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80年代初,随着生物技术的飞速发展,西方发达国家先后通过立法等措施,强化了以生物饲料、生物肥料为核心的生态农业政策,并取得了丰硕的成果。有统计资料表明:目前我国的土壤肥力正以平均1.4%的速度下降。据此,国务院1988年了“关于加强有机肥料工作的指示”。因此,我们有责任加快发展新型活性生物有机肥料,改善传统的施肥模式,真正做到把用地和养地融为一体,以实现农业生产的可持续发展。90年代初,国务院就明确指示:“根据我国人多地少的国情,在发展畜牧业时,必须解决‘人畜争粮’的问题,走节稂型或非粮型道路,要充分利用秸秆、稻草等大力发展无粮饲料。”有统计资料表明:我国有纤维素资源每年约50亿吨,其中农作物秸秆(麦秸、稻草、玉米秸)等就达6亿吨,其中90%以上被焚烧,对大气造成严重污染。若将秸秆进行生物技术处理,则可大大提高秸秆利用价值及动物消化吸收率。如果每年将1/2(即3亿吨)农作物秸秆经生物技术处理制造饲料,就等于增加8100万吨小麦,相当于我国目前每年所用80%饲料粮。有统计资料表明:我国目前各种农产品的废渣、废水每年总量约2245万吨以上,如进行生物技术处理可生产饲料酵母10万吨以上,既变废为宝,又绿化环境。如何处理农作物秸秆是衡量一个国家农业发达程度的一个重要指标,农业发达国家如美国、澳大利亚都已经普及了秸秆生化饲料技术。大力推广秸秆生化饲料,充分利用农作物秸秆,发展畜牧业,秸秆“过腹还田”形成生态良性循环已成为农业现代化的必由之路。
2生物技术与生态农业结构模式
生物技术将农业废弃物(稻草和其它秸秆)、野草等转化为酸中有甜、香味独特、营养丰富、畜禽爱吃的生化饲料,又将污染外界环境的畜禽粪便转化为速效、长效、增效于一体的绿色农业需要的生物有机肥料。这一技术的应用推广对减少养殖业、种植业的成本,增加农民收入,减少环境污染,促进生态农业的发展,解决“三农”问题,全面实现小康社会有极其重要的意义。在生物技术与生态农业模式里,极大地体现了生物技术与养殖、种植业的相互关系:养殖业、种植业为生物技术提供了丰富的原料资源;生物技术大大加快了养殖业、种植业的发展。
3生物技术对生态农业的作用和效益
3.1生物技术对生态农业的作用
利用农副产品及其废弃物的原料,低成本制取畜禽高蛋白,全营养的优质全价饲料,其特点是:制作简单,成本低,不含抗生素,无毒,见效快。利用养殖业、种植业的废弃物,低成本制成具有速效、长效、增效于一体的新型活性生物有机肥料,其作用不仅大幅度提高农作物总产量,而且能改善农产品品质,改良土壤结构,提高土壤肥力,保护生态环境。利用养殖业、种植业的废弃物,低成本制取沼气,既提供能源,又优化了环境,达到了经济效益、社会效益、和生态效益统一,形成了生态农业良性循环,保证了农业可持续性发展。
3.2生物技术对生态农业的效益
1.1基因工程
基因工程,即DNA重组技术,是指对不同生物的遗传基因,根据人类的需求或意愿进行基因的切割后,通过转入受体的方式,使其产生人类期望产物。基因工程在技术上使得人类一定程度上可以客服物种的界限,定向培养出自然界已知不存在的生命形态,以此来满足人类社会的不同需求。其在农业生产中已得到广泛的应用,如根据人类对作物的需要将特定基因转入受体植物基因组中,起到改良品质、增加产量及抗病虫害、抗除草剂的目的,其中应用最广的抗冲虫剂苏云金芽孢杆菌(Bt)伴孢晶体基因已被转入棉花、玉米、烟草等多种植物基因组中,并获得不错的效果。基因工程在畜牧业上也有应用,如将鼠类有关促进角蛋白形成的基因转入绵羊基因组,经改良的绵羊比普通绵羊产毛量提高6%左右[1]。
1.2细胞工程
细胞工程是指应用细胞生物学和分子生物学方法,借助工程的实验方法和技术,在细胞水平上改造生物遗传特性和生物学特性,以此获取特定的细胞产品或新生物体。如植物体细胞杂交可以将两个来自不同植物的体细胞融合成一个杂种细胞,并且把杂种细胞培育成新的植物体,袁隆平通过体细胞杂交技术获得具有远缘杂种优势的超级杂交水稻,亩产可达1600公斤。
1.3酶工程
酶工程是指在生物反应装置中,利用酶所具有的生物催化功能将相应的原料转化的一门技术,包括微生物细胞发酵产酶、动植物细胞培养产酶、酶的提纯与分离纯化、酶和细胞原生质体固定化、酶的修饰和改造及酶反引器等研究方向,其应用范围也涵盖了食品、轻工、化工、能源、医学等多个学科和领域。1.4发酵工程发酵工程是指将微生物学、生物化学和化学工程的基本原理有机的结合起来,利用微生物的生长和代谢来制造各种产物的工程技术。最早的发酵工程是在20世纪40年代随抗生素工业的兴起而得到迅速发展的,特别是二战期间的美国利用发酵工程技术大规模的生产青霉素,使得这一技术得到了长足的进步和发展[2]。
2现代生物技术在食品加工中的应用
随着现代生物技术的发展,越来越多的新技术、新方法被应用到食品加工行业中来,特别是基因工程,作为现代生物技术的产物,短短的十几年内其在食品加工制造领域的应用得到了长足的发展和进步,产生了显著的社会、经济效益。通过特定基因的转入使得农作物能够抵抗病虫害、旱涝灾害,大大降低了生产成本,提高了粮食产量,一定程度上为人类解决因人口增加而产生的食物短缺问题提供了有力手段。同时、利用基因工程手段可以大幅度的提高酶的催化活力,将影响产酶和酶催化活力的基因转入受体中,可获得基因菌,以此来产生具有较强催化能力能催化特性的酶类满足食品加工的要求。应用微生物发酵技术生产发酵产品,充分利用了生物技术的手段借助微生物的特殊功能生产有用的物质,或者将微生物直接应用于食品加工的技术体系中,手段包括菌种选育、菌种生产、代谢产物发酵、特种微生物利用技术等。发酵工程在食品加工领域所取得成果包括从新食品研发配料、食品加工催化剂、饮料稳定剂、D-氨基酸及其衍生物制造及废弃物利用和食品品质检测等。其应用主要在以下几个方面(1)用现酵工程改良传统发酵食品、如双酶法糖化工艺取代酸法水解生产味精,或采用固定化酵母连续发酵技术进行啤酒的生产可明显的缩短发酵周期提高啤酒产量。(2)优化近酵产品。如运用固定化醋酸菌酿制食醋,既可以缩短发酵周期,又可将酯化能力提高9~12倍。(3)缩短发酵产品的开发周期。如单细胞蛋白(SCP)的制备等[3]。目前世界范围内,现代生物技术应用于食品加工中并创造总产值已达到2000亿美元,涵盖了维生素、氨基酸、酵母制剂、微生物多糖、环状糊精、脂肪酸等产品的开发与检测。
3困境与展望
1具备良好的科技创新基础和技术储备
