1、第十章现代新技术在药用植物第十章现代新技术在药用植物栽培上的应用栽培上的应用v药用植物无公害栽培技术药用植物无公害栽培技术v药用植物现代设施栽培技术药用植物现代设施栽培技术v现代生物技术在药用植物栽培中的应用现代生物技术在药用植物栽培中的应用v药用植物栽培与精确农业药用植物栽培与精确农业第一节第一节 药用植物无公害栽培技术药用植物无公害栽培技术一、药用植物无公害栽培发展动态一、药用植物无公害栽培发展动态 无公害中药材的无公害中药材的概念概念产地环境、生产过程和药材质量符合国家有关标产地环境、生产过程和药材质量符合国家有关标准和规范要求，准和规范要求，经有资格的认证机构认证合格，获得认证证书经有
2、资格的认证机构认证合格，获得认证证书未加工或者初加工的中药材产品未加工或者初加工的中药材产品 二、药用植物无公害栽培对生态环境的要求二、药用植物无公害栽培对生态环境的要求 ( (一一) )土壤土壤 综合污染指数综合污染指数中药材产地的土壤应符合国家土壤质量二级标准中药材产地的土壤应符合国家土壤质量二级标准中药材规范化种植研究的部分参考指标中药材规范化种植研究的部分参考指标 ( (二二) )空气空气一般以单项污染指数为主一般以单项污染指数为主中药材产地的空气应符合大气环境质量二级标准中药材产地的空气应符合大气环境质量二级标准 STP、SO2、NO2和氟化物和氟化物 城市大气温测数据可直接采用城市
3、大气温测数据可直接采用 ( (三三) )农田灌水农田灌水一般以单项污染指数为主一般以单项污染指数为主 中药材中药材GAP生产基地水质，可酌情选取生产基地水质，可酌情选取35个个点，点，定点取样监测。定点取样监测。附近存在附近存在化工企业、垃圾场、生活污水排放口化工企业、垃圾场、生活污水排放口等等情形的灌溉水源，应根据污染的特点，适当情形的灌溉水源，应根据污染的特点，适当增加增加监测监测指标指标或增加或增加取样点取样点。 三、无公害栽培管理技术三、无公害栽培管理技术( (一一) )无公害中药材生产的施肥技术无公害中药材生产的施肥技术 1、无公害中药材生产的、无公害中药材生产的施肥原则施肥原则以有
4、机肥为主，辅以其他肥料；以有机肥为主，辅以其他肥料；以多元复合肥为主，单元素肥料为辅；以多元复合肥为主，单元素肥料为辅；以施基肥为主，追肥为辅。以施基肥为主，追肥为辅。 2、无公害中药材生产的、无公害中药材生产的施肥技术施肥技术 (1)(1)注重施肥方式注重施肥方式 |应以底肥为主，增加底肥比重；应以底肥为主，增加底肥比重；|生产中宜将有机肥料全部底施，如有机氮与无机生产中宜将有机肥料全部底施，如有机氮与无机氮比例偏低，辅以一定量无机氮肥，使氮比例偏低，辅以一定量无机氮肥，使底肥氮与底肥氮与追肥氮比达追肥氮比达6464；|施用的磷、钾肥及各种微肥均采用底施方式。施用的磷、钾肥及各种微肥均采用底
5、施方式。(2)(2)注重肥料种类的选择注重肥料种类的选择 |以有机肥为主；以有机肥为主；|农家肥等应腐熟达到无害化标准；农家肥等应腐熟达到无害化标准；|禁止使用未经处理的城市垃圾和污泥，以减少硝禁止使用未经处理的城市垃圾和污泥，以减少硝酸盐的积累和污染。酸盐的积累和污染。|掌握有机氮与无机氮之比为掌握有机氮与无机氮之比为73736464，不低于，不低于1l 1l 。(3) (3) 平衡配方施肥平衡配方施肥对症配方对症配方 肥料的品种和用量，基肥、追肥比例，肥料的品种和用量，基肥、追肥比例，追肥次数和时期，以及施肥方式。追肥次数和时期，以及施肥方式。尽量限制化肥尽量限制化肥的施用，如确实需要，可
