時間:2023-03-02 15:11:09
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——研究成果商品化產業化進程加速。目前,農業生物技術作為一項高新技術產業在發達國家業已形成,并處于一個高速發展時期。有關專家預測,本世紀生物技術產品在國際貿易中的份額將達到10%以上,而現代農業生物技術又將占相當的比重。世界銀行下屬機構預測世界范圍內轉基因作物產業的交易額為2000年20億美元,2005年60億美元,2010年200億美元;國際農業生物技術應用機構(ISAAA)的預測則分別為30億美元、80億美元和280億美元。
——研究方式集約化、規模化明顯。在政府以及公共機構對現代農業生物技術進行投資研究的同時,眾多私有企業也開始注意到這一領域將是繼計算機和網絡技術之后的又一個潛力巨大的經濟增長點,私人公司已逐步成為農業生物技術的研究主體。以美國為例,民營機構1992年對這一領域的投資為5.95億美元,而1999年則達到15億美元。與此同時,世界范圍內出現了生物技術企業領域的兼并和收購狂潮,并購金額從1997年的12.37億美元陡然升至1999年的138億美元。一些資產過百億美元的巨型跨國公司由此形成,過去分散的研究基地也隨之向集中化規模化發展。
現代生物技術是一門集多項頂尖技術與工程原理、信息科學等為一體的綜合性學科。一般來說現代生物技術主要包括以下七項技術:基因工程、細胞工程、酶工程、發酵工程、蛋白質工程、分子標記技術、生物芯片技術。上述七項技術彼此之間是相互聯系,相互滲透的。其中基因工程是核心技術,它能帶動其他技術的發展。因此本研究以基因工程在農業中具體應用為例進行系統研究。
(1)基因工程在植物遺傳改良中的應用
我國基因工程在植物遺傳改良中的應用現狀主要包括抗逆作物育種、品質改良育種和固氮育種等。例如在轉基因水稻新品種培育、轉基因玉米新品種培育和轉基因棉花的研究與產業化等方面都取得了較好的成績。在我國每年植物因病毒、細菌及真菌、害蟲、雜草、旱寒鹽、高溫等因素給糧食作物、園藝作物及經濟作物造成了巨大的損失。隨著我國現代農業生物技術的發展,以上問題也正在一步步解決之中。目前我國已相續培育并成功推廣種植了一些轉基因抗病毒作物、轉基因抗細菌及真菌作物、轉基因抗蟲作物、抗除草劑作物、抗鹽堿作物、抗旱作物、抗寒作物、抗高溫作物等。例如在抗鹽堿作物方面,劉巖、玉慧中等將抗逆基因mtlD和gutD基因轉入植物,獲得了煙草、玉米、水稻等植物的耐鹽堿轉基因株系;在抗旱作物方面,我國科學家把美洲擬碟抗凍蛋白基因轉入番茄,得到轉基因抗寒番茄。此外我國還成功培育了煙草、馬鈴薯、黃瓜、番茄等抗病毒作物和將Bt殺蟲劑晶體蛋白基因與豇豆胰蛋白酶抑制劑基因復合在一起的雙價抗蟲棉。在抗逆作物的培育和推廣方面,可以說我國處于世界領先地位。
(2)基因工程在利用農作物生產食品中的應用
利用基因工程技術作用于農作物生產食品和食品添加劑主要包括三方面:改進食品原料的品質、改善果蔬采收后的貯藏保鮮性能和開發新型功能性食品。利用基因工程技術可對植物的蛋白質、油脂、淀粉、糖類、維生素等品質性狀進行改良,也可延長果實儲存期和改良食品風味。
2、生物技術在農業生產應用中存在的問題
(1)生物技術研究方面存在的問題
首先,基礎研究比較薄弱。其主要原因:一是由于基礎研究的直接性和可見性成果不是很顯著,所以很多科研人員不愿意扎深根認真從事基礎理論的研究;二是由于絕大多數人都沒有認識到基礎研究的重要性、基礎性和長遠性,所以我國在基礎研究方面的投入更是微乎其微。由此可知我國在基礎研究方面無論是其重視程度還是資金投入和相關政策體制都存在很多問題。其次,應用研究還很欠缺。一方面是由于基礎理論研究的薄弱決定了基礎應用研究的緩慢發展。同時基礎應用研究自身也存在很多問題。比如在植物基因工程育種方面存在如下問題:分離植物目的基因困難,導入外源基因的過程及其控制較為復雜。還有基因工程、細胞工程、酶工程、發酵工程、蛋白質工程、分子標記技術和生物芯片等現代生物技術各分支領域的結合度不高。第三,某些前沿領域的研究相對滯后。雖然我國在轉基因抗蟲棉、轉基因水稻及家蠶基因方面處于國際領先地位,也參與了一些國際重大的基因組破譯計劃。但是我國所真正擁有自主知識產權保護的專項領域還是比較少的。這主要是由于我國的生物技術前沿領域研究較美歐等發達國家相對滯后。比如說在生物固氮領域研究得不夠深入,影響轉基因效率的各種因素、植物光合作用機理等重大問題的研究尚未突破,特別是生物技術與信息技術、神經科學等學科的交叉綜合研究還沒有引起足夠的重視。
(2)生物技術應用所導致的一些問題
首先,對生態的負面影響。現代生物技術的發展和廣泛應用,為我們解決了許多重大的環保問題,同時也研發出了不少的新型高效環保產品。但是不可否認,由于其技術本身的發展歷程和科學技術在大自然面前的卑微,生物技術的應用也可能引發一些新的環境問題。此外隨著全球未來人口數量的繼續增加,利用抗逆作物轉基因品種擴大農業耕地面積的同時,氮素等農業資源的使用量也隨之加大,造成氮素等礦質營養物質生物化學循環的改變,對水體的富營養化可能具有潛在的促進效應,產生不利于人類和動植物生存和可持續發展的不利后果。可見,生物技術在農業生產中的應用也可能引起降低生物多樣性程度、改變土壤結構、污染環境等導致生態失衡的一系列問題。其次,對食物安全的影響。轉基因食品的安全性問題是潛在性的。主要表現在三方面:一是轉基因食品的毒性問題。在這方面,目前只有一些相關的試驗報道,尚無人體的研究報告。研究者用轉基因食物喂養大鼠,結果有的試驗顯示大鼠的免疫系統受到破壞,有的試驗顯示對大鼠沒有影響。二是轉基因食品的過敏反應問題。假如供體基因的作物具有使某一部分人產生過敏的過敏源,那么將此作物的基因轉移到其他作物,這種轉基因作物便具有引發過敏的能力。三是轉基因食品中的標記基因對抗生素的抵抗作用問題。在這方面,相關研究顯示可能性是比較小的,但是我們也不容忽視。
(3)人才緊缺
根據孟弘等人在《對我國生物技術人才問題的幾點思考》一文中介紹據2012年統計,我國設生物科學、生物技術和生物工程三大專業的高校已從2011年的978所上升至1058所,招生人數在2011年就超過8萬人。目前估計我國生物專業在校生總人數不低于45萬,每年畢業的人數5—7萬。估計到2020年,我國培養的生物專業大學畢業生總數不少于40萬,我國生物技術發展已經具有了很好的技術人才儲備。可知我國生物技術方面人才的儲備還是很充足。可是仍然存在以下問題:一方面人才培養的速度遠遠跟不上人才的需求量;另一方面從國外引進的農業生物技術高端人才更是稀缺。還有我們國家派出到國外學習借鑒的人才也顯得不足。同時在我國,培養既懂科研技術,也知道生產和市場動向的復合型人才體系尚未建立。此外食品安全評估體系人才的培養方案和模式的構建尚未提上議事日程。再者雖然我國生物技術人才的儲備已經很充足了,但是這些從高校培養出來的生物技術人才其畢業后從事農業生物技術方面工作的人占整個生物技術領域的比重比較小。
二、改進生物技術在農業生產應用中采取的措施
1、加強農業生物技術的研究
(1)加強生物技術的基礎研究
由于現代生物技術涉及的領域廣、范圍寬。所以,針對我國在農業生物技術基礎理論研究方面的薄弱,我們應該繼續加強分子生物學、細胞生物學、微生物學、免疫生物學、人體生理學、動物生理學、植物生理學、微生物生理學、生物化學、生物物理學、遺傳學等生物科學基礎理論的研究,同時也要加強與生物技術緊密相關的化學、化學工程學、數學、微電子技術、計算機科學等基礎理論的研究。
(2)注重生物技術的應用研究
