農業野外臺站現狀及貢獻

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農業野外臺站現狀及貢獻

 

野外科學觀測試驗臺站(簡稱野外站)是開展野外觀測、試驗、研究和示范的基本平臺,是人類認識自然現象、探索自然規律、追求人與自然和諧共存的重要科學觀測研究基地,是野外長期科學觀測的基本單元。其中對土壤、植被、森林、水文、氣象等相關農業發展的基礎數據進行野外科學觀測(監測)、試驗(實驗)、研究的臺站統稱為農業野外科學觀測試驗臺站(網)。   農業野外科學觀測試驗臺站主要包括以下功能:一是長期、定點、系統地監測全國主要類型農區的農業土壤、自然資源、生態環境因子、農作物種質資源等演變、變化狀況等;二是對各種農業資源和生態環境現狀、變化及其發展趨勢進行評價,找出制約農業資源與生態環境的關鍵因子,尋求自然、經濟和人為壓力下的農業資源與生態環境條件變化下的聯系;三是進行農業災害(病蟲、低溫霜凍、旱澇等)的監測預報與損失評價,農作物產量預報與管理決策,提供衛星遙感重要地面參數、開展溫室氣體源排放及其影響評價;四是對主要水域生態系統的生態環境和生產性能進行長期監測,為維護水生生物的生態安全和可持續發展提供研究平臺。農業野外科學觀測試驗站的建設與發展是野外科技工作的重要組成部分,是農業科學研究依賴的基本手段和重要平臺,是國家農業資源環境管理與科技戰略決策的必要支撐條件,是國家農業科技創新體系的重要組成部分[1-3]。   1中國農業科學院農業野外科學試驗站特色與優勢   農業野外科學觀測試驗站(網)是中國農業科學院科研條件平臺體系的重要組成部分。自1957年建院以來,根據我國經濟、社會和科學發展,特別是農業相關學科發展的需要,中國農業科學院相繼組建了61個農業野外科學觀測試驗站(網),其中國家級野外臺站6個、農業部野外科學觀測試驗站24個、中國農業科學院野外科學觀測試驗站31個,一些臺站(網)已成為國家重要網絡,如“全國農作物種質資源野外觀測研究圃網”、“全國農業土壤肥力效益野外研究站網絡”等[4]。野外臺站(網)是中國農業科學院50多年來積累的寶貴財富,站上不僅有較為完善的儀器設備、水電、通訊、交通設施、辦公生活用房、各類野外觀測試驗地,更有一大批具有嚴謹的科學態度、豐富的野外工作經驗和崇高的獻身精神的科技人員。   1.1分布廣,跨度大   中國農業科學院野外臺站(網)地跨多省,北至黑龍江克山、南到海南島三亞、西起西藏那曲、東臨長白山脈,遍布全國,南北歷經寒溫帶、溫帶、暖溫帶、亞熱帶、熱帶5個氣候帶以及濕潤區、半濕潤區、半干旱區和干旱區各類不同干濕度地區,生態系統復雜多樣。在海拔高度上,野外臺站分布低至盆地、高至4000m以上的青藏高原,覆蓋了平原、高原、丘陵、山地、盆地、沙漠、森林、草地、水田等多類地形地貌。可以說,中國農業科學院的野外臺站(網)幾乎落戶在我國任何一種典型地理特征的代表區域。   1.2人員配置合理,專業配置齊全   中國農業科學院的各個野外臺站(網)立足專業,聚集了大批高學術水平、強組織能力和高尚精神風貌的綜合素質優秀的科學工作者,各站人員梯隊合理,專業配置齊全,有較強的技術優勢。他們多年艱苦卓絕的野外實地觀測和研究,獲得了寶貴的第一手資料,取得了豐富的科研成果。   1.3涉及學科廣泛,綜合性強   中國農業科學院的各個野外臺站(網)不僅具有全面、長期、系統、綜合的觀測、研究能力和多學科聯合研究等基礎特色,還滿足基礎性、公益性、原始性等時代需求,涉及農學、生物學、環境科學等眾多學科領域,包括農業、林業、牧業、畜禽,草原與草甸、沙漠、大氣,水土流失、災害防治、農業遙感等研究范圍,形成涉及學科廣泛、多學科交叉、多臺站聯合觀測的特點,對解決農業生產一系列復雜問題、尤其是重大科學問題具有不可替代的作用。   