时间:2023-03-25 10:43:33
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本文作者:白强工作单位:重庆大学
中国大学生科技创新能力培养机制的基本现状
在人才竞争日益激烈的今天,在党和国家的高度重视下,目前中国已基本形成了“国家重视,地方扶持,各方支持,学校实践”的大学生科技创新能力培养机制,并取得了可喜的成绩。主要表现在四个方面:其一,党和国家高度重视,已把科技创新人才培养纳入了国家和社会发展战略体系,明确提出了“科教兴国”、“人才强国”的战略要求和“建设创新型国家”的战略目标;《国家中长期教育改革和发展规划纲要》(2010-2020)也明确要求各级各类学校要把创新人才培养放在突出位置,构建有利于学生创新能力培养的长效机制。其二,地方政府给予政策扶持,从建立科技孵化园、鼓励校企合作培养、出台毕业生自主创业优惠政策等方面予以大力扶持。其三,各方投入支持创新。目前,国家、地方和高校乃至社会企业等单位都积极以各种形式给予大学生科技创新活动以一定的经费扶持。其四,高校积极开展大学科技创新能力培养实践,目前已基本形成了国家、省、校的三级大学生科技创新竞赛活动体系,推动了中国大学生科技创新能力提高。特别是在、中国科协、教育部、全国学联主办,国内著名大学和新闻单位联合发起和各高校积极组织学生参与的全国性“挑战杯”大学生课外科技作品竞赛活动的带动下,科技创新日益深入人心,科技成果产出日益丰富。但与西方发达国家相比,总体上,中国高校大学生科技创新能力培养机制还处于起步和实践探索阶段,进一步完善中国大学生科技创新能力的培养机制还任重道远。目前,由于传统和历史因素影响,中国大学生科技创新能力培养机制还存在着一些急待解决的问题:其一,创新教育理念还没有得到真正确立,个别教师认为教师的根本任务是传授知识而不是创新知识,也有少部分学生认为“上大学是来学习的,不是来搞发明创造的”。其二,大学生科技创新能力培养体系还缺乏系统性、科学性和可持续性,教学方式较为传统,“应试教育”怪圈没有从根本上消除[7],课程体系还不能完全适应大学生全面发展需要,通识教育课程还不多,培养方式较为单一,学科交叉性不强,专业过于“分块”等。其三,教师创新素质还有待提高,教学与科研还没有真正统一。其四,学生的创新意识还不够强烈,创新人格教育有待进一步加强。其五,校园创新文化氛围还不够浓厚,科技创新活动深度不够,科技创新活动学生参与面还较窄等。
完善中国大学生科技创新能力培养机制的建议
健全完善大学生科技创新能力培养机制,是一个全员性、综合性、系统性、深刻性的创新工程,既需要思想和文化上创新,还需要制度上的配套保障和行动上的真正落实。结合中国实际,借鉴哈佛的成功经验,笔者建议着力从以下几个方面构建中国大学生科技创新能力培养长效机制。(一)牢固树立创新教育理念,始终把大学生科技创新能力培养摆到突出位置思想是行动的指南,健全和完善大学生科技创新能力培养机制必须首先解决教育理念问题。教育理念是教育发展的一种精神性、持续性和相对稳定性的价值追求,在引领教育改革和发展中发挥着方向性的规制作用。要进一步健全和完善大学生科技创新能力培养机制,必须首先进一步解放思想,树立“教育是引导,不是去左右;教育是解放,不是去控制”的创新教育理念[8],坚持以学生为本,始终把创新人才培养放在突出位置,要突破“知识传授型”旧观念的束缚,确立“智慧开发型”教育观念,并以开放的胸怀,科学借鉴西方发达国家一流高校大学生科技创新能力培养机制的成功经验,进一步健全和完善中国大学生科技创新能力培养机制,使之更长效、更科学、更规范。(二)深化教育教学改革,进一步建立和健全大学生科技创新能力培养体系培养和提高大学生科技创新能力,核心环节是要以改革创新的精神推进和深化教育教学改革,进一步建立和健全大学生科技创新能力培养体系。有学者呼吁“大范畴、大力度变革教学方法,是破解创新人才培养这一难题的重要突破口”[9]。就此,建议高校:一要改革传统的“专业分块”教育模式,加强通识教育,奠定创新基础。二要改革传统的教学方式和方法,要理解教育的本质在于“帮助学生学会自己思考,作出独立的判断”[10],真正从“教师中心、教材中心、课堂中心”转变到“学生中心、兴趣中心、问题中心”轨道,大力实施以启发诱导为主的探究式、问题式、讨论式和发现式的教学方法,引导学生学会学习、学会思考、学会创新。三要改革传统的课程体系,注重学科间的融合渗透,科学处理人文科学与自然科学、基础课程与专业课程、理论课程与实践课程、专业设置与社会需求的关系。四要改革传统的培养方式,坚持“产、学、研”相结合,坚持校内培养与校外实践相结合。五要改革传统的考试和评价方式,考试方式要从注重书本知识转变到注重学生创新能力考核,评价方式要从“唯分数论”转变到注重学生综合素质评价的轨道,从而引导学生协调发展、全面发展。(三)加强教师队伍建设,为大学生科技创新能力的培养提供强有力的组织保证“大学的理念要通过教授的创造性劳动来实现”[11]。大学教师是育人的一线执行者,高校的人才培养工作是富有教师个性特征的创造性工作,有创新素质和创新精神的教师才会培养出有创新能力的学生。因此,培养大学生科技创新能力,关键在教师。同理,要进一步建立健全大学生科技创新能力培养机制,关键也在于建设一支富有创造力的高素质教师队伍。客观上讲,当前中国高校教师队伍的整体状况并不乐观,教师队伍的整体创新素质有待提高。高校应当尽快通过人事制度改革让教师主动成为进一步深化教育教学改革、推动大学生科技创新能力培养的生力军。当然这种改革应当是“既合理的又合法的”的改革[12]。结合中国大学教师队伍的实际情况,笔者建议高校应当从教师的“选拔入口关”、“培养提高关”、“管理过程关”、“晋升发展关”等四个环节全面加强教师队伍建设,努力打造一支具有创新精神而又热心于创新人才培养的高素质教师队伍,使大学教师成为“忠于教育的人,献身科学的人、开拓创新的人”。(四)着力培养学生创新人格,全面提高大学生科技创新的综合素质“非智力因素”是一个人创新成功的重要保证,而创新人格就是人的创新素质中一种非常重要的非智力因素,主要包括独立性、批判性、挑战性、坚韧性、进取性、合作性等个性特质。一方面,创新是一种非同寻常的创造性、开拓性活动,在创新过程中,往往更多的是失败而不是成功。因此,创新本身就需要一种特殊的人格,即创新人格。另一方面,中国不同于西方,由于历史和文化的原因,中国有艰辛的科技创新经历的大学生不是很多,往往对创新的艰辛程度思想准备不足,不易坚持,容易放弃。因此,建议中国高校在进一步健全和完善大学生科技创新能力培养机制时,要特别重视大学生创新人格的培养,要在大学生中广泛而深入开展创新思想教育,尤其是要从正面引导青年大学生正确认识和对待创新实践,既要敢于创新,又不畏于创新失败,更要宽容失败、接纳失败和理解失败。(五)大力建设校园创新文化,为大学生科技创新能力培养注入精神动力大学校园文化是直接影响学生成长的重要环境因素,与其他因素相比,校园文化对大学生的影响更具有持久性和深刻性特点。“要把学生的创新潜能转化为现实创造力,必须注重氛围的营造”[13]。因此,大力建设和营造浓厚的大学校园创新文化,形成创新文化氛围是高校进一步建立健全大学生科技创新能力培养机制的一个不可缺少的重要环节。哈佛大学校园创新文化建设的成功经验表明,大学校园不能没有创新文化,没有创新文化的大学不可能培养出创新人才。这方面,建议高校要从制度层面、物质层面、精神层面等全方位加强大学校园文化建设,努力营造崇尚创新、追求创新、勇于创新的校园文化氛围,为中国高校大学生科技创新能力的培养注入持久的、深刻的精神动力。
