鄭州市農作物種植管理技術探析

摘 要 河南省鄭州市是中原地區重要的農業生產基地，農作物的高效生產對其經濟發展意義重大。為促進鄭州市農業科技進步，分析鄭州市主要農作物種類及其分布特征，指出鄭州市農業面臨育種技術發展與品種改良遭遇瓶頸、水肥資源管理效率低下、病蟲害防控體系不健全與技術滯后等問題，提出應用精準生物技術與智能育種技術、精確管理與高效利用水肥資源、構建集成化病蟲害智能防控體系等策略。

關鍵詞 農作物種植；技術應用；可持續發展；河南省鄭州市

中圖分類號：S31 文獻標志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2024.14.010

鄭州市是河南省的省會城市，也是中原經濟區的中心城市。作為農業大市，農作物的生產種植一直是鄭州市經濟發展的重要支柱。近年來，在氣候變化、資源約束、病蟲害威脅等因素的影響下，鄭州市農作物的種植管理面臨諸多挑戰，傳統農業生產方式已難以適應現代農業發展的需求。引入先進的科學種植管理技術，合理利用有限的自然資源，可提高農作物的產量和品質。構建現代高效農業生產體系，不僅關系到農民的經濟收益，還事關鄭州市乃至整個中原地區的農業可持續發展。

1 鄭州市主要農作物種類及其分布特征

鄭州市位于華北平原南緣，黃淮海平原過渡地帶，屬暖溫帶大陸性季風氣候，得天獨厚的自然條件和優越的地理環境使其成為河南省及中原地區重要的農業生產基地。作為河南省的省會城市，鄭州市農作物品種豐富，種植格局明晰，生產潛力巨大，主要農作物可分為糧食作物、經濟作物和蔬菜三大類。糧食作物種類以小麥和玉米為主，輔以大米、高粱等其他谷物作物。小麥和玉米在鄭州市各縣（市、區）均有較大規模種植，其中小麥種植面積占糧食作物總面積的70%左右，集中分布在中牟縣、滎陽市、新鄭市、登封市等縣（市、區）[1]。經濟作物種類較為豐富，主要有棉花、油料作物、烤煙等，其中棉花和油料作物是鄭州市最主要的經濟作物，兩者合計種植面積約占總種植面積的25%，集中分布在登封市、滎陽市、新密市等縣（市、區）[2]。鄭州市還是全國主要的中藥材生產基地之一，出產黨參、黃芪等名貴藥材。蔬菜作物種類繁多，白菜、番茄、黃瓜等是主要的大田蔬菜品種，還有大量的設施蔬菜品種。蔬菜生產集中在市區周邊縣以滿足鄭州市的供應需求。近年來，在產業結構調整的背景下，鄭州市“糧經飼”統籌發展速度加快，高效設施農業發展態勢良好，農作物結構得到進一步優化，但農作物品種改良滯后、病蟲害防控不足等問題仍有待解決。隨著現代科學技術在農業生產領域的廣泛應用，鄭州市農作物生產現代化水平將不斷提高，產業發展前景十分可期。

2 鄭州市農作物種植管理技術現狀及問題

2.1 育種技術發展與品種改良遭遇瓶頸

鄭州市農作物育種技術與品種改良遭遇以下瓶頸。

1）傳統雜交育種方法周期長、效率低。鄭州市主要采用常規雜交育種技術，需要進行多代選育，新品種選育速度無法滿足生產需求。同時，受試驗條件限制，每年僅能進行有限次數的組配，大大降低了獲得理想變異類型的概率，導致難以快速培育出適應市場需求的新品種。2）缺乏針對性的分子標記輔助育種技術。分子標記可快速準確篩選目標性狀，但鄭州市相關技術投入不足，限制了分子標記技術在育種中的廣泛應用。主要農作物的遺傳圖譜不太完善，與重要農藝性狀關聯的分子標記篩選尚不充分。同時，功能驗證標記的開發滯后，無法實現對影響產量、品質的重要農藝性狀基因的精準篩選，難以有效利用分子標記進行育種。3）抗性突破性狀鑒定與利用不足。鄭州市缺乏高通量的抗性鑒定平臺，主要依賴低效率的人工接種鑒定，無法滿足大量品種的抗性鑒定需求。同時，抗性相關的復雜遺傳機制研究不足，難以利用抗性突破遺傳資源進行育種創新。4）各類先進育種技術體系有待建立和完善。基因組選擇育種、雜種優勢利用技術等尚未在鄭州市推廣應用，無法發揮技術優勢。相關技術平臺建設滯后，數據分析和技術支撐能力有限。同時，各項育種技術之間融合應用程度不高，難以充分發揮協同效應提高育種效率。