在生物技術領域,基礎理論研究的目的是為了更好的服務于基礎應用的研究。所以我們必須將基礎理論的研究與基因工程、細胞工程、酶工程、發酵工程、蛋白質工程、分子標記技術和生物芯片等現代生物技術的基礎應用研究相結合,進行緊密而系統的研究。進而將這些基礎理論與基礎應用的研究同計算機科學、信息科學和微電子技術等相結合而后應用于生物技術育種、生物飼料、基因工程疫苗和功能性食品的開發等農業生物技術重大領域的研發。從基因組測序的研究轉向基因功能探測和蛋白質功能探測的研究。例如,在生物固氮方面,在我國農區的布局上,氮含量高的區域實行豆、禾、經濟作物間套輪作,可緩解和排除氨阻遏的障礙,發揮根瘤菌的固氮作用,實現兩種作物互惠和高產;在有條件的草地發展一定面積的豆、禾、牧草混播種植制度。
2、采取措施避免應用生物技術所導致的負面影響
(1)現代性與傳統性相結合
除了加強生物技術本身的研究、完善相關體制與法規、加大人才培養和資金投入以解決生物技術在農業生產應用中所帶來的一些不良后果、環境問題等,我們還應該把農業生物技術的應用與生態學相結合,把生物技術育種與傳統育種相結合,把生物技術作物種植、養殖與傳統作物種植、養殖相結合。做到充分利用現代高科技術的同時,又順應大自然本身的發展規律。
(2)建立健全轉基因食品安全評估體系
針對轉基因食品對我們人體健康的影響是潛在的和隱性的,我國應建立健全轉基因食品安全評估體系。為此,我們要確立科學客觀的評價原則,既不能以偏概全,夸大威脅,也不能漠然視之,回避轉基因產品可能存在的潛在危險。應投專款、定專人,將安全性問題設立為一項重要課題。從食品安全、生態安全著手,實事求是地個案評估,作出科學的評價,盡快制訂和完善國家生物安全管理的法律、法規體系。使轉基因食品的安全評估落到實處,使老百姓對轉基因食品買得放心、用得安心。一方面我們要科學合理地應用生物技術,建立健全相應的法律、法規體系和管理機構,加強轉基因生物的進出口管理。另一方面我們要加強、擴大科普宣傳,提高全民對轉基因食品的安全意識。
生物技術在農作物中已有廣泛的應用。最初通過遺傳工程獲得而進入市場的作物是:玉米、大豆和棉花。它們經轉基因后具有抗除草劑和棉鈴蟲的能力。這種玉米、大豆和棉花從Bt細菌獲得基因,經遺傳改良后具有防蟲害的能力。利用Bt細菌獲得經遺傳改良的作物的潛力是相當大的。例如:美國有200萬hm2的Bt棉花,澳大利亞有40萬hm2,兩者各相當于2.5億美元價值。如果將Bt玉米引種在美國1000萬hm2的土地上,只要增產5%,就意味著能增加3.5億美元收入。這項技術進一步促進了Bt制劑控制蟲害在商業上的應用。除此之外,還有許多經轉入特定基因的玉米品種,這些品種能同時抗除草劑和一些蟲害。
生物技術在畜牧業上應用所獲得的益處與在農作物上相似。一方面,生物技術有助于提高畜禽的生命力以及消滅競爭者。促進畜禽生長的物質有生長激素以及促進其生長的調節劑,這些物質可由基因工程而獲得。如利用鼠類基因(該基因能促進角蛋白的形成)能獲得了經遺傳改良的綿羊,這種綿羊比普通棉羊產毛量能提高6%左右。另一方面,生物技術在提高農作物產量、質量的同時,有助于提高畜牧業的生產力發展水平。例如,通過控制飼料作物體內碳水化合物含量可提高畜牧業生產力;利用基因調控技術可以提高包括豆科作物在內一些作物的蛋白質含量,減少飼料作物中難消化的木質素含量等。達比等人已生產出一種轉基因三葉草,可應用于澳大利亞綿羊牧場。該基因來自向日葵,經轉基因的三葉草能制造富含氨基酸的蛋白質,該蛋白質經食物鏈進入綿羊體內,進而能提高產毛量。
生物技術給人類帶來的益處也包括在生態和環境兩個方面。利用生物技術提高現有農業生態系統的生產力可以減低農業向原始的、自然、半自然生態系統擴張的要求,因此,它有助于有人類保存、保護地球上僅有的自然生態系統及其資源,有助于人們未來再利用其中的基因資源開發新的產品。
生物技術已用于生產抗蟲害、抗除草劑作物。正如前面所述,一些轉基因棉花、玉米、大豆等具有抗蟲害、抗除草劑的能力。1995年人們可以在市場上購買到轉基因馬鈴薯,這種馬鈴薯能產生水晶蛋白,而水晶蛋白對科倫那多馬鈴薯甲蟲有毒害作用。這些轉基因作物能減少殺蟲劑的用量,降低殺蟲劑及其殘留物對食物鏈、水體造成污染,從而有利于保護生態環境。
在許多農業生產區,土壤氮素可利用量是制約農業生產力提高的一個重要因子。而一高科技農業生產區使用人造氮肥是以犧牲生態環境為代價的。制造氮肥要利用大量能源,據統計,英聯邦農場平均投入的能源大約有50%來自肥料。由施用肥料而產生的溫度氣體(二氧氣化碳、氮氧化合物等)不可避免地促進地球氣候變暖。除此之外,農業土壤的氮素流失是水體富營養化的主要原因。
生物技術的利用能為這些問題的解決提供潛在的、真正有價值的幫助。
同樣,人們可以利用真菌來提高土壤養分的有效性。溫萊指出:特定的真菌類能促進土壤養分的釋放,從而促進作物生長;真菌也能通過分解有機物質(例如纖維素等)釋放出糖類,促進固氮菌的生長。進一步提高土壤養分有效性的可能,包括獲得轉基因細菌和真菌,以進一步增強它們制造養分和釋放土壤養分的能力。轉基因作物的最終目標是使作物本身能夠自行固氮,避免、減少使用人造肥料,從而減少對生態環境的破壞。這在目前尚不可能,但在將來卻有望實現這個目標。
二、生物技術帶來的不利
從經濟角度上講,生物技術帶來的不利并不明顯,然而,它會引起發達國家與發展中國家貧富差距進一步擴大。因為,生物技術公司主要集中在發達國家,發達國家可以通過輸出生物技術產品而獲得利潤。與此同時,發展中國家由于技術、及其產品還遠沒有被廣泛接受。
生物技術可能引起生產方式和人類健康的退變。這種情獎品可能會隨著需要特定處理的轉基因作物的出現而產生,特別是抗除草劑的轉基因作物出現。農民必須從同一公司購買種子和除草劑,否則除草劑起不了作用。同樣的問題也可能在需人造肥料的轉基因作物上出現,這些轉基因作物會取代傳統的依靠有機肥的作物,后者在發展中國家是很普遍的,并且也有利于環境保護。生物技術在食品上的應用對發展中國家的農民也會造成許多困難。生物技術也會對人類的健康制造麻煩。近年來在英國已有這方面的報道。特別是當能引發人體過敏反應的基因轉入農作物時,例如,堅果能引發人體過敏反應,若它的基因被導入其他作物,則有可能其他作物也會引起人體過敏。為了預防起見,轉基因作物產品必須經免疫測定篩選后才能利用。
主席1998.9在安徽考察工作時的講話中指出:“現在一些發達國家,已經把基因育種工程、電子信息互聯網絡、衛星地面定位系統等高新技術應用于農業。我們必需有緊迫感,盡快迎頭趕上”。“精細農業”技術體系是農學、農業工程、電子與信息科技,管理科學等多種學科知識的組裝集成,其應用研究發展必將帶動一批直接面向農業生產者服務的電子信息高新技術與工程裝備技術的研究與開發,對推動我國基于知識和信息的傳統農業現代化,具有深遠的戰略性意義。“精細農業”,即國際上已趨于共識的“PrecisionAgriculture”或“PrecisionFarming”學術名詞的中譯。國內科技界及媒體報導中目前尚有各種不同的譯法和對其內涵的理解。如譯為“精準農業”、“精確農業”、“精細農業”等。實際上,目前國外關于PrecisionAgriculture的研究,主要是集中于利用3S空間信息技術和作物生產管理決策支持技術(DSS)為基礎的面向大田作物生產的精細農作技術,即基于信息和先進技術為基礎的現代農田“精耕細作”技術。因此,作者認為采用“精細農業”或“精細農作”譯名來表達當前實踐的這一技術思想的內涵可能更為確切。誠然,當今實踐的“精細農作”技術思想,應該擴展到設施園藝、集約養殖、產品加工及農業系統的精細經營管理方面,而形成為完整的“精細農業”技術體系。