噪声抑制电路的主要技术参数为:噪声抑制阈值、前道时时间、后延时时间。
噪声抑制阀值是指打开语音信道的门限电平值。在阈值之下的信号认为是噪声,关闭语音信道;在阈值之上的信号则认为是语音,打开语音信道。这一阈值可根据环境噪声的大小、外来干扰的严重程度及语音信号的幅度而进行设置。例如,当语音信噪比为30dB时,噪声抑制阈值可设为32mV左右。
前延时时间是指语音信号在超过阈值后到语音信道打开的延时时间。这一时间太长将造成语音的起始音素被切除(称为“头切”),是不能允许的。但这一时间又不能太短,太短的话任何幅度超过噪声抑制阈值的突发的短暂干扰都会立刻打开语音通道并将这干扰送到语音终端,破坏静音效果。为尽可能地吸收这类干扰又不至于造成“头切”,根据语音声学特征的有关统计资料与经验数值,前延时时间可在0.5~4ms之间选择。
后延时时间是指在噪声抑制门限被打开并自己传送语音时,从语音信号幅度回落至噪声抑制阈值之下到语音信道关闭的延时时间。由于语音信号波形的动态范围很大,讲话时又随着语气的变化而起伏停顿,因此后延时时间太短会造成语音的断续,影响语音传送质量。后延时时间太长,则造成语音停顿时噪声拖尾,同样影响语音质量。为兼顾这两方面,后延时时间的量值范围约为0.05~0.5s左右。
由于语音特点因人而异,环境噪声和外界干扰情况又常有不同,所以上述的噪声抑制三参数经常需要在语音通信的过程中进行调节。在使用模拟噪声抑制电路时,这些参数是用电位器或开关来调节的。在使用模拟噪声抑制电路时,这些参数是用电位器或开关来调节的。采用数字化噪声抑制技术后,通过软件就可以设定和调节这些参数了。
2语音信号的数字化
采用数字化噪声抑制技术,必须先将语音信号数字化。模拟语音信号的数字化有多种方法,最通用的是按照G.711标准进行PCM编码[1]。对于频带为300~3400Hz的语音信号,采用2.048MHz的取样时钟,以8kHz的速率进行8位取样,取样数据按A律编码,偶数位交替反转。多路语音信号可以分配不同的取样时隙,32个时隙(125μs)组成一帧。
PCM编解码芯片选用NationalSemiconductor公司的TP3094[2]。该芯片为44引脚PLCC封装,单一5V供电,集成了四路PCM编解码电路,压扩方式为A/μ律可选,片内自带电压基准、低通接收滤波器和带通发送滤波器,通过外接电阻可以调节输入信号的增益。
TP3094可采用长帧和短帧两种同步方式,外接帧信号和2.048MHz的时钟即可工作。TP3094在进行PCM编解码时的工作方式有8bit和32bit两种,以8bit方式工作时需为每路语音的PCM码提供单独的帧同步信号,而以32bit方式工作时只要为第一个时隙提供短帧同步信号即可自动完成对其后连续的另三路PCM语音编码同步。在以32bit方式作时,还可以采用多片TP3094芯片级联工作。
图1所示为两片TP30094级联成为八路PCM语音编解码电路。图中TP3094的VCI0~VXI3为四种语音输入端,GXO0~GXO3为各路的增益调节端,在VXI和GXO之间接一电阻,此电阻与VXI端至信号源间的电阻比值可决定该路语音信号的输入增益。VRO0~VRO3为解码后的四路模拟语音信号输出端。电容C1、C2用于滤波。外接的2.048MHz主时钟脉冲冲送到两片TP3094的MCLK端,8kHz的帧信号F0(由CPLD产生)送到第一片TP3094的FSX0和FSR0端,再将第一片TP3094的FSX和FSR1分别连到第二片TP3094的FSX0和FSR0端,就完成了两片芯片的级联。两片以上的级联亦可由此类推。为避免数字信号对模拟信号的干扰,电路中数字部分和模拟部分的供电分别布线后再接到单一5伏电源。
两片TP3094的PCM信号输出端DX并联后送到数字噪声抑制电路,经数字噪声抑制电路处理后的PCM信号再送回两片TP3094的输入端DR进行解码。TSX0、TSX1是开路沟道输出端,R1、R2为上拉电阻。在所分配的时隙输出PCM信号时,TSX0、TSX1为低电平,可提供给CPLD作为控制信号。
TP3094工作于32bit短帧方式时的时序图如图2所示。
输入和输出的PCM信号DR、DX包含了从CH0至CH3的四路数字语音信号,每路为一个时隙,8个bit。每路语音的PCM编码中D7为符号位。D6~D0为数值位。FSX1和FSR1可用于级联下一个芯片。
3数字化噪声抑制电路的原理框图
数字化噪声抑制电路的原理框图如图3所示。由于采用的是“自顶向下”的CPLD设计方法,这一电原理框图本身就是最顶层的图形设计文件(.gdf文件)。图中的各个组成部分,根据需要分别采用了基本逻辑门电路、参数化模块、以缺省符合(DefaultSymbol)表示的文本输入(TextEntry)和宏功能逻辑单元(MegaFunction)组合。
从PCM解码输出端DX输出表示八路语音信号的64bit串行信号,进入64位的参数化移位寄存器模块进行串/并变挛,变换后的输出经64位参数化锁存器模块锁存,每帧刷新一次。锁存信号以八位为一路,依次送到八个噪声抑制控制器(Symboll)。每个噪声抑制控制器独自控制一路语音信道,将PCM信号的偶数位取反后,再将除符合位(最高位)以外的七位数字与由S[6..0]设定的噪声抑制门限值进行比较,比较结果输出给延时器(Symbol2),延时器输出则作为控制信号送到噪声抑制控制器。各噪声抑制控制器输出的PCM信号经64位参数化称位寄存器模块完成并/串行变换后恢复成串行PCM码流送往两片TP3094解码成为具有噪声抑制效果的语音信号。噪声抑制控制器还输出八路指示信号LED[7..0]至八只发光二极管作为各语音信道的噪声抑制门限指示。
Symbol3用来产生TP3094要求的帧脉冲F0,提供移闰寄存器、锁存器、噪声抑制控制器所需的时序信号,并为延时器提供不同的时钟信号;P0、P1用来选择PCM帧32个时隙中的哪八个时隙用于本片作语音噪声抑制处理;TSET[3..0]用来选择CLK1、CLK2的分频系数以调整噪声抑制延时时间。这些输入都可以通过外部数字信号进行设置和调节。
按以上方法对PCM信号进行的数字化噪声抑制处理使语音信号产生一帧(125μs)的固定时延,但人耳的听觉对这一时延是完全不能觉察的。
4CPLD设计要点
CPLD器件选用Altera公司的EPF6016ATC100集成电路[3],内含16000个等效门,1320个逻辑单元,采用100-PinTQFP封装。设计软件使用MAX+PLUSII10.0版本[4],下面介绍设计要点。