1.4數據積累連續、長期、穩定   中國農業科學院野外臺站(網)野外觀測具有長期、連續觀測的特點,在國家及院內相關部門的長期支持下,絕大多數臺站(網)堅持連續觀測,許多臺站具有40~50年連續觀測的記錄,積累了大量資料,不僅充實了相關學科的內容,系統、深入、全面地揭示自然規律,并在科學研究和國民經濟建設發展、農業發展、環境保護、防災減災中發揮了重要作用。隨著時間推移,這些資料將顯示出無法估量的價值。   1.5良好舒適的工作、生活環境   歷經多年不懈努力,特別是國家和中國農業科學院的配套經費投入以及相關部門及當地職能部門的大力協助,中國農業科學院野外臺站(網)擁有較好的野外實驗場地和較先進的實驗設備,能夠為固定人員和客座研究人員提供良好的工作和生活條件,基本滿足了目前觀測研究的需要。   1.6完整的網絡結構,高層次的網絡系統   為了滿足時展對農業發展提出的要求,準確、快捷、廣泛、全面地獲取基礎數據,提高中國農業科學院野外臺站(網)在農業、環境、生態等方面的研究能力,為國家和部門提供決策依據,為社會經濟發展和科學研究提供服務,中國農業科學院從1978年開始建立國家農作物種質資源野外觀測研究圃網,在國家科技部、財政部和農業部的支持下,通過各種渠道籌集資金,逐步開展了建圃工作。20世紀80年代初,農業部科技司通過世界銀行貸款建立和完善了多個果樹種質資源圃。國家農作物種質資源野外觀測研究圃網由32個農作物種質資源野外觀測研究圃組成,分布于全國21個省、市、自治區,南至海南三亞,北至黑龍江克山,東至吉林省吉林市,西至新疆輪臺,南北歷經寒溫帶、溫帶、暖溫帶、亞熱帶、熱帶5個氣候帶,生態系統復雜多樣,保存和觀測的種質資源豐富,已有近30年的長期觀測實踐和經驗,形成了一個較為系統的統一觀測研究網絡,積累了豐富的野外科學觀測數據,具有國家野外站的基本特征和明顯的農業行業特色。   #p#分頁標題#e#

國家農作物種質資源野外觀測研究圃網具有基礎性、公益性、長期性、原始性和網絡性的特點,是以作物種質資源為基礎,以長期定位觀測和數據積累為手段,以資源有效保護和高效利用為核心,以全面提升我國農業科技創新能力和增強核心競爭力為目標的野外科學觀測研究基地。其觀測內容涉及遺傳穩定性長期定位觀測、種質資源生態適應性聯網對比觀測、資源保存安全性長期定位觀測以及生態系統的水、土、氣等生態要素的長期定位觀測,是功能齊全、技術先進、開放共享并與國際接軌的農作物種質資源野外觀測研究基地、科技合作與學術交流基地、成果試驗示范與展示基地、人才培養基地和科普教育基地,為高效利用作物種質資源、有效保護生態環境、保障國家糧食安全、實現農業可持續發展提供強有力的科技支撐。   2農業野外科學觀測試驗站對我國農業科研和學科發展的貢獻   2.1建立、優化野外觀測工作和生活平臺   通過長期建設,大部分野外站都具有較為齊備和良好的野外觀測設施、野外觀測儀器、室內分析儀器、計算機系統,水、電等配套設施較為齊備的工作和生活用房,相對好的交通與通訊條件,為長期野外工作和生活構筑了良好平臺。大多數臺站(網)已成為承擔和實施國家科研項目的重要力量,國際合作的重要窗口和實施平臺。   2.2積累數據豐富,優國惠民   長期監測與定位試驗是野外站最基本的任務。各站通過長期的監測與試驗,已經積累大量的科學數量。以中國農業科學院信息農業野外科學觀測試驗站為例,2010年來,中國農業科學院農業信息研究所以該站為依托,先后在臺站開展了“村村響”實用技術信息采集及語音庫建設、農搜(http://www.sdd.net.cn/)本地化定制開發和推廣、農業信息智能采集處理平臺、農產品市場短期分析、農作物生產風險評估、小麥玉米管理系統等6個項目的研究與推廣。其中,“村村響”項目現已建成2.8萬條文本信息、4000多條語音信息,下一步將實現可尋址廣播;“農搜”項目現在已經開發出手機版,被農民朋友稱為“農民自己的百度”。長期的積累,豐富的數據,為國家政策制定提供依據,為百姓生活帶來實惠[5]。   2.3創新成就突出,滿足國家發展需求   中國農業科學院的大部分野外站是為了解決國家當時所面臨的緊迫的資源環境問題而建立的,它們一開始就以滿足國家需求為首要任務,在長期發展過程中,為我國的農業發展、減災防災、水土保持、生態重建、中低產田改造等作出了重大貢獻。   國家/農業部/中國農業科學院杭州茶樹資源重點野外科學觀測試驗站依托于中國農業科學院茶葉研究所,始建于20世紀60年代初,通過不斷收集、整理,經過近50年的建設,共收集、保存7個國家以及國內19個?。ㄊ?、自治區)的各類茶樹種質資源2665份(其中國內資源2537份、國外引進資源128份),近緣植物23份。在進行收集、保存工作的同時,還對1500余份資源進行了包括形態學特征和生物學特性、品質特性和抗逆性的鑒定評價,取得了近15萬個數據,建立了“茶樹種質資源鑒定評價數據庫”。已發掘出25份優質資源、13份特異資源,并通過種質創新獲得了一批遺傳材料;利用這些優異資源和遺傳材料,共育成了8個國家審定、3個省級審定茶樹新品種,選育了一批優異品系供生產、科研利用。   沙爾沁牧草資源重點野外科學觀測試驗站于1989年在國家種質多年生牧草圃的基礎上擴建形成,已有20多年的長期觀測實踐和經驗,積累了豐富的野外科學觀測數據。該站承擔的重點項目有國家科技基礎工作項目、農業部種質資源保護項目、國家科技基礎平臺工作重點項目、國家科技支撐項目等有關牧草種質資源收集、保存、評價與利用項目。該站立足于我國北方牧草種質資源,主要研究方向包括我國北方野生、珍稀、瀕危及農作物近緣植物的收集,牧草種質資源異地保存及無性繁殖牧草的保存技術研究,牧草種質資源鑒定與評價研究,牧草種質資源實物與信息共享研究,同時開展對周邊環境的長期野外數據監測。目前共收集保存了我國北部9?。▍^)及美國、加拿大、俄羅斯等5個國家的600份多年生及無性繁殖牧草種質資源,隸屬10科49屬152種。在資源共享方面,承擔著繁種、供種任務,2000—2010年共向國內外86個相關科研及教學單位提供種質材料3968份,在牧草種質資源保存利用中發揮了重要作用,并產生了良好的社會效益。   農業部鎮江桑樹資源重點野外科學觀測試驗站,共收集保存了我國28個省(區、市)及日本、泰國、印度、加拿大、韓國、意大利等10多個國家的桑樹地方品種、選育品種、品系、特殊遺傳材料、野生資源等2000余份,分屬13個桑種3個變種,保存種質類型及數量均居世界首位。近年來,該作為鎮江市科普教育基地,為中小學生開展蠶桑及種質資源科普教育;作為大學生的課外實習基地,通過開展現場實習、講授種質資源知識、提供實驗材料等方式,普及種質資源知識[6]。   2.4培養專業化人才,建設高水平隊伍   野外科技工作是我國科學家施展才華、鑄就輝煌的重要平臺。翻開我國的院士名錄,1800多名兩院院士中,近1/4的院士有從事野外科技工作的經歷。據粗略統計,農業部60%的院士的成就就是以野外科技工作為基礎取得的,如長期從事野外雜交水稻試驗的“雜交水稻之父”袁隆平。中國農業科學院野外臺站(網)數量眾多,學術空間廣闊,為造就大批的、優秀的野外科技工作者提供了有利條件,艱苦的環境下造就了一支團結協作、艱苦奮斗、開拓創新的科研隊伍,這支隊伍既包括院士、杰出青年、“百人計劃”等學術帶頭人,還包括高素質、業務基礎扎實的中青年科技骨干,也有碩士、博士研究生等后備生力軍。