21世纪农业科技发展的主要趋势和特点_生物技术论文

21世纪农业科技发展的主要趋势和特点_生物技术论文

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一、农业科技研究活动的发展趋势和特点

1.创新研究更趋动态化和群体化

当前,各个国家的人们都已经越来越认识到,农业高科技的产业化对促进农业产业结构合理化和高级化有着巨大推动作用,因此,其产业政策的重心将愈倾向于鼓励农业高科技的产业化,并通过政府的资助和扶植措施,不断地为农业高科技创新注入新鲜血液。同时,各个国家将进一步制定和实行更合理有效的科技政策,以推动农业高科技的研究和开发,强化农业高科技创新的功能,并尽可能利用和依靠市场竞争压力来引导创新,以充分调动农业科技人员开展科技创新的积极性。

在农业高科技创新实践中,人们会越来越注重科技创新的有效性,不断展开边缘性的农业高科技研究,促成高科技与产品国际化,不断更新产品,并适应消费者需求,展开有针对性的创新活动,更重视超前创新,引导消费,从而创造农业生产和消费的新需求。以上种种方面,都将使农业科技的创新研究更趋动态化。

再者,在当今许多尤其是重大农业高科技创新活动中,人们越来越感到,需要持续的、足够的、高质量的人力资源,包括优秀带头专家的指导,不同层次的工程技术人员和科学家群体的协调配合,方能攻克创新难题,使创新成功的可能性大大加强。因而,未来的农业高科技创新活动还必将更超群体化。

2.非线性科学将在农业科技研究中获得广泛应用

农业科技所研究的对象通常都是比较复杂的系统,有组织的系统,有些则是表面上混沌无序的系统。要研究它们,仅仅依靠农业科技领域内的理论和方法并不一定能获得很好的解决,而专门以研究非线性系统为对象的非线性科学和复杂系统科学将能为之提供有效的理论工具,因而,下一个世纪,非线性科学将会受到农业科技专家的重视,并在农业高科技领域获得日益广泛的应用。

3.农业科技研究体系将更加优化、配套和完善

为使农业科技研究适应世界农业技术快速发展的形势,各国农业科研体制将会采取进一步的对策和有力措施,会愈来愈强调整体规划和统一协调;在管理体系和运行机制方面,将会加强宏观调控和配套政策,使农业科技研究的三个方面活动,即基础研究,应用研究和开发转化研究之间的资金、人才投入比例更趋优化,形成更加良性的应用基础理论——技术——工艺——形成生产力的运行机制,以及更加完善的科研、教育、推广的三位一体运行大系统。

4.农业及其科技发展战略研究将摆在十分突出的位置

第二次世界大战后,各国均从战略高度把农业及其科技发展摆在十分突出的地位,并通过经济和政策法律的手段来引导农业及其科技向国家预定的目标发展。发达国家则普遍实行以工业累积来支持农业的政策,积极推动农业科技进步,发展农业生产力,逐步实行农业现代化,开展多种经营,推行产业化、企业化,从而使农业及其科技发展战略研究越来越重要。

然而,半个多世纪以来,农业的发展却付出了很大的资源代价,全球有1/3的土地受到不同程度的侵蚀,土壤的大量流失,土地的严重沙漠化,热带森林的毁坏,草场资源的退化,物种资源的日益衰退,空气、农田、水质污染的不断扩展,淡水资源的紧缺,以及自然灾害的逐年加重,使人们开始认识到,未来必须走农业与农村持续发展的道路,追求生态、经济和社会三个系统之间的协调,产生最佳的相互作用。这就必然迫使人们愈来愈把持续农业发展战略及具相应的农业科技发展战略研究摆在日益突出的地位,迫使人们从全方位来进行思考和研究,诸如实行合理的政策,行政管理和责权的下放,气候和辐射的控制,生物多样化,适当地处理废物,提高单位面积的土地、水、时间和能源的生物生产率,保障营养安全,改善牲畜的饲养管理,吸引、保留人才和劳动力以及加强技术交流等种种相关方面。

