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《南京农业大学》 2002年
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组培微环境与规模化育苗设施环境调控的研究

徐志刚  
【摘要】: 植物组培育苗是一项能获得大量同源母本基因幼苗的生物技术,具有其它育苗方法所无法比拟的优点,已成为植物良种繁育的重要手段。组培苗在园艺、农业和林业科研和生产具有广泛的应用前景。但是,传统组培育苗手段与设施极大地制约了其商品化生产的发展及其大规模应用。 运用工程技术措施能够实现以较低的成本,大量生产生长一致、发育正常、无病毒或少病毒和驯化期短的组培苗。采用先进的环境综合调控大型育苗设施,组织工厂化、规模化组培苗生产,是实现组培苗成为商品普遍应用于农业生产的必然前提。从长远的观点来看,组培苗的规模化、工厂化生产会成为一种产业,将是21世纪大农业生产的重要支柱之一。组培苗会象农业生产资料、农业机械一样由种苗公司在种苗工厂中生产,成为商品供应于生产。 本研究在全面总结国内外有关组培微生态环境及其控制的研究成果的基础上,针对国内组培育苗环境研究及设施现状,做了一些基础性和探索性研究。本文致力于进一步研究组培微环境问题,尝试了新的研究思路和研究方法:评价优选高效组培光源,探索光对微环境热平衡过程的影响和降温措施;研究评价有关封口材料的透气率及其对微环境气体因子的影响;研究不同光合光量子通量密度(Ⅰ)和CO_2浓度(C_o)对组培苗光合速率(P_n)的影响,及其它们的交互影响与优化匹配,建立叶用甘薯组培苗的光合模型,即P_n~(C_o,Ⅰ)数学表达式;研究湿度对组培苗生长的影响;开展了大规模组培育苗生长实验等等。本研究主要内容与成果如下: 1、开展评价优选组培室补光光源的研究。选择在生物补光应用中有代表性的4种光源作补光效能的测定与计算分析,研究表明:在目前市场可选的范围内,稀土元素粉荧光灯是能够适合于组培室使用的高效补光光源。首次提出了组培补光光源的评判与选择的准则。并为研制高光合效应的组培专用光源提出了设计准则:(1)应是管状光源;(2)红橙光与蓝紫光波段的辐射比率应尽可能高于0.9,且红橙光波段辐射比率应高于0.5;(3) 功率应在 100W以下;(4)发光效能要高于 50 lin/W。 2、研究调查了补光光源对组培微环境热平衡的影响过程,首次提出 了有效降低补光光源致使组培环境温度升高的3个措施:(1)降低灯管及 其附件的温度;(2)阻断光源与组培箱之间的热对流;(3)阻隔红外射线 进入组培箱和组培瓶内,减少进入量。并根据上述原理,设计研制出组培 微环境的光温控制设施,可将组培微环境温度保持在25℃-27℃之 间,PPFD可以根据需要任意做 4种调节。该光温调控装置对组培微环境光 照和温度的调控是间接的,不会对组培微环境的气体环境成分造咸任何扰 动。微环境的光温调控和气体环境调控能够各自独立进行、互不干扰。 3、在总结已有研究工作成果的基础上,首次提出大型育苗设施及其环 境调控系统研制的2个设计思想,即:开放式组培设施及其环境调控和半 开放式组培设施及其环境调控。开放式组培设施及其环境调控系统最有利 于实现在所有组培育苗环节上的工厂化生产』代表了工厂化组培育苗的根 本方向。但基于现阶段的经济和设备条件基础,半开放式育苗设施及其环 境调控系统是目前较适宜的选择。 4、基于半开放式育苗设施及其环境调控系统的设计理念,做了如下基 础性和探索性研究,为研制半开放式育苗设施及其环境调控系统提供理论 准备: (1)分析研究了封口材料透气率的测量原理和测量方法,研制出国内 首台封口材料透气率的测量装置;测得2种常用封口材料的透气率值:4层 硫酸纸的E值为0.一次儿;透气纸的E值为1刀次川,为研究组培苗的光 合作用特性提供了基础。在国内率先测定了封口材料的失水速率,研究了 组培容器的失水机理以及调控组培容器微环境湿度的途径和方法,即控制 组培小客器内环境相对湿度可从 3个角度着手:降低外环境相对湿度、采 用吸水性和水分扩散性高的封口材料、促进外环境气体流动。 (2)由于组培苗生长所处的独特环境,测量其光合速率十分困难,使 得在测量装置上至今未有突破。在综合分析研究已有测量装置性能的基础 上,设计研制成全新的组培苗光合速率半开放式自动化测量系统,完全克 服了已有测量装置的弊端,实现了真正意义上的对组培苗生长环境无扰动 的光合速率实时连续测量。 5、利用研制的光合速率测量装置作处于生根培养阶段叶用甘薯组培苗 的光合速率测定,分析了在半开放式设施系统中,组培箱内CO;浓度(C。) 和 PPFD(I)对组培苗光合特性的影响过程,给出了适宜 CO;浓度和 PPFD 二 组合,即(C。,I)-(8 7 3 5,2 5 0)。通过不同外环境相对湿度对组培苗生 长作用的实验研究,给出了适宜外环境的相对湿度值,即当采用透气纸作 封口材料时,外环境的相对湿度应控制在50%-65%之间。结合所测得的4 层硫酸纸和透气纸的失水速率,推断出当采用4层硫酸纸作封口材料时, 外环境湿度应取 75%-85%较为适宜。 6、首次研制出国内
