生物技术在吉林省农业种植中的应用探讨

摘 要 生物技术在农业现代化进程中发挥着重要作用，如有助于解决粮食安全问题、缓解资源环境压力、改善生态环境等。吉林省是我国重要的农业大省，但当前吉林省农业种植中对于生物技术的应用仍存在一些问题。为进一步促进生物技术在吉林省农业生产中的应用，分析现阶段当地在生物防治技术应用、微生物肥料开发、生物农药创制及生物育种人才培养等多方面存在的问题，并提出拓展生物防治技术应用范围、建立菌种资源库、优化农药配方及加强人才培养等应对措施。

关键词 农业种植；生物技术；微生物肥料；生物农药；吉林省

中图分类号：S188 文献标志码：C DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2024.14.025

随着现代生物技术的迅猛发展，其在农业领域的应用日益广泛。作为我国重要的农业大省，吉林省农业发展中高效应用生物技术，对于提升农业生产效率、保障粮食安全具有重要意义。

1 吉林省农业概况及主要生物技术类型

吉林省是我国重要的农业大省，其农业生产和科研水平居全国前列。近年来，吉林省大力发展现代生物技术，积极推动其在农业领域的应用和创新，在提高农业生产效率、提升农产品品质、保障粮食安全等方面发挥了重要作用[1-2]。在作物育种方面，利用分子标记辅助选择、诱变育种等技术，结合常规育种方法，加快了优质、高产、多抗农作物品种的选育进程，培育了一批适应吉林省气候条件的玉米、水稻、大豆等品种。在动物繁育领域，采用分子育种、基因组选择等现代生物技术，有效改善了畜禽品种的遗传性能，提高了养殖效率。此外，生物防治技术的应用，如利用茯苓、木霉等有益微生物防控农作物病虫害，减少了化学农药使用量，对于发展绿色农业具有积极意义。吉林省还大力发展设施农业，利用现代生物技术优化、调控生产环境，延长农作物生长期，提高农作物单位面积产量。总之，吉林省通过综合运用生物技术，加快了现代农业的发展步伐，为保障粮食安全、促进农民增收、推动农业可持续发展做出了重要贡献。

2 生物技术在吉林省农业种植中应用存在的问题

2.1 生物防治技术应用不足

吉林省在推动生物防治技术应用方面取得了一定进展，但受诸多因素影响，其应用范围仍然较为有限。以吉林省应用较为广泛的苏云金芽胞孢菌及其制剂为例，其对使用时机和环境条件要求较高，如需要在玉米幼苗期使用，且对温度、湿度较为敏感，许多农户难以精准把控使用窗口期，导致农作物病虫害防治效果不理想。此外，生物防治过程涉及农作物、病原菌、拮抗生物间的多重互作，如吉林省大豆根际拮抗放线菌与大豆根瘤菌间存在生态位竞争，寄主专一性强，开发广谱、高效的生防制剂难度较大，在一定程度上制约了生物防治技术的推广应用。

2.2 微生物肥料菌种库建设滞后

微生物肥料是利用微生物的生物学功能，促进植物养分吸收、提高土壤肥力的一类生物肥料，在吉林省农业种植中具有广阔的应用前景。目前，吉林省已从土壤、植物根际等生态环境中分离鉴定出一批具有固氮、解磷、产生植物生长促进物质等功能的菌株，初步建立了一定规模的微生物种质资源库，并筛选了一些应用效果良好的菌株组合应用于大田种植。然而，与目前吉林省的农业种植规模相比，微生物肥料菌种库建设还相对滞后[3]。例如，农田土壤微生物资源的系统调查尚未全面展开，众多优良菌种资源有待进一步挖掘；已获得的部分菌株种质特征不明确，遗传背景不清晰，难以满足微生物肥料的规模化、工厂化生产要求；农田土壤微生物组研究有待深化，缺乏对微生物菌剂施用后土壤微生物群落响应及其生态效应的长期跟踪监测，特别是在吉林省典型的黑土区，由于土壤理化性质独特，更需要深入研究微生物组的动态变化。

2.3 生物农药筛选及配方优化缓慢

生物农药具有来源于天然产物、对环境友好、对非靶标生物安全等优点。目前，吉林省从植物、微生物等生物资源中发现了一批具有杀虫、杀菌、杀线虫等生物活性的天然产物，并初步开发了几种生物农药产品。然而，与吉林省广阔的农业种植面积和巨大的植保用药需求相比，生物农药的种类还较为单一，品种更新换代较慢。虽然从结构新颖的天然产物中发现了一些高活性的先导化合物，但是后续的结构优化、构效关系、作用机制、复配增效等研究进展较为缓慢，导致生物农药创制效率不高[4]。以吉林省的玉米种植为例，每年常规使用氯氰菊酯、吡虫啉等化学农药防治玉米螟，长期单一使用易导致害虫产生抗药性；而从苦皮藤、除虫菊等植物中提取的生物农药在田间防效不如化学农药，配方工艺有待进一步优化。