6、以有限度的施用，如确实需要，可以有限度有选择地施用部分化肥。有选择地施用部分化肥。按照农田土壤的养分输入、输出相平衡原则，做按照农田土壤的养分输入、输出相平衡原则，做到到N、P、K肥以及微肥的肥以及微肥的均衡供应均衡供应。 3 3、充分提高无机氮肥的有效利用率、充分提高无机氮肥的有效利用率无机氮肥在土壤中易转化为无机氮肥在土壤中易转化为NO3-N和和NO2-N ，前者易被淋溶而污染地下水。后者除影响作物生前者易被淋溶而污染地下水。后者除影响作物生长外，还对环境不利。长外，还对环境不利。无公害中药材生产中应减少无机氮肥的施用量，无公害中药材生产中应减少无机氮肥的施用量，尤其注意避免使用硝态氮肥。
7、对于必须补充的无尤其注意避免使用硝态氮肥。对于必须补充的无机氮肥，提倡使用长效氮肥机氮肥，提倡使用长效氮肥。常规氮肥使用中，应配合施用氮肥增效剂，抑制常规氮肥使用中，应配合施用氮肥增效剂，抑制土壤微生物的硝化作用或腺酶的活性。土壤微生物的硝化作用或腺酶的活性。( (二二) )无公害中药材生产病虫害防治技术无公害中药材生产病虫害防治技术以以生物防治生物防治为基本手段的无污染新技术应为基本手段的无污染新技术应用前景十分广阔用前景十分广阔植物性农药植物性农药第二节第二节药用植物现代设施栽培技术药用植物现代设施栽培技术l设施农业设施农业（protected agriculture）：具有一）：具有一定
8、设施条件，能在局部范围内改善或创造出适定设施条件，能在局部范围内改善或创造出适宜的气象环境因素，为动植物的生长发育提供宜的气象环境因素，为动植物的生长发育提供良好的环境条件而进行有效生产的农业。良好的环境条件而进行有效生产的农业。l设施栽培设施栽培（protected culture） 保护地栽培和无土栽培保护地栽培和无土栽培药用植物设施栽培的类型药用植物设施栽培的类型药用植物设施栽培环境的调控药用植物设施栽培环境的调控设施栽培新技术在药用植物栽培中的应用设施栽培新技术在药用植物栽培中的应用 药用植物设施栽培的类型药用植物设施栽培的类型保护地栽培保护地栽培无土栽培无土栽培(一)保护地栽培 在不
9、适合作物生长发育的条件下，利用保护设施，人为地创造一个适合植株生长发育的环境条件，从事作物生产的一种栽培方式。主要生产方式：简易设施、遮光设施、大棚、温室简易设施、遮光设施、大棚、温室 1 1、简易设施、简易设施 包括包括风障畦、冷床、温床和小拱棚覆盖风障畦、冷床、温床和小拱棚覆盖等等结构简单，容易搭建，具有一定的抗风和提高小结构简单，容易搭建，具有一定的抗风和提高小范围内气温、土温的作用。范围内气温、土温的作用。长白山区北五味子的保护地栽培长白山区北五味子的保护地栽培 2 2、遮光设施遮光设施 在高温季节减弱光照、降低温度或缩短光照时间在高温季节减弱光照、降低温度或缩短光照时间遮棚、无纺布和
10、遮阳网遮棚、无纺布和遮阳网 3 3、大棚、大棚利用塑料薄膜或塑料透光板材覆盖的简易不利用塑料薄膜或塑料透光板材覆盖的简易不加温的拱型塑料温室。加温的拱型塑料温室。结构简单，建造和拆装方便、一次性投资少、结构简单，建造和拆装方便、一次性投资少、运营费用低运营费用低 4 4、温室、温室一种比较完善的设施栽培形式，充分利用太阳光一种比较完善的设施栽培形式，充分利用太阳光能，并人为加温。能，并人为加温。北京地区栽培枸杞北京地区栽培枸杞 高效节能型日光温室高效节能型日光温室 南北向平畦南北向平畦( (二二) )无土栽培无土栽培为根系生长提供良好的水、肥、气、热等环境条为根系生长提供良好的水、肥、气、热等
