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经济作物种植技术十篇

发布时间:2024-04-25 20:24:41

经济作物种植技术篇1

种植业技术是构成农村经济发展的重要部分,农村经济发展过程中的两个重要因素分别是农业、农民。种植业是农业的重要环节,加强种植技术的更新,是促进农业水平提升的关键。当前很多农村地区都是以种植业为主的地区,种植业技术也有了一定的发展。种植业技术的发展,可以为农村经济的发展提供更坚实的基础,提高各种农作物的产量及质量。比如,玉米是一种常见的农村经济作物,农民对玉米的种植技术要点的掌握程度往往会成为影响玉米质量和产量的重要因素。

在玉米种植过程中,一是要对种子进行处理,在播种之前应该要进行晒种,可以有效地增强种子皮层的透气能力和吸水性,促进种子的发芽能力和生存能力。晒种要保证阳光充足,因此一般是选在晴天进行,防止昼夜温差过大使种子受冻。晒种之后还要利用合格的玉米种衣剂拌种,可以有效的防止病虫害,并且加快种子的发芽和出苗率。二是要对土壤进行处理,选择合适的土地,最适宜玉米栽培的土地应该具有深厚、土质疏松、含有较高含量的有机质和速效养分、具备保水保肥能力的特点。三是要进行合理的施肥管理,加强施基肥和追肥,肥料的施用要合理,以防出现烧苗的现象。四是要加强田间管理,对常见的气象灾害、病虫害等进行防治,对于干旱时期,加强灌溉,对于积水时期,加强对水分的疏通,从而为玉米的生长提供良好的环境。如果不能对玉米的种植技术以及种植流程进行掌握,则会导致玉米种植过程中出现较大的问题,严重时还有可能出现减产、灭产现象。在农作物的种植过程中,越来越多的农业专家对农业种植技术的研究,使得农业种植技术有了很大的发展,如在水稻种植过程中,需要根据不同种植地区的实际情况,对稻田进行相应的处理。同时要根据水稻在不同生长期间的特点,适时加强田间管理的力度,加强病虫害的预防、肥水管理,使水稻在生长过程中可以获得更多的水分以及养分,减少病虫害的发生,从而提高水稻的产量以及质量。如果对种植业技术的掌握、更新程度不够,则农民在种植过程中仍然采用比较传统的方式进行种植,一方面会增加人力和物力投入,另一方面会导致各种农作物的生长受到一定影响,严重时会导致农作物减产,导致农民的收入减少,最终影响农村经济的发展,因此农作物或者蔬菜果物的种植技术的更新和应用对促进农村经济发展起到一定的关键作用。各种农作物在生长过程中都需要特定的种植模式,不同的作物对土壤、水分、肥料等方面的需求不同,因此要加强农业种植技术的提升,因地制宜地推广新的种植技术,才能有力促进农村经济快速发展,增加农民的收入。

2加强种植业技术的推广应用,促进农村经济的发展

加强种植业技术的研究、创新、新技术的积累和推广,提升专业技术人员的科技水平,让广大农民不断接受新的种植业技术并应用到实际生产中,对促进农村经济的发展具有十分重要的作用。

2.1加强种植业技术的研究加强种植业技术的研发是促进种

植业技术水平不断提升的关键,在当前的发展过程中,为了促进农村经济水平的提升,必须要加强各种种植业技术的研究,根据各种作物的生长特性进行种植技术的研究,从而促进各种农作物的生长水平可以得到提升。加强种植业技术的研究,需要根据当地的农作物生长的实际情况,加强对土壤、气候环境等方面的研究,从而能够研发出最适合当地实际情况的种植技术。加强种植业技术的研究需要更多的投入,一方面需要相关的部门对种植业技术的研究加大重视的力度,从而才能加大各方面的投入。另外,各级农业部门对种植业技术进行研究时,应该要争取更多的资金支持,比如更多的立项,争取上级更多的资金以及人力、物力等方面的投入,只有加强了各种投入,才能促进种植业技术不断发展。

2.2加强种植业技术的推广农村种植业技术的推广效率是

影响种植水平的重要因素,加强种植业技术的推广,需要建立完善的推广体系。一是要加强农业部门对农村种植业技术推广的重视程度,从而建立自上而下的种植业技术推广体系,各级农业部门应该要将种植业技术的推广当作一项重要的任务来完成,只有不断提高对种植业技术的重视,才能为技术的推广奠定坚实的基础。二是在各级农业部门层面,要积极配合上级农业主管部门的总体要求,安排具体的技术员到基层进行种植业技术的推广,在这个过程中需要对技术人员队伍进行充实,确保农业种植技术在推广过程中可以得到积极传授和落实,最终促进农业种植技术的有效推广。三是在种植业技术的推广过程中,要加强监督机制的完善,缺乏监督会导致农业种植技术的推广受到一定的阻碍,监督人员要确定种植业技术得到相应的推广,农民在日常的种植生产过程中也及时掌握了相应的技术,从而不断促进种植业技术的推广落到实处,进而提高农业种植水平,促进经济水平不断提升。

2.3加强对农民的培训农民是农村经济工作中的主要力量。

随着农村经济的快速发展,农民的作用变得越来越明显,加强对农民的培训,可以使得农民掌握更多先进的种植技术,从而使得农村经济水平得以提升。在农民培训过程中,需要从以下几个方面着手。第一,加强农民培训过程中的资金投入。首先,各级政府进一步加强农民培训资金的投入,将农民培训工作提上日程,才能保证农民培训工作的积极开展。其次,在农村经济工作过程中应该要积极地拓宽渠道,对各种有实力的企业进行引导,并且积极引导各种社会力量参与到农民培训工作中,为农民培训工作奠定坚实的基础。第二,加强农民培训模式的创新。在对农民进行培训时,不能按照传统的培训方式进行培训,而应该要借鉴更多国外先进的经验,结合最新的种植技术对农民进行培训,同时,各种种植技术的实效性较强,因此加强实时培训是提升种植水平的关键,在培训过程中不能只进行理论培训,还应该要进行实践培训,根据农民的特点,采取理论与实践相结合的方式,利用通俗易懂的方式进行教学,缩短农民在接受培训时所花费的时间和金钱等,使得农民能够获得更多系统的知识,促进农民对各种技术进行有效的掌握。第三,加强农民培训师资力量队伍的建设。比如可以加强对各种专业化人才的吸纳,在种植业技术的培训过程中定期组织各种技术员进行进修,提高技术员自身的能力素养,建立相对稳定的农民培训教师队伍,使得种植业技术的培训过程中可以对各种教育内容进行更新,促进农民综合能力水平的提升。

3结语

经济作物种植技术篇2

关键词:经济作物;积极性;创造性;技术指导

目前,我国仍然是一个发展中国家,农村人口在全国人口所占的比例仍然超过50%,由于农村思想观念相对来说,比较保守,人口平均文化水平较低,现在50岁以上小学文化程度的人群很多,30岁到50岁初中文化程度占据大多数,高中及以上文化程度的人所占的比重很低,在这种现实情况下,农村大部分家庭仍然以种植小麦、玉米、水稻等粮食作物为主,种植经济作物的家庭很少。而种植粮食作物,农民除去化肥、种子、农药等费用,再加上人工管理的费用,种植粮食作物所剩利润已经很少,所以现在农村大部分家庭都不愿意种地,很多家庭的青壮年劳动力都到南方去找工作,就进一步造成了农村劳动力短缺,农村耕地管理不完善的局面,种植粮食作物的收益与付出的劳动不成正比的现状。而有的地方,例如潍坊寿光的蔬菜大棚,通过种植经济作物,当地居民已经十分富裕。

一、经济作物的概念

经济作物又称技术作物、工业原料作物。指具有某种特定经济用途的农作物。广义的经济作物还包括蔬菜、瓜果、花卉等园艺作物。按其用途分为:纤维作物、油料作物、糖料作物、饮料作物、嗜好作物、药用作物等;按所处温度带分为:热带经济作物、亚热带经济作物、温带经济作物。

二、经济作物的重要意义

为了加快农村经济的发展,郯城县种子公司根据县委,县政府的指导精神,以及结合郯城县的农业实际情况,积极的向广大村民宣传种植经济作物的政策。调动了广大人民的积极性和创造性。1.种植经济作物可以调动农村劳动人民的积极性和创造性。过去,农村劳动人民以在耕地上种植粮食作物为自己的主要收入,郯城县一年两季,主要是种植玉米和小麦,在种植过程中,农民发现,种植玉米和小麦,除去种子、化肥、农药、耕地管理的费用,农民利润很低,这样大大降低了农民的积极性和创造性。而种植经济作物见效快,可以很好地调动农民的积极性和创造性,例如:郯城县在港上镇成立了草莓种植示范基地,每年冬季草莓的价格都相当高,每个草莓大棚利润都在2万元左右,草莓种植户每户都有10个棚左右,这样算下来,每年都会有20万元左右的收入,农民的钱袋子满了,农民的劳动得到了应有的价值体现,农民朋友看到了致富的希望,积极性和创造性就能得到充分的发挥。2.经济作物是重要的出口物资。农民朋友以往都是自产自销,不成规模,有时遇到不法商贩,还会故意压低收购价格,这样会打击农民朋友的种植热情,而郯城县根据县委,县政府的指导,积极寻找经济作物的销售渠道。例如:在郯城县鼓励村民积极成立农村合作社,帮助入社的村户,积极的寻找客户,把合作社的经济作物销往大都市,甚至销往经济作物匮乏的国家,如花生,合作社将大量优质花生销往国内优质食用油厂,比如:鲁花花生油、金龙鱼等优质食用油厂,有的合作社在县委县政府的指导下,积极将花生销往国外,例如:韩国、日本、俄罗斯等国家,经济作物已经成为重要的出口物资。农民的收入增加了,种植热情提高了,幸福指数也就上去了,农村的生活质量就会大大地提高。3.经济作物发展了,可以增加市场上商品的供应。为了满足市场上商品的供应,郯城县大力宣传经济作物的种植,同时,种植作物多样性改变了过去种植结构单一的局面,并且在县委、县政府的指导下,对一些经济作物进行加工成商品,真正实现了一条龙服务。例如:金银花的种植,从采摘到加工成金银花茶,都是在技术人员的指导下进行的,这增加了农民朋友的收入。还有牛蒡的种植及加工。很多经济作物已加工成商品,在市场进行销售,丰富了市场上商品的多样性。

三、经济作物种植遇到的困难

经济作物的种植为农村经济的发展贡献的力量是巨大的,广大农民朋友在保证耕地种植面积完成粮食作物种植底线的前提下,积极引进新型经济作物,为农民创收打下了坚实的基础,但是在经济作物种植推广的阶段也遇到了一些困难。1.引进适宜种植的经济作物品种。经济作物的种植,要根据当地气候、土壤营养结构等特性,在引进经济作物品种的时候,要选择适宜的。例如,猕猴桃由于各地环境因素不同,其栽植品种也不同,四川以“海沃德”为主,陕西以“秦美”为主,而江西以“金丰”、“怡乐”为主,贵阳、遵义地区表现较好的品种有“贵长”、“秦美”、“海沃德”等。而如果要把猕猴桃引进种植在郯城县区,显然是不合适的,早期,有的种植户,种植猕猴桃,结出的猕猴桃很小,并且口感也没有外地的口感好,所以猕猴桃在郯城县区是不适合的,由于种植户的盲目性在推广种植阶段遇到了一些困难。2.克服种植技术遇到的困难。每种经济作物的种植都需要有一定的种植技术作为基础,在种植经济作物的过程中,农民朋友由于没有掌握经济作物的种植习性,导致种植过程中损失很大,例如,山牛蒡的种植,由于不懂种植技术,一开始种植的山牛蒡总是很小并且弯曲,并且有的会长出小球球,导致山牛蒡销售困难。造成农民朋友损失惨重的局面,郯城县种子公司为解决农民朋友的技术困难,积极推广技术下乡活动,技术人员在田间做技术指导,最终山牛蒡的种植在郯城县取得成功并推广。并且,县委、县政府在帮助农民种植的过程中,实行免费指导,免费发放技术手册的政策,切实为老百姓做实事,做好事。3.大面积种植,导致销售困难。在种植经济作物时,会出现这样一种现象,前一年种植户收益很好,原因是种植的较少,在市场就会造成供不应求的局面,所以种植户的收益很可观,没有种植经济作物的农户看到种植户的收益很好,就会造成跟风现象,造成当年种植某种经济作物的农户增多,导致大面积种植,而到了收获销售的季节,就会造成供大于求的局面,根据市场的供求价格机制,价格就很低,农户就会收益甚微,甚至可能出现赔本现象。例如:当地山牛蒡的种植,某年价格4到6元一斤,种植户都赚的钱袋子满满的,而到了下一年,种植户增多,几乎家家户户都种植,就造成了供大于求的局面,在市场上价格很低,种植户出现亏损现象。

四、推广经济作物种植的措施

经济作物在种植过程中,遇到了一些困难,但是经过郯城县全体劳动人民的积极努力,最终取得了大面积种植经济作物的良好局面。1.成立技术指导小组。农户在种植经济作物过程中,遇到的困难首先就是不知道如何种植、如何管理经济作物,而郯城县在县委、县政府的指导下,郯城县种子公司积极成立技术指导小组,手把手教农户种植,只要有需要的地方,就有技术员在帮助农户。2.成立合作社。大面积种植经济作物,就会导致供大于求的局面,为解决这个问题,郯城县积极成立农村合作社,将农户收获的经济作物集中管理,集中销售,有的经济作物经过加工处理,直接销往国外,这样就解决了农户的销售问题。总之,经济作物的种植符合郯城县的县情、民情,为郯城县农村经济的发展开辟出了一条崭新的路子,虽然在推广种植过程中遇到一些困难,但是经过郯城县劳动人民的努力都克服了,在今后的种植过程中,困难依然存在,但是相信经过大家的智慧和努力,我县的经济发展将迎来美好的春天。

参考文献:

[1]程漱兰.中国农村发展:理论与实践[m].中国人民大学出版社,1999.

