CN116569826A - 一种包含根系微生物的植物培育系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种包含根系微生物的植物培育系统及方法，包括：采集模块、第一检测单元、第二检测单元、消毒控制单元以及调控单元。所述有害生物包括对培育系统中种植的植物具有一级致病能力的第一类有害生物、二级致病能力的第二类有害生物和三级致病能力的第三类有害生物，所述调控单元被配置为：当检测到的所述有害生物为所述第一类有害生物，控制所述消毒控制单元对所述培育系统进行消毒，其中，当第一类有害生物的种类和浓度超过所述第一阈值，控制所述消毒控制单元以第一消毒模式对所述培育系统进行消毒；当第一类有害生物的种类和浓度低于所述第一阈值，控制所述消毒控制单元以第二消毒模式对所述培育系统进行消毒。
Description
技术领域
本发明涉及作物培育技术领域，涉及植物培育系统及方法，尤其涉及一种包含根系微生物的植物培育系统及方法。
背景技术
目前使用水培系统培育一些作物是常见的育种手段，尤其是蔬菜的培育，例如：生菜、芹菜、番茄、黄瓜等蔬菜，也有水果和花卉的水培系统，如瓜类、蓝莓、草莓等水果，兰花、水仙花、风信子等花卉均可利用水培系统进行培育。水培系统中供给的营养液会进行循环利用，水培系统不易清理，水培系统的温度、湿度、营养条件是非常适合微生物生长的，反复利用的营养液中会出现有害生物，如病原菌、线虫、浮游动植物等，其中，根系对植物来说是最重要的部分，植物的根系是微生物聚集、栖息和繁衍的重要场所，监测根系微生物在植物的生长发育和病虫害的生物防治方面具有重要意义。植物感病后，会表现出水分平衡失调，常表现为萎蔫或枯萎，现有的水培系统管理中，一旦监测到植物感病或是监测到培植植物的根部附近产生有害生物，则会喷洒消毒剂对有害生物进行消杀。
例如授权号为CN103159528B的发明专利提供雾培生产马铃薯原原种的营养液及方法，其种苗管理方法为：每天要观察雾培苗叶色是否正常，有无病斑，有无萎焉；苗子根系是否正常，箱体中若有落薯或其他杂物要及时清除，中期苗子长势旺盛，要防止苗子过分徒长，从而影响结薯；雾培马铃薯主要预防真菌性病害早疫病、晚疫病和细菌性病害环腐病、青枯病；每2周打一次杀菌剂，每两周打一次杀虫剂；或定期在营养液中加入适量广谱性杀菌剂；一旦发现病株，应立即拔除并施农药治疗，该发明为定期进行杀菌和杀虫。
然而，通常使用的消毒剂对水培系统中的植物是具有一定毒害作用的，当植物无病虫害时，仍然施加消毒剂反而会影响植物的生长；并且，根系微生物包括对植物生长有害的生物、无影响的生物和有利的生物，其中，有的根系微生物对植物的生长具有促进作用，例如：能够提高植物对氮磷的吸收能力，增加植物的抗旱、抗弯折等有益特性；此外，植物能够通过根系分泌物来调控根部环境以促进根系微生物的生长，根部也有能够促进植物分泌表面活性剂、植物生长激素等的有益菌类。现有的水培植物系统中，虽然设置有消毒程序，但是缺乏对水体的监控，并未根据水培植物的根部所处的水体的实际污染情况而制定有针对性的消毒方法或消毒程序，导致植物的根系附近的微生物种类和含量受到影响，因此，水体内根系附近的微生物无法发挥其有益作用。尤其地，水体中的微生物会出现不同的情况，例如水体中含有有害无利的微生物、水体中含有无害无利的微生物、水体中含有无害有利的微生物等不同情况，水培系统不能做出针对性的消毒方法或程序而导致植物不能处于正常或有利的生长状况，极大的降低生产效率、浪费生产资料，因此，需要根据水体中根际附近微生物的种类和含量等特征制定有针对性的消毒程序或方法，以保证植物处于较高的生长效率。
此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于申请人做出本发明时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本发明不具备这些现有技术的特征，相反本发明已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。
发明内容