“精細農業”技術是直接面向農業生產者服務的技術,這一技術體系的早期研究與實踐,在發達國家始于八十年代初期從事作物栽培、土壤肥力、作物病蟲草害管理的農學家在進行作物生長模擬模型、栽培管理、測土配方施肥與植保專家系統應用研究與實踐中進一步揭示的農田內小區作物產量和生長環境條件的明顯時空差異性,從而提出對作物栽培管理實施定位、按需變量投入,或稱“處方農作”而發展起來的;在農業工程領域,自七十年代中期微電子技術迅速實用化而推動的農業機械裝備的機電一體化、智能化監控技術,農田信息智能化采集與處理技術研究的發展,加上八十年代各發達國家對農業經營中必需兼顧農業生產力、資源、環境問題的廣泛關切和有效利用農業投入、節約成本、提高農業利潤、提高農產品市場競爭力和減少環境后果的迫切需求,為“精細農業”技術體系的形成準備了條件。海灣戰爭后GPS技術的民用化,使得它在許多國民經濟領域的應用研究獲得迅速發展,也推動了“精細農業”技術體系的廣泛實踐。使得近20年來,基于信息技術支持的作物科學、農藝學、土壤學、植保科學、資源環境科學和智能化農業裝備與田間信息采集技術、系統優化決策支持技術等,在GPS、GIS空間信息科技支持下組裝集成起來,形成和完善了一個新的精細農作技術體系和開展了試驗實踐。迄今支持“精細農業”示范應用的基本技術手段已逐步研究開發出來,在示范應用中預示了良好的發展前景。近五、六年來,已有數千計的研究成果,實驗報告見諸于國際學術會議或學術刊物;每年都舉辦專題“國際精細農業學術研討會”和有關裝備技術產品展示會;在萬維網上設置有多個專題網址,可以及時查詢到有關研究發展信息;美、英、澳、加等國一些著名大學設立了“精細農業”研究中心,開設了有關博士、碩士研究方向及培訓課程;日、韓等國近年來已加快開展研究工作,并得到了政府部門和相關企業的大力支持。國際上對這一技術體系的發展潛力及應用前景有了廣泛的共識,將成為世紀之交發展農業高新技術應用研究的重要課題。“精細農作”技術思想的核心,是獲取農田小區作物產量和影響作物生長的環境因素(如土壤結構、地形、植物營養、含水量、病蟲草害等)實際存在的空間和時間差異性信息,分析影響小區產量差異的原因,采取技術上可行、經濟上有效的調控措施,區別對待,按需實施定位調控的“處方農作”。正是信息技術革命為這一技術思想的實踐,提供了先進的技術手段。
千百年來的作物生產,都是以地區或田塊為基礎,在區域或田塊的尺度上,把耕地看作是具有作物均勻生長條件的對象進行管理,如利用統一的耕作、播種、灌溉、施肥、噴藥等農藝措施,滿足于獲得區域、農場或田塊的平均產量的認識水平,很少顧及對農田的盲目投入及過量施肥施藥造成的生產成本增加和環境污染后果。傳統的農業技術推廣模式,也是在區域尺度上進行品種選擇、土肥監測,通過地區試驗積累的適于當地的栽培管理措施向農戶推薦使用。實際上,即使在同一農田內,地表上、下影響作物生長條件和產量的明顯時空分布差異性,包括農田內作物病、蟲、草害總是先以斑塊形式在小區發生,再逐步按時空變化蔓延的特性,早已為人們所認識。幾世紀前,農民把土地劃分為小田塊來耕作經營,正是受到對作物生長環境和產量空間變異的感性知識的影響。我國農民幾千年來在小塊土地上經過勞動密集的投入和積累的豐富生產管理經驗而形成的“傳統精耕細作”技術,也可以在小塊農田內達到很好的經濟產量,只是沒有現代科學方法的定量研究和現代工程手段的支持來形成大規模的生產力。本世紀初期,科學家就研究報告過作物產量和田間土壤特性,如N、P、K、pH、SOM含量等在田間分布具有明顯的差異性。1929年,Illinois大學C.M.Linsley和F.C.Bauer發表文章勸告農戶應繪制自己田區內的土壤酸度分布圖和按小區需求使用石灰的建議。
之后,一直都有關于農田土壤和收獲量空間變異性研究的報導。八十年代以來,關于在農田中實施土壤肥力、植保和作物生產定位管理(SiteSpecificCropManagement)的技術研究受到廣泛的重視。世界著名廠商先后向市場提供了裝有空間定位和產量傳感器的現代谷物聯合收獲機,已可以在收獲過程中自動采集以12-15m2為單元的小區產量與對應地理坐標位置的數據,并進一步通過模糊聚類分析軟件自動生成農田內作物產量分布圖。多年的試驗實踐表明,田區內小區平均產量的最大差異可以超過100%。由于作物生產還受到氣候變異的影響,經連續多年對同一田區積累的數據表明,同一小區年際間的產量差異性也可能是十分明顯的。田區內產量上述明顯的時空分布差異性,顯示了農田資源利用存在的巨大潛力。現代農學技術與電子信息技術的發展,為定量獲取這些影響作物生長因素及最終收成的空間差異性信息,實施基于知識和現代科技的分布式調控,達到田區內資源潛力的均衡利用和獲取盡可能高的經濟產量成為可能。圖1是精細農作技術思想的示意圖。其實施過程可描述為:帶定位系統和產量傳感器的聯合收獲機每秒自動采集田間定位及對應小區平均產量數據通過計算機處理,生成作物產量分布圖根據田間地形、地貌、土壤肥力、墑情等參數的空間數據分布圖,作物生長發育模擬模型,投入、產出模擬模型,作物管理專家知識庫等建立作物管理輔助決策支持系統,并在決策者的參與下生成作物管理處方圖根據處方圖采用不同方法與手段或相應的處方農業機械按小區實施目標投入和精細農作管理。由圖1可以看出,這一技術思想是通過多次循環的實踐,來不斷改善農田資源環境,積累知識,逐步達到作物生產管理精細化的過程。由于大田作物生產受到眾多時空變化因素的影響,利用生產潛力的處方措施,還需要兼顧生產力、經濟性、環境后果的優化目標,因此,其技術思想并不是單純追求技術措施的“準確”。事實上,目前應用于獲取小區產量數據的空間尺度為12-15m2,獲取農田土壤信息的尺度大多還只可能精細到60m左右。在實際操作上,對獲取的空間信息還需要通過模糊聚類處理,生成技術上可行、經濟上合理的處方圖來指導處方農作,因而還談不到“精準”的操作。而且隨著技術的不斷進步,特別是農田土壤、作物苗情、病蟲草害信息實時快速采集技術的突破,農業處方操作也將愈益精細化。上述精細農作技術體系在許多發達國家的試驗和應用表明,可以顯著提高耕地的生產潛力,節約良種、化肥農藥和能源投入,獲得良好的經濟效益,受到農戶的歡迎。
“精細農作”是基于田間小區作物生長條件的空間差異性,為實現優化作物生產系統的目標而提出的。但工程支持技術的開發研究,對實現這一技術思想起著重要的作用。如:農田信息采集與處方農作的空間定位,需依靠全球衛星差分定位系統(DGPS);地理空間信息管理和數據處理,需要應用地理信息系統(GIS);未來大量地理空間數據的更新,需要遙感技術(RS)的支持;作物產量計量與小區產量圖的生成需要能按秒記錄收獲機累計產量和對應地理坐標位置的智能型收獲機械,以及計算機數據處理和產量圖自動生成軟件技術;田區空間變量信息的快速實時采集,需要研究基于新原理的傳感技術與信號處理技術;按小區實施自動處方農作、調控目標投入需要變量處方農業機械;制定科學的農作處方需要農學知識和計算機作物管理輔助決策支持系統的支持;作為一個能協調運作的智能化系統需要有高效的信息集成以及有關信息傳輸、標準化技術的研究等等。
迄今“精細農業”在發達國家也不過五、六年的應用試驗歷史,部分支持技術手段還不十分成熟,有待不斷研究完善,相關的應用基礎研究還比較薄弱。“精細農業”應用實踐可根據不同國家、不同地區的社會、經濟條件,圍繞提高生產、節本增效、保護環境的目標,采用不同的技術組裝方式,逐步提高作物生產管理的科學化與精細化水平。其中,獲取農田小區產量空間分布的差異性信息是實踐“精細農作”的基礎。有了小區產量分布圖,農戶既可以根據自己的經驗知識,分析小區產量差異的原因,選擇經濟適用的對策,在現實可行條件下采取適當措施實施調控;也可以根據技術經濟發展的條件,利用先進的科技手段或智能化變量處方農業機械實現生產過程的自動調控。
[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437(2014)01-0135-03
黑龍江八一農墾大學生物技術專業是在農業微生物實驗室的基礎上建立的,曾三次被評為黑龍江省普通高校重點建設專業。該專業經過多年發展,培養了大量社會所需的生物技術人才,與社會聯系廣泛,社會聲譽逐步提升,專業建設能密切聯系本地經濟社會發展,在與相關產業和領域的合作方面有良好的機制與途徑,畢業生廣泛受到用人單位的歡迎,歷年初次就業率就達到85%以上。
經過多年的建設,生物技術專業的培養體系已較為成熟,但生物技術的迅猛發展,新知識、新技術的不斷涌現,對生物技術人才培養的質量提出了更高的要求。因而,生物技術專業人才培養目標、思路及方案的制訂要充分考慮學校的優勢、就業需求和未來發展的需要,要站在學科前沿,緊盯生物技術專業的發展趨勢,適度超前,培養在幾年乃至若干年之后,仍為社會所需要的人才。[1]本文依托黑龍江省寒區農業廢棄物資源化綜合利用工程技術研發中心這一平臺,對生物技術專業的實踐教學模式進行初步探索、研究。