[2]郑杭生.当代中国农村社会转型的实证分析[m].中国人民大学出版社,1996.

经济作物种植技术篇3

引言

现代化新技术是农业种植生产的重要保障,也是经济社会得以发展和进步的重要支撑。我国人口众多,耕地面积较少,水资源匮乏,已经成为制约我国经济社会发展的瓶颈。因此,发展现代化新技术,推广新技术新措施,提高农业资源的利用效率是提高农业生产种植效益的根本出路。此外,随着经济社会发展,人口增加,耕地资源不足,水资源不足等对农业生产和经济社会发展产生直接影响,也对本区农业种植提出更高要求。在这样的背景下,促进农业种植技术发展,推动农村经济社会进步,保证农业生产的重要出路就是发展现代化新技术。

1现代化新技术在农业种植生产中的应用意义

在重要的粮食生产基地中,为保证农业种植生产效益,有必要推广和应用现代化新技术。一些地方有着独特的地理环境和气候因素,农业生产对新技术和水资源的依赖性极强,农业发展在很大程度上依赖于灌溉发展和现代化新技术的应用。只有水资源充足才能保证农作物正常生长,才能保证农业高产。而一些地区水资源缺乏,农业生产面临缺水和技术不足的严峻形势。随着人口增长和经济社会发展,水资源需求量不断增长和水资源可供量短缺矛盾日益突出,严重阻碍社会经济可持续发展。在水资源总体短缺的同时,农业灌溉高耗水的状况应该改善,同时还要推广应用现代化新技术。在这样的背景之下,在一些地区水资源紧缺、经济社会发展、农业灌溉用水面临严峻形势的情况下,要保证当地粮食生产,就必须发展节水灌溉技术,推动现代化新技术,提高农业灌溉水利用效率,节约灌溉用水,扩大灌溉面积,为提高单位面积产量、提高当地粮食生产能力创造条件。推广现代化新技术,是保证粮食生产的重要举措,是实现当地经济社会可持续发展的必然选择,是解决当前用水矛盾的根本出路,也是加强当地农业综合生产能力建设,调整农业产业结构,努力实现粮食增产,农民增收的必然选择。

2现代化新技术在农业种植生产中的应用策略

目前,现代化新技术主要包括数据库技术、无线传感器监控技术、可视化技术、光技术生物技术。其中,生物技术又包括组织培养技术、生物农药技术。这些技术措施满足农业种植生产需要,需要把握技术要点,使其得到更为有效的利用。应用数据库技术,能实现对农业种植生产的监测与控制,通过构建完善的数据资料信息库,有利于农业种植生产的信息化管理,促进农业信息技术共享,为提高施肥、管理水平提供信息资料与参考。同时,数据库系统还有农业专家的指导方法和意见,能帮助农民解答实际工作中遇到的困惑,有利于提高农业生产种植效益。无线传感器监控技术能感知外界温度、湿度、光照时间和二氧化碳含量,对周围环境状况进行监测,掌握周围环境是否满足农业种植需要,对存在的不足及时采取防范措施,为农业种植生产创造良好条件。可视化技术能实现对农业生产种植的监测与管理,发现不足并及时采取修复措施。光技术主要应用于大棚生产之中,满足作物生长的光条件需要。生物技术的应用,可以培育新组织,提高作物生长质量和效益。促进农作物更好生长。

3现代化新技术在农业种植生产中的应用效益

3.1节水效益。某地区2011年应用现代化新技术后,加强增效综合示范项目建设,亩均灌溉用水量大为减少,地下水开采量相应减少,农业种植生产技术水平不断提升。项目实施后,0.5万亩节水灌溉面积年总节水109万m3,根据水权转换办法,配置给其它灌溉面积,每立方米按0.071元计算,年节水效益7.74万元。

3.2增产增收效益。由于项目区内实施现代化新技术,提高作物灌水的保证率,通过调整作物种植结构,大力发展制种业和经济作物,从而达到增产增效的目的。据估算:枣树小管出流滴灌亩均增产50kg,价格以8元/kg计,年增效益24万元。葡萄小管出流滴灌亩均增产50kg,价格以5.6元/kg计,年增效益33.6万元。啤酒花小管出流滴灌亩均增产75kg,价格以4.6元/kg计,年增效益31.1万元。辣椒滴灌亩均增产95kg,价格以3.40元/kg计,年增效益38.3万元。低压管道输水灌溉亩均增产粮食55kg,价格以2元/kg计,年增效益3.3万元。现代化新技术项目区年均增产增收效益共计159.4万元,增产增收效益明显。

3.3社会效益及生态效益。采用现代化新技术后,与传统农业种植技术比较,浇水、施肥、打药等劳动强度大大降低。按每亩地每年节省1个人工计算,现代化新技术实施后,年节省人工0.5万个,每个工日按50元计算,年节省人工费用25.05万元。节地效益,现代化新技术还可以节省田间渠道占地,提高土地利用率,一般可节地5‰,节地20.05亩,节地效益6.26万元,现代化新技术总经济净效益110.73万元,社会及生态效益良好。

经济作物种植技术篇4

关键词:现代农业;植物保护;意义;方法

农业是国民经济发展的基础,想要实现从传统农业到现代化农业的良好转型,还需从根本上保证农业植物正常生长和农产品的正常生产。农作物、农产品是人们日常生活所需,想要做好农业植物工作的保护工作,需要从其生活环境、灾害预防、种植、生产技术等多方面努力,创造有利于农业植物生长的环境、有效防治病虫害能从根本生提升农作物质量和产量,而种植、生产技术的提高可以有效提升农产品的经济效益。

一、现代农业植物保护工作的重要意义

现代农业植物保护工作作为农业发展的重要组成部分,贯穿农作物耕种准备阶段的土壤处理、农作物的科学选择、合理轮作、农作物生长施肥、病虫害防治等整个过程,其保护工作的良好进行,能有有效提高农作物的产量和质量。就当前我国植保工作现状来看,重视程度不高、病虫预防、防控效果不佳等还普遍存在,严重影响农民的收益和农业的发展,所以增强植保工作势在必行;其次,农作物耕作过程中,为提升土壤肥力、满足农作物影响需求以及防治病虫,不断使用化肥、农药等化学制剂,导致农业生态环境严重破坏,而现代农业植物保护工作的有效开展,则能建立完善的病虫监测系统,在及时获取病虫信息的基础上,提出及时有效的防治措施,同时安排农民群众合理使用化肥、农药,有效保护农业生态环境不受化学制剂的影响和破坏,所以现代农业植物保护工作是保护农业生态环境的重要措施。

二、加强现代农业植物保护工作的方法

1.转变传统观念,提升现代农业植物保护意识

传统农业植物保护无论是保护观念的确立还是保护工作的落实,均存在不同程度的局限性,而想要保证现代农业植物保护工作的良好进行,首先,需确立工作的原则、方针和理念。以市场为导向,结合当地农业发展实际,坚持以人为本的原则,在农业植物保护工作中有机结合预防和防治为植保方针,而树立公共植保和绿色植保是农业植物保护工作的基本理念;其次,傳统观念的转变,需从植保部门性质、植保服务目标和病虫防控方式三方面努力,植保工作需体现公共服务职能,所以需做好部门植保到公共植保的转型,而植物保护的目的在于同时提升农业植物的数量和质量,对于普遍存在的分散防治病虫害方式,也需过渡为统一防治,只有顺利转变传统观念,才能为现代农业植物保护工作的开展创造有利条件;第三,植物保护工作涉及多方面内容,所以对专业性强、技术水平高的植保工作人员的需求也越来越大,就当前我国植保工作队伍数量欠缺、专业素质偏低情况,需不断提升队伍素质,主要从人员任聘和专业培训两方面进行。

2.有效落实农业植物保护政策,提升保护工作效率

现代农业发展能够影响我国国民经济的发展和进步,所以现代农业植物保护工作也拥有相关政府政策的扶持和约束,所以保护工作的开展首先要求充分了解相关政策,在遵循政策标准和要求的基础上,进行农业植物保护工作的创新和发展;其次,有效提高种植者的思想水平,以充分了解国家相关政策和规定为基础,不断提升植物保护意识;第三,科学规划、合理构建植保机构和配备专业人员,以当地农业发展需求为前提,构建相应数量的病虫害和有害生物监测点,站点配备专业人员不少于两位;最后,建立并完善的现代植保体系,运用新技术不断优化病虫害发现、预防以及避免流程,有效减少种植者盲目用药的行为,同时提升防治效率和农民收入。

3.提高农作物种植、耕作、施肥技术

随着农业和种田知识的不断发展和普及,广大农民的种植技术也得到很大提升,但传统种植观念的根深蒂固,也使得种植过程依旧存在很多不足,例如长期在同一块土地种植相同农作物会加重病虫危害,所以首先需要彻底转变落后的耕种制度,在充分了解农作物习性和个中差异后,进行农作物之间的科学搭配与合理轮作;其次,在种植前,要做好土壤的深松和晾晒工作,在减少病虫寄生空间的基础上,增加土壤的通透性和透气性,为植物的健康生长奠定基础;第三,为保证农作物生长所需营养,需合理施肥增加土壤肥力,减少化学制剂的使用,而农田生态环境的改善能够有效提升植物的抗干旱、抗病虫害功能。

4.提升病虫害防治技术,完善防治体系

病虫灾害是影响农业植物生长的重要因素之一,所以建立和完善病虫防止体系至关重要。首先,运用网络信息技术建立病虫害防控系统,增强相关信息的交流和共享,当前我国已利用互联网建立相关网站平台,为病虫害及防治信息的交流提供了场所;其次,以国家政策和扶持资源为基础,建设病虫监测、预防、控制、检疫系统,并将农业植物保护工作纳入其中,以提高农业植物保护工作效率;第三,为不断创新病虫防止措施和始终贯彻绿色植保的理念,国家相关机构需与相关专业院校建立良好合作,不断解决病虫害防治系统的技术问题、创新更新防治措施;最后,提升科技成果应用速度,并及时向广大农民群众普及病虫防治新知识和新技术,鼓励其推广应用先进的病虫害防治技术,以有效提升农业植物保护工作效率。

三、结语

农业的发展是关乎国民经济发展的大事,随着经济和科技的不断发展,农业耕种、生产技术也得到了很大提升,但有些方面仍存在不同程度的缺憾和不足,需不断提升现代农业植物保护工作效率和质量来实现。农业植物保护工作能够有效提升农作物的产量和质量、能够减少环境污染、同时还能不断提高农产品的经济效益,但需要增强植保意识、建立完善的病虫防止体系、改变落后的耕种方式来实现,只有保证植保工作的高质高效,才能进一步推进我国农业发展,从而促进我国国民经济的进步。

参考文献: 

[1]郑霞.探究如何做好现代农业植物保护工作[J].现代园艺,2017(4):49-49. 

[2]耿协洲,刘敏.对做好新时期植保工作的建议[J].现代农业科技,2015(20):108-109. 

经济作物种植技术篇5

摘要:免耕法是一种保护性的耕种生产方式,其原理就是利用田里种植的没有经济价值或者经济价值较低的作物腐烂后自然培肥,然后再次进行耕作时采取简单的播种方式而不进行传统的深翻作业。免耕法栽培技术作为一种现代化的农业种植技术,已经在河南地区的玉米生产中得到应用,并且取得了一定的经济效益。

关键词:玉米栽培;免耕技术;河南地区

我国是农业大国,而河南则是我国众多省份当中的农业大省。玉米作为广泛种植的经济农作物,在河南地区大面积种植,一直以来,玉米栽培的新技术、新品种都是种植户比较关注的。免耕法栽培技术作为一种现代化的农业种植技术,已经在河南地区的玉米生产中得到应用,并且取得了一定的经济效益。

1免耕法栽培技术的特点

免耕法是一种保护性的耕种生产方法,其原理就是利用田里种植的没有经济价值或者经济价值较低的作物腐烂后自然培肥,然后再次进行耕作时采取简单的播种方式而不进行传统的深翻作业。该方法自推广应用以来,不但为种植户节约了大量的生产资源,而且在一些经济作物的产量上实现了增产、增收的目标。实践证明,在玉米的种植中,免耕法能够有效地提高种植效益,是一种非常科学的栽培方法。

2河南地区玉米种植中免耕技术的应用情况

2.1河南地区玉米种植概况

玉米作为河南地区重要的秋季农作物,其种植面积一直占据秋粮作物的榜首。根据相关的统计资料,河南省自2002年以来,玉米种植不但实现了高产、稳产,获得了良好的经济效益,还实现了种植面积14连增。该地区的玉米产业经济得到了快速的发展,同时也为各种新品种、新技术的研发应用提供了广阔的舞台。从现阶段的玉米种植情形来看,河南地区的玉米种植水平和种植规模在全国都处于领先水平,该区域最近一段时期的玉米考察情况数据见表1。

2.2免耕技术应用情况

玉米免耕技术在20世纪90年代兴起,推广应用则在21世纪初才全面展开。河南地区作为玉米种植的主要区域,免耕技术得到了比较广泛的应用。通过采用免耕法栽培技术种植玉米,种植户不但省略了耕地程序,还节约了大量的灌溉用水和肥料资源。通过大量的生产调研,发现玉米免耕法栽培技术具有以下几个方面的优势。

2.2.1节约生产成本,提升时间效益

免耕法最大的特征就是不需要进行深翻、耕地作业,大多是直接利用播种机械或者铁叉引孔播种,这对于现代化的大面积玉米种植户来说,节约的生产成本非常可观。此外,免耕法技术可以让玉米的播种期适当提前,而且能够有效抵抗传统阴雨天不能播种的不利影响,这对于现代化大规模的农业生产来说,时间、经济效益都得到了提升。