现有的水培植物系统中，虽然设置有消毒程序，但是缺乏对水体的监控，并未根据水培植物的根部所处的水体的实际病原菌侵害情况或遭受病虫害的情况而制定有针对性的消毒方法或消毒程序，导致植物的根系附近的微生物种类和含量受到影响。尤其地，有益微生物能够为植物生长提供养料，其能分泌生长刺激素、维生素等以促进植物生长，当根系附近的微生物为有害微生物少而有益微生物较多时，若水培系统仍然根据设定的消毒程序对植物进行消毒，此时，消毒剂对有益微生物的种类和含量具有较大影响，虽然能够清除有害微生物，但微量的有害微生物可能并不会对植物的生长造成影响，进行消毒反而对有益微生物的影响更大，水体内根系附近的有益微生物无法发挥其有益作用，实际上降低了植物的生长效率；此外，有害生物的致病能力不同，其种类和含量对植物生长的影响是有差异的，部分有害生物，例如致病能力强的病原真菌，其各种繁殖体大量繁殖，如芽孢子、分生孢子、厚垣孢子等萌发速度快，能够在空气中弥散而感染大面积的植物，病原真菌从植物的表层细胞直接侵入导致植物快速发病；而部分有害生物的致病能力弱，侵入后定殖速度慢、产孢速度慢、孢子萌发速度慢，因此致病过程缓慢。现有水培系统的消毒程序判定是否进行消毒的标准和消毒模式过于单一，不能根据水体中存在的生物的实际情况进行有针对性的消毒。
针对现有技术之不足，本发明提供了一种包含根系微生物的植物培育系统，包括：
检测模块，被配置为检测所述植物培育系统中的用于水培植物的水样中的与微生物相关的信息，和
调控单元，被配置为基于所述检测模块检测的与微生物相关的信息调节所述植物培育系统的水环境，以促进有益微生物的生长，抑制有害微生物的生长。
优选地，所述调控单元被配置为，
当所述与微生物相关的信息显示所述水培植物的水样具有一级致病能力的有害微生物的种类和浓度超过第一阈值时，以第一模式对所述培育系统的水样进行消毒。
优选地，所述一级致病能力是指能够迅速引起所述植物培育系统的植物发生病害或死亡的强致病能力。
优选地，所述第一模式是指以每3～7天一轮消毒、每次消毒10～20分钟、浓度为5～30mg/L的模式向所述植物培育系统施加消毒剂。
所述第一阈值优选是具有一级致病能力的有害微生物引起所述水培植物的重大病害或引起植物死亡的种类和浓度的临界值。
优选地，所述调控单元被配置为，
当所述与微生物相关的信息显示所述水培植物的水样具有一级致病能力的有害微生物的种类和浓度低于所述第一阈值时，以第二模式对所述培育系统的水样进行消毒。
优选地，所述第二模式是指以每8～15天一轮消毒、每次消毒10～20分钟、浓度为5～30mg/L的模式向所述植物培育系统施加消毒剂。
优选地，所述调控单元被配置为，
当所述与微生物相关的信息显示所述水培植物的水样具有二级致病能力的有害微生物的种类和浓度超过第二阈值时，控制检测模块获取与有益微生物相关的信息，其中，
当所述有益微生物的种类和浓度超过第三阈值，以第三模式对所述培育系统的水样进行消毒。
优选地，所述二级致病能力是指引起所述植物培育系统的植物发生病害的时间长、病害程度低的致病能力。
优选地，所述第三模式是指以每8～15天一轮消毒、每次消毒2～10分钟、浓度为1～5mg/L的模式向所述植物培育系统施加消毒剂。
第二阈值优选是具有二级致病能力的有害微生物对所述水培植物的生长产生重大危害的种类和浓度的临界值。
第三阈值优选是有益微生物促进所述水培植物的生长或能够对所述水培植物的生长效率有利的种类和浓度的临界值。
优选地，所述调控单元被配置为，
当所述与微生物相关的信息显示所述水培植物的水样具有二级致病能力的有害微生物的种类和浓度超过第二阈值时，控制检测模块获取与有益微生物相关的信息，其中，
当所述有益微生物的种类和浓度低于第三阈值，以第四模式对所述培育系统的水样进行消毒。
优选地，所述第四模式是指以每8～15天一轮消毒、每次消毒2～10分钟、浓度为5～30mg/L的模式向所述植物培育系统施加消毒剂。
优选地，所述植物培育系统还包括：
采集模块，被配置为采集所述培育系统的水样，
消毒控制单元，被配置为根据调控单元的分析结果以调整消毒模式，
所述调控单元能够基于水样中的微生物生成分析结果，其中，
所述分析结果是指：
基于所述检测模块采集信号，所述调控单元能够按照所述水样中微生物对植物的贡献控制所述消毒控制单元生成对应的消毒模式。
优选地，所述检测模块包括：
第一检测单元，被配置为检测所述水样中与有害生物相关的第一信息；
其中，所述有害生物包括对培育系统中种植的植物具有一级致病能力的第一类有害生物、二级致病能力的第二类有害生物和三级致病能力的第三类有害生物。
优选地，所述检测模块还包括：
第二检测单元，被配置为检测所述水样中与有益微生物相关的信息。