4.1Symbol1的设计
Symbol1实施噪声抑制控制功能,首先通过偶数位取反将PCM码转换成便于作大小比较的码型,再将D[6..0]与S[6..0]输入的设定值进行噪声抑制门限比较。比较结果从D端输出到延时器,并从B端收延时信号。根据比较结果和延时状态决定是将输入的PCM信号原样送往输出,还是将代表无语音信号的“55H”码送往输出。
Symbol1的逻辑功能由AHDL语言编写,具体如下:
Subdesignsymbol1
(A[7..0],S[6..0],B:input;
Y[7..0],D,L:output;)
variable
E[6..0]:node;
begin
E6=!A6;E5=A5;E4=!A4;
E3=A3;E2=!A2;E1=A1;
E0=!A0;
L=!B;
if(E[6..0]>S[6..0])then
(D)=B"1";
endif;
if(B)then
(Y[7..0])=H"55";
else(Y[7..0])=A[7..0];
endif;
end;
以上文本通过编译后即可建为缺省图形符号Symbol1。
4.2Symbol2的设计
Symbol2实现前后延时功能,采用图形输入,电路图见图4。
图4中CLK1、CLK2为前、后延时的计时脉冲,由2.048MHz的MCLK主时钟经分频后得到,分别用于前延时计数器Countr1和后延时计数器Counter2计时。当无语音信号时,噪声抑制控制器Symbol1的输出D为“0”,Counter2计至Q2端为“1”后停止计数,并通过反相器将CLK2的输入封住。Q2端的高电平同时对Counter1清零,使B输出为“1”,噪声抑制控制器输出PCM码“55H”,即无语音信号。
当接收到的PCM信号幅度超过设定的噪声抑制阈值时,D变为“1”,Counter2被清零,此时Counter1脱离清零状态开始计数器。Counter1计至Q1为“1”后B端输出电平从“1”转为“0”,前延时结束,Symbol1的输出从“55H”变为转发输入的PCM码。与此同时,B端的低电平将CLK1时钟封住,只要Counter1不被清零,B始终为低。
如果接收到的PCM信号不是连续的语音而是突发噪声,幅度只是短暂地超过设定的噪声抑制阈值,那么D变为“1”后在Counter1未来得及将B变为“0”时D又回到了“0”,B的电平就一直是“1”,PCM输出码也始终是“55H”,突发的噪声就不会传到输出端。
在话音信号持续期间,信号幅度在短暂时间内低于噪声抑制阈值虽然使得D端电平有时为“0”,从而使Counter2有时脱离清零状态开始计数,但只要信号幅度低于噪声抑制阈值的时间不超过设定的后延时时间,Counter2就总是在计数未满时就被再次清零,其输出一直保持为“0”,使B也一直为“0”,输出与输入的PCM信号始终保持一致,语音不会发生继续。只有当输入信号幅度低于噪声抑制阈值的时间超过设定的后延时时间后,Q2输出“1”,才使Counter1被清零,使B为“1”,输出PCM码“55H”。再有信号来时,仍按上述流程工作。
4.3时序的设计
数字化噪声抑制电路必须严格按照标准的PCM时序工作,电路由外部提供2.048MHz的主时钟信号MCLK和帧同步信号Fi。Fi用于本部分电路PCM信号与其它电路的PCM信号组帧时进行同步,在不需要该功能时可将Fi输入端接高电平。
Symbol3在MCLK的作用下产生PCM编解码电路TP3094所需的帧同步信号F0,又从TP3094接收TSX0和TSX1信号以产生数字噪声抑制处理所需的时序信号TSX、TT。为了保证PCM信号的正确读入、锁存、处理和移位输出,这些信号间的时序关系必须如图5所示。
TSX由TSX0、TSX1经“与非”后得到,在每帧中所选定的八个时隙传输PCM信号时为高电平。TSX为串/并行移位寄存器提供赋能信号,在主时钟MCLK的下降沿将来自DX端的PCM信号读入寄存器并移位寄存。TSX同时是PCM信号从DR端输出的三态门控制信号。
TT是CPLD噪声抑制时序中的一个重要控制信号,由TSX延时半个主时钟周期(244ns)后取反得到。由于TT的延时作用,使得图3中的参数化锁存器模块能在输入的PCM信号完成串/并行变换后随即于TT的升沿将数据锁存住。在通过并/串行移位寄存器输出PCM信号时,TT为高电平时把并行数据装载进移位寄存器;TT为低电平时MCLK的上升沿将寄存器内的数据逐位地串行移出至DR端。
CPLD产生的时序信号只能满足图2和图5的要求,实现起来并不复杂,可用简单的图形输入或文本输入实现。值得注意的是,正确使用MAX+PLUSII软件中的“Assign-Clique”[4]功能,为时序相关的功能模块指定相同的“Clique”,能够使波形仿真的结果明显得到优化。
1.放养前准备工作
(1)池塘准备:养殖水池采用水泥池4口,面积为400米2,池四周具有倒檐结构。在虾苗放养前池塘要经过充分曝晒,每池使用生石灰150千克消毒,一周后水池用高压水泵进行冲洗。顶部采用双层聚乙烯白薄膜。养殖池中设置食台、微孔增氧设备和水车增氧机。四周增设饵料台。(2)隐蔽物设计①凤眼莲放入量和平时保持量以占水体总面积的1/4~1/3为宜,过多时要随时取出。②池底投放长25厘米、口宽15厘米的“V”字形瓦片,每池投放200块作为遮蔽物。③隐蔽物使用前必须消毒,方法是用50毫克/升漂白粉或者100毫克/升高锰酸钾浸泡30~60分钟,然后用清水洗净使用。(3)放苗:一周后池塘中放入体长1~2厘米中华新米虾,每亩放养1~2千克。
2.虾苗放养
(1)虾苗的选择:要求个体大小整齐,健壮活泼,弹跳能力强,逆水性好,体表清洁,无寄生物附着在虾体上,全长在2厘米以上。除肉眼观察外,还要借助显微镜检查,能较准确观察到体上、鳃部是否有寄生物、细菌等,避免病原体带入养殖池。(2)放苗:澳洲淡水龙虾放养20~35尾/米2,虾苗要一次性放足,规格整齐。
3.饵料与投喂
稚虾的养殖中,在投喂稚虾配合饲料的同时,池中还要培育大量轮虫等浮游生物作为辅助饵料。前半月还要按虾苗管理要求进行,每天投喂量为稚虾体重的7%~10%,投喂6次,早晨可以搭配泼洒豆浆,给稚虾增加营养。水体透明度要保持在30~50厘米。中虾每天投喂量约为体重的5%。要采用优质配合饲料,搭配鲜活饵料。澳洲淡水龙虾成虾养殖阶段以人工配合颗粒饲料为主,配以动植物辅助饲料喂养。每天投饵2~3次,为体重的3%~4%,要定时、定量投喂。定期投喂新鲜鱼块、螺蛳等动物性饲料促进生长。投喂时早晨第一次投喂量稍多一些,傍晚的一次投喂量最多,占全天的60%~70%。阴雨天要少喂或者不喂,以保持良好水质和减少耗氧。
4.日常管理
