本文刊载于《中国科学院院刊》第12期专刊：科技助力“全面推进美丽中国建设”

石 雷*  刘政安  王利军  舒庆艳  孙美玉  段 伟  李 慧

1 中国科学院植物研究所

2 国家植物园 

3 植物多样性与特色经济作物全国重点实验室

我国自然保护地和生态脆弱区与贫困区往往高度重叠，这些地区的人民生活高度依赖于自然生物资源，从而导致了环境的破坏和生物多样性的快速丧失，加剧了生态、生产、生活“三生”矛盾，制约了区域经济的发展。党的十八大以来，着眼于中华民族永续发展和构建人类命运共同体的宏大视野，把生态文明建设上升为国家战略，为解决自然保护地和生态脆弱区“三生”问题明确了方向。特色资源植物是指在社会、经济、技术条件下人类可以利用与可能利用的特色植物。国际上已有成功利用特色资源植物的案例，如：法国阿尔卑斯山南麓普罗旺斯的薰衣草，支撑了法国香水和旅游等产业的发展；美国旧金山纳帕谷葡萄栽培区，成为了全世界著名的产酒区，取得了良好的生态、经济和社会效益。中国科学院植物研究所选择油用牡丹、酿酒葡萄和芳香植物，进行品种筛选、种植、采收加工和产品研发的技术集成，解决一二三产融合（以下简称“三产”融合）过程中的关键技术，探索在自然保护地和生态脆弱区生态产业化新模式，使人们生活不再依赖于保护区的野生资源，从而达到有效保护生物多样性和满足人民对美好生活需要的双重目标，为国家生态文明和美丽中国建设提供技术支撑。

1.特色资源植物简介

生态高值油用牡丹

我国是世界牡丹的起源中心，其花可观赏、根可入药、籽可榨油，是我国特有的民族资源植物。近年研究发现，油用牡丹可产籽2250 kg/hm2，含油量20%以上，油中不饱和脂肪酸达到90%以上，其中的α-亚麻酸含量高达40%以上，是珍贵的优质木本食用油资源（图1）。2011年，《卫生部关于批准牡丹籽油作为新资源食品的公告》发布；2014年和2015年，《关于加快木本油料产业发展的意见》和《关于加快推进生态文明建设的意见》推出，为油用牡丹产业发展指明了方向。此外，牡丹集观赏、药用、油用、文化价值于一体，生态效益、经济效益和社会效益显著，易于三产融合。但是，油用牡丹产业是新兴的农林产业，迫切需要开展适合不同气候、生境的配套栽培技术模式，以及对牡丹籽油提取、纯化等综合利用技术及相关产品进行深入研发。

图1  生态高值油用牡丹及牡丹籽油产品

高抗优质酿酒葡萄

葡萄属植物为多年生藤本植物，果实营养价值高，可以鲜食、酿酒、制干、制汁。目前，葡萄已成为世界上第二大栽培果树，其中80%用于酿酒。葡萄酿酒附加值高，且可与酒庄旅游相结合，易于实现“三产”的高度融合。我国有葡萄属植物40种，是世界上葡萄遗传资源最丰富的起源中心之一。中国科学院植物研究所利用欧亚种栽培葡萄品种与我国野生山葡萄进行杂交，选育出‘北红’和‘北玫’等高抗优质的酿酒葡萄品种，被称为“利用野生资源育种的典范”。由于其适应性强、酿酒品质高，有望成为在自然保护地和生态脆弱区进行示范推广的重要植物资源（图2）。需要针对不同区域地理气候特点，进行栽培与酿酒技术的研发与集成，建立适合不同区域果实品质特点的酿酒技术体系，开发与风土条件相匹配的葡萄酒类型。

图2 高抗优质酿酒葡萄及各种类型葡萄酒产品

高值特色芳香植物

芳香植物是具有香气并能提取精油的特色资源植物，经济价值高，在食品、医药、日化和文旅产业中有着重要作用。中国有芳香植物1000多种，已开发的有150种，主要集中在唇形科（薰衣草、迷迭香、百里香等）、樟科、芸香科、伞形科和十字花科等。例如，新疆伊犁的薰衣草产业通过中国科学院植物研究所与新疆生产建设兵团的合作已经（图3）成为“中国薰衣草之乡”。薰衣草精油具有重要的药用和芳香价值，全基因组、萜烯成分生物合成和腺毛发生分子机制已得到解析，对于薰衣草主要成分的代谢调控和分子育种具有重要意义。由于芳香植物产业链长，易于加工，又有观赏价值，在自然保护地和生态脆弱区种植可以提高当地农民的收入，解决保护与发展的问题。与西方国家相比，我国芳香植物在新品种选育、配套的种植和采收加工技术等方面有一定差距。建立品种筛选、种植、采收加工和产品开发为一体的技术体系，对于助力美丽中国和乡村振兴建设有重要意义。

