CN103348969B

CN103348969B - 红萍种质资源保存装置

Info

Publication number: CN103348969B
Application number: CN201310284635.4A
Authority: CN
Inventors: 陈敏; 黄毅斌; 杨有泉; 林营志; 刘晖; 邓素芳
Original assignee: Institute of Agricultural Ecology of Fujian Academy of Agricultural Sciences
Current assignee: Institute of Agricultural Ecology of Fujian Academy of Agricultural Sciences
Priority date: 2013-07-09
Filing date: 2013-07-09
Publication date: 2015-04-29
Anticipated expiration: 2033-07-09
Also published as: CN103348969A

Abstract

本发明涉及一种红萍种质资源保存装置，包括底座、栽培层架，栽培层架上放置保存红萍种质资源的保存盒；各保存盒上方有灯板组件；各保存盒的进、出水软管互相并联于进水支管和回水支管上；进水支管、回水支管互相并联于进水总管和回水总管上；底座内有储液罐，储液罐分别与进水总管和回水总管连接构成保存液闭环回路；底座内设有PLC控制器，其输入端连接传感器监测单元，输出端连接保存液闭环回路和环境控制单元以构成闭环控制系统，PLC控制器还连接有GPRS通讯模块。本发明优点为：独立保存防止萍种之间混杂和病虫害交叉污染、种质资源的保存数量可灵活调节、具有生长与综合环境监控与调控功能，可永久保存红萍品种的优良性状和遗传特性。

Description

红萍种质资源保存装置

技术领域

本发明涉及农用装备和农业科研仪器领域，具体的说是一种红萍种质资源保存装置及红萍活性保存液。

背景技术

引起品种退化的原因主要是采用了不适宜的栽培、繁殖方法而引起品种遗传特性的变异和生活力衰退。一个优良品种的优良性状是在一定的生态条件和栽培条件下形成的。当生态条件和栽培方法不适合于品种要求时，就会使品种的优良性状得不到充分发挥，从而导致品种的某些经济性状的衰退、变劣。要永久保存植物品种的优良性状，理想的方法是长期或定期在合适的生态条件和栽培条件下生长于繁殖。

红萍（Azolla）属水生蕨类植物，红萍生长繁殖快，光合作用效率高，具有较高的可食生物产量和丰富的营养成分（富含蛋白、矿质元素和人类必需的氨基酸），用于肥料、饲料、食品和药品等多种用途；尤为红萍具有超强的植物萃取和净化水体能力，将在净化富营养化水体、循环利用水资源和农业面源污染治理等方面，起到重要作用。因此，有必要加强红萍种质资源工作，长期乃至永久保存红萍活性。由于相当大部分红萍品系在气候温和的亚热带不常结饱，人工诱导结饱技术尚未突破，故红萍种质保存的对象主要是红萍营养体。茎尖保存法系采用茎尖培养技术将每一萍种或品系的营养保存于三角瓶中。此法可保证品系的纯度，保持遗传性的稳定；缺点是萍种保存数量甚少，恢复活性至繁殖应用需较长时间，存在保存失败风险，以及需定期更换培养基等。瓷盆土培保存法系在网室内架设若干个向阳阶梯式培养架，每个培养架3-4层，依序排列养萍用的瓷盆或陶瓷盆，每盆放养1个萍种。此法接近自然状况，适合于许多萍种活性的保存；缺点是占地面积很大，泥土准备、施肥打药和采收分萍等日常管理工作量十分繁重，萍种混杂风险较大，萍种越夏越冬困难，若改为温室或温棚存放，势必进一步增加投资成本和能源消耗。

发明内容

针对现有的红萍种质资源保存方法的优劣，本发明的目的在于提供一种红萍种质资源保存装置及红萍活性保存液，旨在永久保存红萍品种的优良性状和遗传特性，也适用于长期保存其它水生植物。

本发明的技术方案在于：一种红萍种质资源保存装置，包括底座、自下而上设于底座上的多层可拆装的栽培层架，所述栽培层架上放置若干相互独立的用于保存红萍种质资源的保存盒；各保存盒上方的栽培层架上设有由红、蓝两色LED灯组成的提供光照能源且能够独立控制调节的灯板组件；所述各保存盒的进水软管互相并联于进水支管，各保存盒的出水软管互相并联于回水支管，设于各层栽培层架上的进水支管互相并联于栽培层架旁侧的进水总管，回水支管互相并联于回水总管；所述底座内设置储存有保存液的储液罐，储液罐分别与进水总管和回水总管连接构成保存液闭环回路；

所述底座内设有用于控制整个装置的PLC控制器；所述PLC控制器的输入端连接有传感器监测单元，输出端连接保存液闭环回路和环境控制单元以构成闭环控制系统，所述PLC控制器还连接有用于收发闭环控制系统数据的GPRS通讯模块。