11、环境条件；件；避免土壤栽培的连作障碍；避免土壤栽培的连作障碍；节水、节肥、省工；节水、节肥、省工；可在不适宜于一般农业生产的地方进行药用植物可在不适宜于一般农业生产的地方进行药用植物种植；种植；避免土壤生物污染和工业污染）避免土壤生物污染和工业污染）1 1、无土栽培类型无土栽培类型 无基质栽培（水培）无基质栽培（水培）基质栽培基质栽培 有机基质泥炭、锯末、树皮和稻壳等有机基质泥炭、锯末、树皮和稻壳等 无机基质主要有沙、泡沫塑料、岩棉珍珠岩和无机基质主要有沙、泡沫塑料、岩棉珍珠岩和蛭石等。蛭石等。u对基质的要求：对基质的要求：容重容重小、小、粒径粒径适当、适当、总孔隙度总孔隙度较大、较大、吸吸水
12、和持水能力水和持水能力强，颗粒间小孔隙多，基质强，颗粒间小孔隙多，基质水汽比水汽比例协调，例协调，化学性质化学性质稳定，稳定，酸碱度酸碱度适当，并且不含适当，并且不含有毒物质有毒物质。2 2、营养液的配制及其管理营养液的配制及其管理 营养液营养液是将含有各种植物必需营养元素的化合是将含有各种植物必需营养元素的化合物溶解于水中所配置而成的溶液。物溶解于水中所配置而成的溶液。必须选用合适的必须选用合适的水源、肥源水源、肥源， 保证溶液有适宜的保证溶液有适宜的离子浓度和酸碱度离子浓度和酸碱度。 荷格伦特荷格伦特(Hoagland) 营养液配方最为常用。营养液配方最为常用。大量元素肥源和微量元素肥源大
13、量元素肥源和微量元素肥源 养分要养分要齐全齐全，各种元素之间的，各种元素之间的比例要恰当比例要恰当 各种元素在营养液中应保持化学各种元素在营养液中应保持化学平衡平衡 药用植物栽培设施环境的调控药用植物栽培设施环境的调控光照光照 适当、分布均匀适当、分布均匀 温度温度设施内的温度高于外界环境温度设施内的温度高于外界环境温度温度对药用植物生长发育影响最为显著温度对药用植物生长发育影响最为显著 湿度湿度设施内相对湿度经常在设施内相对湿度经常在80%90%以上，易以上，易造成病害发生和流行。造成病害发生和流行。通风排湿、地膜覆盖、畦间覆草、增温降湿、张挂无通风排湿、地膜覆盖、畦间覆草、增温降湿、张挂无
14、纺布作保温幕、地膜下滴灌或暗沟浇水等纺布作保温幕、地膜下滴灌或暗沟浇水等 气体条件气体条件常造成二氧化碳严重亏缺，导致药用植物生育不良。常造成二氧化碳严重亏缺，导致药用植物生育不良。氨气、二氧化硫、一氧化碳及氯气等有害气体氨气、二氧化硫、一氧化碳及氯气等有害气体 设施栽培新技术在药用植物栽培中的应用设施栽培新技术在药用植物栽培中的应用 长白山区北五味子的保护地栽培长白山区北五味子的保护地栽培人参、三七和西洋参人参、三七和西洋参 遮光设施栽培遮光设施栽培江西引种库拉索芦荟江西引种库拉索芦荟 西洋参的无土栽培西洋参的无土栽培 药用石斛锯末基质栽培药用石斛锯末基质栽培第三节第三节现代生物技术在药用植
15、物现代生物技术在药用植物生产上的应用生产上的应用药用植物组织培养及应用药用植物组织培养及应用药用植物的离体快繁与脱毒技术及应用药用植物的离体快繁与脱毒技术及应用药用植物细胞培养与工业化生产药用植物细胞培养与工业化生产 药用植物基因工程技术及应用药用植物基因工程技术及应用药用植物组织培养及应用药用植物组织培养及应用植物组织培养（植物组织培养（tissue culture）：植物的）：植物的离体器官、组织或细胞在人工控制条件下离体器官、组织或细胞在人工控制条件下进行生长和发育的技术。进行生长和发育的技术。 脱分化脱分化再分裂再分裂再分化再分化( (一一) )植物组织培养分类植物组织培养分类 愈伤组