天津市畜牧兽医研究所、天津农学院、天津市奶牛发展中心等近年来在山羊克隆领域、肉牛胚胎移植以及转基因领域开展了一些研究性工作,有一定的技术储备。同时具有一支积累了大量的成熟技术和丰富的实践经验,长期从事克隆、转基因技术等育种技术研究和良种畜禽饲养、繁育的科研队伍。目前,天津市有3个原种猪场,其中天津市宁河原种猪场是国家级种猪核心选育场,有较完备的育种设施设备和试验猪舍、化验室等;天津市奶牛发展中心负责为天津市培育优秀种公牛,是我国最早的主要种公牛站之一;天津奥群牧业有限公司数十年来一直从事肉羊良种的引进、扩繁、选育和推广工作,是中国首家引进杜泊绵羊原种的公司,也是中国唯一一家进行选育的公司;天津市畜牧兽医研究所建有先进的实验基地和现代生物实验室,并在试验室配备了显微操作仪、二氧化碳培养箱、凝胶成像系统等先进仪器;这些畜牧种业企业和研究中心均具备了良好的科研条件和技术储备,为畜牧种业科技创新奠定了良好的物质基础。拥有丰富的种质资源天津市拥有丰富的畜牧种质资源,为新品种的培育奠定了良好的资源基础。生猪有世界三大名种猪,即长白猪、大白猪、杜洛克猪。奶牛为中国荷斯坦奶牛和娟姗奶牛。肉用羊为杜泊绵羊、波尔山羊和澳洲白绵羊。蛋鸡有海兰褐、海兰灰等鸡品种。肉鸡有爱拔益加、艾维茵品种等,还有一些地方猪种、地方鸡品种以及长毛兔和狐、貉等品种。
2畜牧种业科技发展存在的问题
经过多年的努力,天津市畜牧种业和种业科技发展取得长足进步,在一些优势品种方面保持了国内领先水平,取得了一些具有自主知识产权、突破性的科技创新成果,创新平台建设取得成效[1]。但就整个行业而言,仍存在着种业企业实力不强、种业科研创新机制和创新水平不适应现代种业发展要求、产业化程度低和引进品种优良性状保持不佳等问题。
2.1畜牧种业企业实力不强,龙头企业少
目前,天津市畜牧种业企业规模较小。由表2可见,天津市主要畜牧种业企业的基本情况是2011年销售收入超过1亿元的仅有2家,天津奥群牧业有限公司、天津梦得集团有限公司等在业内较知名的畜牧种业公司年销售收入均不足千万。在全国市场上有较大影响的大型种畜禽龙头企业还不多,与北京、上海、广东等发达地区相比,无论从种畜禽场的数量、档次、单体规模,还是总体规模上都有较大差距。调研中发现,畜牧种业科研实力不强,具有自主研发能力的企业偏少,且产业化程度不高,种业育、繁、推产业链条较为松散,且规模小,缺乏竞争实力。畜牧种业中仅有3家为国家级产业化龙头企业、4家为市级产业化龙头企业,尚未形成产业集群,没有“育繁推一体化”的畜牧种业企业,不适应天津市都市型现代农业发展的要求。
2.2畜牧种业科技水平和创新机制不适应种业发展需求
经过多年的努力,天津市畜牧业种业的发展有了一定基础,特别是生猪、奶牛得到了较快发展。但与先进国家和地区相比仍存在着差距。如:每头母猪年提供断乳仔猪头数和年提供出栏商品猪的头数:养猪发达国家普遍在22头和20头以上,例如:2009年,丹麦为26.1头和24.3头,荷兰24.5头和23.4头,法国为24.2头和22.4头(表3);天津市能提供的商品猪仅为15~18头,差距较大。2010年天津市奶牛平均单产虽已达到6904kg,还远低于北京、上海奶牛业平均8000kg的生产水平。从整体来看,天津市畜牧良种产业规模相对较小,科技研发能力相对薄弱,集中表现在:天津没有自主知识产权的畜牧优良品种或品系,畜牧优良品种、育种关键技术、设备主要靠引进;尚未形成“育繁推一体化”的种业产业体系;畜牧种业科技研发能力有待提高,包括高素质人才的培养和科技研发设备以及实验室能力的提升。当前,天津市还尚未真正建立起商业化的农业种业研发体制,科研单位与企业的协作机制还不紧密,科研成果评价与转化机制还不健全。企业科技创新实力不足,80%的企业不具备自主研发能力。绝大多数育种企业仍采用常规育种技术,育种周期长、效率低、成果转化速度慢的现象仍然存在,现代生物技术手段还没有被广泛采用。
2.3引进良种的优良性状保持不佳
近年来,天津市每年从国内外引进大量的畜牧原良种,但普遍存在的问题表现为:引进———维持———退化———再引进,即引进良种的优良性状保持不佳,从而也导致了畜牧种业的低效生产模式。究其原因主要有2个:第一,生产性能测定、品种登记、系谱建设、体型鉴定等选种技术和管理滞后,转基因、体细胞克隆、胚胎移植、性控等生物技术相对落后,导致良种选配效果不佳,繁育的后代或配套系不能保持原种或良种的优良性状;第二,由于对引进原良种(种猪、种牛)的饲养模式落后,如养殖设备不先进、养殖环境不佳、疫病防控技术落后、饲料营养不能跟进等原因,导致原良种生产性能不断退化,目前天津市种母猪的繁育年限仅为3~4年,种公猪为4~5年。因此,在未来一段时期内,政府在对引进良种的利用情况进行跟踪和调研的基础上,会加大对育种选配技术和高端人才的支撑,确保引进良种的利用效率和经济效益。
2.4种业科技人才缺乏
当前天津市畜牧种业科技人才普遍缺乏,课题组调研了天津市宁河原种猪场、天津市农夫种猪场、天津市奶牛发展中心、天津梦得集团有限公司等11家畜牧种业企业的科研人员情况。调研结果为,科技人员占职工总数的23.15%;具有本科以上学历的科技人员占职工总数的10.39%;具有副高以上职称的科技人员仅占职工总数的1.67%(图1)。从图1可以看出,当前天津市种业企业科研人员尤其是高端科研人员普遍缺乏,人才缺乏是制约现代种业科技创新的重要瓶颈。调研中还发现,天津奶牛发展研究中心、天津梦得集团有限公司、天津嘉立荷牧业有限公司、天津市宁河原种猪场、天津市农夫种猪场等种业科研实力较强的畜牧种业,其科技人员占比相对较高,拥有的高学历和高职称科研人员比例也高于其他企业,进一步印证了种业企业的纵深发展离不开科技人才的支撑。
3推进天津市畜牧种业科技发展的对策研究
3.1提升畜牧种业科技创新水平
3.1.1创新科企合作模式目前,天津市商业化育种机制尚未形成,科研与生产、应用推广相脱节,是制约种业科技创新和科技成果转化的重要因素[2]。一方面,种子企业优势表现在具备市场推广能力,在组织生产、推广营销、构建渠道等方面得心应手;劣势表现为企业规模较小、不具备建立育种研发机构的条件和能力,另一方面,农业科研院所、高等院校等科研单位则具备育种技术、人才和资源优势,但在品种的产业化、市场推广手段和经验上却明显欠缺,由于不能与市场有效对接,导致大量科研成果得不到有效的转化和推广,积淀了大量的科技资源[3]。在这种背景下,为迅速提高畜牧种业整体竞争力,最现实、最有效的捷径就是推进科企合作,把科研院所的优势与企业的优势结合起来,形成强强联合。天津市应在借鉴国内外成功范式基础上,把科企合作、产学研结合的合作模式推向深入,探索并形成以企业为主体、市场为导向、利益共享、风险共担的产学研相结合的科技发展新模式[4]。同时,还要通过政策促进农业科研单位和农业院校的科研人员向企业流动,鼓励支持龙头企业建立研发机构,通过与科研院所联合,共同开展新品种、新技术、新工艺研发;鼓励龙头企业引进国外先进技术,消化吸收行业关键技术,开展集成创新;鼓励龙头企业承担科技项目,加快科技成果转化和利用。
3.1.2加强畜牧业育种关键技术及种业基础研究首先,强化畜牧育种关键在于技术攻关。不断培育动物新品种,挖掘具有自主知识产权的功能基因,创建目标基因高效转化平台;加强常规技术和生物技术育种相结合,选育创制一批具有自主知识产权的高产、优质、多抗、广适的动物新品种[5],鼓励规模较大、实力较强、成长性好、有望成为“育繁推一体化”种子企业,整合现有育种力量和资源,充分利用公益性研究成果,按照市场化、产业化育种模式开展品种研发;其次,要加强种业的基础研究,开展动物产量、品质等重要性状形成的分子遗传机理,动物种质创新的分子生物学途径和方法等研究,为养殖业遗传资源高效利用提供理论与方法指导;以种猪、肉牛等主要畜牧为重点,开展以功能基因组为核心的基因组学、蛋白质组学和代谢组学研究,获得一批有重要应用前景的功能基因;最后,要强化种业高技术研究,加强畜牧分子标记和细胞工程育种技术、家畜体细胞克隆等高技术研究,创制畜牧优良种质,以培育战略新兴产业生长点,抢占未来农业科技竞争制高点,支撑和引领现代都市农业发展[6]。
