四十余年与植保机械结缘，时常感到在很多场合植保机械因作物种植制度和田间状态等而无法开展优质作业，总觉得农机农艺融合还不够，我也在个别论文中提及要定制植物，但要推动植物定制研究工作，牵涉方方面面，需要系统化思维开展体系化的推动工作，因此通过思考分析，拟就此文。
1 自然植物学及其面临的挑战和机遇
早期人类分辨所接触的植物并命名，而随着科技不断发展，人类对植物结构、化学组成、各部分功能以及繁殖方式的知识系统化并记录而形成了植物学（Botany）。植物学是生物学的分支科学，也常称为植物生物学，主要研究植物的形态、分类、生理、生态、分布、发生、遗传、进化等，开展植物资源的开发、利用、改造和保护，为人类提供丰富的食物、纤维、药物和工业原材料等。广义的植物学包括细菌、真菌、藻类、苔藓植物、蕨类植物、被子植物等，现代植物学按研究层次和重点划分为 植物形态学、植物生理学、植物遗传学、植物生态学、植物分类学。通常所说的植物学主要研究自然状态下的植物，可以将其归为自然植物学（Natural Botany）。
自然植物学面临一些困难和挑战，如，中国拥有广袤疆土，但人均耕地占有量少、地区生产力差异明显，各地耕作条件和气候类型复杂多样，农机配套难度很大，影响植物的正常生长和收获；植物自然资源面临逐步枯竭可能，人工种植成为必然选择；过度放牧使自然草场退化，需要开发人工草场；森林减少，砍树为主已变为植树造林。当然植物学研究也具备一系列优势和机遇，如，人类已有丰富的改造和驯化农作物“祖先”的经验；科技发展对自然植物的知识结构已逐步趋于详尽；生物工程技术发展提供植物学研究的先进工具；设施农业和保护地栽培等现代化农业为定制植物奠定基础；农作物无公害化和中药标准化生产等已经有了很好的基础，会逐步形成很多新的丰富发展的机遇；人工种植植物（如植树造林、人工草场等）为植物定制研究提供大量的研究空间。
随着遗传基因工程等生物技术的发展，改变了人类对自然的依赖方式，对应于自然植物学，提出创立定制植物学（Customized Botany），并建议开展植物的定制研究系列工作，促进农机农艺深度融合，满足大规模、无人化农林生产作业的巨大需求，获取作物优质高产、维护生物多样性和促进人类社会可持续发展。
2 定制植物学的体系化及分支建议
随着科技的日新月异，着眼未来植物学丰富发展的潜力，这里从物理、生物、生态、化学和综合角度，将定制植物学分为体系化的五个分支，提出一些初步的概念和研究思路，供参考。
（1）物理定制植物学（Physical Customized Botany, PCB）：从物理学角度，通过控制声、光、电、热、辐射、形状、失重等物理参数调节控制植物的生长发育，利于实现从播种、育苗、分栽、生产、采收、包装、物流以及作业设备清洗等植物生产全过程的自动化和无人化。如，可通过人为设置仿形模架，强制使植物往符合农机操作需要的方向和大小生长；将人工光源引入植物种植区域（温室大棚乃至植物工厂），根据不同植物在不同生长发育阶段，通过定制物理参数配方来精准控制声光电、温湿度以及CO2浓度和养分平衡等环境因素，适时开展农机作业，满足植物生长需求，获取植物的优质高产。
（2）生物定制植物学（Biological Customized Botany, BCB）：从微观生物学角度，把植物的各种活动（如物质、能量、信息的转化）还原到细胞水平、分子水平、甚至电子水平，通过细胞工程、基因工程等方法，按照表型要求设计的定制方案和目标要求繁殖植物和创建植物新品种，引导标准化农机设计创新。如采用DNA重组技术将产生或控制某一优良性状的基因，导入待改造植物的基因组内，获得具有优良性状的新植物（如转基因作物），实现跨越物种隔阂，高效率针对性定制和精准改良目标植物的性状。
（3）化学定制植物学（Chemical Customized Botany, CCB）：从植物化学角度，利用对植物有影响的化学元素、化合物或有机物等（如氮磷钾、化学药剂、植物激素等），对植物的生长发育、能量代谢、营养吸收、抵御病虫和生殖方式等进行定制。如，应用化学合成的植物生长激素，活化植物组织形成层细胞，利于植物养分和水分的吸收，有计划地促进植物生长；利用化学诱变剂诱发产生高密度的系列等位基因点突变进行诱变育种，可选择植物种子或植物器官和组织（如幼穗、花粉、芽、茎、愈伤组织等）进行诱变处理，定制筛选完整突变体植株或发育良好性状的完整花序等，短时间获得适于农机标准作业、具有特定表型的定制植株，并提高培育新品种植物的抗病性、抗逆性等。
（4）生态定制植物学（Ecological Customized Botany, ECB）：从宏观生态学角度，研究在环境保护、生态工程中定制植物，开展农机作业需求的器官适应、形态适应、生命周期适应、生理适应等定制研究，形成植物与环境的正向反馈机制和良性共生循环关系，使植物能更有效利用光线、水分、营养等资源，抵抗干旱、高温、低温、盐碱和污染等环境压力，在不同气候、土壤和生境条件下生存繁衍，甚至扩大到地球生物圈的组成及其植物定制调控的研究等，维持地球生物圈生态平衡。
（5）综合定制植物学（Integrated Customized Botany, ICB）：从综合施策角度，以系统论和信息论等作为理论基础，从生态系统多样性、物种多样性和基因多样性等层次，结合物理学、化学、生物学、生态学等学科，研究“以植物为中心”的系统思维，围绕植物全生命周期生长发育过程，通过生物工程技术、AI大模型理论研究定制植物的表型形态、生理机能、遗传进化和生态群落等，实现生物（植物、动物、微生物）与环境形成的生态复合体,设计无人化、智能化植物生产作业系统和装备体系，获得优化的经济、生态、社会效益。
当然，从定制植物学可以扩展到定制生物学、定制动物学以及定制农业、定制林业等。
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