本发明的优点在于：

1、独立保存防止萍种之间混杂和病虫害交叉污染：作为本发明的关键技术，装置中每个保存盒设置独立的进水口和溢流口，通过柔性软管与装置保存液闭环回路中的进水管路和回水管路并联，可以防止萍种之间交叉污染。万一某个萍种的保存盒出现霉变或病虫害，由于装置设置了水过滤器和液体消毒器，不至于传染给其它萍种，若需要将该保存盒移出装置时，先关闭进、出水软管上的电磁阀，这样该保存盒内的红萍保存液就不参与循环。

2、种质资源的保存数量可灵活调节：栽培层架的各层之间可拆装，各进水软管、出水软管连接可以适应于栽培层架各层间距变化，所以栽培层架的层级数量已经各层级高度可灵活调节。

3、具有生长与综合环境监控与调控功能：传感器监测单元检测到的数据传输至PLC控制器后通过GPRS通讯模块发到数据中心执行解析、存储、预处理和发布，数据中心的调控指令通过GPRS通讯模块发送回PLC控制器后由环境控制单元进行执行调控。

本发明提供的装置，操作方便且可永久保存红萍品种的优良性状和遗传特性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明保存盒的结构示意图；

如图所示，包括：保存盒1、栽培层架2、进水总管3、可调式截流阀4、进水软管5、进水支管6、出水软管7、液体消毒器8、精滤阀9、补液口10、底座11、液体温度传感器12、储液罐13、循环水泵14、加热器15、液位测量传感器16、水过滤器17、PLC控制器18、回水总管19、回水支管20、温湿度传感器21、光照强度传感器22、CO2浓度传感器23、排气口24、灯板组件25、进水挡板101、进水腔102、溢水挡板103、溢水腔104、通水孔105、溢水管106、防虫网107。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步的说明。

如图所示，一种红萍种质资源保存装置，包括底座10、自下而上设于底座上的多层可拆装的栽培层架2，所述栽培层架2上放置若干相互独立的用于保存红萍种质资源的保存盒1；保存盒1中单独保存一种红萍且盖有防虫网107，各保存盒互相隔开可有效防止红萍之间的互相影响。所述各保存盒1的进水软管5互相并联于进水支管6，各保存盒1的出水软管7互相并联于回水支管20，设于各层栽培层架2上的进水支管6互相并联于栽培层架2旁侧的进水总管3，回水支管20互相并联于回水总管19；所述底座11内设置储存有保存液的储液罐13，储液罐13分别与进水总管3和回水总管19连接构成保存液闭环回路。

在保存盒1上方的栽培层架上设有提供红萍生长光照能源且能够独立控制调节的灯板组件23，所述灯板组件由红、蓝两色LED灯按83%与17%比例，以行列矩阵方式排列组成的。当环境温度12~16℃，将灯板组件的光照强度调至2500-3000Lux，适用于长期保存红萍活性；当环境温度26~30℃，将灯板组件的光照强度调至7000~8000Lux，适用于红萍快速繁殖。快速繁殖期间，红萍倍殖天数3~7天（不同萍种间有差异）。通常，每5天采收与分萍1次，持续3次即可，快速繁殖总时间约15天左右。

为了对装置实现自动化控制，在底座11内设有PLC控制器18；所述的PLC控制器包括PLC、触摸控制屏、和用于分析采样传感器监测单元传入数据的采样模块。具体的，PLC控制器18的输入端连接有传感器监测单元，输出端连接保存液闭环回路和环境控制单元以构成闭环控制系统，所述PLC控制器还连接有用于收发闭环控制系统数据的GPRS通讯模块。

进一步的，所述保存液闭环回路包括：位于底座内的储液罐13，经置于储液罐13内的循环水泵14、液体消毒器8、精滤阀9与进水总管3连通；进水总管3分流给置各层栽培层架上的进水支管6，所述进水支管6进水端设有控制保存液流量的可调式截流阀4；进水支管6通过各进水软管5输配至各保存盒1，保存盒1内溢出的保存液经出水软管7、回水支管20、回水总管19与水过滤器17后流回储液罐13，储液罐13上还设有可与外接补液管路连通的补液口10。

具体的，在保存盒1内设有进水挡板101和溢水挡板103，两挡板分别在保存盒内分隔出进

水腔102和溢水腔104并在其下端均开设通水孔105；所述进水软管5通入进水腔102，所述溢

水腔104内竖直设有上端高出保存盒1底板的溢水管106，所述溢水管106的下端与出水软管7

连通。保存液在溢流之前，必须经过“先降流后升流”的过程，可以有效拦截非溶解性颗粒

物，防止保存盒1内残缺的萍体和萍根进入保存液闭环回路。另外，在进水软管5和出水软管7上均设有开关液流的电磁阀，电磁阀的开关由PLC控制器18进行控制。

为了实时监测装置内红萍的保存情况，装置上设置有传感器监测单元，具体的包括：设置于储液罐内13的液位测量传感器16、液体温度传感器12，与设置于栽培层架上的温湿度传感器21、光照强度传感器22和CO₂浓度传感器23。上述传感器将监测到的数据传递至PLC控制器18，PLC控制器18根据自动程序作出判断并通过环境控制单元对装置内的保存环境进行调控。所述环境控制单元包括：设于栽培层架上可独立控制调节光照强度的灯板组件25和设于储液罐13内可给保存液加热的加热器15。

