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序论:在您撰写农业生产技术论文时,参考他人的优秀作品可以开阔视野,小编为您整理的7篇范文,希望这些建议能够激发您的创作热情,引导您走向新的创作高度。
1、生物技术在农业生产中具体应用
现代生物技术是一门集多项顶尖技术与工程原理、信息科学等为一体的综合性学科。一般来说现代生物技术主要包括以下七项技术:基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程、蛋白质工程、分子标记技术、生物芯片技术。上述七项技术彼此之间是相互联系,相互渗透的。其中基因工程是核心技术,它能带动其他技术的发展。因此本研究以基因工程在农业中具体应用为例进行系统研究。
(1)基因工程在植物遗传改良中的应用
我国基因工程在植物遗传改良中的应用现状主要包括抗逆作物育种、品质改良育种和固氮育种等。例如在转基因水稻新品种培育、转基因玉米新品种培育和转基因棉花的研究与产业化等方面都取得了较好的成绩。在我国每年植物因病毒、细菌及真菌、害虫、杂草、旱寒盐、高温等因素给粮食作物、园艺作物及经济作物造成了巨大的损失。随着我国现代农业生物技术的发展,以上问题也正在一步步解决之中。目前我国已相续培育并成功推广种植了一些转基因抗病毒作物、转基因抗细菌及真菌作物、转基因抗虫作物、抗除草剂作物、抗盐碱作物、抗旱作物、抗寒作物、抗高温作物等。例如在抗盐碱作物方面,刘岩、玉慧中等将抗逆基因mtlD和gutD基因转入植物,获得了烟草、玉米、水稻等植物的耐盐碱转基因株系;在抗旱作物方面,我国科学家把美洲拟碟抗冻蛋白基因转入番茄,得到转基因抗寒番茄。此外我国还成功培育了烟草、马铃薯、黄瓜、番茄等抗病毒作物和将Bt杀虫剂晶体蛋白基因与豇豆胰蛋白酶抑制剂基因复合在一起的双价抗虫棉。在抗逆作物的培育和推广方面,可以说我国处于世界领先地位。
(2)基因工程在利用农作物生产食品中的应用
利用基因工程技术作用于农作物生产食品和食品添加剂主要包括三方面:改进食品原料的品质、改善果蔬采收后的贮藏保鲜性能和开发新型功能性食品。利用基因工程技术可对植物的蛋白质、油脂、淀粉、糖类、维生素等品质性状进行改良,也可延长果实储存期和改良食品风味。
2、生物技术在农业生产应用中存在的问题
(1)生物技术研究方面存在的问题
首先,基础研究比较薄弱。其主要原因:一是由于基础研究的直接性和可见性成果不是很显著,所以很多科研人员不愿意扎深根认真从事基础理论的研究;二是由于绝大多数人都没有认识到基础研究的重要性、基础性和长远性,所以我国在基础研究方面的投入更是微乎其微。由此可知我国在基础研究方面无论是其重视程度还是资金投入和相关政策体制都存在很多问题。其次,应用研究还很欠缺。一方面是由于基础理论研究的薄弱决定了基础应用研究的缓慢发展。同时基础应用研究自身也存在很多问题。比如在植物基因工程育种方面存在如下问题:分离植物目的基因困难,导入外源基因的过程及其控制较为复杂。还有基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程、蛋白质工程、分子标记技术和生物芯片等现代生物技术各分支领域的结合度不高。第三,某些前沿领域的研究相对滞后。虽然我国在转基因抗虫棉、转基因水稻及家蚕基因方面处于国际领先地位,也参与了一些国际重大的基因组破译计划。但是我国所真正拥有自主知识产权保护的专项领域还是比较少的。这主要是由于我国的生物技术前沿领域研究较美欧等发达国家相对滞后。比如说在生物固氮领域研究得不够深入,影响转基因效率的各种因素、植物光合作用机理等重大问题的研究尚未突破,特别是生物技术与信息技术、神经科学等学科的交叉综合研究还没有引起足够的重视。
(2)生物技术应用所导致的一些问题
首先,对生态的负面影响。现代生物技术的发展和广泛应用,为我们解决了许多重大的环保问题,同时也研发出了不少的新型高效环保产品。但是不可否认,由于其技术本身的发展历程和科学技术在大自然面前的卑微,生物技术的应用也可能引发一些新的环境问题。此外随着全球未来人口数量的继续增加,利用抗逆作物转基因品种扩大农业耕地面积的同时,氮素等农业资源的使用量也随之加大,造成氮素等矿质营养物质生物化学循环的改变,对水体的富营养化可能具有潜在的促进效应,产生不利于人类和动植物生存和可持续发展的不利后果。可见,生物技术在农业生产中的应用也可能引起降低生物多样性程度、改变土壤结构、污染环境等导致生态失衡的一系列问题。其次,对食物安全的影响。转基因食品的安全性问题是潜在性的。主要表现在三方面:一是转基因食品的毒性问题。在这方面,目前只有一些相关的试验报道,尚无人体的研究报告。研究者用转基因食物喂养大鼠,结果有的试验显示大鼠的免疫系统受到破坏,有的试验显示对大鼠没有影响。二是转基因食品的过敏反应问题。假如供体基因的作物具有使某一部分人产生过敏的过敏源,那么将此作物的基因转移到其他作物,这种转基因作物便具有引发过敏的能力。三是转基因食品中的标记基因对抗生素的抵抗作用问题。在这方面,相关研究显示可能性是比较小的,但是我们也不容忽视。
(3)人才紧缺
