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农业农村知识:农业新技术
2019/10/24 8:49:14     事业单位考试招聘网  浏览次数:                                字号:T | T
[ 导读 ] 最新农业农村常识汇总。

农业农村知识:农业新技术
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当代科技发展特别是高新技术在农业领域的广泛运用,正在成为推动现代农业持续发展和农村社会进步的首要力量。
一、绿色革命推动农业大发展
在19世纪和20世纪先后发生过四次农业革命,即19世纪90年代农业“机械革命”;20世纪初的农业“化学革命”;20世纪前半叶“杂交育种革命”,以及20世纪下半叶出现的第一次绿色革命。绿色革命是20世纪60年代中期在发展中国家兴起的,以采用农作物高产良种为中心的一场新技术革命。其主要内容是大规模推广矮秆、半矮秆、抗倒伏、产量高、适应性广的小麦和水稻作物优良品种,并配合灌溉、施肥等技术的改进。这一农业技术革命取得了惊人的进展,解决了19个发展中国家粮食自给问题。
由于绿色革命推广的一些粮食作物品种,维生素和矿物质含量低导致食用者营养不良,进而削弱了人们抵御传染病和从事体力劳动的能力。1990年世界粮食理事会提出在发展中国家开展新的绿色革命,即第二次绿色革命。其发展趋向有三个方面:①在巩固水稻、小麦、玉米育种等第一次绿色革命成果的基础上,向农业其他领域扩展。国际水稻研究所重点致力于改变植株结构、发展热带地区杂交水稻以及改进水土资源管理、提高水稻生产力的研究。有关国际研究中心(所)加强高粱、谷子、木薯、香蕉等作物的研究,并向林业、渔业等领域扩展。②在有效利用灌溉地的同时,向旱地、低地、丘陵山地扩展。旱地、低地、丘陵山地维持着20亿农业人口的生计。鉴于第一次绿色革命仅侧重灌溉和降雨多的条件较好地区,因此新的绿色革命将更多地注意低潜力地区。③扩大生物技术的研究与应用,开展“基因革命”。可望在马铃薯、草莓、甘蔗、苹果、葡萄、香蕉及多种花卉等作物上进一步扩大利用,并实现产业化。花药培养除已实际应用于水稻、小麦等作物外,在加速新品种选育中发挥更大作用。家畜胚胎移植技术在奶牛、猪、绵羊、山羊等试验基础上,加速扩大实用规模,使胚胎工厂化成为现实。单克隆抗体的研制,扩大在植物与动物疫病诊断上的实际应用。非豆科作物的生物固氮取得突破,使施肥技术体系发展取得巨大变革。
第一次绿色革命依托的主要技术是植物常规育种和杂交育种,以及与高产品种配套的灌溉系统、化肥和杀虫剂的广泛使用。而第二次绿色革命依托的技术主要是以分子生物学及基因工程为核心的现代生物技术,以及其他配套的有利于环境可持续发展的“绿色”技术。第二次绿色革命依托的技术,如研制转基因作物种子所需的科学技术,比创造第一次绿色革命农业进步所用的科学技术要复杂得多。
二、常规农业技术
常规农业技术包括育种技术、病虫草害防治技术、配方施肥技术、地膜覆盖技术、高效节水灌溉技术等多种,是农业领域的普适技术。
1.育种技术 育种技术是以遗传学为理论基础,并综合应用生态、生理、生化、病理和生物统计等多种学科知识,通过创造遗传变异、改良遗传特性,培育优良动植物新品种的技术。分为作物育种和家畜育种两种。