(1)水质管理:在虾池的进水口要设有筛网,对地下水、井水要曝气、增氧,此类水体不能立即放入虾池,要经过24小时以上曝气或增氧才能使用。养殖澳洲淡水龙虾的水体,pH值应保持7.5~8.5。水体中溶氧量以5毫克/升以上为好,使用微孔增氧技术,可以保持水体溶氧量到6毫克/升以上,并且可以底层增氧,以加快其生长速度。该实验采用双层薄膜的温室养殖,在冬季使用地下热水加温,温度最低在20℃,常年能够稳定保持在24~30℃。创造了一个稳定的养殖环境,提高了澳洲淡水龙虾生长速度。(2)生产管理:投饵1小时后检查所有投饵点,观察虾摄食活动情况。发现池塘中中华新米虾数量过多时,要及时捞出,防止中华新米虾耗氧量过大,影响澳洲淡水龙虾的生长。发现池边或凤眼莲上有虾爬时,多半是水体缺氧或有其他问题,应立即详细检验并采取相应的措施。如果在池边有虾的残体,应分析情况,确定有无敌害动物存在,采取相应的防范除害措施。死虾要及时清除,不可乱丢。发现行动迟缓的病虾要及时检查治疗。(3)敌害处理:虾池中小杂鱼要及时清除,清除时使用15~20克/米3茶籽饼全池泼洒,杀灭杂鱼后及时换水。
二、结果
经过4个月的养殖,养殖的澳洲淡水龙虾平均规格达到65克/尾以上,采取捕大留小,分批上市。
三、讨论
高职学生在进行软件开发过程中,必然会遇到各种困难和问题,我们尽管主张学生尽量能自己解决问题和克服困难,培养自学能力;但是他们毕竟是第一次从事系统的软件开发工作,在其中一定会遇到自己难以解决的问题和无法克服的困难,这时就需要教师的帮助和指导,去解决所遇到的问题和克服所遇到的困难。但是多数高校存在的一个客观现实,不少教师本人都没有软件开发的经历,并没有软件开发的实际工作经验,遇到某些问题时,也很难提出最好的解决办法和处理意见,也就不能很好地帮助和指导学生。因此我们非常有必要先把教师送到软件企业去锻炼和培训,并切实参与到软件开发过程,进行软件项目的开发,只有自身有了软件开发经验,才能更好地指导学生。
2学校投入不足
软件实训过程中需要使用最新软件开发技术和开发工具,这些软件和工具往往对计算机配置要求也很高,为了保证能正常快速地运行这些软件,实训室中的计算机就需要和软件保持同步更新,学校很多实训室存在老化和更新不及时的现象,造成很多新的软件不能安装和运行、或者运行速度慢的情况,影响了课程教学质量和学生学习的积极性。在高职学生进行软件开发的过程中,教师不仅仅要指导学生,还要对学生的开发工作进行监督和对开发进程进行监控,以保证学生软件开发工作的进度以及所开发软件系统的质量。这需要教师投入大量的时间去跟踪和监督,但是我们大多数教师都承担了很繁重教学任务,实训也似乎成了教师业余时间的工作,很难满足学生的需求,也不能很好地监控每一个小组所有成员的开发工作。
3改善措施
生物质能是人类用火以来,最早直接应用的能源。随着人类文明的发展,生物质能的应用研究开发几经波折,最终人们深刻认识到,石油、煤、天然气等化石能源的有限性,同时无节制地使用化石能源,大量增加CO2、粉尘、SO2等废弃物的排放,污染了环境,给人类赖以生存的星球,造成十分严重的后果。而使用大自然馈赠的生物质能源,几乎不产生污染,资源可再生而不会枯竭,同时起着保护和改善生态环境的重要作用,是理想的可再生能源之一。生物质能的应用技术开发,旨在把森林砍伐和木材加工剩余物以及农林剩余物如秸杆、麦草等原料通过物理或化学化工的加工方法,使之成为高品位的能源,提高使用热效率,减少化石能源使用量,保护环境,走可持续发展的道路。
七十年代,由于中东战争引发的能源危机以来,生物质的开发利用研究,进一步引起了人们的重视。美国、瑞典、奥地利、加拿大、日本、英国、新西兰等发达国家,以及印度、菲律宾巴西等发展国家都分别修定了各自的能源,投入大量的人力和资金从事生物质能的研究开发。
我国生物质能研究开发工作,起步较晚。随着经济的发展,开始重视生物质能利用研究工作,从八十年代起,将生物质能研究开发列入国家攻关计划,并投入大量的财力和人力。已经建立起一支专业研究开发队伍,并取得了一批高水平的研究成果,初步形成了我国的生物质能产业。
2、生物质能应用技术的研究开发现状
2.1国外研究开发简介
在发达国家中,生物质能研究开发工作主要集中于气化、液化、热解、固化和直接燃烧等方面。
生物质能气化是在高温条件下,利用部份氧化法,使有机物转化成可燃气体的过程。产生的气体可直接作为燃料,用于发动机、锅炉、民用炉灶等场合。气化技术应用在二战期间达到高峰。随着人们对生物质能源开发利用的关注,对气化技术应用研究重又引起人们的重视。目前研究主要用途是利用气化发电和合成甲醇以及产生蒸汽。奥地利成功地推行建立燃烧木材剩余物的区域供电计划,目前已有容量为1000~2000kw的80~90个区域供热站,年供应10×109MJ能量。加拿大有12个实验室和大学开展了生物质的气化技术研究。1998年8月了由Freel,BarryA.申请的生物质循环流化床快速热解技术和设备。瑞典和丹麦正在实行利用生物质进行热电联产的计划,使生物质能在提供高品位电能的同时满足供热的要求。1999年,瑞典地区供热和热电联产所消耗的能源中,26是生物质。
美国在利用生物质能方面,处于世界领先地位,据报道,目前美国有350多座生物质发电站,主要分布在纸浆、纸产品加工厂和其它林产品加工厂,这些工厂大都位于郊区。装机容量达7000MW,提供了大约66000个工作岗位,根据有关科学家预测,到2010年,生物质发电将达到13000MW装机容量,届时有4000000英亩的能源农作物和生物质剩余物用作气化发电的原料,同时,可按排170000个以上的就业人员,对繁荣乡村经济起到积极的推动作用。
流化床气化技术由于具有床内气固接触均匀、反应面积大、反应温度均匀、单位截面积气化强度大。反应温度较固定床低等优点,从1975年以来一直是科学家们关注的热点。包括循环流化床、加压流化床和常规流化床。印度Anna大学新能源和可再生能源中心最近开发研究用流化床气化农业剩余物如稻壳、甘蔗渣等,建立了一个中试规模的流化床系统,气体用于柴油发电机发电。1995年美国Hawaii大学和Vermont大学在国家能源部的资助下开展了流化床气化发电的工作。Hawaii大学建立了处理生物质量为100T/d的工化压力气化系统,1997年已经完成了设计,建造和试运行达到预定生产能力。Vermont大学建立了气化工业装置,其生产能力达200T/d,发电能力为50MW。目前已进入正常运行阶段。
生物质的直接燃烧和固化成型技术的研究开发,主要着重于专用燃烧设备的设计和生物质成型物的应用。目前,已开发的技术有:林产品加工厂的废料(如造纸厂的树皮、家具厂的边角料等)的专用燃烧蒸汽锅炉,国外造纸厂几乎都有专门的设备,用来处理废弃物。由于生物质形状各异,堆积密度小较松散,给运输和贮存以及使用带来了较大困难,影响生物质的使用。因此,从四十年代开始了生物质的成型技术研究开发。现已成功开发的成型技术按成型物形状分主要有三大类:以日本为代表开发的螺旋挤压生产棒状成型物技术,欧洲各国开发的活塞式挤压制得园柱块状成型技术,以及美国开发研究的内压滚筒颗粒状成型技术和设备。美国颗粒成型燃料年产量达80万吨。
