CN101209028A - 红豆杉电磁脉冲快繁及产业化种植方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是提供红豆杉自适应环境控制电磁脉冲快速繁育及产业化种植的方法。自适应环境控制系统是计算机环境控制技术和电磁脉冲技术与开放式快速繁育技术的有机结合，利用植物的“全能性”和“全息性”，运用对植物生长环境因子专家分析系统功能，自适应调节苗床的温度、湿度、氧气、二氧化碳气体浓度、养分等植物繁育条件，为不同植物的离体材料创造最适合生根壮苗的环境条件，实现植物以苗繁苗的快速增殖，在较短时间内得到工厂化大批量优质的红豆杉栽种苗。本发明也可应用于其它植物种源的保存与创新，野生资源的开发，濒危植物的保护，以及各类花卉、果苗、蔬菜、药材和经济作物等植物优良品种的快速繁殖。

Description

红豆杉电磁脉冲快繁及产业化种植方法

技术领域

本发明属于现代农业的植物繁育领域，涉及一种濒危灭绝的一级保护植物红豆杉(各个品种)自适应环境控制电磁脉冲快繁及种植的方法。

背景技术

红豆杉(Taxaus)是远古第四纪冰川后遗留的紫杉属药用植物。全球有11种，分布于北半球的温带至热带地区，我国存在5种，有“活化石”、“黄金树”″神树″美誉。红豆杉已列入我国八种最珍稀濒危灭绝的一级保护植物。在自然条件下红豆杉生长速度缓慢，再生能力差，至今，世界范围内还没有形成大规模的红豆杉原料林种植基地。

红豆杉具有独特的绿化观赏价值，属常绿珍稀乔木，果实成熟时红果满枝，艳丽多姿，因酷似南方的“相思豆”而得名。红豆杉繁殖和生长的小环境要求很特别，生存在海拔深山密林之中，其树形主干通直，树型俊美，枝条多丛茂密，分布均匀有序，叶片针形，厚实亮泽，常年翠绿，在小枝上排列整齐，优雅大方，生长较慢，再生能力差，成材需50-250年。红豆杉材质纹理细密，是雕刻图章、造船、制作古典家具的极好材料，被列入2008年北京奥运推荐的景观树种。

红豆杉树皮、叶、枝、根都可提炼的紫杉醇(Taxol)，这是国际公认的防癌抗癌药原料，效果神奇且毒副作用最低，对卵巢癌和乳腺癌有特别疗效；还具有利尿消肿、治糖尿病、肾炎浮肿、淋病、温肾通经、月经不调、产后瘀血、痛经等功效。常饮用红豆杉茶，具有保健强身功能。但遗憾的是紫杉醇的价格非常昂贵，资源稀缺。为治疗癌症病人，全球至少每年消耗紫杉醇2500公斤，仅美国就需消耗300公斤左右。而全球实际提供数为250公斤左右，供求严重失衡。

在《国家林业局通知要求加强红豆杉资源保护管理工作》文件指出“红豆杉为我国一级保护树种，兼有很好的生态效益和极高的经济价值，人工培育红豆杉资源是促进世界红豆杉资源增长的有效途径。各级林业主管部门对红豆杉资源保护、繁育、利用技术的研究与应用应予以大力支持，提高野生红豆杉资源保护、优良种源和优良单株选育、人工繁育、天然母树林改造和人工林高效培育等技术水平，促进红豆杉资源保护、发展和可持续利用”。国家鼓励人工种植濒危植物红豆杉，支持大力发展营造药用红豆杉经济林，社会各界以承包、租赁、拍卖、股份制使用等多种经营形式参与营造绿化事业，应予提倡和鼓励”。红豆杉是我们的国宝、世界之珍宝，在土壤、气候适宜的地区进行人工种植确实是一项好的致富门路，其经济效益很高，利国利民，造福子孙万代，产业化开发红豆杉资源前景广阔。中国人工培育繁殖红豆杉资源的历史近10年，已取得较大进展，但仍处于起步阶段，目前制约发展的“瓶颈”是优质种苗供应不足，种植面积不够。保护野生资源，大力发展无性繁殖和栽培资源，引导我国人工培育红豆杉市场朝专业化、规模化、品质化方向发展，是当务之急。

目前，红豆杉普遍采用扦插繁殖，季节性强，种苗资源浪费，生根率低，繁殖速度慢；而采用自适应快速繁育及种植的方法植物快繁技术，成本低、生根率高、速度快、根系发达、成活率高。