优选地，所述采集模块周期性地采集靠近植物根系的区域内的水样以作为所述第一检测单元和/或第二检测单元的检测对象。优选地，采集周期能够为2天/次、5天/次、7天/次、10天/次。
优选地，所述培育系统还包括：
温度控制单元，其被配置为控制所述培育系统的环境温度；
氧含量控制单元，其被配置为控制所述培育系统的环境的氧气含量；
照明控制单元，其被配置为控制所述培育系统的光照，
所述温度控制单元、所述氧气控制单元和所述照明控制单元能够定向对培育系统的环境条件进行调整，以降低病原微生物的扩散速度。
本发明还提供一种包含根系微生物的植物培育方法，包括以下步骤：
获取培育系统的水样；
获取所述水样中与微生物相关的信息；
根据与微生物相关的信息调节所述植物培育系统的水环境。
优选地，所述有害生物包括对培育系统中种植的植物具有一级致病能力的第一类有害生物、二级致病能力的第二类有害生物和三级致病能力的第三类有害生物。
本发明的有益效果：
1.本发明基于水体中的有害生物和有益微生物的实际存在情况而选择不同的消毒模式，在保证植物存活的条件下最大程度地保证有益微生物的生存，最大程度减少消毒对植物本身的影响，并且在检测到具有一级致病能力的有害生物时直接选择开启消毒模式，而不用再检测有益微生物的相关信息，只有在检测到具有二级致病能力有害生物的种类和浓度/丰度超过第二阈值时才开启第二检测单元，致病能力强的第一类有害生物对植物的影响大，致病能力强的病原微生物侵染植物后植物的发病进程快，即使存在有益微生物也可能不足以抵抗致病能力强的病原微生物对植物的危害，因此，在此种情况下，将致病能力强的病原微生物灭杀视为第一目的，即检测到第一类有害生物的结果时优先考虑消除第一类有害生物而不用检测有益微生物的存在情况。在第一类有害生物处于繁殖的强势地位时，其繁殖迅速、产孢量大，真菌的孢子的传播能力强，孢子的萌发速度快，出现该结果时的第一目的是快速将培育系统中的第一类有害生物的种类和浓度降低并消灭，否则其孢子会快速繁殖和萌发而对植物的危害程度快速上升，植物会面临死亡。
2.在第二类有害生物处于繁殖的强势地位时，第二类有害生物虽然致病能力(繁殖能力弱/萌发慢)中等、但在其种类和浓度超过第二阈值的情况下，植物有死亡的风险，即使有益微生物具有刺激植物免疫系统的功能，但是由于有益微生物的种类和浓度有限，与种类多、浓度高的第二类有害生物对植物的伤害能力相比，此时有益微生物所发挥的功能不足以抵抗第二类有害生物对植物的伤害，在该情况下，将控制第二类有害生物对植物生长的伤害作为第一目的。
3.在第三类有害生物处于繁殖的强势地位时，第三类有害生物虽然是有害生物，但其对培育系统中种植的植物不具有致病能力，如某些专化型病原微生物，培育系统中种植的为番茄，但检测到病原微生物为尖孢镰刀菌芝麻专化型，其不会引起番茄的病害，在该生长条件下进行消毒可能对植物本身产生不利影响，因此，第三类有害生物处于繁殖的强势地位时，无需进行消毒。
本发明设置第一检测单元检测与有害生物相关的信息，本发明中根据对培育系统中种植的植物的致病性的不同将有害生物的种类划分为第一类有害生物、第二类有害生物和第三类有害生物；当第一类有害生物的种类和含量超过第一阈值，调控单元控制消毒控制单元开启第一消毒模式；当第一类有害生物的种类和含量低于第一阈值，调控单元控制消毒控制单元开启第二消毒模式。当第二类有害生物的种类和浓度/丰度低于第二阈值，消毒控制单元不开启消毒模式；当第二类有害生物的种类和浓度/丰度超过第二阈值，调控单元控制第二检测单元开启以获取与有益微生物相关的信息，与有益微生物相关的信息包括有益微生物的种类和含量，在第二类有害生物的种类和含量超过第二阈值的情况下，有益微生物的种类和浓度/丰度超过第三阈值，控制单元控制消毒控制单元开启第三消毒模式；有益微生物的种类和浓度/丰度低于第三阈值，控制单元控制消毒控制单元开启第四消毒模式。
本发明基于水体中的有害生物和有益微生物的实际存在情况而选择不同的消毒模式，在保证植物存活的条件下最大程度地保证有益微生物的生存，最大程度减少消毒对植物本身的影响。并且在检测到致病能力强的第一类有害生物时直接选择开启消毒模式，而不用再检测有益微生物的第二信号，只有在检测到第二类有害生物的种类和浓度/丰度超过第二阈值时才开启第二检测单元，致病能力强的第一类有害生物对植物的影响大，致病能力强的病原微生物侵染植物后植物的发病进程快，即使存在有益微生物也可能不足以抵抗致病能力强的病原微生物对植物的危害，因此，将致病能力强的病原微生物灭杀视为第一目的，而致病能力中等的第二类有害生物对植物的影响相较而言更低，因此，在第二类有害生物超过第二阈值的情况下根据有益微生物的存在情况而选择消毒模式，这种有针对性的消毒对植物的生长更加有利；并且只在一些情况下开启第二检测单元，使得检测难度减小、检测过程缩短，提高检测效率。
