科研课题报告 - 应用现代高新科技提高我国园艺产业的竞争力

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应用现代高新科技提高我国园艺产业的竞争力

摘

要：本文综述了现代高新技术的三大核心技术即生物技术、计算机与信息技术、工程技术在园艺产业的各个领域中的应用。

关键词：现代高新技术；园艺产业；竞争力改革开放以来的二十多年，我国园艺产业有了突飞猛进的发展，取得了骄人的成绩。但是，在生产实践中，还存在着许多问题，如品种结构不合理，产品质量不高，生产的规模化、集约化、商品化水平较低，保鲜、包装和加工技术较落后等。在加入WTO以后，要面对外国园艺产品的冲击和挑战，我们必须充分利用现代高新技术的成果，才能从根本上提高我国园艺产业的竞争力。

现代高新技术的三大核心技术即生物技术、计算机与信息技术、工程技术，已经广泛渗透到园艺产业的各个领域。本文就三大核心技术在园艺产业上应用展开阐述。

1 现代农业生物技术

它不仅能创造新品种提高农作物的产量和质量，而且能够降低农业生产成本，有利于改善农业生产环境。现代农业生物技术在园艺产业上的应用将十分广泛，主要包括以下几方面：

1.1 种质资源保存

种质资源是生物科学发展的物质基础。种质资源保存可以采用几种方式：建立植物种质贮藏库保存种质资源；利用组织培养技术贮存种子和根、茎、枝干等营养体；利用液氮超低温保存植物茎尖组织的方法。1.2 品种改良

现代生物技术尤其是基因工程技术的发展，有助于解决常规育种方法中的难题，一定程度上跨越了物种间的障碍，使基因在生物间互相转移成为可能[1]。以下介绍几种品种改良途经：

1.2.1 体细胞变异

在组织培养过程中，利用悬浮培养，造成体细胞发生突变，提高新基因产生的频率，从中选择我们所需要的新类型。对于多年生的果树，利用体细胞变异的方法可以大大提高复异谱，提高育种成效[1]。1.2.2 原生质体融合

不同物种间的原生质体相融合，形成体细胞杂种，通过有丝分裂形成细胞团，进一步分生分化产生异源四倍体植株，对于集中多基因控制的，呈数量性状遗传的性状如抗性、品质、产量等性状，具有重要意义。在果树作物中，采用化学及电融合法已经获得了柑桔、梨、李、柿、猕猴桃、草莓等多种果树的种间、属间甚至亚科间近100个组合的体细胞杂种或胞质杂种[1、2]。

1.2.3 脱毒及快繁技术

现在能够快繁的植物达400多种，其中许多园艺植物种苗已投入生产，效益显著，如我国华南地区的普遍种植试管苗香蕉，其产量比传统方法生产的香蕉苗提高25％以上[2、3]。1.2.4 基因工程

通过构建园艺作物的遗传图谱，定位、分离和克隆有价值的生物目的基因是遗传工程中一个基本的前提。华南农业大学园艺生物技术所利用DNA分子标记技术构建了荔枝的第一幅分子遗传图谱，这为荔枝品种的高效改良奠定了重要的基础[4]。

在构建了园艺作物的遗传图谱的基础上，采用间接转化法，即农杆菌介导法进行遗传转化，将目的基因转移到植物细胞中，使再生植株的性状发生相应的变异[1、5、6]。利用这一技术，进行F1杂种的生产，可以减少大量的劳力[1、7、8]；可望对园艺产品的颜色、香味、风味等性状进行调控，大大提高园艺产品的品质[1]；结合反义RNA技术可以将控制果实成熟性状的相关基因（如ACC合成酶）转入园艺作物中，达到控制果实成熟、延长贮藏期的目的，能够解决果蔬（特别是呼吸跃变型水果）贮藏的难题，目前已经在番茄、草莓、香石竹上取得了成功[1、9、10、11、12]；将抗病、抗虫、抗病毒、抗除草剂以及抗逆境基因转移到园艺作物中，能提到园艺植物抗性，这一技术已经在马铃薯、西红柿、黄瓜草莓、生菜及花卉等园艺植物中得到了广泛的应用[1、5、13、14、15、16、17]；此外，还可将具有人类疫苗基因转入园艺作物，作为工程疫苗的生物反应器，如马英等构建了乙型肝炎病毒表面抗原基因（HBsaaAg）、戊型肝炎病毒ORF2基因片段NE2（HEV-NE2）的植物表达的载体，利用已建立的转化体系将其导入番茄，获得了经PCR和Southern杂交证实的转基因植株，展示了用番茄研制乙肝、戊肝口服疫苗的美好前景。[17]。1.3 生物固氮

