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水稻是全世界將近一半人口的主糧.據(jù)統(tǒng)計目前全球水稻栽培面積約為每年1.62億公頃[1],其中亞洲最多(1.43億公頃)占88%,非洲和美洲其次,分別占6.4%和4.4%.絕大部分水稻生產國家為發(fā)展中國家,經濟發(fā)展相對落后,人口密度高而且增長速度快,不少區(qū)域還因土壤質量差、肥力貧瘠,基礎設施落后,導致自然災害頻發(fā),糧食短缺問題嚴重.更為嚴峻的是,世界人口還將繼續(xù)增長,估計至2050年世界人口將再增加20億.而水稻主要生產國(除日本)是未來人口增長最快的區(qū)域.水稻作為主要糧食作物,持續(xù)增產將是這些國家社會和經濟發(fā)展的先決條件.增加水稻生產可通過兩條途徑:擴大耕種面積和增加單位面積產量.但隨著世界范圍的工業(yè)化和城鎮(zhèn)化發(fā)展,耕地面積不但難以擴展,而且不斷被占用減少,在我國保護18億畝耕地紅線已經成為基本國策.因此,增加水稻生產,主要只能依靠提高單位面積產量.提高單位面積產量、實現(xiàn)穩(wěn)產高產一直是農業(yè)科技發(fā)展的主攻目標,這主要依靠兩條措施:品種改良和發(fā)展適宜栽培技術.傳統(tǒng)育種技術曾經并還在為解決我國及世界的糧食安全問題做出重要貢獻,但隨著20世紀分子生物學技術的發(fā)展,分子育種技術正在發(fā)揮越來越巨大的作用,預計可為解決我國和世界未來糧食問題提供最有希望的方法.但無論是分子育種還是現(xiàn)代栽培技術的發(fā)展,在追求高產目標的同時都必須兼顧水稻農業(yè)的可持續(xù)發(fā)展.半個多世紀以來,隨著水稻單產和總產量的提高,化肥和農藥的投入不斷增加,生態(tài)系統(tǒng)平衡已經受到明顯影響.增施化肥導致養(yǎng)分向地表水流失,影響河流和湖泊生態(tài)系統(tǒng),產生富營養(yǎng)化,導致水華爆發(fā).而大量農藥投入已經明顯影響農田生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性,導致小型動物和有益昆蟲的減少或消失.化肥農藥引起的生態(tài)環(huán)境問題已經受到分子育種研究領域的高度重視.近30多年來,國內外轉基因生物技術迅速發(fā)展,目前抗病蟲轉基因水稻品種的推廣應用已呼之欲出,而養(yǎng)分高效利用的轉基因品種也指日可待.可見,現(xiàn)代分子育種技術正在為解決生態(tài)環(huán)境問題做出巨大努力.但在全球變化背景下,生態(tài)環(huán)境問題變得異常復雜和嚴峻,不僅需要考慮化肥農藥污染,而且需要考慮溫室氣體排放.
灌溉水稻田是一類獨特的生態(tài)系統(tǒng),在土壤中除了常見微生物如固氮菌和硝化菌外,還存在兩類特殊的微生物,即:產甲烷菌和甲烷氧化菌.由于在耕種期間土壤淹水,土壤中的有機物質在產甲烷菌等多種功能微生物作用下發(fā)生厭氧降解、形成短鏈脂肪酸類中間產物、并最終轉化為甲烷.甲烷可通過植物通氣組織或土-水界面直接排放到大氣,成為重要溫室氣體.最近30年來,稻田甲烷的產生和排放一直是國內外學術界特別是生態(tài)環(huán)境研究領域的關注焦點.但由于受到多種人為和自然因素的復雜影響,目前對稻田甲烷的排放通量以及對全球變化的貢獻仍然存在較大不確定性.盡管如此,在獲得高產、保持生態(tài)系統(tǒng)良性發(fā)展的同時,發(fā)展減少溫室氣體排放的農田管理技術,無疑將有助于促使水稻農業(yè)的可持續(xù)發(fā)展.分子育種技術已經在為農田減肥減藥發(fā)揮巨大作用,但迄今為止,鮮見在溫室氣體減排方面的研究.而最近福建農業(yè)科學院與瑞典研究人員的合作研究成果代表了這方面的突破[2].植物光合作用是植物生長發(fā)育的基礎.通過調控光合產物在地上-地下的分配,使更多光合產物向農作物籽實部分輸送,是作物育種技術研究的重要目標之一.2003年,瑞典學者在對大麥的研究中發(fā)現(xiàn)并分離了一類大麥糖信號轉錄因子[3],命名為SUSIBA2(即:Sugar-signalinginbarley).該信號系統(tǒng)調控淀粉合成,進而可調控所在組織器官作為光合產物傳輸?shù)摹霸础被颉皡R”功能.Sun[3]等發(fā)現(xiàn)SUSIBA2在大麥籽實的高表達,能顯著增加籽實淀粉生成量,提高光合產物的匯強度,并相對減少光合產物向其他器官包括根部的轉移.最近,他們與福建農業(yè)科學院合作,把大麥的SUSIBA2基因轉移到水稻基因組,獲得了兩個純合子品系SUSIBA2-77與SUSIBA2-80.他們分別在田間和植物生長箱進行比較試驗,發(fā)現(xiàn)SUSIBA2-77的甲烷排放量只有野生對照組(Nipp)的10%以下.隨后,他們在福州、廣州和南寧三地(生態(tài)環(huán)境差異很大)進行SUSIBA2-77與SUSIBA2-80的田間試驗,發(fā)現(xiàn)SUSIBA2-80與SUSIBA2-77呈現(xiàn)類似的趨勢.基因測序結果顯示這與HvSUSIBA2的活性有著緊密的聯(lián)系,而與SUSIBA2基因在水稻基因組的插入位點并無太大關聯(lián).為了深入探討HvSUSIBA2植株甲烷減排的機理,他們采用了三管齊下的方法:定量測定根際產甲烷微生物的變化;觀測SUSIBA2植株的表型性狀;描述基因型的變化特征.
