計算機控制技術(shù)在植物非試管快繁中的運用
發(fā)布者：徐偉忠,林偉洋,林國華 發(fā)布日期：2006-04-13 點擊次數(shù)：1357444
摘要
當前，我國種苗生產(chǎn)大多依賴于傳統(tǒng)的種子育苗、扦插嫁接育苗，難以實現(xiàn)種苗生產(chǎn)的周年化工廠化與高效化，而且受限于自然氣候環(huán)境而使育苗效果與質(zhì)量難以保障，即使是較為先進的組培育苗也存在密封環(huán)境下培育所引起種苗生理失調(diào)、成活率低、成本高的現(xiàn)象。藉于此，通過深入研究育苗過程中相關(guān)環(huán)境因子的生理機制，特別是在自養(yǎng)同化這重要生理過程中的作用，提出了通過環(huán)境優(yōu)化技術(shù)激發(fā)離體材料自身的光合同化本能，實現(xiàn)離體材料發(fā)育過程中所需的碳源、礦質(zhì)營養(yǎng)、激素的自養(yǎng)自給和科學(xué)調(diào)控，形成了開放環(huán)境下的光自養(yǎng)微繁技術(shù)體系---植物非試管快繁，并就該技術(shù)的環(huán)控手段與環(huán)境模擬優(yōu)化技術(shù)進行綜合分析，建立了專業(yè)化用于離體材料快繁的計算機控制系統(tǒng)，從而有效地解決了傳統(tǒng)育苗或組培育苗中一直沒有解決的技術(shù)問題，正真建立了種苗生產(chǎn)的工廠化、智能化、自動化的現(xiàn)代種苗生產(chǎn)新模式。
關(guān)鍵詞:
計算機控制、組培、光自養(yǎng)、離體材料、智能葉片、傳感器、專家系統(tǒng)、植物非試管快繁
引言:
隨著計算機及控制技術(shù)的發(fā)展,它的運用越來越廣，滲透到生活工作學(xué)習(xí)生產(chǎn)的每個領(lǐng)域，特別是在工業(yè)軍事上的運用更是一個國家綜合實力的象征。而在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的運用，起步較晚，即使一些單位采納計算機技術(shù)作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工具，但大多限于國外的系統(tǒng)，少有自主知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品與技術(shù)，而且價格昂貴，一般生產(chǎn)者難以采用，離普及運用相距就更遠了。針對這些問題，開發(fā)國產(chǎn)農(nóng)業(yè)計算機控制系統(tǒng)已成為我國農(nóng)業(yè)實現(xiàn)高科技的關(guān)鍵。當前任何先進的設(shè)施農(nóng)業(yè)與高新技術(shù)都離不開環(huán)境的模擬與控制，常規(guī)的人工方法已越來越不適于生產(chǎn)力發(fā)展的要求，特別是一些在常規(guī)氣候下難以正常生長的植物，更需通過環(huán)境的模擬控制來解決。比如當前的試管苗煉苗問題，存在成活率低，幼苗適應(yīng)性差等技術(shù)瓶頸，如采用計算機的環(huán)境模擬控制技術(shù)，就可以輕松地實現(xiàn)與解決，還有一些對溫度、濕度、光照有特殊要求的植物，或者一些適應(yīng)氣候范圍很窄的種類，都可依賴于計算機控制技術(shù)實現(xiàn)成功栽培。
當前，用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上最多的是溫室的智能化控制，但大多也是采用國外系統(tǒng)，而在種苗培育上的運用更是一個具有實際意義的重大課題，特別是在工廠化育苗上，采用計算機智能控制技術(shù)是培育壯苗批量生產(chǎn)商品苗的關(guān)鍵，更是實現(xiàn)周年生產(chǎn)的保障。