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雹害

发布时间:2020-05-26 浏览次数:次    编辑:宣城比特棋牌    行业新闻 字号:  【关闭】

【宣城比特棋牌】 站小编提醒您:【雹害】 文章内容即将呈现:

雹害是指冰降落时,砸坏农作物,破坏交通运输、房屋建筑、砸伤人畜等而引起的灾害。冰雹一般来势迅速凶猛,常伴有狂风暴雨引起山洪淹没农田等,是一种破坏力极强的灾害性天气。

冰雹是一种固态降水,在春末到秋初的暖季里,从发展旺盛的积雨之中降落。它降落时持续时间短,发生的范围较少,但在我国分布区域广,如青藏高原、甘肃东南部、祁连山区等地都是冰雹多发区。像米粒一样大小的冰雹一般对农作物危害很小,可是若像鸡蛋一样大的冰雹,从几千米高空中落下,就会使农作物受到机械性伤害,同时可能导致作物遭受冻害和虫害的影响,给农业生产带来危害。

进行大面积绿化,植树造林,改造区域性小气候,能有效的长远的起到防雹作用。目前多采用飞机、大炮等手段向雹云积累区撒催化剂,以减轻雹害。

(八)病虫害

在自然界有许多病原微生物,如细菌、真菌、病毒等都能为害农作物,形成植物病害,造成大幅度的减产,给农业生产带来很大的威胁。

能够引起病害的真菌有8000多种,病毒约有上千种,细菌也有300多种。就禾谷类作物而言,水稻上有200种真菌病害,小麦上约有80%以上的病害是由真菌所致,而蔬菜、果树、经济作物都有许多的真菌病害。病毒和细菌对作物侵害同样令人生畏,有时同一种病毒能侵害很多种植物,如黄瓜花叶病毒能侵染300多种植物。有些病原微生物在条件适宜时,能迅速大量繁殖,在很短时间内导致整块农田作物干枯而死,给农业生产造成无法弥补的损失。

培育抗病品种是防治病害的重要手段,既经济有效,又不产生农药污染问题。改进耕作制度,可减少某些病害的发生。改善栽培技术,植株生长结实健壮,能提高抗病能力。

虫害是农业生产的另一大灾害。主要农作物害虫包括麦作害虫、杂粮害虫、棉花害虫等,常见的农业害虫有:蝗虫、蝼枯、棉铃虫、麦蚜、金针虫等,有些害虫成群结队为害作物,其中蝗灾最频繁。在我国从春秋到新中国成立的2600年间,蝗虫成灾800多次,造成过严重的农业灾害,建国后党和人民政府采取积极措施治蝗灭灾,并取得了伟大成果,目前已基本控制了蝗虫的危害。现在世界范围内蝗灾尚未彻底消灭,如在连续大旱七年的非洲北部,1986年旱情刚刚略有缓和,而蝗虫却以可怕的速度繁殖成灾,警报从各地接踵而来,苏丹西部大部分农作物被蝗虫啃净,非洲人民处于水深火热之中。

为了防治虫害,首先要做好准确的虫情调查和预测预报工作,以预防为主,同时合理应用化学、生物、物理机械防治等措施,协调配合,相互补充,达到控制害虫的目的。

农业专业化

农业专业化即“农业专门化”。以一种或几种作物或牲畜为主进行的农业经营方式,它是指农业生产者之间的一种社会分工和经济联系形式。这首先是农业的区域专业化和农场经营专业化。地域专业化是某地区专门(或主要)从事某种(某些)农产品的生产。例如美国逐步形成的小麦带、玉米带、棉花带、乳酪带等农业专业化地带,出现了各种专业化的农场,进一步又把生产过程中的许多作业实行专业化、由专门的工业公司、商业公司、运输公司来承担。如肉鸡生产,有的单位专门饲养种鸡产蛋,有的专门孵化育雏,有的专门从事肉鸡育肥等。

农业专业化是现代农业的重要标志,它可以充分利用当地的农业经济资源和自然条件,减少农业机器设备投资,提高其利用率,提高生产技术水平,有利于采用现代科学技术,提高产品产量和提高劳动生产率和农产品商品率,有利于降低生产费用和提高经济管理水平,促进现代农业的发展。

我国目前农业生产技术水平仍较为落后,商品经济、科学技术和交通运输还不甚发达,农业专业化尚在逐步形成发展之中。

什么是集约化农业农业集约化也称集约经营。是指一定面积的土地上投入较多的生产资料或劳动,采用新的技术措施,进行精耕细作,既能减少每单位产品劳动消耗,又能取得较高的单位面积的一种农业经营方式。农业集约化具体为实行机械、电力作业,发展水利灌溉,增施肥料,使用良种,改良土壤等,但是主要还是决定于社会生产方式,科学技术的发展。社会生产力发展水平越高,农业集约化程度也越高。

农业集约化主要表现为①劳动集约型:发展中国家因经济较落后,而人口又较多,一般发展劳动集约型农业,另外,发达的日本因人多地少,单位面积投入的劳动力也较多。②资金集约型:美国、加拿大、澳大利亚发达国家,因国土广大,劳动力不足,一般发资金集约型农业。③技术集约型:法国、德国、丹麦等西欧等发达国家和日本,现发展资金集约型又发展技术集约型农业。我国农业生产具有精耕细作,集约经营的优良传统,新中国成立40多年来农业生产条件和技术装备有了显著改善,尤其近年来改革开放政策的实施,农业机械化有了初步发展,农村用电量、农药施用量有很大增加,在农业各方面也应用了新的科技成果,使我国传统农业开始向现代化转变。资金集约与技术集约的水平正在不断提高,形成具有中国特色的新型农业。

农业集约化可以提高土地利用率和土地生产率,增加农业经营的经济效益,避免因耕地不断扩大而带来的生态环境恶化和其他社会经济问题。

石油农业

欧美一些经济发达国家为取得高生产效率,用各种各样的农业机械化、农药等装备了农业,实现了机械化、电气化、化学化、水利化,从而消耗巨量石油和天然气的农业,称为“能量密集型农业”或“石油农业”。这种农业突出优点是大幅度提高了农业生产率,有效地促进农业剩余劳动力向非农业产业转移,促进了整个国民经济走向繁荣,但也带来许多危害。如土壤遭到破坏,流失严重,农作物虫害更难防治;环境污染严重;耗能量太多,投资太大,如美国农业30年来产量增加1倍,但能量消耗增加3倍。70年代石油价格上涨后,引起农业生产资料价格上涨,农业成本提高,农场主难以担负,政府用大量资金贴补农场,很多农场纷纷破产。

近年来我国和有些国家在某些特定区域内,根据生态学的理论,正在规划、组织和进行“生态农业”的生产试验。“生态农业”不仅能充分合理地利用自然资源,有效地提高农业生产力,而且可以避免“石油产业”所带来的一些弊端,维持自然界良好的生态环境。

农业医学

提起医学大家都知道是对人类和高等比特棋牌安卓版下载动物而言,现在随着科技的发展,对人类医治疾病司空见惯的服药、打针、动手术等方法,已应用到农业上来,产生了一门新的学科——农业医学。

植物和人类一样,经常遭受各种动物、微生物的侵害而患病。有些传染病,在数天内就可使大片农作物枯萎,致使颗粒无收。自人类懂得栽培作物以来,就一直和植物的疾病作斗争。农业医学的产生,将给植物疾病的防治带来光明的前景。

治疗植物疾病则与对人一样,必须先查清植物的生理、病理情况,以便对症下药,采取防治措施。植物生理学已是一门十分成熟的学科。在病理学方面病原体分析以及分离、提纯已十分成功。在诊断学方面,切片检查已成常规。接下来便是服药,打针甚至开刀使植物摆脱病魔的纠缠。

