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农业是一个国家最为重要的经济部门之一。近年来,世界各国都加大了对农业科研的投资和研究开发力度,以谋求在2l世纪中取得各自的优势和重要地位。由此,2l世纪的高科技农业将得到进一步发展,为人类提供的粮食及其他食品将更加丰富。
下面,我们来看一下目前一些高科技在农业方面的应用。以预见其未来的发展趋势。
卫星技术的应用
德国农业专家在收割机上安装一台估产装置,与此同时再装好一台卫星导航仪器。卫星定位系统和估产装置便会记录到反映每块农田的实际年产量是多少的数据。通过数据分析,可以发现每一块地的产量之所以不同,在于土质不一样,使用肥料的差异。还有为了除杂草方便在耕作之前,农业工人携带卫星定位系统接收器在农场的地里走动。这时接收器会准确确定他所在的位置和杂草多的地块,并将杂草多的地块的坐标输入手提式计算机中,再将其他有关数据输进拖拉机上的计算机里。在以后驾驶拖拉机耕作时,卫星定位系
统接收器便会监视拖拉机的行驶方向,在到达杂草多的地里后自动喷洒除草剂,达到除草目的。
在监视虫害情况方面,卫星技术也能起到重要的作用。美国科学家运用卫星遥控技术监测葡萄园的虫害,取得重大突破。加利福尼亚州是美国主要的葡萄生产基地,往往因葡萄蚜虫的侵害而造成巨大损失。科技人员利用飞机和卫星对加州的葡萄园进行地面扫描,然后大面积地收集葡萄叶面反射的热量和光度变化两方面的数据。根据这些数据,可以判断出葡萄是否正受到蚜虫危害。由卫星遥控技术提供的遥感分析,为葡萄蚜虫的早期防治争取宝贵的时间。
在卫星技术在农业中的应用我国发展很突出。2006年9月15号我国长征二号运载火箭成功的将‘实践八号’育种卫星送入预定轨道,卫星主要用于航天育种实验。中国农业科学院负责人介绍说卫星上装载了粮,棉,油,蔬菜,林果花卉等9大类2000余种约215公斤农作物种子和菌种搭载的的数量和种类是1987年开展航天育种研究以来规模最大的一次
发言人还介绍到这是我国发射的第23颗返回式卫星。今后一段西安卫星测控中心对卫星进行跟踪并对其按计化回收。中国返回式卫星将为国内外‘空间微重力实验’用户提供商业服务全面迈向卫星商业服务市场。
近四年来航天育种增加了农作物新品种并按计划推广850万亩增产粮食3.4亿公斤约创收5亿元此前我国已成功进行过13次航天育种实验可以说我国在这一领域取得了显著进展。
激光技术的应用
用适当的激光对农作物加以照射,既能提高产量,还可以培育出新的品种。俄罗斯科学家先用波长441.6纳米、强度10瓦/平方米的蓝色氦——镉激光束照射小麦种子两小时,过三小时再用波长632.8纳米,同样强度的红色氦一氖激光束照射两小时。这种小麦种子分蘖抽穗多,穗头饱满结实,平均每亩可提高产量60千克,小麦的蛋白质含量也增加了5%。近来,日本滨松霍德尼克斯电机厂用半导体激光照射培育水稻也获得了成功。由于叶绿素容易吸引红光,他们就以红色为主的半导体激光对稻苗进行照射。用此法培育水
稻,三个月就可以收获。
美国科技人员发明的激光成像装置可以发射低能激光脉冲,并记录反射光束返回的延误时间。它安装在直升飞机上后,能够使得向果园喷洒的农药节约40%,既节省了资金,又减轻了环境污染。直升飞机起飞后,激光束能扫描飞行的垂直方向,在自动搜寻树木时,如果发现没有树叶便会关闭喷嘴,避免在果树间的空地上喷洒农药。
