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江苏乾禾农业科技有限公司

云南省生态农业研究所华东办事处

 
 
 

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阳光农业,人类福祉  

2009-01-08 18:06:31|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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                                                 云南省生态农业研究所所长、生态农业专家:那中元

 

                                                                 阳光农业,人类福祉 - 江苏省丰谷种业有限公司 - 江苏省生态农业有限公司       

       全球"现代化"农业高产出,几乎均是以 "成本外摊"的石化能量高耗高消费和环境污染为代价的,生态保护又是以一种无法满足全球发展需要的低产出为代价,能否走出一条既基本满足控制下人口压力和经济发展需要,又能少投入、高产出无污染的可持续发展之路呢?以诱导调控技术大幅度提高的光合速率为中心的"阳光农业",就能从而改变一系列传统观念和理论不能解决的问题,并能在实践中合理解决一系列多难问题。
  主题词:诱导调控 光合速率大幅度提高 阳光农业 可持续发展
       水是生命之源,地球上没有水的地方就不可能存在生命。水是生命能产生存在的根本。
       万物生长靠太阳,因为阳光是生命进化的重要核心动力源基础,也是生命世界绚丽多彩的根本原因。

       人类在农业生产高速发展时,一直主要强调的是"水、肥、种"加"农药"。因为这些是可立见功效的需成本能耗投入,而阳光从来都是无需成本投入,无私地普照着所有事物。其太平常,也太重要,也因此太难改变其已有规律。因此提高光合作用从而提高效率,虽也是很多科学家和几乎每一个人都可上口的话,但一直主要是在生物多样性和空间、时间结构等提高光照利用方面与温、湿、肥等节省能耗等最适结合利用方面下功夫,得效益。而从植物本身的效率机制来提高光合作用,虽一直是世界各相关学科科学家不断努力的目标,但因一直找不到突破口,而多年一直仅能作为愿望。因此对光合作用效率基础的光合速率提高机理机制是什么?将带来什么?仅是臆测,很难实知。特别是第一次绿色革命及其衍生模式,能从种质上促成个体抗倒耐肥,从而使群体效应大幅度增产机制和相应石油、化工产品的发展应用结合效应,使人们找到引以为豪的高效农业模式。当人们发觉这种对石油、化工产品过分依赖已成为严重影响当代并过度透支子孙后代为代价的发展时,自豪成为了丧气和警钟。随着人类的科学技术进步对自然认识的加深,人们一方面认识到化肥、农药、和其他能耗高投入及滥砍、乱耕、过牧等一系列近期利益后果的严重危害性,另一方面却又因人口压力和发展需要而不断加大这一行为。围绕可持续农业和农村发展为中心,有各种理论和模式。但现行真正以较少生态损失为代价的都是低产出模式。因此,即使是发达国家在产品过剩条件下,有识之士反对高投入、高产出、高污染生产,带头实行低投入、低产出、低污染生产,都很少有响应者。在发展中国家产品不足,甚至严重欠缺条件下,何时才能把顾虑可持续发展落实到行动上呢?
       所有现行模式的焦点,无论有何因果差异,归根到底的实质问题是所需产量的投入和产出比及相关污染问题,特别是解决逆境下的投入和产出比。而这是现行以任何不同投入方式和循环方式都不能解决的问题实质。这按传统理论有些很难理解。因为现行研究进一步证明:农业污染造成的氮化物污染不仅对水、土壤、人类有严重负作用,对空气变暖效应是CO2的200倍。更让人难以接受的是:所有植物在正常生长过程中,都对温室气体CO2的平衡作负贡献。原以为温室效应、CO2增高会对植物刺激生长,增加光合作用效率,从而对碳平衡做出较大贡献,但这种有所增加的生长速度,仅比原先贡献多了2%左右。
        不过美国科学家也证明,有的植物在"疯长"期对碳平衡做出了正平衡的实质性贡献。这些不仅进一步对高投入的污染问题敲响了警钟,也对温室效应治理找到了出路。