根据孟弘等人在《对我国生物技术人才问题的几点思考》一文中介绍据2012年统计,我国设生物科学、生物技术和生物工程三大专业的高校已从2011年的978所上升至1058所,招生人数在2011年就超过8万人。目前估计我国生物专业在校生总人数不低于45万,每年毕业的人数5—7万。估计到2020年,我国培养的生物专业大学毕业生总数不少于40万,我国生物技术发展已经具有了很好的技术人才储备。可知我国生物技术方面人才的储备还是很充足。可是仍然存在以下问题:一方面人才培养的速度远远跟不上人才的需求量;另一方面从国外引进的农业生物技术高端人才更是稀缺。还有我们国家派出到国外学习借鉴的人才也显得不足。同时在我国,培养既懂科研技术,也知道生产和市场动向的复合型人才体系尚未建立。此外食品安全评估体系人才的培养方案和模式的构建尚未提上议事日程。再者虽然我国生物技术人才的储备已经很充足了,但是这些从高校培养出来的生物技术人才其毕业后从事农业生物技术方面工作的人占整个生物技术领域的比重比较小。
二、改进生物技术在农业生产应用中采取的措施
1、加强农业生物技术的研究
(1)加强生物技术的基础研究
由于现代生物技术涉及的领域广、范围宽。所以,针对我国在农业生物技术基础理论研究方面的薄弱,我们应该继续加强分子生物学、细胞生物学、微生物学、免疫生物学、人体生理学、动物生理学、植物生理学、微生物生理学、生物化学、生物物理学、遗传学等生物科学基础理论的研究,同时也要加强与生物技术紧密相关的化学、化学工程学、数学、微电子技术、计算机科学等基础理论的研究。
(2)注重生物技术的应用研究
在生物技术领域,基础理论研究的目的是为了更好的服务于基础应用的研究。所以我们必须将基础理论的研究与基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程、蛋白质工程、分子标记技术和生物芯片等现代生物技术的基础应用研究相结合,进行紧密而系统的研究。进而将这些基础理论与基础应用的研究同计算机科学、信息科学和微电子技术等相结合而后应用于生物技术育种、生物饲料、基因工程疫苗和功能性食品的开发等农业生物技术重大领域的研发。从基因组测序的研究转向基因功能探测和蛋白质功能探测的研究。例如,在生物固氮方面,在我国农区的布局上,氮含量高的区域实行豆、禾、经济作物间套轮作,可缓解和排除氨阻遏的障碍,发挥根瘤菌的固氮作用,实现两种作物互惠和高产;在有条件的草地发展一定面积的豆、禾、牧草混播种植制度。
2、采取措施避免应用生物技术所导致的负面影响
(1)现代性与传统性相结合
除了加强生物技术本身的研究、完善相关体制与法规、加大人才培养和资金投入以解决生物技术在农业生产应用中所带来的一些不良后果、环境问题等,我们还应该把农业生物技术的应用与生态学相结合,把生物技术育种与传统育种相结合,把生物技术作物种植、养殖与传统作物种植、养殖相结合。做到充分利用现代高科技术的同时,又顺应大自然本身的发展规律。
(2)建立健全转基因食品安全评估体系
针对转基因食品对我们人体健康的影响是潜在的和隐性的,我国应建立健全转基因食品安全评估体系。为此,我们要确立科学客观的评价原则,既不能以偏概全,夸大威胁,也不能漠然视之,回避转基因产品可能存在的潜在危险。应投专款、定专人,将安全性问题设立为一项重要课题。从食品安全、生态安全着手,实事求是地个案评估,作出科学的评价,尽快制订和完善国家生物安全管理的法律、法规体系。使转基因食品的安全评估落到实处,使老百姓对转基因食品买得放心、用得安心。一方面我们要科学合理地应用生物技术,建立健全相应的法律、法规体系和管理机构,加强转基因生物的进出口管理。另一方面我们要加强、扩大科普宣传,提高全民对转基因食品的安全意识。
3、加大人才的培养
1.1现代信息技术教育符合现代教育规律
与传统教学方式相比,现代教育技术可以将信息以多样化、非线性的形式加以呈现,其具有以下特点:①在知识结构方面,现代教育技术是一种以人类思维方法组织教学信息的方式,使得学生可以根据自己的知识需要和学习能力来安排自己的学习。由于传统教育结构是线性化的,因此,它根本无法多层次、多角度地获得知识信息,而且无法按照教师的教学计划来完成学习。②在认知过程方面,现代教育技术教学揭示了人类掌握知识、形成能力的阶梯式发展过程;传统的职业技术教育教学过程,由于对理论知识的感知、理解、巩固和运用需要一个较长的时间周期,对于学生来说难以熟练掌握运用,不利于于阶梯式发展过程的形成。而现代教育技术可以很好地将感知、理解、巩固与运用融合为一体,有效地促进个体主动参与、运用知识的递进式学习过程中。
1.2可个性化自主学习,形成相互协作的教学环境
传统的教学模式虽然也有互动教学环节,但只是教师和学生之间在课堂上被动地互动教学,没有发挥学生学习的主观能动性。现代教育技术的发展,使学生和教师之间的互动呈现多元化,既有学生和老师之间的课堂互动,又有课下老师和学生之间的跨越时空的互动,也有同学之间的无限制的自由交流;同时也增加了学生和机器之间的人机互动,这些既增加了学生学习的兴趣,也极大地发挥了学生学习的主观能动性。所有这些显然是传统教学所无法完成的。
1.3促进了教学手段的发展,丰富了教学内容
现代教育技术可以将声、文、图像和动画集于一体,能够将抽象、晦涩的知识变得生动有趣;能够将复杂的物体通过动画及虚拟现实技术变得简单易懂;能够超越现实空间和时间,生动展示历史或未来的认知对象;能够将现实世界难以完成试验、操作过程等在虚拟的世界里得到很好的实现,并且能够取得很好的效果。这些都能够充分调动学生学习的积极性,变被动为主动,使学生占有的时间不断扩大,使得教学过程与教学效果达到最优化状态。