中國農業科學院的野外臺站(網)憑借自身較好的基礎設施,高素質的科研隊伍和扎實的工作基礎,已成為長期從事科學觀測研究、為科研事業提供可靠數據、為國家相關部門政策制定中一些重大基礎問題系統積累數據的基地,培養優秀野外工作科學人才的基地,進行國際學術交流、展示具有中國特色的野外工作科學成果的基地,向群眾進行科學普及的基地。#p#分頁標題#e#   3農業野外科學觀測試驗站對我國農業農村經濟社會發展的貢獻   3.1實現糧食增產,保障農業可持續發展   農業是我國經濟和社會發展的基礎,糧食安全和農業可持續發展是我國的基本國策。農業一直是我國野外科技工作的主戰場,重點工作集中在兩大領域:一是農業種質資源改良的研究,為提高單位面積糧食產量作出了突出貢獻;二是農業資源和農業發展的區域調查、考察和規劃、農業科技試驗示范等。中國農業科學院在黃淮海平原、東北、西北、南方紅黃壤等農業主產區建立了一大批農業綜合開發和農業持續發展的試驗示范區及野外觀測試驗臺站(網),為我國糧食增產、保障全國人民糧食安全提供了全方位的技術支撐,為農業可持續發展提供了一系列關鍵技術、高產穩定和生態友好的生產經營模式,為推動全國農業的科技攻關和綜合開發提供了保障,為我國農業的持續、高效、快速發展做出了卓越的貢獻。例如,國家農作物種質資源野外觀測研究圃經過30多年的野外定位觀測,該站(網)的科學家研究出了大量的作物優質資源,為物種新品種選育、科技創新和農業生產提供了優質的種質材料和數據信息。據不完全統計,30多年來,國家農作物種質資源野外觀測研究圃有892份種質在育種和生產中得到有效利用,直接應用于生產的有252個,育成新品種640個,累計推廣面積達3.9億hm2,增產1447.5億kg,為有效保護生態環境、保障我國糧食安全、實現農業可持續發展提供了強有力的科技支撐。   3.2開展生態與環境治理、恢復與利用的試驗示范   我國生態環境比較脆弱,水土流失、荒漠化等生態環境退化現象嚴重,如何實現經濟、社會、自然地協調發展成為我國快速發展進程中面臨的緊迫問題。我國地域廣大,地貌和氣候的地理差異較大,區域經濟發展水平、人類活動方式和文化差異顯著,環境破壞的原因和恢復重建的途徑也千差萬別。中國農業科學院在不同區域設立的野外科學觀測試驗站(網)針對不同類型生態系統進行長期監測、評估和保護,為我國的生態工程建設、可持續農業發展和政策制定提供了科學依據。如中國農業科學院河南新鄉農業水土環境野外科學觀測試驗站根據學科發展現狀和趨勢,緊密圍繞當地環境及發展現狀,積極開展再生水(中水、養殖廢水)農業安全利用、微咸水資源化利用、農田污染控制與修復、區域農業水資源的優化配置與調控、地下水開發利用與保護等相關研究,為解決“地方病”作出了卓越貢獻;鄂爾多斯沙地草原生態環境重點野外科學觀測試驗站位于半干旱地帶,風蝕沙化現象十分嚴重,該站以沙質草地生態系統和草地沙漠化監測研究為重點研究方向,重點開展沙質草地生態、沙漠化長期定位監測和研究,結合資源評價與利用、植被恢復與生態重建、草地生產利用、災害等方面的研究,建立沙質草地生態系統和草地沙漠化監測服務系統,為草地學科發展、草地生產和生態建設服務,多項研究已初見成效,為解決草原沙化、植被恢復和生態重建等問題提供了有力的技術支持。   我國作為農業大國,農業的可持續發展和生態環境的保持是我國發展面臨的重大問題,野外科學觀測試驗站(網)作為農業資源、生態環境獲得數據、信息的“源頭”,可以為黨和國家制定科技政策和社會、經濟發展戰略提供理論依據、基礎數據和科學知識,同時,還可以直接解決經濟和社會發展中的各種現實問題,其在人與自然和諧相處的自然-社會-經濟復合系統中不可或缺。

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