利用红外扫描的方法,还可以为农作物诊断“疾病”,美国科学家派出飞机在900米高的夜空飞行,机载红外扫描仪沿途测量其下方农作物散发出来的热量。收集到上述信息的计算机可将其绘制成彩色地图。哪里的农作物因患病或遭到虫害侵袭的情况反映得一清二楚。这样就能一方面及时查出病情,有针对性地喷洒农药;另一方面预测庄稼的潜在疾病,采取预防措施。
在我国激光在农业中也有不少进展例如利用对激光的吸收和反射来检测农产品的糖酸度,质地,ph值,成熟度,,干物质等。应用激光诱导莹光技术检测农产品的农药残留量,叶绿素,成熟度,干物质量等。利用激光控制光谱技术检测农产品水分损失量,农药残留量等对激光检测的未来趋势人们有更多的期待。
机器人的应用
工业机器人对公众来说早已不再陌生留,而如今农业机器人也越来越多的出现在农田里,为农业的发展带来极大的便利。
美国研制的施肥机器人能从土壤的实际情况出发适量施肥,因减少施肥总量而降低农业成本,而且有利于地下水质的改善。西班牙发明的采摘柑桔机器人由一台装有計算机的拖拉机、一套光学视觉系统和一个机械手组成,能从橘子的颜色、大小和形状判断出是否成熟并决定能否采摘。它每分钟摘柑桔平均60个,是人工采摘量的七倍。另外,采摘柑桔机器人能依靠装有视频箱的机械手将采摘下来的柑桔按照大小进行分类。
英国西尔索研究所开发的采蘑菇机器人装有录像机、经外线测距仪和视觉分析软件,能确定哪些蘑菇可以采摘以及属于哪种等级,然后测出其高度以便采摘。它每分钟能摘40个,比普通的手工方法快两倍。法国研制的分拣机器人能在潮湿肮脏的环境里工作,把大个番茄和小粒樱桃加以区别,然后分别加以装运。它还可用来分拣不同大小的土豆,并且不会碰坏它们。英国推出的全自动挤奶机器人用气作为动力,韧性大,适应性强,即使奶牛踢它,也不会伤害牛和机器人。它能使奶牛自己选择挤奶时间,从而减少了人为因素的干扰。研究结果表明,很多奶牛更喜欢一天挤四次奶,这能使产奶量增加15%。
由于特殊国情,人口众多,农业劳动力丰富,我国农业机器人研究起步较晚,随着我国国民经济和农业的迅猛发展我国迫切需要通过采用现代农业技术装备提高劳动生产率提高农产品品种,质量为了加速农业市场化,信息化现代化和农产品进入国际市场‘十一五’期间我国在‘863计划’中设置了多项与农业机器人相关的科研选题包括水果,蔬菜收获机器人农业机器智能导航技术,自主作业农业机器人农田自动获取技术等。 生物技术的应用
在当代高新技术中,现代生物技术是最具发展前景、至关重要的前沿学科,而农业领域中的高新技术即生物技术,随着农业技术的发展及生物技术在农业上的广泛应用,21世纪将有大量农业生物技术产品问世。
美国科学家利用抗除草剂基因培育出抗除草剂大豆和小麦新品种,用轉基因技术培育出抗病毒西红柿和烟草。通过转基因植物研究,使土豆的蛋白质含量增加,淀粉含量提高20%—40%。研究人员正在研制能够代替注射疫苗的超基因蔬菜瓜果。他们用基因工程方法把微生物抗原基因植入蔬果细胞中,并在培养基中由这些细胞培植出秧苗,然后移栽到农田中,结出的种子含有异已基因。用这些种子长出的蔬果能够合成细菌原始基因所控制产生的特有物质。也就是说,食用了这样的胡萝卜或香蕉,就如同接种了疫苗一样。