成型燃料应用于二个方面:其一:进一步炭化加工制成木炭棒或木炭块,作为民用烧栲木炭或工业用木炭原料;其次是作为燃料直接燃烧,用于家庭或暧房取暧用燃料。日本、美国、加拿大等国家,开发了专用炉灶。在北美有50万户以上家庭使用这种专用炉灶作为取暧炉。
将生物质能进行正常化学加工,制取液体燃料如乙醇、甲醇、液化油等;是一个热门的研究领域。利用生物发酵或酸水解技术,在一定条件下,将生物质转化加工成乙醇,供汽车和其它工业使用。加拿大用木质原料生产的乙醇上产量为17万吨。比利时每年用甘蔗为原料,制取乙醇量达3.2万吨以上,美国每年用农林生物质和玉米为原料大约生产450万吨乙醇,计划到2010年,可再生的生物质可提供约5300万吨乙醇。
生物质能的另一种液化转换技术,是将生物质经粉碎预处理后在反应设备中,添加催化剂或无催化剂,经化学反应转化成液化油。美国、新西兰、日本、德国、加拿大国家都先后开展了研究开发工作,液化油的发热量达3.5×104KJ/kg左右,用木质原料液化的得率为绝干原料的50以上。欧盟组织资助了三个项目,以生物质为原料,利用快速热解技术制取液化油,已经完成100kg/hr的试验规模,并拟进一步扩大至生产应用。该技术制得的液化油得率达70,液化油低热值为1.7×104KJ/kg。
生物质能催化气化研究,旨在降低气化反应活化能,改变生物质热处理过程,分解气化副产物焦油成为小分子的可燃气体,增加煤气产量,提高气体热解;同时降低气化温度,提高气化速度和调整生物质气体组成,以便进一步加工制取甲醇或合成氨。欧美等发达国家科研人员在催化气化方面已经作了大量的研究开发,研究范围涉及到催化剂的选择,气化条件的优化和气化反应装置的适应性等方面,并且已经在工业生产装置中得到了应用。
2.2国内研究开发
我国生物质能的应用技术研究,从八十年代以来一直受到政府和科技人员的重视。主要在气化、固化、热解和液化开展研究开发工作。
生物质气化技术的研究在我国发展较快,应用于集中供气、供热、发电方面。中国林科院林产化学工业研究所,从八十年代开始研究开发了集中供热、供气的上吸式气化炉,并且先后在黑龙江、福建得到工业化应用,气化炉的最大生产能力达6.3×106kJ/hr。建成了用枝桠材削片处理,气化制取民用煤气,供居民使用的气化系统。最近在江苏省又研究开发以稻草、麦草为原料,应用内循环流化床气化系统,产生接近中热值的煤气,供乡镇居民使用的集中供气系统,气体热值约8000KJ/NM3。气化热效率达70/以上。山东省能源研究所研究开发了下吸式气化炉。主要用于秸杆等农业废弃物的气化。在农村居民集中居住地区得到较好的推广应用,并已形成产业化规模。广州能源所开发的以木屑和木粉为原料,应用外循环流化床气化技术,制取木煤气作为干燥热源和发电,并已完成发电能力为180KW的气化发电系统。另外北京农机院、浙江大学等单位也先后开展了生物质气化技术的研究开发工作。
我国生物质的固化技术在八十年代中期开始,现已达到工业化规模生产。目前国内有数十家工厂,用木屑为原料生产棒状成型物木炭。螺旋挤压成型机有单头和双头二种,单头机生产能力为120Kg/hr,双头机生产能力达200Kg/hr。1990年中国林科院林化所与江苏省东海粮机厂合作,研究开发生产了单头和双头二种型号的棒状成型机,1998年又与江苏正昌集团合作,共同开发了内压滚筒式颗粒成型机,机器生产能力为250~300kg/hr,生产的颗粒成型燃料尤其适用于家庭或暖房取暖使用。南京市平亚取暖器材有限公司,从美国引进适用于家庭使用的取暖炉,通过国内消化吸收,现已形成生产规模。
生物发酵制气技术,在我国已经形成工业化,技术亦趋成熟,利用的原料主要是动物粪便和高浓度的有机废水。在上海亦已建成沼气集中供气系统。
沈阳农业大学从国外引进一套流化床快速热解试验装置,研究开发液化油的技术,和利用发酵技术制取乙醇试验。另外,中国林科院林化所进行了生物质催化气化技术研究。华东理工大学还开展了生物质酸水解制取乙醇的试验研究,但尚未达到工业化生产。
3、我国生物质能应用技术的展望
生物质能是一个重要的能源,预计到下世纪,世界能源消费的40来自生物质能,我国农村能源的70是生物质,我国有丰富的生物质能资源,仅农村秸杆每年总量达6亿多吨。随着经济的发展,人们生活水平的提高,环境保护意识的加强,对生物质能的合理、高效开发利用,必然愈来愈受到人们的重视。因此,科学地利用生物质能,加强其应用技术的研究,具有十分重要的意义。
目前,我国已有一批长期从事生物质转换技术研究开发的科技人员,已经初步形成具有中国特色的生物质能研究开发体系,对生物质转化利用技术从理论上和实践上进行了广泛的研究,完成一批具有较高水平的研究成果,部分技术已形成产业化,为今后进一步研究开发,打下了良好的基础。
从国外生物质能利用技术的研究开发现状结合我国现有技术水平和实际情况来看,本人认为我国生物质能应用技术将主要在以下几方面发展。
3.1高效直接燃烧技术和设备
我国有12亿多人口,绝大多数居住在广大的乡村和小城镇。其生活用能的主要方式仍然是直接燃烧。剩余物秸杆、稻草松散型物料,是农村居民的主要能源,开发研究高效的燃烧炉,提高使用热效率,仍将是应予解决的重要问题。乡镇企业的快速兴起,不仅带动农村经济的发展,而且加速化石能源,尤其是煤的消费,因此开发改造乡镇企业用煤设备(如锅炉等),用生物质替代燃煤在今后的研究开发中应占有一席之地。把松散的农林剩余物进行粉碎分级处理后,加工成型为定型的燃料,结合专用技术和设备的开发,在我国将会有较大的市场前景,家庭和暧房取暧用的颗粒成型燃料,推广应用工作,将会是生物质成型燃料的研究开发之热点。
关键词:词松毛虫赤眼蜂;玉米螟;生物防治
玉米螟是世界性害虫,沈阳地区一般发生年份玉米可减产10%左右,大发生年减产达20%以上。目前,我国对玉米螟大面积防治主要靠化学药剂,生产上仍以人工投放高毒的颗粒剂为主,在配制和使用中极易发生中毒事故。为此,应用安全无毒功效高的新技术防治玉米螟,应是当前植保工作的大课题,也是广大农民群众的热切希望。为满足农民要求,1991年起,我们就正式开展了利用松毛虫赤眼蜂防治玉米螟的研究与推广工作。十几年来,经全体同志努力拼搏,刻苦攻关,采取边试验、边示范、边推广同步进行的工作方法,取得了显著的效果与效益。
一、试验材料
1.1赤眼蜂种类
松毛虫赤眼蜂。
1.2赤眼蜂来源
由沈阳市辽中生防站提供。
二、试验内容
2.1不同放蜂量试验
设2个用量,即30头/m2和45头/m2。各处理均放蜂3次,第1次放蜂在田间百株玉米螟落卵量达1.0~1.5块时进行,以后每隔5d放1次,小区面积6.67hm2(2个用量3次的放蜂量分别为:30头/m2,为6头/m2、15头/m2、9头/m2;45头/m2,为12头/m2、18头/m2、15头/m2);对照区设在放蜂田上风头1000m以外,其玉米品种、管理均与防蜂田相同。田间放蜂方法,放蜂75点/hm2,每20垄设1放蜂垄,每17步(约11m)设1放蜂点,将蜂卡别在玉米中部叶片背面,试验点在新城子区大辛二村、苏家屯区姚千户镇和沙河镇。
2.2不同放蜂次数试验
