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1、植物水生诱导计算机系统植物水生诱导计算机系统（一）（一） 、植物水生诱导计算机系统概述、植物水生诱导计算机系统概述植物水生诱导计算机系统是实现不定根发育通气组织形成，植物生长所涉环境因子的人工模拟创造，是成功诱导与培育的关键，也是植物生态适应性在人工环境下快速形成的前提与关键，离开了环境的模拟创造就不能让植物表达出与生产目的相关的各种基因。所以技术的核心部份也就是环境控制技术的核心，包括厌氧环境的梯度控制，营养的渐进式递增，生长环境的优化等。整个系统所涉的区域、功能、用途各异，为了科学地实现多因子多区域多功能的合理控制，除了基于科学的专家系统以外，硬件设计，模块区化还是极为重要的。当前用于植物
2、水生诱导的计算机大多是基于集散控制模式、功能化模块、区域化结合的一种新型的集成系统。现就不同区域或功能模块进行区划，让大家对其有更为详尽的了解。按区域分：按区域分：可分为 1N 个不同分区，每一分区配制一个分控器，执行该区域的相关环境控制。按用途分：按用途分：用于催根的植物非试管快繁计算机，主要为催根模拟创造最佳的环境条件；用于诱导通气组织的诱导计算机，主要为诱导过程创造适宜的胁迫环境与生长环境。按功能模块分：按功能模块分：以智能叶片进行信号采集的微环境控制模块、以气候箱或气候棒为采集信号进行控制的生长环境优化模块；以水环境溶氧等为主要采集信号的厌氧诱导模块；以养液温度及 EC、PH 值为主要
3、采集信号的养液调控模块。以上四种功能模块组成了一个完整的植物水生诱导计算机系统。但在生产中，往往是三者结合，才能完成多区域多因子多功能的控制，才能把植物诱导与生长过程相关的环境因子得以全面的模拟创造，才能让植物生长于相对人工化的智能环境中，才能实现生产流程化工厂化标准化，最终实现水生诱导技术的产业化发展，这当中计算机的智能化控制是实现的有力保障。除了上述的硬件组成外，计算机的智能化运行还得赖于一套专家系统或叫软件，也还得有准确的数据采集传感器。以下给大家作以简要的介绍：（二）（二） 、催根专家系统的描述、催根专家系统的描述催根过程中所涉的各项参数都可通过计算机进行模拟控制，但外界因子多样性，与
4、气候多变性，再加上一些因子间的矛盾性，就使控制变得相对复杂化，比如说有时温度过高需微喷降温时，如果只简单地进行喷雾控制，不作量与频率的计算，常又会使基质湿度过高，两者具有一定的冲突性，但如果在每次降温执行时，让其中一个变量与多个变量进行相关计算后，再作出执行，就不会出现控制的矛盾，也就是它会与多因子进行相关计算后，再作出量与方式的准确判断。这就形成了农业控制特有的控制逻辑，与许多工业上的线性控制不同，具有非线性模糊控制的特点，同时又有采用区间上下限控制的方式，这种控制模式是基于非线性混沌函数及植物生长模式基础上的模拟控制，在农业生产上具有很强的实用性，与灵活性。而植物生长模式就是按照不同植物类
5、型，不同生长阶段，不同培养目标，所形成的植物相对最优环境模式，包括温光气热营养水份等参数，也把括各种田间操作的工作程序。通过植物生长模式及田间操作程序结合形成了农业专家系统，它是科研成果与经验的结晶，是专家的智慧，有了它你即使工作人员不懂农业技术也可依赖专家系统完成农业生产的各项作业，而且是最标准的操作最科学的管理，这是计算机在农业上运用所带来的伟大作用与效果。根据对植物生根因子的分析，及不定根发育的特点，不同类型植物对温光气热的不同要求，形成了用于催根或离体材料生根的专家系统。在催根过程中最重要的参数是空气湿度、叶片水膜与基质湿度，这些参数决定了根系的性状与水生根保持时间的长短，因催根过程重