一、生物技術專業實踐教學存在的問題
我校生物技術專業的學生實踐能力的提高主要通過以下幾個層次進行:首先是基礎課實踐能力培養,主要是通過生物基礎、生物化學、分子生物學、細胞生物學、微生物學、免疫學和遺傳學課程的實驗與生物基礎課的野外實習得到初步的鍛煉;其次是在學習基因工程、發酵工程及設備、細胞工程、生物工程下游技術等專業課程中的實驗及實習得到進一步的訓練,主要涉及一些專業基本技術的培養;最后就是本科畢業論文的設計、研究及畢業實習。但在實踐能力培養過程逐漸發現存在諸多問題。
(一)實驗課內容陳舊重復
實驗教學是培養學生實踐能力的重要環節。生物技術是21世紀發展最快的學科,生物技術的研究內容、方法及設備日新月異。為了適應生物技術的發展,實驗教學要不斷地革新。而我校由于師資力量條件的限制,儀器設備年更新率不足5%,致使有些課程的實驗內容無法更新。比如,發酵工程及設備的實驗有3個:豆醬的生產、酸奶的發酵和固定化酵母細胞及酒精的生產,實驗內容仍舊停留在20年前的水平。而發酵工程及設備、酶工程兩門課程均有固定化細胞的實驗內容,基因工程、分子生物學也存在實驗內容重復的問題。實驗課內容的陳舊及重復,使培養的學生不能適應社會的發展,競爭力不強。
(二)課程實習實施效果良莠不齊
生物技術專業的課程實習主要涉及三門課,一是生物學基礎,在帽兒山進行為期1周的標本采集及鑒定實習,該課程的實習由學生直接參與,加之有豐富經驗的老教師帶隊,歷年實施效果較好,得到學生歡迎。另兩門是發酵工程及設備、生物工程下游技術專業課,也均有1周的課程實習,但該兩門課程的實習均是采用參觀實習的形式,由于該部分的實習均是參觀發酵車間,噪音大,學生聽不清楚,學生在實習過程中走馬觀花,預計的實習時間很難達到,存在著實習實際學時達不到理論學時及實習效果差的問題。另外,發酵車間均大同小異,選擇參觀好幾個發酵工廠,學習效果差異不大,學生通過實習學到的知識量少。
(三)畢業論文研究不能有效提高學生的動手和創新能力
學生是在指導教師的指導下進行畢業論文的設計、實施和撰寫,畢業論文的完成可以培養學生的創新能力和實踐能力。但目前存在著老師指導學生數量過多的現象,有的老師會指導10名左右本科生;同時需要老師填寫及督促、檢查學生完成的表格有選題執行情況統計表、指導教師情況統計表、教師工作總結、畢業論文執行情況檢查表、中期檢查表、工作進度表、教師指導記錄表、工作日志、學生工作總結和優秀論文推薦表等,這些均加重了老師的工作量,使老師平均指導每個學生的精力減少,不可避免地造成學生畢業論文完成質量不高的問題。
(四)畢業實習實施困難
教學計劃中安排學生在第八學期的1至15周進行畢業實習,是將四年所學的理論和實踐相結合的重要階段,可促進學生基本理論、基本知識、基本技能的融會貫通,提高學生運用知識解決問題的能力。而目前就業的嚴峻形勢、學校對就業率的要求使學生不能安心去實習,因為利用實習階段去找工作的學生較多,而學院為了完成就業的任務,也放松了對畢業實習的管理。另外,長期的教學實踐表明,由于學生的動手能力差,學生進入實習單位后不能很快適應角色,用人單位也不愿意接收實踐能力不強的學生。
二、工程中心建設的實踐條件
寒區農業廢棄物資源化綜合利用工程技術研發中心依托單位為黑龍江八一農墾大學,共建單位為哈爾濱世宏環保工程有限公司。中心目前擁有包括35L-500L-1000L發酵系統、厭氧操作臺、大型高速離心機、凝膠成像系統、高分辨率顯微鏡、蛋白質純化系統、高效液相色譜等儀器設備100多臺套,價值500多萬元。中心學術帶頭人王偉東教授目前為國家“十一五”科技支撐計劃項目首席專家、黑龍江省“十一五”重大科技攻關項目首席專家、黑龍江省普通高校新世紀優秀人才、黑龍江省杰出青年基金獲得者。研究團隊多年來在木質纖維素的微生物分解與轉化、畜禽糞便和秸稈資源化處理生產生物有機肥、沼氣發酵技術與工程和秸稈微生物發酵生產飼料技術等方面取得了眾多的研究成果。
共建企業哈爾濱世宏環保工程有限公司是一家環保工程設計及施工、農林廢棄物及污水處理的生物技術與生物質能源工程公司。公司涉及農業廢棄物處理、環境污染(水、氣、固體廢棄物)防治厭氧處理工程、大型沼氣發電工程、發酵料液制肥工程、環保設備集成、環保產品、環境工程等諸多方面。公司自成立以來,完成了雞西市梨樹區堿廠村、阿城濱圣養殖基地、通河龍口等多處大型沼氣工程。公司通過多起大型沼氣工程的建設,具備了豐富的建設經驗,能夠承擔大型沼氣工程的建設與機械設備的開發、安裝、調試等工作。公司不僅致力于沼氣工程的建設工作,還致力于先進技術的開發與利用,開展畜禽糞便堆肥化、生物質能源工藝技術及相關工程設備研發、技術熟化、成果轉化、技術服務等。
三、依托工程中心的實踐教學改革措施
(一)優化實驗課設置,整合實驗內容
針對實驗教學過程中存在的問題,參考國內高校生物技術專業課程實驗的設置進行實驗項目的整合,把重復的內容進行了歸類,開設新的實驗項目。每門課程的實驗內容、方法及目的均由授課教師進行開會論證,參與者為生物技術專業所有的授課教師及學院主管領導,特別邀請共建企業技術人員進行指導,對實驗課的開設實行嚴格的論證,并對有些課程的實驗進行了整合,形成一門課程:生物技術綜合大實驗課程,總學時為40學時,在第六學期開課;教學內容主要是融會貫通生物與分子生物學、微生物學、發酵培養的實驗技能,綜合考慮學校的教學條件及今后進入企業進行實習的要求開展實驗;教學方式采用學生自行查閱資料、設計方案,由指導老師對實驗方案修正后實施。
(二)調整專業課程實習為生產實習
鑒于專業課程實習與畢業實習存在的諸多問題,對生物技術的教學計劃進行修訂,保留了生物基礎課程實習,取消了專業課程實習,在第五學期的開學之初增加4周的生產實習,主要是進入發酵企業進行頂崗實習。為了讓學生能在實習單位盡快適應生產單位的條件,充分利用工程中心擁有的發酵設備條件,在工程中心進行1周的操作訓練后分散進入實習單位,如大慶志飛生物化工有限公司、肇東日成酶制劑廠、大慶華理能源生物技術有限公司等10多個企業,采用學校教師與企業技術人員共同指導負責制對學生的實習進行指導和管理。
(三)建設“多師結構”的實踐教師教學團隊
在培養理論與實踐兼備教師方面,我院進行了有益的探索。[5]為了進一步提高教師和學生的實踐能力,本科畢業論文的指導教師打破完全由教師承擔的制度,采用企業技術人員和教師共同指導方式。一方面減輕老師的工作量,另一方面研究的課題在一定程度上也解決了企業的一些問題,同時學生的綜合能力也得到了提高。
(四)鼓勵學生依據工程中心的條件申請創新訓練項目
為推進創新創業人才培養模式改革,強化學生創新創業能力訓練,進一步提升大學生的創新能力和創業能力,培養適應創新型國家發展戰略需要的高水平創新人才,我省及學校從2012年起設立創新訓練項目、創業訓練項目和創業實踐項目。獲批省級項目,學校支持8000元/項;獲批校級項目,學校支持5000元/項。鼓勵學生利用工程中心的條件進行創新訓練項目申請,申請成功后,工程中心將依據項目的內容提供實驗條件。
四、人才培養效果
實驗課程整合后,改變了以往以小的實驗為主,實驗內容簡單,僅僅為理論中某一知識點驗證的弊端,將有相關的知識內容有機地結合在一起,對學生系統掌握理論知識起到了很好的詮釋作用。生產實習的安排在解決了專業課程實習僅是參觀而得不到實際鍛煉的問題的同時,還為更好地開展畢業實習奠定了基礎,在此過程中工程中心起到了良好的銜接作用。“多師結構”的實踐教師教學團隊使學生的畢業論文質量得到了進一步提高,解決實際問題的選題內容比例增加。2009級畢業生選題中,針對實際問題的選題占32.4%,雖然比例還不是很高,但比2008級畢業生增加了近10%。2009級畢生中有15人參加到創新研究項目中,有5人次獲得優秀畢業論文,投稿論文3篇。