用生物技术遗传工程还可以培育出特殊牲畜,促进畜牧业发展。美国科学家给两千头种猪注入生长基因后,约有20%的卵子发育成超大型猪,生下的小猪等于普通小猪的两倍,三个月后便可上市,省下大批饲料。预计到21世纪前期,用基因工程培育出如牛一般大的猪将有可能成为现实。
另外有关农业防旱,节水方面发达国家也有些新进展。例如;国外采用‘化控节水’是除生物育种节水之外最有效的防旱抗旱措施之一。‘化控节水’是采用一种高分子吸水材料,是一项用于农业生产。,,花卉,园林绿化,,荒漠改造的先进技术。这种高分子吸水材料不仅能在短时间内吸水自身重量的几百倍甚至更高的水分同时还具有超强的保水性能将它放入土壤中不仅能吸收空气与土壤中水份而且能将大量雨水或灌溉水牢固地保存在土壤中形成农作物的‘小水库’它对作物无毒害无污染可与任何肥料农药混合使用同时还能吸收肥料,农药和各种微量元素,使之缓慢释放,提高肥料,农药和各种微量元素的利用率,抗旱保水,有效提高幼苗成活率,推迟作物萎蔫的时间,提早作物成熟期,提高作物产量和质量。这种技术在我国河南有些地区已在试用。
再有美国加州节水灌溉方面进展很快。
1,滴灌;是美国应用较多的一种节水灌溉技术,主要用于葡萄葡萄园采用滴灌技术。滴灌可以提高葡萄产量改善葡萄品质从而进一步提高葡萄酒品质,所以滴灌技术倍受农场主和酒商青睐针对滴灌技术易堵的缺点,美国对水质出理极其严格,一般使用3-4级过滤压力可补偿式滴头的研制与应用是滴灌能在美国快速发展的原因。
2,侵润灌溉;在我国叫‘小管出流灌溉,1993年在中国山东作过试点但由于受灌质量所限发展不快,美国由于经济,科技实力使其在侵润材料研制应用上有长足进步从而使这项技术有了较好前景。
3,关于滴灌技术以色列一直搞的很好,是世界先进水平所以我们在西部开发中聘请以色列专家来指导,协助我搞节水农业。已经取得一定进展。
下面,我们来看一下目前一些高科技在农业方面的应用。以预见其未来的发展趋势。
卫星技术的应用
德国农业专家在收割机上安装一台估产装置,与此同时再装好一台卫星导航仪器。卫星定位系统和估产装置便会记录到反映每块农田的实际年产量是多少的数据。通过数据分析,可以发现每一块地的产量之所以不同,在于土质不一样,使用肥料的差异。还有为了除杂草方便在耕作之前,农业工人携带卫星定位系统接收器在农场的地里走动。这时接收器会准确确定他所在的位置和杂草多的地块,并将杂草多的地块的坐标输入手提式计算机中,再将其他有关数据输进拖拉机上的计算机里。在以后驾驶拖拉机耕作时,卫星定位系
统接收器便会监视拖拉机的行驶方向,在到达杂草多的地里后自动喷洒除草剂,达到除草目的。
在监视虫害情况方面,卫星技术也能起到重要的作用。美国科学家运用卫星遥控技术监测葡萄园的虫害,取得重大突破。加利福尼亚州是美国主要的葡萄生产基地,往往因葡萄蚜虫的侵害而造成巨大损失。科技人员利用飞机和卫星对加州的葡萄园进行地面扫描,然后大面积地收集葡萄叶面反射的热量和光度变化两方面的数据。根据这些数据,可以判断出葡萄是否正受到蚜虫危害。由卫星遥控技术提供的遥感分析,为葡萄蚜虫的早期防治争取宝贵的时间。
在卫星技术在农业中的应用我国发展很突出。2006年9月15号我国长征二号运载火箭成功的将‘实践八号’育种卫星送入预定轨道,卫星主要用于航天育种实验。中国农业科学院负责人介绍说卫星上装载了粮,棉,油,蔬菜,林果花卉等9大类2000余种约215公斤农作物种子和菌种搭载的的数量和种类是1987年开展航天育种研究以来规模最大的一次
