【学习目标】
掌握植物组培苗工厂化生产技术。
能够制定工厂化育苗生产计划。
能够进行组培苗生产成本核算。
能够进行植物组织培养育苗生产管理。
了解无糖培养、液体培养等简化培养技术。
任务一工厂化育苗生产计划制定
【任务目标】
1.掌握植物组织培养工厂化育苗生产技术。
2.能够制定工厂化育苗生产计划。
【任务设置】
博大生物技术公司预计年内生产蝴蝶兰组培苗10万株，请你为其制定生产计划。
【相关知识】
植物组培苗工厂化生产是指在人工控制的最佳环境条件下，充分利用自然资源和社会资源，采用标准化、机械化、自动化等先进技术，高效优质地按计划批量生产健康植物苗木的过程。目前已有不少花卉、果树、蔬菜等经济作物利用组培技术，开始进行大规模的工厂化生产。
一、组培苗工厂化生产技术
植物组培苗工厂化生产是在植物快速繁殖技术的基础上建立起来的，主要包括培养材料选择、培养基制备、组培苗快速繁殖、组培苗驯化与移栽和成苗管理等五个阶段。
（一）培养材料选择
培养哪种植物、哪个品种是进行组培苗工厂化生产首先要考虑的问题。培养的苗木既要适应市场需求，又要符合当地环境条件，以便简化生产条件，降低生产成本。
具体的培养材料来源有两种：一是引进无菌原种苗，此法方便、快捷、节省时间、繁殖速度快，如果市场前景好，需求量大，要求在极短的时间内形成规模，采用这种方法最好；二是从外植体培养开始，建立无菌培养体系，但需要时间较长。
（二）培养基制备
影响植物工厂化育苗的因素中，除植物材料本身外，培养基是关键。培养的植物种类不同，培养基也就不同。因此，在进行工厂化生产之前，应做好前期的培养基筛选工作，并进行培养基简化、优化试验，如是否可用自来水代替蒸馏水，是否可用绵白糖代替蔗糖等，以最大限度地降低生产成本。
（三）组培苗快速繁殖
组培苗快速繁殖包括初代培养、继代培养和生根培养，是工厂化生产的重要环节。
1.初代培养
选取符合生产要求的优良植株，剪取适宜的外植体，再用适当的消毒剂进行表面消毒。然后接种到筛选出的最佳初代培养基上进行培养，同时给予适宜的培养条件。通过初代培养，获得无菌材料。
2.继代培养
继代培养是种苗快繁的重要过程。培养过程中应根据中间繁殖体的生长情况及时调整生长调节剂的比例、浓度以及培养条件，将增殖率和苗木质量统一起来，实现高效、高质培养。
3.生根培养
当苗木数量增殖到预期数量后，将无根苗切割成单株，进行生根培养。如果有些组培苗长势较弱，未达到生根标准，需先进行壮苗培养，然后再转入生根培养。
（四）组培苗驯化与移栽
待组培苗长出一定数量的根后，要及时转移到移栽车间进行驯化与移栽。
1.准备工作
驯化与移栽前要先做好下列准备工作。
（1）育苗容器
育苗容器有育苗钵、育苗盘等。其中，育苗盘易搬运，适于工厂化育苗，可随时转移到不同温度、不同光照的地方。育苗盘多以穴盘为主，有多种规格，穴格也是形状各异，穴格数目18～1800个，穴格容度7～70mL，可根据不同需要进行选择。
（2）栽培基质
基质的选择标准为保肥性好、吸水力强、通气性佳、不易分解、支撑稳固；对盐类有良好的缓冲能力，pH值相对稳定；不含有对植物有害的成分；来源广泛，价格低廉。
基质按种类可分为有机基质和无机基质两类。有机基质主要有腐殖质、泥炭、苔藓等；无机基质有蛭石、珍珠岩、炉渣、河砂等。基质既可以单独使用，也可以多种混合使用，一般多采用泥炭、珍珠岩、蛭石、砂子及少量有机质、复合肥混合使用。
（3）消毒
移栽场地及所有工具应使用10%漂白粉溶液或0.1%高锰酸钾消毒10～15min。基质混合均匀后用1000倍百菌清喷雾、搅拌。如果混合基质中含有土壤，那么需要对土壤进行更为严格的消毒，方法如下。
①65%代森锌粉剂消毒
每立方米苗床土用药60g，药土混拌均匀后用塑料薄膜覆盖2～3d，然后撤掉塑料薄膜，待药味消散后即可使用。该法能阻止各种微生物的繁殖。
②甲醛消毒
用0.5%甲醛喷洒苗床，再用塑料薄膜覆盖5～7d，然后揭开塑料薄膜使药味彻底挥发后方可使用。该法可以防治猝倒病和菌核病。