2农业生产机械化课程实践教学现状和存在的问题
农业生产机械化课程的实践性很强,由于现在的学生年龄小,没有参加过农业生产实践,仅仅依靠老师在课堂上讲授根本无法学生理解及掌握本课程的内容,但由于受到时间、地域及季节的限制,农业生产机械化化的实践教学受到诸多的限制,有一些实践教学根本无法完成或只是部分完成,这些也极大地影响了教学的效果。
2.1学生的重视的程度不够,与教师互动性不强
实践教学虽然是教学的一部分,能够增加学生实践动手的能力,为今后的工作打下良好的基础,但许多同学对实践课没有兴趣,认识程度不够,学习的积极性不高,态度不认真;由于生产单位条件比较苦,部分学生怕苦怕累,致使实习无法完成;教师在进行实践课讲解时,大部分学生只是被动地与老师进行互动,从不主动提出问题,课下与老师之间更是基本零互动,影响了教学效果。
2.2学校实践教学的硬件条件无法满足教学需要
本课程的实践教学需要编制不同的作业机组来满足不同机器的作业工艺,如耕地、整地、播种、田间作业工艺和收获等。这需要很多与本地域农业生产相关的动力机和作业机,并且要求学生在实际的农业生产中会熟练运用和操作这些机械。但由于学校的经费限制,不可能全部购买这些农业机器用于实践教学,虽然学生也参加过春播实习、秋收实习,但这些实习只是参观实习,学生也没有动手的机会,无法增加对这些内容的感性认识。
2.3由于季节性限制,实习生产单位不愿意提供实习地点
农业生产的季节性很强,无论是春播还是秋收都要求在一定的时间内完成,学生到生产单位实习,势必影响生产单位的农业生产。因此许多生产单位都不愿意接纳前来实习的学生,有的生产单位碍于情面,虽然同意学生实习,但由于现在农业生产单位的农业机械都属于私人所有,怕影响生产和出现安全事故,不让学生实际操作这些机械,严重影响了实习效果。
3现代信息教育技术下农业生产机械化实践教学改革的对策及设想
3.1以多媒体技术为中心,激发学生学习的兴趣
多媒体技术是信息技术的重要发展方向,涉及音频技术、图形与图像处理、计算机动画技术、计算机视频技术、多媒体著作工具以及多媒体软件开发技术等。教师在讲授理论课的时候,利用多媒体技术,将所要实践的内容以动画、视频或者其他多媒体的形式展现在学生面前,同时要求学生课下通过各种现代化的手段,去获得所讲授部分的多媒体内容,并要求学生将所找到的相关多媒体的内容用QQ或E-mail发给教师,作为给学生平时成绩的依据,来激发学生学习的兴趣。
3.2以互联网为中心,加强学生和老师之间的互动
互动教学法是教学方法中的一种,课堂上的互动不仅能够使活跃课堂教学气氛,增加学生学习的主动性,还能加深学生对所学知识的理解;课下互动,能够使学生在学习、思考课堂讲授的内容和预习新知识的时候出现的问题及时得到解决。课下互动可以采取给老师打电话方式,也可以采取一些联系工具(如QQ、E-mail和微信等)同老师联系。对于经常与教师主动互动的学生,也作为给学生平时成绩的依据。
3.3以3D技术、多媒体技术和虚拟现实技术为中心,建立虚拟农机实验室
随着计算机技术的飞速发展,一些在现实世界比较困难完成和不能完成的试验在虚拟现实的环境中得以完成。虚拟农机实验室主要包括农机配备虚拟实验室、农机作业虚拟实验室。虚拟农机实验室里的动力机和作业机都是根据实际的农机通过3D建模建立起来的模型,模型具有的功能与真实的机器具有的功能一样。机器类型既有传统的机器,也有目前在农业生产中应用较多的现代化机器。在农机配备虚拟实验室,学生可以根据农业生产单位的实际需要,输入相关的参数就能够自动从虚拟动力机库和作业机库设计出几种机组的配备方案,最后根据实际需要再确定出机组。在虚拟农机作业实验室,学生坐在虚拟操作台上,对农业作业机组进行操作,就如同亲临现场一样。如耕地作业是采用内翻法还是外翻法,学生根据选择进行确定,然后根据选择的行走方式,学生就像亲自驾驶真实的农机一样,在田间耕作,当行走路线发生错误时,电脑会发出提醒;当耕作完成后,电脑会根据你操作的好坏,给出一个成绩,并自动记录到该学生的记录下。教师根据每次操作的成绩作为给学生平时成绩的依据。学生将耕地、整地、播种、田间作业工艺方法和收获的方法等在虚拟农机实验室操作熟练之后,再到实习单位去现场实习,会达到事半功倍的效果,对于没有条件到现场实习的院校,通过虚拟农机实验室的训练,也基本能够达到实践教学的要求,且不受时间和季节的限制。
4结束语
(一)档案机构单一
馆藏档案中文书档案所占比例偏重,而科技类档案比例偏小,农业技术类档案更是偏少,尤其是经济普查、土地普查等信息偏少,资料更新缓慢,不利于档案信息的开发利用。
(二)档案质量不高
农村特色的资料比较少,有的不完整,也不利于档案信息的开发利用。造成这个问题的主要原因就在于对农村档案工作的不重视,对档案工作的要求、规定不了解,专职档案人员配备不齐,档案硬件条件差等,使得农村档案信息反映地方特色经济、地方独特风情的资料少。
(三)利用方式单一
农村档案保管条件差,保管工作也不规范,且长期处于封闭状态,其他用户对档案的内容和结构、对档案的查询方式不了解,对利用档案的意识不强。
二、开发利用现代农业生产档案的意义
一是利用科技档案为农村生产决策提供支撑。农业技术档案是科技信息的重要组成部分,有以往应对自然灾害的档案资料、本地土壤情况、种植作物的生产情况、农业技术的试验和推广情况等,可以及时向有关领导、科技人员提供符合本地特点和实际的信息,指导决策。