【学位授予单位】:南京农业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:Q943.1

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【引证文献】
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7 黄良民;宋星宇;谭烨辉;刘胜;尹健强;张建林;;南海区域生态系统生物生产过程及环境调控[A];中国海洋湖沼学会第九次全国会员代表大会暨学术研讨会论文摘要汇编[C];2007年
8 吴中红;靳薇;;国内外兔场环境调控及养殖工艺比较[A];首届(2011)中国兔业发展大会会刊[C];2011年
9 张宏福;顾宪红;卢庆萍;;猪应激监测与环境营养研究进展[A];动物营养研究进展论文集[C];2004年
10 华云旗;李秀兰;张杨;;微环境调控毛囊干细胞增殖与分化的研究进展(综述)[A];天津市生物医学工程学会2006年学术年会论文摘要集[C];2006年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 通讯员 陈志强;高科技育苗设施将虾苗成活率提高到85%[N];东方城乡报;2011年
2 ;西葫芦生产操作规范(上)[N];东方城乡报;2007年
3 王松;神奇的“蔬菜树”(四)[N];河南科技报;2009年
4 刘志华 李彩雄;夏季蔬菜育苗防五害[N];中国特产报;2006年
5 乔毅记者 封聪;新技术送到和泉村[N];固原日报;2008年
6 ;甜(辣)椒生产操作规范(上)[N];东方城乡报;2007年
7 李福生;无公害牛角椒育苗移栽技术[N];瓜果蔬菜报.农业信息周刊;2008年
8 王小刚;棚不是建得越大越好[N];瓜果蔬菜报.农业信息周刊;2007年
9 ;茄子生产操作规范(上)[N];东方城乡报;2007年
10 山东沂水县职教中心 李连任;抓好鸡舍的环境调控[N];河北科技报;2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 徐志刚;组培微环境与规模化育苗设施环境调控的研究[D];南京农业大学;2002年
2 管道平;丛枝菌根与无糖培养对海棠组培苗生理效应研究[D];中国农业科学院;2007年
3 秦琳琳;深液流栽培试验温室温度系统的建模与控制[D];中国科学技术大学;2008年
4 谢秋萍;体外微环境调控诱导人源性骨髓间充质干细胞向胰岛素分泌细胞分化及移植研究[D];浙江大学;2008年
5 姚益平;基于能耗与作物生产潜力的中国温室气候区划[D];南京农业大学;2011年
6 赵有生;蔬菜工厂化育苗的智能管理与综合评价研究[D];吉林大学;2011年
7 王炜;城镇景观生态规划方法与实践研究[D];中国农业大学;2005年
8 刘英;环境胁迫对长春花TIAs生物合成的调控及相关基因表达分析[D];东北林业大学;2010年
9 邹秋滢;温室小气候模型的建立及其控制策略研究[D];沈阳农业大学;2010年
10 程秀花;温室环境因子时空分布CFD模型构建及预测分析研究[D];江苏大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 黄添强;基于空间数据挖掘的环境调控空间决策支持系统研究[D];福州大学;2003年
2 李源;云南主要湖泊旅游环境效应及调控初探[D];云南师范大学;2002年
3 丛燕颖;北京植物园热带植物展览温室环境调控的研究[D];中国农业大学;2005年
4 高扬;长春花生活史型形成中生物学性状的环境调控[D];东北林业大学;2007年
5 孙艳斐;长春花不同生活史型可溶性糖动态变化规律的研究[D];东北林业大学;2007年
6 岳岚;光独立培养和新型组培光源(LED)对牡丹试管苗生长的影响[D];河南农业大学;2008年
7 王纪章;基于模型的温室环境调控专家系统研究[D];江苏大学;2005年
8 陆平;张家港市塘桥镇环境调控研究[D];苏州科技学院;2007年
9 袁俊杰;食用菌生长模型及栽培室环境控制系统研究[D];江苏大学;2007年
10 王世鹏;鸡舍内NH_3和CO_2变化规律及机械通风下动态模型的研究[D];江苏大学;2008年
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