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第一讲现代农业科技展望•优种化趋势•生物制剂趋势•可持续化趋势•信息化趋势•产业化趋势优种化趋势•近代农业经历了19世纪末开始的，以育种和农业化学为主体的第一次科技革命，带来了20世纪农业和农业科技的繁荣。•20世纪后半叶，又拉开了以生物技术和信息技术为主导的新的农业科技革命的序幕。•品种在农业增产中的贡献率将由现在的30%提高到50%。优种化趋势：品质育种•赖氨酸含量比普通的玉米高近50%的饲用玉米、含油量高两倍的高油玉米、各类食品和工业加工用的特用玉米；•富含可提高人体免疫力和抗癌能力的α维生素E和不饱和脂肪酸的油料作物、富含鞣花酸，具抗癌作用的草莓、能降低胆固醇的植物黄油，富含抗癌蛋白的大豆等功能食品；•超高产、品质好的超级水稻，没有豆腥味的大豆，吸油少的煎炸用土豆。优种化趋势：抗性育种•我国每年因植物病虫害造成的直接经济损失高达数百亿元人民币•抗棉铃虫的棉花（我国每年种植上百万亩）•抗玉米螟虫的玉米•抗杂草的大豆接转基因作物种植棉铃虫图谱BACKBACK常见的大豆杂草有：藜、反枝苋、稗、狗尾草、稗草、柳叶刺蓼、酸模叶蓼、野黍、刺儿菜、苣卖菜、香薷、苍耳、卷茎蓼、苦荞麦等。BACK目前转基因作物全球种植情况3416117010203040大豆棉花卡罗拉玉米转基因品种占全球总播种面积的%2000年全球种植转基因作物面积（万公顷）44003000100030070010002000300040005000全球美国阿根廷加拿大中国•转基因作物在2001-2005年之间种植面积增加了2倍；•未来5年，市场交易额将增加到250亿美元。•我国生猪生产能力可望提高一倍：•即不用提高现在猪的存栏数，产量就可提高一倍；•或是把饲养量减少一半，仍可达到现在的产量。•这一成就将通过技术进步而获得。8001200650607054050010001500发达国家预计目标中国现状日增重(g) 瘦肉率(％) 养猪业有关指标的国际比较3.32.34.511151105101520发达国家预计目标中国现状料肉比产仔率(%) •此外，超数排卵、体外授精、胚胎分割、性别控制、核移植等动物胚胎工程技术和克隆技术趋于成熟，有的已实现商业化。•过去培育一头优种牛要一二十年，现在一代即可完成。生物制剂趋势•微生物基因重组技术的出现，正在掀起农用生物制剂产业的一场革命。•新一代生物农药，动物疫苗、生物肥料、动植物生长调节剂等将为农业带来新的活力，也为环境保护和可持续发展带来福音。•1939年缪勒发现DDT的杀虫活性，进入了有机合成农药时期，大大提高了农药对农业害虫的杀伤力。•在为世界粮食生产作出巨大贡献的同时，也造成了严重的环境污染。•1992年，巴西里约热内卢国家首脑级世界环境与发展大会上提出了一个目标，即20世纪末的农药使用面积中，生物农药要占到60％，以代替有机合成农药。•现在是21世纪初，美国才15%，中国不到1%，主要仍是技术上没有取得重大突破。•畜禽疾病主要靠防疫•防疫主要靠疫苗•传统的灭活苗和弱毒苗都存在不少问题•1996年，台湾口蹄疫暴发，养猪业几乎全军覆没，损失上百亿美元；•2002年大陆是个大发生年，也是因为1960年代疫苗选用失当带来的后果。•我国年畜禽饲养量约8亿头/只，死亡率是发达国家的3－5倍，因疾病死亡和不能正常生长的年损失约1000亿元，关键原因在于疫苗生产的技术水平和能力远远没有跟上。•微生物基因重组技术，可以将抗原基因导入对人体无害的微生物体而使之成为具有防疫能力的基因工程菌（或病毒），为生物农药和动物疫苗开拓了全新的领域。•基因工程疫苗具有不产生自然复活或返强，安全性高；多联疫苗，一苗多用；多种给苗途径和可以大规模生产等优点。•年产值10亿元的100亿只鸡疫苗，采用常规制法和用生物反应器制法相比，在生产原料、厂房、用工数、耗能和成本上相差不是几倍。•生物技术使调节动植物生长的生物制剂也大放异彩•动物的生长是由其脑垂体分泌的一种多肽蛋白激素调控的，猪幼年时的生长激素分泌多，所以长得快，成年后分泌少了，长得就慢•科学家找到了猪生长激素基因，经分离、克隆和导入大肠杆菌，再通过大肠杆菌发酵生产出猪生长素（PST），注射到成年猪，使成年猪也能快长。•PST的生物实验结果是，日增重可提高26%，节约1/4饲料，猪肉的风味品质更好。•牛的生长素（BST）1993年就在美国实现了商业化，这种牛奶和奶制品在美国已占有约30%的市场。可持续化趋势•人口增长和环境恶化，人类别无他途地选择了可持续发展•凡能提高土、水、肥、气等自然资源利用效率和保护环境的技术，都将成为农业技术体系中的新热点我国占全世界化肥施用量的比例%28%72%中国其他国家和地区我国化肥施用量ConsumptionofChemicalFertilizerinChina资料来源:《中国统计年鉴》，2000y=263.85x+1102.10100020003000400050001978198019851990199119921993199419951996199719981999万吨(10000tons)化肥施用量y=ax+b化肥施用量的国际比较（公斤/公顷，1992）ConsumptionofChemicalFertilizerinChinaandintheWorld资料来源：FAO《生产年鉴》，19930100200300400500全世界美国日本印度中国40200038005001000150020002500氮肥实施率%尿素损失量（万吨）损失价值（亿元）2.41605101520改革之初目前化肥施用量粮食产出解决化肥低效问题的出路•改进养分比例结构和分配供应办法•深化植物营养理论和推广先进施肥技术•用现代技术生产新型肥料品种•化肥品种经历了单质肥、复合肥和专用复合肥的发展过程。