二是利用科技档案有利于转变农业增长方式。在进行农村科研、技术推广时,需要充分了解和掌握过去科研情况,因此离不开对科技档案信息的了解和研究。研究和利用已有的科研成果、科技应用信息,有助于开阔视野,减少不必要重复劳动,提高科研成果推广速度和效率。
三是开发档案可以促进农村科技传播和交流。农村科学技术研究是提高农业产量的重要手段,利用农业技术档案进行科技传播和交流,可以减少重复劳动,加速农业科学技术推广,提高农科人员的科技素质和农民的科学种田水平。
三、加强农业技术档案开发利用的有效对策
(一)牢固树立档案利用意识
要树立做好档案工作的信心和决心,从组织机构、资金设备、存档规范等方面入手,并且保持对农村技术档案信息的敏感性,保存准确、系统的农业技术档案,才能谈如何开发利用的问题。
(二)不断拓展主动服务措施
档案部门及档案工作人员应当注重向农村档案用户提供利用方面的宣传和指导,提高他们查档利用的能力。一是要重点介绍馆藏档案的内容、价值。要让农村各部门了解农业档案尤其是技术档案的内容,有哪些是可以利用的,哪些是值得参考和借鉴的,要能够给使用者提供档案的来源和线索。二是要重点介绍利用档案的方式和方法。要大力宣传档案利用的方式和方法,包括:如何利用检索工具,利用档案的制度规定是什么,哪些内容是可以复印带走、哪些是只供内部查阅等等。三是要主动指导用户利用和查阅档案信息。可以采取设立开放日、举办展览、发放宣传资料等方式,让用户知晓如何利用档案,在查阅档案过程中,主动介绍和指导各个检索工具的用法,提供档案的信息。
(三)丰富完善馆藏内容
从内容上看,要充实完善科技档案、历史档案或农村技术开发专门档案,突出地方特色,对农村技术推广中的试验结论、研究过程等内容进行充实和完善,给充分利用农业技术档案信息打下基础。
(四)创新开发档案信息
对农村档案中的农业生产、经济建设、自然科学调查与考察数据等方面的记录进行分门别类,超前服务,编写档案汇编,系统介绍档案资料成果,浓缩农业科技信息,以书面或电子形式揭示馆藏档案的内容、价值,并且通过宣传、提供电子查阅等方式将这些资料送到广大农业科技站或农业科技人员手中,便于他们利用。
(五)尽快完善档案网络建设
阜阳市位于淮北平原的西北部,砂土层较深厚,属暖温带半湿润气候区,地势平坦,光、热、水、气等自然资源丰富,生产条件比较优越,蕴藏着较大的增产潜力,是种植花生的良好基地。花生不仅含有丰富的蛋白质、油脂等,而且国内及国际市场需求很大。以前,由于群众缺乏种植花生的栽培技术,故造成夏花生产量一直徘徊在2100kg/hm2左右和春花生徘徊在5250kg/hm2低产量,在很大程度上挫伤了广大群众种植花生的积极性,影响和制约着当地经济的发展,因此提高花生的高产栽培技术有着十分重要的意义。
1选用优良品种,搞好播前准备
选用优良品种是夺取花生高产的关键措施,俗语说“好种出好苗,好苗夺高产”。通过多次试验,适宜我区种植的花生品种有鲁花一号及海花一号,这2个品种增产潜力大,抗逆能力强,花多针多,生育期在130d左右,是当地花生种植的理想品种。播种前先果选,后粒选,其次用温水浸种和25%多菌灵拌种。同时进行土壤处理,用呋喃丹1.5kg与麦麸8kg拌成毒饵施入土壤中,防治地下害虫。不仅可以一播全苗,而且有效地控制病虫害的发生。有了良种,还要讲究适期足墒播种。就沿沙河流域来讲,春播花生面积较少,大部分都是在5月底、6月初种植夏花生,当时正值气候干燥、日照充足、干旱少雨季节,空气及土壤中的水分含量少,因此要搞好造墒,保证足墒下种,为花生整个生育过程的生长打下良好基础。
2适期早播,合理密植
适期早播、合理密植是高产攻关的决定性因素。在适宜播种期内,播期愈早,生育期愈长,籽粒愈饱满,产量就愈高。因此,在麦收后,要抢时抢墒播种,不要拖延播种期,一般6月5~10日播种结束。在做到适期早播的同时,还要掌握合理密植这一关键技术环节,一般种植22.5万株/hm2左右。
3加强田间管理
3.1苗期管理
花生出苗后及时查苗补缺,达到苗全、齐、匀、壮,促进花芽分化,花针期要确保植株生长稳健,及时查防害虫,花针下扎前,进行中耕培土2~3次或中耕不培土,用手压分枝,使分枝早接触地面,有利于花针早入土,提高有效果数,增加百果重量。培土时施二铵225kg/hm2,草木灰450kg/hm2。
3.2合理追肥
除了追施二铵和草木灰外,还要追施一定量的钙肥。钙是花生生长发育所必需的大量元素之一,花生施用钙肥不仅能提高光合强度,加速光合物的积累运转与分配,而且能促进荚果充实饱满,提高花生单产。据调查,施用450kg/hm2石灰比不施石灰的可增产荚果690kg/hm2,百果重增加21g。结荚期应促进营养生长,适时转移到生殖生长上来,稳住植株长势,如有旺长趋势,可及时喷B9或缩节胺1000倍液,控棵促果。
3.3科学管水
花生具有“喜涝天,不喜涝地”和“地干不扎针,地湿不鼓粒”的特点。要做到旱灌涝排,满足花生生长的需求,保证花生正常发育,获得花生高产。饱果期喷施磷酸二氢钾2.25kg/hm2,可喷2次,既能保持花生青秀不衰,又能增加籽粒的饱满度,从而提高花生产量。
4病虫鼠害防治
