科技赋能中药资源产业绿色低碳高质量发展研究及展望

[摘要]我国中药资源产业已进入规范化与法制化发展阶段，但仍存在阻碍该产业高质量发展的诸多问题。科技是第一生产力，以科技创新为驱动加速产业转型升级具有重要的战略意义和现实意义。系统总结近年来科技创新成果对中药资源产业发展的促进作用，分析现存问题，展望发展方向，以期促进中药资源产业提质增效，绿色、低碳、高质量发展。

[关键词]中药资源产业；科技赋能；绿色；低碳；高质量发展

一、 引言

党的二十大报告深刻阐述了人与自然和谐共生是中国式现代化的重要特征，明确到2035年“广泛形成绿色生产生活方式，碳排放达峰后稳中有降，生态环境根本好转，美丽中国目标基本实现”1。我国“十四五”规划提出“促进经济社会发展全面绿色转型，建设人与自然和谐共生的现代化”2，走绿色低碳的高质量发展道路是实现可持续发展的必然要求。随着健康中国建设的全面展开，中医药服务在健康中国建设中发挥着越来越重要的作用。中药资源产业是中医药发挥服务能力的基础支撑产业，其产业链包括中药农业、中药制造业、中药商业，涉及活动有种子种苗繁育、药材种植、动物繁育、矿物开采、加工制造、仓储物流、贸易消费等。我国中药资源产业目前已进入规范化与法制化发展阶段，但仍存在阻碍该产业高质量发展、可持续发展的诸多问题。随着中药产业规模的快速增长，自然资源逐渐耗竭，药材大量依赖于人工替代补偿资源。在中药材栽培种植生产过程中，存在着氮肥施用量超标、农药使用量超标、质量标准缺失、重金属含量超标的问题，对环境造成巨大压力。同时，中药资源利用效率低下的问题愈加突出，中药材的大量茎秆、根头、尾梢、果皮、果核、果肉等下脚料副产物的年产生总量超过亿吨。在中成药制造加工过程中，产生了巨量的废渣、废水、废气，在处理和排放“三废”过程中造成环境承载压力的增加。我国的中药资源产业总体呈现高投入、高消耗、高排放、低产出的特点，非药用部位、下脚料和废弃物未得到完全有效利用[1]。如果对中药种植和制造加工过程中产生的副产物和废弃物进行有效利用和循环利用，将大幅提升资源利用效率，减少环境污染，增加碳汇，减少碳排放量。

科技是第一生产力，创新是第一动力。以科技创新为驱动，加速中药资源产业转型升级，促进中药资源产业绿色低碳高质量发展具有重要的战略意义和现实意义。笔者将采用文献研究的方式，系统总结近年来科技创新成果对中药资源产业发展的促进作用，分析我国中药资源产业现存问题，展望中药资源产业未来发展方向，以期促进中药资源产业提质增效，绿色、低碳、高质量发展。

二、 科技赋能中药资源产业绿色低碳高质量发展

产业升级指通过科技创新和管理创新实现价值创造程度的升级，用高附加值产业代替低附加值产业，以高水平科技自立自强带动中药资源产业升级是中药资源产业高质量发展的必经之路。近三年，国务院办公厅相继印发《关于加快中医药特色发展的若干政策措施》《“十四五”中医药发展规划》《中医药振兴发展重大工程实施方案》等文件，明确提出加强中药资源保护利用，加强道地药材生产管理，加强中药安全监管。在行业政策环境持续利好下，中药材种植技术、中药资源替代研究技术、中药资源循环利用技术取得了突破性的科技创新成果，引领中药资源产业结构不断升级，呈现良好绿色低碳高质量发展态势。

1. 应用现代人工种植模式保障药材品质

国内外医药市场对药用资源的需求量逐年增加，大量野生药材资源濒危[2]，人工种植中药材已成为稳定的药材来源[3]。但我国部分药材产区还停留在盲目扩大种植面积、无种植技术保障的粗放生产阶段。一方面会导致药材供需关系不平衡，另一方面也无法保证稳定的药材品质[4]。散户种植缺乏理论指导，存在盲目引种、滥用化肥农药、质量标准缺失等问题，这导致药材质量参差不齐，影响了临床使用。中药材种植与生态、经济、社会等各方面联系紧密，基于此，学者们提出基于总体理念的现代种植模式，包括规范化种植[5]、无公害种植[6]、绿色种植及生态种植[7]；对中药材种植的全过程进行宏观调控[3]，采用多样化种植方式，提高肥料利用率，绿色防控病虫害；将用地和养地相结合，减少中药种植中的农药使用量、降低药材农残，减少病虫害发生率，降低重金属含量超标风险，以保障药材品质，可持续发展。

