超高産優質生(shēng)态農業解決五個層次難題

發布時間: 2014-10-22 09:27:09     來(lái)源: 中國(guó)科(kē)學報     查看(kàn):

萬物生(shēng)長靠太陽,能動抗逆促生(shēng)存。這是所有植物與環境和諧進化發展、能動抗逆絕境逢生(shēng)的根本動力。

超高産優質生(shēng)态農業繼承創新辯證唯物觀、結合現代科(kē)學技術(shù),以深層自(zì)然規律爲師(shī),從(cóng)而既符合自(zì)然法則,又不盲從(cóng)自(zì)然條件(jiàn),是能動地激發作(zuò)物潛性功能、以和諧外界自(zì)然規律爲基礎,可(kě)不斷深化、接近自(zì)然真理(lǐ),又造福人(rén)類的新理(lǐ)念、新理(lǐ)論的農業新模式。

這是可(kě)不斷提升“向光(guāng)能要高産優質,促抗逆、保安全持續,用超敏應激可(kě)逆防治病蟲,讓耕地蓄水生(shēng)态調節旱澇,自(zì)修複活土(tǔ)、肥水高效系統生(shēng)态良循環”的能力和水平爲科(kē)技新平台,必将革命性地解決舶來(lái)現代農業“化肥替能、增肥保産、以毒攻毒防病蟲”的不可(kě)持續難題。達到農業超高産、優質、高效、安全、土(tǔ)、水、氣、生(shēng)态良循環。

糧食總量不足,導緻舶來(lái)的現代化農業雙刃劍正效應總量增加,迅速替代了中國(guó)數千年(nián)的生(shēng)态農業模式,僅三十年(nián)左右,其增産正效應已幾乎走到盡頭,而其負效應卻越來(lái)越顯着,在中國(guó)已成惡性循環之勢。

中國(guó)農業五個層次難題及解決方向

如(rú)何看(kàn)到問(wèn)題解決難題,仁者見(jiàn)仁,智者見(jiàn)智。中國(guó)農業既要保總量,又要可(kě)持續保證中華民(mín)族安全生(shēng)存和發展需要,就(jiù)必須解決現在已日(rì)益嚴重的五個層次惡性循環系列重大(dà)難題:1.糧食總量不足與低肥效比矛盾日(rì)益突出的不安全性難題;2.長期大(dà)量農藥化肥造成的糧食不安全難優質難題;3.土(tǔ)壤破壞污染、能量物質索取大(dà)于輸入等造成的地力衰竭、水、氣污染的不安全性;4.資源性、水質性缺水、失控地域性降雨(yǔ)不均衡,加人(rén)爲因素等導緻水循環受阻的農業用水日(rì)益緊缺與晴旱雨(yǔ)澇加劇(jù)的農業命脈不安全難題;5、農業生(shēng)态土(tǔ)、水、植被、空氣全面衰退、破壞、污染的不安全性。

針對這五個層次的難題,要用超高産高肥水效率來(lái)解決糧食總量不足與低肥效比矛盾日(rì)益突出的不安全性難題。用少施化肥基本不用化學農藥的源頭治好面源污染來(lái)保證糧食品質的安全,以大(dà)幅度提高光(guāng)合效能的增能量保優質所需。用增強植物抗逆性的大(dà)根系,高光(guāng)合能量輸入的高活性、強根面效應,讓土(tǔ)壤自(zì)修複,成爲高活性沃土(tǔ),保耕地的安全。同時耕地少一氧化碳排放(fàng)和碳儲良循環。

