摘要
随着农业生产的规模化、集约化和机械化的发展，药用植物连作障碍问题日益突显。在我国中药资源中，根及根茎类道地药材占比大，被广泛应用于中医药领域。根及根茎类道地药材由于其独特的“道地性”，连作障碍已经成为亟须解决的难题。研究综述了连作障碍的成因及其相应的消减措施，旨在为缓解根及根茎类道地药材连作障提供参考。导致根及根茎类道地药材连作障碍的原因复杂多样，是药用植物、土壤、微生物 3 个系统内多种因素相互作用的结果，主要包括了化感自毒作用、土壤理化性质改变和土壤微生物区系变化等。目前常见的缓解连作障碍的措施包括抗性新品种选育、种植和管理方式优化、土壤消毒、土壤调理剂改良、功能微生物调控，此外，无土栽培在缓解连作障碍中已受到广泛关注。未来研究应当以“植物-土壤-微生物”互作系统为基础，结合根及根茎类道地药材地区的生态环境和种植条件情况，重点关注根及根茎类药用植物与土壤微生物的相互作用机制以及连作障碍的生物学和生态学机制，以突破连作障碍的关键技术难点。同时，重点发展抗连作新品种，优化种植和管理技术，探索土壤微生物调控和生态修复等策略，从而有效解决连作障碍对药用植物生长和产量的影响。
Abstract
With the advancement of scale，intensification，and mechanization in agricultural production，the issue of continuous cropping obstacles for medicinal plants is increasingly conspicuous. In China’s traditional Chinese medicine resources，roots and rhizomes constitute a significant portion of authentic medicinal materials，and are widely employed in traditional Chinese medicine. Owing to their distinctive“authenticity，”continuous cropping obstacles have emerged as a pressing concern for root and rhizome authentic medicinal materials. This review elucidated the causes of continuous cropping obstacles and their corresponding alleviation measures，aiming to offer insights for mitigating continuous cropping challenges faced by root and rhizome authentic medicinal materials. The origins of continuous cropping issues for root and rhizome authentic medicinal materials were multifaceted，stemming from the interplay of various factors within the three systems of medicinal plants，soil，and microorganisms. These factors mainly included allelopathy，transformations in soil physicochemical properties，and fluctuations in soil microbial communities. The common measures to alleviate continuous cropping obstacles encompassed the cultivation of resilient new varieties，optimization of farming practices，soil sterilization， improving soil conditioners，and regulation of functional microorganisms. Moreover，the spotlight had turned towards soilless cultivation as a promising avenue to tackle the trials of continuous cropping. The future of research must be grounded in the interconnected“plant-soil-microbe”system，combining the ecological environment and cultivation conditions of nurturing root and rhizome authentic medicinal materials in the region. The focus should be on unraveling the intricate mechanisms governing the interplay between root and rhizome medicinal plants and soil microbes，delving into the biological and ecological rationale of continuous cropping challenges to surmount the critical technical barriers. Concurrently，efforts should be directed towards the development of resilient varieties，fine-tuning cultivation and management techniques，and exploring strategies for soil microbial regulation and ecological rejuvenation，effectively mitigating the adverse impact of continuous cropping hurdles on the growth and productivity of medicinal plants.