近两年来,我国科技界在研究推进新的农业科技革命中,对国外这一技术体系的发展趋势,引起了广泛的关注。新闻媒体陆续有了一些报导,有的单位已开展了有关研究和试验示范工程准备工作,国内外的学术交流与合作联系开始活跃,国外有关产业界开始向我国推荐其技术产品,密切关注中国走向21世纪实现农业现代化、信息化中这一巨大的潜在技术市场。可以预言:“精细农业”技术体系的试验示范及其相关技术产品的开发研究,将在世纪之交成为推进我国新的农业科技革命中的重要研究课题。信息技术革命为农业生产现代化发展提供了新机遇,在开拓新的前沿科技应用研究领域中,发达国家和一些发展中国家的起跑线拉近了距离,时间上的差距在缩小。在某些重要领域实现技术发展上的跨越,将是机遇性的挑战。
主席1998.9在安徽考察工作时的讲话中指出:“现在一些发达国家,已经把基因育种工程、电子信息互联网络、卫星地面定位系统等高新技术应用于农业。我们必需有紧迫感,尽快迎头赶上”。“精细农业”技术体系是农学、农业工程、电子与信息科技,管理科学等多种学科知识的组装集成,其应用研究发展必将带动一批直接面向农业生产者服务的电子信息高新技术与工程装备技术的研究与开发,对推动我国基于知识和信息的传统农业现代化,具有深远的战略性意义。“精细农业”,即国际上已趋于共识的“PrecisionAgriculture”或“PrecisionFarming”学术名词的中译。国内科技界及媒体报导中目前尚有各种不同的译法和对其内涵的理解。如译为“精准农业”、“精确农业”、“精细农业”等。实际上,目前国外关于PrecisionAgriculture的研究,主要是集中于利用3S空间信息技术和作物生产管理决策支持技术(DSS)为基础的面向大田作物生产的精细农作技术,即基于信息和先进技术为基础的现代农田“精耕细作”技术。因此,作者认为采用“精细农业”或“精细农作”译名来表达当前实践的这一技术思想的内涵可能更为确切。诚然,当今实践的“精细农作”技术思想,应该扩展到设施园艺、集约养殖、产品加工及农业系统的精细经营管理方面,而形成为完整的“精细农业”技术体系。
“精细农业”技术是直接面向农业生产者服务的技术,这一技术体系的早期研究与实践,在发达国家始于八十年代初期从事作物栽培、土壤肥力、作物病虫草害管理的农学家在进行作物生长模拟模型、栽培管理、测土配方施肥与植保专家系统应用研究与实践中进一步揭示的农田内小区作物产量和生长环境条件的明显时空差异性,从而提出对作物栽培管理实施定位、按需变量投入,或称“处方农作”而发展起来的;在农业工程领域,自七十年代中期微电子技术迅速实用化而推动的农业机械装备的机电一体化、智能化监控技术,农田信息智能化采集与处理技术研究的发展,加上八十年代各发达国家对农业经营中必需兼顾农业生产力、资源、环境问题的广泛关切和有效利用农业投入、节约成本、提高农业利润、提高农产品市场竞争力和减少环境后果的迫切需求,为“精细农业”技术体系的形成准备了条件。海湾战争后GPS技术的民用化,使得它在许多国民经济领域的应用研究获得迅速发展,也推动了“精细农业”技术体系的广泛实践。使得近20年来,基于信息技术支持的作物科学、农艺学、土壤学、植保科学、资源环境科学和智能化农业装备与田间信息采集技术、系统优化决策支持技术等,在GPS、GIS空间信息科技支持下组装集成起来,形成和完善了一个新的精细农作技术体系和开展了试验实践。迄今支持“精细农业”示范应用的基本技术手段已逐步研究开发出来,在示范应用中预示了良好的发展前景。近五、六年来,已有数千计的研究成果,实验报告见诸于国际学术会议或学术刊物;每年都举办专题“国际精细农业学术研讨会”和有关装备技术产品展示会;在万维网上设置有多个专题网址,可以及时查询到有关研究发展信息;美、英、澳、加等国一些著名大学设立了“精细农业”研究中心,开设了有关博士、硕士研究方向及培训课程;日、韩等国近年来已加快开展研究工作,并得到了政府部门和相关企业的大力支持。国际上对这一技术体系的发展潜力及应用前景有了广泛的共识,将成为世纪之交发展农业高新技术应用研究的重要课题。“精细农作”技术思想的核心,是获取农田小区作物产量和影响作物生长的环境因素(如土壤结构、地形、植物营养、含水量、病虫草害等)实际存在的空间和时间差异性信息,分析影响小区产量差异的原因,采取技术上可行、经济上有效的调控措施,区别对待,按需实施定位调控的“处方农作”。正是信息技术革命为这一技术思想的实践,提供了先进的技术手段。
千百年来的作物生产,都是以地区或田块为基础,在区域或田块的尺度上,把耕地看作是具有作物均匀生长条件的对象进行管理,如利用统一的耕作、播种、灌溉、施肥、喷药等农艺措施,满足于获得区域、农场或田块的平均产量的认识水平,很少顾及对农田的盲目投入及过量施肥施药造成的生产成本增加和环境污染后果。传统的农业技术推广模式,也是在区域尺度上进行品种选择、土肥监测,通过地区试验积累的适于当地的栽培管理措施向农户推荐使用。实际上,即使在同一农田内,地表上、下影响作物生长条件和产量的明显时空分布差异性,包括农田内作物病、虫、草害总是先以斑块形式在小区发生,再逐步按时空变化蔓延的特性,早已为人们所认识。几世纪前,农民把土地划分为小田块来耕作经营,正是受到对作物生长环境和产量空间变异的感性知识的影响。我国农民几千年来在小块土地上经过劳动密集的投入和积累的丰富生产管理经验而形成的“传统精耕细作”技术,也可以在小块农田内达到很好的经济产量,只是没有现代科学方法的定量研究和现代工程手段的支持来形成大规模的生产力。本世纪初期,科学家就研究报告过作物产量和田间土壤特性,如N、P、K、pH、SOM含量等在田间分布具有明显的差异性。1929年,Illinois大学C.M.Linsley和F.C.Bauer发表文章劝告农户应绘制自己田区内的土壤酸度分布图和按小区需求使用石灰的建议。
