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第64章 生物技术(12)

无土栽培比传统的土耕农业产量高。尤其是蔬菜生产比土壤种植产量高12~30倍,产品质量好,无公害无污染。比土耕节水3~7倍,属于节水农业且无杂草危害。能经济地利用肥料的养分。节省劳力,经济效益高。不受土地的限制,可用于开发沙漠、岛屿、石山、水面、宇宙无公害蔬菜。无公害蔬菜的主要特征是指农药残留不超标,环境无污染,种植过程完全按规定、按比例、有计划用药施肥。一般应有“三道关”:生产基地的审定,对土壤、水源、空气等生产环境质量进行检测;按技术规程施肥用药和管理;产品进入交易市场前的质量检测。但由于无公害这个概念是最近才提出来的,因此目前部分无公害农产品这个概念,被相当多的农产品生产和加工企业所滥用。产品动辄被冠以天然食品、多功能保健食品、绿色食品的美称,成了商家惯用的营销手段。

什么是EM技术

EM是“有效微生物群”(Effective Microorganisms)的英文缩写。它是将自然界中主要的五大类有益菌(包括光合菌群、乳酸菌群、酵母菌群、革兰氏阳性放线菌群及发酵系的丝状菌群)有机地集合在一起,使其共生共存,形成一个强大的功能群体,生成多种抗氧化物质,提高物体的生理活动性机能,对整个地球生态发挥多种良性作用。

EM的诞生十分偶然。20世纪70年代的一天,从事农用无害微生物研究的日本人比嘉照夫先生意外地发现,他每次实验后集中倾倒微生物液体的地方的一片草丛长势明显茂盛于周围其他的草。顿时一个大胆的新研究思路产生了:把单一微生物种研究改为组合研究,他甚至把厌氧性和好氧性的微生物集于一体研究,经过无数次的组合搭配,终于找到了一个最佳的群体组合。这个微生物群,就是EM。

比嘉照夫先生将他的研究和应用成果撰写成《拯救地球大变革》一书,他提出要创造一个“净化一切污染,创造无公害环境,循环利用资源,让地球青春永驻”的EM世界。他甚至断言,有了EM技术,即使是沙漠也能长出茂盛的植物来,世界人口增长到200亿时也不用担心粮食短缺问题。EM技术很快引起了包括中国在内的世界各国的广泛关注并争相引进。目前,全世界已有80多个国家和地区在使用和进一步研究开发这项技术。其产生的效益已相当可观。

白色农业是什么样的

“白色农业”就是以蛋白质工程、细胞工程和酶工程为基础,以基因工程全面综合应用而组建的工程农业。它分为微生物工程农业和细胞工程农业。“白色农业”的核心是利用微生物发酵生产单细胞蛋白饲料等产品,以缓解粮食生产的紧张局面。

发展“白色农业”,不仅可以有效地实现人畜分粮,推动畜牧业的大发展,为解决中国的粮食问题和改善居民的膳食结构提供一条新的思路和对策,还可以在利用微生物保护生态环境方面起到积极的作用。“白色农业”的兴起表明,通过工厂化微生物工程的发展,将形成非绿色植物的、不污染环境的新型农业及其产业,研究开发可更新纤维素、工农业废气、废液、废渣,建立单细胞蛋白工业及海藻生物技术产业等。为适应现代农业的发展趋势,北京白色农业研究所在京郊延庆县环保局挂牌成立。该所以生物工程为主导,当务之急是研究开发微生物饲料,替代粮食饲料。

何谓“三色农业”

“三色农业”是指白色农业(微生物农业新资源)、蓝色农业(海洋生物新资源)和传统的以水、土为主的绿色农业。21世纪生物技术的迅猛发展,将导致农业科技革命,其特点和内涵是在深入揭示生物生命奥秘的基础上,通过农业科学与生命科学等更多学科的交融,从深度与广度上推进农业科学的更新与拓展,并以技术创新为先导,促进新兴产业的形成与发展。

水稻也可以旱作吗

水稻旱作是为了克服水稻种植过程中水耗费过大而提出的一种新的种植方式。主要的方法有孔栽法、纸膜覆盖旱作法和高产半旱作技术。其中的水稻旱作孔栽法是在美国新奥尔良的泰斯农场发明的。具体操作方法是:在湿润免耕的土地上,用小巧的打孔播种器(机)在土中打一直径约3厘米、深13~15厘米的孔,打孔时随即播下1~2粒稻种,播完后以土肥掩盖孔,并在孔中灌满水而孔周围土壤仅以湿润为宜。一般情况下,在下种后40天内可不给水,使稻苗的蔸根长得深且有茁壮的根系,能有效地吸取地下的水分,在稻秧生长的同时,可在行间除草一次,这样既除草又起到了中耕作用,40天后如无雨,可再浸灌一次,直至成熟收获。这种方法只需水稻正常耗水量的15%~20%,便于机械化操作,是水稻旱作的新方法。如有保水剂覆盖在孔上,则耗水量更可以降低到8%~10%。