发明内容

本发明的目的是提供一种濒危灭绝的一级保护植物红豆杉(各个品种)自适应环境控制电磁脉冲快繁及种植的方法。自适应环境控制系统是计算机环境控制技术和电磁脉冲技术与开放式快速繁育技术的有机结合，利用植物的“全能性”和“全息性”，运用对植物生长环境因子专家分析系统功能，自适应调节苗床的温度、湿度、氧气、二氧化碳气体浓度、养分等植物繁育条件，为不同植物的离体材料创造最适合生根壮苗的环境条件，实现植物以苗繁苗的快速增殖，在较短时间内得到工厂化大批量优质的红豆杉栽种苗。本发明也可应用于其它植物种源的保存与创新，野生资源的开发，濒危植物的保护，以及各类花卉、果苗、蔬菜、药材和经济作物等植物优良品种的快速繁殖。

本发明为一种濒危灭绝的一级保护植物红豆杉(各个品种)自适应环境控制电磁脉冲快繁及种植的方法。包括以下六个核心步骤：

①专用型工厂化育苗床及育苗棚

建设长30米、宽8米、高3米联体专用快繁育苗大棚数个，将大棚内分成8-10个小苗床(每个宽1.2米×长14.5米)；

在每个小苗床上方搭建1.0米高的小拱棚，并覆盖白色农用薄膜，膜长大于20米，以便小苗床两头分别下垂1.75米用于覆盖棚口；

在每个小苗床的拱棚内上方架设一层高压静电电网正极；

铺设一层防腐土工布，以便隔离外界病毒对小苗床作物的侵犯；

铺设一层高压静电电网负极；

铺设一层10cm厚的珍珠盐；

用高锰酸钾800倍液将小苗床消毒，将两头农用薄膜拉下盖住棚口，24小时后掀开塑料薄膜备用。

②自制红豆杉生长营养液

生根粉是一种促进植物生根，能明显提高育苗成活率，并增强植物抗性的高效、复合型植物生长调节剂。目前市场上销售的生根粉种类很多，本发明中选用由中国林科院研制的ABT1号生根粉，按1∶1200的比例加入冷开水稀释，搅拌升温至35-37℃再加入1％复合微生物菌剂(自制)和微量元素，配制完毕后，用酸度计测量其PH值，该溶液的PH值为6.0，搅匀后静置6小时待用。该复合菌剂集微生物学科、植物营养学科、土壤学科为一体的科研成果，其主要成份是多功能生物活性菌，并加入了一定量的微量元素。该产品中含有高活性的枯草芽孢杆菌、蕈状芽孢杆菌等多种微生物菌群组成的复合微生物菌剂和微量元素，各种生物活性菌之间有协同功能作用，促进愈伤组织形成生理效应，能大幅度提高红豆杉扦插繁育的生根率和成活率。

注意事项：该营养液忌一切金属。在配制药液和浸条、浸根、灌根、浸土时，千万不要用金属容器和器具，也不要与含金属元素的盐、碱溶液混合；配好的药液遇强光易分解，所以在浸条、浸根时，要在室内或遮荫处进行；如在植物上喷洒，一定要在下午四时后进行。

③母本繁育材料及接种技术

用专门剪刀从红豆杉母树上采集当年半木质化鲜嫩枝作插枝条，保持其温度和湿度，在暗光下将枝条切成5～10cm左右的扦插条(茎段或茎尖)，保留叶片，下切口保持平口。为了保证生根的成活率和稳定性，母树采枝条应选择其中部和靠树干基部或树中下部的外围1～2年生枝条扦插；一年四季均可采条扦插，可随采随插；最好根据枝条发育情况选择当年生硬枝插条，插条下端3cm内的枝条全部剪掉，叶全部向上拔掉；插条下端3cm以上部位的侧枝超过10cm以上的部份剪掉；顶端枝从下切口到15cm以上部位剪除，其以内枝条及其主干上的叶全部保留，做到下切口齐，上切口不齐。

为了保证红豆杉正常生根繁育，工作环境温度应为18～27℃，相对湿度应为60～80％。

将扦插条直立放在自制红豆杉生长营养液中浸泡1小时。

将浸泡后的扦插条取出，立即接种在经过处理后的小拱棚内的珍珠盐苗床上，接种深度以扦插条材料不倒为宜；接种密度为每平方米1000株；接种后保持环境温度在20-25°度之间；湿度控制在喷雾后叶面保持一层薄薄的水膜，不滴水。

