果树栽培中农业高新科技的应用

       1 前言
　　1.1 果树栽培方式的革命性变化
　　未来的果树种收全过程均将实现工厂化和自动化，这主要要依赖于电子计算机、新材料、新能源技术的进一步发展和应用，这些技术将使未来的人工气候果园成为果树栽培的重要方式，不仅能使果树产量极高、果实品质优良，而且成熟期可人为设计而不用受自然气候的限制。
　　1.2 水果品种选育的突破
　　随着生物技术的进一步完善和应用，将使果树学家能够根据人们的需要设计出全新概念的果树品种。即使在自然条件下，果树栽培和分布也可突破原来的地域限制，热带水果如龙眼、火龙果等可以在北方安家落户、开花结果，北方原产的山楂也可在南方种植。
　　现代高新科学技术是在现代生物学、微电子学、高分子科学等取得突破性进展的基础上发展起来的。农业高新技术的首要是生物技术，其次是电子技术和核技术。
　　2 生物技术
　　2.1 基因工程
　　在利用基因工程技术改良作物性状方面，已经获得了一批抗病毒、抗虫、抗除草剂以及改变营养成分的转基因植株。这种技术在番茄上的应用成果令人振奋，国内外都已成功地用反义基因技术培育出了极耐贮藏的番茄，这种番茄采收后可置于室温下2～4个月仍保持绿色，食用前只需用少量乙烯稍作处理即可使其正常成熟，这种基因工程番茄已于1994年在美国上市。相对而言，在利用基因工程技术改良果树性状方面仍有大量工作要做。由于果树遗传背景比较复杂，重要农艺性状常受多基因控制，有价值的基因不易分离，而且离体培养的许多问题尚未完全解决。尽管果树上暂时还没有获得有价值的转基因植株，但有效的转化系统已经建立，标记基因已转移到果树体内并实现表达，如在苹果、桃、核桃、葡萄、草莓等果树的基因转移研究中都取得了很好的进展，为进一步利用基因工程技术改良果树品种展露了光明的前景。
　　2.2 组织培养和细胞工程
　　组织培养在果树工厂化育苗和脱毒苗培育方面已是一项成熟的技术，如华南农业大学园艺系多年来一直采用组织培养技术繁育和推广香蕉优良品种，取得了明显的社会经济效益。七五期间，我国建成了葡萄、苹果、香蕉和柑橘等快速生产线共11条，供应试管苗1千万株。另外，利用组织培养技术在培育无病毒苗木方面也已取得了丰硕成果，南方地区香蕉脱毒苗已大面积推广，北方落叶果树的脱毒苗也已推广应用，柑橘等果树的原生质体培养技术已接近或达到国际先进水平。另外，国内外在细胞工程方面均作了大量研究，提供了不少成功的例子，如通过原生质体的培养和融合、体细胞杂交、花粉培养、胚乳培养等方法已培育出了单倍体、三倍体、四倍体植株，既为果树性状的遗传学特性研究提供了很好的试材，也为进一步培育新品种准备了很好的原始材料。
　　2.3 分子生物学技术
　　80年代和90年代才发展起来的PCR、RFLP、RAPD等分子标记方法大大方便了基因水平的操作和分析，不仅可用于基因分离、克隆和核酸序列分析，还可用于突变体和重组体的构建以及基因表达调控的研究、基因变态性分析、杂种优势鉴定、种子纯度鉴定、突变体鉴定、遗传分析和基因图谱制订等方面，（www.nczfj.com）这些技术已在苹果、香蕉、草莓、火龙果等果树的研究中有一定的应用，在果树遗传育种研究方面表现出了巨大的潜力。
　　3 计算机
　　3.1 在果园栽培管理自动化上的应用
　　3.1.1 施肥
　　传统和常规果园施肥多凭感觉或经验。如今，在美国等西方发达国家，计算机已在果园施肥中扮演着重要角色。计算机依据土壤分析和叶片分析结果，结合果园历年的产量记录以及树体的生长发育规律，计算出施肥的最佳配方和最佳时期，真正做到最大限度地满足果树高产优质对矿质元素的需要。
　　3.1.2 灌水
　　果树多为较高大的树木，及时灌水对生产高产优质的水果意义重大。传统和常规果园由于条件所限，或靠天吃饭，或灌水方法落后（如淹水漫灌），或灌水时机掌握不当，这些都极大地影响了果实产量和品质的提高。现在，在发达国家的某些现代化果园中，计算机也在灌水方面发挥着重要作用。将计算机与田间的水分自动监测系统相连，全天候地对果园土壤水分状况进行监测和数据处理，一旦发现果树需水，立即指示联机的滴喷灌设施给土壤增加水分，当土壤水分指标达到要求后便立即停止给水，这样既能及时满足果树对水分的需求，又不致造成水资源浪费。
　　3.1.3 病虫害防治
　　在病虫防治方面，计算机也在现代化大型果园中发挥着不可替代的作用。比如美国佛罗里达州的柑橘园面积巨大，被称为柑橘的海洋，如果用人工逐株检查的传统办法去调查果树疫情和虫情，显然满足不了及时喷药防治的要求，计算机与高空红外摄影技术相结合就很好地解决了这个问题。用专用直升机在1万米高空对果园进行红外摄影后，在室内用计算机程序对照片进行分析处理，并进行模拟显像，果园的病虫发生情况顿时就了如指掌了，这种方法对大面积果园及时有效地防治病虫害可以起到事半功倍的效果。
　　3.2 在果实采后处理上的应用
　　我国水果种植面积和产量均居世界第1位，可是出口创汇的水果比例却很少，这除了果树的良种化程度不高和栽培管理水平低而导致的果实品质差以外，采后商品化处理技术跟不上也是一个重要原因。西方发达国家的果实采后处理已实现工厂化、产业化，在不少大型的采后包装厂都有计算机控制的自动化果实采后包装线，不仅洗果、打蜡、分级、包装等实现了自动化，连选果这样的复杂工序也用电脑程序控制，对着色不好或有病虫斑的果实，计算机控制的机械臂就会自动将其剔除。在这样的包装线上，果实采后处理已相当简单，果实采收后，只需置于包装线的入口处，不一会就可从终端拿到装箱整齐、秀色可餐的果实了。
　　4 核技术
　　在育种上，我国早就尝试辐射育种这种新方法了，比如用放射性同位素6Co产生的C射线照射果树种子、枝条等器官，可导致大量基因突变，为选育新品种提供丰富的原始材料，我国现在已用这种方法培育出了一些水果品种。值得一提的是，辐射导致的突变性状尽管较多，但优良突变往往很少，而且某些优良突变（如无核）常与劣变（如低产）连锁出现，这为该方法应用的有效性设置了障碍。尽管如此，辐射育种仍是一种值得重视和进一步研究的育种方法。
　　在果树生理研究中，用放射性同位素示踪法考察果树光合产物的运输和分配以及矿质元素的吸收和利用已经是一项成熟的研究技术了。
　　另外，放射性同位素还常用于研究果树体内蛋白质及核酸的代谢情况，也用于研究蛋白质及核酸分子的结构。如用放射性同位素32P标记的DNA分子（称为放射性探针）与转化植物或被分析个体的总DNA杂交可以探测到植物是否含有与探针同源的DNA序列，通过放射自显影可以观察到与探针DNA互补杂交的片段，并可以测定其分子量的大小。