目前自动化瓶颈_自动化农药剂型研究思考93

发布时间：2016-11-24 18:54

本文关键词：自动化农药剂型研究思考，由笔耕文化传播整理发布。

没有的基因或是更换与减少生物体内原有的基因种类，；基酸残基，所得的信息对木聚糖酶的定向改造有重要意；体，与各种助剂的相容性一般比化学农药差，某些助剂；量，能够实现在水井、路障、河流等处控制不施肥，在；药剂型；

没有的基因或是更换与减少生物体内原有的基因种类，都是改变物种，给人类科学研究开辟了新途径。人们已经成功地在农作物上开发出转基因玉米、小麦、棉花、大豆等农作物，然而，在农药学领域，如果能利用转基因技术创制转基因农药，将能大大提高农药剂型的自动化性。在农药中加入能识别有害生物信息素的基因或者加入能消除有害生物抗性位点的基因或者同时加入多种多功能活性基因，将能农药剂型的研究打开更广阔的发展空间。众所周知，农作物与有害生物经过长期的共同演化。在演化的过程中，已经产生了抗有害生物的基因。但是，在人工长期训养下，农作物的抗性得不到表达，而被隐藏了起来。如果使用多功能转基因农药，不仅能使有害生物取食基因得到控制，而且可以给予作物一定的刺激，使其抗性基因表达，达到控制有害生物的目的。同时，多年的研究表明∞１：细胞的凋亡可以由基因来控制。如果使用多功能转基因农药，能诱导有害生物细胞发生癌变，也将农药剂型的研究范围进一步扩大。当然，新技术的产生，需要时间、精力、资金等许多难以预料的困难，但随着科学技术不断进步，人类对自动化农药剂型追求的提高，这种能携带多种基因的多功能转基因农药也许能够实现。２．５生物反应器人们利用生物反应器进行科学研究已经得到广泛应用。２．５．１抗体与抗原的识别抗原是异己的东西或自身组织。抗体是机体为排除抗原而产生的免疫球蛋白。余年对亚麻一亚麻锈病（Ｍｅｌａｍｐｓｏｒａｌｉｎｉ）体系的研究，在１９５６年提出基因对基因假说：在具有一个抗病基因（抗不含毒性基因的小种）的亚麻品种上，病菌小种杂种Ｆ２中出现一对因子的分离比；在具有２个、３个或４个抗病基因的品种上，病菌杂种Ｆ２中相应出现２对、３对或４对因子的分离比。这说明：对应于寄主方面的每一个决定抗病性的基因，病菌方面也存在一个决定致病性的基因。寄主一寄生物（病原物）体系中，任何一方的每个基因，都只有在另一方面相对应的基因的作用下才能被鉴定出来。通过基因对基因识别功能，对药物进行修饰和识别，主动寻找控制有害生物或组织而不消灭正常组织，，从而控制有害生物。２．５．３酶与底物的反应林锦霞ｍ１利用克隆测序短小芽孢杆菌（Ｂａｃｉｌｌｕｓｐｕｍｉｌｕｓ）木聚糖酶基因，在同源建模所得三维结构的基础上寻找底物结合可能的活性口袋，用计算机模拟其与底物木聚糖的对接，预测酶与催化反应过程的关键氨基

基酸残基，所得的信息对木聚糖酶的定向改造有重要意义。２．６遥感技术遥感技术是近年来迅速发展起来的新兴学科，目前遥感技术已经成功应用在军事、科学探测、通讯、气候监测等领域。同样，人们也已经在农业方面普遍使用遥感技术从事农业生产，韦真博口９１利用红外遥感设计一种自动喷雾系统；杨恍ｐ卅使用遥感技术自动获取玉米地专题信息：罗红霞ｐ坨利用遥感设计一种土壤分类方法；如果能将遥感技术应用在农药学领域将会引起，农药的突飞猛进。我们可以试着利用卫星遥感技术监测有害生物活动时期，然后将有害生物活动信号传送到具有感知能力的农药，这种农药就会迅速做出反映及时释放毒剂将有效控制有害生物。２．７自动消解功能农药剂型自动化也要求其具备环保功能，既不能破坏自然生态平衡，又不能对人类生产和生活造成污染。因此，在自动化农药剂型开发中不仅考虑农药剂型的感知性、自动化性，又要顾及农药在自动万方数据１８２?审围农爹溢报ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃａｓｂ．ｏｒｇ．ｃｎ上万的高科技人才确保农药剂型开发的可持续性；其次是要认识到开发的长期性复杂性，世界上每一项发明创造都经历了复杂的探索过程，不是说做立即就能做成的，有的事物需要经历十几年、上百年、甚至几个世纪。开发农药自动化剂型也是这样，需要漫长的探索过程，在开发的每个环节都有可能花费几年甚至几十年，因此，必须树立长期奉贤科学研究事业的思想，不断经历失败重复重复再重复的过程才能成功；再次，就是这种农药新剂型的开发需要投入大量的资金，以保证购买先进精密设备、购买原材料、购买器材等，正是由于开发的长期性、不确定性，因此开发需要的资金较大，风险高。４．２剂型加工工艺更加精确化农药自动化剂型加工更加精确化，要求的各项技术参数比较苛刻，加工工艺也更加准确化复杂化。其中作为农药自动化剂型一部分，微生物农药剂型加工最能说明这样的问题弘，。特别是活体微生物农药。首先，微生物是不溶于水的生物体，其颗粒大小可以从不足０．５ｐｍ（颗粒病毒）到１０００ｐｍ以上（线虫），这种颗粒性的疏水性直接影响制剂的润湿性、分散性和悬浮性等物理性能。其次，作为生物体，微生物对外界环境因素如温度、湿度和光照等比较敏感，制剂贮存稳定性差，作用速度慢，田间持效期短；所以在选择助剂时除需考虑制剂理化性能的要求外，还要考虑选择一些特殊助剂，如防光剂、增效剂等。再者，微生物作为活

体，与各种助剂的相容性一般比化学农药差，某些助剂可能完全不能使用，因此选择助剂时要注意与活体微生物的相容性。４．３准确的环境条件近年来，人们在研究精确农业方面取得一定成绩王树文‘柏１利用计算机视觉技术实现番茄损伤自动检查，据Ｊ．Ｎ．Ｒｅｅｄｔ＇”报道，英国开发研制的采摘蘑菇机器人，在定位蘑菇采摘点和测量时，已经利用了计算机视觉和图像处理技术。徐云伦ｍ１也指出黑龙江省农垦总局１９９９年，引进的美国凯斯公司的２３６６轴流谷物联合收割机，并安装了一套精准农业系统。凯斯２３６６轴流谷物收割机精准农业系统由卫星接受天线（全球定位系统ＧＰＳ、差分全球定位系统ＤＧＰＳ）、通用卫星信号接受器、产量检测器、前进速度传感器、净粮升运器轴速传感器和数据卡及图形软件等组成，用来动量测定土壤中有机质，然后根据有机质含量，实施耕作的深度，效果较好。当然对于自动化农药剂型高度自动化性，需要较敏感的高度感知的环境技术参数，这些参数在剂型自动化过程中起着指挥棒作用，一旦适宜有害化过程中不必要的污染。在农药使用后，自动化农药剂型能感知有害生物危害的各个因子及时释放毒素打击靶标生物并对寄主植物、有益生物、人及其它生物没有毒害或者残留；或者是农药剂型作用于有害生物后能自动降解、不使有害生物产生抗性、过了有害生物危害时期能及时消除等高度专一高度消解的农药新剂型。３影响因子环境中的气候因子光照、温度、湿度、水分等能对自动化农药剂型起着直接的调节作用，是自动化农药剂型的指挥者，当环境中的气候因子适宜有害生物大发生时，自动化农药剂型也会根据气候因子参数释放药剂使有害生物控制在有效的范围之内。当然，如果一个季节有多个主要有害生物发生时，就应该设计一种具有多功能感知有害生物危害作用不同时期的物候因子的自动化农药剂型及时控制有害生物。这就要求精确设计方案，目前，在实现精确农业变量施肥技术研究方面，Ｃ．Ｙａｎｇ，Ｊ．Ｈ．Ｅｖｅｆｉｔｔ和Ｊ．Ｍ．Ｂｔａｄｆｏｒｄ对变量施用液态Ｎ和Ｐ肥作了研究。得出应用变量施肥技术可以减少产量变化的差异，提高产量和增加回报【３２１。Ｃ．Ｒ．Ｃａｍｐ和Ｅ．Ｊ．Ｓａｄｌｅｒ等研究开发了一个数字控制计量装置，用于水灌溉和化学药剂的喷洒作业【３３】。Ｄ．Ｋ．Ｍｏｒｒｉｓ和Ｄ．Ｒ．Ｅｓｓ等研究开发了一个装备ＧＰＳ的液态有机肥施用系统，该系统以开／关的形式控制肥料的使用

量，能够实现在水井、路障、河流等处控制不施肥，在耕作土地上控制施肥刚。ＢｒａｄｌｅｙＡ．Ｋｉｎｇ和ＲｉｃｈａｒｄＷ．ｗａｌｌ研究了一个移动式的变量喷药系统【３５】。ＭａｒｋＤ．Ｓｃｈｒｏｃｋ和ＤａｒｒｅｌｌＬ．Ｏａｒｄ等使用脉冲宽度来调节控制施用液态氨肥流量【３６】。张书慧口刀根据前人的经验利用ＧＰＲＳ定位系统将土壤中所有信息输入Ｉｃ卡上，然后传送给机器进行精确施肥取得一定效果：在医学领域，人们已经成功利用栓剂，起到局部治疗的作用ｐ８１。还有一种制剂是胃部滞留控制装置，开始药剂在胃内吸水膨胀，形成一个充水小球。由于其体积过大而不能被胃排空，所以，它可以在胃中根据病情气候因子及时释放药物，直到多聚物被分解完为止【３９１。因此，许多医学上的先进经验，对于农药剂型研究具有重要的引导意义。４自动化农药剂型可能存在的问题４．１开发的难度大。风险高农药自动化剂型的开发是一个复杂的系统工程。首先，要开发这种高度灵敏的农药剂型需要大量的高科技人才做智力保证，没有专业人才做保证农药剂型开发就会变成空话，必须千方百计地想办法培养成千万方数据赵永发等：自动化农药剂型研究思考１８３?生物大发生的环境因子出现，这种剂型就会自动释放毒剂控制有害生物；或者多功能自动化农药剂犁依据有害生物活动的气候因子指标，在不同的气候因子作用下能释放出不同的毒剂；因此，准确的环境技术参数是农药剂型自动化的先决条件。４．４生态平衡问题据Ｃｎａｈｍ．ＢｒｙｃｅＩ．Ｊ研究，如以有害生物靶标的实际受药量计，在大规模农田施药过程中大约不超过田间用药量的６％，但多数情况下则不超过Ｏ．１％㈣绝大部分均“脱靶”，以多种方式进入环境和散落在非靶标生物上。而自动化农药剂型能准确感知有害生物危害规律，并以有害生物作为靶标，因此能精确消灭有害生物。这样会不会引起新的生态平衡，也值得关注。比如：杀死了目标有害生物，会不会导致生物圈食物连紊乱，引发次要生物升为主要有害生物。５对策５．１制定相关政策，鼓励自主研发新剂型要实现自动化农药剂型就必须从大局和长远出发，制定农药剂型开发手册，限制使用含有害溶剂的液体剂型和农田直接喷撒用粉剂的应用和生产，用限制有机氯农药那样的办法对农药剂型发展正确导向。大力扶持、鼓励有研发能力的企业逐步由农药剂型仿制向农药剂型创制转变，增强企业自主研发能力，努力实现自动化农

药剂型。５．２积极探索自动化农药剂型技术目前，朱伯权州通过研究认为智能精确喷雾技术能根据不同的作物对象，随时调整变量喷施农药。这一技术应用目前可分为两种：一种是基于ＧＰＳ全球定位系统；一种是基于实时传感器技术。主要根据收集到的作物图像、激光、超声波及红外光信号，判断农作物形状、位置，控制喷嘴位置和喷雾电磁阀开启，进行 “有靶标时喷雾，无靶标时不喷雾”作业方式，极大减少或基本消除了农药喷到靶标以外的可能性。智能精确喷雾技术可节省施药液量５０％～８０％嗍。而自动化农药剂型技术是一套值得探索的新技术，可能不同的农药品种就有不同的一套技术如在制作自动化农药剂型时，要考虑多方面因素：除考虑农药的本身问题外，必须考虑农药与微生物、病毒、线虫、各种助剂之间的结合问题，既要考虑农药加工方便问题，又不能使各种活性物质丧失活性；还要考虑农药剂型本身与有害生物的相适应性，应该生产水剂的生产水剂，应该生产烟剂的生产烟剂；况且不同的作物又有不同的病虫害，这样积极探索就打开了研发视野，为自动化农药剂型研究注入了生机和活力。５．３多方筹集资金，加大科技经费投入，降低开发风险开发一种农药剂型新品种，需要耗费大量的资金。国外每开发一种农药新品种需要花费约８～１０年时间，耗费约１０亿元，而中国在资金保证方面远远不足，每年在化学领域的科研经费才两千多万元，显然科学研究缺乏资金支持。因此，中国也应该制定相关政策首先重视科学创新，增加科学创新资金：其次在研发水平上优先支持科学创新资金，奖励科学创新，保证优先发展科学创新；再次就是通过制度创新，积极鼓励企业、社会、个人为科学创新筹集研究资金，从而实现资金融合，增强研发信心，降低了开发风险。６展望随着新农药的创制难度和经费开支的加大及可持续发展的需要，新农药剂型的开发将越来越受到人们的关注，当前，人们主要是研究和开发高效、低毒、低残留、与环境友好的农药。然而从自动化农药剂型方面考虑开发农药新剂型不多，如果能从自动化农药剂型上开发农药新剂型，不仅能集约化控制有害生物，又环保、安全、经济、实用，而且投资不多，见效快。农药剂型自动化通过自动化控制剂型的释放时间，既能避免农药的大量漂移，又提高了农药的利用效率，能从源头上解决农药造成的一系列毒害问题。当然，自动化农药剂型的开发还要有基础理论知识做指导，还有就是能不能实现利用计算机自动控制农药

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