放蜂量均为30头/m2,分2次放蜂及3次放蜂2个处理。2次放蜂每次放蜂量分别为12头/m2和18头/m2,每次放蜂间隔7d;3次放蜂每次放蜂量分别为6头/m2、15头/m2、9头/m2,每次放蜂间隔5d。
2.3改进繁蜂技术试验
1991~1992年为滚式繁蜂,1993年起改为卵式繁蜂。
2.4研制长效蜂卡试验
即在蜂卡上粘有不同发育时期的蜂卵,在田间放蜂时可达到陆续出蜂的目的。
2.5大面积示范与推广
在上述各种小区试验的基础上,进行大面积示范与推广,放蜂量均为30头/m2,采取2次放蜂的办法,1992年在东陵区示范面积195hm2;1994年东陵区、新民县、辽中县大面积推广。
三、试验结果
3.1不同放蜂量试验结果
3个试验点的结果表明,在同一时间放蜂,放蜂30头/m2与45头/m2的田块,赤眼蜂对玉米螟卵块寄生率无明显差异。
3.2不同放蜂次数试验结果
据东陵区祝家镇、辽中县长滩镇1991~1992年试验结果,放蜂2次的卵块寄生率为80.0%~88.9%,放蜂3次的为83.3%~87.5%,放蜂2次的卵粒寄生率为65.9%~77.8%,放蜂3次的为69.8%~79.4%。表明在放蜂量相同的情况下,放蜂2次与3次的效果基本一致。
3.3改进繁蜂技术试验结果
长期以来,扩繁赤眼蜂一直用滚式繁蜂法。这种方法,种蜂用量大,接蜂比为1∶6(即种蜂卵与寄生卵的比例),而且繁蜂效率偏低,在繁蜂中一直是采用先粘好卵卡,再向卡上接蜂,这种办法接蜂蜂卡上往往有20~30%的坏卵和不寄生卵无法去掉,对蜂卡质量影响较大。改为散卵接种后,接蜂比为1∶20~25,种蜂可节省3/4,不仅降低了成本,而且繁蜂效率可提高10倍以上。由于卵粒接蜂后可以精选,选后再粘蜂卡,坏卵、不寄生卵、质差的卵可被淘汰,蜂卡上卵的寄生率可达95%以上,蜂卡质量明显提高,同样也提高了放蜂的质量。
3.4长效蜂卡研究结果
普通蜂卡出蜂齐,放到田间后,蜂3d可出完,田间不能经常保持有蜂,而田间玉米螟落卵期持续时间较长。因此,影响防治效果。长效蜂卡由于蜂卵发育时期不同,出蜂期不同,有早有晚,每张蜂卡出蜂期在5~8d,延长了田间有蜂天数,提高了对玉米螟的寄生机会,可将3次放蜂改为2次放蜂,既做到了省工省事,降低成本,又提高了防治效果。此项技术为国内首创,颇受农民欢迎。
3.5大面积示范
在小区试验的同时,又开展了大面积示范和推广,1991~1994年累计放蜂24.27hm2。放蜂30头/m2、放蜂2次的面积为4.2hm2。据各点调查,放蜂后对玉米螟卵块、卵粒寄生率、玉米螟蛀孔及活虫减退率,均收到了较好的防治效果。
3.6赤眼蜂防治玉米螟技术的大面积推广
由于研制出实用性较强的高质量长效蜂卡,改造了由滚式繁蜂为卵式繁蜂的最新生产工艺,使生产技术有了突破性进展,产品的质量始终保持国内的领先水平,自1995年以来,利用赤眼蜂防治玉米螟这项技术得到了大力推广。截止2003年,在省内外推广面积已达97.8hm2,遍及3个省,45个市、县、区,226个乡镇。
四、效益分析
经济效益:1991~2003年累积应用面积97.8hm2,玉米平均单产为9423.8kg/hm2,按玉米螟一般发生年减产8%计算,增产玉米754kg/hm2,共计挽回玉米损失72862kg。平均价格按0.8元/kg计算,增加经济效益5.83万元。
社会效益:应用赤眼蜂防治玉米螟其社会效益更为明显。赤眼蜂防治玉米螟是以虫治虫,它对人畜安全,不杀伤天敌,不存在污染环境和农药残留,有利于保护和恢复自然界生态平衡。
五、结论
(1)本研究成功地提出了一套行之有效的生物防治玉米螟新技术。实践证明,对玉米螟的防治采用单一的传统技术,往往受环境条件等的限制,收不到理想效果。我们利用松毛虫赤眼蜂防治玉米螟生物防治技术,为不同生态地理条件、不同地区的农民防治玉米螟提供了充分选择余地。
【关键词】泡桐属;化学成分;生物活性
玄参科泡桐属Paulownia植物,全属共有7种,分别是白花泡桐[P.fortunei(Seem.)Hemsl.],毛泡桐[P.tomentosa(Thunb.)Steud.],兰考泡桐(P.elongataS.Y.Hu),椒叶泡桐(P.catalpifoliaGongTong),台湾泡桐(P.kawakamiiIto),川泡桐(P.fargesiiFranch.)和南方泡桐(P.australisGongTong),光泡桐[P.tomentosavar.tsinlingensis(Pai)GongTong]是毛泡桐的变种。除东北北部、内蒙古、新疆北部、等地区外全国均有分布,栽培或野生。白花泡桐在越南、老挝也有分布,有些种类已在世界许多国家引种栽培。作为一种优质木材,它不仅在工农业方面有广泛用途,同时它还是一种常用的中草药,其花、叶、皮、根、果古时就有其药用记载。如《本草纲目》记述:“桐叶……主恶蚀疮着阴,皮主五痔,杀三虫。花主傅猪疮,消肿生发[1]。”《药性论》也言:“治五淋,沐发去头风,生发滋润。”近年来医学研究发现其主要作用有:抗菌消炎,止咳利尿,降压止血,同时还具有杀虫作用。
1化学成分
泡桐属植物的化学成分研究始于20世纪30年代初。日本学者最先对泡桐属植物的化学成分进行了研究,1931年MascoKazi等从泡桐叶的树皮和树叶中分离得到糖苷类化合物[2,3]。1959年,KazutoruYoneichi研究了桐木中的木脂素成分,分离得到了丁香苷。随着科学技术的发展,各种色谱分离方法和现代波谱技术应用于天然产物的研究,从泡桐属植物中不断发现新化合物。该属植物中所含化学成分类型主要有环烯醚萜苷、苯丙素、木脂素苷、黄酮、倍半萜、三萜等。其中许多化合物被证明具有一定的生物活性。
1.1苯丙素类化合物苯丙素类化合物在泡桐属植物中分布较为广泛。主要有:(1)木脂素(四氢呋喃骈四氢呋喃类):细辛素(d-Asarinin)[4],芝麻素(d-Sesamin)[5],泡桐素(Paulownin)[6],异泡桐素(Isopaulownin)、(+)-Piperitol[7]等。(2)苯丙素酚类:Verbascoside[8],Isoverbascoside[9]。
1.2环烯醚萜类富含环烯醚萜类成分是泡桐属植物的一大特征,在该属植物中多以成苷的形式出现,广泛分布于桐木、桐皮、桐叶中,花中还未见文献报道。泡桐属中的环烯醚萜成分具有九碳骨架(即C-4去甲基)的环戊烷型、环戊烯型和7,8环氧戊烷型,显示了其在植物分类学上的意义。其取代基位置比较固定,一般1位羟基与1分子葡萄糖成苷,8位为甲基或羟甲基。另外,Soern等从成年毛泡桐的叶部获得两个5,6位为双键的环烯醚萜苷,同时,他还发现成年和幼年的毛泡桐中环烯醚萜苷成分有所不同[10~14]。
1.3倍半萜类李志刚等[15]从毛泡桐的花中分到7个落叶酸型的倍半萜,为首次从该属植物中分到倍半萜类化合物,可能与该类激素促进开花,抑制种子发芽有关,其他部分未发现。
1.4甘油酯类杜欣等[16]从毛泡桐的花中还分到了甘油酯类的化合物及其苷。