•现在发达国家的化肥约有80%为复合肥和专用复合肥，德国巴斯福公司已生产含十种以上营养元素的复合肥，日本三菱公司已生产上百种专用复合肥。•这几年，我国复合肥发展很快，但质量层次很低，假冒伪劣充斥。•控释性专用复合肥是一种新的发展趋向，即通过包膜材料和技术，使肥料在土壤中能按作物不同生育期的不同需要而控制性地释放。•利用3S技术作精确施肥则是农艺技术和信息技术的结合，可以显著提高肥料效率。•水资源和节水是世界性的关注热点•我国人均水资源量排在世界的第109位，是第13个贫水国，每年因干旱而损失粮食0.7-0.8亿吨，相当于年总产的1/6•但是，我国农用水损失率高达66%，每立方米水只能产生0.8公斤粮食，仅为以色列的1/5•现代农业节水已成为一个工程体系，包括储水技术、输水技术、灌水技术、保墒技术、提高作物耐旱性的技术等•据估计，我国的节水潜力在500－600亿立方米，相当于黄河的全年径流量•农业节水中，除大力推行低压管道输水、畦灌、微灌等成熟的节水技术外，生物性节水、保墒物质和全生物降解地膜技术等将成为研究重点和大有发展前途•以温室和塑料大棚为主要内容的设施农业，是对土、肥、水、气、热综合高效利用的一种工厂化生产形式，在品种和季节上的调节功能为一般露地种植所不能比拟•设施农业是结构设计、新型材料、自动控制、专用品种、专门栽培技术和植保技术的结合，是工程技术与农业技术的结合•设施农业在欧洲、日本、以色列等发达国家已相当普遍，我国起步较晚，但发展很快•1980年代初我国园艺设施栽培面积仅7000公顷，现已达140万公顷，据专家预测，2010年将达到167万公顷•国外温室的发展重点在材料和自控，我国仍以普及型为主，特别是适合我国北方的日光温室•建立适应我国不同农业生态条件和农区要求的，不同档次和类型的温室系列；设施条件、专用品种、栽培和植保技术由经验到智能化，是今后相当长时间的一项重要任务•养殖设施也有很大发展空间•总之，在新世纪，有利于农业可持续发展的节水、节肥、温室、畜（禽）舍、农业废弃物资源化、农产品无公害等技术和产品将有很大的发展信息化趋势•信息技术对传统产业的改造中，智能化、网络化、3S技术等将使农业得到全面提升，使农业由经验走向科学农业专家系统（AES）•美国1986年首次提出著名的Gossym棉花专家系统•1996年，在荷兰召开的计算机农业应用国际会议上就有了上百种农业专家系统软件•中国也有20多个较成熟的农业专家系统和4个应用示范区•1998年12月国家科技部召开的全国农业信息化技术工作会议提出，农业专家系统是农业信息技术的突破口•网络技术可以弥补农业的分散与闭塞弱势•1995年美国41.6%的家庭农场和46.8％的奶牛场已经使用计算机管理和进入各种专业网和因特网；•荷兰分别为11%、35%；•日本也已进入实用阶段•我国1990年代中期起步，这几年发展较快，共有几百个综合农业网站、种植业网站、畜牧业网站、水产业网站、地方性网站•光纤化和宽带化的国家网络建设为农业网提供了良好的硬件条件，但农业的信息源和数据库、信息处理和服务、用户素质和培训等将是一个十分艰巨和长期的任务3S技术和精准农业（PA）•3S技术是指：——空间宏观信息采集的遥感技术（RS）——地面信息处理的地理信息系统（GIS）——全球定位系统（GPS）•精准农业是指可精确操作的农业•3S技术的联合运用，构成一个信息采集、处理和可精确操作的体系，目前精度已达12平方米，即地面上出现这样微小的改变，操作就会相应地调整到最佳状态。•如果将农业专家系统与3S数字化技术联合配置，就可以精确地进行犁地、播种、施肥、灌溉、喷药等农事操作•1999年，美国就有9%的玉米农场的20%农田，明里苏达州60％－80％的经济作物农场已采用PA技术。近几年时间，发展得很快很火，成为美国现代化农业体系中一颗耀眼的新星•在为GIS准备各种地面信息资料和开展PA服务上，我国的任务特别大，要作长期的努力3S技术在大地监测方面的应用•进行农业资源和生态环境调查与动态监测•农业气象和生物灾害的测报•水土资源的科学管理•农作物种植状况和估产等的宏观测报产业化趋势•现代技术越发展，农业科技的含量和物化程度就越高，科技产品的品种和服务内容越多，农业科技产业将成为现代农业的兵工厂和后勤部，农业科技产业必将有个大的发展•为什么美国就业人口中从事农业生产的只有2％，不仅能满足国内需要，还有大宗农产品出口？•实际上，他们有约17%的就业人口，以公司等形式为农户提供先进的科技产品和服务，这是美国农业取得成功的重要因素