16、织培养愈伤组织培养 体细胞组织培养体细胞组织培养 器官培养器官培养 花药、花粉培养花药、花粉培养 性细胞组织培养性细胞组织培养 胚胎培养胚胎培养 植物细胞悬浮培养植物细胞悬浮培养 细胞培养细胞培养 单细胞培养单细胞培养 植物细胞固定化培养植物细胞固定化培养 原生质体培养和细胞融合技术原生质体培养和细胞融合技术 （二）植物组织培养的应用（二）植物组织培养的应用 药用植物良种选育药用植物良种选育 人参、地黄、平贝母等花药培养人参、地黄、平贝母等花药培养离体胚培养和杂种植株选育出一批高抗病、离体胚培养和杂种植株选育出一批高抗病、抗虫、抗旱、耐盐、优质品系或中间材料抗虫、抗旱、耐盐、优质品系或中间材料
17、体细胞诱变、细胞融合和突变体筛选获得体细胞诱变、细胞融合和突变体筛选获得突变品系、有价值的新品系或育种上有用突变品系、有价值的新品系或育种上有用的新材料。的新材料。对龙葵、曼陀罗、颠茄、明党参通过体细对龙葵、曼陀罗、颠茄、明党参通过体细胞的杂交方式获得种间杂种和种内杂种植胞的杂交方式获得种间杂种和种内杂种植株株. 药用植物种质保存野生金线莲野生金线莲 濒危濒危珍稀濒危野生植物珍稀濒危野生植物 铁皮石斛、川贝母、铁皮石斛、川贝母、紫杉等紫杉等药效成分的生产药效成分的生产 药用植物发酵培养的工业化与产业化已成药用植物发酵培养的工业化与产业化已成为当今世界生物工程技术热点，并已取得可为当今世界生物工
18、程技术热点，并已取得可喜成果。喜成果。 药用真菌药用真菌 茯苓、虫草等茯苓、虫草等药用植物离体快繁与脱毒技术及应用药用植物离体快繁与脱毒技术及应用离体快繁离体快繁稀缺或急需药用植物良种的快速繁殖稀缺或急需药用植物良种的快速繁殖 “宁夏宁夏1号号”和和“宁夏宁夏2号号” 杂种一代及基因工程植株的快速繁殖杂种一代及基因工程植株的快速繁殖 平贝母和伊贝母种间远缘杂交后代繁殖力低平贝母和伊贝母种间远缘杂交后代繁殖力低 转基因曼陀罗、红豆杉转基因曼陀罗、红豆杉濒危植株的快速繁殖濒危植株的快速繁殖 铁皮石斛、川贝母、红豆杉铁皮石斛、川贝母、红豆杉 带病药用植株的脱毒带病药用植株的脱毒 药用植物病毒病有太子
19、参花叶病、地黄病药用植物病毒病有太子参花叶病、地黄病毒病、八角莲花叶病、浙贝母黑斑病等毒病、八角莲花叶病、浙贝母黑斑病等10余余种。种。 怀地黄怀地黄经茎尖培养选育得到了经茎尖培养选育得到了抗病毒强抗病毒强的地的地黄脱毒新品系，已在生产上推广应用。黄脱毒新品系，已在生产上推广应用。川芎川芎等多种药用植物茎尖脱毒培养等多种药用植物茎尖脱毒培养药用植物细胞培养与工业化生产药用植物细胞培养与工业化生产 紫草、人参、黄连、毛地黄、长春花、西洋参等紫草、人参、黄连、毛地黄、长春花、西洋参等国外研究现状国外研究现状 紫草、人参、红豆杉紫草、人参、红豆杉 、莨菪、香草莨菪、香草 栝楼的悬浮培养、毛状根生产核
20、糖体蛋白栝楼的悬浮培养、毛状根生产核糖体蛋白 国内研究现状国内研究现状 紫草、新疆紫草、人参、三七、红豆杉、紫草、新疆紫草、人参、三七、红豆杉、紫杉、银杏、红景天、水母雪莲和青蒿等紫杉、银杏、红景天、水母雪莲和青蒿等 药用植物基因工程技术应用药用植物基因工程技术应用 毛状根毛状根农杆菌质粒的一段农杆菌质粒的一段T-DNA嵌入植物基因组中并嵌入植物基因组中并产生表达的结果。产生表达的结果。生物碱类生物碱类（吲哚类生物碱、喹啉生物碱、莨菪（吲哚类生物碱、喹啉生物碱、莨菪烷生物碱、托品烷生物碱、喹嗪生物碱等）、烷生物碱、托品烷生物碱、喹嗪生物碱等）、苷类苷类（如人参皂苷、甜菜苷等）、（如人参皂苷、甜
21、菜苷等）、黄酮类、酪黄酮类、酪类类（如紫草宁等）、（如紫草宁等）、噻吩、蒽醌噻吩、蒽醌以及以及蛋白质蛋白质（如天花粉蛋白）等（如天花粉蛋白）等 银杏、红豆杉、长春花、烟草、少花龙葵、银杏、红豆杉、长春花、烟草、少花龙葵、何首乌、紫草、人参、曼陀罗、颠茄、毛何首乌、紫草、人参、曼陀罗、颠茄、毛地黄、绞股蓝、半边莲、罂粟、露水草、地黄、绞股蓝、半边莲、罂粟、露水草、荞麦、桔梗、萝芙木、缬草、薯蓣、丹参、荞麦、桔梗、萝芙木、缬草、薯蓣、丹参、黄芪、决明、大黄、栝楼、黄连、甘草、黄芪、决明、大黄、栝楼、黄连、甘草、野葛、茜草、万寿菊、童氏老鹤草和青蒿野葛、茜草、万寿菊、童氏老鹤草和青蒿等等26科科10