2. 应用高光谱遥感技术辅助人工种植与资源普查

中药材种类多，单种药材种植面积小，种植单元较分散，对药用植物的长势和病虫害等进行早期评估是保障中药材产量和品质的重要方面，传统的方法是事后检测或干预，其无法达到早期预判、早期干预的目的[8]。遥感技术是运用电磁波理论，对远距离目标辐射和反射的电磁波信息进行收集处理，探测识别物体的一种技术。随着高分辨率卫星和地理信息系统的成熟应用，遥感技术在中药资源调查、中药材栽培面积及动态监测中发挥着越来越重要的作用[9]。高光谱遥感技术具有快速、无损、准确的检测优势，应用该技术可对规模化种植的药用植物进行资源普查、生理特征监测、病虫害防治、质量检测，提高中药种植过程监测能力和预警能力，进而保障药材产量和品质。将高光谱遥感技术与地理信息系统技术相结合，还可确定道地药材的适宜分布区域与最适宜分布区[10]。将高光谱遥感技术与人工智能相结合，可进一步提高在线远程数据精准采集和数据处理效率[8]。此外，应用无人机结合高光谱遥感技术，可适用于分散、不规则局部区域药用植物的识别与动态监测，较好地补充了卫星遥感只适用于规模化大面积种植地区的限制。通过建立卫星遥感技术和无人机遥感技术相结合的资源动态监测平台，估算药用植物资源蕴藏量，建立药用植物动态监测长期机制，促进药用植物资源的绿色可持续发展[9]。

3. 基于前沿生物技术开展药用动物资源替代研究

随着生态环境被破坏，许多药用动物资源濒临灭绝。积极寻找珍稀濒危动物药替代品，开展珍稀濒危动物药资源合理开发，是缓解珍稀动物药资源耗竭的重要手段。段金廒教授团队长期以来进行动物药资源替代研究，提出基于蛋白质组、肽组及肽类成分释放规律等多层次比较评价的动物药替代资源，为珍稀动物药替代资源的筛选提供重要技术方法和科学依据。其团队已完成羚羊角、牦牛角、山羊角、水牛角、麋鹿角、蟾酥、熊胆等动物药资源的研究与开发；基于中医药理论提出类效药材替代策略、野生动物驯化养殖策略、化学合成与生物合成药效成分策略[11]。在分子生药学、中药资源生态学、中药品质生态学等新兴交叉学科支撑下[12]，利用前沿生物技术与多组学检测结合的手段建立动物药替代资源发现及类效品研究技术体系，为应对珍稀濒危动物资源缺乏困境提供了科技支撑[13]。

4. 应用代谢组学与微生物组学技术促进药食同源物质功效评价与价值发现

药食同源产品是我国医药经济中独具特色的健康产业，我国已发布110种既是食品又是中药材的物质品种。目前，针对药食同源中药的研究多聚焦于保健品开发，但支撑其保健作用的物质基础和作用机制尚不明确，保健效应缺乏客观表征[14]，支撑药食同源产品研发的基础研究及标准研究较薄弱，缺乏原创性和创新性成果。整合代谢组学与肠道微生物组学技术，建立药食同源中药功效评价及作用机制发现研究策略，系统解析以大枣、酸枣仁、枸杞叶为代表的药食同源中药的生物学机制及其物质基础，为药食同源中药资源价值发现提供了科技支撑与研究示范。根据同种药食同源药材的部分化学组成差异，决定该种药食同源的药材是适用于药用还是食用，在生产布局药食同源中药资源时，依据使用途径选择适宜种质及产区，构建药食同源中药生产区划体系，为实现资源价值最大化和产业布局合理化提供了参考依据[14]。

