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广义上讲,生物技术是利用有机体、死细胞、活细胞以及细胞内含物,采用特殊的过程生产出特殊的产品应作到农业、医药以及环境修复治理中,尤其是70年代基因工程的出现,它能改变、取代物种的基因。
生物技术在农作物中已有广泛的应用。最初通过遗传工程获得而进入市场的作物是:玉米、大豆和棉花。它们经转基因后具有抗除草剂和棉铃虫的能力。这种玉米、大豆和棉花从Bt细菌获得基因,经遗传改良后具有防虫害的能力。利用Bt细菌获得经遗传改良的作物的潜力是相当大的。例如:美国有200万hm2的Bt棉花,澳大利亚有40万hm2,两者各相当于2.5亿美元价值。如果将Bt玉米引种在美国1000万hm2的土地上,只要增产5%,就意味着能增加3.5亿美元收入。这项技术进一步促进了Bt制剂控制虫害在商业上的应用。除此之外,还有许多经转入特定基因的玉米品种,这些品种能同时抗除草剂和一些虫害。
生物技术在畜牧业上应用所获得的益处与在农作物上相似。一方面,生物技术有助于提高畜禽的生命力以及消灭竞争者。促进畜禽生长的物质有生长激素以及促进其生长的调节剂,这些物质可由基因工程而获得。如利用鼠类基因(该基因能促进角蛋白的形成)能获得了经遗传改良的绵羊,这种绵羊比普通棉羊产毛量能提高6%左右。另一方面,生物技术在提高农作物产量、质量的同时,有助于提高畜牧业的生产力发展水平。例如,通过控制饲料作物体内碳水化合物含量可提高畜牧业生产力;利用基因调控技术可以提高包括豆科作物在内一些作物的蛋白质含量,减少饲料作物中难消化的木质素含量等。达比等人已生产出一种转基因三叶草,可应用于澳大利亚绵羊牧场。该基因来自向日葵,经转基因的三叶草能制造富含氨基酸的蛋白质,该蛋白质经食物链进入绵羊体内,进而能提高产毛量。
生物技术给人类带来的益处也包括在生态和环境两个方面。利用生物技术提高现有农业生态系统的生产力可以减低农业向原始的、自然、半自然生态系统扩张的要求,因此,它有助于有人类保存、保护地球上仅有的自然生态系统及其资源,有助于人们未来再利用其中的基因资源开发新的产品。
生物技术已用于生产抗虫害、抗除草剂作物。正如前面所述,一些转基因棉花、玉米、大豆等具有抗虫害、抗除草剂的能力。1995年人们可以在市场上购买到转基因马铃薯,这种马铃薯能产生水晶蛋白,而水晶蛋白对科伦那多马铃薯甲虫有毒害作用。这些转基因作物能减少杀虫剂的用量,降低杀虫剂及其残留物对食物链、水体造成污染,从而有利于保护生态环境。
在许多农业生产区,土壤氮素可利用量是制约农业生产力提高的一个重要因子。而一高科技农业生产区使用人造氮肥是以牺牲生态环境为代价的。制造氮肥要利用大量能源,据统计,英联邦农场平均投入的能源大约有50%来自肥料。由施用肥料而产生的温度气体(二氧气化碳、氮氧化合物等)不可避免地促进地球气候变暖。除此之外,农业土壤的氮素流失是水体富营养化的主要原因。
生物技术的利用能为这些问题的解决提供潜在的、真正有价值的帮助。
同样,人们可以利用真菌来提高土壤养分的有效性。温莱指出:特定的真菌类能促进土壤养分的释放,从而促进作物生长;真菌也能通过分解有机物质(例如纤维素等)释放出糖类,促进固氮菌的生长。进一步提高土壤养分有效性的可能,包括获得转基因细菌和真菌,以进一步增强它们制造养分和释放土壤养分的能力。转基因作物的最终目标是使作物本身能够自行固氮,避免、减少使用人造肥料,从而减少对生态环境的破坏。这在目前尚不可能,但在将来却有望实现这个目标。
二、生物技术带来的不利
从经济角度上讲,生物技术带来的不利并不明显,然而,它会引起发达国家与发展中国家贫富差距进一步扩大。因为,生物技术公司主要集中在发达国家,发达国家可以通过输出生物技术产品而获得利润。与此同时,发展中国家由于技术、及其产品还远没有被广泛接受。
生物技术可能引起生产方式和人类健康的退变。这种情奖品可能会随着需要特定处理的转基因作物的出现而产生,特别是抗除草剂的转基因作物出现。农民必须从同一公司购买种子和除草剂,否则除草剂起不了作用。同样的问题也可能在需人造肥料的转基因作物上出现,这些转基因作物会取代传统的依靠有机肥的作物,后者在发展中国家是很普遍的,并且也有利于环境保护。生物技术在食品上的应用对发展中国家的农民也会造成许多困难。生物技术也会对人类的健康制造麻烦。近年来在英国已有这方面的报道。特别是当能引发人体过敏反应的基因转入农作物时,例如,坚果能引发人体过敏反应,若它的基因被导入其他作物,则有可能其他作物也会引起人体过敏。为了预防起见,转基因作物产品必须经免疫测定筛选后才能利用。
生物技术也可能引发环境问题。人们利用生物技术生产出抗旱、耐盐、抗病虫害作物同时,也导致生物多样性遭受严重破坏,甚至导致一些物种灭绝。这一结果是由于生物技术促进农作物向它原本不适应的地域扩张而造成的。生物技术同样加速土壤侵蚀和沙漠化。农业,尤其是耕作农业的扩张会增加除草剂、杀虫剂、人造肥料的使用,农业中不断投入的能源促进全球变暖。与此同时,氮素生物化学循环的改变也加剧了水体的富营养化,直接影响人类和动植物的生存。