中药材作为珍贵的经济作物，承载着中医药事业的传承与发展，是我国宝贵的战略资源。保护和促进中药材的发展，不仅能提升人民健康水平，更能增进农民收入，推动生态文明的构筑。随着人们健康意识的日益增强和国内外市场需求的蓬勃发展，中药材的重要性日益凸显，备受重视和广泛关注。在中药材种植方面，正如张伯礼院士所言“品质就是中药材的生命，品质一旦出问题，中药材产业的生命就没有了保障”[1]，如何种好中药材、提升药材品质显得尤为重要。根及根茎类药材在我国中药资源种类中具有重要地位，占比较大[2]，其根与根茎具有双重属性，既是营养器官，又是药用部位[3]。道地药材是我国优质中药材的代名词[4]，在新时代的背景下，一系列政策应运而生，为根及根茎类道地药材的发展提供了发展机遇[5]，2016 年《中华人民共和国中医药法》提出“加强道地中药材生产基地生态环境保护”[6]；2018 年《全国道地药材生产基地建设规划（2018—2025 年）》提出“加强道地药材资源保护和生产管理”[4]；2021 年《关于加快中医药特色发展的若干政策措施》提出“实施道地中药材提升工程”[7]；2022 年《“十四五”中医药发展规划》提出“加强道地药材生产管理”[8]；2023 年《中医药振兴发展重大工程实施方案》指出“引导地方建立一批道地药材生产基地”[9]。
然而，随着农业生产的规模化、集约化和机械化发展，以及道地药材独特的“道地性”要求其在特定的区域内生长，长期连作会导致作物减产和品质降低，据研究表明约 70% 根及根茎类药材都存在着严重的连作障碍[10]，这严重制约了中医药事业和中药资源的可持续发展。目前有关根及根茎类道地药材的研究较少，本研究总结分析根及根茎类道地药材连作障碍凸显的原因，探究其消减措施，旨在更好地发挥根及根茎类道地药材的资源优势，缓解连作障碍带来的挑战。
1 根及根茎类道地药材
道地药材（或称地道药材）经过中医临床长期应用优选，在特定地域生产，与其他地区所产的同种药材相比具有品质佳、疗效好、质量稳定、知名度高的特点，是我国优质中药材的代名词，也是中药学中控制药材质量的一项独具特色的综合判别标准[4，11-12]。道地药材的主要产区称为道地产区，这些产区具有独特的地形地质、气候、生态环境条件，在我国道地药材产区分为 7 大区域，即东北、华北、华东、华中、华南、西南、西北道地药材产区[4]。在全国有较高知名度的药材品种，通常以 “地名 + 药材名”的形式命名。
根类中药主要来自植物根部的药材，可能会附有部分根茎，而根茎类中药主要来自植物的地下茎，可能附有部分的根部，出于分类方便的考虑，通常会把根类中药和根茎类中药放在一起，统称为根及根茎类中药，一般包括根状茎、块茎、球茎及鳞茎等。这样的分类方式，既清晰又准确，极易显示它们的主要来源和特点[13]。据现有研究表明， 2020 年版《中华人民共和国药典》（一部）收载的 616 种药材和饮片中有 169 种根及根茎类中药（表1），比例高达 27.44%[13]，这说明根及根茎类中药种类繁多，该类药材极具研究价值。
2 连作障碍及其形成机制
连作障碍，在同一块地连续多茬种植相同作物或近缘作物，即使在正常的管理措施下，也会发生生长发育情况恶化、产量和品质下降、病虫害发生频繁等现象[14-15]，是一种植物-土壤负反馈作用[16]。根及根茎类道地药材由于其独特的“道地性”，使得其产地具有一定的区域性，容易造成连作障碍。
表1根及根茎类中药（以科名和药用部位）分类