发言人还介绍到这是我国发射的第23颗返回式卫星。今后一段西安卫星测控中心对卫星进行跟踪并对其按计化回收。中国返回式卫星将为国内外‘空间微重力实验’用户提供商业服务全面迈向卫星商业服务市场。
近四年来航天育种增加了农作物新品种并按计划推广850万亩增产粮食3.4亿公斤约创收5亿元此前我国已成功进行过13次航天育种实验可以说我国在这一领域取得了显著进展。
激光技术的应用
用适当的激光对农作物加以照射,既能提高产量,还可以培育出新的品种。俄罗斯科学家先用波长441.6纳米、强度10瓦/平方米的蓝色氦——镉激光束照射小麦种子两小时,过三小时再用波长632.8纳米,同样强度的红色氦一氖激光束照射两小时。这种小麦种子分蘖抽穗多,穗头饱满结实,平均每亩可提高产量60千克,小麦的蛋白质含量也增加了5%。近来,日本滨松霍德尼克斯电机厂用半导体激光照射培育水稻也获得了成功。由于叶绿素容易吸引红光,他们就以红色为主的半导体激光对稻苗进行照射。用此法培育水
稻,三个月就可以收获。
美国科技人员发明的激光成像装置可以发射低能激光脉冲,并记录反射光束返回的延误时间。它安装在直升飞机上后,能够使得向果园喷洒的农药节约40%,既节省了资金,又减轻了环境污染。直升飞机起飞后,激光束能扫描飞行的垂直方向,在自动搜寻树木时,如果发现没有树叶便会关闭喷嘴,避免在果树间的空地上喷洒农药。
利用红外扫描的方法,还可以为农作物诊断“疾病”,美国科学家派出飞机在900米高的夜空飞行,机载红外扫描仪沿途测量其下方农作物散发出来的热量。收集到上述信息的计算机可将其绘制成彩色地图。哪里的农作物因患病或遭到虫害侵袭的情况反映得一清二楚。这样就能一方面及时查出病情,有针对性地喷洒农药;另一方面预测庄稼的潜在疾病,采取预防措施。
在我国激光在农业中也有不少进展例如利用对激光的吸收和反射来检测农产品的糖酸度,质地,ph值,成熟度,,干物质等。应用激光诱导莹光技术检测农产品的农药残留量,叶绿素,成熟度,干物质量等。利用激光控制光谱技术检测农产品水分损失量,农药残留量等对激光检测的未来趋势人们有更多的期待。
机器人的应用
工业机器人对公众来说早已不再陌生留,而如今农业机器人也越来越多的出现在农田里,为农业的发展带来极大的便利。
美国研制的施肥机器人能从土壤的实际情况出发适量施肥,因减少施肥总量而降低农业成本,而且有利于地下水质的改善。西班牙发明的采摘柑桔机器人由一台装有計算机的拖拉机、一套光学视觉系统和一个机械手组成,能从橘子的颜色、大小和形状判断出是否成熟并决定能否采摘。它每分钟摘柑桔平均60个,是人工采摘量的七倍。另外,采摘柑桔机器人能依靠装有视频箱的机械手将采摘下来的柑桔按照大小进行分类。
英国西尔索研究所开发的采蘑菇机器人装有录像机、经外线测距仪和视觉分析软件,能确定哪些蘑菇可以采摘以及属于哪种等级,然后测出其高度以便采摘。它每分钟能摘40个,比普通的手工方法快两倍。法国研制的分拣机器人能在潮湿肮脏的环境里工作,把大个番茄和小粒樱桃加以区别,然后分别加以装运。它还可用来分拣不同大小的土豆,并且不会碰坏它们。英国推出的全自动挤奶机器人用气作为动力,韧性大,适应性强,即使奶牛踢它,也不会伤害牛和机器人。它能使奶牛自己选择挤奶时间,从而减少了人为因素的干扰。研究结果表明,很多奶牛更喜欢一天挤四次奶,这能使产奶量增加15%。