④自适应控制调节肥、水、二氧化碳和氧气

系统中设立三个功能池：即沉淀水池、营养液池和工作液池。育苗期间肥水气供应都是通过自动控制喷雾功能来完成。按红豆杉不同生长时期专家数据库设定值自动启动工作液的稀释营养液或沉淀水，并自动控制用高压加氧泵对工作液体充氧和二氧化碳，根据生长环境自动控制喷雾功能，每次喷20秒。

在育苗过程中氧气和二氧化碳都是植物进行光合作用的主要原料和必要条件，碳源是一切基因的能量源，充足的碳源供应才能培育出健壮的克隆苗。要发挥扦插条离体材料自适应繁育能力最大化，高浓度二氧化碳的供给是关键。而常规的方法需在相对密闭的大容器或培养箱内采用强制供气实现高浓度二氧化碳的供给，其成本很高；而采用换气通风的方法来增氧，但氧气的浓度极其有限，不能为扦插条离体材料发育创造最佳的呼吸条件和环境适应能力。

在本发明的自适应控制系统中，运用到富氧活性碳酸水概念。运用增高氧气和二氧化碳浓度的富氧活性碳酸水改善植物繁育的环境条件，大大提高光合作用能力，使根系和嫩芽发育更快，叶子展放更大，提高作物产量，改善品质，缩短其生长周期。即将二氧化碳经高压装置溶于水转化为一种微酸性碳酸水，同时采用高压强制飘移不定的氧气溶入水的方法，就得到混合富氧活性碳酸水。用富氧活性碳酸水喷洒扦插条离体材料，浇施苗床基质。扦插条的下切口在富氧环境下，创造了最佳有氧呼吸的能量代谢，提高能量转换率。离体材料也从环境中获取高浓度二氧化碳，其自适应繁育能力就会几倍地提高。如通常大气中二氧化碳浓度为300ppm，而富氧活性碳酸水中二氧化碳浓度达1500ppm，含氧浓度比大气中高3-5倍，所以，植物的光合作用效率可提高5倍，足以供给离体材料生长发育对碳源的需求，这就是自适应快速繁育离体材料的主要机理。

⑤高压微电流电磁脉冲激励电场和电功能水

在每个育苗床上方架设直流高压微电流脉冲电网正极，下方铺设电网负极，并在每30平方厘米处安放一个永久磁块。在发芽、育苗和生长的过程中，植物的扦插条离体材料除了满足最适合温度、湿度、光照、气体(氧气及二氧化碳)、营养、生长激素的环境要求外，每天自适应控制施加1-2小时高压微电流静电场，植物的全息性就能得到最有效的表现，其株高、茎、叶片、颜色都有显著的提高，从而促进作物生长发育，长成完整植株，达到快速繁育的效果。

植物本身生存在一个巨大的静电场中，其电荷分布，排序以及运动都有一定的规律性。同样为红豆杉，但品种不同就拥有各自不同的电场等势体和生理特性及电磁特性。因此，必须针对不同品种找出上下阈值以及刺激阶段，调整电磁场的大小及生物体处置的方向以及环境条件，达到促进生长的效果。在高压微电流静电场的刺激下，离体材料的生物效应使电导率降低，增强了吸水能力，强化了基本营养物质迅速溶解和输送，幼苗生长快而健壮。

经过实践，本发明中施加辅助静电场的方法是：每天给红豆杉扦插条施加1小时高压微电流静电场作用(4--30万伏电压，1微安电流脉冲电击)，促进植物快速生长繁育，每三天用电功能水喷施消毒一次。

⑥生根、炼苗、出圃造林

在工厂化育苗床上，采用计算机智能控制技术繁育催苗生根、壮苗，适合大批量生产商品苗，不受季节控制，实现全年生产。

幼苗移栽炼苗：当繁育苗经培育45-60天，根系稳定后，应移栽炼苗1年，按株行距20厘米、株距15厘米。把苗移栽到露地苗床上，移栽时在幼苗根部喷施自制的红豆杉生长营养液，移栽后马上浇一次透水，以后每日早晚浇水一次。可以搭建2米高的拱棚，晴天盖遮阴网，阴雨天及晚上可将其去掉，适当通风透光炼苗，增加环境适应能力和抗逆性。苗退黄时应追施清淡粪水，培育壮苗。