采用熒光原位雜交和定量PCR分析方法,他們發(fā)現(xiàn)產甲烷古菌總量以及主要菌群的豐度在SUSIBA2水稻的根際顯著小于Nipp野生型.從表型性狀來看,相比野生對照組,SUSIBA2-77的谷粒飽滿,稻穗較大,甚至出現(xiàn)下垂,而根系較纖細;地上部分的干重較大,地下部分較小;谷粒的淀粉含量(87%)顯著高于野生對照(77%).有意思的是,SUSIBA2基因的轉入使得水稻莖稈的淀粉含量也顯著增加,而葉子和根部并未出現(xiàn)明顯變化.選取糖信號系統(tǒng)相關的基因進行基因表達(轉錄組和蛋白組)分析,作者進一步證實了SUSIBA2在不同組織器官的表達調控功能.為此,他們提出了SUSIBA2轉基因水稻增產減排的雪球效應模型.他們認為SUSIBA2水稻使籽實作為光合產物匯的強度顯著增強,當糖濃度隨光合作用增加時,SUSIBA2能夠提高籽實中糖誘導靶基因的表達活性,增強籽實的光合產物匯強度,并促使籽實從源組織攝取更多的糖.該過程循環(huán)往復,最終增加了籽實淀粉含量,形成了更加飽滿的谷粒.根部和葉子則由于缺乏SUSIBA2的高表達,光合產物的分配相對較少.總之,轉基因水稻使更多的光合同化碳輸送到籽實,而向地下的分配顯著減少.其結果是根系分泌物降低,土壤中產甲烷有機底物減少,產甲烷微生物的生長和活性受到影響,甲烷的排放顯著降低.過去大量研究探索了水稻植物生長、根系分泌物與甲烷排放的關系,研究發(fā)現(xiàn)在沒有人為添加有機肥或秸稈還田的情況下,稻田甲烷排放量與水稻根系分泌作用呈正向線性關系[4].研究還發(fā)現(xiàn),水稻品種和土壤氮磷養(yǎng)分條件對甲烷排放的影響很大程度上取決于這些因子對根系分泌作用的調控[4-6].
隨后,穩(wěn)定同位素示蹤研究表明,水稻根際存在活躍的產甲烷菌群[7],支持了甲烷產生與根系分泌作用直接相關的認識.基于甲烷排放與植物生長及根系分泌作用的關系,研究者曾嘗試篩選能滿足高產和低甲烷排放的水稻品種[4,8],另有研究表明人為控制水稻分蘗和稻穗數(shù)可調控甲烷排放量[9],支持通過優(yōu)化水稻光合產物分配、提高谷物產量、發(fā)展高產低甲烷排放育種技術的研究設想.遺憾的是,迄今為止從未有符合推廣應用要求的水稻品種被研發(fā)出來.Su等[2]采用生物工程技術,顯著推動了這方面的研究發(fā)展.Su等的研究代表生物工程技術或分子育種技術為解決水稻農業(yè)可持續(xù)發(fā)展做出的一步重要嘗試.盡管這個嘗試本身還有一些值得商榷的問題,例如:SUSIBA2轉基因是否會影響植株的理想根冠比?谷物和地上部分的光合產物匯強度過高,勢必影響根系生長,這或許會降低根系的養(yǎng)分吸收能力和物理支撐能力.因此,通過調控光合產物源-匯關系發(fā)展高產低甲烷排放品種,只能在滿足理想根冠比情況下才實際可行.但不管怎樣,該嘗試對于通過學科交叉,開發(fā)水稻農業(yè)可持續(xù)發(fā)展的新技術具有重要引導意義.水稻根際微生物調控可能是非常值得下一步思考研究的問題.長期以來,國內外對水稻生物學研究一直非常重視,我國尤其如此.目前已經有3000多株水稻的基因組得到測序[10],這為深入研究水稻與環(huán)境相互作用提供了難得的機會.另一方面,水稻土及根際微生物的研究也取得了顯著進展.這為水稻分子生物學或生物工程技術與根際微生物研究的交叉發(fā)展提供了機遇.越來越多的研究表明,植物種類對根際微生物群落具有選擇性,其內在原因或許可追溯到植物和根際微生物基因組的差異.植物和根際微生物可能都擁有編碼一些信號分子的基因,用于調控植物與根際微生物的專一性相互作用,豆科植物與根瘤固氮菌之間的信號傳遞即是一個典型例子.水稻基因組與微生物基因組的研究能否推動水稻-根際微生物專一性相互作用的認識?并通過發(fā)展生物工程技術,調控根際微生物的群落結構,實現(xiàn)水稻高產、優(yōu)質以及生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展?這將是未來研究的重要挑戰(zhàn).一個理想的水稻-根際微生物相互作用模式可能具有以下一些特征(圖1):(1)抑制產甲烷菌,但有利于甲烷氧化菌活動;(2)激發(fā)共生或非共生固氮菌;(3)促進有益于根系和植物生長的促生菌;(4)有利于養(yǎng)分高效利用的微生物;(5)抑制病原菌的生長活動.通過生物工程技術,充分挖掘植物-根際微生物相互作用關系,促進水稻生產體系的可持續(xù)發(fā)展,必將成為未來水稻農業(yè)科學的一個重要發(fā)展趨勢.