1.1健全农业科学技术管理体制,制定长期远大科学技术发展战略针对农业科学技术发展的要求,以战略高度的视角制定预期性部署,对各自为政的科技管理体制打破,强化和健全农业科学技术管理的法律保障,全力保护知识产权,对于获得重大科研成果并转为实际应用的单位和个人要重奖。组建科研成果转为实际应用的保障机制,健全技术市场和金融市场。把农科研投放在公共财政保障上。要重视农业科研领域,把农业科研作为农业持续增长的需求。制定远大的农业科学技术发展战略目标,不但是农业经济保持长期平稳发展的重大措施,现代农业科学技术要取得进步也必须这样做。国家农业科学技术的主要管理部门和地方政府应该从长远着想,使农业科学技术工作更加合理化、规范化,从而促成三个层次配置的最优化,给予我国农业由现行农业转向新兴农业一个广阔的发展空间。
1.2努力贯彻科教兴农战略,快速将农业科学技术转为实际应用进行科学研究的目的就是希望使科学研究转为实际应用,科学研究成果转为实际应用涉及到各个阶段的发展过程。从广义上讲,科研成果转为实际应用主要包括科技提供、转化、需求及科技条件系统等组成的大系统,包含创立、完善有关机制收入分配机制、考核机制、奖励机制、调控机制等运行过程。从狭义上讲,科研成果转变主要由实验室研究、实验性试验、生产性实验、工业化生产等步骤组成,应管控大学、科研机构、研究开发及成果实际应用接续体系。做好大学、科研机构和工厂及地方的科技联系,发动全体农业科教研究部门与民营企业参加多元化农业科学技术的推广工作。农业科学工作要遵照市场经济规律操作,生产企业部门的需求是科学研究的推动力量,科学研究成果只有转变为实际应用才能使社会增值。生产部门以自身优势研发、引进新品种、新工艺、新机械转为创新型主体与推广技术的载体,科研部门、主导企业和农民结成紧密利益相关体。这种利益相关体是教学和科技成果孵化器,推广优良品种的产业部门,发挥有力科技辐射。
1.3提升农业科技人才水平,健全农业人才市场教育、科学、人才是加快我国农业现代化的关键。将科技成果转为实际应用主要依靠科技、管理方面的人才,使其通力配合,才能形成“政、企、校、研、资”全方位互动。所以需要组建和完善以知识产权作为参股的机制,强化知识资本在高新技术中的作用,使知识资本准入门槛降低。另外,具备条件的地区组建地区人才储备库,使之成为长效机制固定下来。大学和科研机构要为地方培养一些有知识、有技能、会管理、善经营的新一代农民,采取远程教育和专业讲座等方式,将各个最新农技项目散播于农业地区,为农村基层单位造就科技推广工作者。为防止人才流失,主管部门要给予科技工作者创造必要的条件。只有这样,我国的激励人才流动要素、市场选择的新型机制才能建立,从而促进我国农业的发展。
1.4改革农业推广机制,健全农业推广体系强化改革和健全农机推广体系关系到农业现代化体制改革成功与否的问题。在很多地区,农技站已经形同虚设。农业发达国家的经验提供了很好的借鉴:不容忽略基层推广站对农业发展所发挥的作用。要彻底解决三农问题就要组建现代化推广体系。我国现行的农技推广体系既不能迎合市场经济体制,也无法面对加入世贸组织后国际农产品交易对我国现有农业经济产生的冲击,所以必须在保证农机推广体系平稳的条件下,加深体制改革。组建符合新时期的农业科学技术推广服务体系,强化农业科学技术推广体系,不把追逐经济效益作为目标,要考虑如何获得最大社会利益。各个地区要以现实情况为出发点,深入地发掘地区农业的发展潜力,提升农产品的科技含量和市场准入资质,不能让不合格的农产品进入市场坑害消费者。提高农产品在世界贸易中的竞争力,指导农民抗击各种风险。
2结束语
受到不完善机制体制等因素的约束,造成我国农业科学技术进步和经济的总体发展很不协调,一是农业科学技术管理的主体模糊,由于我国历来农业科学技术管理主体是各级政府上下调控与亲自领导为主,没有从法律层面上尊重农业科学技术管理部门的主导地位。另外,某些农业技术投资主体与利润效益位置模糊,产权关系不明晰造成劳动者和企业主积极性不高,很难取得理想的收益。农业科学技术的进步不是以某个人的想法为转移,同时也不能由政府以行政命令行事。农业科学技术的领导者要时刻牢记和遵循科学技术发展的一般规律,在不违反制度的条件下,也需要给予地方科学技术管理机构一些自主决定的权力和灵活性,结合本地区科学技术实际情况发展该地区的农业经济。二是地区农业科学技术管理所需要的资金欠缺。中央每年会在财政预算里划拨一些资源用于农业科学技术的改革和健全。与此同时也督促地方政府拿出一些财政资金用以帮助本读取农业经济的发展。可是我国执行的是中央和地方两个级别的预算,而且地方自主保留的可支配财政资金本就不多,各级地方政府资金大量的支出投入并没有取得显著的效果,对GDP增加贡献值不高,使得某些具有发展高新技术农业经济的地方由于缺少政府财政的有力支持而痛失最佳发展机遇。