浙江省丽水市农科院农业智能化快繁中心,徐伟忠主任

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浙江省丽水市农科院农业智能化快繁中心,徐伟忠主任(一)
徐伟忠 中国农业智能化第一人

徐伟忠 中国农业智能化第一人

□ 本报记者 柳绍斌

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―给我3亩土地,就可以为5万人提供食物。‖浙江省丽水市农科所农业智能化快繁中心主任徐伟忠竟然敢说出这样的话。

联合国粮农组织官员到中心考察

对徐伟忠来说,这并不是痴人说梦。―一叶成林‖在他那里已经成为现实,―把植物栽种在空气中‖在他那里不再是梦想,他发明的―鸟巢温室‖为中国垂直农业奠定基础,他创立的―植物工厂‖已展现在世人眼前,让人啧啧称奇。

中国农科院教授李虎山对徐伟忠的评价是:―一个把中国的农业科技至少提早了10年的人。‖ 世界上唯一一个机构为他而设

浙江省丽水市农科所农业智能化快繁中心成立当初,是全世界惟一一个以农业智能化快繁技术为主攻方向的科研机构,此时,全世界再也找不出第二家这样的科研机构。但是,很少有人知道,这个机构就是专为徐伟忠而设的。

徐伟忠1990年毕业于丽水农校果树专业。―他是个怪才。‖说起徐伟忠,原丽水农校的师生都这样认为。在丽水农校就读期间,徐伟忠是出了名的―补考状元‖,前两个学年每次考试每门成绩都不及格,都得补考,―留校察看‖是学校对他屡次补考的处分。但是,到了毕业,他成为所有毕业学生当中最冒尖的一位。

―到了最后一个学年,徐伟忠能将所学的《植物生理》等书籍从头到尾背诵下来,简直让人难以置信。‖徐伟忠当时的班主任叶绣球这样告诉记者。

毕业后的徐伟忠被分配到缙云县乡镇工作,期间,他做过乡镇团委工作,曾因为工作出色,所在的乡团工作成为全市团工作的一面旗帜。后来为了赚钱,他借钱去承包过荒山,一度因为欠债而不敢走出家门。为了逞能,他停薪留职,进舞厅上饭馆追女孩子,成了社会上的―小混混‖。1999年10月,徐伟忠毅然跑到乡下承包了400亩荒山,并创办了缙云县第一个民营果树研究所。

从此,徐伟忠判若两人,他一边扎入大山搞开发,一边潜心钻研科技。在一次去外地调苗的时候,苗农繁杂而漫长的育苗工序,让他感触颇深,他想,能不能通过对温度、湿度和光照的改变,来促进植物苗木快繁?这个念头一冒出来,他顿感热血沸腾。回到家后,徐伟忠就一头扎进缙云县图书馆找资料,饿了,啃上一口随身带来的缙云烧饼,困了,跑到图书馆旁边一处亭子随便打一下盹,图书馆里凡是涉及有关生物的书籍被他全部看完。有一天,当他看到一本杂志上有一则关于介绍日本成功研发出(光自养)微繁技术的短讯,更加坚定了他的想法和信心。于是,他买来仪器和设备,根据自己所掌握的知识,在自家的阳台上开始搞起植物快繁技术的研究。一次不成二次,二次不成三次,终于于2001年研发成功植物非试管快繁技术,并形成一套完整的植物无性快繁理论体系与操作流程,达到工厂化快速育苗的生产效果。消息一传开,震惊中国农业科学界。

名不见经传的徐伟忠,一下子成了科研名人,邀请他加盟的单位无数,甚至连中国农科院也找上门来,但是,徐伟忠最后选择了科研环境宽松而自由的丽水市农科所。为此,丽水农科所专门为他成立了浙江省丽水市农科所农业智能化快繁中心,并破格委任徐伟忠为中心主任。在这之前,这个机构在全世界绝无仅有。

中国智能化农业从他这里开始

所谓的植物非试管快繁技术,形象地说就是―一叶成林‖。走进浙江省丽水市农科所农业智能化快繁中心,你会看到,这里的苗木不是长在瓶子里,也不是长在土壤中,而是长在白白的珍珠岩基质里,长在清洁而整齐的苗床上。这里密密麻麻培育着各种各样的植物,绝大多数绿色植物在快繁基地一般短的7-10

天生根移栽,长的30-45天即可生根移栽,而且周年育苗周年移栽,速度之快是其它任何一种育苗方法无法比拟的。而它们的生长过程全由计算机控制,是智能化的过程。

植物非试管快繁技术是(光自养)微繁技术的发展,是世界植物育苗技术的一次革命。2005年5月17日,徐伟忠发明的植物非试管快繁技术经国内最具权威性的北京无形资产评估中心进行价值评估,其技术价值1.4亿元。

