李舒欣，張 浩，王 琪，趙海悅，許世泉*

（中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院特產(chǎn)研究所·吉林長春·130112）

人參（Panax ginseng C.A.Mey.）為五加科植物，被稱為“百草之王”。自古以來，人參就作為藥用植物被我國廣泛應(yīng)用，人參根中成分復(fù)雜，目前已知有效成分包括人參皂苷、多糖、揮發(fā)油、脂肪酸、甾醇、維生素、蛋白質(zhì)、多肽等，人參中主要活性成分人參皂苷對神經(jīng)系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)以及腫瘤等疾病均具有較好的臨床應(yīng)用價值，已應(yīng)用于多種疾病的治療和預(yù)防[1];人參蛋白也具有抗癌及抑制細(xì)胞增殖作用[2]、抗輻射及增強(qiáng)免疫力作用[3，4]、降血脂作用[5]、抗疲勞作用[6]、耐缺氧及抗氧化作用[7]、神經(jīng)元保護(hù)作用[8]；人參多糖也在臨床應(yīng)用于糖尿病[9]、病毒性肝炎[10，11]、膿毒癥[12，13]以及腫瘤如肺癌[14，15]、直腸癌[16]、宮頸癌[17]等的治療。

人參具有很高的藥用價值，但野生人參的數(shù)量幾近枯竭，已不能滿足人們的需求，園參雖然可以保證產(chǎn)量，但品質(zhì)及藥用性質(zhì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及野生人參，伐林栽參更不符合我國可持續(xù)發(fā)展道路，因此，人工播種到林下，無人為干預(yù)的林下參栽培方式在人參栽培上逐漸占據(jù)重要地位，林下參種植不僅可以保證人參產(chǎn)量，人參品質(zhì)也與野生山參接近。而在林下參生長過程中，隨時間發(fā)展，林下環(huán)境也有很大變化，我們需要關(guān)注林下環(huán)境的改變，避免惡劣環(huán)境對產(chǎn)量及品質(zhì)造成的影響，創(chuàng)造適宜林下參生長的生態(tài)環(huán)境。本文通過對前人研究生態(tài)環(huán)境對林下參的影響進(jìn)行分析，旨在為林下人參種植與森林可持續(xù)經(jīng)營提供科學(xué)的依據(jù)。

1 不同生態(tài)環(huán)境對林下參影響

1.1 不同海拔高度對林下參影響

人參具有道地性，人參不僅只能在特定的海拔范圍內(nèi)生長，而且不同的海拔高度對人參的皂苷、糖類及蛋白等都有一定的影響：張秀麗[18]等研究發(fā)現(xiàn)：人參栽培的適宜海拔高度為400～952m，海拔過高或過低都對人參皂苷含量有一定影響，相同海拔不同地區(qū)的人參皂苷含量也有所不同;王寅秀[19]研究海拔對人參不同部位多糖的影響發(fā)現(xiàn)：當(dāng)海拔范圍在100～800 m，人參根部的多糖的含量隨海拔的升高而增加，莖葉的多糖含量則減少，而海拔高度在950～1450m，人參根部的多糖含量隨海拔的升高而減少，人參地上部分的多糖含量則反之；霍藝丹[20]等研究發(fā)現(xiàn)海拔高度在127～305m，人參粗蛋白的含量隨海拔的升高而降低，海拔高度在400～600m，人參粗蛋白的含量隨海拔的升高而增加，海拔高度700～1410m，人參粗蛋白的含量隨海拔的升高而降低;因此，針對不同皂苷、蛋白及糖類的需求，可以在不同緯度選擇適宜的林下參。

1.2 不同土壤環(huán)境對林下參影響

土壤的理化性質(zhì)及生物學(xué)性狀對人參的產(chǎn)量和品質(zhì)有很大影響，必須選擇適宜的土壤進(jìn)行人參種植。適宜的林地土壤類型以棕壤和暗棕壤為主，多分布在針闊葉混交林下，由花崗巖、玄武巖等母質(zhì)經(jīng)多年風(fēng)化殘積及植物殘枝落葉混合形成，適宜人參生長[21]。在選擇適宜的土壤類型后，還必須關(guān)注土壤養(yǎng)分在林下參生長過程中的變化，土壤養(yǎng)分是否均衡不僅影響人參的生長發(fā)育，還可能造成人參的生理性病害，如孫淑梅[22]等認(rèn)為土壤可溶性鹽增高是導(dǎo)致人參紅皮病發(fā)生的重要因素，常維春[23]等認(rèn)為缺鋅是導(dǎo)致人參花葉病的原因，程海濤[24]研究發(fā)現(xiàn)人參在不同生育期，所需的養(yǎng)分也不同，在人參生長發(fā)育的過程中，人參不同生育期土壤養(yǎng)分的含量呈現(xiàn)不同的變化。土壤養(yǎng)分會隨時間發(fā)展而改變，土壤微生物可以對土壤養(yǎng)分進(jìn)行調(diào)節(jié)，可以選擇土壤微生物豐富度高，有益菌群多的林下土壤進(jìn)行種植。