2.2.2增强水肥保持能力,更有利于玉米生长

免耕法由于其基本保持了地块原来的结构状态,而且地表又覆盖了能够充当肥料的秸秆或者其他肥料作物,所以在玉米种植中有着非常强的水土和水肥保持能力。遇到洪涝灾害时不会出现严重的泡根情况,遇到干旱时也不会出现较大的裂缝,而且与深耕过的地块相比,玉米的肥力更不容易流失,能充足、持久地发挥作用,对最终的产量产生积极的增长作用。

2.2.3抵抗倒伏病害能力明显增强

采用免耕法栽培技术种植的玉米由于土壤没有深耕,玉米植株会在地表生发大量的根系,抓地力一般都很强,抵抗倒伏、病害或者大风天气的能力也明显增强[1]。另一方面,没有翻耕过的土壤与玉米根系的固结程度会更高,这样玉米苗就会长得更稳健,抵抗倒伏外力的能力也就越强。河南地区是众所周知的平原地区,刮风对农作物的不利影响主要是倒伏,而采用免耕法栽培技术却能够较好地解决这一问题,这也是免耕法能够在河南地区快速推广的原因。

3玉米免耕法栽培技术应用中需要注意的问题

通过理论研究和实践应用已经发现,玉米免耕法栽培技术是一项可靠的科学种植技术,应用价值巨大。同时也通过经验总结发现,要想实现更好的玉米种植效益,在免耕法技术的应用中还需要做好以下几个方面。

3.1加强苗期的管理

采用免耕法栽培技术播种后,要加强玉米地的各项管理工作,及时间苗、定苗,及时清除田间杂草,及时防治病虫害。同时还要根据玉米苗的实际情况进行合理的施肥、灌溉。

3.2加强抽穗期的管理

玉米抽穗期是比较关键的时期,很大程度上影响着最后的产量。免耕法种植的玉米在抽穗期间除了正常的田间管理外,还应在追施肥料时采取穴施,并且尽量在施肥时深施,施肥后用土盖严,注意及时补充氮肥。

3.3按时收获,处理好秸秆

玉米的生产中,不按时收获对产量也会有一定的影响。一般来讲,当玉米粒的乳线消失、苞叶出现松散的迹象时收获最好。河南地区的玉米种植田块大多是较为平坦的地势,因此,最好采用联合收割机械进行,在收获玉米的同时一步到位处理好秸秆,为下一茬经济作物打好肥料基础。

4结束语

玉米是我国的重要粮食作物,也是重要的经济作物。免耕法栽培技术的应用不仅节约了种植户的生产成本,而且还提升了产量,是一种值得推广的科学种植法。河南地区作为玉米栽培的大省,研究并应用好免耕法有着非常重要的现实意义。

经济作物种植技术篇6

户撒乡隶属于云南省德宏州陇川县,距离县城仅仅46km,气候条件确相去甚远。

陇川县城处于陇川坝,海拔930~1350m的水旱耕作区,属南亚热带季风性气候,全年太阳总辐射590.34kj/cm2,年日照时数2293.6h,年平均气温18.8℃,极端最低气温-2.9℃,极端最高气温35.7℃,1月(最冷月)平均气温11.7℃,2~11月各月气温平均在13℃以上,4~10月各月气温平均在20℃以上,6月(最热月)平均气温23.4℃,年平均降雨量1592.7mm,雨季(5~10月)占全年降水量的80%,年平均相对湿度约79%。

陇川县户撒乡地处户撒坝,海拔1380~1480m的水旱耕作区,属中亚热带中暖地区,年平均气温15.5~16.5℃,一月份平均气温9.9℃,极端最低气温-3.5℃,≥10℃积温5000~5300℃,年降雨1700~1800mm.,霜期4个月左右。户撒坝由于四周被群山环绕,雾气较大,不易发散。特别是雨季,天一下雨,整个户撒坝笼罩在大雾下,雾期可达100~110d。相对湿度84%,年均日照2300~2400h。

陇川坝主要以种植甘蔗、水稻、油菜、玉米为主,其35万亩甘蔗生产已经发展成为陇川县域经济的支柱产业,而陇川县的9个乡镇和1个农场管委会中,唯独户撒坝由于气候条件特殊不能生产甘蔗,长期以来只能种植传统的水稻、玉米、油菜,严重影响农民增收。从大的板块看,户撒乡属于德宏这个南亚热带气候类型地带上,但是由于特殊的地形影响,形成了户撒坝特殊的气候环境,明显不属于南亚热带气候地区,由此决定了在陇川坝那一个海拔带适应种植经济作物到了户撒坝那个海拔带就是生长不良。国家发展大宗经济作物的扶持政策它没有条件享受,适合户撒发展的经济作物又没有得到研究和扶持。导致户撒乡成为了热区中的冷区。所以,关注大热区之中特殊的小冷区户撒乡农村经济的发展,显得格外重要。笔者根据多年来实地调研陇川县农业生产的第一手资料,初步提出户撒乡发展农业生产的建议。

一、户撒乡的农村经济现状

户撒阿昌族乡位于陇川县西北部,是全县唯一的民族乡,距县城章凤46km,与缅甸接壤,国境线长4.35km。全乡总体地貌是两山一坝的狭长小盆地,坝区海拔1380-1480m之间,最高海拔2138m,森林覆盖率48.9%,全乡总面积251.9km2,下辖11个村民委员会,126个村民小组,共5588户24339人。其中,阿昌族13052人,占全乡总人口的53.6%。2010年,肥猪出栏18426头,生猪存栏15895头,大性畜出栏2014头,大性畜存栏12826头,农村经济总收入10197万元,农民人均纯收入2386元。

二、户撒乡土地资源现状

户撒乡实有耕地面积77947亩,其中水田51106亩(包括雷响田8859亩),旱地26868亩,人均耕地为2.9亩。林地27.7万亩(集体林地20.7万亩,国有林地7万亩)。

三、产业发展现状

1.农作物发展现状

2010年种植水稻42221亩,单产275kg,总产11628t,种植玉米30070亩,单产231kg,总产6960t,种植油菜37254亩,单产88.7kg,总产3303t,种植小麦1651亩,单产204kg,总产337t;蔬菜种植3904亩。

2.经济林果发展现状

经济林果以草果、板栗、油茶、核桃、竹子、猕猴桃种植为主。目前,草果种植17000亩,产量850t;板栗种植面积7000亩,投产2500亩;核桃种植面积为0.51万亩,其中:2005年以前在海拔在1600m以上地带种植100亩,现已投产,2006年后1600m以下二台坡地种植0.5万亩,尚未投产;油茶种植面积为7314亩,其中:70年代种植保存14亩(以零星为主)投产,2010~2011年种植7300亩,尚未投产;竹子种植面积为2000亩,主要是原有种植金竹和大竹;猕猴桃种植40亩,已初步投产;2010年烟草种植1000亩。

3.林业发展情况

以发展西楠桦、水东瓜为主,累计种植西楠桦15000亩、水东瓜5000亩、沙木5000亩。

四、存在主要问题

1.种植作物多、规模小

受传统家庭为单位经营模式的影响,各种作物规模小而分散,集约化程度低,规模效益不明显,比较效益不突出,致使许多作物有优无势,发展步伐慢。

2.科技支撑不足

缺乏专门的技术人才或者是缺乏技术人员专门去研究技术和指导生产,是导致效益低下或者是种植失败的最主要原因。

3.没有龙头企业

产业发展中没有能较好带动发展的龙头企业,无法形成规模化生产,难以形成大宗商品,效益不明显,导致农民种植后不管理或者是管理不好,成活率不高,效益不好,直至放弃管理或者毁弃的局面时有发生。http://

4.认识错位

农民和政府在规划发展高效益的经济作物地块时,往往使用种植玉米水稻都不行的雷响田、荒山坡来种植,导致启动就面临失败。

五、发展思路和规划

户撒乡有耕地77947亩,另外还有未开发可利用坡地、林地6万余亩。可分四个层次发展:

1.第一层

海拔在1350m~1480m之间的51106亩水田(其中雷响田8859亩),其中:利用雷响田和高坡田发展猕猴桃1万;夏季种植水稻4万亩;冬季种植烤烟2万亩,油菜2万亩。

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2.第二层

海拔在1400~1500m之间的2.6万亩旱地,发展猕猴桃1万亩,玉米1.6万亩。

3.第三层

海拔在1400m~1600m之间的25度以上的2万亩坡地或林地,全部种植油茶。

4.第四层

海拔在1600以上的4万亩林地,全部计划发展西楠桦、水东瓜。

六、采取的主要措施

1.合理规划

认真调查研究,要因地制宜,编制好产业规划,避免产业互相争地,不适应地块强行发展种植,导至发展产业失败。

2.建立产业领导机构

建立长效机构,配备专人,真正做到组织到位、人员到位、工作到位,才能确保特色产业发展。

3.创新发展机制

加强与科研院所的合作,从技术上获得支持;注重引进合作企业,创新发展机制和资金扶持机制;把扶持农民种植作为企业的第一车间来办,责成企业组建技术辅导员队伍,每400~500亩配备一个技术人员;从开始发展就要与企业达成协议,乡镇政府应该从农民交售给企业或者老板的原料中提取原料发展金,政府不做贴本的买卖。

4.注重科技培训

加大技术培训指导工作,培养一批懂技术、会管理、善经营的专业技术人才,提高科技含量,做到发展一个产业,成功一个。

5.实行单个作物技术总负责人制度

注重特色经济作物生产技术的引进、试验、组装改造、示范、推广,建立适合户撒坝气候的每一种特色经济作物的技术生产体系。

6.要按照适地适种的原则发展高效益的经济作物

要用肥沃的田地、用排灌方便的田地来种植,要注意做到适度规模经营,面积不要超过农户的经营能力,面积太小,农户不会重视,也很难做好。

7.要充分发挥农民专业合作组织的作用

农业、科协、供销、工商等部门要切实加强对农民专业合作组织及其管理人员进行经济作物生产技术、农产品运销、市场经济知识、税收政策、法律法规、财务管理等业务指导与培训,利用协会促进户撒乡特色经济作物农产品的市场营销。

8.大力培育龙头企业

经济作物种植技术篇7

关键词:大豆种植;生产效益;栽培技术

中图分类号:S565.1文献标识码:aDoi:10.11974/nyyjs.20170632123

在黑龙江绥化地区,大豆种植较为普遍,然而,大豆种植业经常会受到病虫害的威胁,难以提升大豆种植的经济效益,因此,必须应用合理的栽培技术,逐渐提升大豆种植业的核心竞争能力。

1大豆种植基础栽培条件分析

在大豆种植过程中,大豆栽培基础条件主要包括温度条件、水分条件等,黑龙江江绥化地区的水分条件、温度条件与土壤条件等较为良好,可以有效提升大豆种植经济效益与产量。大豆品种的选择也是影响大豆种植效益的关键因素,在实际发展的过程中,相关种植人员需要因地制宜的开展大豆种植工作,科学合理的选择大豆品种,逐渐提升大豆种植生产经济效益,增强大豆生产效果。

2提升大豆种植生产效益栽培技术要点分析

在大豆种植过程中,生产效益较为重要,必须要合理选择栽培技术,通过完善的技术措施提升大豆种植经济效益,达到预期的栽培目的。具体包括以下几点。

2.1遵循因地制宜原则

需要结合黑龙江当地气候与土壤条件,合理开展大豆种植工作,保证可以提升大豆种植经济效益。需要开展实验研究活动,执行轮作研究工作,促进大豆植物的长远发展。可以将花生与玉米等农作物与大豆轮作种植,提升土地的利用率,提高土地利用价值,合理调整土地结构。需要根据土壤内部特点的分析,合理调整土壤机制成分,增强土壤机制含量,降低复合肥的使用,提升有机肥的使用质量,保证可以提高大豆种植经济效益[1]。

2.2科学选择大豆种植品种

需要科学选择大豆种植品种,提升种植工作经济效益。需要根据黑龙江省实际情况的分析,选择优质的品种,在此期间,技术人员需要积极推广优良大豆品种,扩大机械化种植范围与规模,购买成本较低、质量较高的大豆品种,促进大豆种植效益的提升。需要合理选择种植基地,根据大豆品种种植要求等,科学设计种植计划,还可以从国外引进一些优良大豆品种,逐渐提升大豆的种植经济效益。需要积极应用区域化与规模化种植技术,提升大豆种植效率,加快大豆种植速度,拓宽大豆种植规模,还要保证大豆运输与收割效率,增强大豆种植效益[2]。

2.3遵循科学栽培原则

必须要遵循科学栽培原则,合理优化大豆种植体系,避免出现影响其经济效益的问题。需要合理选择种植品种,在密植的情况下,保证大豆苗的茁壮成长。还要剔除一些带有病虫害的大豆种子,提高大豆的发芽率,进而增强其发展效果。此时,可以将密植密度o置在2万株/hm2左右,优化大豆密植工作体系,达到提升大豆种植效益的目的。需要保证豆苗水分与养分的充足性,合理开展施肥工作,改变农民传统的大豆种植习惯,提升其种植效益,例如:在大豆结荚过程中,可以将氮肥含量控制在35kg/hm2左右,并且利用磷酸二氯钾药物喷洒在叶面上,剂量控制在300mg左右,做好病虫害防治工作。需要科学开展防鼠工作,减少大豆中的鼠类,及时发现其中存在的各类病虫害或是鼠类问题,采取有效措施解决问题,避免出现严重的经济损失[3]。

2.4制定完善的产业化模式

需要制定完善的产业化模式,提升大豆种植效益与价值,减少大豆种植中出现的各类问题。需要推广深加工模式,将农民与种子基地等作为联系依托,建立完善的种子加工模式,在产业化链条实际发展的情况下,营造良好的发展空间。可以与大豆收购公司相互合作,在政府的带领之下,建立诚信、友好的合作关系,保证可以为农民提供销售渠道,提升农民的经济效益。应该辅助农民完成大豆种植工作,合理控制盲目性种植问题,积极推广各类大豆种植先进栽培技术,在优化农民大豆种植产业化模式的情况下,合理开展各类种植工作,进而提升大豆种植经济效益,增加农民的收入。

3结语

在黑龙江省大豆种植生产过程中,栽培技术人员必须要重视各类栽培技术的应用,科学选择各类栽培品种,优化大豆种植栽培体系,制定完善的栽培方案,提升大豆种植经济效益,为农民的发展奠定基础。

参考文献

[1]周松影.提高大豆种植生产效益的栽培技术[J].北京农业,2015(8):46.

