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生物技术在农业上的应用现状及前景


谈生物技术在农业上的应用及发展前景
陈良 山东泗水县农业局 273200

生物技术是指以利用生物体或其体系或它们的衍生物来制造 人类所需要的各种产品或达到某种目的的技术手段。在石器时代 后期,我国人民就用谷物造酒,这是最早的生物技术,公元 304 年我国最早的地方植物志《南方草木状》中就有关于生物防治的 记载,这是生物技术最早在农业上应用的记载。近

年来,随着高 产、高效、优质农业的发展,生物技术在农业上的应用越来越被 人们青睐,传统的生物技术已经在农业上大面积推广应用中,新 的优质生物技术措施正在逐步被开发利用,并在农作物、肥料、 秸秆还田、植物保护等方面推广应用,取得了显著的社会效益和 经济效益。21 世纪人类对农产品的需求逐步向绿色、有机食品发 展,化学农业将逐渐被生态农业取代,生物技术在农业上的应用 和发展将起到非常重要的作用,并越来越被人们重视,成为我国 农业发展的必然趋势。 一、 生物技术应用在农业生产上取得了显著效果 ㈠生物技术在农作物上的应用。生物技术在农作物上的应用 方式主要有:作物组织培养、体细胞杂交、农作物人工种子、转 基因育种等。农作物组织培养技术主要用于品种培育和良种繁育, 其次用于无性繁殖作物的脱毒和快速繁育以及种质资源的保存;

体细胞杂交可以创造出更有经济价值或更广泛适应性的作物新品 种;人工种子可对一些自然条件下不结实或种子昂贵的作物进行 繁殖,缩短育种年限,并可人为控制作物生长发育和抗性,防止 种性退化;转基因育种是对农作物进行基因转移,使其获得新的 优良品性,培育出具有抗寒、抗旱、抗盐、抗病虫害等抗逆特性 及品质优良的作物新品系。经过各方面的努力工作,我国已培育 了包括水稻、棉花、小麦、油菜、甘蔗、橡胶等一大批作物新品 系。如我国将苏云金杆菌的 Bt 杀虫蛋白基因转入棉花,培育出的 抗虫棉,对棉铃虫杀虫率达 80%以上。 ㈡生物技术在肥料上的应用。①生物肥料的特点。第一,改 善土壤结构,保护土壤生态平衡,不污染环境,对人、畜、植物 无毒害;第二,肥效比化学肥料持久,作用期长,明显提高作物 产量,有效改善产品品质;第三,生产成本低廉;第四,效果常 受土壤条件和环境因素的制约;②生物肥料的类型及作用。第一, 根瘤菌肥料类,能在豆科作物根上形成根瘤,同化空气中的氮气, 供应豆科植物的氮素营养;第二,固氮菌肥料类,能在土壤和很 多作物的根际中同化空气中的氮气,供应作物氮素营养,又能分 泌生长素刺激作物生长;第三,磷、钾细菌肥料类,能把土壤中 难溶性磷、钾转化为作物可以吸收利用的有效磷、钾,改善作物 磷、钾素营养;第四,复合菌肥料类,含有两种以上的有益活微 生物,互相不抗拮并能提高某种或某几种作物的营养元素供应水

平;第五,有机、无机和微生物复合肥料类,提供土壤有机质, 无机化学养料以及有益活的微生物菌体;第六,转化有机物质菌 肥料类,将有机物质转化为作物容易吸收利用的营养物质;第七, 抗生菌肥料类,具有肥效作用,防治作物病虫害和刺激植物生长。 ③生物肥料的应用。近年来,各种生物肥料不断出现,已经有几 百种产品获得农业部登记,这些产品有的已经经过多年的试验、 示范,在全国范围内推广。各地使用效果表明,生物肥料在改善 产品品质、提高生产效益等方面有一定的功效。如钾细菌肥料类, 能缓解钾肥使用不足而引起的作物品质和产量的下降,全国已经 推广应用 200 多万公顷,为缓解我国钾肥资源紧缺矛盾提供了一 条有效途径。 ㈢生物技术在秸秆还田上的应用。我国传统农业中秸秆直接 还田数量较少,还田形式也主要是通过养畜过腹还田和作燃料以 后的草木灰还田。近年来,秸秆还田技术发展很快,出现了很多 新的还田技术,象玉米整秆覆盖、小麦—玉米连作秸秆全量还田、 小麦高留茬、秸秆快腐还田等。上世纪 90 年代初,山东省在全国 率先研制成功了利用“301”菌剂、秸秆催腐制剂和酵素菌制剂快 速堆腐秸秆还田新技术,是用生物技术进行秸秆还田的新发展, 把传统粗放的有机肥料积造方式向先进、集约的生物技术转变, 为秸秆还田从技术上找到了一条有效途径。①秸秆还田数量逐年 增加。1995 年全国秸秆还田面积 3021 万公顷,还田总量近 8000

