生物炭在中药材栽培中的应用

药用植物体内次生代谢产物通常是中药发挥临床疗效的物质基础，也是衡量药材品质的重要指标。和农作物相比，中药材生产在追求药材产量的同时，更加注重药材的品质，采取有效措施对提升中药材品质至关重要。

目前栽培类药材中70%以上是根与根茎类药材，这些药用植物的根与根茎不仅是营养器官，也是用药部位，其生长发育事关中药材产量与品质。大多数根与根茎类药材属于多年生药材，生长周期达几年甚至十几年。在长期栽培过程中，根及根茎与土壤密切接触，其药材的产量和品质易受到根际土壤环境的影响。根际微生物直接或间接作用于植物的根与根茎，促进或抑制其生长及有效成分的积累，从而影响药材品质。另外，大多数根与根茎类药材在栽培过程中都有连作障碍现象。有学者指出土壤理化性质、微生物群落、化感物质等因素协同互作造成的根际微生态环境恶化是中药材连作障碍形成的主要原因。可见，改善土壤微生态环境是缓解连作障碍和提高药材产量与品质的重要举措。研究表明生物炭具有改善土壤根际微生态区系的能力，促进植物生长发育，是缓解中药材连作障碍之利器。目前生物炭在中药材栽培方面的研究较少，具体表现主要在以下2个方面。

3.1 提高次生代谢产物含量

生物炭在提高药用植物体内次生代谢产物的积累和促进药材品质形成具有较大的应用潜力。通过盆栽实验发现，施用生物炭可以提高穿心莲中总酚/类黄酮的含量以及抗氧化 的活性。发现生物炭能够显著提高半夏药材水溶性浸出物、有机酸和总生物碱的含量，达到改善半夏药材品质的效果。通过向2种基础基质中分别添加生物炭，发现生物炭处理均能显著提高铁皮石斛中多糖含量。目前生物炭在提高药用植物次生代谢产物机制方面尚不深入。

3.2 缓解中药材连作障碍

生物炭在改良土壤理化性质、改善土壤微生物群落结构等方面具有较大的潜力，可用于缓解中药材的连作障碍。通过向田间老参地施加生物炭，发现连作土壤中人参种苗的保苗率、根重及根长显著提高。将竹炭和稻壳炭加入兰州百合的连作土壤中发现，生物炭的添加不仅可以提高土壤中有机质、碱解氮、有效磷和有效钾的含量，还可以通过提高有益细菌、降低致病真菌的丰度，使微生物群落结构发生明显的变化，从而提高了兰州百合的产量和品质。生物炭还可以有效缓解三七、穿心莲等药用植物的连作障碍。生物炭缓解中药材连作障碍的机制主要表现在2个方面。一方面，生物炭自身多孔隙结构为土壤微生物的生存繁殖提供场所，促进有益微生物的生长。另一方面，生物炭利用其较强的吸附能力和离子交换能力，提高土壤养分的固持能力，降低连作土壤中化感物质酚酸浓度，从而有效提高了土壤肥力，改善植物根系土壤环境。目前有关生物炭缓解药材连作障碍的机制研究尚不深入。