除土壤類型及養(yǎng)分外，土壤酸堿度的變化也會對人參生長造成影響。李志洪等[25]研究發(fā)現(xiàn)在土壤容重范圍為0.67～0.99g/cm3之間進(jìn)行的田間栽參實(shí)驗(yàn)表明，適當(dāng)增加床土容重有助于人參生長。土壤酸堿度一般認(rèn)為適宜人參生長的土壤pH值在5.5～6.5之間，其中高產(chǎn)土壤pH值為5.4～5.7[26]。張亞玉[27]等研究發(fā)現(xiàn)，土壤的pH會隨栽參年限的增加逐漸下降。因此，在選擇參地時，需要選擇適宜土壤類型，進(jìn)行土壤養(yǎng)分含量的測定，避免選擇養(yǎng)分含量不均衡及重金屬含量高的土地，并且考慮土壤養(yǎng)分及酸堿度的動態(tài)變化，可以保證不同生育期人參所需養(yǎng)分。

1.3 溫度及水分對林下參影響

林下參生長量低于園參，其中溫度及光照為重要的限制因子，溫度不僅影響人參葉片的光能利用能力，而且影響其光合效率。徐克章[28]等研究發(fā)現(xiàn)，在低溫條件下，光補(bǔ)償點(diǎn)和光飽和點(diǎn)比較低，葉片光利用能力較弱，光合效率也較低，此時溫度是限制因子;在高溫條件下(30～40℃)下，葉片的呼吸作用加強(qiáng)，光補(bǔ)償點(diǎn)升高，光合效率下降。研究表明16～18℃適宜根系生長，20℃左右適宜地上植株生長，當(dāng)溫度高于30℃或低于10℃時，人參進(jìn)入休眠狀態(tài)，要調(diào)節(jié)林下參的環(huán)境，也可以通過控制郁閉度來調(diào)節(jié)，一般可將郁閉度控制在 0.6～0.8[28，29]。

水分不僅是植物的重要組成部分，更是植物進(jìn)行一切生命活動的基礎(chǔ)，林下參不進(jìn)行人工灌溉，因此，在選擇種植地點(diǎn)時，必須選擇土壤含水量適宜的地區(qū)進(jìn)行種植。人參在不同生育時期需水量不同，在開花期、綠果期和紅果初期根系供水量與人參地上部分需水量變化基本一致，但紅果中期根系供水能力明顯下降，而植株地上部分需水量下降則較少。張超宇[30]研究發(fā)現(xiàn)：含水量較低時，土壤酸化程度高，鹽化嚴(yán)重，高含水量有助于維持土壤的透氣狀況，利于營養(yǎng)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化；土壤高含水量有利于維持土壤微生物群落功能多樣性，微生物種類多且分布均勻；土壤含水量會影響土壤酶活性，對各種土壤酶活性影響程度不同，土壤脲酶、蛋白酶和蔗糖酶與水分之間存在相關(guān)性，在一定土壤水分含量范圍內(nèi)，水分含量越高；以白漿土為基質(zhì)的人參生物量和質(zhì)量受土壤水分影響顯著，人參的生物量隨著土壤水分的增加而增加，但是在較低的土壤水分條件下，有利于人參單體Rb1、Re和Rg1的積累；人參栽培土壤的含水量控制在26%～29%之間較為有利。

1.4 光照對林下參影響

人參為陰性植物，無柵欄組織，光照過強(qiáng)不適宜生長，光照過弱不利于光合產(chǎn)物的積累，適宜的光照可以有效提高人參產(chǎn)量，光照強(qiáng)度及光質(zhì)都會對人參生長產(chǎn)生重要的影響。植物的光合特性包括凈光合速率、葉綠素含量、光飽和點(diǎn)、光補(bǔ)償點(diǎn)、CO2飽和點(diǎn)、CO2補(bǔ)償點(diǎn)等指標(biāo)，徐克章[31]等研究表明，人參葉片凈光合作用速率的變化范圍在1.5~5.0μmolCO2/(m2·s)之間。光合作用的光補(bǔ)償點(diǎn)和光飽和點(diǎn)分別在5~20μE/(m2·s)和 120~480μE/(m2·s)之間。