2.2 水肥資源管理效率低下

水肥資源是農作物生長發育的重要保障，但在鄭州市傳統種植管理中，由于技術滯后和管理粗放，水肥資源利用效率普遍較低，既造成了資源浪費，又影響了作物產量和品質。1）灌溉管理面臨挑戰。鄭州市農田灌溉主要依賴地面漫灌和渠道引水，灌溉方式落后。由于缺乏科學的測量和調控手段，水資源利用效率僅為30%～40%。較低的灌溉效率不僅會造成地下水資源的過度消耗，還會導致作物生長不均勻和鹽漬化問題。同時，天氣影響大、管理耗時耗力等原因限制了灌溉質量的提升。實測數據顯示，在小麥生育期，由于滴灌效果差，小麥產量比噴灌降低10%～

15%[3]。2）施肥管理存在諸多問題。長期以來，鄭州市農民施肥以化肥為主，施肥量較大且肥料品種單一，主要依靠經驗判斷，缺乏精準化管理。據統計，鄭州市農業生產中化肥利用率僅為30%～35%，造成了嚴重的資源浪費和環境污染[4]。另外，由于施肥不當，常會出現“底肥重，追肥輕”的現象，造成作物根系分布不均和營養失衡。

2.3 病蟲害防控體系不健全與技術滯后

病蟲害的有效防控直接關系到農作物的產量。然而，在鄭州市的傳統種植中，由于管理缺失和技術落后，農作物病蟲害防控體系存在不健全和滯后的問題，給農業生產帶來了威脅。大多數農戶仍堅持農藥為主的單一防控模式，對生物防治、農藝防治等綜合防控措施應用不足。同時，缺乏系統的病蟲害監測和預測預報體系，防控決策依賴主觀判斷，導致常常事后補救，防治效果不佳。此外，農藥使用管理粗放，部分農民濫用高毒農藥，導致病蟲害抗性增強及環境污染。病蟲害防控技術手段傳統，急需創新。受基礎研究投入不足的影響，農作物病蟲害檢測和診斷技術水平滯后，農民仍依賴人工經驗判斷病蟲害類型，效率和精確度難以保證。防控手段大多使用噴霧機械，覆蓋面有限且效果一般。而高效精準的防控技術如自動化監測預警系統、生物農藥、無人機噴灑等在鄭州市推廣應用仍較少。總之，鄭州市病蟲害防控體系和技術滯后已成為制約農業生產發展的重要因素，迫切需要建立健全病蟲害綜合防控體系，運用現代技術手段提高防控精確性和效率，加強抗性品種培育，切實降低病蟲害對農作物的危害。

3 鄭州市農作物種植管理技術應用策略

3.1 應用精準生物技術與智能育種技術

為了突破傳統品種改良與育種技術的瓶頸，鄭州市積極引進精準生物技術和智能育種技術，從根本上提升農作物品種的抗逆性、產量和品質。精準生物技術是利用現代分子生物學手段，對作物的基因組進行精準編輯，賦予其更優異的性狀。其中，基因組編輯技術利用可設計的核酸酶介導，實現對作物遺傳基因的定點修飾。通過該技術，可以在原有優良品種的基礎上，針對性地編輯與產量、抗逆性、營養品質等相關的靶向基因，培育出新一代高產優質品種。以小麥品種改良為例，通過編輯與籽粒營養成分和淀粉含量相關的基因，可以顯著改善小麥營養品質和面粉加工品質。鄭州市農業科研機構已利用基因組編輯技術培育出多個小麥新品種，其籽粒淀粉含量較原品種提高10%～15%，面筋含量增加8%～12%，產量也有不同程度提升。智能育種技術則是利用高通量測序、大數據分析等手段，建立作物表型和基因型的關聯圖譜，實現高效的作物育種。通過構建基因型-表型關聯數據庫，可以快速準確地鑒定和篩選與產量、抗病性等農藝性狀相關的候選基因，從而有針對性地改良重要性狀基因。例如，農科院已利用該技術對小麥白粉病抗性進行了研究，從133個小麥品種中遴選出12個與白粉病抗性相關的新基因座，為培育優質、高抗小麥品種提供了遺傳學基礎。同時，智能育種技術可結合大數據與人工智能算法，設計出合理的、有針對性的育種方案，有望極大縮短新品種育成的周期。