6、要是完成水生性状不定根根系的发育。现把相关的参数与实现的方法介绍如下：A A、空气湿度：、空气湿度：空气湿度保持在 80-100%之间，具体因植物类型而进行调整。B B、叶片水膜：、叶片水膜：叶片水膜是与叶片蒸发系数相关的一个参数，通过它可以保持任何植物或离体材料在计算机环境下水份的平衡，可以通过田间蒸腾观察与微调实现每种植物最佳的叶片水膜，其中田间参数由智能叶片采集感知。C C、高温极限：、高温极限：高温极限的控制，大多植物在高温胁迫下都有生理之障碍，而且不同植物抗高温性又不同，在去根或离体情况下又有所下降，所以高温极限的限定一般掌握在 3238 度之间。生产时可进行选择类型及人工调整。D
7、D、基质湿度：、基质湿度：在催根过程中，湿度过低即使生根也易老化而成为陆生根，湿度过高又会缺氧而烂根，所以对于基质湿度来说，最好保持在 60-80%之间，具体也因植物喜湿性不同而不同，可从专家系统中选择相对应的类型与种类。E E、光照时间与强度：、光照时间与强度：光照时间也叫光周期，会影响植物的生长发育，有些对光周期敏感的植物会因光照时间过短或过长而导致体眠停止发育，所以生产上对光照也需进行控制，一般促进植物生长的光照时间大多是以长日照为主，也有些是短日照下生长的，长日照下开花或休眠的，这就形成了长日照与短日照及日中性植物的区别，在催根快繁时大多是以促进营养生长为主，根据植物特性不同，分为 8
8、-10 小时，10-12 小时，12-14 小时的光照时间区段，具体应用时可进行选择。光照强度也一样，它与植物进化过程中环境条件有关，喜于在强光下生长的叫喜阳植物，喜于在阴生环境下生长的叫喜阴植物，喜阳植物具有光饱和值高，喜阴植物则较低的特点。在去根或离体情况下，各种植物的光饱和值会出现下偏现象，所以一般喜阳植物设定为 8-10 万勒克斯，中性植物 6-8 万勒克斯，喜阴植物则为 4-6 万勒克斯，针对具体植物时可进行选择与微调，找到最佳的光时间与强度，这也是很重要的，特别是夏季强光刺激常会出现光灼伤与光氧化现象，冬季又会因光照强度不够光照时间不足的问题，这些都得赖于计算机的光照传感器的感应与
9、控制，才能为植物创造最佳的光环境条件。F F、基质、基质 ECEC 值：值：在催根过程中营养液的补充也是必不可少的，至于何时补与补多少，这也得赖于计算机的检测与控制，这就是智能叶片 EC 值的测定。最适于基质初生根发育的 EC 值为 0.8-1mS/cm,但不同阶段又有所不同，如愈伤组织形成阶段以 0.5-0.8mS/cm 为宜，根系发育完成植株开始生长阶段为 1-1.2mS/cm，这些可在运用时具体选择。G G、叶肥与杀菌：、叶肥与杀菌：离体材料或去根植物在根系没有形成或恢复生长前，可以利用叶片的功能进行矿质离子的吸收，这就是叶肥的补充，它的控制也可结合专家系统实现，在程序中设定每隔 7-1
10、0 天叶面喷施一次，喷量以智能叶片见干见湿为准，而且设定于傍晚或晚上喷施，喷施时植物叶片要处于无水状态，这也由智能叶片感应测定。另外，还可结合杀菌剂进行一起弥雾，进行苗床的空间杀菌。上述这些参数与阈值，在使用时还得赖于系统化逻辑化的专家系统之上，为了便于实用，通常把数据及植物类型与控制逻辑进行相关，并写成程序软件，使用时无需进行数据的输入，只需选择类型与进行微调即可，运用非常方便。植物类型选好后，具体植物可因个性差异而进行相关参数的微调，都可找到该种植物最适合的参数值，这就是菜单式的人机界面及可调式的人工调整结合的操作体系。也有些个性差异较大的植物，可进行人工设定。通过专家模式与管理经验的结合
11、都可实现植物离体材料或去根植物的快速催根，为诱导创造最佳的生理及组织基础。（三）（三） 、诱导专家系统的描述、诱导专家系统的描述诱导过程是植物实现水生栽培中最重要的一个环节，也是环境控制要求较为严格一个环节，它也得赖于专家系统来实现。在诱导中除了溶氧及 EC 值这两个变量的梯度控制外，其它生长相关因子与营养液的调配也得赖于计算机专家系统功能来实现。现把相关的这些因子与参数及控制程序作简要说明。人机对话界面（四）（四） 、溶解氧的浓度控制、溶解氧的浓度控制不同的植物对溶氧的敏感及耐淹性都不同，这与它进化的环境有关，在湿生环境下形成的湿生植物往往耐淹性都较好，进入诱导池后，胁迫强度可大些，也就是参
