农业野外台站现状及贡献

农业野外台站现状及贡献

 

野外科学观测试验台站(简称野外站)是开展野外观测、试验、研究和示范的基本平台,是人类认识自然现象、探索自然规律、追求人与自然和谐共存的重要科学观测研究基地,是野外长期科学观测的基本单元。其中对土壤、植被、森林、水文、气象等相关农业发展的基础数据进行野外科学观测(监测)、试验(实验)、研究的台站统称为农业野外科学观测试验台站(网)。   农业野外科学观测试验台站主要包括以下功能:一是长期、定点、系统地监测全国主要类型农区的农业土壤、自然资源、生态环境因子、农作物种质资源等演变、变化状况等;二是对各种农业资源和生态环境现状、变化及其发展趋势进行评价,找出制约农业资源与生态环境的关键因子,寻求自然、经济和人为压力下的农业资源与生态环境条件变化下的联系;三是进行农业灾害(病虫、低温霜冻、旱涝等)的监测预报与损失评价,农作物产量预报与管理决策,提供卫星遥感重要地面参数、开展温室气体源排放及其影响评价;四是对主要水域生态系统的生态环境和生产性能进行长期监测,为维护水生生物的生态安全和可持续发展提供研究平台。农业野外科学观测试验站的建设与发展是野外科技工作的重要组成部分,是农业科学研究依赖的基本手段和重要平台,是国家农业资源环境管理与科技战略决策的必要支撑条件,是国家农业科技创新体系的重要组成部分[1-3]。   1中国农业科学院农业野外科学试验站特色与优势   农业野外科学观测试验站(网)是中国农业科学院科研条件平台体系的重要组成部分。自1957年建院以来,根据我国经济、社会和科学发展,特别是农业相关学科发展的需要,中国农业科学院相继组建了61个农业野外科学观测试验站(网),其中部级野外台站6个、农业部野外科学观测试验站24个、中国农业科学院野外科学观测试验站31个,一些台站(网)已成为国家重要网络,如“全国农作物种质资源野外观测研究圃网”、“全国农业土壤肥力效益野外研究站网络”等[4]。野外台站(网)是中国农业科学院50多年来积累的宝贵财富,站上不仅有较为完善的仪器设备、水电、通讯、交通设施、办公生活用房、各类野外观测试验地,更有一大批具有严谨的科学态度、丰富的野外工作经验和崇高的献身精神的科技人员。   1.1分布广,跨度大   中国农业科学院野外台站(网)地跨多省,北至黑龙江克山、南到海南岛三亚、西起西藏那曲、东临长白山脉,遍布全国,南北历经寒温带、温带、暖温带、亚热带、热带5个气候带以及湿润区、半湿润区、半干旱区和干旱区各类不同干湿度地区,生态系统复杂多样。在海拔高度上,野外台站分布低至盆地、高至4000m以上的青藏高原,覆盖了平原、高原、丘陵、山地、盆地、沙漠、森林、草地、水田等多类地形地貌。可以说,中国农业科学院的野外台站(网)几乎落户在我国任何一种典型地理特征的代表区域。   1.2人员配置合理,专业配置齐全   中国农业科学院的各个野外台站(网)立足专业,聚集了大批高学术水平、强组织能力和高尚精神风貌的综合素质优秀的科学工作者,各站人员梯队合理,专业配置齐全,有较强的技术优势。他们多年艰苦卓绝的野外实地观测和研究,获得了宝贵的第一手资料,取得了丰富的科研成果。   1.3涉及学科广泛,综合性强   中国农业科学院的各个野外台站(网)不仅具有全面、长期、系统、综合的观测、研究能力和多学科联合研究等基础特色,还满足基础性、公益性、原始性等时代需求,涉及农学、生物学、环境科学等众多学科领域,包括农业、林业、牧业、畜禽,草原与草甸、沙漠、大气,水土流失、灾害防治、农业遥感等研究范围,形成涉及学科广泛、多学科交叉、多台站联合观测的特点,对解决农业生产一系列复杂问题、尤其是重大科学问题具有不可替代的作用。   