3.1.3培育畜牧良种生产龙头企业结合天津市畜牧种业建设规划,遴选基础设施较好、人员队伍素质较好(如天津嘉立荷有限公司、天津梦得集团有限公司、天津奥群牧业有限公司)的企业作为龙头企业,集成先进的良种育种、扩繁、繁育和健康苗种生产技术和工艺,打造种猪、种奶牛、种公牛、种羊等良种扩繁、健康苗种的规模化生产。开展良种检测技术研究和扩繁生产技术工艺研究,制定良种扩繁生产管理技术,提升良种质量,为天津市及周边地区的畜牧养殖业提供优质健康良种。推动各种子企业积极建立现代企业制度,加强企业文化和品牌建设,强化企业自律,积极承担社会责任。此外,还应加强畜牧种业基地建设,继续推进生猪育种繁育基地建设,加快推进奶牛育种繁育基地、以天津奥群牧业有限公司为主体的优质肉羊良种基地、顶级种羊(牛)体细胞克隆基地和转基因畜禽新品种培育及繁殖基地建设,为种业科技创新奠定良好的物质基础。
3.2加强现代种业科技人才的引进和培养
科技和人才是引领现代种业发展的关键因素,而科技又依托于人才,因此,人才是现代种业发展的核心要素。由于天津市畜牧种业科技人才尤其是高端人才普遍缺乏,已成为制约种业科技创新和企业持续、健康发展的重要瓶颈。因此,加大种业科技人才的引进和培养成为现代种业科技发展的战略核心。首先,天津市应围绕现代种业发展需求,加强畜牧种业人才的引进和培养,加大领军人才的培养力度,建设种业人才高地。其次,畜牧种业企业应不断强化科技人才培养力度,种业企业通过组织各级农业部门、科研、教学单位,采取研修、集中办班和现场实训等方式,加强对企业检验、生产、加工和贮藏技术人员与操作人员的技能培训,提高从业人员科技素养;同时聘请国内知名专家,组成专家服务团队,为种业企业提供技术服务,通过他们的示范、辐射作用,带动天津市种业从业人员整体能力和水平的提高。最后,还要发挥天津市高等院校在农业科技创新中的作用,引导高等院校在相关专业设置、课程选择、人才培养等方面与现代种业发展的需求紧密结合,促进高等院校培养专业知识和能力符合现代种业发展需求的高等人才。
3.3推进种业科技体制改革及机制创新
缅甸生物安全政策
根据2005年《缅甸农业生物技术》报告,目前在生物安全和转基因食品或转基因衍生食品的管理方面,缅甸还没有相关的国家政策和指导方针。生物安全政策是一个能够明确表述国家发展政策和配置优先权的法律,包括针对生物技术。缅甸已加入东南亚国家联盟(AssociationofSoutheastAsianNations,ASEAN)生物安全框架协议,也承诺实施卫生和植物检疫措施,并实行流通商品转运过程中的ASEAN框架协议。然而,一些法律条文(例如杀虫剂法、植物害虫检疫法和动物健康和发育法)也直接或间接与生物安全问题相关。目前,缅甸还没有与种子相关的法律条文,缅甸农学院正在就林业、畜牧业和渔业起草相关的法律。尽管没有相关转基因食品商业化和很少的转基因作物栽培方面所适用的规章制度,但是缅甸很有可能从邻国(特别是中国和印度)进口种子(也可能是转基因种子)[5]。
缅甸生物技术研究与应用现状
缅甸主要生物技术研究机构农业和灌溉部(MinistryofAgricultureandIrrigation,MOAI)下属研究机构MOAI下属研究中心有11个组织以及缅甸农业服务局(MyanmarAgricultureService,MAS)、农业研究局(DepartmentofAgriculturalResearch,DAR)和缅甸经济作物开发公司(MyanmarIndustrialCropsDevelopmentEnterprise,MICDE)[6]。缅甸农业服务局(MAS)主要负责技术转移、合作等方面的工作,与农业研究局(DAR)共同完成研究、开发和高品质种子分配方面工作。缅甸农业服务局生物技术实验室主要致力于:分子鉴定、组织培养研究以及水稻、香蕉、兰花和珊瑚树单双倍体的研发。DAR主要负责大田作物的研究,如水稻、玉米、小麦、油料作物、豆科作物、水果和蔬菜。它的主要任务是开发新的、改良的农作物品种,实现产量增加、品质提高和抵抗生物和非生物逆境,并向农民推广新品种和新技术;主要解决地区问题和满足国家需要。只有通过MAS的农田检验、分配高品质种子、每年的审定,DAR才能向农民推广研究成果。然而,它们取得的成果还存在不小的差距。在DAR其他农作物部门和农作物生理研究部门共同的协助下,DAR的生物技术部正在致力于组织培养、单双倍体的研究。通过组织培养和单双倍体的方法改良的农作物有水稻、花生和甘蔗。2004年,通过组织培养的方法已获得抗干旱的水稻品系。最近,缅甸经济作物开发公司(MICDE)与缅甸棉花和家蚕公司、缅甸甘蔗公司、缅甸黄麻公司和缅甸作物公司进行了重组。虽然他们都在MICDE的统一管理下,但是他们也有自己各自的主攻方向。尽管这些公司进行各自的研究项目,但是与DAR进行高水平的技术人员和设备的交流合作,还是非常有必要的。教育部下属的科研中心在教育部的统一管理下,缅甸建立了许多科研中心,包括:新世纪生物技术开发中心(NewCenturyBiotechnologyDevelopmentCenter,NCBDC)、勃生大学生物技术实验室、仰光大学和毛淡棉大学水产养殖研究中心和密支那大学微生物研究中心[7]。新世纪生物技术开发中心(NCBDC)成立于2003年5月,主要为公众传播生物技术的基本常识和理念,通过与政府和私人合作的方式开展研究活动,建立稀少、濒临灭绝和特有物种的保护区和苗圃,着手研究对于人类健康有益的项目,为后代的可持续发展保护生态资源,在植物栽培领域提供技术培训和咨询服务[7]。勃生大学生物技术实验室创建于2000年,主要研究生物肥料、生物防腐剂、微生物水产饲料、生物活性药物成分等[7]。海洋生物局成立了最大的水产研究中心,毛淡棉大学和该研究中心合作致力于新鲜咸水虾养殖、其他水产生物养殖和海藻培育。动物局、仰光大学也成立了水产研究中心,它主要关注于多种经济鱼类的育种。同时,它的业务范围扩展至蝴蝶养育、观赏鱼养殖和新鲜鱼饲料。它与政府组织及专业水产的私营养殖部门都有密切的合作[7]。密支那大学微生物研究中心由植物局建立,地处缅甸北部的克钦邦。它重点关注多种植物和动物生存的地区,例如多年生兰花种子的培养、菠萝的组织培养、克钦邦药用植物和稀有物种的培育[7]。科学与技术部(MinistryofScienceandTechnology,MOST)下属的科研单位科学与技术部(MOST)下属的相关科研单位有仰光科技大学(YangonTechnologicalUniversity,YTU)和曼德勒科技大学(MandalayTechnologicalUniversity,MTU)的生物技术系。