徐克章[32]研究光照強(qiáng)度、光質(zhì)以及人參葉片光合速率發(fā)現(xiàn)：人參葉片光合作用特性在不同年生和不同生境條件下有較大變化，1年生葉片光合速率明顯低于其它年生葉片，6年生人參葉片光合速率有下降趨勢，不同光照條件下葉片光合作用呈顯著變化，5%~30%LTR蔭棚下人參葉片隨著光強(qiáng)的增加，光合作用特性發(fā)生顯著(l%顯著水平)變化；光質(zhì)對植物形態(tài)建成如葉綠素含量和葉綠體超微結(jié)構(gòu)等形成有重要作用，現(xiàn)在園參多采用藍(lán)膜及黃膜，而徐克章認(rèn)為，藍(lán)色膜對人參植株莖葉生長有抑制作用，藍(lán)色膜下植株提前兩周衰老，藍(lán)色膜人參葉片葉綠素含量最高，黃色膜植株生長基本一致，黃膜下葉片衰老時間基本一致，黃色膜下人參葉片葉綠素含量最低，人參葉片厚度和單位葉面積葉肉細(xì)胞數(shù)目以藍(lán)色膜下最高，黃色膜下次之，人參葉片光合效率以藍(lán)色膜下最高，黃色膜下最低，在飽和光下，所有光質(zhì)下葉片光合速率基本一致；溫度不僅影響人參葉片的光能利用能力，而且影響其光合效率，人參葉片光合作用的適宜溫度為15~27℃，而人參葉片光合作用的適宜溫度受生長期間溫度條件的影響，生長期間溫度增加5~6℃，光合適溫相應(yīng)增加2~3℃。

因此，林下參在種植時，需要選擇適宜的坡度、坡向及郁閉度等，海撥240m以上東西走向山脈的東南、北坡、西坡為好，坡度 25°~55°之間較好，郁閉度可選擇在0.4~0.6。

2 林下參種植技術(shù)及現(xiàn)狀

林下參形體十分重要，形體越好的林下參商品價值就越大，一顆有價值的林下參講究根、體、皮、紋、須及珍珠點(diǎn)[33]。要想得到品質(zhì)好、價值高的林下參，必須對品種、土壤等進(jìn)行選擇、同時后期管理也非常重要。目前，在林下參的種植過程中，多選擇在針闊葉混交林下種植，從播種到苗期管理需要精心看護(hù)，嚴(yán)禁人畜進(jìn)入種植區(qū)，封閉管理，第一年不需除草，之后只要保證人參苗不被雜草遮光影響生長即可[34]，當(dāng)郁閉度≥0.8時，要對上層樹冠進(jìn)行適當(dāng)修枝，郁閉度0.6~0.8為宜，當(dāng)林下參達(dá)到15年生以上時即可采收，時間7月到8月為宜[35]。

林下參種植歷史悠久，至今已有400多年，現(xiàn)在我國林下參種植面積已經(jīng)超過50萬公頃，產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速[36]。東北三省是人參的主產(chǎn)區(qū)，主要栽培區(qū)在東南部至東北部的山區(qū)和半山區(qū)，南到遼寧省寬甸縣石柱子，北至黑龍江省勃利縣一帶[37]。林下參種植在我國的收益可觀，白山市為我國人參主產(chǎn)區(qū)之一，據(jù)統(tǒng)計(jì)2017年，全市發(fā)展面積達(dá)3.9萬公頃，產(chǎn)值達(dá)27.8億元，解決了1.3萬人的就業(yè)問題[38]。然而林下參種植的過程中還存在諸多問題，如保苗率低、鼠害及病害發(fā)生嚴(yán)重，病害如人參黑斑病、繡腐病及疫病等發(fā)生嚴(yán)重，其中危害最大的病害是人參銹腐病，但大部分參農(nóng)沒有掌握治療銹腐病的有效方法，缺少相應(yīng)的預(yù)防措施，常有林下參在種植數(shù)年后突發(fā)感染銹腐病，導(dǎo)致大面積死亡，造成重大經(jīng)濟(jì)損失。因此，在林下參栽培過程中，需要以預(yù)防為主，及時去除病株，精心看護(hù)，防止鼠害及野生動物災(zāi)害，綜合防治。

3 人參蛋白差異表達(dá)