天泰生化绿色能源公司是新加坡天泰集团的子公司,该公司斥巨资计划在菲律宾和马来西亚种植麻疯树300万公顷以提炼生物柴油,面积号称是全球最大。此计划预计二至三年内完成,传统的植物育苗技术根本承担不了这一任务,最后,公司特意找到了徐伟忠,是徐伟忠的植物非试管快繁技术让他们顺利完成计划。公司对外把这项技术称为―世界顶尖‖。【浙江省丽水市农科院农业智能化快繁中心,徐伟忠主任】

2007年11月5日,世界最大的融资集团之一―美国高盛集团‖派专家组到深圳与徐伟忠进行商业合作洽谈,邀请徐伟忠去美国担任该公司技术总监,年薪200万元。但是,徐伟忠没有答应。

―美国高盛集团‖看准的是徐伟忠气雾栽培。

通俗地说,气雾栽培就是把植物栽种在空气中。

―在气雾环境下,甘蔗可长到6米多高,一株西红柿可达万果产量,小黄瓜单株可结3000多根,番薯单株能长150公斤,南瓜单个重量可达100千克以上。‖徐伟忠这样告诉记者。

其实,除了快繁技术、气雾栽培技术外,徐伟忠还研究发明了水培花卉、电功能水发生技术、植物声波喷雾技术、纳米增氧技术、高压电场发生技术、鱼菜共养技术等。其中,蔬菜工厂化雾培生产技术项目还是中国唯一一项受瑞典关注与重视的农业新技术,被瑞典知名的乌普沙拉大学打了满分5分,准许该项目进入瑞典皇家农业大学。

据业内人士介绍,徐伟忠研发的每项技术,都是中国农业智能化的一次革命,他是第一个提出―物理农业‖这一概念的人。

―自从徐伟忠2002年来到丽水市农科所后,中央电视台农业频道每年至少都有一档节目不是介绍徐伟忠就是介绍徐伟忠的科研成果。‖丽水市农科所科研人员刘庭富这样介绍。正因如此,国家星火计划培训丛

【浙江省丽水市农科院农业智能化快繁中心,徐伟忠主任】

书出自徐伟忠之手的共有五册也就不足为奇了。

科学新发现是他的最终追求

―12点之前绝不能睡下。‖这是徐伟忠自己用笔写在办公室墙上的几个字。

每天早上6∶30起床,然后跑步、看书、吃饭、上班,直到晚上12点才会躺下休息,这是徐伟忠一天的工作生活规律。

―晚上12点之前基本能在单位里找到他。‖徐伟忠的同事这样介绍。

与徐伟忠交流是件快乐的事,他不但会跟你讲哲学、禅学、伦理学,还会教你练瑜珈、太极,同时,他的人生观和与人处事方式,也会让你受益匪浅。

―越是不喜好的东西,你偏要去学,带来的那叫成长,对自己喜欢的东西,你去学那叫拓展‖,―人要靠脑袋吃饭,尽量发挥脖子以上功能。‖徐伟忠是这样说的,也是这样做的。为了使自己能静下心来学习和科研,他去学坐禅,去练太极和瑜珈;为了研究电功能水发生技术和植物声波喷雾技术,他恶补高中和大学物理课程;为了研究―鸟巢温室‖,他利用半年时间去学建筑学;为了出版科普读物,他利用空闲时间学习文学;他研究的是农业科技,但他是在读经济学硕士生;他不但能熟练应用CAD软件,设计出精确的三维图纸,他还建立起了四个全国性的农业科普网站。

徐伟忠最崇拜的科学家是爱因斯坦,爱因斯坦为了科研连自己的家都找不到,徐伟忠认为,作为一个科研工作者,就应该达到忘我的境地。对一时舍不得离开丽水这块土壤,他的看法是孟德尔能在修道院里发现遗传的分离规律,自己也能在丽水寻找到植物的真谛。

