藥用植物在中國有悠長的歷史。隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，人們對預(yù)防和治療疾病的要求更加迫切，藥材的需要量也大大增加。同時，隨著對藥用植物尤其是中醫(yī)藥植物的不斷研究，發(fā)現(xiàn)中醫(yī)藥手段在很多西醫(yī)無能為力的領(lǐng)域具有奇特的治療功效，因此中醫(yī)藥植物栽培的研究也日益受到關(guān)注。
但是，藥用植物的獲取主要來源于野生和露地栽培，生長周期較長，產(chǎn)量較低，部分植物還由于其特殊的生長環(huán)境而難以馴化。近年來，隨著對藥用植物需求量、出口量的不斷增加，單靠野生藥材資源已經(jīng)很難滿足市場需求。如何在不破壞自然資源的前提下，擴大藥材來源，改變供不應(yīng)求的局面，特別是保證珍稀、需求量大藥材的持續(xù)供應(yīng)，具有重要的現(xiàn)實意義。
LED在藥用植物栽培的優(yōu)勢
藥用植物栽培是在野生馴化的基礎(chǔ)上，進行優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)栽培的一種生產(chǎn)模式。不同的藥用植物對生態(tài)環(huán)境有不同的要求，藥用植物的野生性決定其生長環(huán)境的特殊性，這對人工馴化環(huán)境控制提出了更高的要求。人工光植物工廠由于其出色的環(huán)境控制能力，使得野生藥用植物的馴化及快速生產(chǎn)成為可能。
植物工廠作為一種資源集約型生產(chǎn)模式，可以最大程度地模擬藥用植物要求的生長環(huán)境，同時由于采用多層立體栽培，可以大幅提高單位土地的利用率、產(chǎn)出率和經(jīng)濟效益。光照是植物生長最重要的環(huán)境因子，適宜的光環(huán)境是實現(xiàn)藥用植物優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的首要前提。LED光源的研究開發(fā)為藥用植物工廠光環(huán)境的優(yōu)化控制提供了可能。
對于藥用植物栽培來說，LED突出的優(yōu)勢：一是可發(fā)射半波寬為±20 nm的單色光，可以提供植物所需要的特殊光環(huán)境；二是光照度與占空比呈線性關(guān)系，容易實現(xiàn)光照度的調(diào)節(jié)。而目前常用的人工光源，熒光燈含有較多的藍光，白熾燈和高壓鈉燈含有較多的紅外光，其發(fā)射的光譜均是固定的，不能進行有效的光環(huán)境調(diào)節(jié)。因此，LED在藥用植物馴化栽培上具有明顯優(yōu)勢。
植物工廠初期投資成本較大，生產(chǎn)附加價值高的藥用植物也是今后發(fā)展的一個重要方向和趨勢。LED光源的使用和逐步普及將會使藥用植物工廠高精度環(huán)境控制的優(yōu)勢得到充分的發(fā)揮。
鐵皮石斛試驗
鐵皮石斛是一種名貴而古老的藥用植物，最早記載于2000年前梁朝的“神農(nóng)本草經(jīng)”。藥理研究表明，石斛能顯著提高SOD（超氧化物歧化酶）水平，降低LPO（過氧化脂質(zhì)）而起到延緩衰老的作用。現(xiàn)代藥理實驗發(fā)現(xiàn)，石斛具有抗衰老和增強機體免疫力、抗腫瘤、治療白內(nèi)障、擴張血管及抗血小板凝聚、清咽護嗓等作用。以石斛為主配制的復(fù)方制劑廣泛應(yīng)用于臨床，能降低血糖，提高機體免疫力，且安全無毒性。
鐵皮石斛對生態(tài)環(huán)境的要求較嚴(yán)格，自然繁殖困難，成活率低且生長速度慢。因此，利用設(shè)施園藝控制手段，人工繁殖鐵皮石斛成為一項重要課題。本試驗在前人對鐵皮石斛光環(huán)境研究的基礎(chǔ)上，探究LED光質(zhì)及其比例對鐵皮石斛組培苗移栽成活率和生長發(fā)育的影響，提出密閉式植物工廠鐵皮石斛生長發(fā)育的光環(huán)境指標(biāo)，為鐵皮石斛人工繁育提供理論與試驗依據(jù)。
（1）試驗材料
試驗于4月～8月在溫室的植物工廠內(nèi)進行。試驗材料選用同一種源的藥用鐵皮石斛組織培養(yǎng)苗（D. officinale)，高約25 mm，鮮質(zhì)量約400 mg，移栽至50 孔的穴盤中。穴盤內(nèi)基質(zhì)選用包含樹皮、青石、陶粒以及營養(yǎng)顆粒的蘭花專用培養(yǎng)土，并使用EC為1.8 mS/cm的營養(yǎng)液進行人工噴灌。
選用中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所自主研發(fā)的LED平面光源系統(tǒng)（圖1、圖2）。該光源系統(tǒng)由波長為660 nm（半波寬為±20 nm）的紅光LED和450 nm（半波寬為±20 nm）的藍光LED 交叉均勻分布組成，光照度可實現(xiàn)在0~288μmol/（m2？s）自由調(diào)節(jié)，光源與植物間的照射距離也可根據(jù)需求進行調(diào)節(jié)。
因為LED是冷光源，可以近距離照射植物，既可減少不必要的光損失，也可提高植物工廠的空間利用率，因此，試驗中LED光源距離植株正上方10 cm。鐵皮石斛組培苗移栽階段環(huán)境參數(shù)設(shè)置如下：晝溫（25±1） ℃、夜溫（15±1） ℃、相對濕度60%～80%、CO2濃度（1500±30） μmol/mol、光照時間為12 h/d。試驗中，根據(jù)紅光LED和藍光LED光質(zhì)比例的不同設(shè)置4 個LED光質(zhì)試驗區(qū)（表1），各試驗區(qū)光照度均為70 μmol/（m2？s），除光質(zhì)外，其他試驗條件保持一致。