对付植物疾病,除了采用传统的喷洒药物方法治疗外,现已采用了一些新技法,如“药浴”“打针”等手段。例如用55℃的千分之一硫代硫酸钠溶液给桑树硬枝接穗进行“药浴”,既能杀死致病菌,又不影响接穗成活率,给局部病灶外敷糊状苗剂,可减轻疾病症状。给树手术打针是另一种新方法。在患病树木茎部钻孔,然后注入药液。用这种方法患黄龙病的柑橘和患萎缩病的桑树注射青霉素,疗效显著。对植物施行“外科手术”,清除局部病灶,对治疗树木溃疡病、烂皮病效果很好,另外,对植物还可进行“理疗”。如紫外线杀菌,红外线或微波加热等。

近年来对植物的预防医学也有很大发展,如培制疫苗,给植物“种痘”,预防疾病感染,可提高产量;在病流行时给树木打“预防针”,可控制疾病蔓延。一旦人类能完全控制植物病,使植物摆脱病魔,农业生产将迅速地发展起来,植物将以数倍的丰硕果实奉献给人类。

两高一优的农业

农业是国民经济的基础,党和政府历来十分重视农业的发展。近几年,国家在计划经济向社会主义市场经济的转轨过程中,为进一步提高农业生产的效益,提出了要发展高产、高效、优质,即两高一优农业的战略方针。当今世界,无论是发展中国家还是发达国家,尽管起点不比特棋牌游戏下载安装同,条件差别很大,都在寻找未来农业的发展途径。1991年FAO与荷兰政府联合召开“农业与环境国际会议”,通过了著名的关于持续农业和乡村发展(SARD)的《登博斯宣言》。我国的两高一优农业的发展正是与这一要求趋于一致的,它是在生态学原理指导下的一种新型农业。它以整体功能优化为特征,以科学技术为支撑,是持续性农业在我国的具体最佳模式。而作为两高一优农业的表现形式,生态农业是我国现阶段农业发展的一种可供选择的有效途径。两者的内涵是一致的。

解放以后,我国农业发展的功绩是巨大的,以占世界7%的耕地养活了占全球22%的人口,令世界瞩目。但另一方面,生态问题始终是我国农业和农村经济发展过程中的一个深层次问题。为此,我国的两高一优农业就是为了继承传统农业的精华,又吸收现代农业的先进技术。作为这一战略任务的具体措施,我国多年来推行生态农业建设试点工作,取得了较快的发展,建立了多种类型的、成功的生态工程和生态模式。而且试点的规模和范围也在不断扩大。目前全国已有县乡村各类试点1000多个,其中生态农业县已达100多个。根据部分地区的调查,开展生态农业建设后,粮食总产增产幅度在15%以上,亩产增产10%以上,分别为全国平均增长水平的4.5倍和9.2倍。生态环境明显得到改善,地方提高,有机质增加。为了进一步发展这一工作,国家已决定在全国范围内重点抓好50个生态农业县建设的试点工作。在此基础上,以点带面,逐步发展。争取到2000年,全国建成200个生态农业县,覆盖耕地面积1.5~2亿亩(0.1~0.14亿hm2)。

众所周知,我国今后经济发展的进程是“三步走”模式。第一步,到本世纪末,达小康水平;第二步,到21世纪20年代,达中等发达国家水平;第三步,到建国一百周年时,经济上接近发达国家水平。中国的农村发展也是围绕这一目标进行的。但农业面临的人口、资源、环境等制约因素,而粮食问题将是农村经济、社会发展的关键点。由于两高一优农业有利于促进农村经济持比特棋牌手机官网下载续、稳定、协调地发展,实现经济和生态两个良性循环,经济、社会、生态三个效益的统一,今后将成为我国农业发展的主要模式。

科学节水的农业

当前,水资源缺乏已成为一个全球性问题,如何更明智合理地利用有限的水资源已经越来越引起人们的重视。

据报道,目前世界上耕地面积共约210多亿亩,其中有灌溉条件的仅占10%~15%。世界总耕地面积的429%(约为90亿亩)位于降水量不足500mm的干旱半干旱地区,这些地区天然降水是作物需水的主要给源,所以这里的农业又称雨养农业。在我国,人均水资源占有量只有世界平均水平的1/4,如北京地区,预计20年后每年将缺水6~10亿m3。我国干旱半干旱地区的总面积约占国土面积的52.5%,目前在全国耕地面面积中,旱地约占74%。主要分布在沿昆仑山脉、秦岭、淮河以北十五个省、市自治区。特别是内蒙古、包头以东的长城沿线和黄土高原的广大地区,年降水量为200~500mm,99.7%的耕地都是旱地,在旱地中有效灌溉面积仅占17%,是我国主要旱地农业地区。我国旱地主要分布在北方,由于东部受季风气候,西北部受大陆气候的影响,旱、涝、低温、冷害等自然灾害频繁,有的地区由于不适当地开垦和利用,加重了水土流失,造成土地瘠薄和沙漠化。而干旱是这些地区发展农业生产的主要限制因素。这些地区农业生产水平长期处于落后状态,但这些地区也有许多利于发展农业的因素,如水热协调,太阳总辐射量大,光源资源充沛,太阳能、风能资源丰富等,面积和增产潜力很大。

农业是用水大户,即使是有限的具有灌溉条件的地区,也存在着水资源严重浪费现象。据统计,农业用水就占我国总用水量的88%,如北京地区,农业用水等于工业、生活用水总和。由此可见,发展节水型农业是我国乃至世界农业发展的必然道路。我国已将其作为一项基本国策来抓。

农业节水是通过灌溉措施和农业措施两条途径加以实现的。灌溉措施包括发展灌溉技术、方法和科学、合理制定灌溉方案。我国灌溉最原始的方法是渠灌、畦灌,在从水源到农田的输水过程中,由于渠道侧渗及水面蒸发损失了很多水分。基于此,经许多水利学家、灌溉学家不懈努力,创造出许多先进的节水、节能灌溉技术、方法,如喷灌、滴灌、渗灌、涌泉灌溉等,水分利用效率明显提高,比原始灌溉方法节水高达70%以上。有了先进的灌溉技术、方法后,还涉及到应什么时候灌,灌多少次、多少量合适等问题,这就要求广大农学家认真研究每种作物不同生育期的耗水特征、规律,以确定最适灌溉时间、次数和最佳灌溉量,以求制定出既可节水又可高产的最优灌溉方案(制度)。

农业措施主要指农田水分的管理,增加土壤的蓄水保墒及对降水的入渗能力,提高土壤有效水含量及其利用效率,将有限水量充分用于农业增产上。由于我国旱农地区地域辽阔,土壤、气候条件差异很大,应因地制宜创造出了适合各地区的不同农业技术措施。多年来,我国在这方面已取得了长足进步,如深耕、少耕、免耕法,棉花覆膜法、秸杆还田法、山地种植法等。今后应继续为此作出努力。

总之,要达到农业既可节水又可高产目的,需要许多相关科学家不懈努力,要求许多学科相互交叉、渗透、配合方能实现。因此,广大青年应勤奋学习,拓展知识面,为我国未来农业的发展奉献出自己的聪明才智。

科学持续的农业

农业是我们最宏伟的事业,人类的衣、食、住、行都直接或间接地与农业生产有关。无论资产,还是工人就业和产品的出口方面,农业都占重要的地位。谁都不愿意农业的发展受到任何的障碍,但传统农业的发展已对生态环境产生了不利的影响,森林砍伐和草地的不合理开垦使大量的肥沃土壤白白流失,农药化肥的大量施用,造成了土壤和地下水的污染,使农业的持续发展构成了威胁。持续农业就是要尽力避免和消除这些不利的影响,想方设法使农业生产持续不断地发展,并满足当代和今后世代人的基本营养需求,而且不造成资源环境的退化。