作者:徐鐿欽 陸雅海 單位:北京大學城市與環(huán)境學院
農業(yè)是湖南省重點扶持的產業(yè),不斷加強對農業(yè)發(fā)展的支持力度,促進農業(yè)更好的發(fā)展。在農業(yè)生產過程中,受到氣象因素的影響較大,因此加強此課題的研究,提出服務策略,有助于農業(yè)生產。
1 湘西氣候特點分析
湘西州地處湖南省西北部和云貴高原東側,武陵山脈的中段,屬中亞熱帶季風性濕潤氣候,四季分明、氣候溫和、雨量充沛但時空分布不均,高溫多霧氣候特點。降雨量在1300~1500毫米范圍內,年均氣溫在15.8℃~16.9℃范圍內。年平均相對濕度80%~85%,最小相對濕度10%~15%,無霜期長,年平均無霜期290~300天。歷年平均日照總時數(shù)1150~1160小時。
2 湘西特色農業(yè)氣象服務現(xiàn)狀
2.1 時效性差
從氣象服務流程角度來說,當天氣預警信息制作完成,氣象部門先要將信息傳遞給政府部門,再傳遞各相關部門,致使信息傳遞時間較長,難以及時發(fā)送給農民。在此模式下,若發(fā)生突發(fā)性天氣,難以為農民爭取更多的準備時間,使得氣象災害損失較大,難以發(fā)揮特色農業(yè)氣象服務的功能作用[1]。
2.2 服務產品少
湘西州氣象部門現(xiàn)有的農業(yè)服務產品中,以農村公共氣象服務產品為主,產品類型單一,缺少精細化和多元化的特色農業(yè)氣象服務產品。從服務質量角度來說,服務缺乏實用性與時效性。
2.3 特色農業(yè)氣象服務體系不健全
若想不斷地提升特色農業(yè)氣象服務水平,則需要健全的服務體系支撐。從湘西特色農業(yè)服務現(xiàn)狀來說,缺乏健全的農業(yè)氣象服務體系,使得服務工作范圍變窄,服務工作規(guī)范性較差。以湘西地區(qū)為例,特色農業(yè)氣象服務還處于發(fā)展階段,技術水平較低,實時監(jiān)測系統(tǒng)的應用水平不足,難以提供針對。
3 加強特色農業(yè)氣象服務的策略
3.1 推出智慧氣象服務
特色農業(yè)氣象服務的創(chuàng)新,要做好精準性和針對性的把控,要強化特色現(xiàn)代化農業(yè)核心示范園智慧氣象服務。以某地區(qū)為例,在開展特色氣象服務時,針對智慧農業(yè)基地,提供直通式氣象服務。主要提供以下服務:在重要天氣過程期間,提供點對點服務,強化服務的針對性,實現(xiàn)氣象服務和農業(yè)物聯(lián)網相互融合。相關技術利用終端,比如APP等,能夠實時獲取氣象信息,采取生產措施;提供多樣化氣象服務。組織服務人員,面向農戶,為其提供氣象指導工作。例如,針對葡萄種植農戶,服務人員深入到生產現(xiàn)場,掌握園區(qū)內氣象情況,提出氣象專業(yè)建議,包括建?h采用套袋技術和雨水清理等技術手段,來應對病害問題;通過在生產基地和示范園區(qū)等,安裝傳感器的方式,實時采集生產現(xiàn)場的氣象信息,為其提供實時服務,實現(xiàn)預報到種植區(qū)域。湘西地區(qū)農作物種植相對分散,傳統(tǒng)的氣象服務范圍廣,缺乏針對性,開展精細化特色氣象服務,應用精細化預報技術和數(shù)據(jù)信息采集技術等,針對特色農作物種植區(qū)域特點,包括種植位置和發(fā)育期等,逐步開展精細化服務,來提升特色農業(yè)氣象服務水平[2]。
3.2 完善氣象站網
建立地面氣象觀測站點,進行氣象數(shù)據(jù)信息采集,能夠為特色農業(yè)氣象服務的開展,提供堅實的保障。部分地區(qū)已經設立了氣象觀測點,但為了能夠提高特色農業(yè)氣象服務水平,還需要不斷完善氣象站網建設??蓮囊韵路矫婕右园芽兀和茝V5層梯度自動化氣象站,提高服務工作質量,為農業(yè)生產實現(xiàn)氣象防災減災,提供技術保障;完成基礎數(shù)據(jù)信息采集和存儲,包括種植位置信息和生長信息等,為精細化預報服務,提供數(shù)據(jù)支持;做好重點時節(jié)的天氣監(jiān)測工作,為特色農業(yè)生產提供直通式跟蹤服務,為農戶生產提供科學的氣象服務指導工作。
3.3 提高產品科技含量
建立特色農業(yè)氣象監(jiān)測網,提升氣候因素觀測數(shù)據(jù)信息的精準性和完整性,提高特色農業(yè)氣象服務產品的質量。為保障氣象服務的針對性和有效性,要針對各地區(qū),制作特色農業(yè)氣象服務產品,提高產品的適用性以及專業(yè)性,為本地區(qū)特色農業(yè)的發(fā)展,提供技術保障。借鑒其他地區(qū)的先進做法,創(chuàng)新氣象服務方式,以便更好的適應特色農業(yè)發(fā)展的氣象服務需求。加大創(chuàng)新力度,不斷豐富服務內容,推動氣象服務的轉變,朝特色化以及專業(yè)化等方向不斷發(fā)展,實現(xiàn)對局部小氣候環(huán)境的實時觀測和連續(xù)觀測,不斷提高氣象觀測數(shù)據(jù)的精準性,提升氣象服務的時效性。不斷地提高特色農業(yè)氣象服務產品質量,為農民生產,提供具有實時性和準確性的氣象服務,便于及時做好防災減災工作。除此之外,要加強地方氣象部門和農業(yè)部門之間的聯(lián)系,構建聯(lián)合服務平臺,開展公益性基本服務,例如,氣象監(jiān)測預報預警等工作。建立特色農業(yè)氣象服務中心,來負責編制業(yè)務服務規(guī)范以及標準,加強特色農業(yè)氣象服務技術研究,為特色農業(yè)氣象服務的開展,提供堅實的技術支持。加強和其他地區(qū)的交流,為相關特色農業(yè)生產區(qū)域,提供具有針對性的特色農業(yè)氣象服務產品。
1.基本情況