续表
续表
注：数量（种）第 1 列数字表示根及根茎类中药在同一科中不同药用部位的种数，第 2 列数字表示根及根茎类中药在同一科中的总计数。
引起根及根茎类道地药材连作障碍的原因是错综复杂的，是药用植物、土壤、微生物 3 个系统内诸多因素相互综合作用的结果[17]，如图1所示。不同的地理条件土壤质量存在较大差异，土壤含有的大量元素和中微量元素也各不相同，这必然会影响到药用植物的品质。不同品种、不同药用部位的药用植物，在不同的栽培条件下，其连作障碍原因也会有所不同。
图1根及根茎类道地药材连作障碍示意图（以黄芪为例）
2.1 化感自毒作用
化感作用是一种植物夺取土壤养分、空间及竞争生态位而形成的适应外部环境的机制[10]。药用植物化感作用研究重点关注化感物质，这些物质是药用植物的次生代谢产物，分布于根、茎、叶、花等器官中，种类繁多，结构多样，分子量较小但生物活性较强，大致分为 4 类：水溶性酸、醇，简单的酚、酚酸、苯甲酸及衍生物，脂肪酸、类脂物、不饱和内酯，萜类[18]。化感物质向外界环境释放的方式有 4 类：根系分泌，茎叶淋溶，地上部分挥发，植物残茬腐解。药用植物的根系分泌物连同植株的残体腐解时分泌的化感物质，经上述方式释放至根际环境中，共同影响植株的代谢，将会对其他植物或自身的生长发育产生抑制作用，即产生化感自毒作用[19-20]。化感物质对土壤微生物区系有较强的趋化作用，可致使有害病原菌增加、有益菌减少，从而增加病、虫害的发生频率。化感物质进入土壤会改变土壤理化性质、酶活性、土壤微生物区系等。多年连作会导致土壤中的化感物质积累，引起土壤养分失调、土壤酸化、微生物区系失衡，影响植物的光合作用、水和矿质元素吸收、细胞膜结构，从而影响植物的生长发育[21]，最终导致作物减产和品质下降，引起连作障碍。由于药用植物化感自毒作用是适应外部环境胁迫而形成的，因此完全消除这种作用并不现实[20]。未来，应当利用现代分离纯化技术、物质结构鉴定技术、现代分子遗传学技术等手段[22]，探索各种根及根茎类道地药材化感自毒作用的机理，以此来调控自毒物质的分泌，缓解连作障碍。
2.2 土壤理化性质改变
连作与施肥不当是导致土壤理化性质改变的主要原因，这直接或间接影响着土壤肥力状况。在同一块土地上长期种植同一种药用植物会导致土壤的理化性质发生改变。人参连作导致土壤中的有机质含量下降，酸化加剧，孔隙度降低，容重增加，土壤板结现象加剧，此外，土壤代换性盐基、腐殖质、有效磷比重下降，代换性氢比重增加，造成土壤结构恶化[23-24]。黄芩连作后，pH 值和有机质含量下降，全氮、有效磷、速效钾含量增加，加重了土壤次生盐渍化的风险[25]。在中药材种植中，缺乏科学施肥技术指导，为追求更高的产量及效益，大多数药农参照大田作物盲目施肥，过量施肥会改变土壤团聚结构，致使土壤板结、透气性变差。随着连作年限的增加，土壤结构对药用植物的生长越来越不利。连作后，土壤中的阳离子交换量减少、化感自毒物质积累，导致土壤酸碱度失衡，pH 值下降、土壤酸化等现象。此外，药用植物在其生长发育的过程中对土壤中的微量元素的需求存在一定的规律性。由于根及根茎类药材的种植年限较长，植物对养分的选择性吸收以及长期重施化肥而忽视有机肥、微量元素肥料[26-27]，长期连作导致土壤中的某些微量元素富集或亏缺，根据李比希最小养分定律，最小养分的亏缺限制作物产量，影响生长发育和抗逆能力，产量和品质下降，严重者导致植株死亡[17]。人参连作导致土壤中铁、锌、硼和锰等微量元素逐渐减少，抗病性下降、代谢失调、生长受阻，易遭受各种病、虫害侵袭[23]。因此，要提高作物的产量和品质，除关注养分的总量，更要精准识别并补充最小养分，确保作物生长潜力充分发挥，实现优质高产。
