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