3.2 精確管理與高效利用水肥資源

水肥資源的合理利用是現代農業可持續發展的關鍵。傳統的粗放式管理造成大量水肥資源的浪費，鄭州市應充分運用智慧農業的先進技術，實現對水肥資源的精確管控和高效利用。智慧灌溉技術可極大提高水資源利用效率。借助物聯網、大數據等技術手段，構建一體化的水務監測與調控平臺，實現對農田土壤濕度、地下水位等關鍵參數的實時監測，并可依據作物生長周期智能優化灌溉量和時機。例如，鄭州市在試驗基地引入物聯網監控系統，安裝土壤水分、溫度等傳感器，連同影像遙感數據結合氣象大數據進行分析，根據需水規律實時調節滴灌設施，節水率達40%。此外，可利用無人機遙感等技術，建立農田土壤濕度分布圖譜，分析水分分布不均的成因，科學優化農田水利資源利用。精準施肥技術能夠避免肥料浪費并做到合理施肥。利用葉面營養診斷與近紅外光譜技術，可精準檢測作物缺失營養元素，從而制訂科學的施肥方案。借助變量噴施機械，可實現按營養狀況進行“差異化施肥”，既避免肥料浪費，又緩解作物營養失衡。數據顯示，鄭州市在試點基地應用精準施肥技術后，化肥利用率提高到了55%，氮肥利用率達到60%，產量提升8%[5]。同時，配合無人機遙感和地理信息系統（Geography Information System，GIS）進行經濟作物精細化測土配方施肥，提供農田養分狀況的分布圖，指導局部區域的精細化施肥，進一步提升肥料利用效率。

3.3 構建集成化病蟲害智能防控體系

病蟲害防控是農業生產的重中之重。為了應對已有病蟲害防控體系不健全、yX5tOgPW/lvbWljOM/2JoQ==技術落后的問題，鄭州市急需構建一套集成化的智能病蟲害防控體系，融合物聯網、大數據、人工智能等先進技術，實現對病蟲害的全程智能監測和精準高效防控。1）建立基于物聯網的病蟲害智能監測預警系統。在農田布設視覺、紅外等各類監測傳感器，實時采集病蟲害的發生動態，結合氣象大數據進行分析，建立作物與主要病蟲害之間的關聯模型，為后續的防控決策提供依據。該系統可借助深度學習算法，自動識別各類病蟲害種類及發生程度，達到實時預警的效果。例如，鄭州市在果園試點基地通過部署視覺監測系統和深度學習算法模型，可實現對蟲害成蟲的自動識別與計數，當監測到蟲口數量超過臨界值時，發出預警信號。與傳統監測相比，智能監測可大大提升精準性與擴大覆蓋面。2）針對不同病蟲害類型，精準采取各類防控策略，形成集成化的病蟲害智能防控體系。對于病害防控，大力推廣無人機低量噴霧施藥技術，借助無人機精準控制噴霧量和噴霧范圍，提高藥劑利用率與防控效率。對于蟲害防控，應推廣生物防治。利用基因工程技術制備誘捕劑和殺蟲劑，采取高通量測序等手段，篩選高效的益蟲種類用于生物防治，以減少化學農藥的使用。

4 結語

鄭州市農作物種植管理技術水平的提高面臨諸多挑戰，但同時擁有廣闊的發展前景。引進精準生物技術、智能育種技術等先進手段，可以從根本上提升農作物品種的抗逆性、營養品質和產量；運用智慧灌溉、精準施肥等智能化管理模式，能夠顯著提高水肥資源利用效率；構建集成化的病蟲害智能防控體系，可實現高精度的監測預警和精準高效的防治。未來，隨著信息技術與農業生產的深度融合，鄭州市農業現代化水平必將不斷提升。除了持續應用并創新上述關鍵技術之外，還應在基礎研究、人才培養、示范推廣等多方面加大投入力度，打通農業科技創新的各環節，促進理論研究與實際應用良性互動。

參考文獻：

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[4] 杜勇芝，趙春輝，馮巖智.農作物種植管理技術探究[J].智慧農業導刊，2022，2（11）：67-69.

[5] 梁中華.小麥種植管理及病蟲害綜合防治技術研究[J].種子科技，2021，39（17）：61-62.

（責任編輯：劉寧寧）