六七年来,他的科研可谓硕果累累,但是,国家给他的科研经费前后加起来只有两笔共155万元,他的大部分科研经费是从市场挣来的,他说,从社会上挣钱搞科研才是真本事。

徐伟忠并不满足自己现在的成绩,他说他目前做的只是技术上的发明,而不是科学上的发现,他人生的追求是―真正在科学上实现新发现‖,并成为一名中国科学院院士。

徐伟忠在基地观察研究

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创新----引领中国农业智能化的发展

--------------------丽水市农科所农业智能化快繁中心徐伟忠

2005年5月17日,徐伟忠发明的植物非试管快繁技术经国内最具权威性的北京无形资产评估中心进行价值评估,其技术价值1.4亿元;2006年10月24日上午,联合国粮农组织官员Jan Tessel带领荷兰最大的几家花卉公司老总到丽水农科所考察水培花卉与植物发光技术,并就欧洲地区的合作开发进行洽谈;2007年8月12日,瑞典知名的乌普沙拉大学对蔬菜工厂化雾培生产技术项目进行专家论证,获满分5分的评价,是中国唯一一项受瑞典关注与重视的农业新技术,准许该项目进入瑞典皇家农业大学;2007年11月5日,世界最大的融资集团之一“美国高盛集团”派专家组到深圳与徐伟忠进行商业合作洽谈,就生物柴油植物麻疯树的气雾增殖快繁技术进行合作;近年来,丽水农科所农业智能化快繁中心在徐伟忠的带领下开发研究成功一项又一项具有国内国际前沿性的现代农业新技术与新产品,在全国甚至全球都享有很大的声誉,引来了无数的参观者

浙江省丽水市农科院农业智能化快繁中心,徐伟忠主任(二)
番茄的桶式气雾栽培法

新型的育苗技术----雾增殖培育法

浙江省丽水市农科所农业智能化快繁中心 徐伟忠

摘要:

雾增殖技术是一种新型的育苗技术,本文从传统育苗的局限性与现代育苗技术存在的主要问题为切入点进行了论述,然后引出了可以克服解决当前技术问题的雾增殖技术,并从原理、生产运用、优势比较、培育速度及成本上进行了深入浅出的阐述,形成了雾增殖技术的新体系与实践的操作流程,还以具体的生产运用为例展示了它的广泛前景与技术优势。

关键词:种苗繁殖;播种、嫁接、扦插、快繁、雾增殖技术、有氧呼吸、激素补充

前言:

种苗的繁殖技术是农业生产综合技术体系中较为重要而且是必不可少的技术,任何植物的人工栽培首要的环节就是种苗的培育,所以在长期的农业生产中,人们把种苗培养技术一直放到很重要的地位,它决定了生产的产业规模与生产效果,探研一些能为生产快速提供健壮适时的种苗的技术成为科研人员研究的重点,也是种苗工程的重要技术支撑。目前生产上运用较多的种苗培育技术有有性系殖的种子播种育苗技术,与无性繁殖的扦插、嫁接、分株、压条等技术,再加上近年的组织培育技术与植物非试管快繁技术就形成了当前种苗培育的主要技术体系。不管是哪种技术都有它的优点,同进也存在着不足之缺点。就如种子育苗技术,虽然显得方便,但常因种子数量之有限而影响产业化的发展,扦插也一样,常会因季节气候因素而未能周年方便地育苗,组织培养技术也然,它虽是现代被人称为最为先进的科技含量最高的种苗培育技术,也常因设施设备投入大,技术繁琐等因素而没有成为当前种苗生产的主体技术,所以目前生产上种苗的培育或者工厂化育苗大多还是基于上述提及的几种技术,而且实施工厂化规模化也较难,要么因为技术问题,要么是效率问题或种苗质量问题,而难以成为一种技术相对统一操作较为方便的繁苗体系。

近年,植物非试管快繁技术的出现,已经可以说是育苗技术革命史上最为跨越性的进步,它把繁多的技术进行了统一,实现了不管草本、木本、藤本,还是原先需要播种或嫁接扦插的品种,都可以采用非试管快繁技术进行无性系的快速繁

殖,所以它以从未有过的速度发展成为当前种苗工厂化育苗技术的主体。成为生产单位、科研院所以及农民个体户的一种重要生产技术与育苗手段。任何事物皆具两面性,有优点必有缺点,这是事物辨证的两个方面。如快繁技术培育的种苗,移栽时存在缓苗现象、培育时也有一些品种产生切口发黑腐烂现象、或者一些难繁殖的品种成活率低根系欠发达等因素,针对这些问题,科研人员又开发了一项能够有效解决上述问题的新育苗技术------雾增殖技术。

传统育苗技术存在的主要问题

万物土中长,庄稼粪当家,春播一颗粟、秋收万颗粮,这是传统农业的一种技术写照,所以在传统的育苗技术中以土壤为基质,以粪水为营养,以种子为胚胎的土播育苗法,成为传统农业中农民生产上的一种主要方法;它是在自给自足农业时期所形成的一种农户自给型的育苗技术;而如今农业已渐渐脱离了零散单家独户的生产模式,开始走规模化区域化专业化的产业化生产模式,依靠这种小面积的土播育苗法,自然难以批量供给与齐苗壮苗之保障;同时也因设施简易或无设施保护的情况下育苗难以做到适时令的计划性供苗。同时,也因土壤的物理化学生物等因素错综复杂性,难以做到病虫害的隔绝与滋生的控制,需要依靠农药与化肥,使苗的农药残留及环境污染成为可能,对于绿色有机无公害的生产来说是一大技术缺陷,就是在土壤上培育了符合要求的壮苗,也会因土壤的物理性而导致移栽断根而影响成活率或者存在较长时间的缓苗期。