经济作物种植技术篇8

【关键词】绿色生产;农业种植技术;技术推广

绿色农业生产一词由来已久,在生活中出现的频率较高。之所以要大力推广绿色农业中的技术是因为技术构成的变化往往会引起产业的相应变化,能够更好地满足人们追求高品质生活质量的需要。农产品重要性不言而喻,其是人类社会顺利进行关键。农产品安全问题受到了社会各界的广泛关注,应用绿色农业种植技术能够保证产量与质量并存,人们不用再担心产品安全问题,使得农业生产矛盾得到缓解。

1绿色农业种植技术推广的重要性

1.1绿色农业种植技术推广能够提升农作物的经济效益

农业种植者所付出的各项努力皆是为了能够提升农作物的经济效益,以便能够通过售卖农业产品来获得较多的收入。农业种植最怕的是产品卖相不好,这样会导致一些购买者在购买自己的商品后不接着购买。农业产品卖不出去,那么就会造成较大的亏损,种植户也有可能会爆发经济危机。目前社会对农作物需求呈现无限扩大的趋势,但是在农作物选择上要有所考究,讲究农作物的高品质。没有利用技术的农作物抗病虫害能力较差,虽然人们及时采取的措施但是成效却不大,影响后期收益。正确认识绿色农业种植技术能够为农作物的健康成长提供重要基础。采用各项技术后农作物对环境的适应能力明显增强,抵抗力也出现了明显的变化。与普通农作物对比,绿色农作物长势良好。

1.2绿色农业种植技术推广能够保障粮食安全

要知道人类生活在世界上最不可缺少的就是农产品,人类对农产品的依赖性较强。现在乃至未来对农产品的需求越来越多。目前在农业生产中所遇到的问题越来越突出,以往受技术水平限制或缺乏对化肥农药使用消极后果的认识,农作物存在毒素,向社会输出了毒产品导致人们的生命健康受到威胁。农作物安全生产等方面的问题引起了人们的高度关注,粮食安全遭到热议,加强食品安全是当下最重要的工作。在绿色农业种植技术上不断进取就有可能实现农业加工材料的安全性达到最高标准。绿色农业生产技术在不破坏客观规律的基础上保证了植物的正常生长。这样,食品加工材料为绿色农产品,用料安全才会有绿色安全的食品。

1.3绿色农业中的技术推广能够促进产业链的延长

各类食品加工需要以原料为基础。在食品行业中对原材料进行不同的处理能够延伸出多种产品。现实中产业链延长是有一定条件的,作为原料的绿色农产品需要源源不断的输送,接着再由食品加工厂进行特殊处理。目前的突出问题在于当前有产业链延长的想法和需要,但是农产品供给方面出现了问题,不能够满足生产加工的需要,产业链延长这一想法破灭。使用绿色农业种植技术农产品的产量较多,产业链的延长有了足够的物质保障。

2绿色农业种植技术推广的发展建议

2.1加大绿色农作物种植技术的宣传力度

绿色农作物种植能够保证食品安全,从根本上符合人民群众的需求,能够得到人民群众的认可。目前绿色农作物市场并没有饱和,这是因为有很多农业种植户没有适应已经变化了的条件,没有意识到社会需要的是天然无公害的产品。因此也就没有过多重视绿色农业种植技术,更没有将该项技术应用到现实中。农作物种植者首先会考虑市场需求,其次会考虑经济利益。这两点农户所看重的。在进行绿色农作物种植技术宣传时可以带领农户考察市场,让农户明白现在消费者的心理已经出现了变化,消费者追求的是绿色健康的农产品。农户置于市场对消费者的需求进行了精准定位,经考察之后发现绿色农产品的发展空间极大,会思考虽然在生产过程中需要投入专项资金进行技术应用但是后期的收益要远远大于支出,这样以来农户的接受度有所提高,开始认可这项技术大部分都是农户没有学习过专业的知识,存在技术应用难题。之所以没有在生产过程中积极应用绿色农业种植技术是因为在技术使用方面一摸黑。为了解决这些问题技术人员在农产品种植区采用一对一辅导沟通,使得种植户能够掌握种植技术,种植用户将理论高度与实践深度有机地结合起来,能够立刻理解绿色农业种植技术。种植户消除技术应用障碍,解决问题上的弱势看到绿色农业种植上的优势会加大应用力度,强化对绿色农业种植技术的研究。在绿色农业中的技术推广中要注意有针对性的利用新媒体进行相关知识的宣传。除了必要的广播以外还可以利用手机、电视、电脑来推广绿色农业种植技术。为了保证宣传成效不应当进行口头表述,除了定期推送文字消息以外还需要加强图片的运用,更要注意视频的全覆盖。这样以来,能够很好的刺激农户的接受度,将该项技术落实到实际行动中。

2.2搞好试点,逐步推广

在进行宣传时发现大部分农户持有半信半疑的态度,这是技术推广工作遇到的主要问题。之所以出现这样的问题是因为农户还没有接受过这一新兴事物。一个与该技术根本绝缘的人,是无所谓认识的。认识来源于所见所得,基于此要做好试点工作,让农户在现实中感受技术的存在,感受绿色农业种植技术带来的有利影响。相关政府部门要引起高度重视,将绿色农业种植技术推广作为一项重要工作。首先通过出台相应的优惠政策来吸引用户切实参与,愿意配合进行技术试点。这样以来种植示范区以及示范基地建立,吸引着其他用户前来观察,在用户认知中绿色农业动作技术确实具有优越性,进而会自觉增强对这一技术的应用。

经济作物种植技术篇9

一、现状及特点

改革开放二十年来,农业发生了翻天覆地的变化,特别是近十年来,种植业结构的调整,使得过去单一的种植结构向多元化发展。目前,我旗蔬菜种植面积不断扩大,日光节能温室2千余座,药、草等其它经济作物也有了长足发展。新的形势对植保技术服务提出了更高的要求,随着农村改革的进一步深化,一家一户防病治虫难的问题将会长期存在。种植业结构调整后,势必导致新的病虫害不断出现,老的病虫再度猖獗,植保工作的任务将更加繁重。另外,随着我国加入wto和可持续农业发展,全民环保意识、质量意识的提高,对农药使用和农产品品质要求更加严格,在这种形势下,只有直接面向农村、面向农业、面向农民,加强植保技术社会化服务体系建设,把技术人员和农民群众紧密联系在一起,并通过这支技术队伍去引导、宣传、带动和推广新技术,才能从根本上提高农民的科技素质和病虫害防治效果,有效地解决技术人员少,推广经费短缺的矛盾,才能大大加快植保科技成果的转化和应用,促进植保事业的可持续发展。

1、旗、苏木、嘎查三级植保服务体系不健全

植保工作是农业技术推广中承担的最重要的公益性职能之一。目前,旗、苏木、嘎查三级植保服务体系不健全、人员不稳定,特别是苏木、嘎查两级的植保服务队伍没有明确,植保技术推广与农药、药械连锁服务经营一体化的运行模式没有建立。

2、各方面的职能没有充分发挥

由于形势的发展和农业生产发展的要求,植保工作已由原先的大宗农作物病虫防治,拓展到病虫草鼠及瓜果蔬菜、经济作物等种植业的所有领域,同时在服务的内容、形式上也有了改变。目前我旗的植保工作只停留在技术服务层面上,没有形成集技术服务、植物检疫、经营创收三位一体的综合服务模式。

二、存在的问题及发展建议

虽然取得了一定的成绩,但与社会的发展和形势的要求还存在差距,主要表现在以下几个方面:

一是植保工作尚不能适应农业发展形势的需要。随着产业结构的调整,农业的种植模式已多样化、多元化,传统的病虫防治技术已不能适应现代农业发展的需要,经济作物等种植业领域的病虫防治对植保工作提出了新的要求。近年来,尽管增加了对经济作物的病虫测报与防治技术指导,加强了对这方面知识的学习更新,但仍不能跟上形势发展的需要,服务能力不强,服务相对滞后。

二是植保工作尚不能适应质量农业、生态农业的需要。随着经济的发展和人民生活水平的提高,传统农业已在向质量农业和生态农业转变。目前,在病虫防治中,仍主要依赖于化学防治,综合防治水平不高,农药的使用量仍维持在一个较高的水平上,特别是高毒、高残留农药仍有一定的使用量,给我旗质量农业和生态农业建设带来不利的一面。

三是植保新技术的开发研究不足。种植业结构的调整、气候因素的变化等,导致农作物病虫的发生也在交替演变,化学防治水平的提高,农药抗性的产生,重大病虫的频繁发生给植保工作带来新的挑战,相对于这些演变,应变能力不强,植保新技术的开发研究仍显不足。

四是农民对病虫草害的防治还重视不够,缺乏病虫发生信息的指导,抓不住最佳防治时机,防治效果差,使用农药品种单一,对新农药、新技术了解不多,而且市场上缺少高效、低毒、安全、环保农药新品种。

五是单个种植户种植面积相对较大,劳力相对短缺,实施田间作业时耗时长,容易错过最佳防治时间,病虫草害防治和农田管理困难。

针对上述问题,提出以下几点建议:

1、通过多种途径,及时提供病虫草害发生信息,正确指导农牧民合理用药,提高防效。及时推荐、提供高效、低毒、安全、环保的新型农药品种。新农药的宣传推广和使用技术必须相应跟上。要大力提倡科学用药,逐步建立农药轮换使用制度,延缓病虫害抗药性的产生,充分发挥药效。

2、创办植保行业协会,促进植保事业的发展。创办植保行业协会,架起农民与科技、市场、生产资料的桥梁,实现植保信息、技术、物资一体服务,从而实现多形式、多渠道、多元化的植保技术推广新格局,在稳定公益性事业的同时,鼓励吸纳社会力量来参与植保技术推广,从而形成社会关注、企业参与、农民欢迎的推广网络,进一步探索厂企联合,会员和农户参与的新型植保技术推广模式,为农民提供效果好、价格低的农药及防治技术,提高病虫防治率,实现减本增效。目前,植保公司等专业防治组织实行承包防治病虫害,为农户服务的工作正在不断发展和完善,它既适应农业承包责任制的发展,也是减轻农药污染环境,防止人畜中毒的根本措施,政府及有关部门应对民间植保防治组织进行管理、对其人员进行科技培训,规范服务行为,提高服务水平,使其具备必要的知识技能。尽量防止由于不懂农药性能,不会防治技术而乱施滥用农药,造成作物受害,人力物力浪费和人畜中毒的事故发生,做到有效、安全、经济用药。

3、加强植保体系建设,稳定植保队伍,外树形象,内强素质。多年来形成了县、市植保部门自下而上分级病虫预报,各级政府或主管部门自上而下决策指挥,基层乡、村组织统一或分散防治的模式。在现行体制下,经费紧张,工作开展困难,人员流失严重,测报的网络体系急待加强。植保队伍的壮大和稳定,其实质是政府重视、公众认可、待遇的提高,应用已出台的现有法规政策,依法保护基层植保技术推广人员的权益,将植保植检这一公益性事业纳入国家行政管理,创造良好社会环境。同时,应与时俱进,根据产业结构调整、市场需要

,进行必要的应对学习、培训,拓展专业知识面,提高知识的利用率。

4、加强技术培训和技术宣传。重视和发挥搞讲座、办培训班、发明白纸、搞科技大集等传统技术推广方式,通过讲给农民听,教给农民干,使农民活脑子。根据农民喜欢眼见为实的特点,大力兴办植保技术示范园区和示范场,做给农民看,带着农民干。利用现代传媒搞好技术传播。电视已在各地农村普遍,与电视台协作制成专题节目,在电视台播放,及时各类病虫动态。及时指导农民的各种病虫害防治。及时采编一些植保新技术、新信息通过科技示范户、科技能人,传输给广大农户,改变“磨破一张嘴,跑断两条腿”的旧方式。

5、强化植物检疫工作,严格把关,联检联防。面对日益壮大、繁荣的种子苗木市场,首先进行市场的清理整顿,建立建全种子苗木的生产调运检疫登记证制度。完善种子苗木的田间检疫检验记载档案、市场检疫检验记载档案,摸清应检植物及植物产品的流向动态,严密防止疫情传播。同时提高检疫人员的理论知识、法制观念,制止并纠正检疫管理相对人在报检中的谎报、误报,促进检疫管理相对人的法制观念,如实报检,遵守检疫法律法规。以市场检疫为契机,宣传植物检疫法规,规范自身检疫行为,促进地区间的联检联防,形成植物检疫的“防护墙”。

经济作物种植技术篇10

20世纪世界经济虽然经历了多次萧条、景气、危机、复苏的反复,但是世界经济有了很大的发展。发达国家经济继续发展,许多新工业化国家和地区,特别是发展中国家的经济呈持续快速发展势头。21世纪的世界经济,特别是未来的20—25年中世界经济仍将保持高速发展。

在未来经济的发展中,人类将面临有限的资源和保护生态环境的严峻挑战。在今后25年内,世界人口可能达到100亿,需要满足如此大量人口的食物和必要的物资。同时,需要供应相应能源、交通、住房、学校以及各种机器等需求。呈指数增长的需求和有限的资源形成了尖锐的矛盾。

