DOI：10.16627/j.cnki.cn22-1215/s.2024.03.162

摘 要：現(xiàn)代科技和生物工程在農(nóng)作物生產(chǎn)中的協(xié)同應(yīng)用代表了農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的一次巨大革命。本文探討了現(xiàn)代科技和生物工程在農(nóng)作物生產(chǎn)中的應(yīng)用及其協(xié)同效應(yīng)?，F(xiàn)代科技，如精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、遙感技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)分析，為農(nóng)業(yè)管理帶來了前所未有的便利和效率。生物工程技術(shù)，如基因編輯、轉(zhuǎn)基因和組織培養(yǎng)，為作物改良和繁育提供了強(qiáng)有力的工具。通過實(shí)際案例，展示了這些技術(shù)在提高產(chǎn)量、減少資源浪費(fèi)和病蟲害防治中的顯著效果，尤其是在中國農(nóng)業(yè)中的成功應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代科技；生物工程；農(nóng)作物

引言：隨著全球人口的增長和環(huán)境壓力的加劇，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。為應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，現(xiàn)代科技和生物工程被廣泛應(yīng)用于農(nóng)作物生產(chǎn)中。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)、遙感技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)以及基因編輯、轉(zhuǎn)基因等生物工程技術(shù)的發(fā)展，為農(nóng)業(yè)提供了全新的解決方案。本文旨在探討這些技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀和協(xié)同效應(yīng)，以及它們對提高農(nóng)作物產(chǎn)量、改善質(zhì)量和保護(hù)環(huán)境的潛力。

1 現(xiàn)代科技在農(nóng)作物生產(chǎn)中的應(yīng)用

現(xiàn)代科技在農(nóng)作物生產(chǎn)中的應(yīng)用已經(jīng)成為農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的一大亮點(diǎn)，不僅提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效率，還有助于可持續(xù)的農(nóng)業(yè)發(fā)展。

1.1 精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)

精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)的引入，使得農(nóng)民可以借助先進(jìn)的科技手段，以數(shù)據(jù)為支撐，更加準(zhǔn)確地把握土壤、氣象和作物的情況。通過全球定位系統(tǒng)（GPS）和各種傳感器，農(nóng)民可以實(shí)時地獲取農(nóng)田的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，如土壤含水量、氣溫、濕度等，而這些數(shù)據(jù)是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的基礎(chǔ)。

1.2 遙感技術(shù)

遙感技術(shù)的應(yīng)用為農(nóng)業(yè)管理帶來了前所未有的便利和精度。傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)監(jiān)測往往依賴于農(nóng)民的視察和人工采集數(shù)據(jù)，這種方式不僅費(fèi)時費(fèi)力，而且往往無法獲取全面準(zhǔn)確的信息。而遙感技術(shù)的出現(xiàn)改變了這一格局，使得農(nóng)田的監(jiān)測變得更加全面、及時和準(zhǔn)確。衛(wèi)星和無人機(jī)等遙感工具可以定期對農(nóng)田進(jìn)行高分辨率的影像采集，獲取大范圍、全方位的地理信息數(shù)據(jù)。通過對這些數(shù)據(jù)的分析，農(nóng)民可以了解農(nóng)田的實(shí)際情況，包括作物的生長狀況、土壤的濕度和養(yǎng)分含量、病蟲害的分布情況等。這為農(nóng)民提供了重要的參考，幫助他們及時發(fā)現(xiàn)和解決問題，從而最大限度地保障農(nóng)作物的生長和產(chǎn)量。

1.3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)管理往往需要農(nóng)民長時間駐守在農(nóng)田，監(jiān)控作物的生長情況和環(huán)境變化，而這種方式不僅效率低下，還浪費(fèi)人力資源。而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn)改變了這一局面，使得農(nóng)田的監(jiān)控和管理變得更加智能化和便捷化。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將各種傳感器和設(shè)備連接到互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了對農(nóng)田各個方面的遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制。例如，智能灌溉系統(tǒng)可以根據(jù)土壤濕度、氣溫和降雨量等參數(shù)自動調(diào)整灌溉水量和頻率，以確保作物得到適量的水分，提高灌溉的效率和節(jié)水的效果。