出圃造林：经炼苗1年的红豆杉苗，苗高30--40厘米时可带土球移出造林栽植，早春或中秋栽培好，移植宜选在阴天，应随移随种。起高拢，挖深沟，垅宽100厘米，沟宽30厘米。每垅种5行，定植株行距1.6米×2米。可移栽在山上作为药用经济林成片栽种，亦可在街道、公园、作绿化观赏树林栽种。

自适应环境控制技术与组培技术相比，其优势在于：

自适应环境控制技术	组培技术
		大型开放式培养苗床并可任意扩展	用小培养容器无菌培养
项目投资为组培技术1/10	基础建设投资大
		污染率小	污染率高
育苗效率高，每批可繁1000株/米2，亩产60万株，年产5批，无季节限制	繁殖密度低于自适应技术，育苗效率相对低
		增殖速度快，运用营养补充及多代循环技术可使植物的离体材料快速增殖，通过几代循环，年扩繁增殖至上百万株。	组培苗瘦弱或徒长、玻璃化、黄化、畸形和变异、以苗繁苗效果不稳定
根系发达，快繁苗适应能力强，运用本发明生产的种苗比常规育苗生产的种苗根系要庞大好几倍，因为植物在自适应的适宜环境及营养激素环境下，根原基得到充分表达，呈爆炸性生根。	生根率很低，根须不丰富
		繁育周期短，30天就生根，60天可移栽	培养周期长
幼苗移植到外界的条件下，移栽成活率＞99％	组培苗炼苗难，适应环境能力差，移栽成活率低
		不需接种消毒，基质是被土工布隔离的卵石、珍珠岩、空气或水，不会有真菌感染与滋生	必须接种消毒，组培是在加糖的培养基中进行，细菌真

	菌极易感染与滋生
		自适应程度高，育苗过程自适应、数字化、自动化，植物的环境参数通过智能植物，能感知环境的湿度、温度、光照、二氧化碳、基质湿度、营养EC值等，并把各项环境因子自适应，通过计算机的运行计算，把人为设定的最佳参数与环境参数进行比较运算，然后作出执行信号，指挥苗床设施实现自适应、自动化。	人工控制参数难于优化
遗传基因稳定，无性繁殖称植物克隆，基因遗传稳定，无性状突变与变异，可广泛用于经济植物的快繁。特别是在果树上或需要嫁接繁殖的植物种类，可节省嫁接用工与砧木种子，缩短育苗时间。	也是无性繁殖
		适应性广泛，包括花卉、果树、药材、蔬菜、绿化、林业等木本、草本、藤本或地下茎球茎各类植物几乎适应于所有的绿色植物，特别是有些传统难以繁殖的品种，有些组培难培育的晶种。	有些品种用组培很难培育
自动化程度高，便于批量生产，人工少，生产成本低	运行成本高、
		技术易于掌握，操作维修方便，实用性强，简单培训即可生产，人均日处理5000至10000株繁殖材料。取植物的一叶一芽，处理后插入苗床，启动红豆杉生长自适应计算机控制系统即可	技术难度大，难于掌握

运用本发明成功地快速繁育和种植了世界上濒临灭绝的天然珍稀抗癌植物红豆杉，30天生根，60天移栽，周年产业化生产。具有取母本材料少，繁殖率高，以苗繁苗的再生苗健壮、繁殖种苗不变异，根系发达，生根时间短，培养速度快、丰产性好；技术可操作性强等特点，育苗成活率＞99％，种苗的培养周期缩短了50％，易于产业化规模化生产；操作难度和劳动强度降低，生产效率高，投入少成本低，与传统的育苗技术相比，种苗生产成本降低70％。有效解决了优质红豆杉种苗短缺问题，有利于保护开发我国红豆杉资源。

Claims (7)

1.本发明属于植物繁育领域，涉及一种自适应环境控制濒危灭绝的一级保护植物红豆杉快速繁育及种植的方法。其特征在于自适应环境控制系统是计算机环境控制技术和电磁脉冲技术与开放式快速繁育技术的有机结合，利用植物的“全能性”和“全息性”，运用对植物生长环境因子专家分析系统功能，自适应调节苗床的温度、湿度、氧气、二氧化碳气体浓度、养分等植物繁育条件，为不同植物的离体材料创造最适合生根壮苗的环境条件，实现植物以苗繁苗的快速增殖，在较短时间内得到工厂化大批量优质的红豆杉栽种苗。本发明也可应用于其它植物种源的保存与创新，野生资源的开发，濒危植物的保护，以及各类花卉、果苗、蔬菜、药材和经济作物等植物优良品种的快速繁殖。