三是政府对于大力宣传农业高新技术的工作没有加大力度,农民群众缺乏使用高新技术成果的热情。在我国农村农民群众是组成农业关系的关键。农业科学技术成果想要转变为实际应用,必须有广大农民群众的有力支持和衷心的拥护。我国现阶段农业科学技术管理主要还是依靠政府进行主导和垄断。政府对于农业科学技术缺乏宣传的有力程度,再加上市场化的农业科学技术贸易体制还没有完全形成,农业科学技术成果转化为实际应用困难。另外,我国广大农民文化素质不高,生产经营范围规模小,经济收入低,对于使用高新技术缺乏高涨热情。四是我国农业总体机械化程度低、缺乏资金,很大程度上影响了农业机械的更新换代,限制了农业科学技术的研发和转为实际应用,也使得农业新型技术规模效应及农业经济生产向更高层次发展受到严重制约。
2构建现代农业科学技术管理新型体系
2.1健全农业科学技术管理体制,制定长期远大科学技术发展战略
针对农业科学技术发展的要求,以战略高度的视角制定预期性部署,对各自为政的科技管理体制打破,强化和健全农业科学技术管理的法律保障,全力保护知识产权,对于获得重大科研成果并转为实际应用的单位和个人要重奖。组建科研成果转为实际应用的保障机制,健全技术市场和金融市场。把农科研投放在公共财政保障上。要重视农业科研领域,把农业科研作为农业持续增长的需求。制定远大的农业科学技术发展战略目标,不但是农业经济保持长期平稳发展的重大措施,现代农业科学技术要取得进步也必须这样做。国家农业科学技术的主要管理部门和地方政府应该从长远着想,使农业科学技术工作更加合理化、规范化,从而促成三个层次配置的最优化,给予我国农业由现行农业转向新兴农业一个广阔的发展空间。
2.2努力贯彻科教兴农战略,快速将农业科学技术转为实际应用
进行科学研究的目的就是希望使科学研究转为实际应用,科学研究成果转为实际应用涉及到各个阶段的发展过程。从广义上讲,科研成果转为实际应用主要包括科技提供、转化、需求及科技条件系统等组成的大系统,包含创立、完善有关机制收入分配机制、考核机制、奖励机制、调控机制等运行过程。从狭义上讲,科研成果转变主要由实验室研究、实验性试验、生产性实验、工业化生产等步骤组成,应管控大学、科研机构、研究开发及成果实际应用接续体系。做好大学、科研机构和工厂及地方的科技联系,发动全体农业科教研究部门与民营企业参加多元化农业科学技术的推广工作。农业科学工作要遵照市场经济规律操作,生产企业部门的需求是科学研究的推动力量,科学研究成果只有转变为实际应用才能使社会增值。生产部门以自身优势研发、引进新品种、新工艺、新机械转为创新型主体与推广技术的载体,科研部门、主导企业和农民结成紧密利益相关体。这种利益相关体是教学和科技成果孵化器,推广优良品种的产业部门,发挥有力科技辐射。
2.3提升农业科技人才水平,健全农业人才市场
教育、科学、人才是加快我国农业现代化的关键。将科技成果转为实际应用主要依靠科技、管理方面的人才,使其通力配合,才能形成“政、企、校、研、资”全方位互动。所以需要组建和完善以知识产权作为参股的机制,强化知识资本在高新技术中的作用,使知识资本准入门槛降低。另外,具备条件的地区组建地区人才储备库,使之成为长效机制固定下来。大学和科研机构要为地方培养一些有知识、有技能、会管理、善经营的新一代农民,采取远程教育和专业讲座等方式,将各个最新农技项目散播于农业地区,为农村基层单位造就科技推广工作者。为防止人才流失,主管部门要给予科技工作者创造必要的条件。只有这样,我国的激励人才流动要素、市场选择的新型机制才能建立,从而促进我国农业的发展。
2.4改革农业推广机制,健全农业推广体系
强化改革和健全农机推广体系关系到农业现代化体制改革成功与否的问题。在很多地区,农技站已经形同虚设。农业发达国家的经验提供了很好的借鉴:不容忽略基层推广站对农业发展所发挥的作用。要彻底解决三农问题就要组建现代化推广体系。我国现行的农技推广体系既不能迎合市场经济体制,也无法面对加入世贸组织后国际农产品交易对我国现有农业经济产生的冲击,所以必须在保证农机推广体系平稳的条件下,加深体制改革。组建符合新时期的农业科学技术推广服务体系,强化农业科学技术推广体系,不把追逐经济效益作为目标,要考虑如何获得最大社会利益。各个地区要以现实情况为出发点,深入地发掘地区农业的发展潜力,提升农产品的科技含量和市场准入资质,不能让不合格的农产品进入市场坑害消费者。提高农产品在世界贸易中的竞争力,指导农民抗击各种风险。
3结束语
1“湿地农业”的提出