仰光科技大学(YTU)生物技术系成立于1998年,主要培养水产技术专业研究生,并从事利用当地土著植物治疗动物疟疾的研究。曼德勒大学是MOST管辖下的生物技术研究中心之一,共设九个专业,分别是植物和农业生物技术、医学生物技术、经济生物技术、食品生物技术、水产生物技术、动物生物技术、环境生物技术、分子生物技术和生物信息学。主要目的是培养出大量高素质和杰出的生物技术人才,通过生物技术推动农村和城市发展,利用先进的生物技术来支持政府的工作。生物技术研究进展主要研究内容目前,缅甸主要的生物技术研究与应用有:香蕉、兰花、草莓、番木瓜、火龙果、珊瑚树、芦荟、芒果、油棷和青蒿(用于抗疟药)[3]等植物组织培养、分子育种、多样性和指纹图谱的鉴定、缅甸水稻栽培种的遗传多样性、GMO食品的检测和非GMO食品的认证、生物肥料的商业化、缅甸药用植物的抗干扰片剂生产、海藻的生物能源利用、抗氧化剂的筛选、缅甸传统草药中的抗肿瘤和抗菌剂药物/食物等。转基因作物(Bt棉花的研究)自2001起,来源于印度的转基因Bt棉花已在曼德勒研究机构中试验种植4年了。试验结果表明,缅甸的土壤和气候非常适宜Bt棉花的生长繁殖。2006年,采用转基因技术、具有稳定抗虫特性的长绒Bt棉花品系(Ngwechi6)是农业和灌溉部棉花和家蚕局(CottonandSericultureDepartment,CSD)里程碑式的成就[8,9]。2010年,缅甸正式成为南亚和东南亚地区的第5个转基因棉花种植国家,同时,它也成为世界上第29个转基因作物商业化的国家[10]。“SliverSixth”(即“Ngwechi6”)是长绒Bt抗虫棉品系,已有37.5万农民种植了大约27万hm2,占全缅甸棉花种植区的75%[10,11]。转基因食物的安全性、潜在的危险和伦理上的担忧一直处于激烈的讨论中。因为对于人类健康和环境而言,我们不可能预测所有可能的后果。一些国家已经对农作物的基因进行了部分改良,并得到了相关权威部门的认可。目前在生物安全和转基因食品或转基因衍生食品的调控方面,缅甸还没有相关的国家政策和指导方针。人才培养在缅甸,叶辛农业大学(YezinAgriculturalUniversity,YAU)是唯一一个农业大学,与国家农业研究体系(NationalAgricultureResearchSystem,NARS)有密切关系。就推进大学生和研究生进行论文研究而言,这是和MOAI管理下DAR、MEDCE和MAS的合作体系。一些来自不同部门和公司的高素质人才对YAU进行游说,想与他们进行深入的合作[6],以强化生物技术领域(包括农业、药物研发、发酵和工业生物技术)的人力资源和人才培训。就这一点而言,在MOST的管辖下,仰光科技大学(YTU)新近成立了生物技术系。自从1998年该系已经开始在生物技术领域管理一些项目[6]。在2001年,在伊落瓦底省的勃生大学建立了一个国家生物技术发展中心,并且与日本的国家技术和评估研究所开展合作研究。合作研究DAR与国际组织建立了非常好的合作关系,例如与国际水稻研究所(InternationalRiceResearchInstitute,IRRI)的水稻合作项目、与国际热带半干旱地区作物研究所(InternationalCropsResearchInstitutefortheSemi-AridTropics,ICRISAT)的豆类和油料作物合作项目以及与国际玉米小麦改良中心(InternationalMaizeandWheatImprovementCenter,CIMMYT)的玉米合作项目等,双方之间可以实施连续的育种计划[6]。MAS与日本筑波大学实验室也进行了合作研究,其中包括短期、长期培训(硕士和博士的培养),进行种质资源的收集等[12]。勃生大学生也与日本的国家技术和评估研究所有合作关系。MOST和日本芝浦工业大学[4]、遗传资源所[7]、日本九州大学和国际原子能机构(InternationalAtomicEnergyAgency,IAEA)[12]之间也有一些合作研究。
1.少数人种多数地,保证粮食安全
垦区农业经历了20世纪60~80年代技术起步阶段、90年代50亿kg商品粮基地建设起步到向200亿kg迈进阶段、现代科技组装阶段。现在需要发展自然生态农业,大力开展生物技术的引进、消化、复制,造土,修复多年使用化肥农药破坏的土壤生态环境;用现代生物技术营养免疫,搞秸秆还田、化肥进行生物发酵,防灾减灾;继续发展机械化、数字化的现代化农业,用少数人种多数地,实现农产品数量和质量安全,稳定粮食综合产能。
2.多数人种少数地,发展高效农业
2.1认识发展健康产业
健康产业是新兴产业,有兆亿商机。农产品开发要围绕健康开发才有前途。人为什么生病?是因为吃的营养不平衡,会引起酶不足或酶不平衡,会降低自身免疫功能,成为引发疾病的诱因。当前存在的问题是动物蛋白质摄入过多,肉吃多了,营养严重失衡,会引起高血压、心脏病、高血脂、癌症、糖尿病、风湿、类风湿等疾病。华人陈昭妃博士在美国创立了营养免疫学,倡导多摄入植物性食物,含有较低的热量、胆固醇和脂肪,它们富含植物营养素、多糖体、抗氧化剂等,能很好地提高免疫力和预防疾病。提倡通过精确的营养提升人体免疫力,运用自身与生俱来的免疫系统的神奇力量去抵抗无止境的病毒侵袭。肉类中没有抗氧化剂、植物营养素及多糖体。人的健康是吃出来的,吃什么健康?纵观历史,中国一直是农业国,90%多的人口世世代代从事农业种植,历来以五谷(大米、小米、麦、豆、黍等)为主食、以水果、蔬菜以及牛、羊、猪、鸡一类动物为副食。理想的膳食结构是:碳水化合物65%~70%,蛋白质10%~15%,脂肪15%~20%。五谷应改变加工方法,由精加工变成粗加工,去除添加剂。从营养平衡理论讲,一粒种子可长出一颗小苗,这就是营养平衡,如果去掉皮和胚芽,就不发芽,营养是不平衡的。吃天然食品,不要吃人造的,五谷连皮一起吃是吃的全价营养,才有益于健康,每天300~500g足够。
2.2发展健康产业商机无限
现代科学理念,食物是最好的医生,吃素是长寿的秘诀,更多地用食物代替药物,用膳食获得健康,用自然疗法代替昂贵医疗,用现代生物技术开发功能性农产品商机无限。功能性食品含有有益于人体健康的酶类,如抗氧化剂、植物营养剂、多糖类等,能增强人的免疫功能。20世纪农产品开发沿着从田间到餐桌顺序进行,决定农产品生产的是农民,而不是消费者。21世纪农产品生产的决定权将从农民转移到消费者手中,农产品的价值最终体现在消费者需求中。“三高”(职位高、学历高、收入高)人群追求健康长寿、快乐人生,对食品要求更健康、更方便以及增加食欲的色、香、味等;在食品能否被消费者接受的衡量标准中,反映质量、安全和有益于健康的部分越来越重要,消费者要求食品质量要有透明度、可追踪性、功能性及生产方法。功能性食品及配餐食品将倍受欢迎。农业健康产业是兆亿的产业,关键在于生产功能性农产品和科学加工及健康营销。垦区分出10%种植面积,种植玉米、大豆、水稻、亚麻、荞麦、南瓜、燕麦、蔬菜、浆果、坚果等都可以开发成功能性食品。大力发展农产品加工业,经过科学加工,实现公顷产值15、75、150万元,职工才能富起来,垦区才能尽快跨入世界五百强的行列。