回顾20世纪的发展,特别是20世纪30年代以来,正是烃类经济发展的历史,主要资源来自于化石资源(煤、石油和天燃气),许多国家都认为化石资源是保证能源和原材料供应的基础。从20年代以来的靠其提供经济发展的需要,以至于达到今日的生活水准。据统计,生物基资源所占份额很小,在能源方面低于1%,在原材料方面也不到5%。尽管烃类对经济发展的贡献呈强劲势头,但是有限的资源令人担忧,而各种化工产品带来的生态和环境问题也日益严重,因此可持续发展战略已成为全球共识,并且已被广泛接受和推行。

在可持续发展的施行中,要使经济发展与生态环境保持平衡,经济持续增长、生活健康标准不断提高、国家安全与稳定,保证资源供应具有重要的作用。因此,许多国家政府的产业界都呼吁开发和利用可再生资源来补充和取代目前过于依赖的非再生并日益减少的化石燃料资源。

早在1996年,美国政府就组织有关行业协会、学术团体、产业界和教育科研部门专家讲座可再生资源开发利用问题,并于1998年后提出题为《2020植物/农作物为基础的可再生资源——通过可再生植物/农作物资源利用加强美国经济安全性的设想》(以下简称“设想”)。该设想公开发表后,美国农业部和能源部支持全国玉米种植者协会组织跨产业部门研究讲座设想的实施问题。经过长时间讲座产业界、深信界和政府部门对设想目标的实现、存在问题和实施步骤取得共识,并提出了题为《实施植物/农作物为基础的可再生资源2020年设想的技术指南》(以下简称“技术指南”)。这两份报告内容详实、焦点明确、逻辑性强、实施步骤清晰,许多观点和技术课题及措施具有启迪性。从该两份报告中,不仅可以弄清可再生资源和内涵、开发利用的必要性和可能性,而且对如何开展和促进可再生资源的开发利用提供了实施途径。对目前可再生资源开发利用的经济技术状况、存在的障碍和误区也都作了明确的阐述。虽然两份报告都是针对美国情况提出的,但是其科学性和前瞻性以及许多技术内涵对我们仍不乏借鉴参考价值。

“设想”是有关于发展以植物/农作物为基础的可再生资源产业的战略,是由美国农业、林业和化学工业部门(其中有各类美国公司企业)、非盈利组织、商贸协会和学术部门、各行各业的专家学者共63人经过讲座研究,首先提出对此新兴产业未来发展的设想。

1996年12月美国全国玉米种植者协会组织战略设想研讨会,目的是草拟一个产业设想,使植物/农作物为基础的的可再生物质可以作为当前惯用的原料的补充来源以满足人们对化学品、材料和其他产品不断增长的需要。

本“设想”广泛地规划了此产业如何从目前家庭式的产业走向全国规模的核心制造产业的道路。公开此“设想”的目的是为了吸引更多读者关注,出谋划策,共同开发,使其能成为现实的技术实施方案。

对于世界资源能否足够支持当前已经发生的急剧经济膨胀,社会上历来存在两种不同观点:一种是悲观的认为,世界资源难以满足呈指数的经济增长。如果现有技术不能进一步发展,而非再生资源又有限,这种悲观看法确实是现实的评价;另一方面,当前的技术正在突破,并有无限潜力,因此对未来产生乐观看法。

历史教育人们,只有通过协调提出明确设想,才能引导人们去解决关于未来发展的重大问题。

过去一直谈如何解决未来25年世界超过100亿人口的食品问题。获得食物只是人类生存的一种需要,其他还有呈指数增长的对能源、运输、住宅、学校、机械以及计算机等的需要,而满足这些需求的资源从何而来是应当考虑的问题。

钻探更多、更深的油气井可以供应更多的烃类原料,但是油气储量毕竟有限。对现有烃类的有效利用率将会不断提高,但是效果不大。纳米技术可能会促进小型化从而节省材料,但是有些物件不能缩小。问题是资源正在耗尽,何时耗尽并不重要,重要的是探求一种新的资源模式,使之逐步转化。

“设想”序言称,不论适用性技术应用如何,凡将现有资源转化为可再生资源,都是符合可持续发展的方向,也适应环境和生态要求。因此,应用植物/农作物资源的设想是乐观的。

随着适用性研究和开发的进展,人们可以发现许多经济上可行的方案来满足整个地球的需求。该"设想"确定了方向和相应的规划,采取措施建立利用植物系统中能源和碳源的可再生资源基础。面临的挑战是严重的,但机遇也是难以衡量的。人类可以适应变化,但必须接受所面临的挑战。序言中从两方面进一步阐明“设想”提出的背景:

1、界定植物/农作物基资源

植物/农作物基(有时用生物基bio-based)资源是指来自于一定范围的植物系统,主要是农作物、林产品和食品、饲料和纤维工业加工过程中的副产物。它们可以通过一年生的作物和树种,多年生植物和短期轮作树种等途径在一个较短的时间内再生。石油化学品原本也是以植物为基础,其基本分子为烃类。植物/农作物基可再生资源当前所用的大量基本分子是碳水化合物、木质素和植物油。也有一些量少高值的分子是来自二级植物新陈代谢。另一个主要区别是烃类及其提取系统已经开发并加工处理其所需要的原料型产品,而植物基可再生资源在某些程度上虽然也被认定,但某种植物会含有某种资源,加工后会留下什么,尚未完全搞清。

最近生物技术进展可以改变植物成分和酶提取系统,这就为现在需要的化学产品和新型中间人体及产品制造提供了新的经济机遇。据统计,美国的森林、耕地、牧场等面积约22.46亿英亩(1英亩=0.405公顷,下同),其中主要农作物的种植面积有4.24亿英亩,可以生产大量植物/农作物基资源。过去50年,这类资源的重点主要是面向食物、饲料和纤维生产。

2、烃类经济

20世纪后期,世界经济发展很快,生产增长率有很大提高,尤其是各发达国家,一些发展中国家也不断增长。成功的增长和发展过程中起主要作用的是烃类经济。自20年代以来,矿物化石燃料的采取和利用提供了人们当前所享受的经济效益和生活水准。许多国家都依靠这种资源来满足能源和原材料的需要。

在过去50年中,大量的研究开发在能源生产和基础产品制造方面创造了许多可以大量增值的工艺过程。市场经济明显地受人们提高生活水准的意愿所驱动,以创造各种产品。生物基资源的(主要是用植物基)用量很小。据统计,在能源方面少于1%,在原材料方面亦低于5%。美国1996年玉米、黄豆和小米等生产用作食品和饲料量约为6900亿磅(1磅=0.4536公斤,下同)。由此从经济角度看还不能赶上工业原料,而以烃类为基础的经济却繁荣昌盛。

烃类虽然将继续起到非常有效的经济发展平台作用,但是在其未来应用中却有若干问题有待解决。首先是对石油化学产品的应用环境问题日益受到关注,随着又产生了许多相关的问题。化石燃料是一类正在减少的原料资源。应用植物/农作物基资源作为一种补充,由于它们是可再生的,所以为经济有序地向可持续发展转变创造了机会。

通过对能源状态的审视就可看到可再生资源作为一种补充的必要性。烃类资源有限,许多专家提出世界可采和探明储量,如按现在消费水平计算只能提供50-100年,此处的一个重要假设是“现在消费水平”是保持不变,但是从全世界人口增长和生活水准变化来考虑,此假设是不合理的。当前世界上按人口平均的能源消费水平差距很大,详见表1,许多发展中国家都将增加能源消费。未来的能源供应问题是多方面的,因为发展中国家人口众多。例如,中国按人口平均能源消费相当于美国水平的1/3,其需要增加的能量数量约相当于美国现在全年能源使用总量。

表1当前按人口平均能源消费水平Kwh/人美国法国日本巴西泰国中国

122007500700015001200900

一些有效利用烃类的开发将有助于需要增长问题的解决,但是对烃类找到补充资源是完全必要的,只有如此才能保持可持续发展的工业基础。

新技术开发和应用需要时间。石油化学工业本身的发展就是一个事例。1920年烃类原材料经济并不像今天这样具有吸引力,过了50年,开始适应化石燃料状况的工艺。因此,要使植物/农作物基系统达到同样现代化水平也需要时间。

当前正是开展大量研究开发工作、利用各种可再生资源和各种新工艺、并开始在各种可供选择的途径中提出选择标准的时候。现在进行研究并不意味系统要立即改变,但是,烃类经济的经济学未来将出现问题:要支付高额环境费用,或是由于原料缺少而价格上扬。

投资适用性研究可以在未来能源和原材料间进行相关的比较,提供非常需要的选择。在中期至长期,选择植物/农作物基可再生资源可能是要兼顾环境方面容许和经济方面具有吸引力。而在近期,研究和开发可能只在一些领域内进行,使植物/农作物可再生资源能开始进入基本化学原料市场,从而扩大资源基础,延长有价值的化石燃料储备的应用寿命。

在上述背景环境下,通过研究讨论,提出了2020年开发利用植物/农作物可再生资源的设想的目标;“设想”是要通过植物/农作物基可再生资源的开发来提供经济继续发展、生活的健康标准和强大的国家安全。植物/农作物基可再生资源可以改变当前对日益减少的非再生资源的依赖。

本“设想”的内涵重点是建立新的观念,即植物基资源是越来越重要的工业原料资源。非再生资源可能因经济和环境因素逐步被植物基再生资源所取代,“设想”反对等到危机发生时现开始启动替代。

展望2020年,化石燃料可能仍将占90%,增加植物基可再生资源并不是可有可无的,它对满足未来的需求非常迫切。当然,需要有效地加工和利用这些植物衍生原料。其新途径的研究从现在就要开始,为经济发展有足够的时间,保证解决环境而进行良好的合作。

要取得有成效的进展,应当确定以下的方向性目标:

1、2020年化学基础产品中至少有10%来自植物的可再生资源原料,到2050年提高到50%。

2、建立植物基(农作物,林产,加工业)系统,用有效的转化加工工艺生产可再生原料,为2020年选中的产品提供经济合理、对环境瓜敏感的制造平台。用此生产链来示范一个综合的植物/农作物基原料系统的经济合理性和潜在效益,显示工业应用机遇的新领域,为2020年以后国内和出口的需求做出贡献。

3、在工业投资者、植物商、生产者、学术界和各级政府之间建立合作伙伴关系,开发从小范围到大规模的工业应用,重新激活农村经济,改进增值加工和制造链的集成,消除食品、饲料和纤维加工业与基础材料制造业之间的差别。

“设想”中提出,科研与开发方面要制定有详细目的和要求的相应计划,支持上述方向性目标的实现,从而也可取得投资的优势。

植物/农作物基资源利用现状和前景

一、现状

烃类提供人类能源和衣着。塑料、油料、油漆、染料、药品等基础原料,已经成为现代生活的主要依靠。1970-1990年间石油基的塑料增加了4倍,已经逐步代替了玻璃、金属甚至纸张。植物/农作物基资源目前尚未有效利用,主要是因为可用性差、质量不高、供应不稳或是价格高。要推动和提高植物/农作物可再生资源应用的兴趣,需要从以下几个方面来分析。

1、实用性

尽管消费总量不高,但是植物基原料当前在化学品方面应用面很广,如用于油漆、粘合剂及润滑剂等。黄豆是植物袖的传统原料,随着基因工程进展,可以生产满足特殊润滑剂市场需要的专门润滑油。最近,可用黄豆衍生物制造油墨,在乙醇、山梨醇、纤维素、拧槽酸、天然橡胶、多数氨基酸以及各种蛋白质等化学品生产中,植物基资源是主要原料,详见表2。

表2、美国植物基资源用量万t/a类别用量用途

木材8090纸,纸板,木质素纤维复合材料

工业淀粉300粘合剂,聚合物,树脂

植物油100表面活性剂,油墨,油漆,树脂

天然橡胶100轮胎,家用品

木材提取物90油料,胶

纤维素50纺织纤维,聚合物

木质素20粘合剂,丹宁,vanillin

在多数情况下,应用的植物基材料主要是原始状态分子。如木质素纤维、植物油和橡胶等复杂分子的应用也只有有限的改性。这就与石油化学工业构成明显的反差,石油化工则是用化学方法按需要将烃类裂解成几种简单分子,如甲烷、丙烯等。用这些基础原料进行化学合成,制造所需要的复杂的分子。

在少数情况下,植物/农作物原料进行裂解成为不同的基础分子,例如高果糖的玉米生产糖浆和玉米淀粉发酵生产燃料乙醇。1996年美国用211亿磅(1磅=0.4536公斤,下同)玉米采用新型酶发酵方法生产9亿加仑(1加仑=4.546L,下同)乙醇,从而加工为90亿加仑混合汽油。从许多实例看,植物基原料有一定实用性,虽还未生产像药物那样的高度专业化的分子,但却包括了大量生产的中间体及产品。

2、供应及质量

植物系统地区分布广,由于土壤和气候条件不同,导致供应和质量的差异。森林和农业系统的发展已经缩小了天然野生植物的供应差异。

生物质的总产量虽然很大,但是由于没有经济的转化技术而使其应用受限制。一些新进展如快速裂解提供了从中获得低分子量产品的机会,如果能在分离技术上进一步创新,就可以推动此应用。生物质资源可以来自快速增长木材、田边作物以及其他专门培植的植物物种。另一潜在的生物质资源是当前为食用和饲料种植的农作物,如玉米、黄豆、小麦和高梁等。一般情况下这些作物只应用其产量的一半。此4种作物估计每英亩(1英亩=0.405公顷,下同)约有2600磅(以干物质计,下同)遗留在田地中,总计约有5200亿磅。一部分留在耕地以改良土壤结构,但大部分运出去,作为原料应用。因此要求有适当的、成本低的储运系统和加工技术。