“湿地农业”的概念是在“湿地”概念的基础上发展起来的。多水(包括地下水、地表水)是湿地的基本特征。国际上提出湿地的概念,主要是鉴于该类自然资源对调节自然环境和保护生物物种的绝对重要性,即所谓“大地之肾”的特点提出来的,其核心是要加强对湿地的保护[6~7]。但对我国江汉平原乃至长江流域来讲,近600年来,已有大片的湿地被开垦成了以水稻田为主的人工湿地,该湿地的主要功能已转变成农业经营的基础条件、生产农产品的功能上来。在该地区农业经营中,除要保护好依然存在的部分自然湿地、发挥湿地的生物和生态功能外,农业的经营本身还或多或少受到本区湿地特征的影响,如何根据其特点进行农业经营、处理好湿地开发、利用与保护之间的关系,是湿地农业所要解决的关键问题。很早以前,我国劳动人民针对南方多雨的特点,在有效排水和农业利用上就创造了一套成功的方法,在珠江三角洲形成了著名的“桑基鱼塘”系统,在长江下游地区则有所谓“圩田”利用方式。而在长江中游的两湖平原,则是以湖垸形式的土地利用方式占优势。而且这部分地区在我国农产品生产上的地位十分突出。相对于我国北方干旱地区的干旱农业而言,我国南方湿地季风气候条件下湖泊湿地地区的湿地农业,还面临着一系列特有的问题与挑战。开展湿地农业研究意义十分重大[8~13]。
2江汉平原湿地农业的特点
在低湿地上之所以短期内发展了出色的农业,固然与人口压力密切相关,但也与其具有独特的优点息息相关。江汉平原地势平坦,土地肥沃;光热水资源丰富,雨热同季,宜于农作;交通发达,综合经济实力雄厚,湖北省综合经济实力百强县大都位于江汉平原地区之内。但是在20世纪50~80年代期间,江汉湖泊数量和面积急剧减少,耕地面积骤增,生态环境日益脆弱化。农业灾害,包括洪、涝、渍、干旱、病虫、冷热等日益严重,农业耕作和生活的设施水平与条件十分恶劣,农业的结构单一,劳动生产力与土地生产力徘徊不前,农业资源浪费严重,比较效益低下。形成了江汉平原湿地农业的基本背景[10,12]。江汉平原的湿地农业还具有一些具体特点。
2.1垸田特征
江汉平原湿地垦殖所产生的直接结果是大量垸田的产生。所谓垸田,就是人为地由湖边向湖心通过建立堤坝、排干湖水,建立相应的水利设施,即所谓“围湖造田”形成的农田。最后在地貌上就自然形成了一个个由人工开挖形成的水系相对独立的垸落。从大的方面来看,垸田由于开垦历史不同,所属各异,因而垸落与垸落之间形成各种人为的隔离和阻碍,道路和水系混乱,不利于农田作业以及灌溉、排水与行洪。每逢5~10年一遇的大雨,往往形成大面积内渍[1,14]。
垸田的另一特征是土壤长期接纳河流冲积物和湖渍物,因而表现为土体深厚、有机物丰富、土壤潜在肥力高但有效肥力低。由于其土地平整与水利设施大都不充分,因而排水不良。春季土壤升温慢,形成所谓“冷渍田”。此外,还有一部分低湖田表现为土壤粘粒成分含量高、土壤结构不良。从土壤营养上来看,该地区土壤严重缺磷和缺锌[4,15]。
2.2地貌和生态上的分异特征
江汉平原的农田多由湖泊开垦形成,在地貌和生态上呈现出有规律的变化。王克林等在对洞庭湖湿地进行探讨时指出了洞庭湖区具有碟形盆地圈带状立体景观结构的特点。并将该湿地归纳成3个圈次,即1)内环敞水带;2)中环季节性淹没带;3)外环渍水性淹没带[2,8]。蔡述明等在江汉平原四湖地区监利新兴垸进行的研究阐明了四湖地区“湖垸同体”,从湖边到湖心可分为9种农业利用地貌类型的规律[4]。我们通过对典型碟形洼地——高场示范区的剖析,观察到一个没有彻底完成垦殖过程的低湖地在多个土壤特征上(地下水位、土壤剖面结构、土壤机械构成、土壤营养、土壤温度和综合土地质量)存在明显的梯级递变,因而其适宜的农业利用价值也是不同的。
2.3灾害加剧与生态脆弱化特征
由于本地区独特的地理气候特点,近几十年来自然灾害的频率和程度日益加剧。主要灾害有洪灾、涝渍、干旱和病虫灾害等[16~18]。叶柏年等在分析湖北省旱涝发生情况时,论述了进入上世纪80年代以来,灾害日益加重,如1980、1982、1983、1991、1993、1995、1996、1998年均为特大洪涝年,每年因洪涝使农田成灾面积均超过66.7万hm的标准,平均两年就遇一次,其中1991年农作物受灾174.97万hm,农业损失55亿元。80年代与50年代相比,旱灾面积增加1.28倍,涝渍面积增加1.67倍。
王学雷等对江汉平原的生态脆弱性进行过专题论述[19]。除上述以洪涝为主体形成的各种自然灾害外,江汉平原还面临严重的生态脆弱化问题。包括,1)耕地面积日减,人口骤增,土地的承载压力越来越大;2)土壤有机质含量逐年下降,物理结构劣化,生产性能下降;3)生物多样性下降,时有暴发性或毁灭性病虫害发生;4)水体面积减小,湖水水质下降,渔农矛盾日渐突出;5)农业内部结构单一,农业经营比较效益低,农业经济再生产难以完成;6)农业设施老化,基本建设严重落后,农民生活得不到应有保障,等等,应该说湿地地区的农业面临着一系列严峻的挑战。
3湿地农业技术体系探讨
局部性、季节性水环境恶化是南方低湿地的一个带普遍性的问题。位于该地区的以湖泊为主体的自然湿地既是当地农业的重要环境,又在该地区整体的水资源调度和控制中发挥着越来越重要的作用。必须从整体上来认识南方低湿地区存在的各种问题,大力开展湿地农业技术研究(图1)。
附图
图1“湿地农业”构成图
3.1湿地农业关键技术的探讨
“九五”期间,我们对农业湿地中的主体——涝渍地合理开发利用技术进行了较深入的研究,关键技术包括:
(1)涝渍地农业小区综合整治开发规划与实施研究建立了两个分别代表典型“湖积地”和“冲积地”的涝渍地改良综合开发示范区,在示范区的综合整治与开发规划中提出了以“单元水系”为基本单位整治涝渍地的观点,将农田基本建设作为整治涝渍地的先决手段。规划中还引入了日本区域排水规划的数理模型与土地分析的“数量化理论Ⅰ”,实践证明上述两种方法对江汉平原湿地地区微地域特点的分析具有较好的适用性。研究还将高场示范区的开发模式总结为“农田整备+梯级开发”,岑河示范区的开发模式为“农田整备+优化模式”[22~24]。
(2)涝渍地排水改良技术
湿地农业中农田的排水是一项关键技术[25~27]。研究开发和引进了适合于湿地农业小区排水的数学模型以及农道、沟渠、土地平整的工程技术参数。深入探讨了农田涝渍相随的作用过程和主要作物棉花、大豆、油菜在关键生育期的排渍标准和涝渍排水综合控制指标[28]。
(3)涝渍地土壤肥力特征及改良技术
选择典型地域对近20年来大范围的江汉平原湿地农田土壤肥力动态演替进行了分析和评价,采用土壤系统分类法,对涝渍地的土壤类型进行了重新划分,找出了不同类型涝渍土壤的特征与利用方法。探讨了涝渍地土壤的分布与肥力演变规律。
(4)适生生物种质资源的发现、引进与鉴定
对多种水生经济植物莲藕、芡实等的适宜特性进行了鉴定。发掘并开发了新鱼种——月鳢,继续扩大了对适宜于湿地的早熟西、甜瓜品种的筛选,选出适合于大面积推广的新品种“黄宝石”、甜瓜“丰甜1号”。引进筛选出“两优培九”和“丰两优1号”等品种作为湿地高产优质水稻换代“组合”。
(5)主要作物抗涝渍的机理及抗渍高产栽培
重点对水稻、油菜等作物不同抗(耐)性品种间差别产生的机理进行了探讨,并总结出一套本地区水稻的抗渍栽培技术体系。研究认为栽培上应重点抓好品种筛选和育苗技术两个环节[29]。
(6)涝渍地作物病虫草害的发生规律及综合防治技术
重点对涝渍地上易发生的稻飞虱、稻螟和纹枯病、白叶枯病的发生特点进行跟踪调查,以有效排水和节水灌溉为出发点,探讨了病虫草害综合防除策略。
(7)涝渍地生态环境异化评价及生态恢复技术
湿地环境异化程度在日益加重,环境异化的根源在于人类对湿地资源的过度和不合理的利用。环境治理策略既要注重缓解环境压力,也要注意照顾当前经济发展,要做到二者的良性互动。
(8)涝渍地高效农业模式研究
湿地良好的土壤潜在肥力和充裕的光、温、水等自然资源为本地区农业的主体产品开发和农田多熟制提供了十分难得的自然条件[5,30~32]。以“麦—瓜—稻”模式为基础,面对新的农村形势,新创了4种高效农业模式。这4种模式是系统针对本地区爽水型高产水田、旱田、农牧肥结合以及保护地栽培方式分别形成的,在生产中已得到迅速推广。
3.2湿地农业综合开发典型模式探讨
湿地农业模式总体上可分成农田高效农业模式,农林间(混)作模式,水体养殖模式,种养加一体化模式和碟形地域梯级开发模式等5类。每一类有若干种形式的模式。主要模式可以归结为如下几种:
(1)适宜于中小水面的分层混养模式;
(2)适宜于连片池塘的鱼、猪—禽复合混养模式;
(3)适宜于大中型水面的网箱养鱼与流水围栏精养模式;
(4)野生水生植物人工种植园模式;
(5)适宜于河滩湖滩季节性淹水带的耐渍经济植物模式;
(6)低湖田鱼—稻—藕共生模式;
(7)湖区生态公园观光农业模式;
(8)适宜于大面积低湖田的一季中稻模式;
(9)适宜于典型碟形洼地的梯级开发模式;
(10)适宜于高产爽水区的多种农田高效种植模式,包括:麦—瓜—豆—稻模式;油—瓜—稻模式;菜—甜瓜—杂交棉模式;大麦=玉米+绿豆—晚稻—畜禽模式。
优化模式的实施产生了良好的生态、经济和社会效益。其中经济效益尤为显著[3,5,33~36]。
3.3湿地农业的若干技术难题
纵观江汉平原过去几十年来的研究,湿地农业的技术研究多集中在点、区或者局部技术环节上,成绩很大但有所偏颇。今后应加强如下重大关键问题的研究。
(1)关于湿地农作区国土综合整治,即生产、泄洪和湖区水面面积的合理比例及其规划建设问题。进入20世纪90年代以后,湖泊面积还在继续减少,减少的部分主要用来作渔业养殖用。与低湖农田的利用方式相比,渔业养殖兼顾了蓄水、生产和调节生态环境等多方面功能,生态与经济效益显著,因而显示出较大的优越性。但江汉平原全域内土地面积如何在生产、泄洪和湖区水面之间分配出一个合理的比例,并通过具体地规划、布局(该布局还应该与相关的水利、农业设施相匹配),是今后湿地农业中必须要解决的一个首要问题。应该学习日本“土地改良区”的做法,大范围统一规划,整体分区建设;通过立法,集中来自于国家、地方和农业经营者的有效投资;规划与建设必须遵循统一的技术规范,做到资源的可持续利用与开发、保护的有机结合。