附图说明
图1是本发明提供的一种优选实施方式的培育系统的简化模块连接关系示意图。
附图标记列表
100：植物；200：水样；300：采集模块；400：温度控制单元；500：氧含量控制单元；600：照明控制单元；700：调控单元；710：消毒控制单元；800：第一检测单元；900：第二检测单元。
具体实施方式
下面结合附图进行详细说明。
本申请中，有害生物相关信息指的是对培育系统中种植的植物100的根系所处的水体环境中的含有的阻碍植物100生长或对植物100生长不利的有害生物的相关信息，包括：有害生物的种类及浓度，有害生物能够为病原微生物、浮游动植物100等。不同植物100对有害生物的效应不同，同一种病原微生物，其对一种作物具有较强致病性，而对另一种作物不具致病性或影响较小。本申请中一级致病能力指的是能够迅速引起所述植物培育系统的植物100发生病害或死亡的强致病能力，如专化型植物病原体对该种植物100具有强致病性，具有一级致病能力的第一类有害生物侵染过程短、传播速度快、致病能力强，例如，尖孢镰刀菌番茄专化型会造成大面积的番茄枯萎病，引起严重的病害；二级致病能力指的是引起所述植物培育系统的植物100发生病害的时间长、病害程度低的致病能力，二级致病能力的第二类有害生物侵染过程相较于第一类有害生物的时间更长、传播速度较慢、致病能力不如第一类有害生物，如一些广谱型病原体灰葡萄孢菌、或者线虫类有害生物，侵害瓜类、茄果、白菜等蔬菜，但危害能力较轻；三级致病能力指的是培育系统中的病原微生物对种植的植物100无致病性，三级致病能力的第三类有害生物虽然是有害生物，但其对培育系统中种植的植物100不具有致病能力，如某些专化型病原微生物，培育系统中种植的为番茄，但检测到病原微生物为尖孢镰刀菌芝麻专化型，因此，其不会引起番茄的病害。有益微生物相关的信息指的是对培育系统中种植的植物100的根系所处的水体环境中含有的对植物100生长有利的有益微生物的相关信息，包括：有益微生物的种类及浓度，例如，青霉菌属、固氮菌属等能够抑制病原菌的微生物。有害微生物的相关信息指的是培育系统中种植的植物100的根系所处的水体环境中含有的对植物100生长有害的有害微生物的相关信息，包括：有害微生物的种类及浓度。消毒模式表示消毒方法，包括消毒浓度、消毒频次、消毒时间长度等。第一阈值，优选是具有一级致病能力的有害微生物引起所述水培植物的重大病害或引起植物100死亡的种类和浓度的临界值。第二阈值，优选是具有二级致病能力的有害微生物对所述水培植物100的生长产生重大危害的种类和浓度的临界值。第三阈值，优选是有益微生物促进所述水培植物的生长或能够对所述水培植物的生长效率有利的种类和浓度的临界值。
实施例1
本实施例以番茄的水培系统为例说明培育系统的工作过程，如图1所示。
所述植物培育系统包括：检测模块，被配置为检测所述植物培育系统中的用于水培植物100的水样200中的与微生物相关的信息，和调控单元，被配置为基于所述检测模块检测的与微生物相关的信息调节所述植物培育系统的水环境，以促进有益微生物的生长，抑制有害微生物的生长。
所述调控单元700被配置为，
当与微生物相关的信息显示水培植物100的水样200具有一级致病能力的有害微生物的种类和浓度超过第一阈值时，以第一模式对培育系统的水样200进行消毒。优选地，一级致病能力是指能够迅速引起植物培育系统的植物100发生病害或死亡的强致病能力。优选地，第一模式是指以每3～7天一轮消毒、每次消毒10～20分钟、浓度为5～30mg/L的模式向所述植物培育系统施加消毒剂。优选地，第一阈值优选是具有一级致病能力的有害微生物引起水培植物100的重大病害或引起植物100死亡的种类和浓度的临界值。优选地，调控单元700被配置为，当与微生物相关的信息显示所述水培植物100的水样200具有一级致病能力的有害微生物的种类和浓度低于所述第一阈值时，以第二模式对培育系统的水样200进行消毒。优选地，所述第二模式是指以每8～15天一轮消毒、每次消毒10～20分钟、浓度为5～30mg/L的模式向植物培育系统施加消毒剂。