[摘要]农艺学是一门传统的重点学科,该学科的发展对农业的发展、“三农”问题的解决和新农村建设都至关重要。本研究在总结概括当前国内外农艺学学科发展的现状的基础上,分析了福建省农艺学学科的发展与国内外该学科研究水平的差距;同时展望了福建省农艺学学科发展的趋势;最后针对福建省农艺学学科的发展差距和发展的趋势,提出了促进福建省农艺学学科发展的思路和建议。
[关键词]福建省农艺学学科发展研究
农艺学是研究农作物生产技术与原理的一门学科。它的主要研究领域包括:作物栽培技术、作物种质资源、作物遗传育种、农业资源学以及作物生态学等。农艺学是一门传统的重点学科,它的目标是实现农作物生产的高产、优质、高效、生态、安全,其研究水平的高低,对我国解决“三农”问题和新农村建设都是至关重要。
1国内外农艺学学科发展概况
从作物栽培技术、作物种质资源、作物遗传育种、作物生态学以及农业资源等5个领域入手收集国内外文献,分析各领域近几年的研究进展。
1.1 作物栽培技术的发展现状
1.1.1 以产量潜力为突破口的超高产技术发展成为热点
作物产量突破的可持续高产、超高产成为农艺学的研究重点。中国是世界上最大的稻米生产与消费大国;同时中国现有人口13.28亿(不含港澳台地区),比美国多10亿,每年出生人口1600万,是全球人口最多的国家。根据国家人口计划生育委员会的人口发展预测,到本世纪30年代,即2033年前后,中国总人口的总量高峰将保持在15亿左右。因此,作物产量的突破将关系未来中国人口的吃饭问题,也将是我国农艺学研究的一个重要内容。近年来,我国以主攻单产兼顾优质、高效、质量安全的作物栽培技术创新和集成应用取得显著成效,并继续向纵深发展。近年来,国外在水稻、玉米、大豆和小麦的高产研究方面也取得较大的进展。例如美国北达科他州立大学农业实验室研制出了一种叫“RG7008RR”的抗除草剂转基因大豆品种,这个新品种比以前的“RG6008RR”品种每英亩产量要高1.8蒲士耳。
1.1.2 以品质、产量协同提高为重点的优质高产技术向纵深发展
作物产量与品质同步提高成为各国作物产业化发展的共同战略。以玉米为例,从1999年至2009年10年期间,国家玉米改良中心以玉米种质创新研究为核心,向应用研究和基础研究延伸,创新了9个具有国际领先水平的高油玉米群体等一批育种新材料。国家玉米改良中心培育了43个省级以上审定的玉米新品种,其中国家审定品种12个,申请新品种保护17项。10年来共获得省部级以上奖励9项,其中国家级奖励3项,省部级一等奖3项。
1.1.3 以现代技术应用为特色的精准定量技术发展加速
作物栽培定量化、精确化、数字化技术已成为作物生产和作物栽培科技发展的新方向。发达国家作物生产实行定量化设计、精确化与数字化栽培管理。近年来,我国开展了精确定量栽培、数字化农作技术和作物生产信息化服务技术的研发,在作物生产管理中正在发挥重要作用。现代信息技术在作物生产中应用越来越广泛,近年来构建了一批服务于主要农作物生产的数据库及其管理系统,建立了主要作物生产信息化平台及服务体系,创新集成了数字化农作技术,目前正向作物栽培技术标准化、智能化、数字化和实用化方向发展。在国外,当前北欧的整地技术和整地设备目前居世界领先地位。其中最具代表性的当属瑞典。瑞典年主伐面积为22万公顷,其中80%左右要进行整地。瑞典采运作业研究所和瑞典林学院经调查研究后结果表明,根据瑞典和芬兰的条件,剩余物多的迹地浅层整地使用锥形滚齿耙和鹤嘴锄式松土整地机效果最好。
1.1.4 以资源节约为重点的简化高效技术有了新发展
以资源节约为重点的简化高效栽培技术创新与应用成为现代农业发展的主要方向。我国近年来在节约资源的基础上,
* 第一执笔人:朱朝枝,教授,博导,博士,福建农林大学学报编辑部主任,主要研究方向:农业可持续发展,农业多功能性产业等。