(2)关于拳头产业的选择与培育。要在减轻涝渍为害的同时,充分发挥湿地地区多水与土地肥沃的优势,培育特色产业,建立相应的优质、名牌商品基地。而这一方面恰好是江汉平原湿地农业过去的薄弱环节。具体来讲,需水较多的水稻、油菜,水生动物(鱼、鸭、鹅等)养殖,水生经济植物产品是本地区农业发展的潜在优势,但一直以来未形成相应的产业和产品优势,今后应重点研究其从基地化生产到加工、包装和销售一体化的技术,形成湿地农业的特色。
(3)关于恢复优美环境与确保食物安全。江汉平原的地理特点决定了该地区各种用水可能在不同区域之间产生多次循环使用,而且人畜饮水、农业灌溉用水与生活排水之间极易相互混杂。以水作媒介,农药、化肥及有机污染物容易得到迅速传播与分布,从而导致对环境的大面积污染,进而导致对农产品的污染。在江汉平原这个传统的农业集约区和国家农产品生产基地,如何保证农村广大土地以及农产品免遭污染,改善农业从业者的生产与生活环境,将是今后湿地农业技术体系中的一个难点。
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本文针对农业机械基础数据的采集,联系农业监理部门的管理,从信息交流和共享的角度出发,设计了一种农业机械基础数据采集系统。
需求分析
本设计的目标是实现网络化数据的共享。联系实际需求,提供传统媒体的数据共享也是不错的选择。运用对信息库进行新建、扩建和整合等手段,使农业机械基础数据实现网络化和数字化,再运用互联网这个媒介将农业科技信息提供给社会,达到信息资源共享的目的。此外,还可以运用内部网来将相关的信息提供给政府部门和科技管理部门。同时,本项目还能够提供转换接口,此功能就是利用传统媒体来表示数据库里面的内容,从而扩大农业机械基础数据共享的范围,充分发挥农业机械基础数据具备的作用。
1系统功能分析
对农业机械实施信息化管理,首先需要对其功能需求进行分析。农业机械基础数据采集系统的主要功能包括驾驶员管理、机械管理、机械事故管理、监理人员管理和综合报表处理等5个方面。
1)对农业机械的驾驶员进行管理。管理内容主要包括对驾驶员进行登记、查询、统计、驾驶证和台帐业务报表的打印,以及驾驶员的补证、换证、注销、转籍、审验或变更修改等。
2)对机械进行管理。一般而言,农业机械主要是指拖拉机和联合收割机。对农业机械进行管理就是指对农机进行登记和统计等,以及对拖拉机进行检验、封存与补证等活动。
3)对农业机械的事故进行管理。简而言之,对农业机械的事故进行管理是指对农业机械发生的事故进行登记、调查和统计等。
4)农业监理执法人员的管理。主要包括登记、录入、修改、删除、审验、查询、预览和备份农机监理执法人员的各种信息,能进行执法证及各类统计分析报表及各类台帐的打印。同时,还可用于对执法证进行审核、检验和注销等行为。
5)进行各种农业机械综合报表的生成和处理。这类活动通常是指编制月报、季报和年报,并对编制的这些报表进行统计与分析。
2系统建设原则
1)实用性。一般而言,实用性要坚持的原则就应该体现出需求和技术相结合的原则,而且所研究出的系统应该以满足用户需求为目的。
2)可扩充性和兼容性。这个原则就是指在设计系统时,认真分析系统的发展因素和历史因素是很有必要的,从而就可以有效地把系统的设计和产品的生命周期结合起来,为产品的升级提供方便,为功能扩展提供接口。
3)结构优化。系统结构设计要合理,这样才能保证程序运行有较快的速度,减少等待时间,提高工作效率。
4)简便性。软件要使用大量代码,尽量地使用自动选择、显示和按钮操作,以使操作人员更加准确和简便地操作,减少人工录入的工作量。
5)良好的人机交互性。良好的人机交互性要求具有良好的操作界面,人机交互功能主要靠可输入输出的外部设备和相应的软件来完成。可供人机交互使用的设备主要有键盘显示、鼠标和各种模式识别设备等。与这些设备相应的软件就是系统提供人机交互功能的部分。
系统总体设计
对农业机械的管理,基础数据采集主要侧重于地县级和省级,数据库服务器设立在省级。地市级农机部门建立的数据能够存入到省级监理部门的网络中心,经过网络中心对数据服务器进行调配和分析后,达到每个授权用户权责的功能。省县级的农业机械基础数据采集和交换的网络结构如图1所示。国家级信息中心在准确拥有这些基础数据资源后可进行宏观监管和调控,制定相应的政策。通常情况下,国家级网络中心处于核心地位,省级监理部门属于主干,地市级监理部门起着基础作用,而县级监理部门则处于依托的作用,通过互联网技术监理网络应用平台,实现数据在权利范围内的共享,其网络结构如图2所示。根据农业机械对基础数据采集系统功能的需求,把农业机械基础数据的采集系统划分为6个模板,即拖拉机管理子系统、农业机械事故管理子系统、农业机械驾驶员管理子系统、联合收割机管理子系统、农业机械综合报表子系统以及农机监理人员管理子系统。
基础数据采集模块的设计