由于特殊国情,人口众多,农业劳动力丰富,我国农业机器人研究起步较晚,随着我国国民经济和农业的迅猛发展我国迫切需要通过采用现代农业技术装备提高劳动生产率提高农产品品种,质量为了加速农业市场化,信息化现代化和农产品进入国际市场‘十一五’期间我国在‘863计划’中设置了多项与农业机器人相关的科研选题包括水果,蔬菜收获机器人农业机器智能导航技术,自主作业农业机器人农田自动获取技术等。 生物技术的应用
在当代高新技术中,现代生物技术是最具发展前景、至关重要的前沿学科,而农业领域中的高新技术即生物技术,随着农业技术的发展及生物技术在农业上的广泛应用,21世纪将有大量农业生物技术产品问世。
美国科学家利用抗除草剂基因培育出抗除草剂大豆和小麦新品种,用轉基因技术培育出抗病毒西红柿和烟草。通过转基因植物研究,使土豆的蛋白质含量增加,淀粉含量提高20%—40%。研究人员正在研制能够代替注射疫苗的超基因蔬菜瓜果。他们用基因工程方法把微生物抗原基因植入蔬果细胞中,并在培养基中由这些细胞培植出秧苗,然后移栽到农田中,结出的种子含有异已基因。用这些种子长出的蔬果能够合成细菌原始基因所控制产生的特有物质。也就是说,食用了这样的胡萝卜或香蕉,就如同接种了疫苗一样。
用生物技术遗传工程还可以培育出特殊牲畜,促进畜牧业发展。美国科学家给两千头种猪注入生长基因后,约有20%的卵子发育成超大型猪,生下的小猪等于普通小猪的两倍,三个月后便可上市,省下大批饲料。预计到21世纪前期,用基因工程培育出如牛一般大的猪将有可能成为现实。
另外有关农业防旱,节水方面发达国家也有些新进展。例如;国外采用‘化控节水’是除生物育种节水之外最有效的防旱抗旱措施之一。‘化控节水’是采用一种高分子吸水材料,是一项用于农业生产。,,花卉,园林绿化,,荒漠改造的先进技术。这种高分子吸水材料不仅能在短时间内吸水自身重量的几百倍甚至更高的水分同时还具有超强的保水性能将它放入土壤中不仅能吸收空气与土壤中水份而且能将大量雨水或灌溉水牢固地保存在土壤中形成农作物的‘小水库’它对作物无毒害无污染可与任何肥料农药混合使用同时还能吸收肥料,农药和各种微量元素,使之缓慢释放,提高肥料,农药和各种微量元素的利用率,抗旱保水,有效提高幼苗成活率,推迟作物萎蔫的时间,提早作物成熟期,提高作物产量和质量。这种技术在我国河南有些地区已在试用。
再有美国加州节水灌溉方面进展很快。
1,滴灌;是美国应用较多的一种节水灌溉技术,主要用于葡萄葡萄园采用滴灌技术。滴灌可以提高葡萄产量改善葡萄品质从而进一步提高葡萄酒品质,所以滴灌技术倍受农场主和酒商青睐针对滴灌技术易堵的缺点,美国对水质出理极其严格,一般使用3-4级过滤压力可补偿式滴头的研制与应用是滴灌能在美国快速发展的原因。
2,侵润灌溉;在我国叫‘小管出流灌溉,1993年在中国山东作过试点但由于受灌质量所限发展不快,美国由于经济,科技实力使其在侵润材料研制应用上有长足进步从而使这项技术有了较好前景。
3,关于滴灌技术以色列一直搞的很好,是世界先进水平所以我们在西部开发中聘请以色列专家来指导,协助我搞节水农业。已经取得一定进展。