五、結語
生物技術專業結合校企共建工程中心進行了一些可提高學生實踐能力的教學改革,充分調用工程中心的各種資源,讓生物技術專業學生在工程中心中可以體驗不同的角色,獲得不同的經歷,接受多種熏陶,打造學術型和應用型人才培養并舉的育人平臺,將學生、指導教師團隊、工程中心、企業現場融入生物技術人才培養體系當中,構建“四位一體”的實踐教學模式。研究雖然取得了一定的效果,但阻礙實踐教學能力提高的因素還有很多,諸如限制實驗項目更新的儀器設備、畢業論文中流于形式的一些表格填寫、畢業實習與就業矛盾的解決等問題,還需要主管部門的認真思考,提出合理的解決方案。
[ 參 考 文 獻 ]
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(一)實驗課內容陳舊重復
實驗教學是培養學生實踐能力的重要環節。生物技術是21世紀發展最快的學科,生物技術的研究內容、方法及設備日新月異。為了適應生物技術的發展,實驗教學要不斷地革新。而我校由于師資力量條件的限制,儀器設備年更新率不足5%,致使有些課程的實驗內容無法更新。比如,發酵工程及設備的實驗有3個:豆醬的生產、酸奶的發酵和固定化酵母細胞及酒精的生產,實驗內容仍舊停留在20年前的水平。而發酵工程及設備、酶工程兩門課程均有固定化細胞的實驗內容,基因工程、分子生物學也存在實驗內容重復的問題。實驗課內容的陳舊及重復,使培養的學生不能適應社會的發展,競爭力不強。
(二)課程實習實施效果良莠不齊
生物技術專業的課程實習主要涉及三門課,一是生物學基礎,在帽兒山進行為期1周的標本采集及鑒定實習,該課程的實習由學生直接參與,加之有豐富經驗的老教師帶隊,歷年實施效果較好,得到學生歡迎。另兩門是發酵工程及設備、生物工程下游技術專業課,也均有1周的課程實習,但該兩門課程的實習均是采用參觀實習的形式,由于該部分的實習均是參觀發酵車間,噪音大,學生聽不清楚,學生在實習過程中走馬觀花,預計的實習時間很難達到,存在著實習實際學時達不到理論學時及實習效果差的問題。另外,發酵車間均大同小異,選擇參觀好幾個發酵工廠,學習效果差異不大,學生通過實習學到的知識量少。
(三)畢業論文研究不能有效提高學生的動手和創新能力
學生是在指導教師的指導下進行畢業論文的設計、實施和撰寫,畢業論文的完成可以培養學生的創新能力和實踐能力。但目前存在著老師指導學生數量過多的現象,有的老師會指導10名左右本科生;同時需要老師填寫及督促、檢查學生完成的表格有選題執行情況統計表、指導教師情況統計表、教師工作總結、畢業論文執行情況檢查表、中期檢查表、工作進度表、教師指導記錄表、工作日志、學生工作總結和優秀論文推薦表等,這些均加重了老師的工作量,使老師平均指導每個學生的精力減少,不可避免地造成學生畢業論文完成質量不高的問題。
(四)畢業實習實施困難
教學計劃中安排學生在第八學期的1至15周進行畢業實習,是將四年所學的理論和實踐相結合的重要階段,可促進學生基本理論、基本知識、基本技能的融會貫通,提高學生運用知識解決問題的能力。而目前就業的嚴峻形勢、學校對就業率的要求使學生不能安心去實習,因為利用實習階段去找工作的學生較多,而學院為了完成就業的任務,也放松了對畢業實習的管理。另外,長期的教學實踐表明,由于學生的動手能力差,學生進入實習單位后不能很快適應角色,用人單位也不愿意接收實踐能力不強的學生。
二、工程中心建設的實踐條件
寒區農業廢棄物資源化綜合利用工程技術研發中心依托單位為黑龍江八一農墾大學,共建單位為哈爾濱世宏環保工程有限公司。中心目前擁有包括35L-500L-1000L發酵系統、厭氧操作臺、大型高速離心機、凝膠成像系統、高分辨率顯微鏡、蛋白質純化系統、高效液相色譜等儀器設備100多臺套,價值500多萬元。中心學術帶頭人王偉東教授目前為國家“十一五”科技支撐計劃項目首席專家、黑龍江省“十一五”重大科技攻關項目首席專家、黑龍江省普通高校新世紀優秀人才、黑龍江省杰出青年基金獲得者。研究團隊多年來在木質纖維素的微生物分解與轉化、畜禽糞便和秸稈資源化處理生產生物有機肥、沼氣發酵技術與工程和秸稈微生物發酵生產飼料技術等方面取得了眾多的研究成果。共建企業哈爾濱世宏環保工程有限公司是一家環保工程設計及施工、農林廢棄物及污水處理的生物技術與生物質能源工程公司。公司涉及農業廢棄物處理、環境污染(水、氣、固體廢棄物)防治厭氧處理工程、大型沼氣發電工程、發酵料液制肥工程、環保設備集成、環保產品、環境工程等諸多方面。公司自成立以來,完成了雞西市梨樹區堿廠村、阿城濱圣養殖基地、通河龍口等多處大型沼氣工程。公司通過多起大型沼氣工程的建設,具備了豐富的建設經驗,能夠承擔大型沼氣工程的建設與機械設備的開發、安裝、調試等工作。公司不僅致力于沼氣工程的建設工作,還致力于先進技術的開發與利用,開展畜禽糞便堆肥化、生物質能源工藝技術及相關工程設備研發、技術熟化、成果轉化、技術服務等。
三、依托工程中心的實踐教學改革措施
(一)優化實驗課設置,整合實驗內容
針對實驗教學過程中存在的問題,參考國內高校生物技術專業課程實驗的設置進行實驗項目的整合,把重復的內容進行了歸類,開設新的實驗項目。每門課程的實驗內容、方法及目的均由授課教師進行開會論證,參與者為生物技術專業所有的授課教師及學院主管領導,特別邀請共建企業技術人員進行指導,對實驗課的開設實行嚴格的論證,并對有些課程的實驗進行了整合,形成一門課程:生物技術綜合大實驗課程,總學時為40學時,在第六學期開課;教學內容主要是融會貫通生物與分子生物學、微生物學、發酵培養的實驗技能,綜合考慮學校的教學條件及今后進入企業進行實習的要求開展實驗;教學方式采用學生自行查閱資料、設計方案,由指導老師對實驗方案修正后實施。
(二)調整專業課程實習為生產實習
鑒于專業課程實習與畢業實習存在的諸多問題,對生物技術的教學計劃進行修訂,保留了生物基礎課程實習,取消了專業課程實習,在第五學期的開學之初增加4周的生產實習,主要是進入發酵企業進行頂崗實習。為了讓學生能在實習單位盡快適應生產單位的條件,充分利用工程中心擁有的發酵設備條件,在工程中心進行1周的操作訓練后分散進入實習單位,如大慶志飛生物化工有限公司、肇東日成酶制劑廠、大慶華理能源生物技術有限公司等10多個企業,采用學校教師與企業技術人員共同指導負責制對學生的實習進行指導和管理。
(三)建設“多師結構”的實踐教師教學團隊
在培養理論與實踐兼備教師方面,我院進行了有益的探索。[5]為了進一步提高教師和學生的實踐能力,本科畢業論文的指導教師打破完全由教師承擔的制度,采用企業技術人員和教師共同指導方式。一方面減輕老師的工作量,另一方面研究的課題在一定程度上也解決了企業的一些問題,同時學生的綜合能力也得到了提高。
(四)鼓勵學生依據工程中心的條件申請創新訓練項目
為推進創新創業人才培養模式改革,強化學生創新創業能力訓練,進一步提升大學生的創新能力和創業能力,培養適應創新型國家發展戰略需要的高水平創新人才,我省及學校從2012年起設立創新訓練項目、創業訓練項目和創業實踐項目。獲批省級項目,學校支持8000元/項;獲批校級項目,學校支持5000元/項。鼓勵學生利用工程中心的條件進行創新訓練項目申請,申請成功后,工程中心將依據項目的內容提供實驗條件。
四、人才培養效果實驗
課程整合后,改變了以往以小的實驗為主,實驗內容簡單,僅僅為理論中某一知識點驗證的弊端,將有相關的知識內容有機地結合在一起,對學生系統掌握理論知識起到了很好的詮釋作用。生產實習的安排在解決了專業課程實習僅是參觀而得不到實際鍛煉的問題的同時,還為更好地開展畢業實習奠定了基礎,在此過程中工程中心起到了良好的銜接作用。“多師結構”的實踐教師教學團隊使學生的畢業論文質量得到了進一步提高,解決實際問題的選題內容比例增加。2009級畢業生選題中,針對實際問題的選題占32.4%,雖然比例還不是很高,但比2008級畢業生增加了近10%。2009級畢生中有15人參加到創新研究項目中,有5人次獲得優秀畢業論文,投稿論文3篇。
1.1立題程序及課題管理