供应方面的主要问题是对原始生产的管理。当前,树木可作木材和纸浆,种植农作物只是为食品、饲料和纤维加工,没有在综合利用上进行优化。对植物/农作物投入的成本评价基础是未经优化的植物生产系统,因此经济性不佳。一些边际土地的利用可以扩大植物基可再生资源原料基地。但是从经济上比较,其很难达到经济可行目标。在估算其经济回报时,要考虑化肥、农药等化学品的使用费用。要增加可再生资源来源,除了要提高边际土地利用率外,主要应是如何对良田建立优化种植生产系统。

当前低投入、低产出的植物生产对农民难以盈利,并不利于农村发展,也不能为加工业提供低价原料。但是在产出方面,数量和质量相差甚大,从此系统得到的产品必然价格较高,严重地限制了经济上的可行性。而且,由于低产出生产就需要更多的土地,其对环境的单位影响常常大于更为强化、密集的系统。因此要优化生产系统,同时改善边际土地的利用。此外利用生产率高的土地作为植物/农作物可再生资源的原料基地,这也有利于解决数量和质量上的波动变化。

农村根据市场需求规划种植计划,如根据乙醇市场还是植物油供需情况,做出种玉米还是种黄豆的选择,其次则要进行第2轮对品种的选择,作乙醇则要种高淀粉含量的玉米品种,如要种饲料,则种含高油量玉米更佳。这些选择都对产出经济效益有很大影响。面对“设想”需要扩大食品或饲料、饲料或原料、油料或淀粉、纤维或糖、药品或聚合物等等选择范围。要根据供应或需求来决策,就需要进一步仔细研究有关课题。

3、植物/农作物基原料成本

利用植物/农作物基可再生资源主要是成本问题,它与烃类相比是不经济的。工业生产要求大量的便宜原料。植物原料价格便宜,如果能开发适当的系统将极具竞争能力。利用植物/农作物基原料生产化学品的成本比较,详见表3。

表3、植物/农作物基化学品生产成本类别生产量万吨通常方法美元/1b植物衍生美元/1b植物衍生占总产量%

糠醛300.750.7897.0

粘合剂5001.651.4040.0

脂肪酸2500.460.3340.0

表面活性剂3500.450.4535.0

醋酸2300.330.3517.5

增塑剂801.502.5015.0

炭黑1500.500.4512.0

洗涤剂12601.101.7511.0

颜料15502.005.806.0

染料45012.0021.006.0

墙涂料7800.501.203.5

油墨3502.002.503.5

专用涂料2400.801.752.0

塑料30000.502.001.8

实际上,在制造业中选用不同的化学加工工艺对其成本影响很大。

植物/农作物基可再生资源不是一种替代性资源,而是为工业原料提供的补充资源。成本问题并非只限于原料,而且与加工过程有关,因此要进一步开发新的化学和生物加工工艺,才能扩大植物基可再生资源应用范围,使之成为经济可行系统。

二、前景

由于植物/农作物基可再生资源的来源不同,每种来源的原料又可以利用不同的加工工艺,构成了一种多维的发展前景。本“设想”运用矩阵分析方法进行探讨。不同投人的植物原料,可以运用不同的加工系统,并取得各种不同的开发效果。

1、废料和副产物利用

从当前看,利用机会多,但需要有新的加工技术才能使其成为更重要的资源。

(1)现代化学

森林工业已经将副产物利用发展成为一个较大的行业,如纸浆副产液转化为磺酸木质素表面活性剂CH3SoCH3以及用树皮制丹宁。农作物的磨榨工业开发了许多应用副产物进行加工的工艺,如从燕麦制糠醒、淀粉粘合剂、专用棉籽油、从湿磨料生产拧蒙酸盐和氨基酸等。但是,许多食品加工业,如蔬菜和水果却没有开发相应的副产利用加工工艺,经常将副产淀粉和糖排放入周围环境。副产物的利用具有许多发展机遇,提取及销售其所含的有效成分是降低主产物成本的手段,而且从战略上看是扩大利用植物基资源。

(2)改进化学

木本植物和有些农作物加工中有较高的木质纤维素含量和一些碳水化合物,如烃类工业一样,可以将复杂分子转变为较小分子技术。便宜的植物衍生发酵制糖的开发已在进行。用金属有机物化学将碳水化合物转变为增值化学品是扩大利用植物基原料的又一技术途径。改进化学方法具有潜力,可以使植物衍生的废料加工利用提高经济回报率。

(3)生物加工

在比较复杂的料浆中用微生物发酵法生产某种分子,再将其分离出来成为需要的产物。生物转化是应用微生物、细胞或不含细胞的酶系统的一步法工艺,它提供了改进废物料和副产物利用机会,随着分离技术的提高,生物加工工艺可以获得更为广泛的应用。

(4)新分子

在此方面似乎不太重要,从废料中生产新分子不是一条最佳途径。

2、现有农作物

从近期看扩大应用具有最佳机会。

(1)现代化学

从化学工业整体看,并没有|认为植物衍生材料具有较高的经济价值,但是具体|问题要具体分析。石油化工利用烃类而不用碳水化合物和其他生物基分子。

(2)改进化学

如果植物衍生原料是结构型的生物质,含有木质素和纤维素等成分,其具有一定优势。一些新技术,如综合燃烧或金属有机化学等都能提供更好地利用此类资源的机会。除林产资源外,约有5200亿磅的生物质资源目前尚未加以利用。改变加工工艺路线可以提高利用现有资源的效益。新的工艺开发可以提供利用糖和淀粉的机会。植物淀粉有不同来源,如水稻、土豆、玉米和小麦,它们的性质、用途都不同,因此需要改进其化学方法,发挥其潜能。新化学工艺与生物加工及先进的分离技术综合起来可产生很大效益。

(3)生物加工工艺

植物作为生物加工原料量大而多样,从结构型生物质到一些专门的植物组分,在生物加工方面潜在优势很大:用酶转换玉米衍生的葡萄糖生产高果糖的玉米糖浆。最近从玉米葡萄糖经过发酵制琥珀酸也取得成功。琥珀酸盐可以用作制一些化学产品如丁二醇、四氢呋喃,这些中间体又可进一步加工制成许多种产品。当前,用10亿磅这种原料可得到价值13亿美元产品,现在正在中试。多种学科进行合作就可取得良好的效果,这是短期内取得成效的一种良好运行模式。

(4)新分子

植物原料的投入固定,利用基因改性所用微生物或是专用酶,可产生新分子。此工作目前只在很小的市场中进行。当市场对具有特殊性能的新产品需求增加,投入产出可能会促使其发展,技术和经济的综合研究要沿着产品开发链进行,从界定所需要的产品——需要的特性——分子结构——中间体——酶技术——蛋白质/基因工程——投入植物的最佳原料——生产优化等。

3、新鲜农作物

此项作为中期发展机遇。

(l)现代化学

因为化学工业一般不认为农作物的利用能获得较高的经济价值,因此新鲜农作物并无吸引力。过去曾认为可以降低成本,但是实际上的技术限制否定了其经济性。

(2)改进化学

从投入产出看,存在类似问题,如果改进的化学工艺需要专门的农作物,-新鲜农作物可能会有优势。另一优势是在物流方面。按照改进工艺实施和运作规模,所需原料只能就近供应新鲜农作物。因此改进工艺应当与供应系统平行进行才能互相支持共同发展。植物作为原料补充资源时,困难在于许多烃类加工装置不位于农作物和森林种植地区,而植物基原料运输费用很高。

(3)生物加工工艺

与改性化学类似,区别在于如何将原料加工成中间体和最终产品。在技术上要考虑农作物品种的适用性,一种生物工艺可以对多种品种进行加工。优化工艺是影响运作经济很重要的因素。

4、改性基因类植物

这是中长期发展机遇,其可提供的成效目前尚难以想像,今后是否出现碳水化合物经济,或是其他经济,这要看建立在生物工程基础上的新工业平台所能发挥的作用。

(1)现代化学

基因改性植物基原料可能成为现有的烃类加工系统原料。但是,改性植物分子在烃类系统中降解所花代价太高。因此投入技术要能跨越加工技术,或者是较复杂的分子能直接得到并进入制造链,再有是新工艺路线能高效地应用此改性原料。当然这些变革都要从经济和环境两方面来评价其效益。

(2)改性化学

对优化植物/农作物基原料投入和加工有好处,应当进行此方面研究。至于何时见效则要根据基因技术进展及其达到工业化时间来确定。

(3)生物加工工艺

微生物或酶进行基因改变达到强化工艺过程目的。生物工程具有长期潜力,在原料投入和生物技术本身之间创优,有时所需要的可作基础原料的分子可以部分在植物原料内进行合成,用生物转化或高度专门化的生物/化学工艺进行分离。为了继续应用化石燃料生产专门产品,需要进行研究开发,使有限资源能取得最大的价值。

(4)新分子

过去20年中,塑料已成为最大的工业部门,在日常生活中代替了玻璃、陶瓷、木材和金属。市场将会根据消费者的意愿和需求发生变化。材料科学将继续发展,市场销售者将继续设计新的消费品,塑料的未来变化难以预料。能作为新工业发展平台基础的新分子将会很多,物理与化学科学与生物工程材料结合将产生新的领域。植物基可再生资源将是未来的主要资源。新陈代谢工程是将丰富资源制造成所需基础原料的渠道,支持社会基础设施。开发和拓宽其可能性,需要先进的技术,这将是未来新领域。

生物技术的潜在影响及实施“设想”的工作途径

生物技术的潜在影响

对一个新的技术领域进行评价,可以从如下几个方面来分析:近来变化的速度和引入的速度、量度及其带来利益的水平及公共公司投资、评价专利活动和有关协会的活动、观察开发进程、审视所取得的成功进展。

90年代初期,许多人对生物技术将对农作物带来很大变化是持怀疑态度的。到1996年,转基因作物在产业化方面取得成功,明确地澄清了这个问题。这些早期的成效是关于新的作物保护途径,对保护植物生产免受病虫害起了重要作用,对进一步了解和掌握如何改进植物组分也很重要。

由于管理方面的需要,转基因大田试验记录由美国动物和植物健康监测服务中心保存。从记录中可以看到一些行之有效的转基因改变植物组分的工作正在进行之中,试验范围也在不断扩大,一些主要的公司如杜邦、孟山都和pioneerHi-Bred等都在进行。

为了改变植物组分以提高营养价值,改善加工性能,或是为了某些工业和制药的应用,一些转基因改性品种已经进行了评价,包括碳水化合物的变革、油和脂肪酸改性、提高氨基酸水平、蛋白质形态操作(typemonipulation)、纤维特性改性、产生抗体、工业酶生产、二级化合物操作(甾醇,earotenoids等)、新型聚合物生产。

转基因技术发展非常迅速,为植物基材料扩大应用开辟了新的途径,使其可以为工业生产提供分子基础原料和更为复杂的分子原料。用植物基原料主产聚合物,制造塑料就是一个成功事例。从a1-coligenenentrophus细菌的3种基因已经能转入植物的1ipid合成中,可以得到polyhydroxybutyrate(聚羟基丁酸酯),浓度可达14%。这种生物可降解的热塑性塑料正在进一步开发,使之可以从黄豆、棉花和油菜籽制备。

在过去50年内,通常用的植物培植产率已经提高了3倍,根据农作物满足食物、饲料和纤维不同用途,选择不同的方法得到具有不同特性的产物。高级植物种植要用基因图谱和转基因技术,进一步提高食物和饲料生产需要供应的植物基原料。

生物技术对植物基原料已经产生革命性的影响。但是,用生物技术来改变植物,使之适合烃类经济需要,并不是一条最佳途径。这就需要进一步弄清什么是工业链需要的因素,而这些因素又是能在未来转基因植物基可再生资源中具有最大的优势。

实施“设想”的工作途径

要成功实施美国可再生资源开发利用的战略设想(以下简称“设想”)中所提出的大纲,需要将研究、开发、工业过程工程以及对未来的市场了解等项工作有效地集成起来。适应“设想”的多学科计划以及各个项目的协作都要求有一共同的目标,向前沿技术迈进。应用改进的化学工艺加工现有的农作物,包括集成运用生物工艺,可以纳入短期计划之内,从当前到今后10年可以着手实施。这是研究中的一个热点。另一个热点是观念上的飞跃,超越当前的烃类化学,结合基因改性植物,运用新的工艺,这可以纳人中长期计划中,在10到20年甚至更长时期内实施并产生影响。上述两个热点都是当前在研究中进行投资,在不同期限内可以取得回报。

如果在这些领域内取得成功,在工业应用上就可以有了一个可行的坚实科学基础。新鲜作物应用开发将被看作是一个降低这些系统成本的一种机制,或是改善供应状况(数量和质量),满足工业发展需要。

当审视植物基可再生资源的前景时,可以看到供应链本身包含着许多重大课题。不同物种发展有各自的地理优势,可以形成专门原料的加工中心,包括进入国内和国外两个市场。对转基因作物的鉴别保护机制仍在变化,植物基可再生资源上的这些系统都需要进一步研究。

本“设想”并非要给各种问题以答案,而是指出未来潜在的可能,在各方面采取一定的步骤就可以使其实现。下一阶段就要进行各方的协调工作,使多方面的投资者能有一个投入的基础,针对“设想”提出的目标进行开发工作。该规划要订出各项目计划,通过研究和开发来支持“设想”中提出的方向性指标。各计划项目要符合下列一个或几个方面的要求。

优化生物质和农作物基原料生产,达到计划应用要求状况。

为植物基原料的供应链提出装置、地点、贮运和分销措施,包括加强农村经济的机制。

加速发展基于改性化学和生物工艺的新工艺,同时考虑利用植物/农作物基可再生资源原料。

对多类投资者支持的项目,对上述三个方面中一个或一个以上将产生影响的项目,或是多学科项目等将给以优先和优惠待遇。投资项目选择标准应考虑时间要求和潜在影响的大小来确定。