二、农业生产问题原因分析
在农业生产中,大量使用化肥、农药,使粮食产量大大提高,但却忽视了其带来的对土壤和自然生态平衡及人身健康的损害。使用农药是为了控制、消灭农业有害生物,作物本身是不需要的。大量使用农药会使作物免疫功能下降,营养不良,生长受抑制,品质差;而有害生物为了生存而快速进化产生抗性。施用化肥破坏了土壤中有益酶,致使土壤环境恶化,不能为有益微生物提供营养,有害生物群体增加,植物免疫功能降低,不抗病虫,易感病等。化肥使作物快速增长,细胞疏松,抗灾能力弱,品质差。食肉促进了畜牧业的大发展,导致了水源、土壤的污染,危害了人类健康,大量食肉是引起高血脂、高血压、心脏病、糖尿病等重大疾病的诱因。
三、用生物技术造土,恢复土壤自然生态
近20年来,农药的概念已经发生重大变化,由化学合成向生物发酵方向发展,国外公司新登记的一大批农药是生物发酵混合物,属功能性植物营养,能平衡营养,诱抗有害生物,促进生长,有抗灾减灾功能。植物化学免疫被植物营养免疫取代,植物营养免疫是以营养为基础,适当的营养可强化植物免疫系统的功能。农业生产以土为本,一切活动均应围绕着促进土地的土壤化作用,充分发挥土壤的机能,利用现代生命科学成果,充分发挥土地自然潜力。万物生长靠太阳,孕育生命靠土壤。解决的方法是,用生物技术恢复土壤的功能(造土),给农作物生长创造良好的生态环境,平衡植物营养,激发植物潜能,诱导植物抗逆功能,控制农业有害生物的危害;增加产量,改善农产品品质,增糖,增加食味、与人类健康有益的酶类、矿物质、膳食纤维等。现代生物技术的发展,已经逐渐成熟,需要加大投入,国外成功的需要认真引进、消化、复制、组装和完善。关于“用生物技术造土,恢复土壤自然生态”,岛本微生物农法最成熟。岛本微生物农法的引进与消化是解决我国当前农业问题最好的途径。用酵素菌技术发酵有机肥、化肥、矿物质等,平衡作物营养,滋养免疫系统功能,使其运用自身的力量去抗灾减灾,恢复正常生长发育,解决高温、干旱、涝灾、低温冷害、药害、肥害、有害生物(线虫、病毒病、虫害、病害、杂草等)危害,生产出优质高产、富含对人类健康有益的产品。
四、打造发达的流通系统
财富在哪里?在流通环节。流通环节有多少财富?有80%。我们已经进入信息化时代,这个时代信息是资本,谁掌握了信息和流通,谁就获得财富。
1.成立咨询培训系统
成立农产品开发培训系统,这是一个没有围墙的大学,打造一支具有爱心、责任、付出的生产和营销的儒商队伍,确保生产均质,打造精品名牌,参与国内、国际大流通,使更多的个人、家庭在这个系统中成长、成熟、成功。系统运作的三个好处:①通过培训可使大多数人的价值观相同或相近;②形成协调一致的思维模式、行为模式;③集众人智慧,创造出可被复制的成功模式。
2.研究可供复制的农产品生产模式
无公害、绿色、有机、功能性农产品的生产技术已经成熟,需要组织专家认真总结,把复杂的生产工艺系统化、模式化、规范化、简单化,使之易教、易学、易复制。
3.系统复制农产品生产模式,确保产品质量
通过系统培训,要求生产者学习、复制、不走样、照做,才能生产出优质、同质农产品,组织千家万户生产的农产品,确保外观、品质、口感、食味相同。统一包装,统一品牌,在每一个包装盒上标记生产者的编号,可追溯生产来源、生产质量,明确责任。
4.打造生产、营销优质农产品航母,挺进国内外市场
一、辽西地区青贮饲料玉米品种研发中的主要问题
目前辽宁省政府、辽西各级政府及相关部门对青贮饲料玉米的研发非常重视,但是该项目正处在艰难起步阶段,主要存在以下几个问题。
1.青贮饲料玉米育种目标和品种定位不清晰,概念混淆,分不清青贮玉米和普通玉米的区别
一般来讲青贮玉米是指玉米吐丝期至蜡熟期间,收获整株玉米,然后经切碎加工或贮藏发酵,调制成饲料,饲喂以牛、羊为主的草食家畜。根据收获器官的不同,可将青贮玉米分为青贮专用型玉米、粮饲兼用型玉米和粮饲通用型玉米三种类型。无论选用什么类型的青贮玉米,理想的青贮玉米杂交种应具有下列特点:(1)生物产量高(饲草产量高);(2)摄入量高;(3)消化力或消化率高;(4)适量的矿质元素、蛋白质、维生素和非结构碳水化合物;(5)发芽势和抗冷性强。育种家只注重视生物产量,茎叶的保绿性,不注意育种材料的内存品质,品质相对欧美等发达国家的品种相差较远。
2.育种材料短缺和快速可靠营养检测设备不完善
饲用玉米研究存在的问题,首先是缺乏快速可靠的营养分析测试技术体系,从而增大了种质材料筛选和组合决选的盲目性,同时对养殖企业来说,实行优质优价有一定的困难。目前,急需建立完善的饲用玉米营养分析检测系统。
其次,与普能玉米育种遇到的问题一样,种质资源缺乏、基础更狭窄是限制青贮饲用玉米品种选育的主要障碍因素,相对国外青贮玉米和国内的普通玉米育种而言,在种质资源的改良利用和技术方面,可以说处于低水平,组配的杂交种较少,品种更新速度较慢,而且满足不同种类的畜禽(饲草和饲料)需要的品种就更少了,制约了玉米作为饲料的经济优势。
3.产业化力度不够
由于农民是一个弱势群体,农事企业又是一个弱势企业。农民由于受传统的粮食观念及青贮技术不配套等诸多因素的限制,现实生产中利用玉米秸秆做牛、羊等动物的饲料,主要还是沿用传统落后的老方式,养殖牛羊数量小,不够规模,既使有上百头的养殖大户,由于农民的土地分散经营,无法统一管理,往往产生原料短缺,同时牛羊的产品不能深加工即产业链不能延长升级,产品的附加值不能提高,因此抵御市场风险的能力的太弱,往往造成破产的局面。
二、辽西发展饲用玉米的几点建议
1.调整育种目标,加速饲用玉米品种的选育和筛选
品种选育是提高玉米产量和品质的最经济、最有效的途径,也是获得优质高产饲料的关键,我们应该以提高玉米饲料产量和品质的生物潜力为目标,加强外来种质资源的引进和利用研究、扩充优异种质,改进育种方法,利用现代生物技术与常规技术有效结合,构建饲用玉米的杂优模式,选配适应市场需求及畜牧饲喂需要的饲用玉米品种。
饲用玉米品种的选育目标:适时收获时玉米秸秆干物质≥25000kg/hm2,粗蛋白≥7.0%,淀粉≥28%,中性洗涤纤维含量≤45%。酸性洗涤纤维含量≤22%,木质素含量≤3.0%,离体消化力≥78%,细胞壁消化力≥49%,抗大、小斑病,丝黑穗病,穗腐病和穗部虫害;籽粒蛋白质≥10%,脂肪≥4.0%,赖氨酸≥0.4%。
2.重视良种良法配套,进行饲用玉米整体营养调控技术体系的研究与示范
研究玉米优质高效轻型栽培技术,提高玉米单产和改善玉米品质。通过遗传改良和栽培技术改进,对玉米品质都可发挥作用,目前除了重视品质育种工作外也应加强栽培技术的研究与推广,主要提高单位面积的总产量。
我们通过试验研究总结,提出了饲用玉米“双促双高”(促杆、促质、高产、高营养)技术体系的主要内容:包括高产优质饲用玉米品种的筛选、适宜栽培密度、高产优质肥水调控技术、最佳收获期、多元化高效种植模式、青贮技术(微贮技术)及质量评价、营养生长调节剂(激素等)在饲用玉米中的应用,无公害(绿色)饲用玉米高产高效优质生产技术(病虫害综合防治技术)、饲用玉米标准化生产技术体系等。