例如：随着红萍的生长，保存液会被不停地消耗，则储液罐13中的培养液会减少，此时液位测量传感器16采集到数据并发送给PLC控制器18，PLC控制器18作出随即打开补液口10进行补液。当储液罐13内保存液温度过低时，PLC控制器18则通过加热器15对保存液进行加热。另外，PLC控制器18还将数据通过GPRS通讯模块发到数据中心执行解析、存储、预处理和发布，数据中心的调控指令通过GPRS通讯模块发送回PLC控制器后由环境控制单元进行执行调控。

在储液罐中的保存液各组分按以下重量配比制成：1号母液：硝酸钙61g、氯化钙9.6g、水1000g；2号母液：磷酸二氢铵15.2g、硝酸钾84.9g、酸钠2.7g、水1000g；3号母液：硫酸镁52.9g、水1000g；4号母液：氯化锰1.81g、氯化锌0.11g、五水硫酸铜0.08g、硼酸2.86g、钼酸钠0.025、水1000g；5号母液：乙二胺四乙酸 0.73g、硫酸亚铁0.94g、水1000g。所述保存液由1、2、3、4、5号母液再分别经水稀释后混合制成，其中所述1、2、3号母液经水稀释100倍，4、5号母液经水稀释1000倍。

本发明不局限上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可以得出其他各种形式的产品。凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims

1.一种红萍种质资源保存装置，包括底座和自下而上设于底座上的多层可拆装的栽培层架，其特征在于：所述栽培层架上放置若干相互独立的用于保存红萍种质资源的保存盒；各保存盒上方的栽培层架上设有由红、蓝两色LED灯组成的提供光照能源且能够独立控制调节的灯板组件；所述各保存盒的进水软管互相并联于进水支管，各保存盒的出水软管互相并联于回水支管，设于各层栽培层架上的进水支管互相并联于栽培层架旁侧的进水总管，回水支管互相并联于回水总管；所述底座内设置储存有保存液的储液罐，储液罐分别与进水总管和回水总管连接构成保存液闭环回路；

所述底座内设有用于控制整个装置的PLC控制器；所述PLC控制器的输入端连接有传感器监测单元，输出端连接保存液闭环回路和环境控制单元以构成闭环控制系统，所述PLC控制器还连接有用于收发闭环控制系统数据的GPRS通讯模块；

所述保存盒内设有进水挡板和溢水挡板，两挡板分别在保存盒内分隔出进水腔和溢水腔并在其下端均开设通水孔；所述进水软管通入进水腔，所述溢水腔内竖直设有上端高出保存盒底板的溢水管，所述溢水管的下端与出水软管连通，所述进水软管和出水软管上均设有开关液流的电磁阀，所述电磁阀与PLC控制器连接。

2.根据权利要求1所述的红萍种质资源保存装置，其特征在于：所述保存液闭环回路包括位于底座内的储液罐，经置于储液罐内的循环水泵、液体消毒器、精滤阀与进水总管连通；进水总管分流给置各层栽培层架上的进水支管，所述进水支管进水端设有控制保存液流量的可调式截流阀；进水支管通过各进水软管输配至各保存盒，保存盒内溢出的保存液经出水软管、回水支管、回水总管与水过滤器后流回储液罐，储液罐上还设有可与外接补液管路连通的补液口。

3.根据权利要求1所述的红萍种质资源保存装置，其特征在于：所述传感器监测单元包括：设置于储液罐内的液位测量传感器、液体温度传感器，与设置于栽培层架上的温湿度传感器、光照强度传感器和CO₂浓度传感器。

4.根据权利要求1所述的红萍种质资源保存装置，其特征在于：所述环境控制单元包括：设于栽培层架上可独立控制调节的灯板组件和设于储液罐内可给保存液加热的加热器；所述灯板组件为红、蓝两色LED灯按83%与17%比例，以行列矩阵方式排列制成。

5.根据权利要求1所述的红萍种质资源保存装置，其特征在于：所述PLC控制器包括PLC、触摸控制屏、和用于分析采样传感器监测单元传入数据的采样模块。

6.根据权利要求1所述的红萍种质资源保存装置，其特征在于：所述储液罐中的保存液各组分按以下重量配比制成：

1号母液：硝酸钙61g、氯化钙9.6g、水1000g；

2号母液：磷酸二氢铵15.2g、硝酸钾84.9g、酸钠2.7g、水1000g；

3号母液：硫酸镁52.9g、水1000g；

4号母液：氯化锰1.81g、氯化锌0.11g、五水硫酸铜0.08g、硼酸2.86g、钼酸钠0.025、水1000g；5号母液：乙二胺四乙酸 0.73g、硫酸亚铁0.94g、水1000g；

所述保存液由1、2、3、4、5号母液再分别经水稀释后混合制成，其中所述1、2、3号母液经水稀释100倍，4、5号母液经水稀释1000倍。