优选地，调控单元700被配置为，当与微生物相关的信息显示水培植物100的水样200具有二级致病能力的有害微生物的种类和浓度超过第二阈值时，控制检测模块获取与有益微生物相关的信息，其中，当所述有益微生物的种类和浓度超过第三阈值，以第三模式对培育系统的水样200进行消毒。优选地，所述二级致病能力是指引起所述植物培育系统的植物100发生病害的时间长、病害程度低的致病能力。优选地，第三模式是指以每8～15天一轮消毒、每次消毒2～10分钟、浓度为1～5mg/L的模式向植物培育系统施加消毒剂。第二阈值优选是具有二级致病能力的有害微生物对水培植物100的生长产生重大危害的种类和浓度的临界值。第三阈值优选是有益微生物促进水培植物100的生长或能够对水培植物100的生长效率有利的种类和浓度的临界值。优选地，所述调控单元700被配置为，当所述与微生物相关的信息显示所述水培植物100的水样200具有二级致病能力的有害微生物的种类和浓度超过第二阈值时，控制检测模块获取与有益微生物相关的信息，其中，当有益微生物的种类和浓度低于第三阈值，以第四模式对培育系统的水样200进行消毒。优选地，第四模式是指以每8～15天一轮消毒、每次消毒2～10分钟、浓度为5～30mg/L的模式向植物培育系统施加消毒剂。
培育系统包括：采集模块300，被配置为采集培育系统的水样200；检测模块，被配置为检测所述水样200中与微生物相关的信号；消毒控制单元710，被配置为根据调控单元700的分析结果以调整消毒模式，以及调控单元700，调控单元700能够基于水样200中的微生物生成分析结果，其中，分析结果是指：
基于检测模块采集信号，调控单元700能够按照水样200中微生物对植物的贡献控制所述消毒控制单元710生成对应的消毒模式。
根据一种优选实施方式，检测模块包括：第一检测单元800，被配置为检测水样200中与有害生物相关信息；第二检测单元900，被配置为检测水样200中与有益微生物相关的信息。调控单元700设置有第一阈值以对有害生物相关信息进行分析，有害生物包括对培育系统中种植的植物100具有一级致病能力的第一类有害生物、二级致病能力的第二类有害生物和三级致病能力的第三类有害生物。
采集模块300将采集的水样200送至第一检测单元800进行检测。第一检测单元800输出与有害生物相关的信息。优选地，第一检测单元800与调控单元700通讯连接以将获取的信息发送至调控单元700。采集模块300将采集的水样200送至第二检测单元900进行检测。第二检测单元900输出与有益微生物相关的信息。优选地，第二检测单元900与调控单元700通讯连接以将获取的信息发送至调控单元700。调控单元700设置有第一阈值和第二阈值以分析有害微生物相关的信息。调控单元700设置有第三阈值以分析有益微生物相关的信息。优选地，第一检测单元800能够为高通量测序仪。例如型号为DNBSEQ-T20×2的T20测序仪、Hiseq2500的测序仪、miseq测序仪等。优选地，本实施例中能够使用型号为GY-CYFSQ-400g的臭氧发生器进行消毒。优选地，消毒剂具有不同的种类。进一步地，消毒剂能够为过氧化氢银离子复配的杀菌产品、臭氧等。
根据一种优选实施方式，当培育系统中种植的植物100为番茄时，将第一阈值设置为2.4×105个/mL。如，当检测到尖孢镰刀菌番茄专化型的孢子浓度超过第一阈值，调控单元700控制消毒控制单元710开启第一消毒模式，第一消毒模式为3～7天一轮消毒，每轮连续消毒3次、每次消毒时间为10～20min、臭氧水浓度为7.3mg/L。优选地，臭氧浓度为5mg/L。优选地，臭氧浓度为30mg/L。这样设置的原因是：当第一类有害生物的种类和浓度超过第一阈值，由于其繁殖迅速、产孢量大，真菌的孢子的传播能力强，出现该结果时的第一目的是快速将培育系统中的第一类有害生物的种类和浓度降低，否则其孢子会快速繁殖和萌发而对植物100的危害程度快速上升，植物100会面临死亡；此外，孢子能够在空气中飘游而附着于大面积的植物100上，在适宜的温度条件下，孢子的萌发速度快，可能引起大面积植物100的死亡。而第一消毒模式的消毒强度能够达到快速将病原微生物的种类和浓度降低的目的。