在根瘤菌方面，现已确定有结瘤和固氮两大基因组参与完成共生固氮作用。从禾本科作物上分离联合固氮菌制成菌剂，施用于园艺作物，或者施用VA菌根真菌，可以显著提高园艺作物的产量[3]。1.4 生物防治

利用微生物制剂（包括细菌制剂、病菌制剂和真菌制剂等）防治危害园艺作物的各种病虫害，具有安全、方便、成本低的特点，更重要的是不会造成环境的污染[3、18]。如广东省农科院植保所研制的新农抗“九O四”生物杀菌剂，就是微生物分泌的多肽类代谢产物，能抑制荔枝、龙眼的霜霉病菌的生长，药效良好。

2 计算机和信息技术

计算机和信息技术在园艺产业上的应用，将大大改善园艺产业先天存在的经验性、时空变化大、可控能力弱、量化程度差的弱点，使园艺产业朝着量化、规范化、集约化、可控化方向发展，为传统园艺产业向现代化园艺产业的发展提供了基础，同时为园艺学科开辟了新的领域[19]。2.1自动化控制

现在计算机已经普遍应用于温室的环境控制，通过对于风向、风速、降雨的监测，控制不同位置的天窗的启闭和开合量，通过计时器控制遮光布的张合、土壤灌水、农药撒喷等，可使作物处于最佳的生长状态，从而大大地提高产量和质量；在无土栽培中，采用计算机调配园艺作物所需要的营养液的成分，可以在大大减少劳动力的同时，显著地取得很好的效果；此外，计算机还可以应用于果园管理、园艺产品贮藏和加工、仓库管理以及各类农业仪器仪表的计算机化等方面[16]。

2.2科学研究

在园艺科研上，常利用计算机作为计算和分析工具。此外，利用计算机模拟模型可以描述园艺作物生长及其与外界环境条件的相互关系，模拟作物在自然条件下生长季节内任何一个时刻的生长发育和产量形成的动态过程，探求最优的栽培决策[16]。2.3专家咨询系统

农业专家系统于20世纪70年代相继出现，现在专家咨询系统已经广泛应用于园艺作物育种、栽培、植保、贮运以及加工等方面，利用这个系统模拟人类专家解决实际问题的工作过程，可以量化、模拟和控制园艺作业过程[20]。2.4决策支持系统（Decision Support System）

以计算机技术为基础的对决策支持的知识信息系统可以帮助决策者和贸易商通过作物模拟技术和系统分析方法估价园艺作物的产量，为园艺生产者在不同的年景下所应采取的栽培管理措施提供科学的决策，为制定进出口贸易提供依据 [20、21]。2.5空间信息技术

以空间信息为特征的3S技术，即GPS（Global Position

System）全球定位系统、RS（Remote Sensing）遥感、GIS（Geographical Information System）地理信息系统，可以对园艺植物资源调查和利用、灾害监测和控制、环境质量的评价以至果园、菜场管理，如大范围的园艺植物病虫害防治和定向精确施肥提供分析、咨询和决策。2.6信息服务

目前我国已经构建的数据库有中国作物品种种质数据库、农业气候数据库、东北地区作物低温冷害数据库、土壤肥料数据库、植物病虫害数据库等，大大地方便了从事园艺生产各个单位或人士的工作开展[20]。