在确保農業面源開始源頭治理(lǐ),土(tǔ)壤自(zì)修複啓動條件(jiàn)下,增強農作(zuò)物的抗旱耐澇性,旱地利用農業高産大(dà)壟措施等提高作(zuò)物能動性,展開耕地年(nián)蓄雨(yǔ)調洪6000~7000億立方米的系列生(shēng)态消旱措施,促進農業水循環良性發展,确保整體(tǐ)資源性、水質性的安全。用綜合效應超高産優質生(shēng)态農業爲核心平台生(shēng)産的農業生(shēng)态自(zì)修複爲主,人(rén)工(gōng)輔助其良循環,來(lái)達到生(shēng)态農業良循環,讓真正的生(shēng)态文明和改善民(mín)生(shēng)有物質環境基礎的生(shēng)态安全做保障。用大(dà)幅度提高光(guāng)合效能和雙向抗逆性爲核心的農業生(shēng)态自(zì)修複良循環爲超高産優質生(shēng)态農業提供平台,讓真正的生(shēng)态文明、改善民(mín)生(shēng)、中華複興有物質、環境基礎的系統安全保障。

總之,中國(guó)農業要能盡量透過表象發現難題實質,找準解決系列難題的方向,最難的是能動應用自(zì)然法則搭建解決系列難題的創新科(kē)技平台。中國(guó)農業五個層次系列難題,産量都(dōu)已近極限的舶來(lái)現代農業已難以問(wèn)津,而隻有以中華優秀文化精髓的科(kē)學體(tǐ)系繼承創新爲主,加洋爲中用,才能承載解決重任。

超高産優質生(shēng)态農業與誘導調控

糧食安全問(wèn)題,歸根結底就(jiù)是農業安全問(wèn)題。農業安全就(jiù)是高産、優質、可(kě)持續良性循環,并且要不斷有所進步的問(wèn)題。這是現代農業已無法逾越、生(shēng)物技術(shù)的旁枝末節不可(kě)能問(wèn)津的難題。隻有以真正的生(shēng)物技術(shù)核心即誘導調控爲核心基礎的高效生(shēng)态農業,才可(kě)能擔當此重任,解決中國(guó)農業五個層次的艱難問(wèn)題。

表型誘導調控表達技術(shù)(genephenotypeinductiontechnique,簡稱gpit)對農業發展的傳統理(lǐ)念實現了九大(dà)突破:提高光(guāng)合效能突破高産優質難題;提高肥水效率突破少施化肥不高産;突破鹽堿地不高産;突破高寒山(shān)區不能高産;突破果樹(shù)大(dà)小年(nián)難題;突破作(zuò)物生(shēng)長所需溫度範圍悖論;突破作(zuò)物抗旱耐澇悖論;突破作(zuò)物防治病蟲害必須以毒攻毒;突破遺傳學基因轉座不可(kě)分(fēn)離(lí)、不能穩定、不可(kě)獲得(de)性遺傳。

gpit以提高光(guāng)合效能爲核心,強化雙向抗逆性爲保障,将潛性功能部分(fēn)激活爲表型功能,從(cóng)而大(dà)幅度提高光(guāng)合效能(包括光(guāng)肥、水效應)。生(shēng)産中不僅可(kě)表現出明顯的自(zì)然逆境雙向抗性,如(rú)既耐旱又耐澇,既耐冷(lěng)又耐熱(rè),既節肥又增産,既耐陰又耐光(guāng)氧化……還(hái)難以置信地産生(shēng)可(kě)控超敏應激可(kě)逆人(rén)工(gōng)無害防治病害、強超敏應激非毒性機(jī)理(lǐ)快(kuài)速濕觸擊殺害蟲等科(kē)技新平台。不僅使農作(zuò)物早熟、高産、優質,還(hái)能抗逆高光(guāng)效節省水、肥,基本不用化學農藥,高活性大(dà)根系的強根面效應既能向土(tǔ)壤提供更多的碳氫能量,又能激促大(dà)群體(tǐ)高活性的微生(shēng)物,使土(tǔ)壤保持活性、促進自(zì)修複良循環,且能發揮作(zuò)物多态性潛能治理(lǐ)高鹽堿地。強化獲得(de)性優勢,産生(shēng)超大(dà)穗新種質,是農業超高産與生(shēng)态和諧途徑的創新科(kē)技平台。

gpit技術(shù)理(lǐ)論基礎

1.曆史淵源

生(shēng)物起源進化的核心動力是能量,物種大(dà)滅絕大(dà)爆發是以能量爲核心的能動抗逆體(tǐ)現,動物可(kě)以遷徙避害,植物隻能立地經受考驗,因此高等植物如(rú)玉米等比人(rén)類多出近一倍的基因數量。