1农业机械驾驶员管理子系统。按照业务操作流程的不同,农业机械驾驶员管理可以分为注册审核、证件管理以及登记3方面。其中,注册审核可以机械分为初学登记、增驾登记和年度审验。农机驾驶员管理模块的初学登记业务操作流程如下:首先,有意向学习农机驾驶的人员要在自己的居住地进行报名,填写登记表,同时交验身份证件,并进行体检。若这些条件达到了所制定的要求后就可以对这些人员进行科目培训,再进行理论和技术科目的考试,考试成绩合格者可以取得驾驶证,成为真正驾驶员。驾驶员需要增驾时,需持本人驾驶证及有效身份证件到农机监理机构填写相关申请材料,并经过增驾考试,符合规定的领发新证。证件管理就是指农机的驾驶证出现遗失、有效期满、被盗或损坏等情况下,持本人有效证件到当地农机监理机构办理相关手续。这些业务大体分为挂失、补发和换发等,其流程基本一致。农机驾驶员因调动或其驾驶证的内容有变更的情况下,需要及时到农机监理机构办理登记手续,通常包括转籍和变更两种情况。具体来讲,转籍就是指转入和转出。当转入的时候,农机驾驶员应该凭自己的有效证件到农机监理部门办理相关的转入手续;当转出的时候,农机驾驶员也应该凭自己的有效证件到农机监理部门办理相关的转出手续,农机监理机构就会把驾驶员的档案及时转给新籍的农机监理部门,同时也将转出的事项标注在驾驶证上。农机驾驶员管理子模块功能结构如图3所示。
2拖拉机管理子系统。在对拖拉机进行管理的过程中,各县、区、市的农机监理站都应该面向机手,主动担当并做好基础的管理工作,如报户、建档、异动登记和管理原始档案等。另外,农机基础数据采集系统主要目的就是解决拖拉机登记、统计以及驾驶证的审验、异动与封存等相关的业务。通常情况下,这个模块的拖拉机分为小型拖拉机和大中型拖拉机。小型拖拉机就是指发动机功率不足14.7kW的拖拉机,而大中型拖拉机就是指发动功率大于14.7kW的拖拉机。一般而言,拖拉机管理模块的基本数据是指拖拉机的机主、号牌、地址、联系方式、机器的类型、出厂日期、制造商、功率、核定质量、发动机号、颜色、登记时间和所在管辖区等相关的基础数据信息。拖拉机管理模块功能结构如图4所示。
3联合收割机管理子系统。联合收割机管理模块进行联合收割机数据的提取、查询、统计、分析处理和对全国联合收割机的监控指挥。联合收割机的查询是为了进行数据挖掘,以便对联合收割机进行监控和宏观调配,主要是对号牌号码、机主、辖区、厂牌型号或登记日期等信息的查询。统计分析是对其档案进行数据挖掘,主要包括机械类型分布、使用年限分布、机型分布、驱动方式分析等进行统计分析。
4农业机械事故管理子系统。简而言之,农业机械事故管理的模块就是采集、统计和分析农业机械事故的数据,在对这些数据进行分析后研究出事故发生存在的隐患或者规律,从而有效地对农机事故进行预测和监管。农机事故管理模块统计分析的基础数据包括:24h发生事故起数和死亡人员统计;月事故数和月死亡人数;各县农机事故数和死亡人数;农机事故原因统计,包括无证驾驶、酒后驾驶、超速超载、机械故障和操作失误等;事故路面类型统计;事故路面坡度统计和事故气候统计等。
5农机监理人员管理子系统。农机监理执法人员管理模块就是对农机监理人员的数据进行采集、统计与分析,并对我国农机监理执法人员进行管理。在对农机监理人员档案进行统计和分析后,再对这些数据进行处理,从而实现对我国农机监理执法人员的管理和控制。通常这个模块的主要内容是指查询或者统计农机监理执法证号、根据执法人员所在管理辖区的代码进行查询或按农机监理执法人员职称查询等。
6农业机械综合报表子系统。通常情况下,农业机械综合报表的子系统是指实现农业机械报表的编制,并对这些报表上的数据进行上报、统计和分析。这些报表包括月报、季报和年报。月报,如农业机械事故月报表;季报,如报户建档拖拉机情况季度表、拖拉机及驾驶员增减分析季报表;年报,如拖拉机驾驶员考试情况统计报表、地县农机监理业务培训情况表和农业机械事故情况年报表等。
关键词:农业机械;保养;维修
农业机械是一种技术含量高、结构相对复杂的专门化生产工具,一般进行作业的工作条件比较恶劣,操作人员的使用技术水平和专业知识素质差别较大。同时,作为一种生产工具,随着使用期限的延长,机械零部件也会因正常磨损而引起使用性能下降,影响到正常使用。所以,农业机械的使用管理中缺少不了维修保养这个环节。本文就农业机械维修保养中过的相关问题进行探讨。
一、农业机械的保养
农业机械的保养要按照“防重于治、养重于修”的原则,切实执行技术保养规程,动力机械要按主燃油消耗量确定保养周期,按时、按号、按项、按技术要求进行保养,达到技术保养标准,确保机具处于完好的技术状态。
农业机械的保养要严格按照使用说明书及当地农机管理部门规定的内容进行。机车的高级保养应在机务管理人员指导下在室内进行。燃油动力机械要做到四小漏(小漏油、小漏水、小漏气、小漏电)、五净(油、水、气、机器、工具)、六封闭(柴油箱口、汽油箱口、机油加注口、机油检视口、汽化器、磁电机)、一完好(技术状态完好);配套农具要实行常年修理,做到三灵活(操作、转动、升降灵活)、五不(不旷、不钝、不变形、不锈蚀、小不件)、一完好(技术状态完好)。
二、农业机械的维修