作物育种又称品种改良,高产、稳产、优质、高效是育种的目标。作物育种方法与作物的繁殖方式密切相关。自交作物群体是一些纯合基因型混合体,也可能是单一的基因型,异质性不大或同质,遗传上高度纯合。这类作物宜采用混合选择、纯系育种、杂交育种(主要是品种间杂交)和回交育种。最终目的是育成纯合度高的品种。但同是自交作物,育种方法也不尽一致。异交作物群体是异质的,含有很多不同的基因型,在遗传上高度杂合,自交后呈现不同程度的衰退,再杂交时又恢复正常。这类作物宜采用混合选择、轮回选择、自交系间杂交和综合杂交。无性繁殖作物用营养器官繁殖后代,育成的品种表型虽整齐一致,基因型则高度杂合。常会产生突变或芽变,因而可对之进行选择。
家畜育种是利用现有畜禽资源,采用一切可能的手段,改进家畜的遗传素质,以期生产出符合市场需求的数量多、质量高的畜产品。人们对野生动物的驯养和驯化,开始根据外貌选择最合自己需要的畜禽留作种用,逐步积累了选择育种的经验。家畜育种方法繁多,大致可分为两类:①以提高遗传品质为目的。通过杂交造成基因新组合,或通过其他引变手段使群体中出现新的变异,从中选择具有理想质量性状和高水平数量性状的个体,增加其繁殖机会。待有了一定数量的优良公母畜后,再通过近交或同质选配来提高优异性状的基因纯合性。优良小群体一经形成就扩繁,以形成一个优良种群——品种或品系。扩繁的同时可进一步以此优良小群体为基础,通过杂交→选种→近交,育成品质更高的新种群。如此反复进行可使畜禽的遗传品质不断提高。②以利用杂种优势为目的。选择优良个体或家系组成基础群,通过小群闭锁繁育来优化和提纯亲本系,然后进行各系间的杂交试验以选择配合力好的杂交组合,再扩繁配合力好的配套系,并由繁殖场按照良好的组合进行杂交,大量生产商品畜禽。各亲本系也可杂交形成合成系,再参加配合力测定以组成更良好的杂交组合,通过不断育成新系,选择新的杂交组合,杂种优势利用水平不断提高。
优良品种是农业实现优质、高产、高效的第一技术要素,对于农业发展具有十分重要的意义。如我国袁隆平等水稻专家研制的籼型杂交水稻,从1976年到1991年在全国累计推广19亿亩,每年增产粮食95亿kg,农民增收440亿元,对解决我国农民温饱问题功不可没,在世界20多个国家和地区推广,又为解决世界日益严峻的粮食短缺问题做出了重要贡献。
2.病虫草害防治技术 病虫草害是影响农作物产量和质量的主要因素之一,危害大,范围广。为确保农业增产增收,世界各国都在开展病虫草害的防治研究工作,病虫草害防治技术,已从单纯的化学防治发展到生物防治。
化学防治是农作物病虫草害的主要防治技术。化学农药是使用最早也是使用最广泛的产品,对防治病虫害效果明显。化学除草剂对控制杂草危害起到明显效果,也取得了很好的经济效益。但化学防治使用的是大量化学药品、制剂,对环境污染严重并造成公害。因此,各国科学家把常规技术与高新技术相结合,开展生物防治技术研究并取得累累成果。目前生物技术防治日益成为主要手段,而化学制剂和农药则被逐渐淘汰。
传统生物防治是指引入天敌、保护天敌、饲养和释放天敌。随着科学技术发展,生物防治研究不断深入,生物工程植物、生物农药、生物肥料等已经逐步成为生物防治的主要技术。
生物工程植物是指在植物体内植入能够产生毒素的基因,使植物制造一定量毒素杀灭害虫。我国科学家和澳大利亚科学家合作,通过外来基因渗入法,把抗病毒基因转移到普通小麦染色体内,培育出抗大麦黄矮病毒的新小麦类型,实现了小麦防黄矮病。生物农药是通过把微生物筛选、培养、加工成农药的形式来对付害虫。包括细菌农药、真菌农药、病毒农药和抗生素农药四大类。如杆菌杀虫剂、真菌杀虫剂、多角体病毒制剂等。生物肥料是存在于土壤或植物体与植物体共生的微生物。这些微生物能增强植物抵御病虫害的能力,具有抑制植物病原菌的生成和繁殖作用。科学家们已经开始对这些微生物进行分子遗传研究并取得了一定成效。