2.3 土壤微生物区系变化
药用植物长期连作后，有害病原菌增加、有益菌减少，导致病、虫害频发。研究表明，土壤中微生物群落结构和数量因不同作物种类而存在巨大的差异，药用植物主要通过根系影响土壤中微生物的群落结构和数量。根系释放的化感物质会影响土壤中微生物活动。土壤中真菌数量以及真菌和细菌的比值越低，土壤生态系统的稳定程度越高，土壤抑制病害能力越强，“真菌型”土壤是地力衰竭的标志，“细菌型”土壤则是高土壤肥力的生物指标，而连作障碍的主要特征是“细菌型”土壤向“真菌型”土壤转变[30]。以黄芪为例，连作后导致立枯丝核菌、尖孢镰刀菌和锐顶镰刀菌等真菌的丰度显著增加，其中，尖孢镰刀菌是黄芪根腐病发生的主要致病菌[31]。丹参连作后，细菌芽孢杆菌属、鞘氨醇单胞菌属、假单胞菌属降低，真菌镰刀菌属和链格孢属增加，其中，细菌鞘氨醇单胞菌属具有固氮和硝化的作用，细菌假单胞菌属具有促进作物生长的作用，而真菌镰刀菌属则是丹参根腐病发生的主要致病菌属[32]。
此外，药用植物长期连作也会导致土壤 pH 值变化，进而影响土壤微生物群落[33-34]。研究表明，辽细辛的连作导致土壤 pH 值逐渐降低，碱解氮、有效磷和速效钾含量先增后降，其中碱解氮含量与细菌辛普森指数、真菌香农指数均呈显著负相关，速效钾含量与真菌香农指数呈显著正相关，这表明土壤酸化影响了土壤的氮素、磷素循环，进而影响土壤微生物群落[35]。综上所述，连作条件下各因素间协同作用造成土壤微生物群落恶化，这是根及根茎类道地药材连作障碍形成的重要原因之一[36]。
3 消减连作障碍的措施
3.1 农业生产技术
3.1.1 抗性新品种选育
同一种作物的不同品种之间，抗病性差异较大。与传统作物育种相比，药用植物的育种更加复杂，必须考虑其活性成分含量、产量、药用部位和生长周期[37]。药用植物的良种选育是提升其产量与品质的关键所在，其起步较晚，但发展迅猛，特别是 21 世纪以来，中药资源研究工作者们选育了许多新品种[38]，部分根及根茎类药材抗性新品种的选育成果见表2。选育抗性新品种是缓解药用植物连作障碍最有效、最安全的措施，其主要包括选择育种、杂交育种、诱变育种、植物组织培养、多倍体育种、DNA 分子标记辅助育种、转基因育种等育种方式。通过选育抗性新品种，可提高药材的产量与品质，可以有效减免因连作障碍而造成的经济损失，对推动中药产业的健康发展具有现实意义。
3.1.2 种植和管理方式优化
优化种植方式是实际生产中改善土壤理化性质、提高作物产量和品质、消减连作障碍最有效且经济的措施。通过建立合理的多样化种植制度，构建高效的复合群体（间作、混作、套作、轮作等），不仅能充分利用土壤中的有效养分，还能调节土壤微生物群落结构，有效控制土壤病、虫害，从而在有限的空间和时间内得到更高产、更优质的药材[20，49]。例如，在潞党参道地产区山西省平顺县，潞党参与蚕豆间作显著促进了潞党参根部对氮、磷、钾元素的吸收，降低了潞党参总灰分含量，并增加了潞党参醇溶性浸出物、多糖和炔苷的含量，提高了潞党参的品质[50]。在荆半夏道地产区湖北省沙洋县，半夏与大豆间作，大豆遮阴下的半夏长势良好，减少了夏季高温、高光强对半夏生长的不利影响，增加了半夏的干物质积累量和产量[51]。在茅苍术道地产区南京市溧水区，苍术与玉米间作，提高了根际促生菌的丰度，促进了苍术的生长和挥发油的积累[52]。在宁强华细辛道地产区陕西省宁强县，宁强华细辛秋冬季间作套种甘蓝，充分利用阳光资源、抑制杂草生长，甘蓝腐烂还田为土壤提供养分[53]。其中，轮作在药用植物栽培中应用最广[54-55]，常见的根及根茎类药材轮作模式见表3。