当检测到第一类有害生物的种类和浓度低于第一阈值并大于0，例如为2.4×105个/mL，调控单元700控制消毒控制单元710开启第二消毒模式，第二消毒模式为8～15天一轮消毒，每轮连续消毒3次、每次消毒时间为10～20min、臭氧水浓度为7.3mg/L。优选地，臭氧浓度为5mg/L。优选地，臭氧浓度为30mg/L。这样设置的原因是：虽然真菌类病原菌繁殖迅速、产孢量大，真菌的孢子的传播能力强，但此时培育水体中的真菌类病原微生物的种类和浓度较低，以第二消毒模式进行消毒能够在第一次消毒时将水体中的真菌病原微生物消灭，达到灭菌目的，以间隔一定时间的方式对系统进行消毒能够减少消毒剂对植物100本身的影响。
根据一种优选实施方式，调控单元700还设置有第二阈值以对第一信号进行分析，其中，当检测到的所述有害生物为所述第二类有害生物时，所述调控单元700被配置为：当第二类有害生物低于第二阈值，控制消毒控制单元710不开启消毒；当第二类有害生物高于第二阈值，控制所述第二检测单元900开启以获得与有益微生物相关的信息，其中，调控单元700设置有第三阈值以对有益微生物相关的信息进行分析。
根据一种优选实施方式，将第二阈值设置为104个/mL。当检测到第二类有害生物的种类和浓度低于第二阈值，此时有益微生物的种类和浓度无论为多少，消毒控制单元710不开启消毒模式，这样设置的原因在于：对于致病能力中等的病原微生物，当其种类和浓度较低时，其存在暂时不会影响植物100的生长，若在该种情况下对植物100进行消毒灭菌，反而是对植物100的生长不利的，例如，在细菌病原微生物的种类和浓度接近微量时，水体中存在的有益微生物的种类和浓度较高，当对系统进行消毒灭菌后，虽然能够消灭细菌病原微生物，但对植物100生长有利的有益微生物的种类和浓度也会降低，有的有益微生物能够刺激植物100的免疫系统以诱导植物100的抗性；而有的微生物能够产生植物内源性酶和植物生长调节剂而促进植物100的生长，例如：胶冻样芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌等有益菌可促进作物根系生长，须根增多、促进叶片光合作用，调节营养元素往果实流动，膨果增产效果明显；有的有益微生物能够将不易吸收的营养元素的存在形式变为植物100能够利用的形式，例如氮磷，以提高植物100根系对养分的吸收效率、加速植物100的生长。当植物100根系附近的细菌病原微生物的种类和浓度处于低值，此时其并不会对植物100的正常生长产生影响，而根系附近存在的有益微生物的种类和浓度高或低时，对系统进行消毒反而降低水体中的有益微生物的种类和含量，进而导致植物100的生长效率降低。
优选地，有害微生物相关的信息能够为第一类有害生物的种类和浓度。优选地，有害微生物相关的信息能够为第二类有害生物的种类和浓度。
当第一检测单元800检测到第二类有害生物的种类和浓度超过第二阈值，调控单元700控制第二检测单元900开启，以获得有益微生物的种类和浓度。调控单元700设置有第三阈值以判断有益微生物的种类和浓度。根据一种优选实施方式，第三阈值为根瘤菌、枯草杆菌，浓度为108cfu/kg。
当检测到第二类有害生物的种类和浓度超过第二阈值，有益微生物的种类和浓度超过第三阈值，调控单元700控制消毒控制单元710开启第三消毒模式，第三消毒模式为8～15天一轮消毒，每轮连续消毒2次、每次消毒时间为2～10min、臭氧水浓度为1.7mg/L。优选地，臭氧浓度为1mg/L。优选地，臭氧浓度为5mg/L。这样设置的目的是：第二类有害生物虽然致病能力(繁殖能力弱/萌发慢)中等、但在其种类和浓度超过第二阈值的情况下，植物100还是有死亡的风险，但是由于根际的有益微生物的种类和浓度较高，在一些情况下，植物100的抗病能力较强，例如部分有益微生物能够激活植物100的免疫系统以增加植物100的抗病能力，在这种情况下既需要采取消毒的辅助手段以控制病原微生物，也需要保证有益微生物的存活，在有益微生物存在的条件下，尤其是有益微生物的种类和浓度均较高的情况下，其本身能够发挥出抗病害功能，因此，将消毒模式设置为低频次、短时间、低浓度，在控制病原微生物的情况下，最大程度保证有益微生物的种类和浓度处于较高水平，以减小消毒对植物100本身的伤害。