水稻纸膜覆盖旱作法:这是日本新潟农场最先采用的,这种方法主要是利用旧报纸、废纸或再生纸膜(这样成本较低)作为覆盖膜,水稻旱作时只浸灌一次,将纸膜覆盖在泥土表面(纸膜浸水后就紧贴在土层表面了),既不会被风刮走,即可遮挡直射的阳光,防止水分蒸发、保水保墒、减少杂草生长。2~3个月后纸膜逐渐分解完全融入土壤中,不会留下危害。这种方法可以减少用水量55%~70%。此法也可用于其他旱作物的保水。

水稻高产半旱作技术:日本原正水稻技术研究所探索出一套水稻高产半旱作栽培的新技术,这套技术与传统的水稻栽培和用水有很大的差别,总的要求是前期以露泥为主,浸润灌水,通气促根,这样只需常规用水量的30%左右,即可抑制病虫害和降低水稻生产成本。

能培育出彩色棉花吗

人们穿的衣服大多是五颜六色的。但农田里的棉花一般都是白色的,要将白色棉花制成五彩缤纷的衣服,就必须将棉花染色。假如能培育出彩色棉花,就可省去染色这道工序。天然彩色,不仅颜色鲜艳,而且还永不褪色,既环保又有利于健康。目前,彩色棉花已经在美国培育成功。培育彩棉的人名叫莎莉·福克斯。有一次,她在棉田里发现了棕色棉花,觉得非常好奇。于是她就设法培育各种颜色的棉花。经过7年努力,福克斯终于培育出红棕色、古铜色、绿色等彩色的棉花,获得了美国的国家专利,并用“福克斯纤维”名称注册了商标。

在拉丁美洲的秘鲁印第安人居住地也发现了天然彩棉,有棕、黄、紫、灰等颜色,引起了美国和秘鲁农业专家的注意。据调查,印第安人种植彩棉已有4 000多年历史。这种彩棉,能在缺少水分的沙漠地区生长,抗病力强,产量也比较高。现在,中国新疆地区也已经开始种植彩棉,用彩棉制作的产品也已经上市。

有机农业有哪些特点

20世纪三四十年代间,英国有位名叫艾伯特·霍华德的学者,在认真总结中国施用有机肥的传统经验后,提出一种看法,认为施下的肥料主要是饲喂土壤,而不是饲喂植物。他还认为充分利用日光能提高产量,并不会降低土壤肥力,提高产量和提高肥力是一致的,关键在于作物残体要施回到土壤中去。由于这个学说的中心议题是以有机物质代替无机物质,所以人们称之为“有机农业”。随着石油农业暴露出来的问题,有机农业的呼声愈发响亮了。

有机农业的特点是:完全不用或基本不用人工合成的化肥、农药、生长调节剂和牲畜饲料添加剂,尽量依靠轮作、作物秸秆、牲畜粪便、豆科绿肥、含有矿物质营养元素的岩石,以及采用生物防治等方法来达到保持土壤肥力、供给植物养分以及防治农田病虫、杂草的目的。但也不排斥使用各种新式农机具、采用优良品种以及其他科学技术,提高农业生产水平。

20世纪80年代初期,美国学者曾对全国“有机农场”进行了一次广泛的调查,认为像美国这样的商品性农业制度,每年有大量粮食要出口或集中到牲畜饲养场中去,依靠有机循环方式使所含养分重返土地,几乎是不可能的事,所以外来补充是必不可少的。不过如果在小范围内推行,就能够从别的地方得到大量有机废物作为补偿,那么,有机农场还是可以维持下去的。

生态农业可提供更多的清洁产品吗

生态农业,就是以生态学原理为指导,根据生态系统内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。中国广东、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,在塘基面上种桑,利用桑叶养蚕,再用蚕沙喂鱼,含有鱼屎的塘泥作肥料还塘基,形成一个闭合的生态链环,称为“桑基鱼塘型”。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,废物得到全面的利用。这种生产模式,就其特点来说,是符合生态农业精神的。

尽管国内外对生态农业有不同的理解,但总的精神却是一致的,这就是要求在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。有人对中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。

生态农业和有机农业不同,它并不排斥化肥、农药、除草剂等化学物质,所以可能取得较高的产量。它和石油农业也不一样,就是比较注意生态平衡,做到山、水、田综合利用,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,减少农药的污染。所以中国大多数农业科学工作者认为,中国农业现代化只有走生态农业的道路,才能避免石油农业的一系列问题,在产出大量优质产品的同时,也可望建立起一个优美宜人的环境。

