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源于自然的作物保护方案

观察、想象、提问,这些最基本的人类思维方式对于农业和科学领域的进步尤其重要,一系列创新成果主要来自对地球生命复杂系统和过程的观察、想象、提出问题并解决问题的过程。在当今的农业领域,许多研究人员都在近距离观察大自然,从中学习,将自然规律应用于农田管理。随着人们观察自然的工具和技术的演化,观察范围和精准度不断提高,作物保护方法迈进了现代作物保护的进程。

作物保护是指一套旨在保护农作物免受杂草、害虫和病害侵袭的工具和农事操作实践的集合。传统的作物保护方法包括作物轮作、土地翻耕、覆盖作物和合成化学品,随着技术的不断进步,现代作物保护方法又出现了生物技术种子,微生物种子处理剂和化学品组合使用,再到即将到来的基于无人机,传感器、卫星的数字和信息技术作物保护方案,及综合以上方案的作物保护。

今天我们从微生物和生物技术种子两个方面来看一下,这些技术是如何取之于自然,然后便捷地用于农田作物保护的。

微生物和土壤科学

显微镜和成像技术的进步增进了人们对微生物活动、细胞过程和土壤健康的了解。随着人们观察大自然的能力不断提高,农事活动也得以进一步改进。

 

微生物在健康的土壤环境中所发挥的作用是人类最重要的发现之一。 这些微观生命形式具有多种重要功能。一汤匙土壤含有500亿的微生物,代表了超过10000种生物种类,这些土壤中的细菌和真菌对于植物的生长发挥着重要作用,能够帮助作物从土壤中吸收养分和矿物质,抵御病虫害的侵袭。

微生物制剂是指那些来源于或含有天然微生物的产品,在农业领域有着广泛的潜在应用,包括

  • 帮助植物保持健康,包括营养摄取和保持植物活力
  • 靶向作物保护,包括虫害防治和抗病性
  • 补充或替代传统肥料和化学品的可能性

微生物种子处理剂是微生物制剂的一种,它从种子萌发时就开始保护作物不受病虫害的侵袭,从作物生长早期就开始进行作物保护,是现代作物保护成功应用的产品之一。此外,微生物制剂使作物生长健壮,能有效地抵抗病虫害的损害,使作物获得更好的收成。

生物技术种子

育种家通过观察作物的表现,更好地理解植物在进化过程中所发生的变化。这些微妙的遗传学线索能够帮助育种家选出抗病虫害,耐除草剂的作物。现代基因测序技术的进一步发展也提供了新的思路,帮助育种家更好地了解植物基因组。人们在对植物基因组知识上的更深理解,加上田间观察结果,让研究的脚步加速,开发抗病虫害,耐除草剂的作物品种。

育种家们已经发现了能够杀死鳞翅目害虫的Bt蛋白,现在有很多Bt作物已经商业化种植,例如Bt棉花、Bt玉米、Bt大豆和Bt油菜,Bt蛋白能很好地保护作物不受鳞翅害虫的侵害,替代杀虫剂对作物进行保护,保证粮食产量。

不仅如此,通过研究植物细胞的内部过程,科学家们还能够培育出抗病毒种子。各种育种技术的应用正在帮助植物科学家模仿植物内部机制,这一趋势涉及到遗传学中的两大类:第一类关注于细胞调节和修饰自身遗传物质的各种机制;第二类关注于细胞用于控制蛋白质产生的内部过程。

这些应用程序中有些已经商业化,并确实带来了益处,例如抗病毒木瓜,这种木瓜品种是在20世纪90年代被开发出来的,将夏威夷木瓜产业从环斑病毒中拯救了出来。抗黄龙病的柑橘拯救了佛罗里达的柑橘产业。

此外,育种家们也已经开发出了耐草甘膦和麦草畏等耐除草剂的作物品种,并且已经商业化种植。这些耐除草剂作物品种可以更好地帮助种植者管理农田杂草,更高效、便捷地进行作物保护。

近年来,在农业中用来观察自然的工具在应用范围和精准度上有所改进,并引领了数字工具的快速发展,人们可以从自然中获得更多的信息,加上好奇心、观察力和由大自然激发的创新灵感,现代作物保护方案仍将不断完善,形成现代化和数字化作物保护综合解决方案。

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