当检测到第二类有害生物的种类和浓度超过第二阈值，有益微生物的种类和浓度低于第三阈值，调控单元700控制单独控制单元开启第四消毒模式，第四消毒模式为8～15天一轮消毒，每轮连续消毒2次、每次消毒时间为2～10min、臭氧水浓度为7.3mg/L。优选地，臭氧浓度为5mg/L。优选地，臭氧浓度为30mg/L。这样设置的目的是：第二类有害生物虽然致病能力(繁殖能力弱/萌发慢)中等、但在其种类和浓度超过第二阈值的情况下，植物100有死亡的风险，虽然也存在有益微生物，但是有益微生物的种类和浓度较低，即使有益微生物具有刺激植物100免疫系统的功能，但是由于其种类和浓度有限，与种类多、浓度高的第二类有害生物对植物100的伤害能力相比，此时有益微生物所发挥的功能不足以抵抗第二类有害生物对植物100的伤害，在该情况下，将控制第二类有害生物对植物100生长的伤害作为第一目的，在达到第一目的的条件下，选择对有益微生物伤害性最小的消毒模式，即选择第四消毒模式，高浓度的消毒剂对病原微生物具有较好的控制作用，首次高浓度消毒后会对病原微生物有较好的控制作用，选择低频次和短时间消毒则是尽量减小对有益微生物和植物100本身的伤害。
优选地，采集模块300周期性地采集靠近植物100根系的区域内的水体以作为所述第一检测单元800和/或第二检测单元900的检测对象。
优选地，第一检测单元800和第二检测单元900能够为光密度仪，其检测菌液OD值以获取菌液浓度。优选地，第一检测单元800和第二检测单元900能够为全自动微生物定量分析仪LD-ATP。优选地，第二检测单元900能够为高通量测序仪。例如型号为DNBSEQ-T20×2的T20测序仪、Hiseq2500的测序仪、miseq测序仪。测序后得到病原菌种类、浓度/丰度。
当检测到的所述有害生物为所述第三类有害生物，控制所述消毒控制单元710不开启消毒。如番茄培育水体中检测到尖孢镰刀菌芝麻专化型、尖孢镰刀菌萎蔫专化型等病原微生物，其存在不会影响番茄的生长，不需要进行消毒，若在该种情况下对番茄进行消毒灭菌，消毒剂反而对番茄的生长不利。
实施例2
植物100生长过程受到多种因素的影响，例如，光照、温度、湿度、氧气、气体流通等的影响，对多种因素进行调整以达到适合于植物100生长的条件，并且，植物100在一些条件下容易诱发病虫害，例如在潮湿且光照较弱的条件下植物100容易诱发灰霉病，除了对培育系统进行消毒外，还能够定向对培育系统的环境条件进行调整，以降低病原微生物的扩散速度，因此降低植物100发病严重程度、更好地控制植物100的生长状态。
优选地，培育系统还包括温度控制单元400，其被配置为控制所述培育系统的环境温度。优选地，温度控制单元400与调控单元700通讯连接。调控单元700能够调整温度控制单元400的温度参数以改变培育系统的环境温度，如，调控单元700向温度控制单元400发送温度指令25℃，温度控制单元400接收指令后将温度参数设置为25℃并将培育系统的环境温度保持在25℃以为生长在培育系统中的植物100提供25℃的温度条件。
优选地，培育系统还包括氧含量控制单元500，其被配置为控制所述培育系统的环境的氧含量。优选地，氧含量控制单元500与调控单元700通讯连接。调控单元700能够调整氧含量控制单元500的氧含量参数以改变培育系统的环境中的氧含量，如，调控单元700向氧含量控制单元500发送氧含量指令7～8mg/L或者15％，氧含量控制单元500接收指令后将氧含量参数设置为7～8mg/L或者1 5％并将培育系统的根系环境的氧含量保持在7～8mg/L或者15％以为生长在培育系统中的植物100提供合适的氧气条件。
优选地，培育系统还包括照明控制单元600，其被配置为控制所述培育系统的光照。优选地，照明控制单元600与调控单元700通讯连接。调控单元700能够调整照明控制单元600的光照参数以改变培育系统的环境光照。优选地，光照参数能够包括光照周期和光照强度。如，调控单元700向照明控制单元600发送光照指令：光照周期为暗条件8h/光条件16h，光照强度为2000勒克斯，照明控制单元600接收指令后将光照参数设置为暗条件8h/光条件16h，2000勒克斯，为生长在培育系统中的植物100提供光照周期为暗条件8h/光条件16h，光照强度为2000勒克斯的光照条件。
根据一种优选实施方式，调控单元700能够根据植物100感染的病原菌类型而调整培育系统的环境条件。例如，当植物100感染灰葡萄孢属真菌后，调控单元700判断该类病原菌属于在氧充足和光照弱的条件下易于生长的病原菌，因此，调控单元700控制照明控制单元600和氧含量控制单元500调整参数，在不影响植物100生长效率的条件下，调控单元700将照明控制单元600的光照强度适当调高，如，将光照强度由1500勒克斯提高到2000勒克斯；调控单元700控制氧含量控制单元500在不影响植物生长的情况下适当降低氧含量，如，将氧含量由15％降低至10％。氧含量控制单元500、温度控制单元400、照明控制单元600定向对培育系统的环境条件进行调整，以降低病原微生物的扩散速度。