药用植物轮作模式以轮作植物类型为原则，可分为三大类：①药用植物与农作物轮作（简称药-农轮作），药-农轮作是一种传统的轮作模式，可选择茬口多，缓解连作障碍效果好，但其经济效益较低；②药用植物与药用植物轮作（简称药-药轮作），药-药轮作可带来较高的经济效益，但其能选择的茬口较少，且根及根茎类药用植物之间进行轮作时，无法完全克服连作障碍带来的危害[54]；③复合型轮作模式，如甘肃省渭源县的“豌豆-蒙古黄芪-当归”种植模式[69]，其既能利用农作物提高土壤的肥力，又能通过药用植物的轮作改良土壤，减少病虫害的发生，从而提高经济效益。此外，根据长期的生产实践，现已总结出了药用植物自毒作用的理论，即亲缘关系较远的物种，其轮作的效果越好[20]，为此，通常建议将根及根茎类药用植物同非根及根茎类药用植物或其他作物进行轮作。
表2根及根茎类药材抗性新品种的选育成果（部分）
表3我国常见根及根茎类道地药材轮作模式
注：药-农轮作、药-药轮作分别表示药用植物与农作物轮作、药用植物与药用植物轮作。
农业生产过程中的各项管理措施被称为农业管理方式，这些措施通常会对土壤的水、肥、气、热、微生物等土壤肥力状况和作物的生长发育产生影响，进而容易导致连作障碍的发生[70]。
其中，科学施肥是中药材生态种植中的重要的管理措施之一[71]。氮、磷、钾等化学肥料及有机肥在中药材生长发育过程中发挥着重要的作用。姬丽君等[72]研究发现，增施有机肥后黄芪根腐病的发病率显著降低，黄芪甲苷Ⅳ、毛蕊异黄酮葡萄糖苷的含量增加，从而提高了黄芪的品质；Du 等[73] 研究发现，对浙贝母进行有机肥与无机肥配施能够显著改善土壤化学性质、优化真菌群落结构，特别是增加腐生菌的比例，减少病原菌的丰度，从而促进浙贝母的生长和产量增加。然而，多数根及根茎类道地药材缺乏科学施肥指导，多参照大田作物施肥进行管理。中药材种植中施肥不平衡、氮肥过量施用现象普遍[74]。孙晋鑫等[75]研究发现，黄芩根部干物质积累、黄芩苷含量随施氮量的增加呈先增长后降低的现象，适量施用氮肥可以促进黄芩的生长发育；Wei 等[76]研究发现，高氮胁迫下三七的生长发育受到抑制，并且降低了土壤真菌和细菌的丰富度和多样性，加剧了药用植物-土壤的负反馈过程；Zhang 等[77]研究发现，氮肥过量施用会导致土壤 pH 值降低，从而引起土壤酸化、加剧土传病害的发生。盲目施肥不仅会导致药材产量、品质下降，而且会导致土壤退化、地下水污染等一系列问题，阻碍道地药材可持续发展。可见，开展道地药材科学施肥研究具有重要意义。葛阳等[74]研究发现，不同药材土壤中的氮、磷、钾含量不同，根及根茎类药材土壤中钾素含量较高，表4中土壤钾素含量最高的为葛根，高达 524 mg/kg。中药材种类不同，其在各个生育时期对养分吸收的种类、数量、比例也不同，关于根及根茎类药材适宜养分推荐的研究已有多项报道，部分产区通过肥效试验得出根及根茎类道地药材推荐施肥量（表5）。总之，科学施用有机肥、微生物肥料和必需微量元素肥料等措施至关重要，这不仅能补充土壤中缺失的元素，恢复土壤平衡，还能有效缓解药用植物连作障碍[88]。