2.根据权利要求1，其特征在于建立专用型工厂化育苗床及快繁棚。

快繁棚为长30米×宽8米×高2.5米联体标准温室大棚。育苗床为脱离地温的架空结构床，离地面40厘米。每个快繁棚内设置10(5×2)个小育苗床，每个育苗床长14.5米×宽1.2米，苗床间距30-35厘米。在每个育苗床上方搭建小拱棚，并架设高压静电电网；铺设防腐土工布、10厘米厚的珍珠盐，并消毒备用。

3.根据权利要求1，其特征在于自制红豆杉生长营养液。

将ABT1号生根粉，按比例稀释加入自制的由高活性的枯草芽孢杆菌、蕈状芽孢杆菌等多种微生物菌群组成的复合微生物菌剂和微量元素，配制完毕后溶液的PH值为6.0，搅匀后静置待用。该液能促进愈伤组织形成生理效应，提高红豆杉扦插繁育的生根率和成活率。

4.根据权利要求1，其特征在于母本繁育材料及接种技术。

从红豆杉母树上采集其中部和靠树干基部或树中下部的外围当年半木质化鲜嫩枝作插枝条，一年四季均可随采随插；保持其温度和湿度，在暗光下将枝条切成茎段或茎尖，保留叶片，下切口保持平口。将其直立在自制红豆杉生长营养液中浸泡1小时，再取出立即接种在小拱棚内的珍珠盐育苗床上，接种密度为每平米1000株。

5.根据权利要求1，其特征在于自适应控制调节水、肥、二氧化碳、氧气。

系统中设立三个功能池：即沉淀水池、营养液池和工作液池。育苗期间肥水气供应都是通过自动控制喷雾功能来完成。按红豆杉不同生长时期专家数据库设定值自动启动工作液的稀释营养液或沉淀水，并自动控制用高压加氧泵对工作液体充氧和二氧化碳，根据生长环境自动控制喷雾功能，每次喷20秒。采用高氧高二氧化碳浓度的富氧活性碳酸工作液来改善植物繁育的环境条件，提高光合作用能力，使根系和嫩芽发育更快，叶子展放更大，提高作物产量，改善品质，缩短其生长周期。这也是自适应控制快速繁育离体材料的主要机理。

6.根据权利要求1，其特征在于高压微电流电磁脉冲激励电场。

在每个育苗床上方架设直流高压微电流脉冲电网正极，下方铺设电网负极，并在每30平方厘米处安放一个永久磁块。在植物发芽、育苗和生长的过程中，除了满足温湿光气养等的环境条件外，每天自适应控制施加1-2小时高压微电流静电场(4--30万伏电压，1微安电流脉冲电击)。每三天用电功能水喷施消毒一次，植物的全息性就能得到最有效的表现，其株高、茎、叶片、颜色都有显著的提高，从而促进植物快速繁育，长成完整植株，达到的效果。

7.根据权利要求1，其特征在于生根、炼苗、出圃造林方法。

本发明设置的专用工厂化育苗床上，采用自适应计算机智能控制技术电磁脉冲快速繁育催苗生根、壮苗，适合大批量生产商品苗，不受季节控制，实现全年生产。当繁育苗经培育45-60天，根系稳定，露地炼苗1年。移栽时在幼苗根部喷施自制的红豆杉生长营养液，移栽后浇水，晴天遮阴，通风透光，增加环境适应力和抗逆性。炼苗后选在阴天出圃造林，应随移随种。定植株行距1.6米×2米，可作为药用经济林成片栽种，亦可在街道、公园、作绿化观赏树林栽种。

运用本发明成功地快速繁育和种植了世界上濒临灭绝的天然珍稀抗癌植物红豆杉，30天生根，60天移栽，周年产业化生产。具有取母本材料少，繁殖率高，以苗繁苗的再生苗健壮、繁殖种苗不变异，根系发达，生根时间短，培养速度快、丰产性好；技术可操作性强等特点，育苗成活率＞99％，与恒温温室培育红豆杉种苗相比其培养周期缩短了70％，易于产业化规模化生产；操作难度和劳动强度降低，生产效率高，投入少成本低，与传统的育苗技术相比，种苗生产成本降低70％。有效解决了优质红豆杉种苗短缺问题，有利于保护开发我国红豆杉资源。