“十五”期間,農業(yè)部安排我省農業(yè)標準化示范區(qū)項目6個,項目資金61萬元,涉及6個縣(市、區(qū))?!笆晃濉逼陂g,農業(yè)部加大對農業(yè)標準化示范推廣力度,共安排我省農業(yè)標準化示范縣創(chuàng)建項目14項,涉及13個縣(市、區(qū))。其中:糧食類7項、特產類1項、水果類1 項、蔬菜類5項。項目資金總投入310萬元,示范規(guī)模81.3萬畝,建立核心示范區(qū)29個,核心示范區(qū)面積28萬畝,依托國家、省級農業(yè)產業(yè)化龍頭企業(yè)27家,輻射帶動周圍農戶2.8萬戶,核心示范區(qū)農民收入同比平均增加12.8%。
在國家農業(yè)標準化示范推廣項目的引領帶動下,我省采取得力措施,加大資金投入,努力擴大農業(yè)標準化示范區(qū)發(fā)展規(guī)模,2003 ~ 2010年,全省利用省級農產品質量安全專項經費、農業(yè)綜合開發(fā)資金落實省級農業(yè)標準化示范區(qū)項目122個,項目資金總額1228萬元。
2.主要成效
農業(yè)標準化體系建設,使標準化示范區(qū)輻射示范帶動作用日益增強,農業(yè)生產經營行為得到進一步規(guī)范,生產者標準化意識普遍提高,為我省農產品質量安全水平的提升奠定了堅實基礎。
2.1質量安全意識明顯提升 通過示范縣創(chuàng)建,項目區(qū)內管理者、生產者、經營者和消費者質量安全意識都得到進一步增強,農業(yè)生產企業(yè)、農民經濟合作組織及廣大農民的責任主體意識有了進一步提高,通過核心示范區(qū)建設,起到了示范帶動作用,項目實施縣示范產品相關產業(yè)的農產品質量安全水平得到進一步提高,項目實施縣從未發(fā)生任何農產品質量安全事故。
2.2品牌建設成效明顯增強 通過標準化示范縣創(chuàng)建項目的實施,有力推動了農業(yè)標準化的大發(fā)展,品牌意識明顯增強。如:柳河全縣范圍內30萬畝水稻所產大米,全部被國家工商局確認為“姜家店大米”地理標志保護產品;舒蘭市以華豐米業(yè)公司生產的“平安牌’大米為先導,在產品包裝、市場營銷上有效整合,帶動發(fā)展了“米賊”、“御鼎貢米”和“舒禾牌’’等新興品牌,“豐珠牌’’舒蘭貢米2000 ~ 2002年連續(xù)三年被評為吉林省優(yōu)質名牌產品;前郭縣“德佶牌”、“二馬泡牌”大米被評為省名牌產品。敦化、琿春、和龍等市的“三品”規(guī)模及數(shù)量得到不斷擴大和增加。各標準化創(chuàng)建縣建設的核心示范區(qū)示范品種均通過了“無公害、綠色、有機”認證。
2.3農業(yè)綜合效益明顯提高 在“十一五”期間標準化示范縣建設中,27個核心示范區(qū)農民共增收15億元,人均增收超1000元。標準化示范縣三年的創(chuàng)建期內,示范區(qū)農民人均純收入超過6500元,比創(chuàng)建前平均增長30%以上。通過項目實施,各項目縣基本形成了企業(yè)+合作社+基地+農戶的生產模式。同時生產基地實現(xiàn)了種子良種化、生產規(guī)?;?、種植規(guī)范化,強化產地環(huán)境監(jiān)測,推行平衡配方施肥技術,嚴禁使用高毒、高殘留農藥,推廣新型高效、低毒、低殘留農藥,有效減少對土壤的污染,取得了良好的生態(tài)效益。
2.4農產品質量安全得到保障 在項目實施期間,各項目創(chuàng)建縣加大了農產品監(jiān)控力度和農業(yè)投入品的監(jiān)管力度,并采取日常監(jiān)測和專項檢查相結合的方式,對所轄區(qū)域農產品加大抽檢數(shù)量,擴大抽檢范圍,適時掌握農產品質量安全動態(tài),有的放矢地調整工作措施。進一步加大對示范區(qū)內農業(yè)投入品的監(jiān)控力度,整頓農資市場秩序,開展拉網式排查高毒、高殘農藥的銷售使用,及時消除安全隱患,并將投入品檢查信息采取日報、周報和月報制,發(fā)現(xiàn)問題及時處理,有效杜絕了重大農產品安全事故的發(fā)生。
3.主要做法
在示范縣創(chuàng)建過程中,重點圍繞“兩提兩增”,即提升農業(yè)標準化生產能力和農產品質量安全水平、增強農業(yè)競爭力和增加農民收入為基本目標,嚴格按照項目建設標準組織農產品生產企業(yè)、協(xié)會和農戶進行生產,在核心示范區(qū)建立生產檔案、投入品使用記錄和產品標識,建立農產品質量安全追溯制度,確保對生產過程的全程監(jiān)控。
3.1加強領導,提供堅強的組織保障 各示范創(chuàng)建縣(市)政府高度重視標準化示范縣創(chuàng)建工作,均成立了由主管農業(yè)的副縣(市)長任組長的項目建設領導小組,農業(yè)、質監(jiān)、工商、發(fā)改、財政、核心示范區(qū)有關鄉(xiāng)鎮(zhèn)等相關單位為成員單位,在縣(市)農業(yè)局設立領導小組辦公室,負責項目的整體實施。同時,將項目示范建設任務納入政府對核心示范區(qū)有關鄉(xiāng)鎮(zhèn)政府綜合目標考核的重要內容,各鄉(xiāng)鎮(zhèn)也具體落實了項目負責人,把農業(yè)標準化示范項目納入目標管理,縣(市)里落實承包責任,責任到人、任務到人、措施到位,嚴格考核,充分調動了市、鄉(xiāng)、村各級干部的積極性,保證了標準化示范縣建設順利開展。