另外的嫁接、扦插育苗法也然,有它的优势也有其不足,就如嫁接育苗可以提高瓜类的抗土传病害的能力,可以保持果树等经济植物的遗传性状,甚至因砧木的蒙导作用影响接穗的性状表现,但嫁接在生产上运用存在着操作的多环节与繁琐性,也存在着成活率未能确保的技术问题,或者天气的影响而不能周年嫁接培育。扦插育苗是一种简单易操作的传统育苗法,在我国有上千年历史,是培育无性苗的一种原始的常用的方法,但它存在着品种局限性与气候不稳定性,也就是只适于一些较易生根的品种与春秋适合的气候下进行,难以周年培育与实现绝大多数品种的扦插,如遇气候的异常高温或干旱就会使成活率大大下降,如遇低温阴雨也会导致切口腐烂,所以在生产上只用于一些较为容易对环境及技术要求较低的品种进行,虽然现代的容器扦插育苗或者设施环境下的操作已有了很大改善,但还是未能达到较为理想而且稳定的育苗效果。除了上述的技术外,还有压条分株【浙江省丽水市农科院农业智能化快繁中心,徐伟忠主任】

及高压育苗,这些育苗也是一样,不是绝大多数品种都行,品种针对性极强,而且效率不高操作也较烦,不能为产业化的需求提供批量的种苗。

以上这些方法,虽然存在着明显的不足,但是它因成本低而且不需较大的设施投入,目前仍然是广大农村零散生产农户的主要方法。在当前产业化要求越来越高的新形势下,种苗工程与种苗技术支撑体系的建立是促进产业化发展必不可少的也是一项紧迫的工作。针对这些问题,现代农业的发展自然又衍生了一些新的育苗技术,如组织培养技术、植物非试客快繁技术、容器穴盘育苗技术等,以下就以现代育苗技术进行综合分析,让大家明晰其优点与不足,为新技术研究提供参考与指出方向。

现代育苗技术的不足之处

【浙江省丽水市农科院农业智能化快繁中心,徐伟忠主任】

组织培养技术的出现为植物的繁殖开辟了一条新的技术路径与思路,从细胞与组织层次阐明了繁殖的规律与原理,并成为无性繁殖的一种重要方法。它的运用是繁殖领域的一次全新革命,从无性的组织或细胞角度走出了一条与种子胚胎发育完全不同的技术之路,也是植物具有全息性的重要证明,更是全息胚理论对传统种子胚胎概念的补充与修饰,证明了植物的任何活的组织细胞皆具与母本相同的遗传基因,并且可以实现自我增殖与发育,证明了全息性在组织器官上的普遍存在。利用它进行组织培养育苗,形成大量性状相对稳定的继代苗,成为当前组织培养育苗的技术路线。该技术从形成到运用已走过了半个多世纪,不管在科研教学还是生产上都得以应用,但因各种不理想因素的存在,让这项先进的技术未能在生产上得以普及。分析组织培养技术存在的主要问题,关键是以下几个方面阻碍了它的生产运用,生产设备投入成本较大,需要完全工业化的人工环境,涉及的设备设施与人工培养室对当前农业生产来说,还是一项不是普通生产者都能承受的投入;技术相对繁琐,这与它的无菌化要求有关,为了创造无菌环境,不得不严格地规范每个环节与标准的流程,不是普通生产都都能立马学会与操作的技术;从理论上说,虽然组织培养几乎适合于所有植物类型与种类,但因植物种类的多样性,个体差异较大,真正能在生产上普及运用的品种不多,比如当前生产运用较多的只是甘蔗、香蕉、草莓之类,因这几个品种采用组培技术具有扩繁速度快,增殖成苗都较易,生产环节要求相对简单,较易为普通生产单位所接受,所以它才得以产业化运用,而其它绝大多数品种常因技术因素或者成本因素都没