生物防治具有选择性强、效率高、成本低、环境友好、对人畜无害的优点,是病虫草害防治技术的发展方向和重点。
3.配方施肥、地膜覆盖和灌溉技术 配方施肥是根据土壤养分含量、作物需肥规律以及肥料实验结果,确定氮、磷、钾等适宜量和比例的一种实用增产技术。配方施肥需要把握三个环节:一是要测土。通过对土壤养分分析测定,较准确地掌握土壤养分状况及供肥性能,为配方施肥提供科学依据;二是要配好配方。在测土的基础上,根据土壤特性、栽培习惯、作物的需肥规律、生产水平和气候等条件,提出氮、磷、钾的最适用量和最佳比例;三是配肥(供肥)。实行配方施肥不但能提高化肥利用率,获得稳产高产,还能改善农产品质量,是一项增产节肥、节支增收的技术措施。
地膜覆盖技术是指用地膜对地表进行覆盖,实现集雨、保墒、增温、抑制杂草等综合作用的农业技术模式。其特点是通过起垄覆膜、地面覆盖,减少地表径流,抑制田间无效蒸发,保蓄土壤水分,增强作物抗旱能力,缓解干旱对农业生产的影响。地膜覆盖主要有全膜覆盖、半膜覆盖、膜下滴灌、垄膜沟灌等技术模式。
地膜覆盖技术的核心是农用薄膜的研发和生产,新一代薄膜已经取得了突破性进展,如美国研制的可透过红外线薄膜,既有助于作物生长,又能够抑制杂草滋生,可不用除草剂。还有美国研制的耐曝晒的透明聚乙烯薄膜,因温室效应可以使土壤温度升高9℃,能够杀死多种危害作物的病原体,因而可以不用或少用消毒剂。而我国研制的生物塑料薄膜和纸质地膜,除具有增温保墒作用外,为解决“白色公害”找到了新的途径。
高效节水灌溉技术是对除土渠输水和地表漫灌之外所有输、灌方式的统称。高效节水灌溉技术改变了农田水利建设方式,提高了土地利用率,节约了资源,降低了成本。高效节水灌溉技术主要包括喷灌、微灌和滴灌。
三、现代农业技术
当代高科技,特别是生物技术、计算机技术和核技术等正在迅速而有效地向农业领域渗入,使农业技术和农业生产面目一新。
1.农业生物技术 现代生物技术如基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程等广泛应用于农业,催生出许多农业生物技术,如动植物良种培育技术、动植物快速繁殖技术、动植物保护技术等。
动植物良种培育技术,运用现代生物技术和常规育种技术培育优质、高产、抗病、抗逆的动植物优良品种。在植物新品种方面,美国孟山都公司和佛罗里达大学的科学家利用转基因技术培育出世界上第一种可抗除莠剂的重组DNA小麦良种,这项突破可导致抗病毒、抗霜冻、抗干旱作物的出现。堪萨斯大学培育出土豆与西红柿的杂交品种,保留了这两种植物所具有的天然抗病能力。科罗拉多大学培育出在高盐土壤中快速生长的燕麦新品种,德国柏林基因研究中心培育马铃薯新品种,能够产生不溶性淀粉,可做生产粘贴剂和润滑剂的工业原料。巴西和比利时的科学家还用普通豆和巴西果核杂交成“超级豆”,含有丰富的蛋白质和氨基酸。我国科学家用基因工程培育出了抗病高产优质早熟的棉种。可以说,利用现代生物技术开发培育的植物良种数不胜数。在动物良种培育方面也涌现出许多振奋人心的成果,如英国科学家培育出一头“绵山羊”,尾如山羊,身躯和脚像绵羊,满身绒毛,活泼可爱。