現存的所有作(zuò)物都(dōu)是經過數億年(nián)無數次暖期、間期、冰期生(shēng)态環境劇(jù)變,能動變異抗逆适應的幸存者,也是适宜環境競争的獲勝者,而要兩者兼顧,中庸表達就(jiù)成爲一般性最适性狀。由于作(zuò)物都(dōu)存在大(dà)量的潛性功能,讓這些功能部分(fēn)變爲表型性狀,而在生(shēng)态和諧條件(jiàn)下适合人(rén)類需要,就(jiù)是生(shēng)物工(gōng)程最核心技術(shù)體(tǐ)現。

2.誘導調控表達技術(shù)

gpit技術(shù)是建立在生(shēng)物信息感受度和動力學機(jī)制可(kě)改變基礎上的。相(xiàng)關能量儲備充分(fēn)時,相(xiàng)應生(shēng)理(lǐ)代謝可(kě)随之快(kuài)速調節變化,是在強化劑強補償代謝可(kě)逆的理(lǐ)論基礎上的表觀遺傳生(shēng)物學的重大(dà)實踐突破;以提高能量利用爲先導,高抗光(guāng)氧化提高光(guāng)合速率50%~400%爲中心,全面提高包括光(guāng)質量、光(guāng)節律、光(guāng)周期、光(guāng)肥效、光(guāng)水效的光(guāng)能作(zuò)用效率;啓動綜合雙向抗自(zì)然和生(shēng)物逆境爲特征的作(zuò)物潛能優良性狀的可(kě)連鎖表達;利用光(guāng)導全息、細胞全能能動性、生(shēng)物多态能動性基礎,使信息感受度和動力學機(jī)制誘導調控可(kě)改變的能動性與外部環境等條件(jiàn)顯着改變有機(jī)互作(zuò)等原理(lǐ),從(cóng)而産生(shēng)表型增強、部分(fēn)潛在表型性狀可(kě)表達,可(kě)重大(dà)分(fēn)離(lí)或變異(數量、質量性狀),及累加遞增至質變,乃至部分(fēn)穩定表達或遺傳表達;抗逆高光(guāng)效節水肥土(tǔ)壤自(zì)修複良循環、發揮生(shēng)物多态性潛能治理(lǐ)高鹽堿地;超敏應激可(kě)逆控制病害、強超敏應激非毒性機(jī)理(lǐ)快(kuài)速濕觸擊殺害蟲等從(cóng)而使農作(zuò)物早熟、高産、優質。

3.表型表達與變異表達

基因轉座導緻相(xiàng)關生(shēng)物不可(kě)分(fēn)離(lí)也不可(kě)穩定地表達性狀,然而強化表型表達可(kě)使轉座基因典型種質的花玉米産生(shēng)全黃(huáng)、全黑(hēi)和花粒三種分(fēn)離(lí),并可(kě)相(xiàng)對穩定表達。因此很多作(zuò)物某些性狀累加遞增後,可(kě)使作(zuò)物不僅在數量性狀提高上,甚至在質量性狀變異等乃至遺傳表達上得(de)到較好表達,從(cóng)而使較快(kuài)的能動自(zì)然變異産生(shēng)新的種質材料成爲可(kě)能。

gpit技術(shù)的五大(dà)特征

1.以大(dà)幅度提高作(zuò)物光(guāng)合速率爲基礎的光(guāng)合效能

光(guāng)合速率提高是光(guāng)合作(zuò)用的基礎,光(guāng)合作(zuò)用效能還(hái)包括提高利用光(guāng)信息、光(guāng)質能、光(guāng)節律、光(guāng)周期、光(guāng)溫效應、光(guāng)肥效率、光(guāng)水效率等綜合有效互作(zuò)效應。光(guāng)合速率可(kě)提高50%~400%以上爲基礎的光(guāng)合效能,不隻是産量的提高,更重要的是品質的提高和抗性的提高,因爲所有品質和抗性的提高都(dōu)是高耗能的,是産量耗能的2~3倍甚至更多;而抗性的提高還(hái)和光(guāng)電傳遞通道相(xiàng)關,因此,過去(qù)大(dà)水大(dà)肥雖在一定限度内能明顯提高産量,但(dàn)卻是以看(kàn)不見(jiàn)的降低品質和抗性爲代價,同時以污染破壞土(tǔ)壤、源頭食品不安全爲代價。