3.2政策扶持,建立完善的支撐體系 各縣(市)立足本地實際,對農業(yè)標準化示范縣建設在資金、技術支撐、品牌創(chuàng)建等方面采取一系列扶持優(yōu)惠政策措施,對項目區(qū)依托資金、項目、技術集成,支持生產技術標準推廣、檢驗檢測體系建設、病蟲害防治、核心技術推廣、農產品質量認證、生產基地與示范區(qū)等建設,夯實了標準化生產基礎。同時,各項目縣都建立了農產品質量安全監(jiān)管機構,籌建了檢驗機構,對示范區(qū)的示范農產品進行的效監(jiān)管和農殘檢測。如:柳河縣以政府文件的形式發(fā)了5個文件,完善了示范縣創(chuàng)建過程中的組織建設、制度建設,為示范縣創(chuàng)建工作給足了政府扶持。
3.3強化管理,健全規(guī)范的服務體系 一是抓好技術指導服務。各示范縣創(chuàng)建領導小組定期組織技術人員、聘請有關專家組成專職技術服務隊伍,進村入戶,提供技術服務和咨詢,集中解決核心示范區(qū)農民在生產中遇到的問題,通過印發(fā)農業(yè)標準化知識手冊和利用農業(yè)信息的網絡體系,做好項目示范區(qū)建設中的標準化技術指導、質量標準、產品市場狀況等信息服務工作,為核心示范基地在規(guī)范化、標準化管理和病蟲害防治、信息等方面做好指導服務工作;二是強化生產過程監(jiān)管。嚴格按照生產技術規(guī)程,做好示范區(qū)的標準化生產示范基地建設。積極支持和認真指導各基地鄉(xiāng)鎮(zhèn)開展產地和產品質量認證工作。強化法制管理,加強技術標準、產品檢測檢驗、產品質量安全認證等質量安全保障體系建設,做好產品質量的監(jiān)控。聯(lián)合工商、農業(yè)執(zhí)法、質檢等部門,切實抓好肥料、農藥等投入品和產地環(huán)境的監(jiān)測檢驗工作,為提高農產品質量安全水平提供有效保障;三是加強宣傳培訓。堅持“實用、實際、實效”的原則,切實加強技術培訓工作,把科研、培訓與生產結合起來,把試驗、示范與推廣結合起來,把科技推廣成效與科技人員的經濟效益結合起來。據(jù)不完全統(tǒng)計,“十一五”期間,全省各項目縣共舉辦標準化示范管理技術培訓班508期、培訓農民3.5萬人(次),技術骨干培訓班28期,培訓技術骨干4600多人(次),開展咨詢宣傳210場次,印發(fā)各類宣傳資料16萬份(冊)。實現(xiàn)了科學化種植、規(guī)范化管理、標準化生產、集約化經營,標準化生產管理水平的持續(xù)提高。
3.4示范帶動,推廣效果不斷深入 以核心示范區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)和示范村為突破口,大力推廣標準化生產配套技術,加大采用專用優(yōu)質抗病品種、科學合理施肥、科學用藥等無公害生產技術標準的推廣力度,以示范點建設為依托,大力推廣農業(yè)投入品使用過程中的的標準化、規(guī)范化,推行使用高效、低毒、低殘留農藥和生物農藥,嚴格執(zhí)行農藥安全間隔期;推廣平衡施肥技術,指導農民科學合理地使用各種肥料,杜絕為追求產量而過量用肥現(xiàn)象;實行種植技術標準化,推廣符合無公害生產要求的種植技術規(guī)程,同時大力推廣新技術、新品種和新的種植模式,使農戶嚴格按有關規(guī)程進行標準化、規(guī)范化生產,生產技術更加規(guī)范,產品質量和經濟效得到明顯。
4.存在問題與建議
在農業(yè)標準化示范縣項目實施過程中,一些問題仍然制約著農業(yè)標準化的實施與發(fā)展。一是標準化示范推廣必須與農業(yè)生產規(guī)?;噙m應,發(fā)展規(guī)?;a是實施農業(yè)標準化生產的必要前提當,前以一家一戶為主的生產經營模式與標準化生產很難接軌;二是示范帶動作用有一定局限性,標準化項目很受基層農業(yè)部門歡迎,是實實在在的惠民項目,但每年數(shù)量太少,難以平衡;三是標準化示范縣創(chuàng)建品種過于窄,從種植業(yè)來說,應統(tǒng)籌考慮食用農產品,而不應局限于蔬菜、水果;四是要加大對從事標準化工作人員的培訓,特別是省一級從事標準化工作的管理人員和縣級農業(yè)部門項目實施人員,急需進行知識更新,提高業(yè)務工作水平。
關鍵詞:生物工程專業(yè) 工學專業(yè) 教育部直屬 985高校 211高校
中圖分類號:G421 文獻標識碼:A 文章編號:1673-9795(2014)03(b)-0014-02
《普通高等學校本科專業(yè)目錄和專業(yè)介紹》(1998年版本)指出生物工程專業(yè)培養(yǎng)目標是能在生物技術與工程領域從事設計、生產、管理和新技術研究、新產品開發(fā)的工程技術人才[1]。但是,2012年卻是要培養(yǎng)能在生物技術與工程等相關領域從事生物工程產品生產、工藝設計、生產管理、新技術研究和新產品開發(fā)的學科交叉應用型人才。[2]為了更好的了解我國內地普通高校開設生物工程專業(yè)的現(xiàn)狀,需要對開設該專業(yè)的高校做一個簡單的分析,以便對未來高校開設相關專業(yè)有一個定性的對比,也為將來高中畢業(yè)生高考時選擇相關專業(yè)提供一定的參考依據(jù)。
1 我國內地開設生物工程專業(yè)的高校
1.1 華東地區(qū)開設生物工程專業(yè)的高校
華東地區(qū)共有91所高校開設生物工程專業(yè)。