5.农业科技的国际交流与合作将大大加强

农业科技研究活动是一个动态的、开放的体系。随着现代农业的发展以及农业科技研究的进一步深入,国际间的学术交流和合作研究将愈来愈频繁,协作攻关的项目和规模将会越来越大,甚至带有全球性。例如,1993年1月由国际水稻所(IRRI )牵头组织而成立的亚洲水稻生物技术协作网(ARBN)即是如此。

未来国际交流与合作的模式及信息系统方面将可能发生革命性变化,并促使这种信息系统能对生物和物理的、环境的、经济的、社会的和乡村生活体制的发展趋势进行综合研究和分析,交流和转让新技术将会更制度化,将会建立起更加持续发展和平等的国际交流与合作。

二、农业科技知识体系的发展趋势和特点

农业科技知识体系通常可分为三个相互紧密关联的层次,即农业基础科学、农业技术科学和农业工程技术。而每个层次又有若干的门类和分支,彼此联结成一个立体的、网状的、开放的体系。其发展趋势和特点主要表现在:

1.在高度分化的同时,走向宏观上新的综合

当前,农业科技学科分化越来越细,名目繁多,令人眼花缭乱。但在高度分化的同时又在宏观上走向新的综合。现代农业科学理论的综合主要表现在进化理论的发展以及生态学理论的创立和发展上。

早在1859年,达尔文出版了他最著名的一部著作《物种起源》,揭示了物种进化的原因, 本世纪三十四年代, 美国的杜布赞斯基(Dobzhansky,T.)则把达尔文的自然选择论和孟德尔、 摩尔根的基因论加以综合,创立了综合进化论,这可以说是生物进化理论上的第一次综合。

1968年至1969年间,日本的木村资生,美国的杰克·金和朱克斯,根据他们的研究揭示出分子水平的进化和表型进化有着十分不同的进化图象,提出了分子进化论或中性突变说这一理论与自然选择论及综合进化论有着尖锐的矛盾。1967年,美国的女生物学家林恩·马克利斯发表了一篇题为“细胞内共生”的文章,事实上提出了一种新的进化理论,即“共生进化论”,这种理论与主张DNA 内发生突变和在自然选择下强者才能生存的综合进化论也存在着尖锐对立,但与在适应环境的变动中达到稳定化和结构化的系统科学——耗散结构论又是一致的。以后,在共生进化论的基础上,人们进一步提出了生物多样性和协同进化论。按照这种理论,生物进化的普遍原理是协同进化,优胜劣汰只是局部性原理,而且只在协同进化的总框架内而不违背协同进化的总趋势。这一理论可以看成是对达尔文理论、综合进化论和共生进化论的一种综合,是进化理论发展史上的第二次综合。但这次综合并未解决与中性学说的矛盾。因此,可以预料,在面向21世纪的不久将来,生物进化理论将会出现第三次大的综合。

1985年,植物生态学的创始人瓦尔明(Warming,K.)发表了《以生态地理为基础的植物分布学》,标志着生态学的产生。1900年开始,生态学研究成为生物学的一个独立研究领域,它是从农业生物——环境——人类等来综合研究农业生物的发展规律。无数事实表明,现代生物发展并非单线条的自然过程,而是一个多因素的“复杂系统”过程,它不仅牵涉自然科学的各个领域,且与社会科学发生交叉。由于这门学科是综合不同学科领域的知识而得到的,因而其本身就是各门学科理论综合的结果。由于当前人类生态环境问题的日趋严重,在全球范围内,人类将会更致力于研究生态平衡和自然环境保护,维持和改善生态系统的生物生产力,这就要求生态科学从整个生态系统着眼来进行研究,从而必将使生态科学理论出现新的突破和大综合。

2.在不断递进和深化的同时,将获得微观上的重大突破

20世纪以来,由于物理学、化学的飞跃发展向生物学领域的广泛深入,以及研究手段的快速进步,农业科学研究逐渐从个体形态进入到细胞层次(孟德尔的遗传规律和摩尔根的染色体——基因理论),从细胞层次进展到分子层次(沃森和克里克的DNA双螺旋分子结构模型, 分子生物学的诞生),近20年来又进展到亚分子水平(量子生物学的产生)。