万吨;2000 年秸秆还田面积为 7600 万公顷,还田总量为 2.33 亿 吨,其中利用生物技术进行秸秆还田的占 36%,居秸秆还田方法中 的首位。②秸秆还田效果显著。通过秸秆还田,能够有效改善土 壤的理化性状,增加土壤有机质含量和土壤通透性,平衡土壤营 养结构,改良土壤,明显提高作物的产量和品质。根据全国农技 推广中心多年试验表明,秸秆还田在等投入的情况下,土壤理化 性状明显好转,作物产量提高 15%--25%,农产品品质显著提高。 ㈣生物技术在植物保护上的应用。植物保护主要是根据农作 物病、虫、草、鼠害等的发生规律,提出防治措施并组织开展防 治工作, 控制其危害的一项社会公益事业。 我国的植保方针是 “预 防为主, 综合防治” 其中生物防治是病虫害综合防治的核心内容, , 生物防治是利用某些有益的生物防治病虫害的方法。即以虫治虫, 以菌治虫,以菌治病。如用瓢虫防治棉蚜,用杀螟杆菌防治稻纵 卷叶螟等。公元 304 年我国最早的地方植物志《南方草木状》中 就有关于生物防治的记载。①应用途径。开展天敌资源调查,保 护利用优势种群;人工繁殖和引进益虫与有益微生物;研究开发 和推广生物农药;运用生物技术,培育转基因抗病虫品种。②应 用状况。20 世纪 50 年代初,我国就采用处理稻根、保护寄生蜂和 冬耕灌水等控制螟虫危害。70 年代以来,我国首先开创了利用柞 蚕卵大量繁殖赤眼蜂工厂化生产技术。近年来,又在赤眼蜂人工 卵培育方面取得了重大进展,并利用赤眼蜂规模化防治玉米螟、

甘蔗螟、美国白蛾等重要害虫。1997 年全国实施生物防治面积达 720 多万公顷。 2000 年全国在玉米上生物防治病虫害面积超过 200 万公顷。与此同时,平腹小蜂、瓢虫、草蛉、捕食螨等天敌的人 工繁殖也获得了成功;引进利蚜小蜂防治白粉虱,引进微孢子虫 防治蝗虫等也取得了明显效果;到 2000 年底,我国正式生产的生 物农药品种达 60 多种, 产量近 12 万吨, 使用面积约 3000 万公顷。 90 年代以来,已经先后成功培育出小麦、马铃薯抗病毒和棉花抗 棉铃虫等转基因新品种, 其中棉花转 Bt 基因抗虫棉,2000 年底已 经推广种植 10 万公顷。 二、生物技术在农业上应用的发展前景 ㈠生物技术在农作物上的应用前景。 “民以食为天,吃饭第 一” ,粮食问题是一个国家经济健康发展的基础,我国用占世界不 到 7%的耕地,养活了世界 22%的人口,这是一个了不起的成就。 到 2010 年,世界人口将达到 60 亿,耕地面积不但不会增加,反 而有减少的趋势。所以今后的发展中如何满足人们对食品增加的 要求,将是政府首先要解决的问题。现代生物技术提供了一条有 效的途径。通过生物技术培育抗逆的作物优良品系,利用细胞工 程技术对优良品种进行大量的快速无性繁殖,实现工业化生产, 从而提高农作物的产量和品质。如袁隆平教授培育的“超级杂交 水稻”大面积生产产量已达 12000Kg/hm2。所以,生物技术在农作 物上的应用前景广阔,且必不可少。

㈡生物技术在肥料上的应用前景。二十一世纪,我国农业正 向品种多样化、专用化和农产品优质化方向转变,并逐步走向可 持续健康发展的道路。同时,我国加入世贸组织(WTO)后,为我 国农产品进入国际市场提供了更好的机遇,当今国际社会十分重 视农产品的安全问题。生物肥料既具有改良土壤、促进农业增产 和改进农产品质量的经济效益,又有防止环境污染和保护生态良 性循环的社会效益和生态效益,代表了今后肥料发展的新方向, 必将带来我国肥料工业的一场绿色革命。 ㈢生物技术在秸秆还田技术上的应用前景。改革开放以来, 农村生产力水平大幅度提高,随着农作物产量的不断增加,秸秆 产量也有较大幅度的增长,由于机械不配套,作物茬口紧,秸秆 还田技术不成熟等原因,秸秆焚烧、乱堆乱放,对环境的污染日 益严重,因焚烧秸秆造成的机场、高速公路关闭等事件时有发生, 造成了巨大的经济损失。各级领导在高度重视秸秆还田工作的同 时,要根据区域特点,因地制宜的推广秸秆还田技术模式,进一 步优选秸秆还田生物处理技术,达到减少秸秆还田的堆沤时间, 提高秸秆还田质量,减轻劳动强度,减少环境污染,降低生产成 本,改善土壤理化性状,提高农产品产量和质量之目的。因此, 进行秸秆还田技术的推广应用,是改良土壤、培肥地力,发展我 国生态农业,增加我国农产品国际市场竞争力的有效途径之一, 发展前景较为广阔。