3.进行饲用玉米品种选育—栽培技术配套—农户种植—饲养转化(企业)的产业化经营模式研究与示范。
(1)建立饲用玉米优质高产高效标准化生产基地。实践证明,没有基地建设就不可能有高质高效农业的发展,分散、不规范的生产不能形成市场所需要的产品。根据畜牧业发展需求和生态条件,充分利用自然资源,应建成具有较高商品率,能批量供给市场需求高标准、高质量饲用玉米产品。
1 材料选取与情境设置
1.1 材料选取关注生产生活实际
统计2009~2013年高考福建理综卷生物选考题的材料背景和情景来源,整理成表1。
选修模块关注生产生活实际,重视学生对现代生物科技的理解。2009年~2013年高考福建省理综卷生物选考题联系生产生活,与生物科技进展密切相关。背景材料来源广泛,涉及农业生产、医疗健康、畜牧养殖等方面,充分体现选考题材料联系实际的特点。选考题以转基因抗病香蕉、重组人红细胞生成素、产前基因诊断、癌症基因治疗、猪克隆技术为情境,在考查考生现代生物科技知识的同时,引导考生关注生物技术在实践上的应用,提高其生物科学素养。
新课程高考背景材料不再单一地来源于中学教材上的内容,而是从大学教材、科技进展、科技论文等处获取丰富的材料信息,呈现全新的试题背景。近五年来,高考福建省理综卷生物选考题背景材料大都来自公开发表的生物科技论文。例如,2010年试题材料选自“红细胞生成素(EPO)在中国仓鼠卵巢细胞(CHO)中稳定表达”;2012年试题材料选自“Let-7a表达质粒的构建及其对肺癌A549细胞k-Ras蛋白表达的抑制作用”;2013年试题材料选自“猪体细胞克隆胚胎体外发育过程中的凋亡规律”。以科技论文作为命题素材保证了试题的科学性、权威性和公平性,不仅体现高考能力立意,同时还提高了命题效率和命题质量。
1.2 情境设置图文结合
如何使背景材料清晰表达且不失科学性,符合高考纸笔测试要求,是试题命制的一个关注点。2009年~2013年高考福建省生物选考题均以“文字+图示”的方式呈现生物科技复杂的过程,所采用的图示为技术路线图或过程图,充分反映出《现代生物科技专题》模块工程技术的特色。选修模块3所涉及的情境注重工程技术和操作流程,所需设备、材料较多,操作过程较为繁琐,有时一项研究会涵盖基因工程、细胞工程和胚胎工程等工程领域,若单纯以文字的形式呈现背景材料无疑会增加考生阅读负担,影响考生正常应试思维,降低考试信度。若试题将大量的有效信息蕴含于图示中,可以保证提供充分、清晰明了的试题信息。
2 知识分布与能力要求
2009~2013高考福建理综卷生物选考题重视考查考生将所学现代生物科技知识应用于解决实际问题的能力。现将2009~2013年选考题知识分布与能力要求整理成表2。
2.1 强调主干知识的考查
统计2009年~2013年选考题分值比例发现,近五年来,选考题关注考生对生物学核心概念的掌握,并且基因工程知识占选考题总分的60%,细胞工程占24%,胚胎工程占12%。高考试题表现为侧重考查基因工程,兼顾考查细胞工程、胚胎工程的命题特征。
选修模块3包含五大专题:基因工程、细胞工程、胚胎工程、生物技术的安全性和伦理问题、生态工程,近五年选考题只涉及到基因工程、细胞工程和胚胎工程。基因工程、细胞工程和胚胎工程是《现代生物科技专题》的基础和重点,在现代生物科技中发挥着重要作用,是进一步开展现代生物科技研究的前提。其中,构建表达载体、PCR扩增技术等知识在基因工程的考查中占了较大比例。构建表达载体和PCR技术是基因工程的核心,应用也相当广泛,以这两者为重点进行考查,反映出选考题强调主干知识考查的特点。值得注意的是《现代生物科技专题》中所介绍的生物科技有些需要在必修模块知识的基础上展开。因此,选考题的知识考查有时会涉及必修模块内容。例如,2011年选考题对电泳带谱图的分析涉及必修模块2的电泳知识。
2.2 能力要求逐年提高
《普通高等学校招生全国统一考试大纲》对高考生物提出了四种能力的考查要求:理解能力、实验与探究能力、获取信息能力和综合运用能力。总体上看,近五年选考题注重考查理解能力、获取信息能力,能力要求较为简单,能力考查层级不高。但从纵向来看,选考题能力要求逐年提高。
例如,2012年选考题第(3)小题:“肺癌细胞增殖受到抑制,可能是由于细胞中 (RASmRNA/RAS蛋白)含量减少引起的”。该小题重点考查理解能力和获取信息能力,需要考生在理解基因工程应用的基础上,“能从课外材料中提取有效的生物学信息,解决生物学问题”,获取信息能力层级较高。
再如,2013年选考题第(2)小题:“从基因组数据库中查询Bcl-2 mRNA的核苷酸序列,以便根据这一序列设计合成 用于PCR扩增,PCR过程第一轮循环的模板是 。”该小题重点考查理解能力,试题背景材料和题中所涉及基因工程知识的广度、深度较往年均有所提高,要求考生能深入理解基因工程的具体原理及过程。
根据裘伯川等对理解能力在理科综合能力中所处关系的研究发现,理解能力是构建理科综合能力的核心,同时也是解决问题的基础和关键因素。分析近五年高考福建生物卷选考试题,不难发现每一道试题都涉及理解能力的应用。获取信息能力是学生自主学习和可持续发展的基础,对培养学生的信息素养、获得终身学习能力具有重要意义。选考题材料来源新颖多样、信息呈现简洁直观有助于获取信息能力的考查,试题重视考查考生在新情境下,利用已有生物学知识发现、鉴别并运用获得的信息解决实际问题的能力。
3 问题设计与难度控制
3.1 问题设计严谨、灵活
问题设计是高考命题的关键一环,基于能力立意的问题设计应有助于考生启发思维,促进问题的解决。现从问题结构、问题表述和问题内容三方面,总结近五年高考福建生物卷选考题问题设计的特点:
① 选考题围绕考查的知识内容,以填空题的形式将试题情境引伸出5个具体的小问题,每个问题分值均为2分。
② 选考题在保证客观严谨的前提下,善于运用文字提示表述问题,体现问题设计的灵活性。例如,2011年选考题第(3)题:“据此判断胎儿为 (正常/患者/携带者)”;2012年选考题第(2)题:“MstⅡ是一种 酶”。这类问题表述限定了作答方向,问题指向明确。③ 问题内容与背景材料、知识考查密切相关。选考题或围绕新情境下的问题核心,延伸出多个知识点设计问题,考查考生对知识的理解能力;或通过隐藏生物技术流程中的部分操作步骤设计问题,考查考生获取信息能力。
3.2 难度控制相对合理
【关键词】农村生产生活垃圾,生物除臭剂,研究,应用
随着农村规模化、集约化畜牧业的发展,畜禽生产中产生的臭气对环境的污染不断加剧。我市市畜禽养殖业近年来发展迅速。恶臭作为环境公害之一,能刺激人的嗅觉神经和三叉神经,对呼吸中枢产生毒害,不但对人类的健康造成极大的威胁,导致大气污染,而且也严重地影响着家畜(禽)的健康和生产性能的发挥,因此畜牧场臭气污染愈来愈引起人们的重视。
其次随着社会主义新农村政策的实施,我市郊区生活垃圾开始集中收集填埋,在垃圾的集中、运输、中转、压缩、填埋等过程中,发酵产生的恶臭物质不可避免的污染着大气环境,也对人们的健康造成威胁。
针对以上两种现象,需要能够快速降解臭气,适用于多种设施且成本低廉的除臭方法。而生物除臭法,具有处理效率高、无二次污染、所需设备简单便于操作、费用低廉和管理维护方便的特点,成为许多国家研究的热点。
