiàn)中藥質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范、中藥生產(chǎn)技術(shù)、中藥文化傳播的現(xiàn)代化，提高中藥產(chǎn)業(yè)國際市場份額，為確保中藥現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，需對藥材的生產(chǎn)、加工、銷售進(jìn)行監(jiān)控，協(xié)調(diào)栽培藥用植物的生產(chǎn)、野生藥用植物開發(fā)利用與市場需求。統(tǒng)計報表制度是一種自上而下布置，自下而上收集基礎(chǔ)統(tǒng)計資料的調(diào)查方法，其來源可靠，回收率高，方式靈活，符合中藥現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)統(tǒng)計工作發(fā)展的內(nèi)在需求。全國統(tǒng)計報表制度是我國環(huán)境管理的基礎(chǔ)工作[53]，其從建立到發(fā)展完善，在規(guī)劃我國環(huán)境的同時獲取了大量的基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)，指導(dǎo)我國環(huán)境保護(hù)戰(zhàn)略的制定。我國中藥現(xiàn)代化發(fā)展同樣需要在解決現(xiàn)實問題的基礎(chǔ)上，收集規(guī)范化的基礎(chǔ)性資料指導(dǎo)我國中醫(yī)藥事業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展。貴州省開展的中藥現(xiàn)代化統(tǒng)計報表制度是以國家相關(guān)報表制度和貴州省產(chǎn)業(yè)統(tǒng)計報表制度為依托，是我國中藥現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)統(tǒng)計報表制度的良好開端。保持統(tǒng)計報表統(tǒng)一性的基本特點，確保指標(biāo)含義、計算方法、口徑的全國統(tǒng)一，由企業(yè)監(jiān)控藥材質(zhì)量，由國家強(qiáng)制規(guī)定統(tǒng)計報表的內(nèi)容并對企業(yè)進(jìn)行監(jiān)督，建立全國范圍的中藥現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)統(tǒng)計報表制度對監(jiān)控我國市場中藥材產(chǎn)量與質(zhì)量，指導(dǎo)藥用植物資源的合理開發(fā)與應(yīng)用具有重要意義。

5 結(jié)語

藥用植物是中藥的主要來源，也是天然藥物開發(fā)的寶庫，野生藥用植物資源的合理保護(hù)與開發(fā)及栽培藥用植物的系統(tǒng)規(guī)劃管理是我國中藥資源可持續(xù)發(fā)展的重要內(nèi)容。調(diào)查方法的設(shè)計需充分結(jié)合調(diào)查對象的特點及調(diào)查的預(yù)期目標(biāo)，加強(qiáng)現(xiàn)代調(diào)查技術(shù)的應(yīng)用是提高藥用植物資源調(diào)查效率及準(zhǔn)確性的主要方法。實現(xiàn)對資源的整體監(jiān)控是藥用植物資源調(diào)查研究的發(fā)展目標(biāo)，建立衛(wèi)星遙感動態(tài)監(jiān)測平臺與發(fā)展中藥現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)統(tǒng)計報表制度均符合我國中藥發(fā)展的需求，具有一定應(yīng)用價值，有利于指導(dǎo)野生及栽培藥用植物的開發(fā)與生產(chǎn)，控制我國中藥材的質(zhì)量，促進(jìn)我國中藥事業(yè)的現(xiàn)代化與可持續(xù)發(fā)展。