持续农业强调不可再生资源的节约和高效循环利用和可再生资源再生能力的提高,不断提高资源的产出效率,减少不利的自然、社会经济因素和其他风险给农业带来的危害,重视保护自然资源基础和人类生存的环境。它与有机农业的共同之处是强调可再生资源如水、养分等的永续利用和保护资源环境。主要的不同是持续农业并不排斥农药和化肥的使用,而是把它们作农业措施的必要补充;有机农业则强调避免使用农药和化肥,而用动物粪肥、绿肥豆科作物和有机废物,矿质岩石等替代肥,农药也以耕作、覆盖和生物控制等自然防治措施替代。在持续农业中,农药、化肥和农业机械等仍占一定的地位,但不像传统农业对它们的依赖,化肥的用量减少,作物所需的养分主要由豆科作物、植物残茬、绿肥和当地有效的有机废物提供。病虫害主要靠轮作、覆盖和生物防治等自然技术控制,农药只是病虫害综合管理系统的一部分,只有在自然控制没有效果时才使用农药,而且选用的农药也是低残毒、容易被微生物彻底分解的品种。这既降低了生产的成本,也节约了能量,减少或避免了潜在的污染。生长调节剂和机械的应用会减少持续农业的劳动力需求,但与传统农业比较有保守的趋势,并在探索更有效的机械。持续农业在资源环境保护与保持最佳生产力和减少劳动力投入之间维持一个平衡。

持续农业目前还有一个具体的可操作系统,不过因地制宜地选择适宜技术,使农业生产取得最优的生产效率,有机农业是持续农业的一种实践,但并非持续农业就是有机农业。持续农业的技术包括,水土资源保护;土壤肥力和结构的管理;病虫害和杂草控制;植物生长的潜在生产量以及资源和能量的高效率利用;替代能源的开发管理和利用等。总的目标就是要实现高效、优质、高产的农业生产系统,使世代人民都有充够的食物和良好的生活环境。

科学有机的农业

有机农业就是在农业生产中尽量避免农药和化肥的使用,而主要靠有机肥、轮作和机械耕作等措施维持农业生产的发展的一种农业方法。传统农业生产系统主要依靠农药、化肥的投入控制病虫害、杂草和作物的营养。而有机农业则以农畜粪肥、绿肥、豆科作物和有机废物等维持土壤的生产力,以轮作、覆盖、适时播种和耕作以及生物防治等措施控制作物的病虫害。

有机农业已有很久的历史,在农药和化肥发明之前,我国古代农民就主要靠有机肥和耕作措施维持较高的生产力。他们用作物轮作和适当的耕作措施以及一些设诱饵的办法较有效地控制了病虫害和杂草危害。现在的有机农业是在传统农业出现了对生态环境和人类健康的不利影响的情况下被重新提出来的,它继承了我国古代有机农业思想的精华,强调生产系统中作物种类和品种的多样性,提高农业抗御自然灾害的能力,强调自然资源的保护和生态环境的改善。

有机农业的主要技术措施包括:轮作倒茬和间作套种,就是将主要的农作物如小麦、玉米、高粱和棉花等与豆科、绿肥作物进行轮作和间作套种,这样豆科作物的固氮作用生成的有效态的氮可以供主要农作物利用,豆科和绿肥牧草还可以提高土壤养分的有效性,使主要农作物产量增加。轮作还可以打破病虫的生存环境,使病虫害得到一定程度的控制。施用牧畜粪肥、绿肥和有机废物,可以增加土壤的有机质,提高土壤的肥力。及时的耕作和锄草及播种既可以保持土壤的含水量,也可以起到控制病虫害和杂草的作用。对病虫害的控制常用生物防治的办法,也就是利用害虫的天敌来控制害虫的危害。通过这些措施,有机农业可以获得较稳定的产量。由于有机农业没有用农药、化肥等,而且维持土壤较高的有机质,使她有较强的抗御灾害的能力。在干旱条件下比传统农业的生产情况好,但在较好的条件下产量一般比传统农业低,另外有机农业需要较多的劳动力投入。虽然有机农业成本低,也不会产生生态环境的恶化,但若普及应用会使社会粮食产量供不应求,许多人可能会忍受饥饿之苦,因此不太可能被大多数农民和政府所接受。

科学生态的农业

生态农业就是以生态学原理为指导,根据生态系统内有生命的生物群体与无生命的环境之间物质循环和能量转化规律建立起来的一个综合型的生产结构,在这个生产结构中植物通过生长发育和新陈代谢过程,从周围环境中吸收光、热、水、气和养料,一部分通过植物转化后,又归还给环境;一部分为植物体积蓄、贮藏。这些贮藏的能量和物质,因动物吞食而转移到动物体内;动植物的残体被各种各样的微生物分解,复杂的有机物质转化为简单的无机物质,重新又回到环境中,为植物再一次吸收利用,这就是自然界的能量和物质的循环转移过程。在我国广东、浙江等地,农民利用生物互生互养的原理,建立起田塘生态系统。他们挖塘养鱼,在塘面上种桑,利用桑叶养蚕,再用蚕沙喂鱼,含有鱼屎的塘泥作肥料,形成一个闭合的生态链环,称为“桑基鱼塘型”生态系统。在这个食物链中,桑树是生产者,蚕是一级消费者,鱼是二级消费者,鱼塘中的微生物则是分解者,物质在其中周而复始地循环,生生不息,废物得到了全面的利用。

现在国内外对生态农业发展的总精神就是要求农业生态系统中起主导作用的人,善于遵循自然规律,立足今天,放眼未来,在发展生产的过程中,创造最佳的生态环境。

有人对我国的生态农业提出一种观点:切实根据生态学原理组织农业生产,充分利用当地自然资源,利用动物、植物、微生物之间相互依存关系,实行无废物生产,提供尽可能多的清洁产品。既有效地利用机械设备、化肥、农药,又尽量减少其污染影响,也充分吸收传统农业的经验,力争实现绿色植被最大,生物产量最高,光合作用最合理,经济效益最好,生态平衡最佳等目标。

生态农业并不排斥化肥、农药、除草剂等化学物质的使用,所以可能获得较高产量。它比较注意生态平衡,做到山、水、日综合利用,在施肥上看重有机肥料,在病虫防治上注意生物防治和综合防治,减少农药污染。所以我国大多数农业科学工作者认为,我国农业现代化只有走生态农业的道路,才能避免发达国家农业生产中所遇到的一系列问题,在产出大量优质产品的同时,也可望建立一个优美宜人的环境。

农业气象预报

在日常生活中,天气的好坏往往影响了我们的日程安排。原计划第二天爬山,结果一出门发现大雪纷飞,马路上的公共汽车像蚂蚁在爬,只好改变计划。飞机准备在中午起飞,结果还不到中午就下起了大雨,只得停止飞行。可见每天听听天气预报,对于我们每个人来说都是何等重要。我们日常生活需要天气预报,农业上同样也需要天气预报。

农业气象预报是根据农业生产的要求,预报未来可能发生的农业气象条件及其对农业作业和农作物生长、发育、产量的影响,并将这方面情况及时供给农业生产者及决策者,以便他们心中有数,及时采取措施,避免或减少不利气象条件对农业生产的影响,充分利用有利的气象条件,合理安排生产。