2.4 生物育种技术人才匮乏

现代生物育种技术为培育优良农作物品种提供了新思路和新方法，在吉林省农业种植中得到越来越广泛的应用。生物育种所涉及的分子生物学、遗传学等学科知识更新迭代速度快，交叉融合程度高，对从业人员的专业素质要求较高。但是，目前吉林省生物育种领域专业技术人才较为匮乏。例如，利用分子标记辅助选择育种玉米、大豆等农作物新品种，需要育种人员熟练掌握基因型与表型的关联分析、数量性状位点定位等技术，而目前吉林省熟练掌握该技术的人才数量有限，制约了分子标记辅助育种的规模化应用[5]。合成生物学育种、基因编辑育种等前沿育种技术对人才的创新能力要求更高，生物育种领域创新型人才储备不足，在一定程度上制约了现代生物育种技术在吉林省的推广应用。

3 生物技术在吉林省农业种植中的应用策略

3.1 拓展生物防治技术应用范围

针对吉林省生物防治技术应用范围受限的问题，亟待采取多方面措施予以应对。1）应加大基础研究投入力度，深入解析生防菌剂与寄主作物、土著菌群之间的互作机理，优选适应性强、防效稳定的生防菌株，为开发高效生防制剂奠定基础。2）应完善生物防治产业化配套设施，建立集菌种保藏、发酵培养、制剂加工、质量检测于一体的生防产品生产车间，提升产品质量稳定性与批量化生产能力。3）应强化生物防治关键技术集成与示范推广，探索建立政府引导、企业参与、院所支撑的“产学研用”协同推进机制。例如，可在吉林省重点粮食产区建立由农业院所、种植大户、生防企业等多方参与的玉米草地贪夜蛾生物防治示范基地，集成应用生防制剂、性诱剂、天敌昆虫等多种手段，形成标准化防控体系，并辐射带动周边区域推广应用。同时，应加强对农户的技术培训和指导服务，利用“互联网+”等手段，开发生物防治技术咨询平台，提供病虫监测预警、用药指导等服务，提高农户对生物防治技术的认知水平和应用能力。吉林省在基础研究、产业化配套、技术集成示范、农户培训等方面系统发力，有望较大幅度地拓展生物防治技术的应用范围，为当地绿色农业发展提供有力支撑。

3.2 构建微生物肥料菌种资源库

针对微生物肥料菌种库建设相对滞后的问题，吉林省应加快推进微生物种质资源的系统调查、分离鉴定与整理保藏工作，构建功能明确、遗传背景清晰、应用价值突出的微生物肥料菌种资源库。吉林省土壤类型多样，尤其是东部地区的黑土区，土壤有机质含量高，微生物资源丰富。吉林省应依托科研院所，组织专业技术队伍对吉林省不同区域、不同类型土壤中的微生物资源开展大规模采集、调查工作，通过平板分离、高通量测序等技术手段，分离、鉴定出一批优良的固氮菌、解磷菌等功能菌株，并对菌株的生理生化特性、基因组特征等进行系统表征，明确菌株的分类地位与遗传背景，为后续的应用开发提供重要的基础数据。在此基础上，吉林省还应加强菌株保藏体系建设，采用冷冻干燥、超低温冷冻等方法对分离获得的菌株进行长期保存，并借助信息化手段，开发微生物菌种信息管理系统，实现菌种信息的标准化、规范化管理，便于育种人员、农技人员等查询使用。

吉林省大田作物种类丰富，需要根据不同作物的养分需求开发具有针对性的微生物肥料产品。例如，吉林省中部地区是我国重要的玉米主产区，土壤肥力消耗大，应重点从该区域分离鉴定出固氮、解磷能力强的根际促生菌，定向组配成玉米专用微生物肥料；吉林省东部地区是我国重要的大豆产区，应重点分离鉴定根瘤菌，开发高效的大豆菌肥产品。整合吉林省微生物种质资源，建立规范、完善的微生物肥料菌种资源库，并“走出去”与外省科研院所开展交流合作，引入先进的微生物育种技术，促进吉林省微生物肥料产业可持续发展。