         中国生态农业的"七性"、"六最"、"两无一良"。从理论上符合发展中国家发展与减缓对环境污染的需要,但实际可操作性问题仍十分突出。对于非大规模生产的保护地栽培,对温度逆境抗性"人工可调控性"虽需能耗投入,但还有一定可操作性,可在实际大田生产中这几乎是空话。"光合作用效率最高"和"两无一良",也仅只能在庭院经济中以空间、时间差体现。在大田生产中,光合作用效率难题且不讲,就连无废物的秸杆循环有机肥使用问题,也因不论有机肥用的再多,要达到一定产量,效果也抵不上化肥。这是首要关键问题,因而不得不以施用化肥为主;在农田缺有机肥,保肥水能力下降,土壤结构下降时,农村却燃烧桔杆带来较多的空气污染,并且城市大量有机肥、集约饲养大畜牧场有机肥、农业化肥面源污染等都流入水中,污染要再次投入治理费等一系列不该发生的事,却因无"硬件"突破而成为合理循环……

       无论中外的何种可持续农业模式,产量要求和可持续发展的种种矛盾都最终可归结为:可持续农业的"硬件"没有重大突破。最典型的是第一性生产力的基础,光合速率问题,多年来没有内涵的实质性突破,因此,与生产力有互作相关的第三性和间接相关第二性生产力也就难有突破。
     现在可持续农业发展的种种办法都用尽了,唯一有希望的就是走回生物,特别是植物几十亿年的向阳光要效率的生存竞争主题下,同时向土壤要丰度的发展之路。
     向阳光要效率能给人类带来什么?与阳光效率相适应的向土壤要丰度又能给人类带来什么?过去,这些都是一个迷,很多仅是人们根据已有经验的臆测。

