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

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