3.3 加强生物农药筛选及配方优化

针对生物农药筛选及配方优化进展缓慢的问题，吉林省应充分利用现代生物技术手段，建立高通量筛选平台，加快生物农药新品种的研发进程。吉林省动植物资源丰富，尤其是长白山区，植物种类繁多，是探索植物源农药的重要宝库。利用气相色谱-质谱联用、高效液相色谱-核磁共振联用等分析手段，对吉林省特色植物开展大规模化学成分分析工作，挖掘具有杀虫、抑菌、促生等生物活性的先导化合物，为生物农药创制提供物质基础。在此基础上，进一步加强活性物质的构效关系研究，采用计算机辅助药物设计、分子对接模拟等手段，优化先导化合物的化学结构，并利用微生物发酵、化学合成等手段制备一批高活性的农药新品种。例如，通过分子对接模拟优化苦皮藤素的化学结构，获得了一系列苦皮藤素衍生物，其杀虫活性显著提高，与吡虫啉相当，同时对非靶标昆虫的毒性大大降低，具有开发成新型生物杀虫剂的良好潜力。

吉林省在加强生物农药应用基础研究的同时，应加强产品配方工艺的优化研究。生物农药多为天然产物提取物，成分复杂，稳定性较差，应采用新型助剂、新型包封材料，优化生物农药的剂型，提高其稳定性与释放性能。针对吉林省不同农作区的土壤、气候特点，开发不同的使用方式，提高生物农药的使用效率。吉林省中部、东部玉米种植面积广阔，应重点开发玉米适用的生物杀虫剂悬浮剂、种衣剂等剂型，提高玉米螟等害虫的防治效果。另外，采取“公司+基地”等产学研合作模式，加快生物农药创制成果的转化应用，推动吉林省生物农药产业高质量发展。

3.4 加强生物育种技术人才培养

针对生物育种技术人才匮乏的问题，吉林省应采取多种措施加大人才培养力度，为生物育种技术在吉林省农业种植中的推广应用提供坚实的人才支撑。吉林省拥有众多农业类高校，应充分发挥这些高校在生物育种人才培养中的重要作用。高校应及时更新教学内容，将分子标记辅助育种、基因组选择育种等现代生物技术纳入教学计划，加强培养学生的实践动手能力，提高其解决实际问题的能力。在加强人才培养的同时，应加强校企合作，依托吉林省的育种企业、种业基地等，建立产学研用联合培养基地，为学生提供实习实训的机会，提高其技术应用能力。吉林省鸿翔农业集团鸿翔种业有限公司、吉林吉农高新技术发展股份有限公司等一批知名育种企业，在玉米、水稻等农作物品种选育方面积累了丰富的经验，应充分利用这些企业的育种平台，建立校外实习实训基地，让学生参与企业实际育种工作，提高其实践创新能力。对于在职育种人员，应采取“请进来、走出去”的方式，邀请国内外知名育种专家来吉讲学指导，选派优秀育种人员赴国内外知名育种机构进修学习，拓宽其学术视野，提升业务水平。同时，政府和用人单位应完善育种人才的职业发展通道，提高育种人员的薪酬待遇，增强职业吸引力，吸引更多优秀人才投身吉林省现代农业生物育种事业。

4 结语

生物技术在吉林省农业种植中的应用前景广阔，但目前仍存在诸多制约因素。未来，吉林省应围绕农业产业发展需求，加大政策扶持力度，加快生物育种、生物防控等关键技术的研发与应用，促进生物技术与吉林省农业生产深度融合，不断提升吉林省农业综合生产能力，推动吉林省由农业大省向农业强省跨越。

参考文献：

[1] 孙洋，杜鹏，王双龙.吉林市农产品质量安全影响因素及对策探讨[J].农业与技术，2024，44（3）：178-180.

[2] 孟凡明.现代化大农业 长春何以强？[N].吉林日报，2024-02-08（9）.

[3] 李刚.加快建设现代化大农业 开启吉林农业发展新篇章[J].新长征，2024（2）：59-60.

[4] 全成哲，李淑芳，李鹤南，等.吉林省73份审定水稻品种的表型性状遗传多样性研究[J/OL].作物杂志：1-14[2024-03-29].http：//kns.cnki.net/kcms/detail/11.1808.s.20240219.1928.006.html.

[5] 张茗起，王蕊，张春宵，等.吉林省玉米种质资源SSR和SNP分子身份证的构建及应用[J].中国农业科学，2024，57（2）：236-249.

（责任编辑：刘宁宁）