研究目的是利用微生物技术分离和筛选具有单一高活性和具有广谱分解特性的除臭微生物,进行有机配比实验,从而获得具有强除臭能力的微生物菌群。针对不同臭气来源,拟搭配不同植物型除臭剂制成复合除臭剂,以达到快速且持久的除臭目的。并有针对的研究最适施用量、施用时间、施用方法。结合农村专职人员的培训,完成复合除臭剂的应用示范,从而改善农村生产生活环境,减少我市农村畜禽粪便和农村生活垃圾产生臭气对农民生产与生活的影响。
动物排泄的有机物主要由碳水化合物和含氮化合物组成, 它们在有氧条件下会彻底氧化,不会产生恶臭。绝大部分恶臭是这些有机物在合适的条件下经过慢性厌氧发酵而形成的。研究表明,牛粪恶臭成分有94种,猪粪有230种,鸡粪有150种。
目前治理恶臭气体的主要方法有物理法、化学法和生物法三类。物理法不改变恶臭物质的化学性质,只是用一种物质将它的臭味掩蔽和稀释,或者将恶臭物质由气相转移至液相或固相。化学法是使用另外一种物质与恶臭物质进行化学反应,改变恶臭物质的化学结构,使之转变为无臭物质或臭味较低的物质。常见的方法有燃烧法、氧化法和化学吸收法等。物理和化学方法各有其优点,但都存在着所用设备繁多且工艺复杂、吸收剂再生困难、后处理过程复杂和能耗大等问题。
生物脱臭是20世纪50年展起来的新兴脱臭技术,是应用自然界中微生物能够在代谢过程中降解恶臭物质这一原理开发的大气污染控制技术,与其他物理和化学方法相比,生物法处理废气投资少、净化效率高,污染物不会转移到其它地方,可避免二次污染。
臭气生物处理技术的研究现状:最早利用微生物处理恶臭的研究当属1957 年Paneray 的发明专利-"利用土壤微生物处理H2S废气"。70 年代,发达国家开始在生物除臭领域开展广泛的研究,其中日本、德国取得的成就最为显著,其主要研究内容包括脱臭的原理和方法、脱臭装置及操作工艺条件、能降解臭气的微生物种群及其在填料表面形成生物膜的条件、生物吸收剂的成分等。80 年代以来,已有微生物除臭装置和设备开始用于冶金、石油、化工、畜牧业和污水处理厂,并取得了明显的效果。我国微生物除臭研究起步较晚,20 世纪80 年代末和90 年代初才开始相关的小试研究,目前还没有形成系统利用,尚有一些亟须解决的问题:
1、生活垃圾的混合臭气的处理,生活垃圾集中、运输、中转、压缩、填埋过程中产生的臭气构成复杂,仅考虑一种或两种气体的微生物除臭是远远不够的,这需要我们筛选能够去除其他臭气的微生物,与脱硫除氮相结合,从而扩大微生物除臭剂的应用范围。
2、占地面积大或者无法形成封闭导气集中除臭的环境,现代的生物除臭工艺均无法在这些地点得到很好的利用,都需要通过喷洒来接种外源的除臭微生物菌剂来去除臭味,并没有从臭气生成的源头进行抑制,所以需要辅以能够抑制产生臭气的植物型抑制剂(如丝兰提取物)和其他电子无机离子受体(如Fe(III)),以形成复合除臭剂,从而达到迅速而持续的除臭目的。
中国农业科学院农业资源与农业区划研究所近年来在农业微生物菌种资源收集、新型微生物肥料、农业废弃物资源化利用、有机、无机复混肥等方面的主持和完成的课题20多项,为本课题的研究打下了良好的前期工作基础。
研究的具体内容
1)高效除臭微生物筛选:采取经长期除臭驯化的样品,筛选高效硝化细菌、硫氧化菌及其他除臭微生物并对其进行生理生化及分子生物学鉴定,研究去除硫系列臭气、氮系列臭气以及混合臭气的微生物纯培养及混合培养条件;
2)针对不同臭气来源(禽畜粪便、生活垃圾),制成高效复合除臭剂,并筛选合适的吸附载体,确定剂型,制成快速且效果持久的复合除臭菌剂,提高农村生活垃圾及养殖场除臭效率;
3)针对不同臭气源,实验获得最适施用时间、施用量、施用方法。分别针对养牛场和农村生活垃圾,进行实验室模拟除臭实验,监测喷洒前后臭气成分组成及含量,采用生物统计学方法,确定最佳施用方法、最适使用量、最适使用时间;
4)除臭菌剂的应用示范。课题实施目标
围绕农村生活生产垃圾的除臭问题,实施目标如下:1、通过微生物学方法筛选分离高效的除臭微生物,并经发酵后有机配比形成除臭微生物菌群;2、针对不同臭气源(禽畜粪便、生活垃圾等),筛选与微生物菌群互补植物型除臭剂,制成快速且效果持久的复合除臭菌剂,提高农村生活垃圾及养殖场除臭效率;3、针对不同臭气源,实验获得最适施用时间、施用量、施用方法。4、完成除臭菌剂的应用示范。
研究的工艺技术路线:
新闻摘要:
南非草原生态恢复与“三化”草地治理考察报告
南非草原生态恢复与“三化”草地治理培训团
(四川省草原管理站,四川 成都 610041)
2003年11月,为学习和借鉴草原生态恢复与“三化”草地治理以及发展畜牧业的先进技术和管理经验,由四川省畜牧食品局和四川省外专局联合组织的草地生态恢复和“三化”草地治理培训团一行14人,在南非比勒陀尼亚、约翰内斯堡、开普顿等地,就草地生态、人工种草、土壤肥料、牧草与饲料的生产和贮藏,放牧与农牧场管理、矿碴治理等内容进行了教学培训,对安格卢(ANGLO)矿业公司矿渣植被恢复区,比勒陀尼亚大学试验农牧场、开普顿家庭牧场等进行了实地考察学习。现报告如下:
1 南非基本概况
南非位于非洲的最南端,面积122.7万平方公里,人口4300多万人,西南部临大西洋,东南部临印度洋,最南端的好望角为两洋交汇处,地形地貌西部几乎是沙漠,中部和东部是草地和森林,多以平坦地貌为主,山丘较少见。海拔高度从沿海的几米上升到内陆的3000多米,气候特点则是从开普半岛的地中海式气候变化到夸祖鲁海岸的亚热带气候,但在东北部内陆则是草原气候。日照充足但变化较大,全年平均降雨量400毫米左右,多集中在夏季,但时空分布差异较大。全国农耕地占10%左右,可灌溉地区占5%。干旱、半干旱地区占85%,湿润地区占15%。
南非的牧草生长受雨量条件的制约呈现明显的季节性,畜牧业以草原畜牧业为主。分布大致是:东部主要是肉牛、奶牛、猪、家禽等优良品种及杂交种,是畜牧业最集中的地区;北部降雨少、温度高,只适宜饲养当地的品种;西南部几乎是沙漠,主要饲养美利奴细毛羊;南部沿海地带主要饲养良种奶牛和肉牛;西北部是野生动植物保护区。种植业主要是玉米、高粱、向日葵、土豆和小麦,也种植蔬菜、葡萄等。南非以矿产闻名,金矿贮量占全世界的51%,钻石和宝石贮量相当丰富,居世界第3位。铀矿贮量居世界第一。交通发达,全国已形成较完整的交通运输网络,高速公路人均占有里程居世界第3位。从国民经济结构看,南非以矿产为主的重工业占国民经济的50%以上,畜牧业占30%左右,种植业、酿酒、旅游及其他产业约占20%。
2 草地生态恢复和“三化”草地治理的主要特点
通过培训和学习,感受到南非草地生态保护和“三化”草地治理呈现出一些显著特点,在以下几个方面的作法和经验可供我们借鉴。