农业气象预报离不开农业气象指标,表明了农作物生长发育及其产量形成与大气气候条件之间的定量关系,使用数学手段对有关农业气象观测或调查的资料进行整理分析后求得的。它因作物种类、生长阶段、栽培方式以及品种、地区不同而异。简言之,它是评价天气气候条件对农业生产利弊程度的一个尺度。农业气象预报就是根据这些指标,结合未来气候条件的变化特点,采用数理方法、气象方法和生物学方法做出的预报。预报的种类和内容有:田间作业适宜期预报,如播种期、收获期等物候期;抗御自然灾害预报,如旱涝预报、病虫预报、土壤墒情预报等;产量形成条件预报,如积温预报、作物生长发育预报等。这些预报都为农业生产夺取高产、稳定打下了良好的基础。

滴灌技术

地球上人类可利用的水资源越来越少了,水资源的危机正在向人们步步逼近,在农业上采取怎样的灌溉方式才能有效地发挥每一滴水的作用?这是每一位农学家、水利学家最关心的问题。

看到“滴灌”二字,人们一定会想到,一滴一滴地灌,那么多的庄稼什么时候才能喝饱呀!其实不然,滴灌不仅能使每个植株喝饱,而且还能节约用水,发挥每滴水的作用。

滴灌是滴灌溉的简称,它是利用一套低压管道系统,以及分布在作物根部地面或埋入土壤内的滴头,将通过管道系统运过来的水一滴滴地、经常而缓慢地湿润根系附近局部土层,使植物根系生长层内土壤经常保持适宜的土壤水分状况的一种先进的灌水方法。滴灌系统是由首部枢纽(水泵、过滤器、肥料罐等)、管道系统(主管、支管和毛管)及滴头三部分组成,水源通过水泵加压、过滤器过滤,需要时再在肥料罐中掺入可溶性肥料,经过管道系统输入田间。

滴灌的优点是能有效地控制土壤最适宜水分,又使土壤通气性良好,不会发生因灌水后土壤空气显著减少的现象,并可随水掺入肥料,既灌水又施肥,一步完成,并可节省肥料。另外,它比其他的灌溉方式省水,比沟灌、畦灌要省水20%~50%,比喷灌省水12%~30%,而且还节省劳力,便于机械化作业,同时对土地平整要求不高,高地、坡地均能均匀灌水,避免了灌溉时大水流对土壤的冲刷,并阻止了杂草孳生。滴灌特点适合于干旱缺水地区。其主要缺点是:滴灌的设备造价较高,投资大,积聚下来的水中物质很容易阻塞管道和滴头。目前这种灌溉方式主要应用于果树、蔬菜、棉花等经济作物。对水源不足的干旱地区,滴灌有广阔的发展前景。

人工降水

科学技术发展了,人们发明了人工降水,它是一种用人为的方法,增加云中的冰晶或使云中的冰晶和水滴增大,而形成降水的。

目前人工降雨的一种方法是用飞机把冷却剂(干冰或其他化学药剂)撒播到云中,干冰是固体二氧化碳,它在一个大气压下温度为-78.5℃,撒播在云内的干冰在下降过程中,使其周围的空气温度迅速降低,在局部范围内,造成云中的过冷水滴很快凝结成许多小的冰晶,或者使云中的水汽直接凝结成冰晶,迫使它下降,形成降雨或降雪。在遇到密云无雨时,就可以用飞机或汽球将干冰播到云里,不一会儿就会雨水不断。另一种是在云中撒播吸湿性强、性能良好的凝结核(如食盐、碘化银、氯化钙和尿素等),使云滴之间相互并合,形成大水滴,迅速降水。碘化银只要在温度-4℃时,水汽就会以它为核心而凝结成冰晶,在空中较长时间也不会失效,一般可用飞机、土炮、高射炮或火箭等把腆化银微粒播入云内,也可从地面或在高山上依靠上升气流把碘化银烟送入云中。还有最后一种方法是物理方法,它是利用土炮、土火箭向云层轰击,产生强大的冲击波,使云滴与云滴发生碰撞,合并增大成雨滴降落下来,可见人类只有掌握了科学知识,才能具备战天斗地的本领,祈求苍天是无用的。

但值得一提的是,不论用哪种方法进行人工降雨,云的存在是首要条件,这是内因,而向云中撒播凝结核等催化剂则是外因,外因必须通过内因才能发挥作用,所以人工降雨也不是每时每刻都可以进行的,关键是要及时抓住农田上面飘过来的那片乌云。

作物的最优化设计

现在社会兴起了室内装修热,人们为了能在下班后得到一个舒适的生活环境而煞费苦心。有的人经过周密的计划,不仅放下了许多必需的家具,而且屋子里还显得十分宽敞、整齐、优雅,劳累了一天的人们回到这样的家里怎么会不感到心情舒畅呢?而有的家庭则不分主次地排满了各种各样家具装饰品等,屋里既显得十分窄小,又显得杂乱无章。看来,能够对家里的每样东西进行合理的布局,充分发挥它们各自的优势,对于每个想获得舒适生活环境的人来说是何等重要。生活如此,同样在农业上我们也要对作物进行合理的布局,什么时候种什么,什么地方种什么我们都要做到心中有数,周密计划,这样就逐渐形成了种植制度。

种植制度,又叫栽培制度,是指一个乡、村乃至一个农业地区在一定时期(一年或几年)内适应当地条件而形成的一整套种植方式。其主要内容体现在作物种植安排上,包括作物布局、轮作方式等。作物布局是对省、县、村的作物进行合理安排的计划方案,它一般是根据本地区、本单位自然生产条件,经过调查研究而确定的。它包括种植作物的种类、面积比重、田地配置等一系列的种植计划。作物布局关系到全年各季作物的平衡增产,也关系到其他各业的全面发展。轮作方式就是指在一定的田地上和年限内按照怎样的一个顺序逐年轮换种植不同的作物,例如长江流域有在两年内将冬小麦、早稻、晚稻、绿肥按照一定顺序进行轮作的,两年后,就又按照这个顺序进行轮作,周而复始,合理轮作能调节土壤中养分和水分,控制杂草和病虫害,并提高土壤肥力。轮作必须按照主要作物占较大比重和前一作物为后一茬作物创造良好条件的原则,并根据土壤、水利、劳力等具体条件进行合理安排。

种植制度一般是耕作制度的中心环节,配合相应的土壤耕作、施肥、灌溉等技术体系组成为耕作制度。改革耕作制度,往往先从改革种植制度着手。种植制度的制定一般都遵照以下几原则:①完成国家下达的种植计划任务;②根据并充分利用当地的自然、经济条件;③正确处理好作物之间、作物与土壤间的关系;④尽量采用先进技术,实行科学种田,保证用地与养地结合,达到高产稳产,全面丰收、年年丰收。

农田小气候

在炎热的夏季,我们走到大街上常常大汗淋漓,但当我们走进有空调的屋里时,立刻就会感到异常地凉爽。同样在寒冷的冬天,屋外大雪纷飞,屋内却常常温暖如春,在人类生活的环境中有“小气候”,作物也有自己生长的“小气候”。