③溴甲烷消毒
每平方米床土用药100～150g，密闭熏蒸10d后，晾晒2～3d方可使用。该法可防治土传病害、烟草花叶病毒和线虫，并对防治黄瓜疫病有特效。
④蒸汽消毒
利用蒸汽把土温提高到90～100℃，处理30min，待土温降下去后就可使用。该法方便快捷、不留残毒，可防治猝倒病、立枯病、枯萎病、菌核病等。
2.驯化
组培苗由培养室转入温室，由无菌到有菌，环境差异大，需逐步适应。一般要求从培养室内将培养瓶拿到室温下先放置3～7d，再打开瓶盖锻炼2～3d。
3.移栽
轻轻地将苗取出，尽量不要伤及根和嫩芽，用水中将苗基部的培养基洗净，然后栽植在消过毒的基质中。浇透水后，将苗盘送入缓苗室。如果移栽的是无根苗，需要先蘸生根液后再进行移植。
4.管护
移栽后1～2周内要控制好光照、温度、湿度等环境条件。温度以18～20℃，空气相对湿度在70%～85%为宜，并注意遮阴。为促进苗木生长，可结合浇水喷施3～5倍的MS大量元素营养液。同时，由于空气湿度高，幼苗易感病，要预防病虫害的发生。
移栽4～6周后，可移至遮阳大棚下养护管理。此时组培幼苗根系刚恢复生长，幼叶长大，嫩芽抽梢，肥水管理非常重要。首先，要结合浇水浇灌营养液，一般每3～5d喷洒营养液1次。在施用营养液时，应根据不同的植物种类，采用不同的配方。前期苗木较小，营养液的浓度应低一些，一般为0.15%～0.2%，随着苗木长大，营养液浓度可逐渐加大到0.3%左右。其次，要逐渐延长光照时间，增加光照强度。最后，由于苗木密集，空气湿度大，病害易发生，每隔7～10d需交替喷1000倍百菌清或灭枯净。
（五）成苗管理
成苗期苗木较大，需水量大，要注意及时供水。特别是夏季气温升高，失水快，更应经常浇水，保持育苗基质湿润。在育苗基质肥料充足的情况下，可不追肥，如有条件可每隔3～5d根外追施0.2%磷酸二氢钾液，也可随水追施复合肥，施用量为10～20g/m2。追肥后一定及时浇水，防止烧苗。同时，要根据不同植物进行温度控制。一般白天可控制在20～30℃，夜间10～20℃，以促进生根缓苗。此外还应注意防治苗期病、虫害等。
二、组培苗工厂化育苗生产计划
（一）组培苗增殖率的估算
组培苗在最佳环境条件下生长分化，不受季节限制，增殖的速度很快，每个培养周期可以增殖几倍、十几倍甚至几十倍。增值率通常按接种的中间繁殖体块数或按瓶计算。
年生产量理论值的计算公式为：Y＝MμXn
其中，Y表示年生产量；M表示无菌母株苗数；X表示每周期增殖倍数；n表示年增殖周期数，即n＝365÷每周期天数。
假如从l瓶材料开始计算，这种植物每45d繁殖1代，每瓶培养8株苗，每次增殖4倍，那么1年可增殖n＝365÷45≈8次，年生产量Y＝8×48＝524288株苗。
这仅是理论值，在实际生产中产量会受多种因素影响，如继代过程中的损失、污染等。
（二）生产计划的制定
生产计划是根据市场需求和经营决策对未来一段时期内的生产目标和生产活动所做的计划或安排。它是进行组培苗规范化生产的关键，因为无论生产量不足或过剩，都会带来直接的经济损失。生产计划的内容主要包括以下几个方面。
1.种源
生产用种源既可以从科研院所引进无菌苗进行扩大繁殖，也可以通过市场调研，选择需求量大的优良单株进行培育，但必须具有一定的前瞻性，因为组培育苗需要一定的周期。具有条件的企业和单位还可通过开展新品种选育，培育出具有自主知识产权的新品种。
2.生产时间和计划数量
确定组培苗的生产时间要根据生产品种的诱导时间、繁殖系数、继代增殖及生根周期、不同季节移栽培养所需的时间来进行合理安排。而生产数量要考虑增殖率、污染率、移栽成活率等因素。
3.存架增殖总瓶数
在生产过程中，增殖的瓶数即存架增殖总瓶数要合理计划，不应过多或过少。如盲目增殖，一段时间后就会因缺乏人力或设备，而使增殖材料积压，超过最佳转接继代的时期，造成苗老化、生根不良、生长势减弱、增殖倍率降低等不利后果。若增殖瓶数不足，则会造成母株数量不够，延误生产。
存架增殖总瓶数的计算公式为：T＝W×S