組織生物技術研究所學術委員對申報者撰寫項目申請書進行論證評議,經審核同意方可申報,并將申請書、可研報告提交給業務秘書備案。由主持人負責課題的全面實施,學術委員會隨時對課題執行情況進行檢查,并于年終召開總結報告會,總結經驗教訓,并從中發現新的研究亮點,同時確定下一年的工作方案。因客觀原因,不能完成科研課題者,課題負責人要寫出理由。在項目申報中,該所積極支持和鼓勵年輕人申報課題,設立所級課題,鼓勵年輕人積極探索和創新,并允許失敗。
1.2科技成果的申報
項目完成后要及時寫出課題科研總結報告、課題工作報告,報上級主管部門,申請組織鑒定,并申報相應渠道的科研成果。成果申報按規定填寫各種申報表、鑒定證書,并提前查閱檢索,材料完備方可申報,同時將申報材料報所科研秘書備案。
1.3科技檔案歸檔
科技檔案由課題負責人按時立卷歸檔。獲獎的科研課題,公布獲獎等級后,整理立卷后移交所科研秘書保存,同時上交電子版材料。
1.4科研項目經費管理
科研經費到位后,課題負責人應將計劃任務書及批準經費的詳細預算交所財務,項目單獨立賬,并嚴格按照計劃任務使用經費,嚴格執行財務制度,并由課題主持人、室主任、使用人、所長簽字后方可報銷。
1.5科研工作獎勵制度
發表的論文被SCI等四大檢索收錄,按院獎勵辦法執行;在國家一級、二級和三級學術刊物上發表的研究論文,所里將分別給予300元、200元、100元的獎勵。由學術委員會及科研管理秘書對當年的論文進行核實確認,于年終總結及下一年科研計劃安排的工作會議上進行獎勵。
2科研管理工作實踐與成效
完善科研管理制度,獎罰分明,調動了廣大科研人員的積極性和創造性,生物技術研究所科研工作取得了一定的成績。
2.1承擔項目
“十一五”以來共承擔了30余項研究項目,科研經費計500多萬元。既有國家轉基因專項、國家農業部948重大項目,又有國際合作項目、黑龍江省攻關項目、黑龍江省自然基金項目、地方項目和黑龍江省農業科學院創新工程項目。既有理論基礎性研究,也有應用研究。
2.2獲得獎勵情況
堅持以課題研究為中心,力求多出精品。在研究人員的共同努力下,一些研究成果受到了有關方面的獎勵和好評。獲得國家級、省級成果19項,省科技進步二等獎6項,省科技進步三等獎5項,其它獎8項。
2.3獲得專利情況
現有自主知識產權的專利3項。
2.4及著作情況
近5a百余篇,其中發表SCI論文2篇,國家一級刊物10篇。
2.5技術成果轉化和應用情況
2.5.1馬鈴薯脫毒種薯氣霧栽培生產技術該技術來源于農業部“948”項目“一種新型脫毒種薯生產技術的引進”。從1999年起開始在省內外轉讓和推廣該項技術,省內外共轉讓5家,轉讓收益為59.5萬元。截止到目前,推廣該技術的生產面積已經達到12.3萬m2,年生產脫毒核心種薯787萬粒,推廣脫毒種薯2萬hm2以上,產值增加6800多萬元。
2.5.2黑生101產業化情況黑生101是黑龍江省農業科學院生物技術研究所利用具有自主產權的花粉管導入技術培養的高產、優質、高蛋白大豆新品種,自1997年推廣以來因其豐產性好、品質優良,深受廣大農民的歡迎。參加了省長創新工程的招標,中標后在建三江地區開發示范,與建三江墾區的4個農場對接,簽署了協議。經過3a的實施圓滿完成預定指標。其中,高蛋白大豆黑生101的示范推廣,實現了科研單位、生產單位(包括建三江農場、吉林敦化大豆加工企業)的結合。僅此一項使建三江七星農場及種植單位年收入增加了近10萬余元。
2.6開放聯合
2.6.1對外開放黑龍江省農業科學院創新工程
投資700萬元建設生物技術重點開放實驗室,購進國內外先進儀器設備199臺套,從根本上改善科研條件。2006年11月被科技廳批準為分子育種省級重點實驗室,依托于黑龍江省農業科學院生物技術研究所,功能是為全院30個研究所提供生物技術實驗平臺;為在讀的碩士、博士、博士后提供研究和實驗平臺;對全省乃至全國全面開放,吸引和培養一流的農業生物技術人才;目標是在省級分子育種重點實驗室的基礎上,建成國內一流的農業生物技術實驗室,加速爭創全國創新型一流農科院的步伐,推動黑龍江省作物分子育種快速發展。僅近2a中,來實驗室工作的有30人次、16個項目,他們分別來自經濟作物研究所、耕作栽培研究所、育種研究所、玉米研究所、苗木脫毒中心、谷物檢測中心等10余個研究所和東北農業大學、黑龍江大學、齊齊哈爾大學、蠶業研究所、黑龍江省出入境檢驗檢疫局等單位。另外,長期以來一直保持與國家級及省內大學等實驗室的對外合作關系。其中有北京大學生命學院、中國科學院遺傳所、中國農業科學院、北京市農林科學院、植物所、國家質檢總局動植物檢驗所、中科院上海植生所及省內哈爾濱師范大學生物系、黑龍江大學生命學院等單位。
2.6.2人才培養情況鼓勵本學科青年科研人員
在職攻讀碩士、博士學位。為青年科研人員積極創造科研條件,采取“老中青結對”的形式,按不同研究方向和學術特長,以老帶新。目前有2名青年科研人員攻讀博士學位,其中1名已獲得博士學位;5名青年科研人員攻讀碩士學位,其中2名已獲得碩士學位。在培養青年科研人員的過程中,提倡學術創新,形成競爭和激勵機制,對表現突出、成果優秀的青年人才在職稱評審和學術骨干選拔方面予以優先考慮。2006年新晉升助理研究員1人;2007年新晉升研究員1人,助理研究員1人,獲得國務院特殊津貼1人;2008年晉升研究員1人,助理研究員3人。2a來,聯合培養博士研究生4名,碩士研究生8名,為生物技術領域培養了一批優秀人才。
2.6.3共建情況該所積極遵循“開放辦院、開放辦園”方針,通過“走下去、返回來,派出去、引進來”
面向“三農”開放,面向國際開放。積極響應省政府和院黨組的科技要為“三農”服務的宗旨,幫扶10弱縣,派出3名優秀科技人員到經濟發展較弱的貧困縣擔當科技副縣長。
3國際合作
先后邀請俄方專家20人次,接待俄羅斯、獨聯體、東歐國家的專家80余人次。派出科技人員8人次。雙方進行科技合作,引進馬鈴薯種質資源80份,經過評價篩選,育成新品種龍引薯1號;引進小麥、小黑麥、大麥種質資源200余份。先后與俄羅斯(亞麻、小麥方面)、美國(生物質能)、波蘭(小麥生物技術)簽訂農業科技合作協議。
4存在的主要問題
雖然科技工作取得了較大成績,但面對市場經濟不斷發展,知識經濟初見端倪,農業科研單位科技管理工作也面臨新的機遇和挑戰。審視生物技術研究所的科技工作,肯定成績的同時,也存在一些急需解決的問題。一是同國內生物技術同行相比,差距還很大,因此要有長遠目標,發揮自己的優勢,得到同行的認可;二是缺少國家級項目支持,要積極做好儲備,爭取國家級課題的立項;三是缺乏能在全國占領一席之地的優勢研究領域,能得到國家高層次獎勵的成果少,發表的高質量論文不多;四是省級重點實驗室運轉資金不足,制約了實驗室的對外開放和運轉;五是能直接參與市場競爭的物化成果匱乏;六是尚未建立起完全適應社會主義市場經濟發展的科技管理創新機制和科技創新體系。
5對科技管理機制創新的幾點建議
5.1從觀念上創新
實施科技管理機制創新,就要在觀念上創新。應該注重管理者的思維創新,包括對科研的策略、地位、管理模式等方面的認識創新。科研單位應立足科技服務經濟、科技服務基層,開展科技誠信服務、科技創新服務,改掉過去等靠要的因循守舊思想,出謀劃策,為科研單位爭取大量的科技項目和資金。
5.2從服務方式上創新
實施科技管理機制創新,就要在服務方式上創新。要注重調動科研人員和科研管理人員兩方面的積極性,就科研人員而言要鼓勵為企業服務,為地方經濟服務,就科研管理人員而言應加強服務意識,提高服務水平,提升服務質量[2]。開展豐富多彩的科普活動,為經濟發展注入生機和活力。
5.3從管理上創新
實施科技管理機制創新,就要在管理上創新。要創新管理理念,創新管理方法、創新管理模式,要注重過程管理,項目管理和成果管理。組織科技人員開展科技攻關,在保證數量的基礎上,突出好項目、大項目,大力培植出新技術產業。
5.4健全科研機構,加強科研制度建設
0 引言