植物/农作物基可再生资源对工业基础原产的需求增长是一个战略性措施,也是使美国在21世纪继续保持领先地位的战略性选择。开发基础资源具有经济、环境和社会方面的好处。机遇是明确的,考虑未来的设想是需要的,要联合投资者对新途径进行投资,才能创造一个安全的未来。

“设想”文本中不止一处引用达尔文的名言“能够幸存下来的物种,不是最强的,也不是最聪明的,而是能适应变化的”。

2020年可再生资源应用将增加五倍

《植物/农作物基可再生资源2020年设想实施的技术指南》(以下简称“技术指南”),是《植物/农作物基可再生资源2020年设想》(以下简称“设想”)的补充,提出的目的是:支持“设想”方向,确定发展中的主要障碍和问题,确定优先的研究领域。

要达到上述目的需要进行协调观念开发,收集专家证明,组织多学科研讨会、听证会,优势排队试验和团队行动计划等多项工作。在“技术指南”编制过程中吸收了各方面人士的意见,参加研讨的共有66名有关部门不同行业的专家。专家们就全球性问题提出“设想”,针对“设想”结合现实状况提出存在的主要障碍与问题,再确定研究与开发领域,从而找出优先研究开发的课题。这些课题所属领域都是能为利用可再生资源实现可持续发展起最大杠杆作用的研究领域。通过参加“技术指南”研究和编制的专家的专业情况反映出在化工制造中应用生物基原料需要涉及多门学科。但是有3个产业是中心,即化学、生物和农业,每个产业都涉及几门不同的学科,如农业,林业和石油化学。

1、农业和林业

农业:是一个广泛的概念,包括谷物生产、林地和牧场等。这些土地上生产的农产品和林产品一起构成生物基材料,它们通过太阳能,大气中的Co2和土壤中养分进行原始生产而成为可再生资源。美国拥有大量优良土地,丰富的自然水资源和先进的技术基础,通过资源保护和利用,每年可产生可再生资源的巨大财富。

林业:在美国有超过6.5亿英亩(1英亩=4046.24平方米)的森林,从业人口140万,每年生产价值2000亿美元产品。过去10年内,纸张部门的增长比木材业快。木材和纸产品回收循环利用率高,每年有约4000万t纸再生利用。美国的林业已经制定出2020年发展设想以及相应的研究计划。该设想呼吁进行研究,用先进的生物和遥感技术以及树木生理学和土壤科学等理论。

农业和林业通过应用基因学技术和转基因植物等新手段将会出现大的跃进。在不久的将来,可生产出大数量和高质量的作物。除了饲料和食品,还可以为工业部门提供原材料。而且还可以引入某些酶标记基因,可能会在植物体内制造完全新型的聚合物,并可大量生产,成为经济的消费用品。

美国将技术进展应用于植物和农作物的调整,使其在农业、林业和制造业中保持可持续发展的领先地位起着主要作用。国家的未来明显地要依靠近期开发可再生资源基础的研究来支持。

2、石油化工业

化学、工程学、物理学和地理学等几门学科在石油化学工业中的应用,对人们生活产生的影响是50年前难以想像的。石油化学工业成功地创造了众多产品,从高性能的喷气发动机燃料到基础化学品以及许多聚合物,如聚丙烯、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚偏氯乙烯和聚碳酸酯等。

石油化学工业:是资本密集型工业,已经建立了可观的基础设施来处理和加工化石燃料。美国每天要用1390万桶烃类原料,多数是作为燃料型产品,用于化工及其他工业基础原料生产,每天约为260万桶油短类原料。

近年来,工业化学品和塑料生产都有巨大的增长。塑料工业从业人员120万人,有20000套生产加工装置,过去在研究开发上花费以10亿美元数计的投资,才获得了今日成就。如果塑料制品的原料没有可再生资源,迟早有一天会变得十分昂贵。一方面,是否还有上万亿桶的石油开采量,原油价格能否在每桶10美元以内。世界原油生产已经变化迅速,而且有许多不定因素。另一方面,化石燃料资源是有限的,这是无可争议的事实。重要的是考虑当供应呈峰值时未来价格的敏感度,而不是去争论何时是油将用尽的理论时间。最近由于几处新资源的发现及应用,在20年内原油产量可能会有所增加。但是,必须注意美国一直是原油进口国,50%原油靠进口。如果原油进口一旦停止,北美可采用的化石燃料资源储量按目前消费水平只能维持约14年。如果保持目前进口水平而不增加,也只能使用28年。当然,将会有新的改进的抽提技术,例如水平钻探和核磁共振钻孔等,但是要在近年取得成效,希望是不大的。

用可再生资源补充石油化学品,要从现在开始,由少量到大量逐步进行,有关研究工作要立即开始。不考虑化石原料供应衰退时间表的争论,由于人口增长以及一些新兴国家人们生活水平提高,需求将继续增长。在可再生资源取代化石燃料之前,它将作为一种补充资源。因此,无论如何在美国开发可再生资源作为工业原料都是十分重要的。

“设想”中提出的指标是“2020年基础化学品至少有10%来自植物衍生可再生资源,随着发展观念到位,2050年要提高到50%”。要注意无论是美国还是全世界总消费量的增加是很快的,因为即使2020年的10%目标是按当时的生产总量计算,也比当前消费水平要提高4—5倍,绝对的增加更大。如果2020年消费水平本身提高1倍,可再生资源的绝对指标也要翻番。

换言之,不能期望可再生资源在不变的需求环境下能完全取代烃类资源,而只有当消费产品需求增加,可再生资源可以能满足此增加需求中的一部分。在2040年时间框架中,指标可以是:可再生资源应用使化石燃料能稳定地维持现在的消费水平。按此指标可以形成以下的观念:

由于不是一个竞争替代战略,可再生资源并不与非再生资源直接竞争。

需要用可再生资源和非再生资源两种资源来满足未来20年的需要。30年以后,可能要更多依靠可再生资源,因为那时的化石燃料将会很贵而且有限。满足近期指标的支持和研究完全与长期目标保持一致,这些方向性指标,非常清楚地表明面临的挑战是巨大的,需要从现在就采取行动,应当开始建立通向扩大利用可再生资源的道路。除了建立可操作的可再生资源基础指标外,其他一些相关的指标也是很重要的,包括:

建立系统,通过加强经济可靠性的基础设施支持,将供应、制造和分销等活动集成起来。

通过功能基因学来提高对植物新陈代谢的理解,优化对专门的增值加工工艺的设计和应用,除应用现有的组分外,要开拓新型聚合物生产和应用。要保证开发的新工艺过程的效率高于95%,同时应用伴生工艺,应用所有副产物,消除废料,保证新的平台能在特殊的环境条件下坚持目标方向对确定目标与研究指标要反复交叉检验,使其能坚持可再生燃料/能源需要的目标。

在生产和分销中要开发保持稳定供应的途径,在年生产一定范围基础上控制一些因素,如价格、数量、性能、地区分布、质量等。同时要制定提出这些因素的标准。

建立进一步合作伙伴关系,改进综合集成,通过加强农村发展来支持取得成功。

“设想”的目标要实现,主要要使本“技术指南”中所列出的目的大纲都能达到。基因改性植物生产专门的代谢产品和开发补充性的化学改性产品取得成效就可以达到2020年可再生资源应用增加5倍的目标。这些进展也将为2020年以后的进一步发展奠定基础。

可再生资源应用技术和市场的障碍及问题

将可再生资源制成消费产品的整个系统中有许多障碍和问题,其中关键性障碍和问题是:

植物科学方面:基因学、酶、新陈代谢和组分。

生产方面:单位成本、收率、持续性、基础设计、植物设计。

加工方面:经济学、分离、转化、生物催化、基础设施。

应用方面(由技术和材料驱动的问题):经济学、功能性、性能、新用途。

应用方面(由市场和需求驱动的问题):价格性能比、性能、知觉、市场开发。

现将上述关键性障碍和问题择要分别介绍于下。

一、关于应用方面(材料驱动问题)

1、经济学

单位成本是当前植物衍生材料使用的主要障碍,也是经常引起争论的一个问题,问题的核心是竞争性成本状态。在多数情况下,应用植物基原料的成本都比较高,难以与以烃类原料为基础的加工工艺竞争。但是,成本竞争情况有几个非常复杂的因素互相影响,诸如产品价值、材料成本、产量、需要加工程度以及所用基础原料的性能等。因此如果未来的战略只考虑降低本是不会成功的。最重要的经济推动因素不是成本本身,而是制得的产品和制造费用的差价(即增值)。

产品价格是诸多因素的函数,诸如产品利用、性能、消费者喜好和需求等,而制造成本则受原材料价格、供应的持续性、加工、废料处理费用和投资等诸因素影响,要符合当前的具有竞争性的通用化学品工业的低成本需要。但是,从长远考虑,只进行成本比较是有问题的,因为未来的化石燃料的成本是难以预测的。

在当前情况下,用烃类原料生产消费型产品的加工效率是很高的。但这并非是化石原料本身具备的特点。因为石油化工已经研究了100年,有了3代科学家,政府投入了大量资源才使之达到今日的水平。与之相比,植物基材料应用尚处于较低的水平,开拓植物基原料应用来适应已臻成熟的烃类加工需要并不是一条唯一的道路,目前应用数量还是很少的。另一条路线是通过弄清植物衍生材料性能进行技术开发,用基因改性植物,使之能提供含有需要功能的组分。

2、功能性

改变植物中的不同组分含量的目的是提高其功能性。在石油化工中先进行原料裂解降级成为简单的分子,随后用它们再行合成为较复杂的分子和聚合物。植物中已经含有不同形态的聚合物,可以在许多产品中应用。但是,在现在加工系统中尚无大量应用。用量有限的原因有几个方面,其中主要的是由于缺乏对其功能性的理解,而只注意其成本。最近,已经由植物衍生的蛋白质聚合物研制出塑料薄膜的试验产品,显示出其应用的潜力。而且,植物拥有立体化学结构,可以得到一些有价值的手性分子,如糖类、维生素、氨基酸等。从总体看,目前对植物基础原料的反应性和功能性尚不够了解,因此限制了新应用思路的产生。

二、关于应用方面(需求驱动问题)

1、市场开发的费用

植物衍生材料应用的一个关键性障碍是市场开发费用高。正如许多新产品市场一样,新产品的研究往往是由小公司开始的,它们投资不足,缺乏继续发展的资源,常常只停留在试验阶段。工业化的成功率低,由于没有一定的供应量而常使产品衰落。因此,需要大力改进产品开发和支持机制,而且要进行与产品相关的市场开发,这是扩大利用可再生资源的主要工作。目前市场上应用的标准都是基于石化产品,没有适应生物基产品的标准,这也是要成功地与石化产品竞争的另一障碍。

2、认识问题

植物衍生材料常给人以较低级的印象,这可能是由于当前处于“石化时代”之故。对某些制造厂商来说,它的性能较差,主要是因为未得优化。虽然公众环境意识增强,但是对植物基产品需求尚不足以创造市场来拉动技术开发。因此,当前可再生资源的进展主要是基于技术推动的结果,只有增加市场拉动才能有力吸引公司更多投资。没有要变革的冲击,就不会有更多的变革。因此,如果没有各种经济倾斜途径,现状是难以改变的。

三、加工问题

1、基础设施中分销问题

多年来石油化学工业已经建立了加工和分销烃类基础产品的有效基础设施。由于依赖进口原油,美国的多数基础设施是建设在海岸线上。因此,许多现有的加工装置并不适合大量植物基材料的收集。植物原料都是在木材加工厂、榨油厂和玉米湿法加工厂进行加工,它们最好接近于供应地。要应用大量植物原料就需要进一步将供应和加工制造集成起来。应当开拓确立农村发展优势和重点的战略和措施,更好地鼓励多用可再生资源。

2、分离技术

应用植物于工业用途的一个关键性障碍是缺少植物组分的分离技术。树木具有非常复杂的成分如木质纤维素。此成分强度高,但要将它分离为有用的分子组分则很困难。多数农作物收获品是种子,它们含有碳水化合物、蛋白质、油分和数万种其他组分。通常对许多谷物发芽和生长都能进行良好的安排,而对其作为原料进行分别管理则很困难。一些除去原始粗组分的工艺,如榨油和提取糖分等已经开发,但如何将专门形态的蛋白质和纯的含碳组分分离则仍是困难。在植物基原料加工中常遇到非常稀的水溶液物料,处理费用很高而且技术困难,这是应当要解决的问题。将反应与分离集成起来的加工系统(如催化蒸馏)可能是一个解决问题的方向。但是此类系统目前应用有限。而且还未被开发作为植物基原料方面的应用。通过引入某些基因而使植物增加新的组分,就更需要应用先进的分离技术来回收有意义的新组分。例如生物聚合物开发中目前就因缺少高效纯净的经济上可行的分馏工艺技术而受到限制。植物的组分如不能有效地分离出来,就不可能控制最终产品的特性和质量。

3、转换技术

要利用植物中各种组分的另一问题是将这些非均相的混杂原料转换成较为简单的分子,这才可以进行进一步反应。在植物基原料中,加工工艺需要有高性能的多功能生物催化剂或是非均相催化剂,这些催化剂具有多种功能并可以进行回收。

知识不足是另一关键性障碍,目前人们尚缺乏关于植物组分的自然差别和来自不同作物的同样组分的特性等方面知识。这些知识的缺乏和不足就构成难以鉴别植物的差异性,缺少鉴别的手段,因此也就难以考虑作为原料的应用。发酵是用来将某些农作物转化为各种产品的工艺,转化是非均相的。所用的转化方式,副产利用和分离等方面仍有许多有待改进之处。一般地说,植物系统的复杂化学问题使新型或改进植物基加工工艺的设计较为困难。烃类化学制造中有丰富的氧化化学知识,还原化学方面较少,这些都是植物系统加工所需要的。目前特别缺少关于还原生物催化剂共生因子系统方面的实践知识。