1.5其他成分从该属植物中还分离出黄酮类、二氢黄酮类、三萜(主要为熊果酸及其苷[17])、生物碱、多酚、单糖、鞣酸、脂肪酸等多种成分。另外,栗原滕三郎和宋永芳等[18]对泡桐花的精油成分作了色谱、质谱分析,研究了其中的蛋白质、氨基酸、微量元素等营养成分,利用GC/MS技术鉴定出许多长链及芳香族化合物。
1.6植物激素王文芝等[19]对河南兰考泡桐的根、茎、叶中的植物激素进行了研究,利用HPLC技术分离鉴定出了激动素、反式玉米素、激动素核酸等8种激素。
2生物活性
2.1抗菌作用芝麻素对结核杆菌有抑制作用[20],而泡桐花及其果实的注射液(醇提取后用醋酸铅沉淀去杂质制成),体外实验时对金黄色葡萄球菌及伤寒杆菌、痢疾杆菌、大肠杆菌、绿脓杆菌、布氏杆菌、革兰菌、酵母菌等均有一定的抑制作用[4]。从泡桐属植物中分到的紫葳新苷Ⅰ对金黄色葡萄球菌和乳链球菌均有抑制作用,最小浓度为150μg/ml,并认为其角甲基是抗菌必要基团[21]。魏希颖等将泡桐花的黄酮提取物作了体外抑菌实验,发现其对金黄色葡萄球菌作用最强,而对黑曲霉、啤酒酵母、产黄青霉无明显的抑制作用[22]。
2.2治疗气管炎泡桐果及花治疗慢性气管炎有一定疗效,临床治疗1341例,有效率为81%,其中临床控制率7%,显效25%[23]。
2.3消炎作用泡桐花可用于治疗炎症感染,临床报道用其治疗16种疾病计244例,均有一定疗效,其中对上感、支气管肺炎、急性扁桃体炎、菌痢、急性肠炎、急性结膜炎的疗效较好,治疗中未发现不良反应和副作用[4]。实验中通过观察泡桐花浸膏对哮喘豚鼠肺病理组织学的影响发现泡桐花浸膏能明显延长豚鼠诱喘潜伏期,优于地塞米松(P<0.001);对肺组织炎性细胞浸润有明显的抑制作用。能减轻炎症反应对哮喘豚鼠肺组织结构的破坏[24]。李寅超等通过实验发现泡桐果总黄酮及挥发油可通过抑制支气管肺泡灌洗液(BALF)中的血嗜酸粒细胞(EOS)聚集而具有一定的抗哮喘气道变应性炎症的作用[25]。
2.4止血作用泡桐属植物中所含丁香苷有明显止血作用。本品注射液用于手术70例,良效(明显止血)30例,占42.9%,有效(出血减少)26例,占37.1%,无效14例[26]。
2.5毒性研究小鼠口服泡桐果乙醇提取物半数致死量为21.4g生药/kg。大鼠口服2g/(kg·d),共21天,一般情况及体重均无异常,内脏病理检查未见中毒性病理形态改变。家兔急性、亚急性毒理实验中,泡桐果煎剂对心、肝、肾、脾、胃均无毒性病理改变。家兔灌服泡桐花浸膏或静脉注射,一般情况及食欲、体重、白细胞等均无明显变化,成人口服上述浸膏或肌肉注射,自觉症状、体温、脉搏及白细胞数等均无明显改变,但有轻度血压下降[4]。已有报道苯丙素苷具有抗菌、抗病毒、抗肿瘤、清除自由基、延缓骨骼肌疲劳、DNA碱基修复、抗凝血、抗血小板凝聚等多种生理活性。从泡桐属植物的树皮和茎部分离得到一个新的呋喃醌酮(methyl-5-hydroxy-dinaphtho[1,2-2′,3′]furan-7,12-dione-6-carboxylate),对hela癌细胞有抑制作用,对polio病毒的brunhildeⅠ型EC50为0.1μg/ml对leonⅢ型EC50为0.1μg/ml[27]。另外,咖啡酸的糖酯类化合物被认为与该植物的颜色改变有关[28]。
2.6杀虫作用泡桐素、芝麻素可增强杀虫剂除虫菊酯的杀虫作用,可有效杀灭蚊蝇及其幼体[29]。
2.7其他作用泡桐属植物还具有止咳、平喘、祛痰、治手足癣与烧伤、消肿、生发等功效[4]。
从以上可知,泡桐属植物化学成分疗效显着且具多样化,但对该属植物的成分研究多集中于毛泡桐种,其他种涉及较少,而对部位的研究则多为桐叶,皮、根,茎次之,花研究的最少。对生物活性的研究则不够深入,其有效部位及有效成分有待进一步确定。
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关键词:冬油菜丰产技术
1正确选地
油菜适应性强,对土壤要求不太严格,但以土层深厚、肥沃疏松的土壤最为适宜,因此,在肥沃的沙壤土或黏壤土上常能生长良好,获得较高产量。在土质黏重,排水不良的土壤上,根系发育不良,容易烂根。在缺少有机质的沙土上,则植株矮小,种子含油量也低。在中性和微酸性的土壤上,油菜种子含油量较高,酸性土壤次之,在碱性土壤上,含油量最低。
2合理选茬
油菜不宜连作,连作往往导致病虫害严重,造成减产。菜园地也不宜种油菜,油菜的前茬以夏闲地、豆茬为好,其次为洋芋、玉米茬,糜谷茬最差。冬油菜可在玉米、洋芋、水稻茬后育苗移栽,也可与玉米、洋芋等套种(头年播油菜,次年再播春播作物),以充分利用地力,争取粮油双丰收。
3精细整地
前茬收获后立即深耕灭茬,耕深20-30㎝,破除犁底层,随耕随磨。耕后遇雨板结时,可镇压或耙地一次,使耕作层疏松,具有良好的透气性和保水保肥性能,为播种出苗和幼苗生长创造良好的土壤条件。
4选用良种
我县选用抗冻、耐旱、抗病、丰产的洛82-2-1、晋油2号、延油2号、天油2号等良种。播前要进行筛选并晒种2-3天,使净度达到98%以上,发芽率达到95%以上。
5科学施肥
油菜是需肥较多的作物。在整个生长期中对三要素的要求是氮多于钾、钾多于磷,三者的比例关系大体是1∶0.5∶0.7。除氮、磷、钾外,油菜对钙和硼等微量元素的吸收量也较多。一般要求每667㎡基施腐熟农家肥4000~5000㎏,尿素20㎏,过磷酸钙40~50㎏。
6适期播种
我县冬油菜适宜播种期以日平均气温稳定在18℃左右,或保证冬前0℃以上积温在1000-1200℃的范围内为宜,即在8月下旬播种较好。
7合理密植
生产上要获得油菜增产,首先必须合理密植,保证单位面积有足够的株数,然后才能采用相应的措施,争取多结角,多结粒,争粒重。用耧条播,行距24~33㎝,每667㎡留苗2.5万~3.5万株。
8田间管理
8.1冬前管理
8.1.1间苗定苗
间苗宜分2-3次进行,一般出苗后当两片真叶展开时开始间苗,3-4片真叶时进行第二次间苗,结合补苗进行定苗。按照留壮苗、间病虫苗,间小苗、留大苗,间密苗、留匀苗,间杂苗、保纯苗的宗旨进行。
8.1.2中耕除草
在三叶期间苗时进行第一次中耕除草,这次中耕不宜过深,锄松表土即可,第二次中耕除草在定苗时进行,此时油菜主根已下扎,中耕深度可适当增加,以利侧根发育。
8.1.3施暖苗肥
暖苗肥要以热性腐熟农家肥为主,生粪不要上地,每667㎡盖施2000-3000㎏暖苗肥,有良好的保暖防寒作用。
8.1.4盖土
冬油菜冬前盖土有保温、保墒、防寒、防冻的作用。如盖谷草、盖玉米秆等也有一定的防冻保苗效果。
8.2春季管理
8.2.1适时追肥
油菜苗期需肥较多,返青期可视苗情耧施5-10㎏氮肥和磷肥以利壮苗。现蕾后营养生长和生殖生长都比较旺盛,是追肥的关键时期,扬花期喷1.5%-2%过磷酸钙和0.1%-0.2%硼酸溶液,对提高千粒重和含油率有显著作用。
8.2.2中耕除草
在返青后中耕除草2-3次。
8.2.3防治病虫害