二十世紀末,世界農業部門引進了一個全新的技術—轉基因技術,并且迅速對世界農業生產和國際貿易產生了深刻的影響。轉基因產品(Genetically Modified Organisms,以下簡稱“GMO”或“GMOs”),是指應用現代生物技術,導入特定的外源基因(包括其它動物、植物、微生物、人工設計合成的基因等),以改變物種的細胞信息,使動植物獲得超過自然選擇和人工繁育所得的機能,創造出具有新性狀的產品或物種(hb12369.bokee.com/viewdiary.18954524.html)。轉基因技術是當今世界最為熱門的研究領域之一,由于它與人類生活密切相關,因而深受世人關注。由于目前轉基因技術主要在農業領域運用,對農作物和農業生產進行作用,所以在本文中將轉基因產品和轉基因農產品視為等同的概念。
上世紀90年代中期以來,轉基因技術和產品迅猛發展,全球轉基因作物的種植面積由1996年的170萬公頃猛增到2007年的1.143億公頃。目前,世界各國種植的最主要的轉基因作物包括玉米、大豆、棉花和油菜籽,它們在所有轉基因產品中的比重占到了99%左右。美國、阿根廷、加拿大是轉基因產品的主要生產國及出口國。由于轉基因技術還不成熟而可能對生物安全產生影響,在各國采用程度又存在著很大的差別,因而各國對轉基因貿易采取不同態度。這就產生了因轉基因農產品而帶來的貿易糾紛,當然,這些貿易糾紛產生的根本原因還是背后經濟利益的驅動。中國是較早涉及轉基因作物種植與生產的國家之一,經過10余年的努力,在轉基因產業方面取得了明顯的進步,在國內中國主要種植轉基因棉,同時在國際上是轉基因大豆的進口大國。
1 轉基因作物種植狀況及其農產品貿易狀況
(資料來源:fr.mofcom.gov.cn/aarticle/jmxw/200802/20080205380433.html,人民共和國駐法蘭西共和國大使館經濟商務參贊處新聞)
隨著生物技術的突飛猛進,轉基因植物種植面積也日益增加。1996年,全球轉基因作物的種植面積是170萬公頃;1998年是2780萬公頃;2000年種植面積達到4420萬公頃;2002年達到5870萬公頃;2004年則是8180萬公頃;2006年轉基因作物種植面積達到1.02億公頃,首次突破1.00億公頃大關。僅1996年至2006年這十年間,轉基因植物的種植面積就擴大了60倍,居所有作物技術推廣速度之首,而2007年的增長率再次高達12%,達到了1.143億公頃。
據國際農業生物技術應用服務組織(ISAAA)2007年提供的數據,全球77%的轉基因作物種植集中在4個國家:美國(50%)、阿根廷、巴西和加拿大。美國2007年種植規模為5770萬公頃(2006年為5460萬公頃,下同),阿根廷1910萬公頃(1800萬公頃),巴西1500萬公頃(1150萬公頃),加拿大700萬公頃(610萬公頃)。印度和中國也種植了大面積的轉基因作物,主要是棉花,種植面積分別為620萬公頃(380萬公頃)、380萬公頃(350萬公頃)。95%的轉基因農作物集中在4種植物上:大豆、玉米、棉花和油菜。2007年種植最廣泛的轉基因農作物是大豆,種植規模達到了5860萬公頃,這與2006年持平。其次是玉米,種植面積為3520萬公頃,高于2006年的2520萬公頃。棉花種植面積為1500萬公頃,高于2006年的1340萬公頃。油菜為550萬公頃,高于2006年的480萬公頃。兩種轉基因類型占主導地位:抗各種雜草的,抗一些蟲害的。
又據國際農業生物技術應用推廣協會(ISAAA)稱,2007年全球23個國家1200萬農戶種植了1.143億公頃轉基因農作物,2006年有22個國家1030萬農戶種植了1.02萬公頃轉基因農作物。 2007年新加入的國家是智利和波蘭,伊朗2007年沒有種植轉基因農作物,而最初的1996年僅有6個。
章東權(2008)指出,隨種植面積的增長,貿易額也以較快的速度增長,據估算,1996年大豆、玉米、油菜籽、棉花四種主要轉基因作物的出口額7.18億美元,1999年分別增至102.52億美元,增長了13.28倍。同時他提到有人預測2010年全世界90%以上的農作物將是經轉基因技術改良過的轉基因品種,其中尤其是發展中國家的增長勢頭尤為強勁;到2025年美國轉基因產品的市場貿易總額將達到25200億美元。
溫海波(2007)認為世界轉基因作物品種分布比較集中,主要是大豆、玉米、棉花、油菜;轉基因產品出口國和地區主要集中在美洲,種植國家有美國、阿根廷、巴西和加拿大;轉基因作物的進口地區主要是亞洲和歐洲。同時他還認為轉基因作物面積還將擴大,越來越多的國家將轉入轉基因作物的種植之中;轉基因技術產品應用范圍還將繼續擴大。
章東權(2008)認為盡管轉基因產品因本身的原因存在很多的爭議,轉基因產品的國際貿易目前仍在著某些貿易爭端和貿易保護現象,但現代生物技術將是21世紀的主導技術,世界各地都在抓緊時間研發轉基因產品,所以轉基因產品國際貿易的全球化、一體化將成為大勢所趨。李暉(2005)也認為,爭議的轉基因產品的發展會受到一定的挫折,但它在21世紀是解決糧食短缺問題的重要途徑之一,所以其前景是很光明的。
2 轉基因產品是把雙刃劍轉基因產品是好是壞在世界各地的爭議很大。
林毅夫(2001)指出,生物技術的發展符合世界人民的長遠利益,但在短期內對不同地區、不同利益群體的影響各異,就亞太地區的農民和消費者而言,則是挑戰與機遇并存,如果抓住機遇,善加利用,就能帶來好處,否則,就有可能產生一些不利的影響。
楊昌舉、黃燦(2001)論述了轉基因作物對近緣野生種群、農業害蟲和益蟲,以及對生態平衡和土壤中的生物、土壤肥力可能產生的影響,探討了轉基因作物商品化生產對生態環境可能產生的風險。
馬述忠、李曉嘉(2001)指出轉基因食品不僅能夠生產出口味更佳的食物,而且能夠抗病蟲害、抵御旱澇災害,便于儲運,大大降低成本,提高人類的食物質量,產量的提高則特別適合人口眾多的發展中國家。但同時他們又通過世界各地的具體態度及法律適用情況表明,轉基因作為外源基因,它的結構可能不夠穩定,人類食用后可能在體內產生基因突變損害人體健康;還有轉基因生物對農業及生態環境的影響將不可預見,它可能造成“基因污染”,并危害生物多樣性從而造成生態失衡。
王志振(2008)也認為轉基因產品在很多方面說不清楚,值得商榷。他援例指出我國每年進口的大量轉基因大豆,其制成的色拉油沒有任何問題;但同樣例證指出英國一位研究人員在電視節目中公布了他的實驗成果: 用轉基因馬鈴薯飼養大鼠,引起了大鼠的器官生長異常、體重減輕、免疫系統遭到破壞。
3 轉基因產品引起了的貿易爭端
程濤(2005)指出,轉基因產品引起的貿易爭端最大的就是歐美轉基因農產品貿易爭端。美國為轉基因農產品出口大國,歐盟為進口地區,因為種種原因,歐盟對進口轉基因農產品加以限制,貿易大戰由此而生。中美在轉基因大豆上也產生了貿易爭端,美國的轉基因大豆無論在價格還是在質量上都占有優勢,于是中國仿照外國在進口大豆時進行限制,大豆之戰從而展開。
而關于引起貿易爭端的原因,相關學者有較多的論述。
李暉(2005)將原因歸結為三個方面,一是轉基因技術的發展不平衡,歐盟為了保護其幼稚產業,獲取具有光明前景的基因產業經濟利益,候鮮明(2007)也有相似的觀點,他說表面上看,雙方爭論的焦點是食品安全和環境保護,但這只是從科學研究的角度看問題,若置于國際貿易的大背景中,則是由雙方經濟利益的沖突引起的。二是技術因素,即具有巨大經濟潛力的轉基因產品檢驗和鑒定的科學標準很難統一導致容易產生貿易爭端。三是安全因素,即轉基因是否具有很大的危害性還不得而知,各個地區的認識有分歧從而產生貿易爭端。
陳俊紅(2003)則將原因歸結為五點:一是經濟利益分配不均;二是生物安全看法不同;三是政策制定出發點不同;四是公眾接受的信息差別;五是文化傳統和價值觀念的差別。
劉正良(2003)指出,現代轉基因產品存在一種獨特的壟斷優勢。轉基因技術的壟斷廠商多為美國公司,他們勢必利用知識產權法尋求市場的絕對控制權。歐盟日本等國家認為,美國主張轉基因產品貿易自由化的目的就是在于維持既有的壟斷優勢。