动植物快速繁殖技术,利用现代生物技术提高植物的繁殖速度和动物的增殖数量,并使品种质量得到优化。利用组织培养技术,将优良植物的茎尖、腋芽、叶片、鳞片等器官、组织和细胞进行离体培养,在短期内获得大量遗传性一致的技术称为植物快速繁殖技术。植物细胞具有多能性,即在人工诱导下,可将一个单细胞分化成一株完整的植物。任何体细胞都可利用,一般利用茎尖组织或愈伤组织,通过试管培养。随着技术不断改进,从固体培养到液体培养,利用摇床和转床,一些植物繁殖速度更快。当前,植物快速试管繁殖已出现工厂化和产业化趋势。动物快速繁殖技术主要是利用人工授精、超数排卵、卵分割、胚胎移植等技术,主要用于畜牧业。胚胎移植技术在养牛业中已经广泛应用,把良种母牛的受精卵细胞放入液氮中冷冻,然后植入普通母牛体内,这样生产出来的后代在遗传性能上得到了优化,繁殖速度也加快了5倍。此外,使用发酵工程生产单细胞蛋白饲料,也可以使家畜快速生长,提高瘦肉率,增加产奶量。我国科学家研制的促黄体激素释放因子,可以使淡水鱼排卵增殖。
动植物保护技术,利用现代生物技术为农作物防治病虫害,为家畜防治各种疾病。如使用基因工程生产的毒素蛋白农药,可以杀灭鳞翅类害虫,使用基因工程扩增昆虫病毒,对农作物也起到生物防治作用。利用生物技术研制成功的兽用疫苗更是不胜枚举,如口蹄疫疫苗、仔猪黄痢和犊牛腹泻疫苗、狂犬病疫苗、羊腐蹄病疫苗、牛蓝舌病疫苗等。另外,单克隆抗体诊断技术运用于动植物疾病诊断,也收到了良好效果。
固氮基因工程和土壤改良技术,使用现代生物技术使农作物自行制造氮肥,应用微生物工程改良土壤,增强地力。使固氮菌与禾本科谷类植物共生,把蓝藻引入谷类作物的原生质体,使成为共生的细胞器,直接把固氮基因引入禾本植物,使谷类作物也能固氮,自供氮肥,是农业科学家的梦想,也是农业科技的前沿课题。而使用微生物基因重组技术提高土壤物质的分解能力,在美国已经得到初步应用。
2.农业信息技术 所谓农业信息技术,是指利用信息技术对农业生产、经营管理、战略决策过程中的自然、经济和社会信息进行采集、存储、传递、处理和分析,为农业研究者、生产者、经营者和管理者提供资料查询、技术咨询、辅助决策和自动调控等多项服务的技术的总称。它是利用现代高新技术改造传统农业的重要途径。
农业信息技术应用的现状主要体现在四个方面:第一,数据库与网络。农业信息量大、面广而分散,目前国际上最普遍、最实用的方法是将各种农业信息加工成数据库并建立农业数据库系统。第二,精确农业。精确农业发源于美国,是信息技术与农业生产全面结合的一种新型农业。主要由10个系统组成。包括全球定位系统、农田遥感监测系统、农田地理信息系统、农业专家系统、智能化农机具系统、环境监测系统、系统集成、网络化管理系统和培训系统。其中,遥感技术已被欧洲、美国、日本、中国和澳大利亚等国家广泛应用于农业资源调查、农业生态环境评价、作物产量预报和农林牧灾害监测等各个方面。第三,专家系统。建立以主要农作物、畜禽、水产为对象的生产全程管理系统和实用技术系统,促进农业生产的科学管理和先进技术的推广利用。第四,虚拟农业。虚拟农业是以农业领域研究对象(农作物、畜、禽、鱼、农产品市场、资源高效利用等)为核心,采用先进信息技术手段实现以计算机为平台的研究对象与环境因素交互作用,以品种改良、环境改造、环境适应,增产等为目的的技术系统。如,我们可以用虚拟现实技术演示农作物生长情况、病虫害侵袭情况、自然灾害情况、土地污染情况等,用于指导农业生产和管理。也可以设计出虚拟作物、畜禽,从遗传学角度定向培育农作物,改变传统的育种和科研方式。