我县常见的油菜病虫害主要有霜霉病、白粉病、菜根蝇、黄条跳甲、菜茎象甲和蚜虫等。应以合理轮作、深耕灭草、选用抗病品种、适期播种等农业措施为主,化学防治为辅。霜霉病用65%代森锌500倍液或50%代森铵800-1000倍液喷雾防治;白粉病每667㎡用16%粉锈宁55克或25%粉锈宁35加水15-20㎏,低量喷雾防治;菜根蝇用50%辛硫磷1000-2000倍液进行喷雾防治;黄条跳甲、菜茎象甲、蚜虫用20%氰戊菊酯1500-2000倍液、10%吡虫啉1500-2000倍液或40%乐果1500-2000倍液喷雾防治。
8.2.4人工放蜂
在油菜整个花期按3335㎡放蜂一群,盛花期按3335-6667㎡配置一箱蜂势强盛的蜂群。具体应依油菜地块长势而定,油菜长势弱或中等的蜂群可稀一些;反之则应增加蜂群数量。
本文作者:黄尚宁工作单位:广西壮族自治区百色市粮食作物栽培技术推广站
调动全社会种粮积极性,着力稳定粮食播种面积稳定粮食播种面积是发展粮食生产的前提条件。要实行最严格的耕地保护制度,进一步强化粮食生产责任,严格实行县(区)长负责制,将粮食生产列入政府年度绩效考核的内容;采取切实可行的措施,调动农民种粮和地方政府抓粮、社会参与的积极性,将粮食播种面积稳定在合理水平上。加大农田基础设施投入,着力建设高产稳产农田建立高产稳产农田是发展粮食生产的基础。必须加大农田基础设施投入,着力建设高产稳产农田。一是充分利用自然条件进行灌溉,加强对渠道排灌系统的建设,提高水资源利用率,降低用水生产成本,实现水资源的可持续利用;二是加大工程性农田水利灌溉建设,着力解决连片灌溉面积,建设抗旱防洪保收农田;三是逐步完善田间排灌系统的建设,做到渠相通、旱能灌、涝能排,提高水的利用率;四是逐步完善农田机耕道路等配套设施的建设;五是大力实施沃土工程,稳定和提高粮田质量,培育高产、稳产、标准粮田。优化种植结构,着力提高综合生产能力一是优先抓好水稻、玉米两大作物品种生产,积极发展大豆、薯类及杂粮生产,促进饲料和工业用粮的稳步增长;二是优化品种种植,扩大超级稻、抗旱耐瘠玉米品种种植面积;三是优化种植模式,稳定和增加粮食播种面积,充分利用光温资源,扩大秋、冬种粮食面积,大力实施“早稻—晚稻—冬马铃薯”、“春玉米—秋玉米—冬马铃薯”、“中稻—再生稻”“中稻—秋马铃薯”、“中稻—秋黄豆(碗豆)”、“中玉米—秋玉米”、“中玉米—秋红薯”、“中玉米—秋黄豆”等种植模式,在原有种植一造或两造的基础上,增加秋(冬)种一造粮食作物,提高复种指数;四是大力发展间套种技术,在新植甘蔗地、幼林果园、木薯地等地间套种豆类、薯类、玉米等粮食作物,提高粮食综合生产能力和整体效益。
依靠科技进步,着力提高粮食单产水平一是大力推广增产潜力大、抗性强的优质高产品种,扩大超级稻、玉米抗旱耐瘠品种种植面积;二是加强良种良法综合配套技术集成研究,进一步完善高产高效配套技术措施并加以大面积推广应用;三是推广避灾种植,在易遭受灾害的地方,科学地调整播种期,适时推迟(或提早)播种时间,使生长发育关键期避过灾害发生期,最大限度地减少因灾损失;四是大力推广覆盖栽培技术,如地膜覆盖、生物覆盖等措施,以增强作物抗旱、抗寒能力[3-4];五是大力推广秸秆还田栽培技术,培育地力,增强保水保肥保土能力;六是在干旱地区推广应用土壤抗旱保水剂,提高抗旱保苗能力,确保玉米出苗、苗全、苗齐,为夺取高产奠定基础;七是大面积推广测土配方施肥技术,进一步提高肥料利用率;八是大面积推广病虫害综合防治技术,提高防治效果;九是切实扩大良种与良法覆盖率,通过良种并配套高产栽培技术推广应用,实现全市大面积均衡增产,大幅度地提高粮食单产水平。
推广机械化耕作,着力提高劳动生产力推广机械化耕作是有效解决百色市当前农村劳动力短缺问题的重要措施。要优化农机装备结构,加强适合丘陵地区和耕作制度特点的农机化技术、机具研发、推广和示范。加强农机与农艺相结合,开展水稻育秧机械化技术研究与示范,加快推进水稻、玉米生产全程机械化。创新农机服务方式和服务机制,拓展农机服务范围和服务内容,提高农机服务的质量和水平,推进农机社会化服务专业化、规模化、市场化、产业化和高效化。着力发展产业化经营,扶持壮大以机耕、机播、机收、烘干等机械化作业为主的农机大户和专业合作组织。全面提高粮食生产机械化水平,提高劳动生产力。引导土地流转,着力粮食产业化经营由于受种粮效益低和农村劳动力素质结构性下降等因素影响,部分地区出现了粮食生产“只种够吃”的现象,出现了耕地季节性撂荒,造成耕地、光温资源极大浪费,给粮食增产带来困难。因此,一是大力扶持和发展粮食专业合作社,把农村缺乏劳动力农户无力耕种的耕地流转到粮食专业合作社或种粮大户;二是大力扶持发展粮食加工流通企业,鼓励各类粮食加工、经营企业和产销服务组织,建立粮食生产基地和稳固的粮食产销关系,延长产业链条,提高产品转化增值率,增加产品附加值和综合效益。通过龙头带动,以“公司+基地+农户”等形式,实现产前、产中、产后一条龙服务,由比较松散的组织逐步过渡到紧密的利益共享、风险共担的合作经济组织,逐步把千家万户的家庭生产和大市场联接起来。发展订单生产,搞活粮食流通。
强化防灾减灾,着力减少灾害损失近年来,冻害、寒害、干旱、洪涝、有害生物等多种灾害在百色市呈多发、并发、重发趋势。“两寒、两旱、两害”对全市粮食生产构成极大威胁。“两寒”指“倒春寒”和“寒露风”危害;“两旱”指“春旱”和“秋旱”危害;“两害”指“夏季洪涝灾害”和“有害生物为害”。对这些灾害必须科学应对,及早防范,争取主动,减少损失。一是落实防范技术措施。防“倒春寒”要做到适时播种,推广地膜覆盖防寒保温技术;防“寒露风”要做到合理早、晚品种种植搭配,卡死晚稻播种期,使晚稻抽穗扬花期避过“寒露风”为害;“两旱”防范措施,旱地作物选用抗旱耐瘠品种种植,推广地膜、生物覆盖栽培,采用旱地保水剂拌种种植提高抗旱能力。种植水稻但春季用水困难的地方,头季改种旱粮作物,采取“玉米—晚稻”种植模式,避免影响早稻移栽期或移栽后受旱造成的损失。“夏季洪涝灾害”是百色市主要天气性灾害,地处低洼易水淹没的地方,要选用早熟品种种植,适时早播,在洪涝到来之前收获;“有害生物危害”是百色市常见的农作物病、虫、草、鼠为害。其中,以稻飞虱、稻纵卷叶螟、三化螟和稻瘟病、稻纹枯病即“三虫两病”为害最重,要切实抓好预测预报和综合防治,提高防治效果。二是因地制宜推广改革耕作制度,优先推广种植高产抗逆性好的品种和高产高效种植模式,大力推广水稻防寒育秧技术、水稻节水灌溉技术、玉米地膜覆盖栽培技术、营养杯育苗技术、玉米育苗移栽技术,特别是针对气候变化,大力推广节水农田灌溉等粮食生产防灾减灾配套栽培技术,增强抗旱、抗涝能力。三是各级各有关部门要增强防灾减灾意识,科学制定和及早落实防灾减灾预案,一旦灾害出现立即采取应对措施,把灾害损失降至最低程度。强化技术培训,着力提高劳动者素质粮食生产发展,关键在于劳动者素质的高低和劳动者熟练掌握栽培技术的程度,劳动者素质高发展就快,有利于提高单产水平和实现均衡增产[5]。当前,农村青壮年基本外出务工,农村劳动力素质结构性下降,在家的大多数是老人,文化科技素质低,不容易接受新事物、新技术、新知识,因此必须更加重视农村劳动者素质科技培训,提高劳动者的科技文化素质。