山東?。?2所),包括:山東大學,聊城大學,青島科技大學,曲阜師范大學,山東建筑大學,山東科技大學,山東工大學,煙臺大學,魯東大學,山東農業(yè)大學,齊魯工業(yè)大學,中國海洋大學,青島農業(yè)大學,菏澤學院,泰山醫(yī)學院,煙臺大學文經學院,德州學院,聊城大學東昌學院,曲阜師范大學杏壇學院,青島農業(yè)大學海都學院,哈爾濱工業(yè)大學(威海),濟寧學院。江蘇?。?0所),包括:江南大學,東南大學,中國礦業(yè)大學,南京理工大學,中國藥科大學,南京農業(yè)大學,南京工業(yè)大學,南京林業(yè)大學,常州大學,揚州大學,江蘇科技大學,南京財經大學,常熟理工學院,徐州工程學院,淮陰師范學院,鹽城師范學院,淮海工學院,鹽城工學院,淮陰工學院,南京工業(yè)大學浦江學院。浙江?。?6所),包括:浙江大學,浙江工業(yè)大學,浙江工商大學,寧波大學,浙江中醫(yī)藥大學,浙江萬里學院,浙江科技學院,中國計量學院,湖州師范學院,嘉興學院,湖州師范學院,嘉興學院南湖學院,中國計量學院現(xiàn)代科技學院,浙江大學寧波理工學院,寧波大學科學技術學院,臺州學院。安徽?。?0所),包括:安徽大學,合肥工業(yè)大學,淮北師范大學,安徽工程大學,皖西學院,合肥學院,安徽科技學院,安徽工程大學機電學院,淮北師范大學信息學院,蚌埠學院。江西?。?0所),包括:南昌大學,江西理工大學,江西農業(yè)大學,江西中醫(yī)藥大學,江西科技師范大學,江西師范大學,宜春學院,江西中醫(yī)學院科技學院,南昌大學科學技術學院,南昌理工學院。福建?。?所),包括:廈門大學,福建師范大學,福建農林大學,福州大學,華僑大學,集美大學,福建師范大學閩南科技學院,福州大學至誠學院。上海市(5所),包括:上海交通大學,華東理工大學,東華大學,上海大學,上海應用技術學院。
1.2 華中地區(qū)開設生物工程專業(yè)的高校
華中地區(qū)共有63所高校開設生物工程專業(yè)。
湖北?。?5所),包括:湖北大學,湖北工業(yè)大學,華中農業(yè)大學,中南民族大學,長江大學,三峽大學,武漢紡織大學,武漢輕工大學,湖北工程學院,湖北民族學院,武漢科技大學,武漢工程大學,黃岡師范學院,華中科技大學武昌分校,三峽大學科技學院,武昌理工學院,湖北理工學院,武漢紡織大學外經貿學院,湖北民族學院科技學院,湖北工程學院新技術學學院,華中農業(yè)大學楚天學院,湖北大學知行學院,武漢長江工商學院,湖北工業(yè)大學工程技術學院,武漢生物工程學院。湖南?。?0所),包括:長沙理工大學,吉首大學,湖南農業(yè)大學,湖南科技大學,中南大學,湘潭大學,湖南農業(yè)大學,湖南中醫(yī)藥大學,中南林業(yè)科技大學,懷化學院,邵陽學院,湖南理工學院,湖南科技學院,長沙學院,湖南工程學院,湖南中醫(yī)藥大學湘杏學院,吉首大學張家界學院,湖南農業(yè)大學東方科技學院,湖南工程學院應用技術學院,湖南城市學院。河南省(18所),包括:河南大學,河南農業(yè)大學,河南工業(yè)大學,河南師范大學,河南科技大學,鄭州大學,新鄉(xiāng)醫(yī)學院,鄭州輕工業(yè)學院,南陽師范學院,南陽理工學院,河南科技學院,周口師范學院,商丘師范學院,平頂山學院,安陽工學院,新鄉(xiāng)醫(yī)學院三全學院,河南城建學院,河南科技學院新科學院。
1.3 華北地區(qū)開設生物工程專業(yè)的高校
華北地區(qū)共有40所高校開設生物工程專業(yè)。
山西省(11所),包括:中北大學,山西大學,山西農業(yè)大學,中北大學,太原理工大學,太原理工大學,山西農業(yè)大學,山西大同大學,太原工業(yè)學院,山西農業(yè)大學信息學院,太原理工大學現(xiàn)代科技學院。北京市(9所),包括:北京航空航天大學,北京化工大學,中國農業(yè)大學,北京工商大學,北京聯(lián)合大學,北京農學院,北京理工大學,北京化工大學,中國礦業(yè)大學(北京)。河北省(10所),包括:河北大學,河北經貿大學,燕山大學,河北農業(yè)大學,河北科技大學,河北科技大學理工學院,河北農業(yè)大學現(xiàn)代科技學院,河北工業(yè)大學城市學院,燕山大學里仁學院,石家莊學院。天津市(6所),包括:天津大學,天津商業(yè)大學,天津科技大學,天津理工大學,河北工業(yè)大學,天津農學院。(4所),包括:內蒙古大學,內蒙古科技大學,內蒙古工業(yè)大學,內蒙古農業(yè)大學。
1.4 東北地區(qū)開設生物工程專業(yè)的高校
東北地區(qū)共有38所高校開設生物工程專業(yè)。
遼寧?。?6所),包括:沈陽藥科大學,大連理工大學,沈陽大學,遼寧石油化工大學,遼寧科技大學,大連大學,沈陽化工大學,大連工業(yè)大學,沈陽農業(yè)大學,遼寧工程技術大學,東北大學,沈陽城市學院,沈陽農業(yè)大學科學技術學院,大連民族學院,沈陽化工大學科亞學院。吉林?。?2所),包括:吉林大學,延邊大學,長春工業(yè)大學,東北電力大學,東北師范大學,長春理工大學,吉林農業(yè)大學,吉林農業(yè)科技學院,吉林化工學院,吉林工程技術師范學院,長春科技學院,吉林工商學院。黑龍江?。?0所),包括:哈爾濱工業(yè)大學,東北農業(yè)大學,東北林業(yè)大學,黑龍江大學,齊齊哈爾大學,黑龍江八一農墾大學,哈爾濱商業(yè)大學,黑龍江東方學院,綏化學院,東北農業(yè)大學成棟學院。
1.5 西南地區(qū)開設生物工程專業(yè)的高校
西南地區(qū)共有25所高校開設生物工程專業(yè)。
四川?。?3所),包括:四川大學,西南交通大學,四川農業(yè)大學,西南石油大學,成都理工大學,西南科技大學,西華大學,宜賓學院,西昌學院,攀枝花學院,四川理工學院,成都信息工程學院,成都學院。重慶市(5所),包括:重慶大學,重慶理工大學,重慶工商大學,西南大學,長江師范學院。貴州?。?所),包括:貴州大學,貴州師范大學,貴陽學院,貴州大學明德學院,遵義醫(yī)學院。云南?。?所):昆明理工大學。自治區(qū)(1所):大學。
1.6 華南地區(qū)開設生物工程專業(yè)的高校