澳大利亞阿得瑞德大學的桑乃泉(2001)指出,農業生物技術創新,風險與利益并存,潛在社會影響顯著,在復雜的國際經濟法律環境中,世界各國加強立法,趨利避害,既反映了消費者主權和生態環境保護的要求,又體現著各國在生物高科技和農業競爭力方面的較量。
張彩萍、黃季餛(2002)在分析和解釋不同類型的國家選擇不同的農業生物技術,尤其是轉基因技術發展政策的基礎上,進一步地提出了造成它們對轉基因農產品采取不同的管理措施的原因。
袁宜(2001)指出保護主義是轉基因農產品貿易的主要障礙。“世界各國對轉基因農產品的接受程度雖然與各國的文化傳統(美國人對新事物較為開放和寬容)以及突發事件構成的背景(瘋牛病使歐洲人心惶惶,對食品安全性極度敏感)有關,但更多的則是受到各國不同的經濟利益的制約”。歐盟對美國的農產品貿易一直存在著逆差,歐洲小莊園式的農業與美國大農場式的農業相比,存在規模經濟的劣勢,當擁有更強競爭優勢的美國轉基因農產品出現在歐盟面前時,歐盟為了維護本集團的經濟貿易利益,以種種借口封殺轉基因農產品的流入便是順理成章的事情了。
4 給我國政府的一些政策建議
廖閩(2006)在其論文中全面總結了七個方面的措施,分別為要進一步鼓勵對轉基因農產品的研究和開發,要高度重視轉基因農產品的安全問題,要盡快完善有關轉基因農產品國際貿易方面的立法工作,要學會有效地利用技術貿易壁壘措施,要大力加強對出入境轉基因農產品的管理,要積極參與有關國際組織的活動和擴大公眾宣傳。
李暉(2005)單獨指出了轉基因產品進口問題的建議,一是充分利用技術貿易壁壘,加大對轉基因產品進口監管的力度;二是進一步完善轉基因產品的相關立法,細化管理體系,強化管理職能;三是進一步完善轉基因產品標識制度。同時也指出了我國應加快對轉基因產品的研發,保證我國生物技術處于世界前列;以及在推廣種植上應謹慎,完善立法,加強監管。
肖奎喜、馬述忠、黃祖輝(2005)通過分析指出要加快轉基因生物技術研發與推廣應用,提升我國農產品的國際競爭力;要加強對轉基因產品貿易規則和條例的研究,積極參與國際規則的制定;要實施安全監管戰略,防范轉基因產品跨國轉移帶來的安全隱患;要充分運用WTO 規則,保護國內農業產業和農民利益。
李成貴、檀學文(2008)則提出了一些較為新穎的觀點,如要加強對研發階段風險評估的管理,強化有關人員的科學精神和法律意識,突出研究者的知識運用、自主管理和信譽機制在轉基因安全中的作用;還有加強轉基因食品安全的風險交流,通過多種途徑宣傳轉基因食品安全和營養方面的科學知識,加強轉基因食品的科普工作,增進與民眾關于轉基因食品的風險交流,是政府管理工作的重要內容。
應瑞瑤、沈亞芳(2004)也做過簡要的分析,指出我國在轉基因產品貿易中處于比較劣勢,鼓勵采取適當的保護措施;同時要加快轉基因技術的應用步伐,提高我國農產品的競爭優勢。
5 結論
由21世紀最前沿的技術——基因技術為基礎發展而來的轉基因產品,其發展前景還是極其廣闊的,因為它至少在很大程度上提高了農產品的產量,對解決糧食問題無疑有著很大的促進作用。而世界上迭起的轉基因產品糾紛,表面上看是各自對轉基因產品的安全性存在認識上的分歧,但實際上是各自經濟利益的驅動,為了維護自身利益的使然。而我國要在轉基因產品競爭中樹立優勢,還得從自身做起,進一步加大對轉基因產品等各方面的研發,同時又要重視起轉基因產品的安全性問題,而關于轉基因的各種立法工作也應趨于完善,注意與各地區保持交流,充分利用WTO規則,從而維護我國的利益。
參考文獻
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生物經濟與網絡經濟比較,具有資源依賴性強、技術通用性強、市場壟斷程度低等特點,為廣大資源豐富的發展中國家提供了一次難得的、實現跨越發展的機遇。我國是一個生物資源總量豐富,生物產品市場潛力大的發展中國家,加速發展生物經濟,是我國解決實現全面建設小康社會目標面臨的糧食安全、能源安全、環境安全、生物安全等重大問題,提高人民健康水平的必然選擇。
我國明確提出轉變經濟增長方式已經有10多年了,但是直到2004年我國GDP占世界的4%,鋼鐵、水泥、煤炭等資源的消耗量卻占世界總消費量的30%-40%,傳統的增長方式沒有得到根本性轉變。其主要原因之一是缺乏新技術,難以培育新的產業,調整經濟結構只能停留在口頭上、文件上。要實現經濟翻兩番的宏偉目標,調整經濟結構,轉變經濟增長方式,必須依靠新技術,開發新產品,發展新經濟。比較而言,信息技術能夠大幅度提高信息傳播的速度,提高勞動生產率,但從根本上解決提高人民健康水平、保障糧食安全、改善生態環境、緩解能源壓力、保障生物安全等重大問題,生物技術則更具有根本性的作用。我國資源浪費嚴重,需要大力發展循環經濟,提高資源利用率,但生物經濟是一個嶄新的概念,缺乏社會的廣泛認同與支持,生物產業正處在起步階段,生物技術則是我國需求最迫切、影響范圍最廣、技術差距最小的領域,《國家中長期科學與技術發展規劃綱要》已經明確把生物技術作為我國未來高科技迎頭趕上的重點。我國生物技術、生物經濟的發展已經迎來了難得的發展機遇。
經濟發展、人民健康、社會和諧不但對發展生物經濟有迫切的需求,而且我國具有社會主義制度有利于集中力量辦大事、生物資源豐富、優秀人才輩出、企業初具規模、市場潛力巨大等發展生物經濟的優勢,只要我國采取像抓兩彈一星、神舟載人飛船那樣的重大措施,我國完全可能成為生物技術強國,生物產業大國。為此,建議實施“生物經濟強國戰略”,抓好六項措施。
1、實施“生物經濟強國戰略”。建議像當年抓“兩彈一星”那樣抓“生物經濟”,把“生物經濟強國戰略”作為當前和今后20年經濟發展、社會進步的戰略重點來抓。“生物經濟強國”的具體目標是:實現生物技術強國,生物產業大國的目標,使我國在生物經濟時代再創輝煌,加速實現中華民族偉大復興的宏偉目標。基本設想分“三步走”:第一步為技術積累階段,2010年前完成;第二步為產業崛起階段,2015年前后完成;第三步為持續發展階段,從2020年開始持續快速發展,力爭到2020年生物產業總產值達到25000-30000億元,占當時GDP的7%-8%,成為國民經濟的支柱產業之一。
2、落實“人才強國”戰略,把“招攬尖子人才回國行動”作為重點,加速造就一支世界一流的生物技術研發隊伍。據專家統計,全球生物技術領域高水平學術論文中有40%%以上是華人主持或參與完成的。華人已經成為世界生物科學領域最活躍力量之一。我國約有8萬留學人員在海外從事生物技術相關研究,其中約2000人已經學有所成,進入國際生物技術最前沿的領域,這些人才已經形成了“生物技術海外兵團”。初步估算,拿出修20公里高速公路的經費,就能吸引高水平的2000名優秀人才回國工作,造就一支世界一流的生物技術隊伍,不僅能夠大幅度提高我國生物技術研究開發能力,更重要的是能大大縮小我國與發達國家的差距。因此,建議有關部門盡快研究制定一些特殊的政策,把招攬尖子人才回國,作為生物技術、生物經濟發展的突破口。科技部、北京市等有關部門共同創辦的北京生命科學研究所在招聘尖子人才方面已經積累了一些經驗,實踐證明是可行的。
3、把“加速生物技術自主創新,推動新科技革命”作為未來科技工作的重點,加速我國成為生物技術強國、生物產業大國。我國生物技術總體上還處在技術積累階段,要按照小平同志“發展高科技,實現產業化”的要求,切實改變重論文輕開發產品、重學術水平輕市場前景、重科研院所力量輕企業研發力量、重項目支持輕基地建設、重單項技術突破輕系統技術組裝等問題,瞄準經濟發展、社會進步對技術的重大需求,集中力量,切實解決一批制約經濟發展和社會進步的瓶頸問題。立足于培育新的經濟增長點、立足于大幅度提高國家核心競爭力。提高自主創新能力,加速我國生物技術由跟蹤模仿向自主創新轉變,由重論文向論文、專利、產品協同發展轉變,由技術積累階段向產業崛起階段轉變。建議在國家科學與技術中長期規劃和“十一五”科技計劃中把生物技術作為重中之重,在經費、人才、基地、項目等方面給予重點支持。