1、从农业机械维修的技术方面,无维修设计是其理想的目标,即使需要维修也是很简单的,基本上不花费时间费用。但现实情况不能兼备理想的设计制造工艺、理想的工作环境、理想的操作使用程序以及理想的使用者。因此无维修设计只能是在一定范围内的。这就对农业机械的故障诊断技术及维修技术提出了更深更广的要求。以前由于农业机械基本是由各级国营农机站掌握和使用的,维修体制基本沿袭前苏联计划维修体制,也就是预防维修制,即按一定的时间周期进行大修或更换部件,而维修周期都是基于过去的统计数据确定下来的,所以又叫定期维修。
随着农业机械的发展,设备诊断技术也随之发展,且诊断的技术及设备日益全面和简单。如以前测试拖拉机功率用水力测功率,随后又发展到简易机械式测功仪到便携式电子测功仪,使很多只能定性不能定量、定部位的故障得到了更明确的结论,减少了维修的盲目性和材料、人力的浪费。这种根据状态进行维修的方法叫预知维修,它取代了过去的定期维修和事后维修,它与定期维修所不同的是:一个是以时间决定维修活动的维修,一个是以现状决定维修活动的维修。预知维修较预防维修有以下4个优点:一是减少了机械引起的灾害;二是增加了运转时间;三是减少了维修时间;四是提高了生产率。但是,如果缺乏用以确定缺陷的检知方法,或者设备诊断所需的费用大于设备诊断所得到的收益,则不宜采用预知维修的方法。
2、从农业机械维修的经济方面看,即设备的使用、维修、更新只能以经济寿命为依据。经济寿命是指设备还具有一定的生产能力,但由于有形损耗和无形损耗,使设备的使用经济性下降,如果继续使用这种设备,将会造成经济损失。也就是设备运行到一定时间由于费用急剧上升,就必须进行修理,这样才能在合理费用支出下保证设备的正常运转。设备每进行一次这样的循环,费用就较前一次上升一些,运转周期就短一些。经过数次循环后,就必须考虑更新设备。
3、从农业机械维修系统的经营管理方面看,经济效益是一切经营管理活动追求的目标,农业机械维修的经营管理同样是围绕着经济效益这一中心目标来开展活动的。这就需要用经济理论价值工程的原理和方法,研究维修技术政策方针措施的经济效益,建立评价经济效果的指标体系,预测设备的剩余寿命和确定其最佳使用寿命,进行设备一生寿命周期费用分析,对设备的修理、改造和更新进行分析评价,选择技术和经济相结合的最优方案,为维修决策提供依据。
当前随着农机向着小型化的发展,及农机保有量的迅速增加,农机维修市场也得到了快速的发展,但同时也出现了一些负面影响,维修过程中频繁出现质量纠纷和质量事故,侵害了农民的权益。为了避免和减少这种情况的发生,除了有关部门对农机维修市场加强管理外,农民在对农机进行维修时也要做到理性和理智,切实提高自我保护能力,增强维权意识。常见事故如下:
1、调试、修理或排除故障不切断电源动力
这类事故占维修事故总数的25%,未切断动力而进行维修作业,实际上是一种严重违反农机操作规程的行为,出事故也是必然的。虽然农机监理部门反复强调,但是不少机手仍我行我素,导致此类事故不断出现。比如有的机手在收割作业中,因碰到割刀缠绕杂草、输送或脱粒等部件堵塞、皮带脱落等小故障时,为了抢时间,在未切断动力的情况下,自接排除故障或安装,常常造成伤亡事故。
2、维修技术不熟练
机修工由于维修技术不熟练,未弄清机械部件结构,不懂拆装窍门,盲目硬拆硬装,凭力气蛮干,其后果一是会损坏零部件,二是一旦扳手等工具由于用力过猛滑脱,常会造成修理工受伤。如某一修理工在安装一台拖拉机电机时,由于拧螺丝时用力过猛,螺丝拧断,造成人从发动机上掉下,脸部被摔坏出血。
现在农村的拖拉机都是私人所有,不少机手贪图眼前利益,修理时能省则省,平时不注意检查、保养,农忙时一旦出现故障,维修时只求快,采取头痛医头,脚痛医脚的办法,造成维修事故多发。
4、修理工没驾驶经验
拖拉机经修理后,通常需要驾驶一下,有的车要试一下刹车等部件是否调整到位。有的车由于更换了活塞、缸套,需要牵引磨介。有的修理工修理技术还可以,但驾驶技术不一定行。如一台泰山-25型拖拉机牵引磨合时,开车的修理工无证驾驶,制动不及时,致使后车撞前车,造成拖拉机前桥、水箱等严重损坏事故。
5、维修设备不完好
完好的修理设备是维修质量的重要保证。有的乡村维修网点,没有起码的维修设备,照样进行大修业务,形成修理事故隐患。如某乡农机站修理一台农用运输车,用小千斤顶和麻绳将485型柴油机抬上驾驶室,还未等固定,千斤顶滑脱,整个发动机向后倒去,麻绳根本拉不住,正砸在后面一修理工的手上,手指被砸断。深刻教训告诉我们,条件不具备不应接收大修理的业务。
结语:从以上农机修理事故分析可以看出,农业机械出现了故障要及时进行排除和修理,绝不能怕花钱而让机器带病作业。要机手记住,这样做是很危险的,若等事故发生了后悔也来不及了。所以,机具使用中发现异常后要立即停机,查明原因并确认已排除后方能重新投入生产进行作业。遇到自己排除不了的故障,要找专业人员帮忙解决和修理。因此,应加强对农机维修人员的技术培训,提高维修人员的业务素质,使设备的完好率、出勤率均保持在一个较高的水平上,充分发挥其在农业生产中的作用,促进农业的增产增收。
参考文献: