生物技術在吉林省農業種植中的應用探討

摘 要 生物技術在農業現代化進程中發揮著重要作用，如有助于解決糧食安全問題、緩解資源環境壓力、改善生態環境等。吉林省是我國重要的農業大省，但當前吉林省農業種植中對于生物技術的應用仍存在一些問題。為進一步促進生物技術在吉林省農業生產中的應用，分析現階段當地在生物防治技術應用、微生物肥料開發、生物農藥創制及生物育種人才培養等多方面存在的問題，并提出拓展生物防治技術應用范圍、建立菌種資源庫、優化農藥配方及加強人才培養等應對措施。

關鍵詞 農業種植；生物技術；微生物肥料；生物農藥；吉林省

中圖分類號：S188 文獻標志碼：C DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2024.14.025

隨著現代生物技術的迅猛發展，其在農業領域的應用日益廣泛。作為我國重要的農業大省，吉林省農業發展中高效應用生物技術，對于提升農業生產效率、保障糧食安全具有重要意義。

1 吉林省農業概況及主要生物技術類型

吉林省是我國重要的農業大省，其農業生產和科研水平居全國前列。近年來，吉林省大力發展現代生物技術，積極推動其在農業領域的應用和創新，在提高農業生產效率、提升農產品品質、保障糧食安全等方面發揮了重要作用[1-2]。在作物育種方面，利用分子標記輔助選擇、誘變育種等技術，結合常規育種方法，加快了優質、高產、多抗農作物品種的選育進程，培育了一批適應吉林省氣候條件的玉米、水稻、大豆等品種。在動物繁育領域，采用分子育種、基因組選擇等現代生物技術，有效改善了畜禽品種的遺傳性能，提高了養殖效率。此外，生物防治技術的應用，如利用茯苓、木霉等有益微生物防控農作物病蟲害，減少了化學農藥使用量，對于發展綠色農業具有積極意義。吉林省還大力發展設施農業，利用現代生物技術優化、調控生產環境，延長農作物生長期，提高農作物單位面積產量。總之，吉林省通過綜合運用生物技術，加快了現代農業的發展步伐，為保障糧食安全、促進農民增收、推動農業可持續發展做出了重要貢獻。

2 生物技術在吉林省農業種植中應用存在的問題

2.1 生物防治技術應用不足

吉林省在推動生物防治技術應用方面取得了一定進展，但受諸多因素影響，其應用范圍仍然較為有限。以吉林省應用較為廣泛的蘇云金芽胞孢菌及其制劑為例，其對使用時機和環境條件要求較高，如需要在玉米幼苗期使用，且對溫度、濕度較為敏感，許多農戶難以精準把控使用窗口期，導致農作物病蟲害防治效果不理想。此外，生物防治過程涉及農作物、病原菌、拮抗生物間的多重互作，如吉林省大豆根際拮抗放線菌與大豆根瘤菌間存在生態位競爭，寄主專一性強，開發廣譜、高效的生防制劑難度較大，在一定程度上制約了生物防治技術的推廣應用。

2.2 微生物肥料菌種庫建設滯后

微生物肥料是利用微生物的生物學功能，促進植物養分吸收、提高土壤肥力的一類生物肥料，在吉林省農業種植中具有廣闊的應用前景。目前，吉林省已從土壤、植物根際等生態環境中分離鑒定出一批具有固氮、解磷、產生植物生長促進物質等功能的菌株，初步建立了一定規模的微生物種質資源庫，并篩選了一些應用效果良好的菌株組合應用于大田種植。然而，與目前吉林省的農業種植規模相比，微生物肥料菌種庫建設還相對滯后[3]。例如，農田土壤微生物資源的系統調查尚未全面展開，眾多優良菌種資源有待進一步挖掘；已獲得的部分菌株種質特征不明確，遺傳背景不清晰，難以滿足微生物肥料的規模化、工廠化生產要求；農田土壤微生物組研究有待深化，缺乏對微生物菌劑施用后土壤微生物群落響應及其生態效應的長期跟蹤監測，特別是在吉林省典型的黑土區，由于土壤理化性質獨特，更需要深入研究微生物組的動態變化。

2.3 生物農藥篩選及配方優化緩慢

生物農藥具有來源于天然產物、對環境友好、對非靶標生物安全等優點。目前，吉林省從植物、微生物等生物資源中發現了一批具有殺蟲、殺菌、殺線蟲等生物活性的天然產物，并初步開發了幾種生物農藥產品。然而，與吉林省廣闊的農業種植面積和巨大的植保用藥需求相比，生物農藥的種類還較為單一，品種更新換代較慢。雖然從結構新穎的天然產物中發現了一些高活性的先導化合物，但是后續的結構優化、構效關系、作用機制、復配增效等研究進展較為緩慢，導致生物農藥創制效率不高[4]。以吉林省的玉米種植為例，每年常規使用氯氰菊酯、吡蟲啉等化學農藥防治玉米螟，長期單一使用易導致害蟲產生抗藥性；而從苦皮藤、除蟲菊等植物中提取的生物農藥在田間防效不如化學農藥，配方工藝有待進一步優化。

2.4 生物育種技術人才匱乏

現代生物育種技術為培育優良農作物品種提供了新思路和新方法，在吉林省農業種植中得到越來越廣泛的應用。生物育種所涉及的分子生物學、遺傳學等學科知識更新迭代速度快，交叉融合程度高，對從業人員的專業素質要求較高。但是，目前吉林省生物育種領域專業技術人才較為匱乏。例如，利用分子標記輔助選擇育種玉米、大豆等農作物新品種，需要育種人員熟練掌握基因型與表型的關聯分析、數量性狀位點定位等技術，而目前吉林省熟練掌握該技術的人才數量有限，制約了分子標記輔助育種的規模化應用[5]。合成生物學育種、基因編輯育種等前沿育種技術對人才的創新能力要求更高，生物育種領域創新型人才儲備不足，在一定程度上制約了現代生物育種技術在吉林省的推廣應用。

3 生物技術在吉林省農業種植中的應用策略

3.1 拓展生物防治技術應用范圍

針對吉林省生物防治技術應用范圍受限的問題，亟待采取多方面措施予以應對。1）應加大基礎研究投入力度，深入解析生防菌劑與寄主作物、土著菌群之間的互作機理，優選適應性強、防效穩定的生防菌株，為開發高效生防制劑奠定基礎。2）應完善生物防治產業化配套設施，建立集菌種保藏、發酵培養、制劑加工、質量檢測于一體的生防產品生產車間，提升產品質量穩定性與批量化生產能力。3）應強化生物防治關鍵技術集成與示范推廣，探索建立政府引導、企業參與、院所支撐的“產學研用”協同推進機制。例如，可在吉林省重點糧食產區建立由農業院所、種植大戶、生防企業等多方參與的玉米草地貪夜蛾生物防治示范基地，集成應用生防制劑、性誘劑、天敵昆蟲等多種手段，形成標準化防控體系，并輻射帶動周邊區域推廣應用。同時，應加強對農戶的技術培訓和指導服務，利用“互聯網+”等手段，開發生物防治技術咨詢平臺，提供病蟲監測預警、用藥指導等服務，提高農戶對生物防治技術的認知水平和應用能力。吉林省在基礎研究、產業化配套、技術集成示范、農戶培訓等方面系統發力，有望較大幅度地拓展生物防治技術的應用范圍，為當地綠色農業發展提供有力支撐。

3.2 構建微生物肥料菌種資源庫

針對微生物肥料菌種庫建設相對滯后的問題，吉林省應加快推進微生物種質資源的系統調查、分離鑒定與整理保藏工作，構建功能明確、遺傳背景清晰、應用價值突出的微生物肥料菌種資源庫。吉林省土壤類型多樣，尤其是東部地區的黑土區，土壤有機質含量高，微生物資源豐富。吉林省應依托科研院所，組織專業技術隊伍對吉林省不同區域、不同類型土壤中的微生物資源開展大規模采集、調查工作，通過平板分離、高通量測序等技術手段，分離、鑒定出一批優良的固氮菌、解磷菌等功能菌株，并對菌株的生理生化特性、基因組特征等進行系統表征，明確菌株的分類地位與遺傳背景，為后續的應用開發提供重要的基礎數據。在此基礎上，吉林省還應加強菌株保藏體系建設，采用冷凍干燥、超低溫冷凍等方法對分離獲得的菌株進行長期保存，并借助信息化手段，開發微生物菌種信息管理系統，實現菌種信息的標準化、規范化管理，便于育種人員、農技人員等查詢使用。

吉林省大田作物種類豐富，需要根據不同作物的養分需求開發具有針對性的微生物肥料產品。例如，吉林省中部地區是我國重要的玉米主產區，土壤肥力消耗大，應重點從該區域分離鑒定出固氮、解磷能力強的根際促生菌，定向組配成玉米專用微生物肥料；吉林省東部地區是我國重要的大豆產區，應重點分離鑒定根瘤菌，開發高效的大豆菌肥產品。整合吉林省微生物種質資源，建立規范、完善的微生物肥料菌種資源庫，并“走出去”與外省科研院所開展交流合作，引入先進的微生物育種技術，促進吉林省微生物肥料產業可持續發展。

3.3 加強生物農藥篩選及配方優化

針對生物農藥篩選及配方優化進展緩慢的問題，吉林省應充分利用現代生物技術手段，建立高通量篩選平臺，加快生物農藥新品種的研發進程。吉林省動植物資源豐富，尤其是長白山區，植物種類繁多，是探索植物源農藥的重要寶庫。利用氣相色譜-質譜聯用、高效液相色譜-核磁共振聯用等分析手段，對吉林省特色植物開展大規模化學成分分析工作，挖掘具有殺蟲、抑菌、促生等生物活性的先導化合物，為生物農藥創制提供物質基礎。在此基礎上，進一步加強活性物質的構效關系研究，采用計算機輔助藥物設計、分子對接模擬等手段，優化先導化合物的化學結構，并利用微生物發酵、化學合成等手段制備一批高活性的農藥新品種。例如，通過分子對接模擬優化苦皮藤素的化學結構，獲得了一系列苦皮藤素衍生物，其殺蟲活性顯著提高，與吡蟲啉相當，同時對非靶標昆蟲的毒性大大降低，具有開發成新型生物殺蟲劑的良好潛力。

吉林省在加強生物農藥應用基礎研究的同時，應加強產品配方工藝的優化研究。生物農藥多為天然產物提取物，成分復雜，穩定性較差，應采用新型助劑、新型包封材料，優化生物農藥的劑型，提高其穩定性與釋放性能。針對吉林省不同農作區的土壤、氣候特點，開發不同的使用方式，提高生物農藥的使用效率。吉林省中部、東部玉米種植面積廣闊，應重點開發玉米適用的生物殺蟲劑懸浮劑、種衣劑等劑型，提高玉米螟等害蟲的防治效果。另外，采取“公司+基地”等產學研合作模式，加快生物農藥創制成果的轉化應用，推動吉林省生物農藥產業高質量發展。

3.4 加強生物育種技術人才培養

針對生物育種技術人才匱乏的問題，吉林省應采取多種措施加大人才培養力度，為生物育種技術在吉林省農業種植中的推廣應用提供堅實的人才支撐。吉林省擁有眾多農業類高校，應充分發揮這些高校在生物育種人才培養中的重要作用。高校應及時更新教學內容，將分子標記輔助育種、基因組選擇育種等現代生物技術納入教學計劃，加強培養學生的實踐動手能力，提高其解決實際問題的能力。在加強人才培養的同時，應加強校企合作，依托吉林省的育種企業、種業基地等，建立產學研用聯合培養基地，為學生提供實習實訓的機會，提高其技術應用能力。吉林省鴻翔農業集團鴻翔種業有限公司、吉林吉農高新技術發展股份有限公司等一批知名育種企業，在玉米、水稻等農作物品種選育方面積累了豐富的經驗，應充分利用這些企業的育種平臺，建立校外實習實訓基地，讓學生參與企業實際育種工作，提高其實踐創新能力。對于在職育種人員，應采取“請進來、走出去”的方式，邀請國內外知名育種專家來吉講學指導，選派優秀育種人員赴國內外知名育種機構進修學習，拓寬其學術視野，提升業務水平。同時，政府和用人單位應完善育種人才的職業發展通道，提高育種人員的薪酬待遇，增強職業吸引力，吸引更多優秀人才投身吉林省現代農業生物育種事業。

4 結語

生物技術在吉林省農業種植中的應用前景廣闊，但目前仍存在諸多制約因素。未來，吉林省應圍繞農業產業發展需求，加大政策扶持力度，加快生物育種、生物防控等關鍵技術的研發與應用，促進生物技術與吉林省農業生產深度融合，不斷提升吉林省農業綜合生產能力，推動吉林省由農業大省向農業強省跨越。

參考文獻：

[1] 孫洋，杜鵬，王雙龍.吉林市農產品質量安全影響因素及對策探討[J].農業與技術，2024，44（3）：178-180.

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[3] 李剛.加快建設現代化大農業 開啟吉林農業發展新篇章[J].新長征，2024（2）：59-60.

[4] 全成哲，李淑芳，李鶴南，等.吉林省73份審定水稻品種的表型性狀遺傳多樣性研究[J/OL].作物雜志：1-14[2024-03-29].http：//kns.cnki.net/kcms/detail/11.1808.s.20240219.1928.006.html.

[5] 張茗起，王蕊，張春宵，等.吉林省玉米種質資源SSR和SNP分子身份證的構建及應用[J].中國農業科學，2024，57（2）：236-249.

（責任編輯：劉寧寧）