2.強生(shēng)理(lǐ)代謝累加的大(dà)庫

gpit及其産品能促使作(zuò)物産生(shēng)适時表達的強代謝功能和較快(kuài)的代謝速度。葉厚色綠、根系發達、莖粗節短(duǎn)、穗大(dà)粒飽形成了強大(dà)的源—庫關系。也就(jiù)是說(shuō),由于大(dà)庫的需要,刺激光(guāng)合系統吸納利用更多的光(guāng)能和二氧化碳,制造光(guāng)合産物,通過縮短(duǎn)增粗的疏導組織迅速地輸送到發達的根部和所需部位,再與根系快(kuài)速地把這些東西和土(tǔ)壤中的水、肥、氧等物質綜合加工(gōng)成植物所必需的養分(fēn),最後通過植物中間的輸導組織,把這些養分(fēn)送到植物的莖、葉、花、果上面。這種高比速率是動力學和諧自(zì)然的重大(dà)突破。

3.高抗光(guāng)氧化效能的豐源

光(guāng)氧化,就(jiù)是作(zuò)物受到陽光(guāng)中紫外線的影(yǐng)響,特别是在強光(guāng)照(zhào)、溫度不匹配的情況下,會使dna過氧化受損,産生(shēng)早衰老化的現象,即光(guāng)能産生(shēng)的負效,光(guāng)合作(zuò)用和代謝能力大(dà)幅度降低,使作(zuò)物不能正常生(shēng)長,後期葉莖非缺肥的過早生(shēng)理(lǐ)性枯黃(huáng)衰老,根系也過早衰亡,嚴重影(yǐng)響産量、果實的飽滿度和品質。而高抗光(guāng)氧化則不僅能使部分(fēn)高效能短(duǎn)波光(guāng)得(de)到充分(fēn)利用,且植物能适應一定的過氧化環境,且過氧化物對寄生(shēng)的病原菌和入侵的病原菌都(dōu)會有明顯的抑制、殺傷和殺滅作(zuò)用。

4.雙向自(zì)調控抗自(zì)然逆境

現存作(zuò)物耐旱就(jiù)不耐澇,耐澇就(jiù)不耐旱,喜涼就(jiù)不耐熱(rè),喜熱(rè)就(jiù)不耐冷(lěng)。雙向自(zì)調控,就(jiù)是作(zuò)物自(zì)身(shēn)适應調整對外界相(xiàng)悖的環境能力,同時可(kě)提高耐旱耐澇、耐冷(lěng)耐熱(rè)等。生(shēng)理(lǐ)上調整、控制、平衡營養生(shēng)長和生(shēng)殖生(shēng)長,以果控制高産,且減小果樹(shù)大(dà)小年(nián)。特殊情況還(hái)可(kě)打破基因控制程序生(shēng)長。

5.可(kě)控超敏應激防治病蟲

在葉稻瘟病快(kuài)速治療中24~36小時可(kě)見(jiàn)明顯的“超敏”現象,4~5天死亡褐變病斑出現“可(kě)逆性”,小病斑消除。

在馬鈴薯病毒、類病毒病害發病50%,并已緻部分(fēn)生(shēng)長點死亡的治療中,三至五天可(kě)見(jiàn)病症消除,并且發現超敏反應治玉米大(dà)斑病對病菌的抑制作(zuò)用,隻在活體(tǐ)葉片中有效,在離(lí)體(tǐ)葉片中則無效。桃樹(shù)杆腐病治療後原大(dà)面積腐爛部位可(kě)重新自(zì)行生(shēng)長愈合。對已患猝倒病倒地不久的瓜苗,治療一至兩天瓜苗還(hái)能重新直起正常生(shēng)長。