1.4数据积累连续、长期、稳定   中国农业科学院野外台站(网)野外观测具有长期、连续观测的特点,在国家及院内相关部门的长期支持下,绝大多数台站(网)坚持连续观测,许多台站具有40~50年连续观测的记录,积累了大量资料,不仅充实了相关学科的内容,系统、深入、全面地揭示自然规律,并在科学研究和国民经济建设发展、农业发展、环境保护、防灾减灾中发挥了重要作用。随着时间推移,这些资料将显示出无法估量的价值。   1.5良好舒适的工作、生活环境   历经多年不懈努力,特别是国家和中国农业科学院的配套经费投入以及相关部门及当地职能部门的大力协助,中国农业科学院野外台站(网)拥有较好的野外实验场地和较先进的实验设备,能够为固定人员和客座研究人员提供良好的工作和生活条件,基本满足了目前观测研究的需要。   1.6完整的网络结构,高层次的网络系统   为了满足时展对农业发展提出的要求,准确、快捷、广泛、全面地获取基础数据,提高中国农业科学院野外台站(网)在农业、环境、生态等方面的研究能力,为国家和部门提供决策依据,为社会经济发展和科学研究提供服务,中国农业科学院从1978年开始建立国家农作物种质资源野外观测研究圃网,在国家科技部、财政部和农业部的支持下,通过各种渠道筹集资金,逐步开展了建圃工作。20世纪80年代初,农业部科技司通过世界银行贷款建立和完善了多个果树种质资源圃。国家农作物种质资源野外观测研究圃网由32个农作物种质资源野外观测研究圃组成,分布于全国21个省、市、自治区,南至海南三亚,北至黑龙江克山,东至吉林省吉林市,西至新疆轮台,南北历经寒温带、温带、暖温带、亚热带、热带5个气候带,生态系统复杂多样,保存和观测的种质资源丰富,已有近30年的长期观测实践和经验,形成了一个较为系统的统一观测研究网络,积累了丰富的野外科学观测数据,具有国家野外站的基本特征和明显的农业行业特色。   #p#分页标题#e#

国家农作物种质资源野外观测研究圃网具有基础性、公益性、长期性、原始性和网络性的特点,是以作物种质资源为基础,以长期定位观测和数据积累为手段,以资源有效保护和高效利用为核心,以全面提升我国农业科技创新能力和增强核心竞争力为目标的野外科学观测研究基地。其观测内容涉及遗传稳定性长期定位观测、种质资源生态适应性联网对比观测、资源保存安全性长期定位观测以及生态系统的水、土、气等生态要素的长期定位观测,是功能齐全、技术先进、开放共享并与国际接轨的农作物种质资源野外观测研究基地、科技合作与学术交流基地、成果试验示范与展示基地、人才培养基地和科普教育基地,为高效利用作物种质资源、有效保护生态环境、保障国家粮食安全、实现农业可持续发展提供强有力的科技支撑。   2农业野外科学观测试验站对我国农业科研和学科发展的贡献   2.1建立、优化野外观测工作和生活平台   通过长期建设,大部分野外站都具有较为齐备和良好的野外观测设施、野外观测仪器、室内分析仪器、计算机系统,水、电等配套设施较为齐备的工作和生活用房,相对好的交通与通讯条件,为长期野外工作和生活构筑了良好平台。大多数台站(网)已成为承担和实施国家科研项目的重要力量,国际合作的重要窗口和实施平台。   2.2积累数据丰富,优国惠民   长期监测与定位试验是野外站最基本的任务。各站通过长期的监测与试验,已经积累大量的科学数量。以中国农业科学院信息农业野外科学观测试验站为例,2010年来,中国农业科学院农业信息研究所以该站为依托,先后在台站开展了“村村响”实用技术信息采集及语音库建设、农搜(http://www.sdd.net.cn/)本地化定制开发和推广、农业信息智能采集处理平台、农产品市场短期分析、农作物生产风险评估、小麦玉米管理系统等6个项目的研究与推广。其中,“村村响”项目现已建成2.8万条文本信息、4000多条语音信息,下一步将实现可寻址广播;“农搜”项目现在已经开发出手机版,被农民朋友称为“农民自己的百度”。长期的积累,丰富的数据,为国家政策制定提供依据,为百姓生活带来实惠[5]。   2.3创新成就突出,满足国家发展需求   中国农业科学院的大部分野外站是为了解决国家当时所面临的紧迫的资源环境问题而建立的,它们一开始就以满足国家需求为首要任务,在长期发展过程中,为我国的农业发展、减灾防灾、水土保持、生态重建、中低产田改造等作出了重大贡献。   国家/农业部/中国农业科学院杭州茶树资源重点野外科学观测试验站依托于中国农业科学院茶叶研究所,始建于20世纪60年代初,通过不断收集、整理,经过近50年的建设,共收集、保存7个国家以及国内19个省(市、自治区)的各类茶树种质资源2665份(其中国内资源2537份、国外引进资源128份),近缘植物23份。在进行收集、保存工作的同时,还对1500余份资源进行了包括形态学特征和生物学特性、品质特性和抗逆性的鉴定评价,取得了近15万个数据,建立了“茶树种质资源鉴定评价数据库”。已发掘出25份优质资源、13份特异资源,并通过种质创新获得了一批遗传材料;利用这些优异资源和遗传材料,共育成了8个国家审定、3个省级审定茶树新品种,选育了一批优异品系供生产、科研利用。   沙尔沁牧草资源重点野外科学观测试验站于1989年在国家种质多年生牧草圃的基础上扩建形成,已有20多年的长期观测实践和经验,积累了丰富的野外科学观测数据。该站承担的重点项目有国家科技基础工作项目、农业部种质资源保护项目、国家科技基础平台工作重点项目、国家科技支撑项目等有关牧草种质资源收集、保存、评价与利用项目。该站立足于我国北方牧草种质资源,主要研究方向包括我国北方野生、珍稀、濒危及农作物近缘植物的收集,牧草种质资源异地保存及无性繁殖牧草的保存技术研究,牧草种质资源鉴定与评价研究,牧草种质资源实物与信息共享研究,同时开展对周边环境的长期野外数据监测。目前共收集保存了我国北部9省(区)及美国、加拿大、俄罗斯等5个国家的600份多年生及无性繁殖牧草种质资源,隶属10科49属152种。在资源共享方面,承担着繁种、供种任务,2000—2010年共向国内外86个相关科研及教学单位提供种质材料3968份,在牧草种质资源保存利用中发挥了重要作用,并产生了良好的社会效益。   农业部镇江桑树资源重点野外科学观测试验站,共收集保存了我国28个省(区、市)及日本、泰国、印度、加拿大、韩国、意大利等10多个国家的桑树地方品种、选育品种、品系、特殊遗传材料、野生资源等2000余份,分属13个桑种3个变种,保存种质类型及数量均居世界首位。近年来,该作为镇江市科普教育基地,为中小学生开展蚕桑及种质资源科普教育;作为大学生的课外实习基地,通过开展现场实习、讲授种质资源知识、提供实验材料等方式,普及种质资源知识[6]。   2.4培养专业化人才,建设高水平队伍   野外科技工作是我国科学家施展才华、铸就辉煌的重要平台。翻开我国的院士名录,1800多名两院院士中,近1/4的院士有从事野外科技工作的经历。据粗略统计,农业部60%的院士的成就就是以野外科技工作为基础取得的,如长期从事野外杂交水稻试验的“杂交水稻之父”袁隆平。中国农业科学院野外台站(网)数量众多,学术空间广阔,为造就大批的、优秀的野外科技工作者提供了有利条件,艰苦的环境下造就了一支团结协作、艰苦奋斗、开拓创新的科研队伍,这支队伍既包括院士、杰出青年、“百人计划”等学术带头人,还包括高素质、业务基础扎实的中青年科技骨干,也有硕士、博士研究生等后备生力军。