王 玮,黎 菁,张 悦
(1.徐淮地区淮阴农业科学研究所,江苏 淮安 223001;2.南京市农业委员会蔬菜园艺处,江苏 南京 210042)
近年来,世界农业科技正孕育着新的革命,以农业生物技术不断取得重大突破为标志,农业生物产业和生物经济逐渐浮出水面,并逐渐成为农业竞争的焦点和核心。生物农业是以生命科学和现代生物技术为基础的新兴产业,是农业现代化发展的必由之路。从我国生物农业产业发展现状来看,现代生物农业产业正在崛起,在生物技术的研发等方面取得了一定的成就;但与国际先进水平相比,我国总体上处于第2方阵(欧美等发达国家处于第1方阵),居发展中国家领先水平。生物农业产业已成为国际生物技术竞争的重要领域和战略新兴产业,也是农业竞争的焦点。南京市政府领导班子十分重视南京市生物农业产业发展,着力将南京打造成全国生物农业的“硅谷”,引领全市农业现代化发展;而作为生物技术应用推广第一线的蔬菜产业,必须紧紧抓住这一难得历史机遇,以构建生物农业“硅谷”为契机,推动南京市蔬菜产业发展与进步。
近年来,生物技术等现代科技迅猛发展,人们用于改造蔬菜作物遗传特性的方法越来越多,在蔬菜育种中的应用主要是转基因技术,包括对抗病毒基因、抗虫基因、抗逆基因、抗除草剂基因、延迟成熟及品质改良等基因的转化。
转基因蔬菜在生产上有非常广阔的应用前景。世界上第1个商业化的转基因植物是转基因耐贮番茄品种FlawSaw,通过抑制乙烯的合成,使果实长期保持绿色硬实,便于运输和贮藏。我国第1个获得农业部批准上市的转基因植物品种是“华番1号”番茄,是由华中农业大学获得的转耐贮藏基因番茄品种。到目前为止,已进行转基因并获得转基因植株的蔬菜主要有番茄、马铃薯、胡萝卜、芹菜、甘蓝、花椰菜、大白菜、黄瓜、茄子等。南京市区内有南京农业大学、江苏省农业科学院、金陵科技学院等一批实力较强的科研单位,在蔬菜转基因育种方面也取得了一定成果。如南京农业大学园艺学院目前已从小白菜5个变种102份种质资源中得到了63 602份的基因序列,获取了能够耐-9.8 ℃的耐寒基因,下一步准备将此基因转到其他蔬菜作物中,从而提高蔬菜品种的抗寒性,增加越冬蔬菜的产量。
生物降解技术主要有微生物农药残留降解技术,即通过分离筛选高效农药残留降解菌,运用微生物发酵技术,制成菌剂,直接施用于田地,是一种新型的生物修复技术。利用微生物降解性酶可以降解土壤与农作物中的农药残留,从而生产出真正无公害、绿色的农产品。目前,南京农业大学生命科学院已率先成功开发这项技术,并获得了国家科技进步二等奖。南京市栖霞区八卦洲街道利用生物降解技术生产无公害芦蒿也获得了成功,经江苏省出入境检验检疫局检测,八卦洲芦蒿产品质量已达到欧美等发达国家农产品准入标准。目前,八卦洲芦蒿已在全国60余座大中城市打开市场,还成功销往日本、韩国以及香港等地区,并受到了当地市民的欢迎。
1.3.1 生物肥料的应用
生物肥料即指微生物(细菌)肥料,简称菌肥,又称微生物接种剂,是由具有特殊效能的微生物经过发酵(人工培制)而成的,含有大量的有益微生物,施入土壤后,能固定空气中的氮素,活化土壤中的养分,改善植物的营养环境,或在微生物的生命活动过程中,产生活性物质,刺激植物生长的特定微生物制品。
生物肥料在无公害、绿色、有机蔬菜等清洁农产品生产过程中将扮演越来越重要的角色,如在有机蔬菜的生产过程中常常需要使用大量的生物肥料以增加有益微生物并抑制土传病害,从而达到有机农产品生产标准。目前,南京市农业科研单位正在进行BGB微生物菌剂的研究工作,所谓BGB微生物菌剂,是一种含有放线菌、固氮菌、有机磷细菌、无机磷细菌、钾细菌、乳酸菌、芽胞菌等多种有益微生物和多种微量元素的微生物菌剂。经研究,番茄施用BGB菌剂后,可比对照植株提前15 d左右上市,且产量也有所提高。
1.3.2 食用菌菌种生产
食用菌生产必须首先解决菌种来源问题,菌种生产作为发酵技术的代表,是现代生物技术在食用菌产业上的应用。目前南京食用菌生产主要集中在高淳,而高淳的食用菌生产所用菌种主要依赖高固公司等大型食用菌生产企业从福建等地引进菌种母种或原种(通常其价格比较高),再由企业对原种进行大量扩繁成为生产种,除满足企业自身所需,还得提供给当地中小种植户,使其从事食用菌生产;因此,南京市大部分食用菌生产企业都缺乏食用菌菌种关键制备技术,从而丧失了食用菌菌种的议价权,只能固守在产业链的下游。
1.3.3 设施蔬菜高温闷棚技术