時下，我國種苗生產(chǎn)技術(shù)還沒有從自然氣候與土壤的制限中走出來，也還沒有像工廠化設(shè)施化的步伐邁進，即使一些企業(yè)采用了智能溫室進行種苗的培育，也大多只是采用常規(guī)育苗技術(shù)再給予智能環(huán)境管理，沒有根本上實現(xiàn)環(huán)境控制與育苗技術(shù)上結(jié)合的飛躍，現(xiàn)就一種工廠化育苗新技術(shù)植物非試管快繁技術(shù)為例，闡述計算機控制的重要性及實現(xiàn)技術(shù)飛躍的關(guān)鍵所在，也是計算機技術(shù)與育苗技術(shù)兩門邊緣學(xué)科結(jié)合的創(chuàng)新技術(shù)，只有基于計算機環(huán)境控制技術(shù)才可實現(xiàn)植物非試管快繁，才能實現(xiàn)工廠化規(guī)?；姆N苗生產(chǎn)模式。
一、基于計算機智能控制的新型育苗技術(shù)體系---植物非試管快繁
植物非試管快繁技術(shù)是基于計算機環(huán)境控制技術(shù)與生物技術(shù)有機結(jié)合而形成的一種新型育苗技術(shù)。是植物的離體材料在計算機環(huán)境模擬條件下，實現(xiàn)全息性、全能性表達快速成苗的技術(shù)，也是依賴于計算機技術(shù)實現(xiàn)種苗周年生產(chǎn)工廠化培育的一項技術(shù)，它是當前育苗效率較高成本較低實用性較強的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)新技術(shù)，現(xiàn)就該技術(shù)得以實現(xiàn)的理論基礎(chǔ)與技術(shù)體系給予介紹。
1、環(huán)境是生物進化的主動力，也是基因表達的決定因素
環(huán)境是生物進化的主動力，是生物從低級生物進化為高級生物，從常規(guī)物種演變?yōu)樾挛锓N的動力源，只有不斷變化的環(huán)境才能對生物進行自然選擇，才讓生物在環(huán)境選擇中進化[1]。另外，適合的環(huán)境也極為重要，它是生物生存與發(fā)展的基礎(chǔ)。如植物的光合作用，需要適宜的溫度、濕度、光照、水份及二氧化碳甚至是地球的磁場等環(huán)境，離開了這些環(huán)境因子，生存與生長就不可能成立。從這個角度說，任何農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中所相關(guān)的經(jīng)濟植物也同樣需要適合的環(huán)境與促進進化的變化環(huán)境，但這種環(huán)境在沒有計算機控制條件下只得依賴于自然，不能進行最佳化的人為意志調(diào)節(jié)調(diào)控，培育與生產(chǎn)效率較低，如對于自然界的災(zāi)害天氣就根本難以抵御，而使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)受損。但隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力水平的提高，近年設(shè)施農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，許多經(jīng)濟植物栽培都從自然走進了人工設(shè)施，環(huán)境問題有了很大改善，農(nóng)作物產(chǎn)量質(zhì)量也得以大幅度提高，可是離植物最佳的生長條件創(chuàng)造還有距離。
而植物的育苗技術(shù)如試管育苗，嫁接育苗及扦插育苗更是與氣候或環(huán)境因子息息相關(guān)的農(nóng)業(yè)技術(shù)。比如試管育苗就是利用試管與組培室的人工環(huán)境為細胞或組織的發(fā)育創(chuàng)造最佳的溫光氣熱營養(yǎng)激素條件，使這些組織細胞的全能性全息性得以表達發(fā)育，成為與母本具有相同性狀的植株。而嫁接也是一樣，利用砧木與接穗間的親和性，再借助環(huán)境的適應(yīng)性，使兩者的切口得以愈合發(fā)育，成一株完整的個體。同樣扦插育苗也然，它必須在適合的季節(jié)，適宜的環(huán)境條件下，才能讓離開母體的插穗重新恢復(fù)全能性發(fā)育，而成為<
--來源：【浙江省農(nóng)科所農(nóng)業(yè)智能化快繁中心】