    8年来"GPIT"科学实践证明:
  1、植物向阳光要效率的内涵前提,大幅度提高光合速率是可能的。现在最大光合速率已可比对照提高409%,还有潜力可挖。
  2、光合速率大幅增加与叶绿素含量必然大幅增加的理论与实践不符。实践证明光合速率大幅增加时,叶绿素仅在一定范围内有限增加,并且根本不成比例。特别是在作物生长后期,甚至出现叶绿素含量增加,光合速率下降的现象。
  3、光合速率大幅度增加与传统衡量光合作用效率以地上部分产量为依据的方法严重不符。传统方法相应须作重大修改,要从地下部分、内部机制、抗逆贮备等全面评价,建立新的衡量标准。
  4、光合速率大幅提高与作物在环境与遗传信息间的信息网络系统激活应答反馈有关。表现在一定范围对相同温度、湿度、甚至播种深度不同的敏感反应,和对人为污染的化肥、农药环境的高度敏感负效,及可以反映出相关阶段向性改变甚至丧失的重大变化。
  5、光合速率大幅提高首先与动力学特征变化相关。表现在一定范围内对相同温度、湿度的不同敏感反应的不同出苗、生长速度。如处理作物高湿低温(玉米0℃地温)就能萌发与适温却晚于对照萌发,而低湿适温则很难出苗;花生、大豆等出苗后也会长时间"延滞生长"。但湿度一旦满足则能"超速生长",同时"超量固氮",并能"大幅度增产"。
  6、光合速率大幅度提高与抗逆表达既有相关形态特征的变化,也有机制、效率的变化。形态特征主要表现在叶、茎、根的变化上。机制表达主要是对各种自然环境(非人为污染)逆境的抗性增强变化,效率主要表现在变化速率上。
  7、光合速率大幅度提高后的大幅度增产往往与"超速生长"相关,豆科类还与"超量固氮"及生育期缩短相关。如花生晚萌发30-40天,超速生长后,不但可早成熟,产量还可增加近1倍,固氮根瘤也可增加1-3倍。
  8、光合速率大幅度提高与植物抗病系统综合发挥,不仅超越了过去抗性的垂直、水平、免疫等理论,甚至可产生包括病害部位超敏反应的可控程序化死亡和消除病斑表达(程序化死亡的可逆性恢复机制);对口吸类虫害和对次生代谢产物敏感类虫害,也有明显的阶段性避趋性和耐性。
  9、光合速率大幅度提高与信息、抗性相关的营养成分等大幅增加相关,如酪氨酸可增43%,蛋氨酸可增25%,维生素C可增28%。
  10、光合速率大幅度提高与抗自然变化逆境相关。特别是温度变化的抗冷、耐冻、耐热,在北方冬季无风自然条件下,喜热作物黄瓜、茄子、西葫、西红柿等幼苗-3℃都很少受冻。而对照则基本全部死亡;并且北方冬季大棚蔬菜盖帘都已停止生长时,光合速率大幅度提高的蔬菜不盖帘仍能生长。在南方粳稻区不仅粳稻,连籼稻也能安全越冬再生,成为多年生作物。
  11、更让人想不到的是光合速率大幅度提高,不仅能改变分化发育进程,而且能改变分化机制中最复杂最保守的成花机制:万寿菊、向日葵都有一梗双花、三花的表型变异;兰州大棚冬黄瓜不仅同样可不用农药,而且大量出现一节双瓜,甚至三瓜、四瓜成收喜兆。
  12、光合速率大幅度提高,使根面效应的大幅度增加,不仅大幅度提高抗逆性和抗逆物质贮存,而且对有机肥利用效率大幅度提高,在土壤污染不重的条件下,有机肥合理使用,已经能减少氮素化肥一半,甚至完全不用,产量不但可不低于正常使用化肥的对照,甚至还能增产。少用、不用化肥,多用有机肥不仅与改良土壤,消除对水的面源污染有关,更和消除氮化物对空气温室效应的增加影响等都密切相关。还与改善可循环水质,提高小环境和大循环中自然贮水能力抗旱等一系列水利用相关。
  13、光合速率大幅度提高,对自然逆境中耐酸、耐碱性明显增强,出苗后耐涝性随生长进程显著增强,耐旱性有所表现。
  14、光合速率大幅度提高,综合效果在三性表达中显著,其最典型的是喜温玉米在高海拔非玉米适温区生育期大幅缩短,所需生育积温大幅减少。
  15、在光合作用效率提高中,光合速率大幅度提高还与光波段利用范围扩大、光节律、光周期、光信息效应等密切相关。
  16、光合速率大幅度提高,也就是CO2净同化率大幅度提高的同意语,因此,光合速率大幅度提高也就是植物在提高能量效率对人类高效贡献产量的同时,也对人类发展需要而几乎无法扼制的平衡CO2难题,将做出无可估量最大的贡献。同时阳光效率提高的低价农产品,又可转化为人类其他分散使用耗能需要的利用,减少对石化的依赖和污染。
  17、光合速率大幅度提高,在对逆境自然抗性发挥的机制,相应丰富的高能耗产物和提高的品质含量,不仅在机理上可启发人类低负面效应的抗疾病斗争,而且也肯定能直接对人类健康和第二性生产发挥重要作用。
  18、光合速率大幅度提高,使作物从信息激活应答反馈到动力学特征的改变,从而能高抗多种自然逆境,也对多种人为污染产生高度敏感反应,应用其在反应极限变化的扩大阈值内,根据明显变异进行新品种选育,或在扩大的有性生殖适应范围进行新品种杂交和远缘杂交,将利用性地保护生物多样性和无害地创造出更多的新物种。
        限于种种原因, 8年虽还不全面的科学实践,但已完全揭示并可证明,在人类要实现农业可持续和农村发展战略,既要产量、品质、质量,又不产生"成本外摊",又还要"保存财富"的多难一体要求中,在现在唯一可行的,只有充分利用地球能源之源--阳光及其产物合理循环,并且最直接有效的就是大幅度提高植物光合速率为中心的光能利用效率:发展"阳光农业"。
        "阳光农业" 以阳光高效性为中心,产生了一系列的高效性机系,从而可大幅度降低除阳光以外的能量投入和阳光产物循环模式以外的投入。"阳光农业"已为人类可持续发展展示了最美好的前景。"GPIT"也已为"阳光农业"奠定了最坚实基础。但"阳光农业"和任何人类历史上的重大创新科技一样,不仅有一个在科学实践中不断自我进步、发展、完善的过程,还有一个与传统理论重大相悖需克服惯性意识的认识过程,更有一个与过去模式、习惯不相符合的正确应用适应过程。
       "阳光农业"是人类发展和解决危机,在谋求持续发展的探索过程中,认识自然、应用自然、和谐自然的必由之路。"阳光农业"已经为我们展示出"硬件"的无穷魅力。让我们每一个人为自己也为后代,也为地球的每一种生物的生存权利和生存质量负责,而对"阳光农业"给予应有的关注支持吧!

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