華南地區(qū)共有20所高校開設生物工程專業(yè)。
廣東?。?2所),包括:華南理工大學,華南農業(yè)大學,廣州大學,廣東工業(yè)大學,廣東海洋大學,廣東石油化工學院,廣東石油化工學院,嘉應學院,華南師范大學,廣東醫(yī)學院,北京理工大學珠海學院,電子科技大學中山學院,仲愷農業(yè)工程學院。廣西壯族自治區(qū)(7所),包括:廣西大學,桂林電子科技大學,廣西科技大學,桂林理工大學,賀州學院,廣西大學行健文理學院,桂林理工大學博文管理學院。海南?。?所):海南大學。
1.7 西北地區(qū)開設生物工程專業(yè)的高校
西北地區(qū)共有16所高校開設生物工程專業(yè)。
陜西省(7所),包括:西安交通大學,陜西科技大學,西安工程大學,西北農林科技大學,長安大學,西北大學,陜西理工學院。甘肅?。?所),包括:蘭州理工大學,蘭州交通大學,西北民族大學,甘肅農業(yè)大學,河西學院。青海省校(2所),包括:青海民族大學,青海師范大學。新疆維吾爾族自治區(qū)校(1所):新疆大學。寧夏回族自治區(qū)(1所):北方民族大學。
2 開設生物工程專業(yè)的高校數(shù)據(jù)分析
從數(shù)據(jù)來看,開設生生物工程專業(yè)的高校主要分布在華東,華中和華北地區(qū),占了全國內地高校66.21%,接近2/3左右,尤其是靠近東南沿海的華東地區(qū),比例為31.06%,接近1/3。說明在這些地區(qū),生物工程專業(yè)較為受到高校和學生的歡迎,就業(yè)方面應該有很不錯的發(fā)展。
如果從單個省市來看,如圖1所示,開設生物工程專業(yè)的高校主要集中在華中和華東地區(qū)的湖北省、山東省、江蘇省、湖南省、河南省和浙江省,這幾個省占了全國的46.76%的比例,接近一半。一方面的因素與這些地方經濟發(fā)達,也與畢業(yè)生的就業(yè)情況好有關,使得這些地方的高校較大比例的開設生物工程專業(yè),也使得很多學生選擇這個專業(yè)。
參考文獻
【關鍵詞】生物工程專業(yè) 實踐能力 核心 人才培養(yǎng)
【中圖分類號】 G 【文獻標識碼】 A
【文章編號】0450-9889(2015)02C-0170-02
當前,為了應對全球范圍內生物工程應用技術的高速發(fā)展,很多高校紛紛舉辦生物工程專業(yè)。一方面,由于專業(yè)課程設置和人才培養(yǎng)方向趨同,畢業(yè)生的專業(yè)素質與社會需求存在一定的脫節(jié);另一方面,由于國內生物工程領域滯后的產業(yè)環(huán)境和創(chuàng)業(yè)平臺的缺乏,畢業(yè)生就業(yè)和創(chuàng)業(yè)前景受到極大阻礙。對此,高校必須以實踐能力培養(yǎng)為核心,設法在人才培養(yǎng)環(huán)節(jié)上下工夫,通過修訂人才培養(yǎng)方案,開展教學內容與課程體系改革,因材施教,按生物工程應用方向細分培養(yǎng),形成專業(yè)獨特的培養(yǎng)特色和人才素質表征,培養(yǎng)出更適合于生產、科研開發(fā)或社會產業(yè)需求的綜合實踐能力強的專業(yè)人才,拓寬畢業(yè)生就業(yè)渠道,最終增強畢業(yè)生競爭力。湖南農業(yè)大學生物工程類專業(yè)經過連續(xù)10年的辦學,在人才培養(yǎng)模式的改革和實踐方面,以及特色創(chuàng)新人才培養(yǎng)方面積累了豐富的經驗。國家生物產業(yè)發(fā)展“十二五”規(guī)劃要求2015年國內生物產業(yè)產值繼續(xù)翻一番,明確要求培養(yǎng)一批能適應現(xiàn)代生物產業(yè)發(fā)展的高素質、實踐能力強的人才,這對湖南農業(yè)大學生物工程專業(yè)來說,既是一個契機,也是一個挑戰(zhàn)。因而生物工程專業(yè)的人才培養(yǎng)模式綜合改革,需要圍繞以實踐能力培養(yǎng)為核心,培養(yǎng)出實踐能力符合社會需求的畢業(yè)生。
國內外高校對提高學生實踐能力的培養(yǎng)給予高度重視,并積累了豐富有效的實踐經驗,我們從提高生物工程專業(yè)學生實踐能力入手,通過人才培養(yǎng)方案修訂、教學大綱修訂等方式,進行系統(tǒng)的研究、實踐,提出以實踐能力培養(yǎng)為核心,通過強化基礎實踐能力、專業(yè)實踐能力、科研實踐能力,系統(tǒng)地構建融學生的基本技能、創(chuàng)新精神、專業(yè)(社會)實踐能力與一體的立體化人才培養(yǎng)模式(見圖1)。
圖1 生物工程專業(yè)實踐能力培養(yǎng)模式改革方案
一、通過理論教學提高學生實踐基礎知識積累
課程論認為,課堂教學的核心是幫助學生積累和掌握系統(tǒng)的科學文化知識。以學生實踐能力增長為中心的課堂教學模式主要包括兩大基本要素:一是學生積極主動的參與,學生在教學過程中應處于中心地位;二是一般以案例、問題、項目為中心組織教學,從而使課堂教學情景更貼近學生將來需要面臨的真實問題。其特點是:一是注重發(fā)動學生主動參與;二是以具體案例、問題和項目為中心組織教學。生物工程作為工科專業(yè),學生的實踐動手能力培養(yǎng)是重中之重。因此,在理論教學中,我們既注重發(fā)動學生主動參與,又需要大量使用案例法、項目法教學方式,如在課堂上常采用小組報告針對不同的專業(yè)問題進行討論,采用案例分析、項目實施的方式講解工藝的設計等。這些手段和方式的運用,有效地提高了學生基礎實踐知識的積累。