此外，利用网络技术可以使园艺产业的产供销联为一体，使得园艺产业在跨地区、跨省甚至更大的领域联结为一体，通过先进快捷的网络及时的收集和发布有关园艺生产的各类信息（如气象资料、市场需求和销售情况、园艺产品贸易动态），以供有关单位在最快的时间内获得有用的数据和信息，在市场经济大浪潮中做到“知己知彼，百战不殆”。而且，以网络系统、多媒体系统可以填补或代替了传统的农艺科普媒介，建立新型的园艺技术推广体系，实行实时网上培训，能够直接指导园艺生产[6]。

总之，以各种数据库为基础，利用农业专家系统、决策支持系统和多媒体系统、网络系统等，可以构筑我国的园艺产业信息系统。我们可以利用通信技术、计算机技术、人工智能技术、遥感技术、地理信息系统、多媒体传播技术、数据库技术、系统工程等多种高新技术与现代化农业技术集成，多学科合作，由政府大力支持，先建立示范点进行实验，然后在全国范围进行延伸，以点带面，逐步形成我国园艺产业信息技术体系[21]。

3 工程技术

现代农业工程技术是一种先进的生产手段和生产设施，是现代化农业和传统农业相区别的重要标志。农业的科技进步往往取决于生产手段即农业工程技术的实现程度。随着生物技术、信息技术为重点的农业新技术的发展，农业工程技术已成为当今世界农业现代化的重要保证。在国外，以色列和荷兰都是耕地资源及农业环境受到严重制约的国

家，但通过大力发展工厂化设施农业，特别是温室园艺工程设施，仅经过几十年就实现了农业现代化，成为在国际园艺产品市场上极富竞争力的国家[23]。

现代农业工程技术在园艺生产上的领域有：（1）资源利用工程（包括气候、土壤、园艺植物以及废弃物的应用）、（2）生物环境工程（在模拟园艺植物生长环境的基础上，形成设施栽培种植，最终实现工厂化生产，还有作物生长的营养环境，如农药、化肥、簿膜及废弃物的处理等）、（3）产品处理工程（包括园艺产品采收、烘干、清洗、防腐、预冷、分级、包装、贮运以及加工等）、（4）园艺产业系统工程（把园艺产业看作一个完整系统，并用工程方法进行立项、规划、分析、设计、施工、验收等工作）、（5）管理工程（包括信息采集与传播、技术监测、计算机专家决策系统等）[13、24、25、25]。

从现实的角度，我们应该促进以下三个方面的工程技术的发展：3.1园艺作业机械化工程技术

把先进的农业机械化技术和园艺栽培技术有机结合，形成以机械化为实施手段的现代园艺技术，机电一体化园艺机械产品（包括耕整地、播种、灌溉施肥和采收等作业的复式机械以及园艺产品采后处理的流水线机械设备），结合种植、植保、采收以及采收后处理等的自动化技术，可以大大地提高园艺作业的效率和产出。深圳西丽果场自2000年从以色列引进加肥灌溉设施之后，不但大大节省灌溉用水和肥料的用量，而且还提高了肥料的利用率，提高作业效率，从而实现了连年丰产稳产的目的。3.2园艺生物环境工程技术

根据园艺作物的生长发育对环境的要求，利用工程技术手段。如供暖、通风、换气、制冷、采光、控制等，创造模拟生态环境系统，推进园艺工厂化生产。一个典型的例子就是荷兰的现代设施农业，它使人均耕地不足0.06hm2的成为世界第二大农产品出口国[27]。

3.3园艺产品采后工程技术

大多数的园艺产品具有易腐的特性。应用采后工程技术既能减少损失，又能提高园艺产品附加值，所以园艺产品采后处理工程技术十分的重要。在这一方面，我国与发达国家仍有较大的差距。

园艺产品采后工程技术包括预冷、挑选、分级、清洗、包装、贮运、加工等各个环节。欧美、日本的果品分选存贮中心，首先按照果品的色泽、糖分、成熟度、大小等进行选择，然后进行包装和贮存，从收购到售出的整个过程全部采用计算机控制的机械设备自动进行，人力仅完成辅助性作业，保证了果品的质量和标准[10、27]。