其中，T表示存架增殖总瓶数；W表示增殖周期内工作日天数；S表示每工作日需用的母株瓶数。按此公式控制增殖的瓶数，可使增殖阶段的小苗在一个周期内全部更新一次培养基，从而保持最佳生长状态。
4.增殖与生根的比例
需按实际情况确定。如果组培苗增殖率高，那么每工作日需用的母株瓶数较少，而用于生根的材料较多。反之，如果增殖率低，因需要维持原增殖瓶数，就占用了较多的材料，所以用于生根的材料就会减少。
5.出苗时间
出苗时间应参照销售计划拟定。由于刚出瓶的组培苗不能立即出售，需要进行炼苗，所以组培苗的出瓶日期应比销售日期提前40～60d。
6.年实际生产量
每个工人的年实际生产量＝总工作日×平均每日出苗瓶数×（1－损耗率）×移栽成活率
假设每名工人全年工作日为260天，平均每天接种100瓶，每瓶10株，其中30瓶为增殖用，70瓶用于出瓶生根，损耗率为10%，移栽成活率为85%。
那么每个工人全年实际生产量＝260×70×10×（1－10%）×85%＝139230（株）
由于生产计划是根据市场需求制定的，有一定的预见性，但不一定完全准确。在生产过程中，还应根据市场的变化，及时做出相应的调整，才能更好地促进生产和销售。
【任务实施】
一、查找资料
查找关于蝴蝶兰组培苗生产的技术资料，为生产提供技术支持。
二、生产调研
对学院组培中心（实验室）或生物技术企业进行调研，了解实际生产情况。比如，设备运行、生产能力、生产原材料种类和数量等。
三、学生分组，每组4～6人。
四、每个小组自行设计格式制定一份蝴蝶兰组培育苗生产计划，要求包括生产工艺流程、生产时间和数量、生产原材料种类和用量、上市时间以及人员分配等内容。
【任务考核】
上交蝴蝶兰组培苗生产计划，由教师对其进行评价。
【知识拓展】
下面介绍一些保护地的栽培设施
一、现代化温室
现代化温室是设施园艺中一种高级类型，多以热锌钢材或铝型材为结构材料，采用混凝土做基础材料，一般东西延长，见光面积大，冬季进光量较多。现代化温室除主体结构规模较大外，内部还有各种环境调控设备，包括自然通风系统、加热系统、幕帘系统、降温系统、补光系统、补气系统、计算机自动控制系统、灌溉和施肥系统、给排水系统、防护系统等。由于实现了计算机自动控制，可基本上不受自然气候条件下灾害天气和不良环境的影响，从而实现周年全天候生产，如与无土栽培技术结合能更好地发挥该设施的生产效能。
目前我国引进的现代化温室主要有荷兰研发的多脊连栋小屋面的芬洛型玻璃温室、法国研发的塑料薄膜里歇乐温室、意大利研发的全开放型玻璃温室等。国内自行设计制造的典型现代化温室有双层充气连栋温室、双坡面玻璃温室、连栋PC板温室等。
二、日光温室
日光温室是我国东北地区应用面积最大的保护生产设施，主要由后墙、后坡、前屋面和两山墙构成。通常跨度6～8m，坐北面南、东西延长而建造。大多以塑料薄膜为采光覆盖材料，靠最大限度地吸收太阳能、加厚的墙体和后坡，以及防寒沟、棉被、草苫等一系列保温御寒设备以达到增温、保温效果，以减弱不利气象因子的影响。主要类型有高后墙短后坡日光温室、琴弦式日光温室、全钢架无支柱日光温室等。
三、塑料大棚
通常把不用砖石结构围护，只以竹、木、水泥或钢材等作骨架，在表面覆盖塑料薄膜的大型保护栽培设施称为塑料大棚。其结构一般由拱架、纵梁、主柱、骨架连接卡具和门构成，设施简单，一般没有环境调控设备，依靠自然光照进行生产。塑料大棚主要有竹木结构大棚、悬梁吊柱竹木拱架大棚、拉筋吊柱大棚、无柱钢管大棚等。其中，无柱钢管大棚内空间较大，无立柱，作业方便，属于国家定型产品，规格统一，组装拆卸方便，盖膜便利，生产上普遍采用。
四、植物工厂
植物工厂是园艺栽培设施的最高层次，是在计算机精确控制下的“可控农业”。其管理完全实现了机械化和自动化，具有高度集成、高效生产、高商品性、高投入性等特点。植物在其中进行无土栽培和立体种植，所需的温、湿、光、水、肥、气等均按植物生长的要求进行最优配置，全部自动监测控制，进行封闭生产管理，实现从播种到收获的流水线作业，完全摆脱了自然条件的束缚。