為了在理論教學方面強化學生實踐基礎知識的積累,在修訂生物工程人才培養(yǎng)方案時,我們根據(jù)實踐教學模塊及其包含的知識點分布,增加了相關理論課程的學時計劃;之后,進一步匯總實踐能力培養(yǎng)體系知識點,根據(jù)知識點分布修訂相關理論課程教學大綱、實踐課程教學大綱,打破了以往理論課程教學獨自開設的局面,讓理論教學相對獨立而又互有側重點,重點是培養(yǎng)學生形成完整、系統(tǒng)的實踐基礎知識體系,這種方式有效地避免了重復教學、盲目教學,從而更好地圍繞培養(yǎng)實踐能力知識積累打造精品課堂,提高了基礎課和專業(yè)基礎課程培養(yǎng)模塊的教學質量。
二、通過專業(yè)綜合實驗培養(yǎng)學生基礎實踐能力
在世界各國的高校中,實驗課程教學都是一種有悠久傳統(tǒng)的培養(yǎng)學生實踐能力的教學模式。湖南農業(yè)大學生物工程專業(yè)經過改革后,在專業(yè)基礎課實踐模塊應用現(xiàn)代教育技術,降低了傳統(tǒng)的“演示性”、“驗證性”實驗的開設比例,提高了“三性”實驗比例,同時制定實踐能力考核評價細則,保證了學生的基礎實踐能力培養(yǎng)達到目標。改革前,生物工程專業(yè)實驗課程有生物制藥、酶工程、發(fā)酵工程和生物分離工程實驗,以往都是單獨開課,沒有進行銜接。改革后,4門專業(yè)課程整合到一起,以生物工程綜合大實驗的方式開課,具體時間安排在理論課結束后,并且在綜合實驗中將學生要掌握的專業(yè)技能有機地統(tǒng)一起來,系統(tǒng)地安排實踐內容,讓學生的實踐技能得到高度整合和貫通。
三、通過生產實習和畢業(yè)實習培養(yǎng)學生專業(yè)實踐能力
在世界各國的高校中,見習、實習是一種非常普遍的培養(yǎng)學生專業(yè)實踐能力的人才培養(yǎng)模式。在美國的高校,實習長期受到高度重視。法國改革了以往把實習放在最后培養(yǎng)階段的做法,實施不間斷實習制度,每學期安排每周2~4小時的責任實習。俄羅斯近年來開創(chuàng)了連續(xù)性教育―實踐模式,即將教育―實踐培養(yǎng)環(huán)節(jié)貫穿于從入校到畢業(yè)的整個培養(yǎng)過程中。為提高學生的實踐能力,在人才培養(yǎng)方案中,湖南農業(yè)大學非常重視實習模塊安排,在學生剛進入專業(yè)基礎課程學習時,組織學生到周邊的生物制藥企業(yè)、生物發(fā)酵企業(yè)進行參觀實習;此外,在學生結束專業(yè)綜合實驗后,要求學生到指定工廠完成8周的生產實習,以集中實習為主,專業(yè)教師和企業(yè)技術人員共同指導。鑒于工科專業(yè)的特殊性,學生在完成生產實習后,需要立即進入畢業(yè)實習,采取學生和指導老師(含校外企業(yè))雙向選擇的方式,在參與畢業(yè)實習期間圍繞畢業(yè)論文(設計)開展實踐,圍繞生產實踐完成畢業(yè)實習,以分散實習為主。通過全面參與生產、管理、研究和經營活動,提高了學生的專業(yè)實踐能力。
四、通過本科生導師制、產學研合作培養(yǎng)學生科研實踐能力
在美國的高校中,產學合作的主要形式是:高校和企業(yè)合作,企業(yè)提出課題項目和研究經費,供高校研究人員進行研究,方便產生的科技成果立即轉化為生產力。德國的許多大型企業(yè)通常聯(lián)合高校開辦研究機構,充分發(fā)揮高校的科技優(yōu)勢為企業(yè)生產服務。日本的不少高校往往通過“共同研究”和“委托研究”實行“委托研究員”制度,以及合作共建研究所等方式與企業(yè)開展廣泛和深入的聯(lián)系。在上述這些產學研合作的過程中,學生是重要的受益者之一。早在2001年生物工程專業(yè)成立之初,湖南農業(yè)大學就非常重視與相關企業(yè)進行科研、技術合作,共同培養(yǎng)人才。在湖南農業(yè)大學生物工程專業(yè)的人才培養(yǎng)過程中,學生最早在大一下學期申請“大學生科技創(chuàng)新項目”,以個人或團隊形式在老師的指導下開展項目研究;進入大二后,沒有參與大學生創(chuàng)新性項目的學生,學院會以雙向選擇的方式,為他們配備指導教師;此外,學生在大二開始的每個假期,可以自己聯(lián)系或由老師安排進入相關科研院所、企業(yè)從事假期實踐工作。經過這些模塊的培養(yǎng),學生的科研實踐能力得到了很好的鍛煉。
隨著知識經濟時代的到來,以及高校素質教育和教學改革的深入發(fā)展,培養(yǎng)素質高、能力強、具有創(chuàng)新精神的人才,已成為擺在我們面前的一項極為重要和迫切的任務,而實踐教學對開發(fā)學生智力、培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力、提高學生綜合素質起著非常重要的作用。因而,學生的實踐能力培養(yǎng)已成為教學改革中普遍關注的一個問題。21 世紀是一個強調創(chuàng)造與個性的世紀,高校理應順應形勢培養(yǎng)學生的個性與創(chuàng)新能力?!翱平膛d國”戰(zhàn)略奠定了高等教育的龍頭地位,極大地激發(fā)了我國高等教育的發(fā)展,實施素質教育、培養(yǎng)實踐能力強的創(chuàng)新人才又給生物工程專業(yè)人才培養(yǎng)帶來了新的機遇和挑戰(zhàn)。短時間內,擴招背景下師資與資源配置不足問題、畢業(yè)生的社會評價降低的問題、人才培養(yǎng)方案改革的問題等成了當前高校人才培養(yǎng)的熱點。在這一環(huán)境中,我們將繼續(xù)圍繞實踐能力培養(yǎng)為中心,繼續(xù)強化學生的實踐能力,培養(yǎng)合格的人才。
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