农业科技研究的日益深化,正酝酿着相关科学理论和技术的重大突破,若干重大的奥妙将可能被揭示。这主要表现在人类将进一步揭示生命的起源和本质,将弄清遗传基因的启动和调控问题,将完成人类全部24条染色体的3×10[9]bp核苷酸序列分析,以及水稻基因图谱,将在探索作物、家禽、鱼虾等动、植物和微生物生命活动奥秘、挖掘增产潜力方面取得重大突破。

3.农业科学与技术的整体化

农业科技的主要对象是以活的生物有机体为中心复杂的综合体,既牵涉物理的、化学的、生物的运动规律,又包含社会经济规律、工程技术规律,以及农业生物与人们关系活动规律等等,因而农业科技就与各个领域、学科的知识广泛相联,而成为各门专门学科知识的综合应用,并不断呈现整体化趋势。这主要表现在自然科学、基础科学向农业科学的渗透,一系列农业边缘学科和综合学科的不断涌现;农业科学和社会科学的相互渗透;以及农业科学与技术的日益紧密的联系,以致使现代农业科学与技术形成一个不可分割的有机整体。

4.生物技术的主导地位将更加突出

生物技术是指以生物科学为基础,利用生物的特性或功能设计构建具有预期性状的新物种或新品系,以及与工程原理和技术相综合进行社会生产或为社会服务的综合性技术领域。

生物技术从问世起即显示出改造社会经济结构的神奇威力。有人认为,将来农业问题的出路最终要由生物工程来解决,并推测到2000年运用农业生物技术和其它增产措施,将占世界粮食增产的5/6,甚至把生物技术革命称为继信息革命之后的第六次产业革命。从而使生物技术的主导地位日益突出。从目前生物技术的发展来看,植物细胞工程育种已进入大面积与示范应用的新阶段;转基因研究已取得突破性进展,将来可以由转基因生物生产食物、药品和移植器官;动物胚胎工程进展迅速;国际上植物工厂化技术研究正在向实用化阶段迈进,今后可以直接用转基因植物生产塑料和化工原料,而以微生物工厂为生产特征和所谓“白色农化”将为人类提供新的粮食和饲料,运用生物矫治技术将有毒的化学废料分解为无毒的简单化合物;将在减少污染、保护环境和资源方面具有深远的意义。

三、农业科技发展的总体趋势

我们不难看到,当今世界农业科技发展越来越展示大科学的特征,这意味着到下个世纪农业科技必将步入大科学时代,并形成与之相应的崭新的农业大科学观。这首先表现在,农业科技研究已经成为一种高度社会化的产物,其规模越来越大,乃至国家规模甚至国际规模。例如人类基因组计划(human genome project HGP),不仅是农业科技研究上的一个重大项目,而且是人类自然科学史上的最重大的研究项目之一,既可以说是国家规模,又可以说是世界性的。参与研究的国家有美、法、英、德、日、丹麦、意大利、中国等许多国家,将耗资30亿美元。因此,农业科技正在成为一种大规模社会化的协作研究。

其次,农业科学愈来愈技术化,而农业技术也愈来愈科学化。农业科学与技术的革命逐步汇合一起,两者结合越来越紧密,呈现一体化。今天的农业科学,没有先进的技术,将根本不可能发展和出现重大突破;而现代的农业技术尤其生物技术没有相应的科学理论为之提供基础,也根本不可能出现。现代的生物技术是一个跨学科的应用技术领域,涉及的相关学科就包括生物学(生物化学、微生物学、细胞生物学、分子生物学、遗传学等)、化学(有机化学、分析化学、电化学等)、工程学(化学工程、机械工程、电子工程等)、医学、药学、农学等,尤其是工程技术学科的出现,使得现代农业科学技术体系结构开始形成。

因此,当代的农业科学技术越来越成为社会建制化的科学,越来越成为科学技术一体化的科学,越来越成为系统化和整体化的科学,也就是说,21世纪的农业科学将成为大科学,这即是农业科技发展的总体趋势。

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