22、0多种多种药用植物药用植物冠瘿瘤和畸状茎冠瘿瘤和畸状茎 冠瘿瘤具有冠瘿瘤具有激素自主性、增殖速率激素自主性、增殖速率较常规细胞较常规细胞培养培养快快等特点等特点能产生原植物能产生原植物根根中合成的中合成的有效成分有效成分产生原植物地上部分特别是产生原植物地上部分特别是叶叶中合成的中合成的成分成分次生代谢产物合成的次生代谢产物合成的稳定性稳定性与能力较强与能力较强石刁柏、鬼针草、长春花、金鸡纳树、毛地黄、石刁柏、鬼针草、长春花、金鸡纳树、毛地黄、羽扁豆、柠檬留兰香、辣薄荷、丹参、短叶红羽扁豆、柠檬留兰香、辣薄荷、丹参、短叶红豆杉、欧洲红豆杉等豆杉、欧洲红豆杉等 |转基因植物的安全性评价转基因植物
23、的安全性评价转基因植物逃逸演变为有害生物的可能性；转基因植物逃逸演变为有害生物的可能性；转基因植物是否会引起新的环境问题；转基因植物是否会引起新的环境问题；对作物起源中心和基因多样性中心的影响，对生物对作物起源中心和基因多样性中心的影响，对生物多样性保护和可持续利用的影响；多样性保护和可持续利用的影响；对目标生物的影响；对目标生物的影响；基因漂流对生态环境和农业生产的影响。基因漂流对生态环境和农业生产的影响。 第四节第四节 药用植物栽培与精确农业药用植物栽培与精确农业 精确农业的定义精确农业的定义精确农业技术构成精确农业技术构成“3S”技术在药用植物上的应用技术在药用植物上的应用 精确农业的定
24、义精确农业的定义是信息和人工智能等高新技术在大农业中的微观运用是信息和人工智能等高新技术在大农业中的微观运用是在时空差异的数据采集和处理的基础上，实时测知作物是在时空差异的数据采集和处理的基础上，实时测知作物个体、小群体、小区块生长、防疫的实际需要；个体、小群体、小区块生长、防疫的实际需要；及时确定投入（肥、水、药、饲料等）的量、质和时机及时确定投入（肥、水、药、饲料等）的量、质和时机以求用最低代价获取最佳效果以求用最低代价获取最佳效果 精确农业的技术构成精确农业的技术构成 全球定位系统（全球定位系统（GPS） 地理信息系统（地理信息系统（GIS）遥感（遥感（RS）决策支持系统（决策支持系统（
25、DDS）耕地产量图（耕地产量图（yield mapping，YM) 变量投入技术（变量投入技术（VRT） “3S”技术在药用植物上的应用技术在药用植物上的应用 遥感技术的应用遥感技术的应用 甘草野生资源调查甘草野生资源调查 地理信息技术的应用地理信息技术的应用 苍术 用于大面积资源调查数据处理，还可用于分用于大面积资源调查数据处理，还可用于分析局部的生态环境，进行生态环境如土地适宜性、析局部的生态环境，进行生态环境如土地适宜性、最佳生境特征的评价。最佳生境特征的评价。 “3S”技术在药用植物上的应用技术在药用植物上的应用 全球定位系统的应用全球定位系统的应用 “3S”技术集成及应用技术集成及应用 RS/GIS、GPS/GIS、GPS/RS 思思 考考 题题v1.1.举例说明无公害药材的施肥技术举例说明无公害药材的施肥技术v2.2.什么是药材保护地栽培什么是药材保护地栽培? ?请简单介绍几种主请简单介绍几种主要的生产方式要的生产方式. .v3.3.什么是无土栽培什么是无土栽培? ?请简述几种生产方式请简述几种生产方式. .v4.4.谈谈你对现代技术在中药栽培中应用的看谈谈你对现代技术在中药栽培中应用的看法法. .