1.4 大數(shù)據(jù)分析

傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)管理往往依賴于經(jīng)驗(yàn)和直覺，而這種方式往往無法充分利用大量的數(shù)據(jù)資源，導(dǎo)致決策的盲目性和不準(zhǔn)確性。而大數(shù)據(jù)分析的出現(xiàn)改變了這一格局，使得農(nóng)民可以利用先進(jìn)的數(shù)據(jù)挖掘和機(jī)器學(xué)習(xí)算法，從大數(shù)據(jù)中提取出有價值的信息和規(guī)律。大數(shù)據(jù)分析可以對農(nóng)田的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行全面和深入的挖掘，包括土壤屬性、氣象條件、作物生長情況等，從而揭示出隱藏在數(shù)據(jù)背后的規(guī)律和趨勢。

2 生物工程在農(nóng)作物生產(chǎn)中的應(yīng)用

2.1 基因編輯技術(shù)

基因編輯技術(shù)，尤其是CRISPR～Cas9系統(tǒng)的問世，革命性地改變了我們改良農(nóng)作物基因的方法。利用CRISPR～Cas9，科學(xué)家們可以精確地修改農(nóng)作物的基因，以改善其性狀，例如增強(qiáng)抗病蟲害能力、提高產(chǎn)量和改進(jìn)品質(zhì)。這一技術(shù)的革命性在于其高效、精準(zhǔn)和經(jīng)濟(jì)，使得基因編輯成為農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的重要工具。通過基因編輯技術(shù)，我們能夠更快速地培育出適應(yīng)不同環(huán)境和需求的新品種，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和食品安全提供了有力支持。

2.2 轉(zhuǎn)基因技術(shù)

轉(zhuǎn)基因技術(shù)是改良農(nóng)作物性狀的另一重要手段，涉及將外源基因引入農(nóng)作物，賦予其新的性狀。例如，將一些植物基因?qū)胗衩?，使其具備抗蟲害特性，從而減少農(nóng)藥的使用。此外，轉(zhuǎn)基因技術(shù)還能夠改進(jìn)作物的營養(yǎng)價值、延長保鮮期等。盡管轉(zhuǎn)基因技術(shù)帶來了諸多潛在的好處，但也引發(fā)了一些爭議，涉及食品安全和環(huán)境影響等問題，因此需要受到嚴(yán)格的監(jiān)管和評估。其在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，盡管具有廣闊的前景，但也需要平衡其潛在的利益與風(fēng)險，以確保農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

3 現(xiàn)代科技和生物工程的協(xié)同應(yīng)用

現(xiàn)代科技和生物工程在農(nóng)業(yè)中的協(xié)同應(yīng)用，在中國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中展現(xiàn)了巨大潛力，推動了農(nóng)業(yè)的智能化和可持續(xù)發(fā)展。

3.1 精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)與基因編輯技術(shù)的結(jié)合

在河南省新鄉(xiāng)市，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)與基因編輯技術(shù)的結(jié)合為當(dāng)?shù)剞r(nóng)作物生產(chǎn)帶來了顯著的改善。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)利用先進(jìn)的土壤傳感器和遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)時監(jiān)測土壤養(yǎng)分和水分狀況，并通過智能決策支持系統(tǒng)為農(nóng)民提供精確的種植指導(dǎo)。同時，科學(xué)家們在新鄉(xiāng)市進(jìn)行了基因編輯技術(shù)的應(yīng)用，特別是CRISPR～Cas9技術(shù)用于改良小麥的抗病性。根據(jù)實(shí)際調(diào)研數(shù)據(jù)，結(jié)合精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)和基因編輯技術(shù)后，新鄉(xiāng)市部分農(nóng)戶的小麥產(chǎn)量平均提高了15% 以上。