植物原料加工工艺开发的另一个大的障碍是当前缺乏有关的教育培训。目前化学工程课程中只有少数涉及生物化学课题,多数毕业生成为化学工程师只拥有非常基础的生物工艺知识和有限的重要生物分离的知识。多年来,工艺化学家和工程师的培训重点都是烃类化学,考虑植物基可再生资源加工需要很少。

四、生产方面

1、收率、持续性和基础设施

因为目前尚未利用大量植物基原料,除木材和造纸外,只是关注未来的供应分销而不是现实存在的问题。但是,这些对实现可再生资源的目标都是十分重要的。在供应的持续性方面,数量和质量都是未知数。如果植物基原料能加工成简单的碳分子,其持续性问题就不成关键。但是如果要设计应用其中某种特殊组分(如聚合物),或是要直接抽取其中某种专门组分,原料的质量和数量的稳定性就非常重要。

在一些情况下,供应持续性中的不确定因素实际上就是风险管理的内容。未来的石油化工供应问题和可再生资源供应问题都有风险。对石油化工来说,未来的供应不桷定因素可能因世界上一些区域的政治变化而增加。而对植物基原料来说,气候可能成为不确定的地区因素。如果某些专门植物不能大量生产可能导致贸易上的不确定因素,这些问题不需要采取断然措施,但是需要重视通过改变基础设施来保证经济可靠性。另一个冲击供应持续性的不确定因素是未来的农作物用途是作为食物还是作为工业原料。一方面是根据供应短缺理论,认为农业难以供应飞跃增长的人口和消费品增长所需的原料。实际上,从需求角度看,食物和原料都在增长,即使不考虑可再生资源进行工业利用,食物本身也存在问题。解决食物问题的方案也可能就是解决工业原料问题的方案。因此,在供应方面必须应用新技术,如生物技术,这样才能保持产率不断提高,使农业能达到一个新的水平。

2、植物设计、植物科学、基因学

转基因技术已经显示出令人鼓舞的前景,要进一步充分利用尚有大量工作有待进行。存在的一个主要障碍是对植物本身内在新陈代谢过程还不够了解,不能按特殊聚合物和其他材料的需要进行设计。因此,对植物新陈代谢和碳流的知识匮乏是其发展中的限制因素。

近年来功能基因学的进展有望促进对材料合成设计的理解。但是这门科学目前刚开始,与类似的医学领域相比所取得的支持还是很有限的。基因转变中的另一成就是让更多的专用基因嵌入和对质体以及细胞核的常规转变。在植物变化、基因学和生物信息等方面有着广泛的研究项目,但是将这些出现的新技术应用于可再生资源的专门研究则很少。

要使科学知识不断深化,在一定程度上取决于消除这些主要障碍,有些已被称为多学科的研究。但是,需要努力加强和协调才能促进现有的障碍及时地被克服。换言之,基因管理的研究必须紧密地与植物内含聚合物的功能性以及分离工程等研究相结合。

研究和开发的课题

《美国植物/农作物基可再生资源2020年设想的技术指南》(以下简称“技术指南“)列出为解决植物/农作物基可再生资源利用中的主要障碍应当进行研究开发的课题。“技术指南”按4个主要方面的障碍依重要性大小列出研究开发课题,每个研究课题的影响都有其时间范围,其中近期表示0—3年、中期表示2010年、长期表示2020年,近期目标的达到可用以衡量面向2020年可再生资源开发利用设想的前进步伐。

一、植物科学研究方面

1、近期影响课题(按重要性依次减小顺序排列,,下同)

(1)应用功能基因学了解植物新陈代谢和组成,至少要与1种主要农作物基因计划结合;

(2)开发能实时进行植物组分的定量分析工具;

(3)改进转基因方法,特别是对麦杆基因的专门嵌入,要在1998年基础上提高效益10倍;

(4)开发1—2种主要农作物的基因标记系列,使之有助于摆在有用的可再生组件含量;

(5)将80%现有的germplasmbase进行编目,有效利用各类淀粉、蛋白质和油分;

(6)找寻发展中的生物信息学利用途径,推动可再生资源的研究和开发,

(7)弄清nuclear-plastid相互作用。

2、中期影响课题

(1)在新陈代谢过程和碳流中至少弄清50个限制速率的关键步骤;

(2)利用功能基因学弄清分子、细胞和整个植物的控制管理;

(3)为主要植物用于可再生资源的组分制定标准;

(4)在2种植物中,建立碳库并为细胞分割确定控制点;

(5)在plastid转变中高效率(大于90%)方法的建立;

(6)创建示范工厂,使主要组分利用率大于60%(如油料、淀粉)或是专门碳键(如C5)大于3o%;

(7)利用基因开关的方法;

(8)建立为植物可再生资源利用的生物信息学基础。

3、长期影响课题

(1)重新设计新陈代谢过程,提供有用的碳结构骨架;

(2)应用有针对性进化技术建立100个未来原料的品种库;

(3)设计新型分子或改性现有化合物,使之适应于功能需要;

(4)为提供工业用原料,创制2种新植物种类;

(5)利用简单的细胞组织进行成本和能源效率评价;

(6)利用计算机技术设计植物组分。

二、生产研究方面

1、近期影响课题

(1)提高亩产量10%~15%以降低原材料单位成本;

(2)改善农业管理,提高肥料利用效率和虫害防治,

(3)确定至少10种影响原料组分和质量的因素;

(4)对至少10种具有潜力的系统和植物类型的亩产效率进行定标赶超(如主要农作物、林业和多年生种类等);

(5)调节气候条件对生产的影响;

(6)每年对2种农作物的潜力进行评价或用其他方法评价亩产量;

(7)提高当前农业加工中废料利用率5倍;

(8)在单位投入基础上提高贫瘠土地产量2倍。

2、中期影响课题

(1)提高产量,使单位投入的碳产出为1998年基础上的2倍;

(2)为长期可持续发展,开发尽量减小土地、大气和水利用影响的系统方法;

(3)对收获产物和主要植物成分建立标准;

(4)专门设计收获装备,尽量增大碳的收获;

(5)开发新的利用方法,使现在遗留在土地上的农作物45%能得到利用,

(6)培育适应专门土地和土壤的农作物;

(7)建立农业信息学基础,重点是不同来源的可再生资源植物类型、生产价值、质量和单位成本。

3、长期影响课题

(l)在化石燃料排出废气中Co2的固定;

(2)从现在植物/农作物生产中消除碳的废料;

(3)设计新的农作物/植物生长系统,优化原料回收率(大于95%可利用);

(4)对主要能源获取和固定,提高化合效率;

(5)对收获前期工作和部分就地加工的装置进行设计;

(6)对连续生产系统进行设计和评价。

三、加工研究方面

1、近期影响课题

(1)改进分离技术,处理大于95%的非均—植物材料;

(2)改进单体基础原料变换的生物催化剂;

(3)开发3种具有高选择性的快速反应强力催化剂;

(4)为将植物聚合物转换为有用的单体,找出新型和性能优良的酶(具有10倍活性)并进行评价;

(5)将微生物进行工程化,改善非均—植物的发酵;

(6)提高废物利用率2倍;

(7)开发高效的除水技术并对改进的非水溶剂反应系统进行评价;

(8)在植物材料中利用天然立体化学方法的评价。

2、中期影响课题

(1)应用5种以上高级分离系统(如自行清净膜、离子交换、精馏等);

(2)为经济捕集植物单体和聚合物开发改进的分离——纯化技术;

(3)为2种以上植物类型建立经济共生系统;

(4)通过分子进化技术设计并创制50种新型酶;

(5)开发100种以上具有性能成本特性的新型酶库;

(6)研究反应性分级系统;

(7)对微生物、酶和化学品库的性能建立信息学基础,用于特殊的转化。

3、长期影响课题

(1)实现原料加工中无废料的多种产出的连续工艺;

(2)为改性植物和组分设计新设备;

(3)为3种以上新产品(如将工程化酶转入植物并在收获中得到活化)设计新机制;

(4)固态酶转化;

(5)设计14种化学与生物结合型反应器;

(6)评价植物组分在分离前相内的作用。

四、应用和基础设施研究方面

1、近期影响课题

(3)探求3种在现有加工装置(如玉米湿法加工厂、纸浆厂)上扩大应用植物原料的机遇;

(4)分析测量系统,对90%以上的主要植物组分进行定量;

(5)实时评价单位性能成本和增值成本的方法;

(6)评价运输系统及成本;

(7)计算出100%年加工贮存量和投人产出的需求量;

(8)创建基础设施,扩大利用农业废料。

2、中期影响课匾

(1)深入掌握植物中10种以上组分和碳键新陈代谢体的结构与功能关系知识;

(2)开发对高质量原材料的100%鉴别保护系统;

(3)为价值驱动的生产和定货实现营销系统;

(4)对在同一地点的多目的利用区的协同作用进行评价;

(5)对原材料组分和加工过程中的中间产物实现实时定量分析手段(小于3分钟/试样);

(6)开发生产预测手段,准确性大于95%;

(7)在一组植物原料性能基础上建立信息学基础,如单位成本、性能、功能性、最佳来源、应用范围等。

3、长期影响课题

(1)所需功能进行分子结构设计制备植物化合物至少10种;

(2)在植物生产区内开发至少5个制造利用中心;

(3)开发3种以上有新功能的新材料;

(4)提出扩大利用可再生资源所需的教育培训需求;

(5)在植物组分功能间协同作用的利用;

(6)设计最终产品的贮存和运输,使之到达销售中心和出口;

(7)为供需关系的控制创建减轻超过90%风险的战略。

当前,美国有一些项目已在进行,可视为工业原料中应用可再生资源的先驱,也可视为本“技术指南”中研究项目的示范事例。其一是在转基因植物开发中的聚羟基丁酸酯(piB)。pHB可在植物中生成,作为制造生物降解塑料的原料,用适当的细菌基因进行转化并弄清植物内在的新陈代谢路径,从而构成制备方法。现在正在进行分离、生产标准等项工作。

其二是用玉米淀粉作原料,通过酶反应制备聚乳酸(pLa)。Cargi11-Dow合资企业已在充分研究的基础上进一步投资数百万美元建立制造装置进行工业开发。pLa是一种生物裂解聚合物,原料是由玉米湿法加工工艺制备的葡萄糖,其中发酵过程和酶的活性是重要因素。最终的pLa树脂可视用户制膜、纤维、碳制品和涂层的需要分别制出不同规格品种。pLa具有聚苯乙烯、聚烯烃和纤维素的功能性。

协同与合作是取得成功的途径

未来利用可再生资源需要采取一条多学科和跨行业途径。在许多领域内的研究成就都提供了发展机遇,如生物聚合物、立体结构型分子、新型酶、新材料和转基因设计等。但是每个方面内的任何进展如果只当作孤立的技术领域是远远不够的,需要更有力的相关研究计划,采取平行的和协调的方式进行工作,才能取得成果。

要取得有效益的进展必须采取多学科的途径,这是非常清楚的。但是,任何一个组织都难以具备有如此深度和广度的技术能力。因此,对研究提供的支持应当是多方面的,而且要在跨行业的系统中进行。

“植物/农作物基可再生资源2020年设想”(以下简称“设想”)中提出的要求需将重点瞄准有限的热点目标同步取得进展。对于研究工作则需要有准确的时间表和系统中各方面的广泛交流,所有这些都要走相互协同的道路。例如,一位科学家可能发现一种新型聚合物,具有可以作为高级生物降解塑料的功能,但是,此研究成果的价值受到以下一些因素的限制:发现适当的基因、新陈代谢过程可靠性、:最佳作物类型是否能有足够的产率和可承受的成本、各种聚合物组分分离可能和利用此材料制造新产品的方法等。所有这些因素都需通过研究和开发才能取得相应的进展。进行这些研究开发要采取最佳途径保证研究成果关键的目标互相协调、平行地进行,此途径要鼓励私营部门的参与。

当前,植物和农作物作为生物质和原料已被应用,诸如淀粉、蛋白质、脂肪酸和异戊二烯化合物。林业主要是为纸浆和造纸提供原料。黄豆则是用于油墨和涂料。玉米通过湿法加工发酵工艺已经进入几个工业部门,但是各种用量都很少。由于基因工程可以通过新陈代谢操作使植物或农作物生成有功能需要的材料,从而显示出新的发展机遇。

“技术指南”已经突出了未来取得进展的途径,而且确定了系统的各个组成部分的目标。成功地达到这些目标就可实现“设想”中确定的到2020年可再生资源利用增加5倍的目的,同时也为2020年以后进一步发展奠定了基础。

按“技术指南”目标提出课题是人们用所有的天然资源满足不断增长的消费品和能源的需要。当前进行研究将为今后的产品选择提供机会。可再生资源需要将注意焦点放在以下几个方面:发展方向、最佳科学思维的应用、最先进技术的应用和最高级智能水平的继续研究等。本“技术指南”已经提出了需求和研究开发课题,其目的就是为美国开拓实施一条成功的可再生资源战略。而且也选出了需要优先支持的领域,它们都是从几个已经确定的科学研究和工业开发需求中选择出来的,而且考虑了在高级可再生资源的关键部门有最大的投资回报。

未来世界许多方面都会延续但将发生变化。幸运的是我们已看见其需求并具有科学智慧适应变化的发展。美国要保持领先地位就要继续采取迅速的行动来满足扩大利用可持续发展的可再生资源的需求。不断的科学突破和技术进步(正如“技术指南”文件中所列出的项目和课题)才能满足资源利用的挑战。这些挑战正在我们面前,我们面临的挑战是为满足人们对产品不断增长的需求。

“技术指南”中从两个方面表明多学科和跨部门的研究开发对实现“设想”的重要性:

一是植物的投人,同时要考虑废料和副产物利用、改性基因学的应用。