开展大量的简化高效栽培技术研究,特别是主要农作物的节水、省肥、简化、高产的栽培技术取得了新的进展,一直在生产上发挥重要作用。以节水农业为例,当前国内主要的研究集中在以下三个方面:一是农学范畴的节水,如调整农业结构、作物结构,改进作物布局,改善耕作制度(调整熟制、发展间套作等),改进耕作技术(整地、覆盖等),培育耐旱品种等;二是农业管理范畴的节水,包括管理措施、管理体制与机构,水价与水费政策,配水的控制与调节,节水措施的推广应用等;三是灌溉范畴的节水,包括灌溉工程的节水措施和节水灌溉技术,如喷灌、滴灌等。当前国外在资源节约方面也有新的发展,以以色列的节水农业为例,滴灌技术是以色列最著名的节水灌溉技术,目前已经开发到第六代。该系统根据作物各类和土壤类型设置的滴灌控制系统,使田间用水效率显著提高,达到每立方米增产2.32公斤。
1.1.5 以作物生理高效机制为突破口的栽培理论与技术发展不断深入
作物生理学与环境生态学研究相结合,在作物栽培中发挥了重要作用。以作物光合碳代谢为中心的光合性能、源库生理和产量构成研究为作物高产栽培奠定了理论基础;作物营养生理研究促进作物施肥技术进步;环境生理生态研究促进了作物抗逆高产栽培的技术创新。
1.2 作物遗传育种的现状
1.2.1 生物技术为特征的现代育种发展迅速
依据生物遗传变异的原理,育种方法从杂交育种、诱变育种到多倍体育种、单倍体育种,再到细胞工程、基因工程、分子标记育种,生物育种技术在我国发展迅速,与发达国家在生物育种新技术方面的差距正在减小。生物技术育种正成为提高作物产量和改善品质的主要途径。我国在重要基因克隆和功能鉴定领域取得巨大进展,在不到10年时间内,我国科技人员获得了拥有自主知识产权的新基因上百个,获得了一批具有潜在应用价值的新基因,水稻基因组及重要功能基因克隆研究居世界先进水平,这些重要基因的获得为利用转基因技术培育作物新品种奠定了坚实的基础。在转基因作物品种培育方面,我国也取得了可喜成绩。中国是继美国之后第二个拥有自主知识产权抗虫棉的国家,目前已培育出转基因棉花新品种55个(国审),至2007年,国产转基因棉花新品种已累计推广1.9亿亩。转基因植酸酶玉米和抗虫水稻的研发处于世界领先水平,抗虫玉米、抗病毒小麦等也已取得良好进展。美国圣路易斯华盛顿大学、亚利桑那大学等机构的150名研究人员历时4年多,完成了玉米全基因组测序工作,有望培育新品种。他们以代号为B73的玉米品种为研究对象进行测序。结果显示,玉米共有10对染色体,约3.2万个基因,23亿个碱基,是目前已测序的植物中基因数量最多的品种。
1.2.2 以关键性状改良为主的新品种不断涌现
优良品种的选育正逐步由表现型选择向基因型选择、由形态特征选择向生理特性选择转变,优质、高产、抗逆的有机结合已成为优良品种培育的发展目标和方向;品种改良取得大批具有显著应用效益的成果,推动了农业科技的进步。植物遗传转化是转基因生物产业化链条中极为关键的一个环节。目前,我国已经建立了水稻、玉米、棉花等作物的转化技术平台,其中水稻和棉花的转化技术平台初步达到了规模化。以水稻为例,我国在超级稻研究领域始终居于世界领先水平,在育种理论探索、种质材料创制以及新品种选育和应用等方面都有新突破。1999年,美国《科学》杂志专文介绍袁隆平的超级杂交稻选育理论。到2004年为止,我国已先后选育14个超级稻新品种(组合)。这些新品种通过了省级或国家级农作物品种审定,在百亩示范片验收平均产量超过10500 kg/hm2,有些新品种百亩片产量达到12000 kg/hm2;如四川农业大学选育的D优527和江苏省农业科学院选育的两优E32已通过越南的品种审定,D优527出口种子320万公斤,创汇400万美元;2005年由中国水稻研究所育成的超级稻“国稻6号”的品种经营权以1000万元的价格成交。湖南杂交水稻研究中心与湖南西城集团联合建立了博士后工作站及杂交水稻基因工程研究中心,专门从事超级稻基因组功能分析。
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