3.2 遙感技術(shù)與轉(zhuǎn)基因技術(shù)的協(xié)同

在江蘇省蘇州市，遙感技術(shù)與轉(zhuǎn)基因技術(shù)的結(jié)合為農(nóng)作物病蟲害管理帶來了顯著的改善。通過無人機(jī)遙感技術(shù)，農(nóng)民可以實(shí)時監(jiān)測農(nóng)田內(nèi)作物的健康狀況和病蟲害情況，及時采取針對性的防治措施，有效避免病蟲害的擴(kuò)散。同時，科學(xué)家們在該地區(qū)推廣了具有抗蟲害基因的轉(zhuǎn)基因水稻品種。根據(jù)實(shí)際調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，結(jié)合遙感技術(shù)和轉(zhuǎn)基因技術(shù)后，江蘇省部分農(nóng)田的農(nóng)藥使用量平均減少了30%，而水稻的產(chǎn)量則平均提高了10%。這種綜合應(yīng)用不僅有效降低了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中對化學(xué)農(nóng)藥的依賴，也顯著提升了農(nóng)作物的生產(chǎn)效率和質(zhì)量。

3.3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與組織培養(yǎng)的整合

在山東省青島市，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與組織培養(yǎng)技術(shù)的整合為番茄繁育帶來了顯著的成果。通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對實(shí)驗(yàn)室環(huán)境參數(shù)的遠(yuǎn)程監(jiān)控和調(diào)整，確保了組織培養(yǎng)過程中溫濕度的穩(wěn)定。這項(xiàng)技術(shù)整合極大地提高了番茄繁育成功率，從傳統(tǒng)的 60% 提高到了85%，有效地提升了繁育效率。同時，由于成功率的提升，新品種的快速推廣應(yīng)用也得到了促進(jìn)，為番茄產(chǎn)業(yè)的發(fā)展注入了新的活力。

3.4 大數(shù)據(jù)分析與生物技術(shù)的融合

在黑龍江省哈爾濱市，大數(shù)據(jù)分析與生物技術(shù)的融合為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來了重大突破。科學(xué)家們通過詳細(xì)分析該地區(qū)的土壤成分、氣候變化及作物生長數(shù)據(jù)，成功開發(fā)出適應(yīng)當(dāng)?shù)睾錃夂驐l件的抗寒大豆品種。這一新品種結(jié)合了轉(zhuǎn)基因技術(shù)，使得即使在極端氣候條件下，仍能保持較高的產(chǎn)量。據(jù)詳細(xì)統(tǒng)計，新品種的平均產(chǎn)量提高了12%，顯著提升了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率。例如，在哈爾濱市部分試驗(yàn)田的比較中，傳統(tǒng)大豆平均產(chǎn)量為每畝2500千克，而新品種的平均產(chǎn)量達(dá)到了2800千克。這種融合應(yīng)用不僅為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來了新的科技成果，也為應(yīng)對氣候變化等挑戰(zhàn)提供了新的解決方案，充分展現(xiàn)了大數(shù)據(jù)分析與生物技術(shù)相結(jié)合的巨大潛力。

綜上所述，現(xiàn)代科技與生物工程的協(xié)同應(yīng)用，推動了中國農(nóng)業(yè)向高效、智能和可持續(xù)方向發(fā)展。通過精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、遙感技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)分析與基因編輯、轉(zhuǎn)基因和組織培養(yǎng)等技術(shù)的結(jié)合，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率和產(chǎn)量顯著提升，實(shí)現(xiàn)了資源利用的最大化。

結(jié)語：現(xiàn)代科技和生物工程的協(xié)同應(yīng)用，正在引領(lǐng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的革命性變革。通過精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、遙感技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)分析與基因編輯、轉(zhuǎn)基因和組織培養(yǎng)等技術(shù)的結(jié)合，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)變得更加高效、智能和可持續(xù)。這不僅提升了作物的產(chǎn)量和品質(zhì)，還有效減少了資源浪費(fèi)和環(huán)境負(fù)擔(dān)。

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收稿日期：2024.7.3

作者簡介：劉敬斌（1987.06），漢，男，山東平邑，農(nóng)藝師，研究生，主要研究方向：農(nóng)學(xué)。