5. 基于中药资源循环利用技术体系构建产业绿色发展模式

随着市场对药用资源的需求量逐年增加，我国中医药产业规模日益增长，中药制造产生的副产物和废弃物对我国的生态环境造成的影响已不容忽视，巨量的副产物及下脚料或被作为废物排放或被简单转化为低附加值产品，成为行业发展面临的重大问题。目前，我国每年产生的非药用部位中药材副产物约7500万吨。在中药材深加工过程中，产生的固态废弃物高达5500余万吨，液态废弃物高达数亿吨，产生的锅炉废气、工艺废气等大量气态废弃物也会造成大气污染。段金廒教授团队以中药资源化学基本理论为指导，开展中药废弃物的资源化利用及产业化研究，应用生物固碳技术、有机肥替代技术、资源循环利用技术、绿色智能技术，强化资源节约利用，提升资源利用效率，减少碳排增加碳汇，发挥减污降碳的协同效益[12]。郭立玮等针对中药制造过程固体废弃物及副产物中资源性物质组成多样的特点，引入特种“膜一体化”[15]绿色技术对其进行提取、富集、制备；方悦悦等[16]引入热裂解技术形成分离工程-热裂解耦合技术体系，实现高含水难处理中药固废物零排放、热能循环利用的绿色发展模式。段金廒等提出中药资源全产业链废弃物及副产物的分级分类体系，形成资源节约型、环境友好型的药用、食用、饲料化、肥料化及能源化处置的多途径资源化模式[17]；并通过实施“减量化”“再利用”“资源化”的循环利用及再生资源价值创新策略，建立中药资源产业绿色低碳经济发展模式。实例1：创建菊茎叶根循环利用模式。针对未被利用的茎叶资源，段金廒教授团队通过技术手段提取精油、黄酮类、倍半萜类等物质，用于生产空气清新剂、化妆品、畜禽肠道调理剂。通过热解炭化残草、产酶发酵生产复合肥并还田施用，有效改善土壤特性，解决连作障碍。实例2：创建山楂循环利用模式。针对山楂加工过程产生的废弃资源，段金廒教授团队通过工艺革新开发妇科抗菌洗液新药，联产热解气和生物炭，实现企业能源自给，提升资源利用效率，增加果农收入，服务地方经济发展[1]。

三、 阻碍中药资源产业发展的现实问题

1. 种子种苗管理较为粗放

目前，我国野生药材资源流失严重，种苗选育缺少优良品种，且中药材种类繁多，繁殖方式差异大，流通的药材种子资源混杂，在种苗质量、纯度、净度上存在较大问题。部分地区缺乏对优良品种的有效监管，缺少辨别种子种苗优劣的检验标准，存在掺假、掺杂、掺陈现象[4]，种子种苗的提纯复壮工作滞后，种质退化现象普遍，给种植户带来经济损失。野生种、栽培种、地方类型、生态类型、化学类型相互混杂，仅少数品种实现了主栽品种和区域化的大面积推广。与农作物相比，中药材种子种苗商品化率不足10%，各企业、合作社及种植大户所需种子种苗基本处于自繁自用状态，市售种子种苗大多数缺乏严格审核，种不对种的情况时有发生，造成中药材品种、品质与药效差异[18]。

2. 收储加工体系尚未完善

中药材产地初加工、储藏是影响中药饮片质量优劣的重要因素。不科学不规范的初加工及储藏方法会对中药材品质造成极大影响。我国部分地区的中药材初加工规模小且分散[4]，现有加工技术标准化程度低、加工方法工艺不统一，技术不规范[19]。缺乏规范管理和质量标准，药材种植户由于缺乏必要的采收和加工经验，把中药材当作一般农作物进行采收和储藏，存在抢青采收，提前采收，延迟采收等现象。部分种植户仓储设施不达标，出现中药材吸潮霉变[20]、使用磷化铝熏蒸[21]等问题。

3. 物流体系建设有待加强

中药材产业在我国许多地区是乡村振兴支柱产业，药材物流作为连接生产与消费的中间环节，一直以来未受到足够重视，成为产业中的薄弱环节。我国药材流通目前处于“小、散、差”的状态，落后于我国物流业发展整体水平，主要有管理粗放，物流信息体系不完善[22]，包装不规范、物流技术落后等问题[4]。中药材种植布局分散，运输要求各异，鲜品具有农产品特性，导致物流源头分散化程度高，物流信息体系难以覆盖所有种植户。造成中药材信息可追溯性差，关键信息缺失[22]，流通环节繁多，过程不透明，质量安全难以得到保障[23]。

4. 产业集群效应还未形成

绿色发展是中药资源产业高质量发展的本色。我国的中药产业大多仍然呈现粗放低效线性经济发展方式，以资源大量生产和大量消耗为主。现有政策法规与资源循环经济发展模式认识存在差距，制约了中药废弃物和副产物的资源化利用、研究成果的有效转化和产业链延伸动力生成[24]，循环经济的产业集群效应还未形成。

5. 中药智能制造存在发展瓶颈

我国中药生产已进入智能化初级阶段，有关智能工艺认知的专利技术较少， 对中药制造共性单元的智能质量控制技术较为分散，难以支撑综合性工艺决策[25]。多数企业自动化水平有限，使用的工具大多为电子仪表或指针式仪表，自动化程度和标准化程度相对较低，生产效率不高。中药成分复杂，提取工艺机制解析困难，阻碍了中药生产的过程控制、在线检测，制约了中药提取过程智能化发展[26]。传统中药制造业中的抽检方法和质量控制手段具有滞后性、局限性等问题。我国中药生产过程亟须与数字化、智能化技术深度融合，中药制造业对于智能化转型的需求迫在眉睫。