3.2 土壤消毒
土壤消毒主要分为土壤物理消毒、土壤化学消毒和强还原土壤灭菌，其目的是消除土壤中有害微生物对药用植物生长的抑制作用[27]。不同的土壤消毒方式在一定程度上都能缓解连作障碍。
土壤物理消毒，常用的方法有蒸汽消毒、热水消毒、太阳能消毒等。其中，蒸汽消毒是最普遍的土壤物理消毒方法，其利用蒸汽杀死土壤中的有害微生物，不对环境造成污染，具有高效、快速、均匀等优点，同时还能改善土壤的团粒结构，提高通透性和排水性[89]。
土壤化学消毒，即对土壤进行熏蒸，其主要涉及到化学熏蒸剂的使用。在所有化学熏蒸剂中，溴甲烷的消毒效果最为显著，但由于溴甲烷会对臭氧层造成破坏，我国在 2015 年起已经禁止使用溴甲烷[90]。目前，常用的土壤熏蒸剂有氯化苦、碘甲烷、1，3-二氯丙烯、异硫氰酸甲酯[89]。通过对种植三七的土壤进行氯化苦熏蒸，三七存苗率、产量和皂苷累积量得以大幅提升[91]；对种植人参的土壤进行甲基溴熏蒸，人参的存根率、出苗率得以显著提高[92]；对种植地黄的土壤进行氯化苦熏蒸，地黄的出苗率、成活率、产量、品质得以提高，地黄根腐病、轮纹病的发病率得以降低[93]。
强还原土壤消毒，也称厌氧土壤消毒，是一种作物种植前的土壤处理方法，即在土壤表面施用大量粉碎易分解的有机物料，并配撒少量氮肥、磷肥等，灌溉至土壤水分饱和后覆膜阻隔土壤与大气的气体交换，进行高温杀菌厌氧发酵处理，在短时间内创造强烈的高温厌氧还原环境，杀灭土传病原菌。强还原土壤消毒，一方面可以改善土壤的理化性质，另一方面可以重建土壤微生物群落结构[26]。通过对重茬地的地黄进行强还原土壤消毒，地黄的存活率、产量、梓醇和多糖的含量较不作任何处理和淹水处理相比均得以大幅提升[94]；通过对连作的黄芪进行强还原土壤消毒，显著增加了有机碳、铵态氮的含量，病原菌灭杀效果好，有益菌的丰度也得以提高[95]。
表4根及根茎类药材道地产区土壤肥力状况（部分）
表5根及根茎类道地药材推荐施肥量（部分）
此外，在土壤消毒方法的选择上要综合考虑时间、成本、操作难易程度、消毒效果、对环境的影响等因素[96]。同时，在土壤消毒的过程中要注意个人防护安全的问题。
3.3 土壤调理剂改良
土壤调理剂是指加入土壤后能改善土壤物理、化学和生物性质，旨在促进作物生长，而非提供作物养分的物料[97]。道地药材种植中，常见的土壤调理剂有生石灰、腐植酸和生物炭。
生石灰的主要成分是氧化钙，遇水能产生碱性的氢氧化钙，具有缓解土壤酸化的作用，能提高土壤的 pH 值，此外施用生石灰还能改善土壤微生物群落结构、提高作物的产量[98]。连作川党参地中加入生石灰后提高了叶绿素、类胡萝卜素的含量，提高了过氧化氢酶、碱性磷酸酶的活性，显著提高了川党参的产量和品质[99]。连作白术地中加入生石灰后增加了土壤酸性磷酸酶的活性，提高了土壤全磷、有效磷、速效钾的含量，显著降低了土壤真菌的含量，增加了土壤放线菌和细菌的数量，从而降低了白绢病、根腐病的发病率，提高了白术的产量和品质[100]。连作大黄地中加入生石灰后显著提高了土壤 pH 值，提高了土壤的有效养分含量，改善了土壤理化性质，提高了大黄的产量[101]。
腐植酸是腐殖质的主要成分，具有穿透性强和生物活性强的特点，有助于提高作物的产量、品质[102]。在连作丹参地中加入腐植酸后提高了土壤的肥力和土壤碱解氮、有效磷、速效钾的含量，降低了线虫根结指数，提高了丹参的产量和品质[103]；连作白术地中加入腐植酸肥后增加了白术的存苗率、产量、浸出物的含量[100]。