综上所述，现代生物技术、信息技术和工程技术作为推动我国园艺产业现代化的三大核心支撑技术已经显示了其广泛的应用前景。目前我国只是应用了其中的很少部分，有些技术还需要进一步加强科研开发，有些技术还需要加大推广力度。同时我们必须明白，现代高新技术的应用必须考虑到我国的国情，需要结合传统技术，不能“唯新技术至上”，一股脑儿丢弃传统技术。而且生物技术、信息技术和工程技术是相互交叉、相互促进的，只有形成一个体系，才能产生更大的推动力。我们相信，随着现代高新技术的不断发展和在园艺产业上的广泛应用,

必将提高我国园艺产业的竞争力，推动我国园艺产业高效持续发展。

【参考文献】

[1] 葛会波.生物技术在园艺植物品种改良中的应用.生物技术1997，7（2）：43～46[2] 侯建文.生物技术在农业中的应用.南京农专学报.1996，3：17～23

[3] 江梅. 生物技术的应用. 生物学通报.1996.31（6） 4～8

[4] Chengming Liu, Mantong Mei, Construction of A Genetic Linkage Map of Lychee Based on Randomly Amplified Polymorphic DNA Markers，Paper for the 26th International Horticultural Congress, Aug. 11-17, 2002, Toronto, Canada, On-Site Program, p67-68（刘成明，梅曼彤，利用RAPD标记构建荔枝的分子遗传图谱，第26届国际园艺大会论文，多伦多，加拿大，2002.8）[5]

何自福.植物遗传转化技术在植物病毒抗病基因工程中的应用.仲恺农业技术学院学报.1997，10（1）：74～78

[6] J K Schueler.Technology for precision agriculture. Proceedings of the First European Conference on Precision Agriculture, Warwick University, U.K.,1997,9:8~10

[7] 田桂英.植物抗病毒的基因工程.生物技术通讯,1995，（5）：3～6

[8] National Reaearch Coucil. Precision Agriculture in the 21st century, Geospatial and Information Technologies in Crop Management. National Academic Press,Washington,D.C.1997[9] 金勇丰 ,张上隆

,张耀.基因工程在园艺作物采后保鲜中的应用.生命科学.1996，8（4）：46～49[10] 孙希生 ,田勇,

冯小元.果品采后保鲜及加工技术研究展望.中国果品研究.1997，1：1～3

[11] 刘玉乐，田波.抗病毒植物基因的研究进展.中国病毒学报，1993，8（1）：7～15[12] 陶丽春.农业发展战略与农业工程技术.农业科技管理.1994，8：33～35[13] 何振立,

杨肖娥.论我国农业新技术革命.农业现代化研究.1998，19（4）：198～201[14] 刘进元,

余荔华.植物抗病基因工程的研究进展.生物工程进展.1994，14（2）：31～34[15] Koltunow et al:Nature,1990,347:373~741

[16] 高宏.计算机在农业科研中的应用.陕西农业科学，1995，3：40～41[17] 马英, 林顺权等.

乙肝病毒表面抗原（HBsAg）、戊肝病毒ORF2基因片段NE2在番茄中的表达及免疫活性. 福建农林大学博士学位论文, 2002，5

[18] 鄢铮, 王谨.应用EM生物技术保护农业生态环境.厦门科技.1997.2：33～34[19] 岳永德.我国农业发展与新技术革命.安徽农学通报.1998，4（3）：4～7[20] 曹永华.计算机技术在农业上的应用.科技成果纵横.1994，4：19～21[21]

戚国强.我国现阶段农业信息技术的发展方向及方案设计的研究.东北农业大学学报.2000，31（1）：95～101

[22] 彭宏祥, 黎光旺.依靠科技创新

发展广西水果产业.广西农业生物科学.2000，19（3）：203～206[23]

汪懋华.实现现代集约持续农业的工程科学技术－以色列、荷兰科技考察观感.农业工程学报.1998，14（3）：50～53