之后,一直都有关于农田土壤和收获量空间变异性研究的报导。八十年代以来,关于在农田中实施土壤肥力、植保和作物生产定位管理(SiteSpecificCropManagement)的技术研究受到广泛的重视。世界著名厂商先后向市场提供了装有空间定位和产量传感器的现代谷物联合收获机,已可以在收获过程中自动采集以12-15m2为单元的小区产量与对应地理坐标位置的数据,并进一步通过模糊聚类分析软件自动生成农田内作物产量分布图。多年的试验实践表明,田区内小区平均产量的最大差异可以超过100%。由于作物生产还受到气候变异的影响,经连续多年对同一田区积累的数据表明,同一小区年际间的产量差异性也可能是十分明显的。田区内产量上述明显的时空分布差异性,显示了农田资源利用存在的巨大潜力。现代农学技术与电子信息技术的发展,为定量获取这些影响作物生长因素及最终收成的空间差异性信息,实施基于知识和现代科技的分布式调控,达到田区内资源潜力的均衡利用和获取尽可能高的经济产量成为可能。图1是精细农作技术思想的示意图。其实施过程可描述为:带定位系统和产量传感器的联合收获机每秒自动采集田间定位及对应小区平均产量数据通过计算机处理,生成作物产量分布图根据田间地形、地貌、土壤肥力、墒情等参数的空间数据分布图,作物生长发育模拟模型,投入、产出模拟模型,作物管理专家知识库等建立作物管理辅助决策支持系统,并在决策者的参与下生成作物管理处方图根据处方图采用不同方法与手段或相应的处方农业机械按小区实施目标投入和精细农作管理。由图1可以看出,这一技术思想是通过多次循环的实践,来不断改善农田资源环境,积累知识,逐步达到作物生产管理精细化的过程。由于大田作物生产受到众多时空变化因素的影响,利用生产潜力的处方措施,还需要兼顾生产力、经济性、环境后果的优化目标,因此,其技术思想并不是单纯追求技术措施的“准确”。事实上,目前应用于获取小区产量数据的空间尺度为12-15m2,获取农田土壤信息的尺度大多还只可能精细到60m左右。在实际操作上,对获取的空间信息还需要通过模糊聚类处理,生成技术上可行、经济上合理的处方图来指导处方农作,因而还谈不到“精准”的操作。而且随着技术的不断进步,特别是农田土壤、作物苗情、病虫草害信息实时快速采集技术的突破,农业处方操作也将愈益精细化。上述精细农作技术体系在许多发达国家的试验和应用表明,可以显著提高耕地的生产潜力,节约良种、化肥农药和能源投入,获得良好的经济效益,受到农户的欢迎。
“精细农作”是基于田间小区作物生长条件的空间差异性,为实现优化作物生产系统的目标而提出的。但工程支持技术的开发研究,对实现这一技术思想起着重要的作用。如:农田信息采集与处方农作的空间定位,需依靠全球卫星差分定位系统(DGPS);地理空间信息管理和数据处理,需要应用地理信息系统(GIS);未来大量地理空间数据的更新,需要遥感技术(RS)的支持;作物产量计量与小区产量图的生成需要能按秒记录收获机累计产量和对应地理坐标位置的智能型收获机械,以及计算机数据处理和产量图自动生成软件技术;田区空间变量信息的快速实时采集,需要研究基于新原理的传感技术与信号处理技术;按小区实施自动处方农作、调控目标投入需要变量处方农业机械;制定科学的农作处方需要农学知识和计算机作物管理辅助决策支持系统的支持;作为一个能协调运作的智能化系统需要有高效的信息集成以及有关信息传输、标准化技术的研究等等。
迄今“精细农业”在发达国家也不过五、六年的应用试验历史,部分支持技术手段还不十分成熟,有待不断研究完善,相关的应用基础研究还比较薄弱。“精细农业”应用实践可根据不同国家、不同地区的社会、经济条件,围绕提高生产、节本增效、保护环境的目标,采用不同的技术组装方式,逐步提高作物生产管理的科学化与精细化水平。其中,获取农田小区产量空间分布的差异性信息是实践“精细农作”的基础。有了小区产量分布图,农户既可以根据自己的经验知识,分析小区产量差异的原因,选择经济适用的对策,在现实可行条件下采取适当措施实施调控;也可以根据技术经济发展的条件,利用先进的科技手段或智能化变量处方农业机械实现生产过程的自动调控。
“精细农业”研究的革命性的意义是提出了一种经营现代农业的新技术思想并付诸于实践,发展前景已在国际上具有广泛的共识。1998.1美国副总统戈尔第一次提出要建立以1米分辩率的“数字地球”的概念,在地理信息学术界引起了广泛的反响,它为认识世界科技进步对未来人类生存方式的影响提出了全新的观念。“精细农业”的实践将在下一世纪开发“数字地球”的实践中占有十分重要的地位。我国农业仍处于传统农业向现代农业转化的历史过程中,全面实践这一新技术体系的路程还很遥远。但启动这一新技术的示范与实践研究,将有利与推动实现我国农业生产知识化与信息化进程,改变传统技术思想,追踪科技进步,有利于推动基于信息和知识的农用先进支持技术产品制造业、服务业的发展。在“精细农业”技术体系的实践中,也将可开发出一系列适用新技术产品。