你了解免耕农业吗

自古以来,翻土和耕地是农业生产不可缺少的第一步。近年来,世界不少地方逐渐风行少耕或者免耕的新方式,这被称为免耕农业。大家知道,翻耕的主要作用是防治杂草,疏松土壤。但是精耕细作也有不少缺点,首先耕作对于动力和劳力的要求都很高,特别是在播种季节,由于大多数农作物的最适播种期都很短,既要精耕细作,又要及时播种,往往很难两全其美。其次翻耕之后,由于土壤疏松,会增加遭受侵蚀的程度。据测定,在略有坡度的土地中,翻耕比起免耕来,土壤流失竟要增加上百倍。所以对于地形起伏、排水性能又较好的田片,免耕的好处更加明显。再则植株残茬覆盖的田畈,比起光秃秃的土壤来,水的径流和蒸发都比较少,这对作物生长有利。

免耕方式的主要优点是能够降低农业劳动成本和减轻水土流失。在大量除草剂涌入农田、完全可以控制杂草的情况下,少耕或免耕技术就有了可能。以美国用免耕法播种玉米为例:先在地里喷洒除草剂,杀死一切正在生长的植物,并抑制土壤中未发芽的杂草种子的萌发;接着是施肥;第三步用飞机播下种子并覆盖起来。除了一条播种机开的5~8cm宽的土带外,其余土壤都保持原封不动,并且在收获之前,一般不需要任何其他作业,所以比起过去的耕作方法来,工作效率至少可以提高3倍。中国南方的连作晚稻以及冬种大小麦,近年来也广泛推广了免耕技术,得到农民的普遍欢迎。

免耕法也有一定缺点,如土壤黏重、排水不良的地方,如果长期不翻耕,将会因通透性较差而影响作物生长。病虫鼠害往往因作物残茬的掩护而增加危害程度,这些都需要研究解决。从发展趋势看,少耕或免耕是一种很有前途的耕作方法。

人工制造的种子有哪些好处

中国复旦大学的科学家研制人造水稻种子获得成功,为加速繁育良种提供了新的手段。

人造种子是相对于天然种子而言的,是指经过人工包裹的单个体细胞胚而形成的具有与天然种子相同机能的一类种子。首先从某一种作物的植株上选切一块组织切片,再把切片置入注满营养液的培养箱中,经过十来天后,大量增多了的细胞组成凝块,接着凝块自动解体,每一个细胞经过发育逐步成为胚胎。用这种方法制成的胚胎,很像天然种子中所含的胚胎——体细胞胚。为了使胚能够存在并发芽,需要有人工胚乳,内含胚状体健康发芽时所需的营养成分、防病虫物质、植物激素;还需要能起保护作用以保护水分不致丧失和防止外部物理冲击的人工种皮。通过人工的方法把体细胞胚、人工胚乳和人工种皮这三个部分组装起来,便创造出一种与天然种子相类似的结构——人工种子。人工种子相比天然种子有几个好处:首先,“体细胞胚”是无性繁殖的产物,能够忠实地保持母本的遗传性状,防止退化。其次,繁殖速度快,如花卉植物康乃馨,只要用一个康乃馨茎尖,在一年之内就可以增殖出100万株种苗,这样的速度是任何别的方法都无法比拟的。第三,如果挑选健康植株的细胞进行培育,并在无菌条件下给予包膜,可以得到完全隔绝病害的种子,这对于防治种子传染的病害,是一种既简便又有效的好方法。

对不能通过正常有性途径加以推广利用的具有优良性状的植物材料,如一些三倍体植株、多倍体植株、非整倍体植株等,有可能通过人工种子技术在较短的时间内加以大量繁殖、推广,同时又有保持它们的种性。通过基因工程可能获得的含有特种宝贵基因的工程植物的少量植株,通过细胞融合获得体细胞杂种和细胞质杂种,通过人工种子可以在短时间内快速繁殖。在人工种子制作过程中,可以加入某些营养成分、农药、激素和有益微生物,以促进并调节植物的生长发育。在人们喜爱的蔬菜,名贵花卉,以及人工造林中,使用人工种子进行生产,优越性是非常大的,前途非常光明。

由此可见,人造种子虽然还有许多技术问题需要解决,但这是一项大有希望的农业新技术。

胚胎可移植吗

自古以来,家畜都是通过自然交配,然后“十月怀胎”,繁衍后代的。这种方式虽然稳妥可靠,但比较缓慢。现在运用“胚胎移植”的新技术,改变了传统的家畜繁殖习惯。家畜胚胎移植是从良种母畜(供体)的输卵管或子宫里,取出早期胚胎,移植到另一头普通母畜(受体)的输卵管或子宫内“借腹怀胎”,由普通母畜代替执行“怀胎”职责,从而使良种家畜有更多繁殖机会。

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