生物炭作为一种土壤调理剂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优势，施用生物炭不仅可以提高药用植物体内次生代谢产物的积累量、活性成分的含量，还可以缓解药用植物连作障碍[3]。研究表明，施用生物炭后改变了土壤中优势细菌群落的相对丰度，增加了部分功能细菌群落的相对丰度，影响了土壤物理性质[104]。连作人参地加入生物炭后提高了人参的产量和品质，改善了土壤有效磷、有机碳等的养分供应，增强了微生物代谢活性，降低了连作土壤中化感物质酚酸浓度[105-106]；连作三七地加入生物炭后土壤的 pH 值、硝态氮和速效钾含量增加，铵态氮含量降低，显著升高了细菌α多样性，具有明显分化的群落格局，显著降低了尖孢镰刀菌丰度，显著提高了三七的存活率[107]。
3.4 功能微生物调控
微生物在土壤修复和促进植物生长发育中发挥着重要作用。通过筛选菌株，能够确定并利用一些对药用植物有益的微生物，比如在黄芪种植中接种高效固氮菌[108]，在西洋参种植中接种丛枝菌根真菌[109]。通过增加有益微生物的数量和多样性，可以改善土壤微环境，增加根际微生物的生物量和土壤酶活性，降低土壤中真菌和细菌的比例[110]，从而起到提高药用植物对土壤养分的利用率、调节药用植物生长发育、增强药材植物抗逆性、提升药用植物的活性成分的作用[111]，进而缓解药用植物连作障碍。为了更好地利用有益微生物，通常将其制备为微生物菌肥。微生物菌肥作为一种环境友好型肥料，以其独特的生物活性，为药用植物打造了一个健康、绿色的生长环境，此外，随着中药农业生态化的提出，通过功能微生物的调控、精准施肥技术的实施，微生物菌肥还能推动药用植物向高产优质的目标发展、维持土壤健康、推动中药材种植业的可持续发展[112]。不同种类的微生物菌肥因其所含的微生物数量和种类的不同而在作用效果上存在明显差异。不同的菌种与数量配比，能够针对性地解决不同的土壤、植物问题，有的可以激活土壤肥力，有的用于病害防治，还有的能显著促进药用植物的营养吸收与产量提升，其种类可分为固氮菌肥、根瘤菌肥、溶磷菌肥、解钾菌肥、抗逆菌肥、抗病菌肥，如川党参施用微生物菌肥后能够有效缓解连作障碍和防控紫纹羽病害[113]，黄芪施用微生物菌肥后能够明显促进生长和药效成分的合成与积累[114]。
3.5 无土栽培
无土栽培是指一种不采用天然的土壤，使用或不使用基质，用含有作物生长发育必需元素的营养液培养植物根系或采取其他方式来栽植植物的方式[115]，该方式不仅能提高土地资源的利用率，还能精准调控作物对养分的需求。目前，中药材无土栽培技术取得了一定的进展，多用于育苗环节。对甘草、黄芩种苗进行无土基质栽培及对水氮互作响应研究，灌水施氮处理下甘草、黄芩种苗的产量和优质率最高[116]。无土栽培培育出健康、强壮的幼苗，为后续的种植打下坚实的基础[117]，也能有效缓解连作障碍，避免化学防治带来的危害，是一种高效、环保和可持续发展的种植方式[115，118]，然而，无土栽培只是物理上隔绝土壤环境，病、虫害依旧存在于周围，为此应当从各环节做好病、虫害的防治工作[119]。在药材生产上，无土栽培技术也得到了应用。在山东的盐碱地中，采用套管栽培山药，这种无土栽培方式可以避免深翻土壤以减少人工的投入，同时也能减少采收对山药造成的机械损伤，从而提高山药的产量和品质[120]。