利用传感器感知技术、信息融合传输技术和互联网技术,构建农业生态环境监测网络,实现对农业生产环境的自动监测及智能化控制和科学化管理,提高资源利用率和劳动生产率。近年来天津市大力发展设施农业,针对新形势重点在设施物联网应用方面进行了研究,先后承担了“天津市重大科技合作项目———设施农业信息技术集成与应用”及“天津市科技支撑重点项目———天津地区温室生态系统健康及关键技术研究”。“设施农业信息技术集成与应用”项目是该站与中国农业大学合作,以本地区的设施温室及保护地为推广对象,通过引进基于人工智能技术的“设施农业病虫害辅助鉴定多媒体专家系统”,基于传感器、单片机、专家系统和手机通讯模块的“温室生态健康智能监控系统”和基于多媒体和Web技术的“设施农业生产信息远程网络咨询系统”。结合天津市农业生产实际,扩充了数据库并进行了网络化开发。建立了作物病虫害、气象信息、土壤信息、品种信息等资源的农业技术综合服务数据库系统。引进的基于传感器、单片机、专家系统和手机通讯模块的“温室生态健康智能监控系统”结合当地生产条件和需求进行了多项改造,在全市武清区多个蔬菜生产基地进行应用。
同时建立了基于多媒体和Web技术的“天津地区设施农业生产信息远程网络咨询系统”。“天津地区温室生态系统健康及关键技术研究”项目是以全市四类主要设施为研究对象,利用自主研发的基于GPRS的环境数据自动采集技术和微小昆虫自动计数、植物叶面分析系统等病虫害智能监测信息物联网技术采集的数据,结合市场信息、作物种类及品种选择、茬口安排、农艺措施等进行分析,建立天津地区四类设施的“生态经济优化”和“生态系统综合症”两个层面的温室生态系统健康评价指标体系;研究温室典型病虫害和一些新发生病虫害的发生规律和流行动态,构建模型,据此确定健康的温室生态系统各个生产环节的综合管理配套措施。
在承担物联网科技项目的同时,还开发了设施农业综合服务平台。该平台可综合展示全部联网基地内信息化建设效果。通过监控中心可将土壤信息感知设备、空气环境监测感知设备、外部气象感知设备、视频信息感知设备等各种传感设备的基础数据进行统一存储、处理和挖掘,由中央控制软件进行智能决策,形成有效指令,通过声、光、电报警指导管理人员或者直接控制执行机构的方式调节设施内的小气候环境,为作物生长提供适宜的生长环境。同时,可通过4G/GPRS/WIFI等传输技术实现上述信息的远程共享,为远程管理和科学研究提供服务平台。平台在天津市西青区大寺镇青凝候绿色农业示范园、张家窝镇花卉生产基地以及东丽区滨海华明农业公司建立了应用示范基地。
2在农产品质量溯源和农产品物流方面
通过对农产品生产、流通、销售过程的全程信息感知、传输、融合和处理,利用条形码技术和射频识别技术实现产品信息的采集跟踪,实现农产品“从农田到餐桌”的全程追溯,为农产品安全保驾护航。近年来天津市农业技术推广站同天津市农业信息中心在东丽一起执行了市经信委项目“基于RFID技术无公害蔬菜质量安全监测系统”以及市农委“数字智能精准技术在天津设施农业中的示范应用”项目。系统以溯源中心数据库为基础,以网站、触摸屏、手机短信和电话为手段,实现不同条件下的产品溯源。消费者可通过不同平台,扫描或输入产品追溯码,了解产品供应链各阶段信息。可有效加强农产品质量安全控制,建立以“市场准入”和以“产地准出”相配套的监管体系,实现质量安全管理关口前移、源头控制,从而对农产品从产地到加工经营企业直至消费者整个流程实施有效监管和追溯,做到安全事件防患于未然,保证无公害农产品的质量安全,让市民拥有消费者知情权,真正吃上“放心菜”,同时也提高了设施农业生产管理水平,增加农民收益。
3建设天津市基层农技推广体系信息服务平台
依托天津市农业科技成果转化与推广项目“基层农业技术推广体系信息服务平台开发与推广”和国家乡镇推广体系建设项目开发了天津市基层农技推广体系信息服务平台。该平台以提高农业技术推广服务水平为目的,以地理信息系统、遥感、专家系统和网联网技术为核心,整合天津市耕地、土壤、气候、栽培、植保、水等农业资源,利用现有的研究基础,开发集成了智能专家系统、智能施肥系统、农产品市场价格系统、专家视频会诊系统、政务公开系统与推广体系信息管理系统,应用于WEB网络、触摸屏终端和手机终端,构建了“市—县—乡—村—户”五级农技信息服务网络。触摸屏终端随电视、笔记本电脑、数码相机、投影仪等信息化设备在全市116个农业乡镇实现了全覆盖;研制的基于Android系统的“农技通”手机,通过与中国联通签署战略合作协议框架,组建了“1862288天津农技集团V网”,200名基层农技人员和骨干科技示范户成为首批集团用户。项目实现了基层农技推广体系信息服务全覆盖。
论文关键词:我国苹果生产中推广最成功的十项技术
一、红富士苹果品种的普及与更新,缩小了我国苹果与国际发展的差距。红富士苹果因品质优良、耐贮性好,在短短的20多年时间里,完全替代了我国栽培将近一个世纪的国光,成为生产的主栽品种,这在我国苹果栽培史上是绝无仅有的。这种品种的替代对我国苹果所产生的影响是十分巨大的,缩小了我国苹果栽培品种与国际流行品种的差距,提高了我国苹果参与国际竞争的能力。同时,立足我国实际,选择适应我国不同地域气候特点的品种,选优工作在不停的进行着。我国先后选择出了烟富系列、昌红富士、红锦富、礼泉短富、天富1号、寒富等大批优良品种,极大的丰富了我国苹果品种组成,加快了品种更新,红富士苹果优系的发展正成为生产的主流,这为我国苹果产业效益的提升打好了基础,促使了苹果产业实现了质的飞跃。