需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。本发明说明书包含多项发明构思，诸如“优选地”、“根据一个优选实施方式”或“可选地”均表示相应段落公开了一个独立的构思，申请人保留根据每项发明构思提出分案申请的权利。在全文中，“优选地”所引导的特征仅为一种可选方式，不应理解为必须设置，故此申请人保留随时放弃或删除相关优选特征之权利。
Claims (10)
1.一种包含根系微生物的植物培育系统，其特征在于，包括：
检测模块，被配置为检测所述植物培育系统中的用于水培植物的水样(200)中的与微生物相关的信息，和
调控单元(700)，被配置为基于所述检测模块检测的与微生物相关的信息调节所述植物培育系统的水环境，以促进有益微生物的生长，抑制有害微生物的生长。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述调控单元(700)被配置为，
当所述与微生物相关的信息显示所述水培植物的水样(200)具有一级致病能力的有害微生物的种类和浓度超过第一阈值时，以第一模式对所述培育系统的水样(200)进行消毒。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，
所述一级致病能力是指能够迅速引起所述植物培育系统的植物(100)发生病害或死亡的强致病能力，
所述第一模式是指以每3～7天一轮消毒、每次消毒10～20分钟、浓度为5～30mg/L的模式向所述植物培育系统施加消毒剂，
所述第一阈值优选是具有一级致病能力的有害微生物引起所述水培植物(100)的重大病害或引起植物死亡的种类和浓度的临界值。
4.根据权利要求1～3之一所述的系统，其特征在于，所述调控单元(700)被配置为，
当所述与微生物相关的信息显示所述水培植物(100)的水样(200)具有一级致病能力的有害微生物的种类和浓度低于所述第一阈值时，以第二模式对所述培育系统的水样(200)进行消毒。
5.根据权利要求1～4之一所述的系统，其特征在于，
所述第二模式是指以每8～15天一轮消毒、每次消毒10～20分钟、浓度为5～30mg/L的模式向所述植物培育系统施加消毒剂。
6.根据权利要求1～5之一所述的系统，其特征在于，所述调控单元(700)被配置为，
当所述与微生物相关的信息显示所述水培植物(100)的水样(200)具有二级致病能力的有害微生物的种类和浓度超过第二阈值时，控制检测模块获取与有益微生物相关的信息，其中，
当所述有益微生物的种类和浓度超过第三阈值，以第三模式对所述培育系统的水样(200)进行消毒。
7.根据权利要求1～6之一所述的系统，其特征在于，
所述二级致病能力是指引起所述植物培育系统的植物(100)发生病害的时间长、病害程度低的致病能力，
所述第三模式是指以每8～15天一轮消毒、每次消毒2～10分钟、浓度为1～5mg/L的模式向所述植物培育系统施加消毒剂，
第二阈值优选是具有二级致病能力的有害微生物对所述水培植物(100)的生长产生重大危害的种类和浓度的临界值，
第三阈值优选是有益微生物促进所述水培植物(100)的生长或能够对所述水培植物(100)的生长效率有利的种类和浓度的临界值。
8.根据权利要求1～7之一所述的系统，其特征在于，所述调控单元(700)被配置为，
当所述与微生物相关的信息显示所述水培植物(100)的水样(200)具有二级致病能力的有害微生物的种类和浓度超过第二阈值时，控制检测模块获取与有益微生物相关的信息，其中，
当所述有益微生物的种类和浓度低于第三阈值，以第四模式对所述培育系统的水样(200)进行消毒。
9.根据权利要求1～8之一所述的系统，其特征在于，
所述第四模式是指以每8～15天一轮消毒、每次消毒2～10分钟、浓度为5～30mg/L的模式向所述植物培育系统施加消毒剂。
10.一种包含根系微生物的植物培育方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取培育系统的水样(200)；
获取所述水样(200)中与微生物相关的信息；
根据与微生物相关的信息调节所述植物培育系统的水环境。
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