中国农业科学院的野外台站(网)凭借自身较好的基础设施,高素质的科研队伍和扎实的工作基础,已成为长期从事科学观测研究、为科研事业提供可靠数据、为国家相关部门政策制定中一些重大基础问题系统积累数据的基地,培养优秀野外工作科学人才的基地,进行国际学术交流、展示具有中国特色的野外工作科学成果的基地,向群众进行科学普及的基地。#p#分页标题#e#   3农业野外科学观测试验站对我国农业农村经济社会发展的贡献   3.1实现粮食增产,保障农业可持续发展   农业是我国经济和社会发展的基础,粮食安全和农业可持续发展是我国的基本国策。农业一直是我国野外科技工作的主战场,重点工作集中在两大领域:一是农业种质资源改良的研究,为提高单位面积粮食产量作出了突出贡献;二是农业资源和农业发展的区域调查、考察和规划、农业科技试验示范等。中国农业科学院在黄淮海平原、东北、西北、南方红黄壤等农业主产区建立了一大批农业综合开发和农业持续发展的试验示范区及野外观测试验台站(网),为我国粮食增产、保障全国人民粮食安全提供了全方位的技术支撑,为农业可持续发展提供了一系列关键技术、高产稳定和生态友好的生产经营模式,为推动全国农业的科技攻关和综合开发提供了保障,为我国农业的持续、高效、快速发展做出了卓越的贡献。例如,国家农作物种质资源野外观测研究圃经过30多年的野外定位观测,该站(网)的科学家研究出了大量的作物优质资源,为物种新品种选育、科技创新和农业生产提供了优质的种质材料和数据信息。据不完全统计,30多年来,国家农作物种质资源野外观测研究圃有892份种质在育种和生产中得到有效利用,直接应用于生产的有252个,育成新品种640个,累计推广面积达3.9亿hm2,增产1447.5亿kg,为有效保护生态环境、保障我国粮食安全、实现农业可持续发展提供了强有力的科技支撑。   3.2开展生态与环境治理、恢复与利用的试验示范   我国生态环境比较脆弱,水土流失、荒漠化等生态环境退化现象严重,如何实现经济、社会、自然地协调发展成为我国快速发展进程中面临的紧迫问题。我国地域广大,地貌和气候的地理差异较大,区域经济发展水平、人类活动方式和文化差异显著,环境破坏的原因和恢复重建的途径也千差万别。中国农业科学院在不同区域设立的野外科学观测试验站(网)针对不同类型生态系统进行长期监测、评估和保护,为我国的生态工程建设、可持续农业发展和政策制定提供了科学依据。如中国农业科学院河南新乡农业水土环境野外科学观测试验站根据学科发展现状和趋势,紧密围绕当地环境及发展现状,积极开展再生水(中水、养殖废水)农业安全利用、微咸水资源化利用、农田污染控制与修复、区域农业水资源的优化配置与调控、地下水开发利用与保护等相关研究,为解决“地方病”作出了卓越贡献;鄂尔多斯沙地草原生态环境重点野外科学观测试验站位于半干旱地带,风蚀沙化现象十分严重,该站以沙质草地生态系统和草地沙漠化监测研究为重点研究方向,重点开展沙质草地生态、沙漠化长期定位监测和研究,结合资源评价与利用、植被恢复与生态重建、草地生产利用、灾害等方面的研究,建立沙质草地生态系统和草地沙漠化监测服务系统,为草地学科发展、草地生产和生态建设服务,多项研究已初见成效,为解决草原沙化、植被恢复和生态重建等问题提供了有力的技术支持。   我国作为农业大国,农业的可持续发展和生态环境的保持是我国发展面临的重大问题,野外科学观测试验站(网)作为农业资源、生态环境获得数据、信息的“源头”,可以为党和国家制定科技政策和社会、经济发展战略提供理论依据、基础数据和科学知识,同时,还可以直接解决经济和社会发展中的各种现实问题,其在人与自然和谐相处的自然-社会-经济复合系统中不可或缺。