以太阳、生物、化学所产生的3大热能综合利用为基础,通过高温闷棚处理,促使耕作层土壤形成65 ℃以上的持续高温,能够有效防治致病微生物及大部分地下害虫,获得局部生态防治的良性效应。利用高温闷棚技术,充分腐熟土壤内有机肥,提高作物吸收利用率;通过增加土壤有机质含量,能够改善土壤团粒结构,培养有益微生物群落。南京已经向当地蔬菜基地和蔬菜生产大户推广这项技术,实践证明,采用高温闷棚处理后,土壤各项理化性质趋于合理,有益微生物群落增加,致病微生物明显减少,大部分地下害虫被杀灭,为下茬蔬菜作物的生长提供了一个较好的土壤环境。
秸秆生物反应堆是利用秸秆等农业生物质资源,通过在栽培行底、栽培行间铺设秸秆(内置式)或以秸秆为原料(外置式)通过好氧发酵产生CO2来补充设施蔬菜栽培的CO2肥源和热源,这样既可解决大量秸秆焚烧对环境的污染,又能改善南京设施蔬菜的栽培条件,增加作物产量,提高品质,保证农民收入,是一举多得的农业生产高效、低碳循环之路。南京市蔬菜科学研究所经研究发现,采用秸秆生物反应堆技术处理的莴苣比未使用这项技术的对照产品增产达69.4%,维生素C和可溶性糖含量分别增加了25.4%和12.2%,而硝酸盐含量则降低了30.4%。目前,该技术已经在多个地区进行试验推广。秸秆生物反应堆项目的实施,将有效解决秸秆焚烧等带来的环境污染问题,大大推进秸秆综合利用,促进设施蔬菜增产和农民增收。
此外,农作物秸秆综合利用也是生物循环利用的主要模式之一,如农村地区常见的秸秆还田、秸秆肥料化利用等模式,以及农民自创的“猪—沼—菜”生物循环种养模式等。南京市出台了《南京市农作物秸秆综合利用规划重点工作任务分解方案》,对全市农作物秸秆综合利用提出了具体的目标和建设任务,预计到2020年,全市基本形成布局合理、多元利用的秸秆综合利用产业化格局,全市秸秆综合利用率达到85%以上。秸秆综合利用的实施,有力地促进了南京市新农村建设和农业可持续发展。
采用生物防治方法防治蔬菜病虫害主要包括保护利用天敌和使用生物农药等。首先是保护利用天敌:蔬菜田生态系统有大量捕食性和寄生性天敌昆虫,如瓢虫、草蛉、蜘蛛、捕食螨和寄生蜂,要充分保护和利用天敌来控制害虫;通过间、套种繁殖天敌和选择对天敌杀伤小的农药防治害虫,可以比单纯使用化学农药获得更好的效果。二是推广细菌、病毒等生物农药:细菌主要是苏云金杆菌(BT)、短稳杆菌;病毒主要是菜青虫颗粒体病毒、甜菜夜蛾核型多角体病毒、斜纹夜蛾核型多角体病毒。三是推广植物源农药如天然除虫菊素、苦参碱、蛇床子素、烟碱、印楝素等。南京市各级农业部门通过召开现场会、组织培训班、印发技术资料等方式在全市大力推广生物防治技术,还在各区县各建立1个生物防治示范点,免费提供生物农药用于病虫害防治,并取得了较好的效果。
南京市新一届市委、市政府已经着手对发展生物农业进行专题调研,下一步将以建设生物农业“硅谷”为总抓手,精密筹划,统筹布局;但是,由于对生物农业的认知还不够充分,常常是管中窥豹,缺乏发展生物农业的紧迫感,还没有建立起鼓励发展生物农业科技的体制机制。在转基因育种方面,南京市与世界一流水平还存在较大的差距。
生物农业的发展同样需要人才资源的支撑。南京市虽然农业科研单位不少,但是能够承担尖端生物技术研发的人才并不多,生物农业相关技术开发不畅,难以形成规模性的产业体系;而要建设生物农业硅谷则必须要有一定的技术储备作为核心竞争力,而人才则是这场农业高科技竞争中的关键因素。
好的技术必须进行产业化才能够进入市场,服务大众,而目前南京市大量的技术推广人员对生物农业相关知识欠缺,尚未组织起有效的生物技术推广服务的团队;同时,相关生物技术体系不健全,与生产实际难以有效结合,造成实用科技推广难的现状。
充分利用南京高校、科研院所的科研优势,加大资金支持,加强投入,如设立专项经费并用于对实用生物技术的研发,搭建起生物技术推广的平台。同时,要加强政策倾斜力度,建立健全知识产权保护和交易制度等促进生物农业产业健康发展的体制机制;通过制定重点研究计划等形式,把生物产业技术创新力量整合起来,建立政府、科技界、企业的多种方式的产业技术联盟,为抢占生物农业制高点、实现南京市生物农业跨越式发展提供技术支撑,打造南京生物农业的“硅谷”。
按照《现代农业示范区建设实施意见》和《农业部蔬菜标准园创建规范》的要求,集中力量打造几个现代蔬菜示范区(蔬菜标准园),在示范区(标准园)内实行标准化生产,推广应用生物肥料、生物防治等生物技术,并加强对生物降解、生物发酵、生物循环利用等技术的开发和推广,逐步提高蔬菜产区生物技术的应用水平和范围,以点带面,推动全市蔬菜标准化生产及生物技术应用的普及。
要广泛宣传生物农业的优势,加强对生物农业安全性的宣传,倡导全社会形成积极消费绿色、安全生物农业产品的良好氛围。要加强对蔬菜科技工作者的培训,提高其生物技术推广能力,从而形成南京市蔬菜科技工作者研究、开发、推广生物技术,消费者热衷消费生物农业产品的良性循环。