图3 高值特色芳香植物薰衣草及各种类型薰衣草产品

2.特色资源植物的三产融合模式构建的实践

中国科学院植物研究所科研团队（以下简称“项目组”）建立了自然保护地和生态脆弱区乡村振兴的特色高值资源植物油用牡丹、酿酒葡萄、芳香植物三产融合模式及应用示范（图4）。项目组在特色高值资源植物育种、栽培技术、采收加工技术、功能产品研发、示范和推广等方面进行了系统研究。

图4 特色资源植物三产融合模式构建

生态高值油用牡丹“三产”融合模式构建的实践

围绕油用牡丹种质筛选、高产优质栽培技术、高值加工技术等开展了系统性的研发与实践，并与多家企事业单位合作，在黑茶山自然保护区（陕西榆林和合阳、山西长治）、伏牛山国家自然保护区（河南洛阳、商丘及三门峡市）、雾灵山国家自然保护区（河北唐山）、山东省南四湖自然保护区（山东济宁）、盐城国家级珍禽自然保护区（江苏南通、盐城）、安徽黄河故道省级自然保护区（安徽阜阳、宿州）等地示范推广约6200 hm2；发现油用牡丹具有土壤保持、固碳释氧、水源涵养和生物多样性保护等功能，其年均水源涵养量为1228.8 m3/hm2、土壤保持量为335.8 t/hm2、防风固土量为8.8 t/hm2、固碳释氧量为 2.2 t/hm2、生态系统服务价值总量为4659.1元/hm2；其中，光伏模式示范推广约1333.3 hm2，可年产牡丹籽约3000 t，发电量约72000 000 kW·h，年CO2减排量约176400 t。

1）建立了油用牡丹高效栽培技术体系

筛选出了适宜黄土高原、中原地区及光伏板下生长的‘凤丹’牡丹资源，研发出了具有透气、保墒、防草、耐久等特性的牡丹专用地膜和人工授粉装置，集成土地整备、良种选择、苗木处理、适时定植、合理密植、专用地膜覆盖、中耕除草、适时修剪、水肥管理、辅助授粉、生物防治和适时采收等12项栽培技术，创新出适合不同生境的3套油用牡丹栽培技术模式，即“油用牡丹高产、稳产、优质、低成本栽培模式”“黄土高原油用牡丹高效栽培模式”和“光伏+油用牡丹创新模式研发与应用”。

2）建立了油用牡丹加工利用集成技术体系，实现一二三产融合发展

为提高油用牡丹的附加值，筛选出6个关键指标建立评价模型；研发出了“脂肪酸溶液+熔融耦合的悬浮结晶及层结晶工艺”用于牡丹籽油中高含量α-亚麻酸（60%—70%）分离；研发出了α-亚麻酸和牡丹籽油的纳米乳液包埋技术体系；建立了牡丹花瓣、花蕊和种皮中有效成分提取技术体系；发现油用牡丹副产物（根、茎、叶和籽粕）在肉羊、蛋鸡和仔猪养殖饲料中添加时，具备替代抗生素、促进仔猪和肉羊生长、减少鸡蛋的胆固醇等的潜能。研究成果在黄河流域治理、黄土高原生态修复、光伏新能源领域得到应用，为解决自然保护地和生态脆弱区的乡村振兴、“三生”问题和美丽乡村建设提供我国特有植物-油用牡丹方案。

高抗优质酿酒葡萄“三产”融合模式构建的实践

长白山自然保护地及周边地区人们的生活长期依赖森林和林下资源维持，生态、生产、生活的“三生”矛盾突出。野生山葡萄是当地重要的资源植物，但由于其低糖高酸，难以酿制出优质葡萄酒。中国科学院植物研究所利用欧亚种‘玫瑰香’和野生山葡萄杂交，选出了‘北玫’和‘北红’系列品种，抗寒性和抗病性强，高糖、高酸，具有实现经济、生态和社会效益兼顾的潜力。依托黑龙江省、吉林省和辽宁省的相关单位，在长白山地区进行了试验示范。主要实践成果包括3个方面。

1）建立了‘北玫’和‘北红’栽培技术体系

研发并集成了10项技术，核心为3年生大树冬天免埋土栽培（完全免埋土或简易覆盖）、轻简化修剪技术。建立了一系列栽培技术规程和标准。

2）建立了‘北玫’冰酒酿制技术体系，开发的冰酒获得国际大奖

建立冰酒酿酒技术企业标准。申请葡萄酒检测技术发明专利3件，获得授权1件，获得葡萄酒包装实用新型专利1件。生产的冰酒获得布鲁塞尔国际葡萄酒大奖赛银奖（2018年）、第十三届G100国际葡萄酒及烈酒评选赛银奖（2019年）、品醇客世界葡萄酒大赛银奖（2022年）。