現(xiàn)代生物科技飛速發(fā)展，基因組學(xué)研究已經(jīng)非常深入，但仍有一些基因組學(xué)無法回答的問題，科學(xué)家們進(jìn)一步提出了后基因組計(jì)劃，蛋白質(zhì)組研究是其中一個很重要的內(nèi)容。人參差異蛋白的研究方興未艾，人參蛋白的差異研究主要包括不同產(chǎn)地人參差異蛋白表達(dá)研究以及不同酶類差異表達(dá)的蛋白研究兩個方面，在不同產(chǎn)地人參差異蛋白表達(dá)的研究中，主要使用十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠電泳 （SDSPAGE）指紋圖譜等技術(shù)進(jìn)行分析。侯元等[39]采用薄層等電聚焦技術(shù)鑒定人參水溶性蛋白；曹立亞等[40]采用同一技術(shù)對凍干參、鮮參、生曬參及紅參中水溶性蛋白進(jìn)行了比較分析；姜先剛等[41]使用SDS-PAGE指紋圖譜技術(shù)對人參水溶性蛋白進(jìn)行分析鑒定；幺寶金等[42]也采用這一技術(shù)對園參、野山參、西洋參中水溶性蛋白成分進(jìn)行比較研究，結(jié)果表明3種人參水溶性蛋白的SDS-PAGE圖譜及凝膠分析圖譜存在很大差異，可以通過這一技術(shù)對園參、野山參、西洋參進(jìn)行鑒別和質(zhì)量評價。而霍藝丹等[20]采用凱氏定氮法研究人參粗蛋白量隨海拔高度的變化規(guī)律，結(jié)果顯示同一海拔同一地區(qū)4年生人參粗蛋白量高于5年生；海拔127~305m人參粗蛋白量隨海拔升高而降低；海拔400~600m人參粗蛋白量隨海拔升高而增加；海拔700~1410m人參粗蛋白量隨海拔的升高而降低。這些都表明不同的生長條件和環(huán)境下人參將誘導(dǎo)表達(dá)不同的蛋白質(zhì)。

近年來，由于高通量蛋白質(zhì)組學(xué)的儀器、試劑、技術(shù)的大力發(fā)展使得同時識別和比較疾病發(fā)生，以及與疾病治療相關(guān)的蛋白表達(dá)水平變化成為可能[43]。其中相對和絕對定量同位素標(biāo)記(isobaric tags for relative and absolute quantitation，iTRAQ)技術(shù)是美國應(yīng)用生物系統(tǒng)公司在 2004年推出的一項(xiàng)新的體外同位素標(biāo)記技術(shù)[44]。使用該技術(shù)可以尋找差異表達(dá)蛋白，并分析其蛋白功能，同時可以對1個基因組表達(dá)的全部蛋白質(zhì)或1個復(fù)雜的混合體系中的所有蛋白質(zhì)進(jìn)行精確定量和鑒定。如今，iTRAQ技術(shù)已經(jīng)在蛋白質(zhì)組學(xué)的定量研究中得到了極其廣泛的應(yīng)用[45]。Rui Ma等學(xué)者[46]將二維凝膠電泳技術(shù)與iTRAQ技術(shù)結(jié)合，表征人參生長過程中的蛋白變化，對人參生長過程皂苷的代謝及積累在蛋白表達(dá)方面提供了新的見解，該技術(shù)可精確靈敏鑒定蛋白含量及種類，在人參蛋白差異性表達(dá)篩選中有很大的應(yīng)用前景。

4 林下參生態(tài)種植展望

人參是傳統(tǒng)名貴中藥材，在中醫(yī)臨床應(yīng)用中具有悠久的歷史，目前針對人參的研究大多為其藥用機(jī)理以及活性物質(zhì)的研究，在栽培方面研究較少。

林下參栽培模式可以保證栽培人參具有類似于野生人參價值，是現(xiàn)在人參種植的主要模式，目前林下參栽培研究雖然有一定的歷史，但多數(shù)為單一及少數(shù)環(huán)境因子對林下參種植環(huán)境的影響研究，隨著林下參種植業(yè)的發(fā)展，林下參種植規(guī)模越來越大，面臨的問題也會越來越多，確定林下參生長的諸多適宜條件迫在眉睫。每個環(huán)境因子都對林下參的生長有重要影響，但生態(tài)環(huán)境對林下參的生長的影響，不是單一生態(tài)因子的結(jié)果，需要對生態(tài)環(huán)境進(jìn)行綜合考慮，包括海拔、坡向、坡度、植被、土壤、環(huán)境溫濕度、郁閉度等因子的綜合影響，才能準(zhǔn)確判斷環(huán)境因子對于林下參的影響。雖然林下環(huán)境不可控因子較多，但是隨著科技的發(fā)展，林下局部環(huán)境因子可進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測，一些生理指標(biāo)也可簡單方便進(jìn)行測量，目前數(shù)據(jù)處理軟件與分析方法的完善，都為林下參生態(tài)環(huán)境綜合研究提供了技術(shù)支持。相信隨著科技的發(fā)展，林下參生態(tài)環(huán)境的研究將會進(jìn)入全面發(fā)展的階段。