有得以真正运用,因此,组织培养技术当前运用还是局限于科研试验教学为主,在生产运用上还不能成为一项主导的种苗培育技术。当然还与它的技术缺陷也有关,比如炼苗难,移栽大田成活率低,培育成苗周期过长,许多木本植物长达1-2年之久,育出的苗壮苗率不高,甚至还有纤细苗或玻璃苗,一些茎尖培养或者细胞培养还存在较大的变异性,针对以上问题,科研者开辟了一条新的技术路径与实现快速育苗的手段,就是植物非试管快繁技术。

【浙江省丽水市农科院农业智能化快繁中心,徐伟忠主任】

该技术在解决组培不足的问题上,迈出了一大步,它是结合了计算机控制技术与生物技术,让原本封闭的组培环境变为开放的可控化的育苗环境,让育苗营养代谢的异养生理过程转变为自养为主的生理过程,让外源激素为主的培养法变为外源为辅,激发内源形成为主的一种育苗方法,培养材料以微材料的茎尖法变化宏材料的枝叶离体材料为主的育苗方法,所以它的成本更低,实现的技术手段与路径更为容易。概括地说,它是利用计算机环境控制技术,在开放的环境下为植物离体材料发育创造最适的温光气热水肥环境,甚至是磁与电场的物理环境,再结合生物处理技术激发离体材料全息性全能性的最大化发挥与最快速的表达,从而完成整个植物发育的一个自养过程。它的扩繁增殖路径与手段也从组织的不定芽增殖为主的技术体系变为以定芽的快速形成与生长为基础,实现离体材料的快速增殖与快速发育,从而形成了一种以苗繁苗的快速增殖体系,它的速度在大多数植物上的表现都比原来的组培技术来得快,是一种生产优势较强,适用品种较广的新技术,所以,近年它的运用推广速度极快,较易被生产单位所接受。

通过对植物非试管快繁技术体系的充分研究与大量的实践表明,是一项适合当前农业产业化发展过程中批量用苗的一种快速繁苗技术,技术从育苗的环境及生理都进行了全方位的设计与实施,让植物的生根过程与植株发育变得科学而高效,但是,总还存在只一些不理想因素,如以珍珠岩为基质的快繁苗床只限于平面的单层设计,空间利用率不高,从而使设施投入与控制成本加大;还有存在的基质消毒繁琐,每批苗移栽后需进行彻底杀菌与防虫,这些工作无疑增加了劳工投入与效率,一些对氧气较为敏感的植物,有时还会出现因水份积渍而缺氧烂根,通常表现为切口发黑腐烂之症状;同时,也存在切口处理局限性,只是在快繁前进行一次性的激素浸泡处理,一些吸收不良或者中期发育不佳的离体材料,难以进行中期的补充处理;既使生根成活后,移栽工作也会造成根系受损与栽后的缓苗

现象产生,不利于苗的快速生长与壮苗。针对这些不足,科研人员又寻找开发出一种更为科学的非试管快繁新模式,为了区别技术的差异性,以下就把这种新型的育苗模式叫雾增殖新技术,它除了改进常规非试管快繁技术不足外,还有更多的优势与发展,是当前育苗技术中最为先进与简易的繁苗新技术、新工艺与新流程,可以在生产中得以广泛运用,基本适合于绝大多数品种的快繁与增殖培养,是国内国际上最为先进的高效育苗新技术,在不久将来必成为工厂化育苗的主要模式。

雾增殖技术的原理及生理基础

雾增殖技术是雾培技术在育苗上的发展与运用,是一种以液雾为介质,不需任何基质的栽培与育苗方法,把育苗环境人基质或土壤中解放出来,这一步的跨越可以说是一大革命,是栽培领域的一场全新革命,在不受基质与土壤制限的情况下,生长环境来说是一大优化,栽培空间是一大拓展,大大优化了植物的根系环境,让植物的生长不再受土壤因子的限制,可以在任何有空间的环境下进行农业生产,也让立体化的栽培设计得以最大化发挥,在平常的基质栽培或繁苗中,通常只用于平面栽培,如果进行立体设计也会因基质的承重问题而增大了层式栽培架的投资,而气雾法不存在这问题,可以尽情地在可利用的空间上设计各种各样的种植载体进行最充分的空间设计,大大提高了利用率与栽培效率,人们可以直立操作而不需躬背作业。随着土地的日益减少,向空间要土地的立体垂直式种植或育苗是必然之趋势。

除了空间利用的耕作因素外,从植物的生长生理来说,雾栽培及育苗法,也是一大进步,从植物生长需求的根域环境来说,不管是养分、水、氧气来说,雾培技术是最适合最具优势的技术,根系在悬挂着的气雾环境下,氧气含量达到90%

浙江省丽水市农科院农业智能化快繁中心,徐伟忠主任(三)
植物非试管快繁技术在果树上的运用

植物非试管快繁技术在果树上的运用

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