12、数值可调小些，而对于一些原产于干旱地区的植物，根系耗氧与需氧量大也较敏感，初始的胁迫强度要小些，也就溶氧值要高些。根据植物进化环境及生长环境的不同可分为，水生植物、两栖植物、阴湿植物、干旱植物，耐旱植物等，不同植物类型对水的依赖与喜好性不同，同时也形成了根系不同的耐厌氧性。另外同一类型植物也会因植物个性不同而又有差异，所以生产中也是用菜单式选择类型，人工方法进行微调找到该种植物最适的参数值，这样就可适合于所有植物的生产运用了。现把参数的梯度控制相关的阈值作些介绍，也就是不同种类不同阶段的相关变量。1 1、水生植物：、水生植物：这种植物虽然在水中生长，但自然界中的水体比狭小空间的容器溶氧要高，虽
13、然已有发达的通气组织，但在无氧或极低的氧环境下，进行耐低氧训练也还是需要的。如凤眼莲，如果要把它实现瓶栽，可以把它直接置于诱导苗床的漂浮板上进行厌氧适应一周，再移入容器瓶栽，会比直接移栽生长效果要好得多，这就是厌氧训练的重要性。在漂浮板严密扣置的情况下，再加上根系的耗氧吸收，可以创造出类似于静止小容器的溶氧值，一般在 0.5-2 之间，也就是系统中的最低溶氧值。通过这个阈值的驯化，适应性会大大提高。2 2、两栖植物：、两栖植物：这种植物对水环境有较强的适应性，就如动物的青蛙一样，可时而入水中，时而上陆地，但长期在水中又会不适，这种植物也一样，对短暂的厌氧有较强的耐性，但长期置于水中还得进行诱导
14、才能适应，如天南星科的大多数植物。这种植物诱导时初始的胁迫强度可大些，可控制在 4-6，再过渡到 2-4，再后过渡到 0-2，这样梯度式的控制过程中让其通气组织渐渐发达，最后才能适于低氧静止的胁迫水环境中生长。当前水培花卉市场，许多急功近利的经销商，通常采用直接洗根浸泡法，虽也能适应一段时间，但最终还是因烂根死苗而结束，难实现长期栽培与生长，也是因通气组织不发达或没有完全形成。3 3、阴湿植物：、阴湿植物：从进化起源与生态演变来说，这种植物属于绝大多数的草本植物，如秋海棠、兰科植物、海芋等，它对于阴湿环境形成了较强的适应性，使它的组织细胞更趋于柔嫩的薄壁组织化，而且自然条件下形成的根系也大多为
15、浅根性不定根根系，对厌氧胁迫环境的较易适应，其诱导的初始溶氧值通常为 6-8，再渐次过渡为 4-6 和 2-4，直至接近静止的极度低氧状态 0-2。4 4、干旱植物：、干旱植物：目前用于生产及绿化的大多数木本植物及部份草本植物，皆属于这类，它对干旱环境也有较强的适应性，而且根系的发育也形成了具有明显陆生特征，表现为多级而发达，根深而叶茂，对强光高温及干旱的抗性都较强，叶片及枝干组织都表现为旱生性状，如叶片的栅栏组织发达，而且表面常有蜡质层覆盖，枝叶与根系高度分化，形成多级分根与发达根毛，机械组织发达，组织致密而较紧硬。这种植物在含水较低的环境下进化发展，根域常处于高氧环境，对溶氧初始诱导植又较
16、高 8-10，再与上述一样渐渐过渡到低氧状态，直至适应于静止少氧或无氧环境下栽培。5 5、耐旱植物：、耐旱植物：这些植物大多叶肉细胞发达，叶片肥厚或形成了变态的茎叶与针刺，这就是大多的景天科植物与仙人球。或者一些极而干旱的沙漠植物。这些植物在抗旱过程中形成了对逆境一种特有的适应能力及代谢方式，如仙人球类，为了减少干燥环境的过份蒸腾，叶片已退化为针刺，又为了在雨季贮水旱季运用，形成了非常发达的薄壁组织或专门用于贮藏二氧化碳的通气腔。所以从诱导角度来说，这种植物往往还属较易诱导的一类。其专家系统可参照干旱植物。上述所涉的各种植物因种性与生态适性的不同，对厌氧诱导环境的创造通常采用以初始值为诱导起点，渐次向静止低氧胁迫的过渡，以实现溶氧的梯度降减，激发厌氧基因与通气组织相关的各种基因。在诱导的过程其实就是水中溶氧不断降低的过程。运用时可把这些参数写入计算机程序中，构成溶氧控制之专家模式，使用时只需按菜单进行植物类型的选择及微调调节即可。（五）（五） 、温光气热水的控制、温光气热水的控制温光气热水是植物生长的最基本条件，它是否适宜决定诱导的植株能否生长良好，能否正常开花或结果，虽不是通气