农业信息技术在我国农业生产上也得到初步应用。一是精准农业开始在全国部分地区进行推广。全球定位系统、遥感监测系统地理信息系统和自动控制系统等技术在新疆建设兵团、各地农垦系统以及各地大型农场进行推广应用。二是3G、物联网、计算机等现代信息技术在农业领域开始示范应用。北京大兴、江苏兴化、河南漯河和新疆吐鲁番等地利用3G技术改变农业技术推广方式,“由一张嘴,两条腿”的传统农业技术推广模式转变为“信息化专家”这一现代农业技术推广模式;黑龙江农垦、北京、江苏无锡等地在大田种植、设施园艺、养殖等领域开展物联网应用示范;一些大型奶牛场引进国外的基于物联网技术的先进挤奶机器人。这些示范都取得了很好的成效,具有很好的推广价值。
3.农业核技术 核技术在农业生产上的应用相当广泛,而且随着科学技术的不断进步,越来越显示出其广阔的前景。所谓核技术,其实就是同位素技术。同位素有两类:一类是稳定同位素;另一类是放射性同位素。稳定同位素是通过标记示踪方法作为研究手段来为农业生产服务的;放射性同位素可以放射出α、β、γ三种射线,这些射线具有一定的能量,有不同的穿透能力,在与其他物质发生作用时会产生吸收、辐射、电离等现象,这些现象很容易被仪器探测出来。目前,核技术在农业生产上应用最广泛、成绩最突出的主要有辐射育种、同位素示踪、辐照杀虫和贮藏保鲜。
核辐射育种就是利用各种核射线照射,诱导生物的遗传基因发生变异、重组,然后根据育种目标,选择和培育新的优良品种。由于这种诱导变异的突变率比自然突变率高几百倍甚至上千倍,育种周期大大缩短。核辐射育种是当今世界上创造物种资源、选育优良品种最为投资少、见效快的途径之一。
同位素示踪技术就是把核技术应用于追踪、显示物质的转移和去向的研究。它是研究生物营养代谢、科学施肥及农药残留等的有效手段。目前已在生物代谢、作物施肥、动物免疫、昆虫迁飞、林果生产等领域广泛运用。如我国应用同位素示踪技术,摸清了多种土壤类型的有效含磷与施磷量的关系;通过标记肥料实验,探索出了水稻、小麦、高粱等农作物在一定产量下施肥量和氮、磷、钾的配比等。
辐射杀虫技术就是利用核辐射对某些昆虫实施“绝育手术”,用这种方法来防治农田害虫具有奇特的功效。由于昆虫的生殖细胞对核射线极其敏感,所以使用一定剂量的核射线照射昆虫后,这些昆虫的生殖细胞会发生变异,被照射过的昆虫放到大自然与同类交配,所产生的卵不能孵化,或在胚胎期就已经死亡,这样就可以使害虫断子绝孙,达到控制和消灭害虫目的。这项技术针对性强,防治效果持久,且没有污染,是一种有可能灭绝一个害虫种类的治虫手段。
贮藏保鲜就是利用一定剂量的核射线照射农副产品,以抑制并破坏农副产品上的微生物或昆虫的新陈代谢以及发育生长,甚至把它们杀死,从而延长农副产品的保质期,达到贮藏保鲜目的。辐射贮藏保鲜属于冷加工,是利用射线的穿透力来杀虫灭菌,不会引起食物内部温度的明显变化,也不会破坏食物的营养成分和外形。而且,辐射处理是一种物理过程,不需要添加化学药剂,所以不会有药物残留,食物不接触放射源,也不会有放射性污染。辐射贮藏保鲜不仅安全卫士,还可大幅度降低能源消耗。
起步于20世纪50年代的我国核农业技术,在20世纪末已进入成熟阶段,其中许多技术处于国际领先水平。核辐射的应用,使我国获得了大量有利用价值的早熟、矮秆、抗病、抗逆、优质及其他特异突变材料,为传统育种方法提供了遗传资源。同时,在农业环境保护、土壤改良、合理施肥与灌溉、动植物营养代谢、放射免疫、畜禽的生殖生理和疾病防治、昆虫辐射不育、农产品保藏加工、低计量刺激作物增产等方面也都取得了较大进展。

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