2.1 政府高度重视生态,把草地建设作为生态环境保护的重要内容 南非的自然条件并不算得天独厚,草地和森林资源不算丰富,缺水十分严重。但是,南非从城市到公路,从机关、工厂、学校、商店到私人住宅周围生态植被良好,青草、绿树、鲜花是他们的主旋律,形成了一个环境优美、空气清新的由绿色植物覆盖的世界。长期以来,政府高度重视环保工作,环境立法和执法已实施多年,政府对农牧业生产的投资并不多,但不惜投巨资用于环境保护,大力提倡种草和植树,并对生态环境保护有严格的规定。对采矿企业,在开矿之前必须要有恢复生态植被的规划,政府才发营业执照;如果在经营过程中没有及时恢复生态植被,政府则立即吊销营业执照,关闭采矿企业。城市和公路建设注意保护原有植被,同时规划了足量的草坪建植和树木种植面积。为了保护自然生态环境,南非在干旱、半干旱生态十分脆弱的地区,建立规模较大的各类野生动物自然保护区。政府规定造纸厂必须先植树,只有一片山林成材后,才允许伐树用来造纸。从而形成先造后用、造用结合的良性循环。在南非种草和植树,已成为他们的自觉行动。
2.2 矿产企业以种草为主要途径,恢复矿渣生态植被 南非是矿产大国,如果管理不当,乱采滥挖会给环境造成极大破坏,矿业公司十分注重生态环境、劳工健康、人身安全三方面工作,把恢复矿渣生态植被作为己任,实行一边开采一边进行植被恢复。根据矿渣上层回填土层的高度,种植不同的植物恢复矿渣植被。回填土层高度在60cm以上,种植经济价值较高的农作物,30~60cm种植一般农作物,低于30cm就种植牧草。矿产企业几乎用种植牧草来恢复矿渣植被。我们到安格卢(ANGIO)煤矿公司实地学习,了解到该公司为提高矿渣草地植被恢复的科技含量,与比勒陀尼亚大学合作,解决矿渣草地植被恢复的技术问题。
2.3 发展人工种草,实行围栏轮牧休牧 南非大部分地区干旱缺水,成为发展草地畜牧业的最大制约因素。畜牧业主要靠种植牧草和饲料作物来解决牲畜的饲料来源。因此,家庭牧场都十分重视利用雨季开展人工种草,尤其是在东部和沿海畜牧业比较集中地区的奶牛场和肉牛肥育场,几乎靠人工种草发展畜牧业。种草面积视饲养规模而定,以栽培禾本科牧草为主或禾本科与豆科牧草混播,选择耐旱、产草量高、草质较优的品种,在牧草生长季节进行放牧利用;雨季结束后牧草因干旱缺水而干枯,其枯草的营养价值仍较高,也可在旱季(或冬季)放牧利用,但大多数牧场都在雨季刚结束时割草调制青干草。家庭农牧场在种植牧草的同时,一般都安排一定面积的土地种植玉米,作为枯草季节饲草料的主要来源。种植饲草料,实行机械化播种、收割和管理。人工种草,既发展了畜牧业,又恢复了草地植被。
与此同时,牧场主十分重视合理利用天然草地和人工草地。大力推广草地钢丝围栏技术,实行划区轮牧。在当地的春季,牧场主利用雨水和光热条件相对较好的季节,实行休牧,让草地有休养之机,使草地得到可持续利用。
2.4 提高牲畜质量,实行草畜平衡 南非把减少牲畜数量、提高牲畜质量,既作为提高畜牧业经济效益的关健措施,又作为保护好草原的重要手段。除北部地区因温度高、降雨少,主要饲养当地的山羊品种外,其余地区都饲养良种畜和杂交种。肉牛品种主要是安格斯、夏洛来、海福特及其与本地牛的杂交种,奶牛品种以黑白花品种为主;南非是波尔山羊的原产地,山羊品种主要是波尔山羊;绵羊品种主要有饲养美利奴细毛羊和Dorper肉用绵羊。国家十分重视家畜良种的培育和推广,设立了国家和民间的良种公牛中心,专门向全国各地的奶牛场、肉牛肥育场提供优良种畜。全国基本形成了国家的、民间的良种中心到生产场的良种繁育推广网络体系,牧场主通过限制牲畜数量、提高牲畜质量的措施来提高畜牧业经济效益。并根据草地的生产能力来确定牲畜的饲养量,实行草畜平衡,既能避免破坏草原,有效保护草原,又能实现长久的经济效益,推进畜牧业的可持续发展。
2.5 灭治草原蝗虫,治理虫害草地 南非蝗虫对草原的破坏十分严重,在蝗虫危害区域每平方公里有蝗虫4000~8000万只,3400只蝗虫一天的采食量相当于1只羊的采食量(1.5kg干草),全国蝗虫每天要损害6000t牧草。南非政府对治理草原蝗虫十分重视,建立了蝗虫预警制度,要求发现蝗虫必须立即上报,每年政府投资3000~5000万兰特专项用于灭治草原蝗虫。灭治方法主要是在草原专家的指导下,一般在蝗虫的产卵季节农牧民喷撒化学药剂灭治,取得了很好的效果。
2.6 实行科学饲养管理,注重科研与生产结合 南非的草地畜牧业是以家庭牧场为基本生产单位,牧场主一般都有大专以上学历,从事农牧和生物技术科研、教学的专家、教授,大都有自己的农牧场,实行科学养殖,其生产经营和管理水平也较高。牧场主根据市场需求组织生产,并制定切实可行的年度生产经营计划,实行集约化经营,标准化生产,注重投入、产出和效益。
南非国家设立了农牧科学研究院,主要从事农牧高新技术研究;地方设立了农牧科研所或站,主要研究农(牧)场的实用技术;大专院校也设立了专门从事农牧科学研究的机构和实验基地,大多数从事基础研究。农牧科研单位的人员工资由政府提供,但科研经费由公司或农场主提供,公司或农牧场主根据生产、经营中存在的关健性技术难题,与有关科研所和大专院校签订协议,出资进行研究,其科研成果直接应用于出资者,迅速转化为生产力,从而避免了科研与生产的脱节,这一经验值得我们借鉴。如ANGLO矿业公司的矿渣植被恢复,就是该公司出资由比勒陀尼亚大学进行试验研究,在矿渣上种植牧草和农作物均获得成功,并在全国进行大面积推广。
3 几点建议
通过20多天在南非的培训和学习,很受启发。结合四川实际,提出以下几点建议。
3.1 进一步抓好“三化”草原治理,恢复草原生态植被 我省草原位于长江黄河上游和源头,草原面积3.13亿亩(合2087万公顷),占全省幅员面积的43%。近30年来,由于多种因素的影响,草原生态环境不断恶化。到2002年,全省有沙化、鼠虫害、其它退化草原面积达16010万亩(合1067.33万公顷),并集中分布在川西北牧区,这是我省草原保护建设工作中最突出的问题。借鉴南非恢复草地植被的经验,切实抓好我省“三化”草地治理工作。积极开展沙化草地治理的科学研究,推广沙化草地治理的实用技术,恢复沙化草地植被;继续采取生物、化学、物理、保护天敌等综合措施,治理草原鼠虫害;大力推广补播、除杂、施肥等草地改良技术,治理好一般退化草地。特别是在川西北牧区,因采金、挖矿毁坏草原植被的现象很突出。借鉴南非恢复矿渣草地植被的成功经验和技术,切实抓好矿产企业的草地植被恢复。
3.2 建立草畜平衡等三项草原保护制度,合理利用草原 一是以乡为单位划定基本草原保护范围,树立标志,并公告保护,建立基本草原保护制度。二是根据草地资源状况和草原承载量,合理确定牲畜发展数量,防止超载过牧,建立草畜平衡制度。并通过加强技术服务和市场引导,加快畜群周转,优化畜群结构,提高牧畜质量,使传统型的数量畜牧业向质量型的效益畜牧业转变。三是继续采取有力措施,坚定不移地实行好天然草原退牧还草工程,视其退化程度分别进行禁牧、休牧,建立禁牧、休牧和轮牧制度。
3.3 加强草原基本建设,提高草地生产能力 草原建设,是抓好草原生态环境建设和推进畜牧业发展的根本措施,是解决好我省草原所有问题的关健。多方筹集草原建设资金,加大草原基本建设的力度。重点抓好围栏改良草地、人工草地、饲草饲料基地、牲畜棚圈以及草原畜牧业基础设施建设,着力提高草原生产力,缓解畜草矛盾,逐步改变传统的饲养方式,实行科学养畜,既发展畜牧业经济,又保护草原生态。