在田间农作物绿色群体覆盖下,植株间的太阳光照情况、空气、风及土壤的温度湿度的特征都和没有绿色植物覆盖的裸地有明显差异。例如,夏季玉米地里特别闷热,水稻田湿度很大。这种作物层里特殊的气候环境,就叫作农田小气候,它反映了距农田地面以上数米的近地面空气层中的太阳光辐射、温度、湿度、二氧化碳、风力等农业气象要素的综合状况,以及地表以下1m内土壤中的温度、水分、空气状况等。简单地说,就是作物生长高度和根系主要活动土壤层内的气象情况。农业气象要素(如温度、湿度、二氧化碳、风力等)在时间和空间上变化比较剧烈,这是农田小气候的显著特点。不同农作物、不同的植株密度、生长发育阶段等都能形成特定的农田小气候。土壤性质、地形、地势等自然地理环境会对农田小气候特点有一定影响,使农田中垂直或水平方向上的热量、水分和气体的收入和支出产生了明显的变化,在风和日丽的天气状况下,这种影响就更为明显。如果这段近地面空气层中的温度、湿度以及其他条件对农作物生长发育是有利的,那么农作物就能正常生长发育,否则就会影响农作物正常生长。因此研究农田小气候的形成、变化规律对作物生长发育、病虫害消长以及栽培措施的影响,可帮助我们创造有利于作物丰产的小气候环境。

人工改造农田小气候的措施有:灌溉、耕作、合理选择种植方式(包括种植密度、种植植物行的方向等)、施肥、在农田周围营造防风化的保护林等。要想获得高产,农田小气候的作用尤为重要。

经济作物

大家都知道我们每天吃的白面、米饭都是农民们生产出来的,但是农民并不单单生产小麦、水稻等粮食作物,他们还种植许多其他作物,这些作物也是我们日常生活中不可缺少的,例如我们穿的棉衣、棉鞋、棉布等都离不开棉花,炒菜时用的大豆油、花生油等是从大豆、花生中提取的;食品店的柜窗里摆满了五彩缤纷的糖块,这些糖块都是由糖料作物生产的;我们平时喜欢喝的茶水里的茶叶也都是农民种植的。另外还有人参、薄荷等都属于农作物,可见农作物的种类是很多的,除了粮食作物外,还有我们前面所提到的棉花、大豆、花生等经济作物。

经济作物又叫工业原料作物,技术作物,工艺作物。主要为轻工业提供原料的一类作物。其经济价值较高,栽培管理技术要求也较高。按其用途可分为:

(1)纤维作物,它可作为纺织、绳索等原料的一类作物。利用种子纤维的作物有棉花;利用韧皮纤维的作物有苎麻、黄麻、大麻、罗布麻、亚麻等;利用叶纤维的作物有剑麻、龙舌兰等。

(2)油料作物:其栽培目的在于获得种子来榨取其中的油脂,主要有大豆、花生、油菜、芝麻、蓖麻、向日葵、胡麻等,其种子含油量大致可达20%~60%。油脂除了可食用外,还可作工业和医药上的原料。榨油所剩的油粕中含有大量蛋白质和其他营养成分,可用来生产副食品,或作饲料和肥料用。另外椰子、油菜、核桃等也是油料植物。

(3)糖料作物:栽培目的在于收获根、茎产品榨汁制糖,最主要的有甘庶、甜菜以及糖用高粱等。我国北方以甜菜为主,南方以甘庶为主。但是这种差别在逐渐缩小,甜菜有逐步向南扩展,甘庶有逐步向北推移的趋势。这类作物不仅向人类奉献出其“精华”,而且其加工后的剩下副产品还可分别作为酒精、造纸、纤维等工业的原料或家畜的饲料。

(4)嗜好作物:种植它们的目的,是因为它们能提供一些具有兴奋提神或刺激性的产品,例如烟草、茶叶等。

(5)药用作物:它们的产品可直接或提炼后用作药,如人参、贝母、黄花、黄边,另外还有香料作物(如薄荷、留兰香、玫瑰等),染料作物(如蓝靛、红花等)以及橡胶作物(如橡胶草)。

可见经济作物和粮食作物一样在人们日常生活中发挥着同等重要的作用。

吨粮田技术

我国人口众多,土地资源极有限。目前我国人均耕地面积只有1.4亩。而人口不断增加,随着经济建设的进一步发展,耕地将越来越少,因此粮食供应紧张的压力将逐年扩大。这样如何进一步提高粮食产量的问题成为摆在农学家们面前急待解决的问题。为些农学家们花费了很大的努力,并已取得了很大的进展。

我们知道,要提高每亩粮食产量,可以从几个方面入手,可以选用高产品种或可加强生产投入,多施肥料等等,能不能少投入多产出呢?答案是肯定的。北京农业大学王树安教授及其同事们在黄淮海地区研究的吨粮田技术为我们提供了这样一个肯定的答案。

黄淮海地区地域广阔,是祖国的大粮仓,传统的种植模式是两年三季,即冬小麦(第一年9月下旬播种,第二年6月收获)—夏玉米(6月份播种,9月下旬收获)—冬小麦。但这里的粮食亩产一直却很低,以河北省吴桥县为例,1983年~1985年,小麦亩产平均只有243.1kg,而玉米亩产只有113.1kg。而就目前品种的潜力,小麦亩产可达400~500kg,优良玉米品种的产量可达500~700kg。可见增产的潜力很大。那么为什么平均亩产会这样低呢?

研究人员发现是这里传统的农业生产体系不适应于作物产量的进一步提高,原因在于:从主观上人们重视小麦生产而轻视玉米生产,尽量保证小麦的生产,而玉米只是选用一些成熟早而产量低的品种,从而严重限制了玉米产量的发挥。针对这一问题,研究人员提出了“小麦让路、解放玉米”的思想,主要从玉米高产栽培的途径上下功夫,同时研究小麦栽培的技术,创造了这一地区粮食生产的奇迹。

他们的具体做法是:改小麦早播为小麦晚播,同时加强小麦生长期的肥料和灌水控制,保证小麦不减产而且增产;将较长的生育期留给玉米,选择中熟到晚熟品种,推迟玉米收获期。这样一来,玉米的增产优势就充分体现了出来,从而为亩产提高打下了坚实的基础。

几年来,通过对晚播小麦高产可能性与及相应配套技术的研究,以及通过适当的水肥控制,掌握了有关高产的技术措施。1987年秋在140亩地上进行这种综合技术的研究,第二年这些地块创下了亩产超过1t(1000kg)的纪录,到1989~1990年推广到5000亩(333.50hm2),也达到了亩产量1000kg以上的水平。目前这一技术已在大面积的推广,并且已体现出显著的增产效益。而且推广吨粮田技术从经济上考虑,既增加了产量,又增加了收入,投入也很经济,并且土壤肥力水平也得到进一步改善,所以农民称这项技术为“少花钱多产粮”的先进技术。

用计算机种田

随着科学技术的发展,计算机在农业上应用越来越广泛。在作物种后资源档案管理、作物生产、农产品加工、农作物配方施肥、灌溉以及作物新品种的选育等领域都渗透了计算机的应用。计算机的应用使农业科技人员及生产人员逐渐从繁重的体力、脑力劳动中解放出来,推动农业生产走向现代化。例如借助农业生产的专家系统,农民只需将某一块土地的肥力状况、肥料施用量、病虫害情况等信息输入计算机,那么计算机就可以提供给我们对这块地合理的施肥、灌水、病虫害防治乃至最后可生产多少粮食的一个方案。那么这样的专家系统为什么这样神奇,这就要从我们所说的“农业计算机专家系统”说起。

所谓的农业计算机专家系统(简称农业专家系统)是指可以模拟农业中某一领域内专家的思想以求解问题的计算机程序系统,它依据人工智能的原理,科学地将这一领域中专家积累的丰富的生产实践经验、理论认识等以信息的形式贮存在计算机内,这样计算机就可以针对生产中出现的问题作出科学的、符合实际的解释,同时提出合理的建议,从而用于指导农业生产。

近十年来,我国农业科学家先后研制出了小麦施肥、小麦生产、作物品种选育、大型猪场管理以及灾害气候预报等多种专家系统。对于一个专家系统而言,它主要由知识库、事实库、推理机和解释模块四个程序块组成。下面就以作物育种的专家系统为例来说明各部分的功能及作用。