3）经济、社会和生态效益

创建了‘北玫’和‘北红’在我国长白山地区栽培与酿酒关键技术体系并得到了一定的推广应用，实现了栽培示范、酿酒加工、文化旅游的一二三产融合，受益面广，收益期长，经济效益高。建立的标准示范基地除了酿酒收入，‘北玫’和‘北红’免埋土或简易防寒技术节约栽培成本的1/4—1/3；轻简化修剪技术节约夏季修剪劳动力的1/3。该项目主要依托相关企业或流转农民土地，或与农民结合成合作社，发展酒庄旅游，向社会提供大量工作岗位，带动周围农民就业，巩固脱贫成果，实现乡村振兴。‘北玫’和‘北红’酿酒葡萄在东北地区冬天免埋土或简易防寒，基本不挖掘土壤，防止了传统品种埋土和出土对土壤和树体造成的破坏，具有重要的生态效益。

高值特色芳香植物“三产”融合模式构建的实践

围绕芳香植物资源开展了系统性的研发与实践。芳香植物包括薰衣草、迷迭香、玫瑰、百里香、牛至等，广泛应用于日化、食品、医药等行业。通过三产融合，打造种植业、加工业和旅游业的全产业链。在新疆西天山国家自然保护区周边的天山北麓伊犁河谷，依托新疆生产建设兵团第四师，进行薰衣草等芳香植物的示范和推广。以安徽省阜阳市进行“芳香植物产业化开发集成技术研究与示范”的合作项目，在阜阳国家农业科技示范园区完成20 hm2 5科22属107种（品种）的种质资源圃建设，并将其作为国家芳香植物种质资源库阜阳备份库，为打造50万亩中原芳香植物种植带奠定了基础。主要实践成果包括4个方面。

1）开展了芳香植物新品种育种

进行了薰衣草、罗勒、迷迭香等芳香植物特异性、一致性和稳定性（DUS）测试指南编研。选育出适宜新疆区域种植的薰衣草‘洛神’‘锦丽’‘天山飞雪’‘天山精灵’和牛至‘织女’等新品种5个，筛选出适合中原区域种植的芳香植物优良品14个。完成牛至等芳香植物快速检测和多倍体诱导育种技术，获得授权发明专利2件。

2）建立了芳香植物栽培和加工技术

建立了寒旱区薰衣草沟垄互换免埋栽培模式，解决新疆地区薰衣草种植后死亡率高、产量低、冬季埋土防寒成本居高不下的问题。编制迷迭香、牛至、亚洲薄荷等芳香植物栽培技术企业标准3项，编制《薰衣草干花粒》和《薰衣草切花等级规格》等产品加工技术标准2项。

3）进行了芳香植物产品研发

在芳香植物提取加工、功能活性发掘、食品添加剂、化妆品原料、替抗饲料添加剂等方面获得授权专利5件，申报发明专利7件。

4）进行了芳香植物示范和推广

在新疆伊犁建立了芳香植物的示范基地107 hm2，推广1340 hm2；在安徽阜阳建立了种质资源圃，示范67 hm2，推广871 hm2，为打造中原芳香植物种植带奠定了基础。“芳香植物产业化关键技术集成及三产融合模式构建”通过了成果评价，建立了芳香植物“种质资源库—新品种育种—标准化种植—采收加工—产品研发—产业规划与示范推广”的三产融合高质量发展模式。

3.特色资源植物的三产融合模式未来工作展望

针对油用牡丹、酿酒葡萄和芳香植物3类特色资源植物开展的三产融合模式，实现了全产业链的技术储备与研发，并进行了一定的示范和推广，实现了经济、生态和社会效益的统一。在乡村振兴和美丽中国战略实施的具体过程中，需要根据不同类别的植物生物学特性，结合当地的人文、地理和生态要素因地制宜。同时，3类植物为非粮作物但符合国家大食物范畴，建议在林间空地、边际土地等非耕地上进行推广，确保耕地红线；并可结合当地经济发展需求，考虑单个植物及不同植物组合模式，实现经济、环境利用最大化。尤为重要的是，目前这3类特色资源植物种植和加工技术体系比较成熟，可以进一步延伸产业链，实现发展方式的创新，生成新业态、新技术、新商业模式、新空间布局等。最终促进相关产业发展与融合，达到人与自然和谐共生，实现美丽中国和乡村振兴的双重目标。

石 雷 中国科学院植物研究所研究员、博士生导师，兼任国家林业和草原局林木品种审定委员会观赏植物专业委员会副主任、中国野生植物保护协会芳香植物专业委员会主任委员等。长期从事芳香植物等重要植物资源的迁地保育、新品种育种和产业化示范与推广。

文章源自：

石雷, 刘政安, 王利军, 等. 发展特色资源植物 助力美丽中国建设. 中国科学院院刊, 2023, 38(12): 1856-1865. doi: 10.16418/j.issn.1000-3045.20230922001.