花卉种苗设施栽培的现状和发展趋势

吴 瑶，周 荣

（佛山科学技术学院，广东 佛山 510000）

1 设施栽培的概念

设施栽培是人为地利用现代设备，以适合植物生长发育的最佳环境为要求，在植物生长过程中控制适合植物生长的光、热、水、气、肥等一系列的外界环境，降低自然环境对植物的影响，实现反季节栽培的一种农业生产方式。

2 花卉设施栽培的当前发展状态

2.1 国外研究进展

国外花卉设施栽培的发展以古罗马帝国为最早，15世纪—16世纪，英国、荷兰、法国和日本建造简易的温室，进行一些简单的栽培；17世纪，法国、德国制作由玻璃制作的温室；19世纪中叶，兴起温室建筑业；20世纪后，相继在日本、荷兰、美国出现单屋面温室、高级温室，直至70年代后形成一套完整规范的技术体系。目前从世界设施农业发展来看，荷兰、以色列、美国、日本等国的花卉业相对发达，也较重视设施栽培在花卉上的应用。其中，荷兰已经实现了高度自动化的现代化园艺栽培技术。据统计，荷兰无土栽培已超过总栽培面积的70%，已成为世界上在花卉设施栽培方面首屈一指的国家。

2.2 国内研究进展

由于我国花卉行业起步较迟，在种植品种、设施装备、栽培技术、产量、品质、周年供应等方面与国外相比仍有很大差距，尤其是设施农业。我国的花卉消费量相对较低，是国内花卉发展最主要的瓶颈。我国花卉科研水平较低，科研与生产脱节现象严重，多年来一直依靠进口国外花卉品种。

近年来，我国的花卉种植面积、花卉产业的产值迅速增加，花卉生产越来越趋向于高品质，设施栽培也势在必行。但我国花卉设施栽培起步较晚，盆栽花卉的产量质量和效益与花卉生产发达国家相比，存在着较大差距，主要问题是设施栽培规模小、生产效率低、产品质量差、经济效益差。

3 花卉植物工厂种苗高效繁育

3.1 影响种苗生长和品质的环境因子

种苗生长和品质受到光照、温度、湿度、营养（矿物质元素、生长调节剂、有机添加剂等）、外植体状态等因素的影响。

3.2 种苗转化体系构建

运用能显著影响种苗的环境因子，优化种苗的遗传转化体系，通过愈伤组织诱导及与其适合条件共培优化，研究植物种苗环境适应性的理想模型。自20世纪以来，植物基因工程发展飞速，利用转基因技术培育新品种已成为现代育种的重要途径，主要有农杆菌介导法、基因枪转化法、聚乙二醇介导法、电激法、显微注射法、花粉管通道法等方法，以叶片、体细胞胚、茎段、花器官等外植体诱导愈伤组织，建立起高效稳定的再生和遗传转化体系。目前，已建立遗传转化体系的花卉种类有牡丹、百合、菊花、月季、香石竹、芍药、水仙、红掌、一品红、石蒜等。

3.3 种苗杂交后代表型智能筛选技术

杂交育种是农作物品种选育的传统手段。杂交育种是找到控制作物最佳性状的基因，对其进行标记，在后代中检测追踪，从而有目的地对单一目标性状进行基因改良，大大提高了育种效率和精准度。以基因家族代替单个基因为单位随机分配训练集和测试集数据，以解决“进化依赖”造成的模型“过拟合”问题。接着进一步利用多种算法对模型进行解析获得基因表达的关键DNA基序。深度学习模型通过模拟分子生物学过程，可以在自然群体中预测直接造成表型的因果变异，而非和因果变异紧密连锁的变异。室内植物表型监测如图1所示。

图1 室内植物表型监测及其分析对象（徐凌翔等，2020）Fig.1 Phenotypic monitoring and analysis objects of indoor plants

3.4 试管开花技术

试管开花技术是以植物体上具有繁殖性的器官和试管苗为材料，运用适合植物的培养基配方和激素，使之形成花器官的过程。试管花卉通常可以通过试管内形成花芽、试管外形成花芽2种方式获得。试管内形成花芽是通过对组培苗进行花芽诱导。试管外形成花芽是将花芽作为外植体在试管内诱导开花。试管开花具有受外界环境影响较小、成花时间较短、观赏性较强等特点。

目前，能应用此项技术的约有30多个科、100多种植物。20世纪40年代，我国学者罗伟在培养菟丝子茎尖时，发现其能够在试管中成花，这是我国首次关于试管开花的研究报道。自此以后有关植物试管开花的报道越来越多，报道的对象多为双子叶植物，也有少数单子叶植物及裸子植物。一年多次花芽分化的花卉植物比较适宜进行试管开花研究，比如石斛、一串红、石竹、月季、菊花花卉等。兰花试管开花实验如图2所示。

图2 兰花试管开花实验图示Fig.2 Diagram of test tube flowering experiment of orchid

4 未来花卉设施农业的发展

当前国内基于物联网的水肥气热的精准设施控制技术还处于初步研究阶段，生产效率还有待进一步提高。近年来，由于政府的高度重视，不断加大设施农业的投入,科研单位和企业也更加重视花卉智慧农业的发展，产业的精准度、智能化和提质增效进程加快。未来花卉设施生产结合水肥一体化技术、LED光质调控技术、CO2加富技术等环境智能化调控和立体视觉、高光谱、近红外等图像识别和品质检测技术等，进而建立花卉种苗的标准化、智能化生产和表型组学辅助育种技术，以及设施栽培环境精准调控、营养供给精准调控、花期精准调控、品质精准调控等关键技术和云平台数据库，从而最终实现花卉设施智能化生产管控技术，降低生产成本，提升花卉的观赏品质、药用品质和商品品质。