植物组织培养生产智能化的应用意义

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植物组织培养生产智能化的应用意义

　　摘要：指出了经多年的实践,组织培养可以实施智能化生产。工厂化组培生产过程中的培养

基配置和灌装,种苗的日常检查、室内环境控制、培养工厂内部的物品运输、瓶苗的上下培养架

等都可以实现智能化操作。甚至随着接种机器人的研制成功,组培生产中最费人工的切苗生产,

也可以实现智能化。而组培生产后期,温室炼苗过程中的光照、温度、湿度、水肥等的控制在

20 世纪 90 年代已实现了智能化控制。组织培养生产实施智能化,应有一个前提:标准化。只有将

培养基配置和灌装、种苗的日常检查、室内环境控制、培养工厂内部的物品运输、瓶苗的上下

培养架,包括瓶苗的切割在大数据的支持下形成一个标准控制系统, 才能实现智能化。

　　 1　引言

植物组织培养是在一定的场所和环境下,人为提供一定的温度、光照、湿度、营养、激素等条件

培养植物的技术,极利于高度集约化和高密度工厂化生产,也利于自动化控制生产。随着农业现

代化的逐步推进, 该技术的作用越来越突显。

随着国外劳动力等成本的上升,外资和国内很多企业在中国建造了不少组织培养工厂,几十年来,

经过曲折发展,组培技术在中国已进入成熟阶段。但是组培生产尚未实现机械化与自动化,仍以

人手工操作为主,存在污染率高、速度慢、劳动强度大、成活率低、生产成本高等问题[1]。据

统计,发达国家的劳动力成本占组培生产总成本的 60%～70%,使组培产业在成本与效益的维持

上出现困难[2]。随着我国劳动力成本的上升,组培行业劳动密集型的缺点制约其发展,在发达地

区,组培行业已出现季节性用工难和用工荒的问题。由于组织培养在我国发展的时间比较短,即

使是现有的组织培养工厂,其自动化水平低,信息的采集和处理大部分是人工完成。即使有管理

系统,其应用主要是在环境控制方面。虽然,组培产业发展比较晚,自动化、信息化程度还很低。

但是,当前新一轮科技革命和产业变革与我国加快转变经济发展方式形成历史性交汇,国际产业

分工格局正在重塑。组培行业必须抓住机遇, 需要有创新。大规模组培生产智能化势在必行。

　　 2　组培生产智能化的应用前景

2.1 组培生产标准化是智能化的前提

组织培养生产产业化,已是许多组培工厂采取的运行模式。而众所周知,组培生产的产品,不论是

药用的,如石斛。农业生产用的,如马铃薯。花卉生产上运用更多的,如非洲菊,勿忘我,玉簪,矾根

等,林业上抗盐碱的榆树,杨树。它们在培养基的配方上,光照,温度,继代培养天数上有较大的差

异。因此,生产过程中产生的各种数据、信息等通过大数据集成,形成标准的智能化管理系统。

实际生产中,只需在管理端输入所需要生产的品种,这个品种的生产流程,所需要的环境等自动开

始调节。并可以留有和企业的人力资源管理、财务管理等系统对接的端口,形成组培生产智能化

管理系统。

2.2 组织培养工厂生产过程

组织培养工厂生产过程包括培养瓶清洗,培养基配置和灌装,培养基消毒灭菌,接种,培养瓶进出培

养室,培养瓶上下培养架。这些工作现今大多数采用人工的形式,或者半机械的形式。劳动效率,

资源利用率相对于大田生产来比,是比较高,如果借鉴现已经比较成熟的工业技术,如物流的智能

化、药厂的 GMP 管理等可大大提高生产效率。

2.2.1 培养瓶的清洗

智能化的清洗和烘干,是保证组培污染率高低的第一道防线和重要手段。通过清洗系统的清洗和

比照, 可以保证培养瓶的清洁度。

2.2.2 培养基的配置和灌装

智能化的培养基配置和灌装,可以 99%以上保证药品在培养基中的浓度。避免漏加和错加药品

的事故发生。通过智能化的灌装,培养基中的所有药品在每一瓶中浓度相同,培养基的保证培养

苗的生长一致性, 提高培养苗的商品率。

2.2.3 培养瓶进出培养室

组培工厂内,通过智能化物流,有效解决培养瓶进出培养室,培养瓶上下培养架。当今,人工搬运模

式下,培养架最高在 2～3 m,有5～7层培养空间(图1)。(实际超过2.5 m,一般就需要借助机械)。

在智能模式下,有搬运机器人的参与,培养架可增加到4～5 m 甚至更高,培养空间10 层以上(图

2)。智能模式下,培养室处于较封闭环境,只需要留有人员检修的必要通道。培养室空间利用率

可增加200%～300% 。资源和土地的利用率大大提高。

图1 人工模式下培养架的高度

图2 智能模式下的培养架

2.3 培养苗的日常检查, 是组培生产中的重要环节

由于组织培养的特殊性,培养苗的检查,人工检查的可信度比较高。恰恰是人的因素,可控信和效

率,人的精神状态,专业素质,劳动时间都会决定检查的质量好坏和效率的高低。组培苗的日常检

查在智能机器人的检查下,不会受人为因素控制,也不受环境影响,全天候检查培养苗的状态并能

及时反馈给管理人员。

2.4 组织培养中最关键的步骤

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植物组织培养生产智能化的应用意义　　摘要：指出了经多年的实践,组织培养可以实施智能化生产。工厂化组培生产过程中的培养基配置和灌装,种苗的日常检查、室内环境控制、培养工厂内部的物品运输、瓶苗的上下培养架等都可以实现智能化操作。甚至随着接种机器人的研制成功,组培生产中最费人工的切苗生产,也可以实现智能化。而组培生产后期,温室炼苗过程中的光照、温度、湿度、水肥等的控制在20世纪90年代已实现了智能化控制。组织培养生产实施智能化,应有一个前提:标准化。只有将培养基配置和灌装、种苗的日常检查、室内环境控制、培养工厂内部的物品运输、瓶苗的上下培养架,包括瓶苗的切割在大数据的支持下形成一个标准控制系统,才能...

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