㈣生物技术在我国植保事业上的应用前景。今后,我国农业 发展将以优化品种、提高质量、增加效益为中心,大力调整农产 品结构为重点, 在提高整体素质和效益的基础上持续、 稳定发展。 为农业发展保驾护航的植物保护工作将面临前所未有的挑战、 机 遇和广阔的发展前景。为适应可持续农业发展的要求,对有害生 物必须实行可持续治理的对策, 它要求一个时期采用的植保技术 体系,能够保证作物高产、稳产和优质,取得良好的经济、生态 和社会效益。可持续植保是生物综合防治的必然趋势,因为它更 符合可持续农业发展的要求。从生物防治技术的角度考虑,二十 一世纪的植保工作应更好解决的问题有:①极研制推广应用高 效、低毒、无残留的环保形生物农药。②大力开发推广应用生物 制剂。③改进天敌昆虫的人工繁育技术,提高天敌抗逆性和适应 性。④注意选择品质优和抗(病虫害)性好的品种以及种植中的 合理布局。 ⑤研制推广应用兼抗多种病虫害具有持久抗性的新品 种。⑥在种植制度和结构调整中,注意通过作物布局和栽培方式 的协调,对重大病虫害实施生态控制。解决好这些问题,将有利 于我国农业的生态化和国际化的发展, 促进我国农业健康、 持续、 稳定发展。 三、 生物技术在农业上的综合应用 江泽民主席曾指出:“要进行一次新的农业科技革命”,就 是以现代技术,特别是生物技术改造或替代传统的农业技术体系。

在当前国际竞争日益加剧的情况下,要保障丰衣足食和食物安全, 必须依靠科技进步,把农业科技,特别是生物技术放在科技工作 的突出位置,推动传统农业向高产、优质、高效的现代农业转变, 努力提高我国农业的国际竞争力。生物技术的综合应用将把我国 农业科学推向一个新的发展阶段。在通过秸秆还田、生物肥料改 良、培肥后的土壤上,种植利用生物技术培育出的作物新品系, 再利用生物技术进行综合防治病虫害,生产出的农产品不仅产量 高、品质好,而且生产过程中减轻了污染,保护了环境,促进了 生态平衡,具有显著的经济、社会和生态效益。如泗水县农业局 从 2000 年开始在西瓜和花生上示范推广了生物技术的农业综合应 用技术,通过秸秆还田、增施生物肥料、利用生物农药进行病虫 害防治,结果表明,综合应用生物技术的地块,有机质含量明显 增加,对照田有机质含量 0.9%,秸秆还田区有机质含量增至 2%以 上,土壤理化性状好转,西瓜和花生产量及品质显著提高。2003 年, 泗水县被评为 “中国优质西瓜之乡” “中国优质花生之乡” 和 。 四、结语 我国改革开放的总设计师邓小平同志曾高瞻远瞩地指出: “将来农业的出路,最终要由生物工程来解决,要靠尖端技术。 ” 上世纪八、九十年代,随着粗放型农业向现代精准农业的转变, 化学肥料及化学农药得到普遍使用,曾使农作物产量明显提高, 引起了全球性的“绿色革命” ,但是,二十一世纪的农业依靠扩

大耕地面积来增加农产品产量的路子已经走不通,单纯依靠化 肥、化学农药等常规农业生产技术来提高作物单位面积产量,可 以供挖掘的潜力也越来越小。 此外, 过量的使用化肥和化学农药, 不但成本高,产投比低,而且造成了土壤板结,残留过高,农业 生态环境恶化, 农副产品质量下降, 直接影响了人们的生活质量, 甚至威胁着人们的生命安全。因此,发展生态农业和开发绿色食 品已经成为我国农业发展的必然趋势, 二十一世纪人类对农业的 要求是生态农业取代化学农业, 而生物技术则是生态农业发展的 前提和保障。因此,运用好生物技术,是我国农业今后发展的必 由之路,也是建设和谐社会、建设社会主义新农村的必由之路。 参考文献: 1、中国科学院组编的《新世纪科学技术发展与展望》中冯 峰的《推进农业科技发展 实现双重绿色革命》2002-1 中国人事 出版社 2、程备久《现代生物概论》2003-8 中国农业出版社 3、陈萌山等《前进中的中国农技推广事业》2001-8 中国农 业出版社


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