种物育种工作简单地讲就是将具有不同优良性状的亲本经过杂交等方法,根据遗传分离规律对后代进行选择的过程。计算机专家系统就是模拟这一过程。知识库主要贮存本领域内的专家知识,把他们关于亲本选配和后代处理的理论、方法、经验进行归纳整理,作为该系统处理实际问题的依据。事实库主要贮存该领域的一些实际材料,如作物育种目标(选育品种应具有多高产量、品质、抗病性等)、亲本材料、后代的材料等。其中育种目标主要是专家对不同地区、不同产量水平下各主要性状所制定的目标值;亲本材料则按照其性状分为骨干亲本、农艺亲本、抗病虫及虫熟性亲本等;而世代材料则存放了主要的杂交组合,后代材料等。推理机部分是控制、协调整个系统的一组计算机程序,它根据用户的要求,利用知识库中的知识,按一定方法进行推理,从而推导出结论。例如育种家根据目前实际情况想选育亩产600kg,株高75cm左右,抗白粉病和条锈病的小麦品种,推理机则根据这样的育种目标确定出骨干亲本和与它匹配的亲本应该满足的条件,然后依据一定的规则在事实库中查找这样的亲本,然后对所选择到的亲本各方面性状进行一些评价,并按照实际情况确定如何组配亲本,提供后代选择的方式及尺度,从而帮助育种家有效地选育新品种,减少实际工作中的盲目性。而解释模块则主要是对得出的结论做出解释,便于育种者理解。

农业是综合性很强的产业,计算机在农业领域中的应用将有助于我们将复杂的问题简单化,科学有效地指导农业生产,加速高效、优质、高产农业的发展。

种子业的一次革命——人工种子

自然界的一切生命活动都是有规律的。伴随冬去春来,植物的种子一般会经历从种子生根发芽,到长成幼苗,最后开花结果即又形成种子等一系列过程完成其生命活动,并这样年复一年,周而复始,从而得以繁衍生存。人类从刀耕火种时代起,正是根据植物的这一活动特点,发展并形成了人类生存的最基本活动之一,这就是种植业。种植业离不开种子,因为要依靠种子,才能长成庄稼、形成树木。大自然真是奇妙,为何一粒小小的种子,竟有如此“广大神通”?科学家就将种子切开,并借助显微镜发现,种子一般由种皮、胚乳和胚三部分组成,其中的胚实质上就是一棵苗的“雏型”,而种皮和胚乳只不过起保护和提供营养的作用。以后,逐渐又发现,宇宙万物生命活动归根结底是由许许多多被称之为“基因”的物质支配的。因而,可以说,种子从生根发芽到开花结果等一系列活动,就是一系列基因在外界环境影响下共同作用的结果。例如,不同的基因决定花可以产生不同的颜色,因而这个世界才如此姹紫嫣红。

早在19世纪已发现植物体是由无数个细胞组成的,其形态虽不完全相同,但基本结构都一样,均由细胞膜、细胞质和细胞核三部分构成,而细胞核中却蕴藏有控制植物全部生命活动的所有基因。所以,在20世纪初,德国科学家哈布兰特(G.Harberlandt)指出,植物体的每个细胞都具有发育成完整植株的潜在能力,这就是著名的“细胞全能性”学说。目前,科学家已能将许多种植物的细胞培养成幼小的植株。有趣的是,这些细胞在培养成幼小的植株前,一般都能形成类似种子中的胚一样的结构,科学家称之为“胚状体”。1978年,生物学家村繁(T.Murashige)设想并提出,可以仿造自然种子,将这种“胚状体”在最外面用一层有机薄膜包裹,并在中间放入一些营养物质,使其分别具有种皮和胚乳的功能,而将“胚状体”包埋在最里面。通过这样几部分的组合,就可以人为创造出一种与天然种子相类似的结构,并具有种子的功能,这就是“人工种子”。与自然种子相比,由于生产人工种子可以在室内建立自动生产线,短时间内就可一次生产大量种子,还可以在制作中,加入某些农药、菌肥或有益微生物等物质,从而更好地人为控制植物生长等许多优点,因而受到许多国家政府和公司的重视。例如美国、法国和日本等国家在80年代初就已开始研制开发胡萝卜、苜蓿、芹菜和西红柿等作物的人工种子。该技术最近又被列为欧共体尤里卡高技术发展计划。我国也从1985年开始列为国家高技术发展课题。目前,生物技术正在世界国取得突飞猛进的发展,相信人工种子技术必将成为种子业上的一次革命。

三系杂交水稻

将两个遗传性不同的品种或类型杂交,其杂种第一代往往表现比双亲具有较强的生活力、生长势、抗逆性和丰产性等特点,这种现象就叫杂种优势。玉米是雌雄同株异花的异花授粉作物,其异交率一般在95%以上;高梁虽属异花授粉作物,其异交率也可达50%。如果将父母本相间种植,借助风力或虫媒串粉就能比较容易地获得大量杂交种子。因此,杂交玉米和杂交高梁在上世纪50年代末期首先在生产上推广应用,使其单产得以大幅度提高。但水稻却属自花授粉作物,其花器很小,每朵花中包含有3个雄蕊和1个雌蕊,雄蕊由花药和花丝组成,雌蕊由子房、花柱和呈羽状分叉的柱头组成,开花时花药裂开,其中的花粉会自然地落在羽状的柱头上而自交结实,故其异交率不足5%。因而,要获得杂交种子,就必须用人工去掉母本花器中的花药(这叫人工去雄),而采集父本花器中的花药给其授粉结实。显然,是不可能用此法生产大量杂交种子的,也就不能大面积种植杂交水稻。后来,科学家就发现了雄性不育水稻材料,这种水稻的花,雌蕊正常,而雄蕊发育不正常,表现畸形或干瘦,无授精能力。开花时花的颖壳能张开接受外来花粉落到雌蕊柱头上而正常结实。它这种特性可以在后代稳定出现,人们就把这种水稻品种叫做“不育子”,农民也叫它“母稻”。但它有一个缺点,就是因自身无正常花粉,无法繁殖后代。科学家又专门培育了另一类水稻品种,这就是“保持子”,它是正常的水稻,能自交结实,但外表酷似不育系,同“不育系”杂交,可以使不育系结的种子下一代仍旧不育,长像也几乎没有变化。为使水稻杂种第一代高产,最后还需精心筛选出一个称之为“恢复子”的水稻品种与不育系配对,这个恢复系也是正常的水稻品种,能自交结实,但它同不育系杂交却能恢复不育系正常的自交结实能力,且因它和不育系的性状往往差异较大,杂种第一代内在矛盾大,就具有强大的生活力,表现高产。科学家有了这三件“法宝”,就誉之为“三系配套”,从而可大面积生产并种植杂交水稻了。令人自豪的是,1974年杂交水稻最先在我国开始大面积推广应用并在1980年将该技术转让给美国。据统计,到1991年底,我国杂交水稻种植面积已突破2.6亿亩,占水稻总播种面积的54%。1976~1991年间共累计推广19亿多亩,按每亩比常规水稻品种增产50~70kg计算,增产达1000-1500亿kg,从而为我国粮食生产做出了巨大贡献。作为我国杂交水稻研究的先驱和领导者,著名科学家袁隆平也因此被誉为“中国杂交水稻之父”。