二、单果管理全套袋栽培技术,使得苹果品质大幅度提升。套袋栽培是提高果实品质的有效措施,特别是对于改善果品外观质量,提高对果实病虫的防控,改善果品食用安全都起到了十分积极的作用。由于套袋栽培具有较好的市场销售空间,高额的利润回报,因而推广快而面广,自上个世纪九十年代初开始推广到目前已经普及,套袋栽培占到了我国苹果栽培比例的80%以上,成为最主要的栽培模式。
套袋栽培在改进果实品质的同时,加速了我国苹果生产管理精细化措施的落实农业论文,疏花疏果、单果管理普及率达95%以上。这项措施的实施,有效的提高了果实品质,克服了果树大小年结果现象,实现了苹果丰产、优质、稳产,使生产效益得以大幅提升。
三、纺锤形整形,有效的解决了幼树期进入结果期迟的生产难题。纺锤形整形,主枝保持单轴延伸,枝条以长放为主,很少应用短截,对树体的刺激作用小,符合树体生长特性,树势易稳定,有利成花结果。纺锤形树形的推广,成功的解决了红富士进入结果期迟的生产难题,促进了红富士苹果在我国的大面积推广应用。同时,纺锤形整枝时,树体级次少,结构简单,有效结果枝充足,有利产量的提高,因而纺锤形成为苹果栽培的主流树形。
四、以拉枝为主的简化修剪,加快了苹果生产的普及。随着拉枝技术的普及,使苹果管理不再神秘,生产管理大为简化,以往只有少数人员掌握的技术,随着简单化而普及。拉枝技术,广大果农一看就会,一用就灵,得到迅速传播,成为目前苹果生产中修剪的最基本方法,颠覆了传统的修剪方法。一般对于树体萌生的有空间的枝条,采取长放长放再长放的方法,待枝长度超过1米后实行拉枝处理,通过“一揉二压三拉四固定”,保持基角成90度,枝成水平或下垂,就可有效地缓和枝的长势,促进形成花芽而结果。大量的生产实践证明,下垂枝不但成花容易,而且所结果实果个大、果型端正,促进下垂枝结果成为修剪的主要环节。一般一个枝条从芽抽出后,要经一年长条、两年成花、三年挂果、可持续多年结果,但枝龄过长,则结果能力下降,所结果实品质很难提高,一般枝龄在三至五年内,结果能力最强,因而在修剪时要对枝龄过长的枝实行回缩处理,以保持壮枝结果,提高结果能力,促进产量品质的提高,这是在苹果进入盛果期后应抓的关键环节。以长放、拉枝、回缩等为基本方法的简化修剪已成为树体调节的关键站。
五、覆盖栽培,有效的缓解了干旱对苹果生产的影响。干旱缺水是我国苹果生产的主要制约因素。近年来农业论文,气候反常,降水少,干旱出现的频率高,危害的范围大,促使了覆盖栽培的大面积推广,以地膜、杂草、沙石等为主的覆盖栽培有效的改善了苹果生产中水分供给状态,极大的提高了天然降水的利用率,促使了苹果产量、质量和效益的提高,特别是黑色地膜的应用,不但起到了很好的保墒效果,而且对杂草的生长具有很强的抑制作用。覆盖黑膜后,果园除草用工量减少,覆盖栽培已成为我国苹果主产区的主要栽培方式。
六、配方施肥的推广,使施肥的科学化程度提高。长期以来,我国苹果生产中施肥管理存在很大的盲目性,特别是氮肥的大量施用,导致树体虚旺,出现适龄不果现象。近年来,随着国家测土配方施肥技术的推广,这一现象有很大的改观,氮肥的施用得到有效控制,配方施肥、均衡施肥已成为苹果园肥料管理的主要方向。
七、沼肥的应用,促进了果品的有机生产进程。沼肥是将畜粪和鲜草等送进沼气池,经厌氧发酵,充分腐熟后的有机肥,在果树生产中应用,对产量和品质的提高非常有利。近年来,随着国家绿色能源项目的实施,沼气的普及,使得沼肥的应用越来越普遍,沼肥的应用加速了我国苹果产业无公害、绿色、有机生产进程,对于提高我国苹果品质,提高我国苹果国际竞争力,增加出口都是非常有益的。
八、机械作业的推广,减轻了劳动强度,提高了劳动效率。随着微型旋耕机、农用三轮车、机制喷雾器等小型农机的成功研发,由于很适宜我国苹果以家庭经营为单位的生产现状,加之售价相当,大多果农能负担得起,以上农机成为果农的生产必备。小型农机的推广,大大地提高了果园的劳动率,减轻了劳动强度,果园管理的机械化水平大大提高。
九、食心虫的危害得到有效控制,果实的商品率大幅提升。在上个世纪八、九十年代,食心虫对苹果生产危害严重,危害较重的果园,虫果率达60―70%,严重制约着苹果生产的发展,自1993年我国实行套袋栽培后,这一现状得到明显改善,加之近年来地膜覆盖栽培的大面积推广,使得食心虫结茧及出土均受到抑制。全套袋栽培,使得果实得到有效保护农业论文,食心虫的危害已由主要虫害降到次要虫害,对生产的危害已大大减轻,有的已不再有虫果出现,使得果实的商品率大幅提升。
十、栽植技术不断完善,新建园成活率高、保存好。苹果栽植后成活率低、保存差、园貌不整齐是以往苹果生产中存在的普遍问题,常导致树体进入结果期晚,前期产量的提升缓慢,这主要是由于我国北方春旱现象发生普遍,土壤墒情差所致。近年来,随着栽培时间的前移,地面覆盖保墒、枝干套育苗袋等系列措施的完善,大大的提高了新植果树的成活率和保存率,促使了幼树健壮生长,为早果丰产打好了基础。
一般在我国北方,秋季降水多,土壤墒情好,栽植果树后成活率高,于是我国苹果产区在没有浇水条件的地方,多改春栽为秋栽,充分利用秋季土壤墒情好的优势,以提高成活率。
地面覆盖后有效的控制了土壤水分的蒸发损失,使天然降水得到了最大化的利用,对促进树体成活效果非常好。
枝干套袋后,枝芽生长的微环境得到改善,枝干水分蒸发散失减少,有效的防止了抽干现象的发生,促进了萌芽,提高了成活率。