值得一提的是中药材无土栽培可有效缓解连作障碍，减少或避免土传病害的发生。研究发现，采取无土栽培的太子参连作 3 年后土传病害发病率为 0%，产量相对提高，品质不受影响，有效缓解了连作障碍[119]。总之，对于根及根茎类药材，无土栽培技术还处在起步阶段，未来，应对加大根及根茎类道地药材无土栽培方式的研究力度，筛选适合其生长发育的无土栽培基质配方和营养液优化配方，为根及根茎类道地药材生产提供新的栽培方式，进而提升根及根茎类道地药材的产量和品质，同时也为缓解根及根茎类道地药材连作障碍提供了新思路。
4 政策
4.1 大力发展区域特色道地药材，推广中药材生态种植模式
中药材生态种植的概念最早由郭兰萍、黄璐琦等学者在 21 世纪初提出。这种种植方式是在生态学原理的指导下，结合系统工程方法设计，综合考虑社会、经济和生态效益，充分应用能量的多级利用和物质的循环再生，实现生态与经济良性循环的中药生态农业种植方式[121]。中药材生态种植可以起到提高用药安全、保护生态环境、实现中药材的可持续发展与利用、保护稀有药用植物资源的作用[47]。通过科学合理的施肥方式，中药材的品质和数量得以提升，同时减少了化肥、农药等农业投入品对环境的污染，实现了经济、社会、生态效益的协调发展。此外，中药材的生长环境和分布区域等因素直接影响着其药性，因此确保中药材生长环境的稳定性至关重要，以保障药材的道地性[122]。在中药材生产“八化发展”中，黄璐琦院士强调了中药“种植生态化”的重要性，在生产中“注重产量，更要注重质量”；“重视经济效益，更重视生态效益”。
不同的区域由于经纬度位置、海陆位置、地形地势等因素的差异，水热条件也不同，因此形成不同的气候类型。道地药材的生长具有一定的区域性，在相同的区域内由于其自然条件相似，在生态种植模式的选择上具有一定的共性[123]。因此，各地应充分利用自身的自然条件和社会经济情况，选取适宜的中药材生态种植模式和技术、充分发挥地域资源优势，因地制宜的发展道地药材产业。
4.2 大力扶持土壤改良项目，鼓励技术创新研发
土壤改良被认为是解决连作障碍的有效途径。政府应加大对土壤改良项目的扶持力度，可以通过加强专项科研资金投入力度等方式鼓励科研机构和企业进行药用植物连作障碍相关技术的研究。通过加强专项资金补贴力度、组织技术交流培训会等方式，激励农户参与，调动农户的生产积极性。在项目的应用与实施过程中，科研机构和企业需要联合攻关，找到解决措施，突破连作障碍的技术难题，推动科技成果的转化；同时应加强土壤改良知识和技术的宣传，提高农民保护土壤健康的意识。未来，应进一步加强“政-产-学-研-用”协同创新，充分发挥各方优势，为中药材产业注入新的活力。
5 结论与展望
“可持续农业”是解决问题的关键。采取抗性新品种选育、种植和管理方式优化、土壤消毒、土壤调理剂改良、功能微生物调控、无土栽培等措施，在一定程度上有助于减轻根及根茎类药材连作障碍，提高药材的产量和品质。药用植物连作障碍涉及植物、土壤、微生物等多个方面，需要综合运用跨学科知识，从多个角度出发，重点培育抗连作新品种，优化种植和管理技术，探索土壤微生物调控和生态修复等策略，以突破连作障碍技术难点，提升药材产量和品质。此外，道地产区的生态环境和种植条件存在差异，因地制宜科学制定解决方案，坚持“预防为主、防治结合、综合治理”的原则，充分整合“政-产-学-研-用”优势，助力道地药材产业的可持续发展。