两系杂交水稻

科学的发展是无止境的。虽然“三系”杂交水稻目前仍处在方兴未艾的时期,但自从1973年中国科技工作者石明松发现世界上首例光敏雄性不育系水稻材料以来,许多人也在探索利用这种材料发展杂交水稻生产。光敏雄性不育材料比较特殊,将其种植在较长日照环境的地方(日照长度一般大于14h),其雌性表现正常而雄性表现不育,不能自交结实,就像“三系”中的不育系;但若将其种植在较短日照环境条件下,其雌雄性都表现正常,能自交结实。因而也就不像“三系”中的不育系那样,需要专门培育的保持系保持其繁殖后代的能力。简而言之,这种材料集“不育系”与“保持系”于一身。人们就把它与“恢复系”杂交生产杂交水稻的方法称之为“两系法”。与“三系”法相比,这种方法有其独特的优点。首先,该法比较简单,不需专门培育保持系。种子生产成本就会降低,培育新的杂交水稻品种也会更快。其次,科学研究已证实,光敏雄性不育材料的可育与不育之间的转换性是受细胞核基因控制的,不像“三系”中的不育系,其不育性是受细胞核和细胞质基因共同作用控制的。因而,两系法中的恢复系一般不需要特殊的筛选过程,也就是说,普遍的水稻品种对光敏雄性不育性都有恢复性。这样培育高产杂交水稻品种的机率会更大。此外,科学研究已表明,由于籼稻与粳稻属于不同的亚种,这两个亚种之间的杂交种因亲缘关系较远,会比目前的品种之间的杂交种产生更强大的杂种优势。而两系法比三系法更能直接地用于籼粳亚种之间的杂交种生产。所以开展两系法育种,将可能使杂交水稻产量更上一层楼,从而被“中国杂交水稻之父”袁隆平教授誉之为“超高产育种”。正是由于两系法具有以上潜在的强大生命力,已吸引大批科技工作者对其进行了不懈的刻苦研究。目前,研究者还发现了与光敏雄性不育材料相类似的在一定温度控制下的温敏雄性不育或受光温共同控制的光温敏雄性不育等多种类型的材料。相信这些科技成果的结晶将为人类做出巨大贡献。

应用杂交小麦

小麦是世界上分布范围和栽培面积最广、总产量最多、营养价值最高的粮食作物,也是我国人民的主要食粮。因此,小麦生产与人类的经济生活密切相关,小麦和水稻都属于自花授粉作物,杂交水稻的推广利用为人类粮食生产做出了巨大贡献,已成为有目共睹的事实。如能种植杂交小麦获得成功,必将给小麦生产带来新的绿色革命。早在1951年日本小麦遗传学家木原均就已发现了小麦核质互作雄性不育现象,随后美国学者威尔逊和罗斯在1962年培育出了T型不育系并实现了“三系”配套,从而揭开了杂交小麦利用研究的篇章。至今虽只有40余年的研究历史,却经历了曲折和起伏。上世纪60年代,世界各国曾对小麦杂交优势现象进行了大量研究,但当时研究的许多杂交组合并没有表现像水稻、玉米杂交种那样的强大优势,甚至得出小麦没有杂交优势的结论,理由是小麦是异源六倍体作物,已结合了许多优势,而不像水稻、玉米等是二倍体作物,杂交能产生强大的杂种优势。因而,一些国家和研究单位放弃了该项计划。仅少数国家和研究人员仍在坚持不懈地研究。进入80年代,随着研究的深入和一些基础理论问题的解决,首先肯定了小麦具有杂种优势,并通过筛选配制出了强优势组合,开始大规模试种,又一次引起各国的普遍重视。目前,欧、美和中国等已利用“三系”和化学杂交剂生产杂交小麦,进入大面积生产阶段。据报道,1990年阿根廷种植杂交小麦120万亩,美国在科罗拉多、内布拉斯加和堪萨斯三个州种植杂交小麦约75万亩,澳大利亚种植杂交小麦50余万亩。杂交小麦一般较常规品种增产10%~15%。我国杂交小麦研究始自1965年北京农业大学蔡旭教授从匈牙利引入美国T型“三系”材料以后,曾于70年代初,开展全国性大协作研究,不久因当时的悲观情绪,不少单位自行下马。但北农大等单位仍勇克难关,在“六五”“七五”期间取得了喜人进展。1987年,北农大选育的结合ms139×1817在河北沧州试种2亩,比当地对照品种增产25.9%。80年代后期,河北省捷足先登,利用化学杂交剂制种,首先在全省范围内大面积推广杂交小麦,取得了显著的增产效益,引起强烈反响。目前许多省份都在积极开展小麦杂优利用研究,并形成了多种途径多种方法并举的局面,种植杂交小麦已显露出曙光。

辐射育种

人们在谈到放射线的时候,可能最多地是联想起日本广岛上空的蘑菇云、核弹头的威慑等给人类造成的可怕灾难。其实,早在此之前放射线就已在农业上应用,为人类服务。目前,放射线用于植物育种已发展成为一门技术,这就是辐射育种。由于遗传性的变异是生物进化和选育新品种的基础,而自然界自发产生的突变虽经常发生,频率却很低。若利用各种诱变因素人工诱发突变,其突变频率可比自然突变高几百倍,甚至上千倍,而且变异范围广泛,类型多样。1927年,美国学者穆勒用X射线辐照果蝇,最早证实了人工诱发变异的遗传性。随后印度尼西亚在1934年用X射线就育成了世界上第一个农作物突变品种—烟草“赫络里纳F1”。但以后的相当长一段时期辐射育种进展不大,到1960年,辐射诱变育成的作物品种不足20个。60年代,由于对辐射诱变规律的逐步了解及在方法和技术上的逐步提高,辐射育种成果大量涌现,到1970年育成品种达80多个。其中一些成果十分突出,美国用热中子处理,育成了许多年来用杂交育种未获成功的抗枯萎病薄荷新品种。印度在1969年育成了“阿隆那”蓖麻,不但早熟(生育期从原来的270d缩短到120d),而且产量提高50%以上。日本育成的水稻突变体,比原品种提早60d成熟,籽粒蛋白质含量也提高一倍。进入70年代以后,辐射育种的研究对象已涉及粮食作物、经济作物、果树、蔬菜、观赏植物,在人类经济生活中产生了巨大作用。我国辐射育种开始较晚,始于50年代后期,却取得了举世瞩目的成绩。现在已成为世界上用辐射育种育成农作物品种最多的国家。在我国,许多推广面积很大的品种,都是用辐射育种育成的。例如,棉花品种“鲁棉一号”、水稻品种“原丰早”、大豆品种“铁丰18”、小麦品种“山农辐63”等。其中,“鲁棉一号”因适应广、产量高,种植面积曾达3000余万亩(200.10hm2),而获得国家发明一等奖。今天,随着现代科学技术尤其生物技术的迅猛发展,辐射育种正与之相结合,显示出重要而独特的优越性。

无融合生殖育种

种子是植物繁衍后代的重要手段之一。大多数的种子都来自于雌雄配子的结合。对于异花授粉作物来说,另一株植物的花粉(雄配子体)落在这一株植物的柱头上,花粉萌发,将两个精子送到胚囊中(雌配子体),一个精子与卵细胞结合,发育成种子的胚,另一个精子与两个极核结合发育成为胚乳。胚是未来生命的来源,而胚乳为之提供养分。而对自花授粉植物,形成种子的过程是一样的,只是花粉和胚囊都是来源于这株植物本身。

而植物界还有另外一种有趣的产生种子的现象,科学家们称之为无融合生殖。顾名思义,它是一种不经过雌雄配子体结合(有性生殖)的过程而产生种子的现象,这样产生的种子仍能繁育后代,从而引起科学家们的极大兴趣。

科学家们的研究又发现:所谓的无融合生殖又并非是简单的雌雄配子体不结合,而是存在以下几种形式,从细胞解剖学的角度,可分为以下几种形式:

(1)单倍配子体无融合生殖:这种形式是指雌雄配子体不受精结合,而是单独发育成为胚。

(2)二倍体无融合生殖:由二倍体的配子发育成为孢子体,一种是雌配子体内的卵细胞自己加倍,不与精子结合而发育成为种子,另一种是胚囊内的其他二倍体细胞发育成为种子。

(3)不定胚:胚囊内的珠心细胞或珠被细胞长到雌配子体内转变成为胚。

无论何种方式产生的胚,由于没有经过受精过程,则这些种子要么没有爸爸,要么没有妈妈。

科学家们正在利用这些有趣的现象,除了前面所提到的遗传研究方面的应用外,还将它应用到杂种优势的固定上。大家都知道以马和驴交配后生出的骡子体格健壮、性格温顺且有力气,我们的祖先早就把它作为一种主要的役畜,其中的原因在于由两个遗传组成不同的亲本杂交,后代第一代能保持双亲在各方面的优点,称之为杂种优势。植物中也存在这样的杂种优势,并已为科学家们开发利用,如杂交水稻、杂交玉米等等,这些杂交种产量、品质等方面都比他们的亲本要好,但缺点是只能种一代,到第二代以后由于遗传分离,它们的表现就千差万别,体现不出杂种优势来了,而且制杂交种每年需要花费大量的人力和物力。科学家们在考虑能否将制成的杂交种固定住,让它不发生遗传上的分离。这样无融合生殖正好帮了科学家这个忙。特点是二倍体的无融合生殖,由于它不经过配子体结合,因而后代不分离,仍能够保持它的遗传物质的杂合性,因而世世代代都能保持杂种优势。

用计算机管理作物品种资源

缤纷多彩的物种世界构成了我们人类赖以生存的物质基础。由于生物间的相互依存关系,我们必须保证物种的多样性。而一个物种内又要保证其遗传形态的多样性,这样才能保证这个物种持续不断的进化和发展。拿作物种类来说,我们要实现农业的高产、优质和高效,就必须保存大量的遗传材料,从这些遗传材料中我们才能找到能为育种家所利用的,用于品种改良的原始材料。那么对这些遗传材料的收集、整理、保存、评价和利用工作就成为农业科学中一项必不可少的内容。

以往种质资源的收集和整理工作需花费大量的人力、财力和物力。如自建国以来,我国共收集整理了农作物种质资源近40万份,这其中涉及到100多种作物,要对它们分别进行整理和保存,需要深入研究其植物形态学、农艺特性、品质特性、抗逆性等多方面的内容。这些内容就构成了这些种质资源的“户口档案”。无疑,对这些“户口档案”的建立、查询将是非常复杂且繁重的工作。随着电子计算机在农业中的广泛应用,种质资源的“户口”管理成了一项简单的工作。

科学家们将这些种质资源档案按一定的程序分作物种类,不同类型地录入计算机,形成“作物品种资源数据库”。当育种家需要查询时,只要把查询的目的告诉计算机,计算机就把合乎要求的材料告诉育种家,并打印出来。同时计算机还可对这些种质资源材料进行统一管理,哪些材料需库存,哪些材料需要在田间繁殖,都一目了然,方便了保存工作。

“作物种质资源数据库”主要以下几种功能:

(1)为育种工作者提供特殊种质材料

新育成的作物新品种要具有高产、优质、抗病虫、抗逆境且早熟等特性,则必须选用多个亲本交配,然后对后代进行综合选择才能实现。因而要培育好品种,必须有好的亲本。如一个品种产量高,但是不抗病,需要对它进行改良,要找一个抗病好的材料与它交配,从后代中选择产量高又抗病的品系。借助这个数据库系统,计算机就能很方便地把我们所需的抗病材料的“户口”找出来,供我们选择,同时它也告诉我们这个材料还具有其他哪些方面的优缺点,供我们选择时参考。

(2)按育种家设计的育种目标来寻找材料作亲本

育种家要选育一个好品种提供给生产,首先要有一个育种目标,如要求新品种产量高于500kg,每穗结实粒数50粒左右,每100粒种子重35g左右,蛋白质含量要超过15%,这些计划就是育种目标。育种家把这一计划告诉计算机,计算机就能进行分析、综合,按照这个目标为我们选择合适的材料作为亲本,就像我们的“电脑红娘”。

(3)追查种质材料“家谱”,防止“近亲结婚”

近亲结婚的危害我们可能早已耳闻,植物中也是一样,家谱太近的两个亲本材料是很难培育出优良的后代品种的。因此在我们选择杂交亲本时,首先要看它们是否有亲缘关系。应用计算机对种质资源的管理。计算机可以为我们查找每一个亲本的根源,防止“近亲结婚”。

种质资源的计算机管理还有其他的一些用途,如对作物品种进行区域划分、对种质资源进行分类等许多方面。

目前,世界上对这一领域的研究工作非常重视,美国、日本、法国、英国等国家都已实现了种质资源的计算机管理,我国是资源大国,这方面的工作还需要进一步加强。以保证国物种资源的长盛不衰和农业现代化的需要。

无土也能种庄稼

“万物土中生”,几千年来,从“刀耕火种”到现代化的集约农业,农民无时无刻不与土地打交道,土地成为了农业的中心,因而也决定了农业要受大自然的支配。多少年来,人们一直在追求一个梦想:使我们生活的基础脱离土地,没有土地我们照样要生产五谷。无土栽培技术的出现使我们的梦想迈入了现实。

无土栽培,又称为营养液栽培。它的原理是:根据作物生长所需要的各种矿物质营养,将氮、磷、钾等各种营养元素按一定比例配制成营养液溶于水中,在这种营养液中栽培植物,由于这种方法不需要土壤,所以称为无土栽培。由于作物生长需要一定的支撑物来固定,选用一些材料如聚酯塑料、岩棉等作为固体基质。

无土栽培方法有许多的优点,实践证明这种方法栽培出来的作物产量高、品质好,没有污染,生产中劳动力消耗少,节约水肥,而且不受地理条件的限制,什么地方都可以种植。如我们的海军舰艇和远洋船队,需要长时间的海上航行,没有蔬菜就可能造成人员的营养缺乏,而从陆地带上蔬菜容易腐烂变质,那么用无土栽培技术就可以在舰艇上种蔬菜。

无土栽培为什么会提高作物的产量和品质呢?那我们要从植物营养的角度来讲起。在传统的土壤栽培中,土壤并不是时刻都能满足作物生长的需要的,作物生长的不同时期都有可能受到土壤干旱、缺乏营养或冷害的威胁,经常处于“饥寒交迫”之中,因而难以发挥其最大的生产潜力。而无土栽培方法是科学家们在全面系统研究作物全生育期营养和水分需要基础上提出的合理配方,因而它能保证作物“吃饱穿暖”,生长发育好,也增强了对病虫害的抵抗能力,最大地发挥其产量潜力。

无土栽培技术已有了很长的历史。几百年前人们就尝试着用水来种庄稼。到上世纪20年代末,美国人开始用营养液来种植西红柿、胡萝卜及马铃薯等。二次世界大战期间,英国在沙漠上用无土栽培方法种植蔬菜以满足战场上的需要,而无土栽培技术成为一项成熟的技术走向经济领域则是上世纪50年代以后的事了。我国对这项技术的研究起步较晚,到70年代才对这门技术进行消化吸收,但也取得了令人注目的成就。

从经济的角度来考虑,无土栽培技术主要用于培育蔬菜、名贵花卉、药用植物等。而在其他一些领域,如军事后勤保障、航天农业等也正在得以应用。随着科学技术的发展和社会需要的不断提高,无土栽培技术将发挥其越来越大的作用。

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