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| 2006-9-1 21:23:32 点 击数： 关键词： |
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2、区间模糊控制理论[10]。
农业控制与工业控制不同之处就在于工业控制对象是机器与机械，而农业控制是有生命的植物，植物是具有较强适应性与较宽适应范围的有生命生物，它对于波动的环境适应已在进化过程中形成，不需像工业控制那样要达到一个准确的线性值。比如工业控制上湿度或温度控制设定值都是单一的或是很窄的变幅空间，而植物对于湿度温度的适应则有较宽的适应范围，如温度只需控制在15—33度间之间就可，基质湿度在60-80%之间，光照强度在5000LX—80000LX之间，这么大的幅度更有利于环境控制，也更能适应气候多变环境下的准确控制，否则采用单一值的线性控制，在开放多变环境下根本就难以做到，即使做到了也会使相关设备启动频繁而过早损坏。采用区间控制既不会影响离体材料发育，又有利于数据的准备真实采集，因为，农业传感器检测的对象是气候因子，它是随时在变化，而且是非线性的，比如天边飘过一朵云，可能是瞬间，会使光照传感器接收到光强时而降低又时而增强的信号，如立即作出开启蔗阳网或打开补光灯的指令，就会对于使蔗阳网及补光系统长期处于频繁的启动关闭状态，判断失误同时又造成设备的无用功操作。所以在农业控制中常用延时执行的控制方法，而且不达上下限的阈值，不发指令，即使发出执行指令，也是采用间歇法，让传感器接受到真实信号后，再进行执行，如微喷增湿与增施营养，传感器要检测到上次执行指令效果需一定的时间，喷下的营养液需缓缓地渗到基质中才能被检测到，所以在开关量的控制上采用间歇渐进的方式进行参数的调整。
另外，在多线性动态的变化环境中，运用模糊建模，模糊控制的方法是有效可行的解决方案[11]。这样不会出现太多控制上的矛盾问题产生。特别是一个变量会影响众多参数时，就需进行模糊的权衡运算，作出一个较为折中的控制方案。常遇到的问题，就是一方面空气温度过高要求进行微喷降温，而一方面又是基质水份过多，这样的情况下，只能采用较大区间法与模糊控制法来实现环境的模拟。
3、温光气热营养水份调控的实现
在开放环境下，离体材料的发育首先最为重要的是光合作用自养功能的激发与调控，也就是与光合作用相关因子的调控是实现自养快繁的关键技术环节[12]。离开母本的离体材料，不管是枝段、一叶一芽抑或是小切片与块茎等都会面临着水份的胁迫，这种胁迫存在会直接影响光合作用效率与正常代谢，因水份是光合最基本的原料是细胞维持膨压进行一切正常代谢的基础。如何维持水份平衡直接关系到离体材料基因全能性与全息性的表达，在离体材料没生根前，水份的蒸发得到不外界补充，则会抑制光合作用或者萎蔫。当智能叶片检测到叶片表面的水份低于临界值时，就会自动打开弥雾系统进行弥雾补水，当检测到空气湿度不足时，也同样会启动弥雾系统进行环境增湿，这些控制的过程都是基于传感检测及专家系统的运算与执行部件的执行来完成的。同样，温度因子在开放环境下也是个多变而波动的因素，当温度过高超过一定阈值时，会出现高温胁迫，导致光合效率下降，呼吸作用骤升而影响光合同化积累，或者会因高温导致叶伤害而掉叶腐烂，失去光合叶面积后，生根发育的营养及能量供给受阻，使根原基发育不能正常进行，基因不能启动。对于离体发育叶片光合的适宜温度范围为15—33度，当低于15度时，一切代谢减缓，当高于33度时，则会出现高温胁迫，当智能叶片传感器检测到低于15度时，计算机会发出加温指令自动开启加热线或热风炉进行环境加温，当温度高于上限值时，会自动指令开启微喷降温系统以及相关的通风或蔗阳设备。
另外，影响离体材料光合自养的二氧化碳气体也是至关重要，植物非试管快繁技术的技术核心就是通过环境优化控制技术，得以最大发挥离体材料光合本能为理论基础。当二氧化碳浓度提高至1000-1500ppm时，即使较小光合面积的离体微材料也能使光合效率大幅度提高，甚至可达3-5倍的增幅。按照实践表明，在高浓度二氧化碳气供给情况下，那怕只有20平方毫米光合面积的微材料也能通过光自养而实现发育时营养能源的自给[13]，这也是微材料一叶一芽或幼嫩茎尖能在开放环境下实现自养发育的关键所在。通过发挥自养的最大潜能来激发基因的快速表达，从而使微材料也能发育成完整植株。这种通过光自养完成生根的过程，离体材料所利用的是自身光合作用的碳源与合成的内源激素，是最适合自身发育的天然培养基，与在试管环境下的全人工营养激素培养基相比，具有适应性更强的特点。这也是一些在传统组培或扦插条件下难以生根成苗的品种，采用自养微繁的方式后都能快速生根成苗的道理所在，因为离体材料本身是最好的天然培养基。 |
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