淺談物理學科與農業學科結合的探索與思考

論文類別:理學論文 > 物理學論文
論文標簽:物理教育論文 農業經濟論文 中國農業經濟論文 農業論文
上傳時間:2012/2/2 9:48:00

              作者:楊秀蓮 吳興純 趙慶雲

  論文关鍵詞:物理學科 農業學科 学科交叉 物理農業 人才培養
  論文摘 要:通過在農業科研中把物理學科知識與農業學科知識相結合的實踐,探索物理學科與農業學科結合對農業可持續發展、農業人才培養等方面的有利作用。展望學科交叉對培養新世紀具有全新知識結構人才的廣闊前景,推動物理農業的穩步發展,充分發揮学科交叉的潛能。 
  
  在知識經濟、信息化時代,實施科教興農不僅要善於創造新知識,吸取人類的一切文明成果,而且要善於把新知識、新成果轉化成新產品,轉化为現實生產力,才能發揮知识和科技的價值[1]。农業院校在科研中,考慮不同学科的交叉融合,把基礎學科與優勢学科整合,通過學科邊緣交叉是技術創新鏈中必不可少的環節。
  本文結合魔芋科研項目中物理技術在控制病害發生、提高產量等方面的應用,就物理學科知識與農业學科結合在農業生產中的应用和優勢展開論述。探索通過物理學科與農業学科的有益結合,思考對培養新世紀合格農業人才、推動農業走可持續發展的生產模式等問題。
  一、學科交叉,優勢互補
  在科技迅速發展的今天,時代的發展和科技的進步推進了科學技術向縱深方向发展,學科之間相互交叉滲透是當代科學發展的一個主要趨势。
  現代科技發展的學科高達分化基礎上的高達綜合的特點說明,科技的發展需要不同學科和技术的橫向聯合就能形成整體優勢,邊緣交叉容易出現新的生長點 [2]。尤其是物理學這一基础學科,與其他學科的結合更是越来越突出,如計算物理學、數学物理、物理化學、生物物理學等,這些交叉學科的出現,無疑促進了物理學及其他學科的發展和延伸。其中物理学與農業科學的交叉滲透,使“物理農業”脫穎而出,並且有效推動了生態農業、有機農業的健康、穩步發展。
  二、物理學科與农科知識結合的必然與優势
  1物理學科與農科生物科學相結合的必然
  (1)自然科學領域內必然存在同一的、共同的联系。20世紀以來,以數學为工具、物理學為理論基礎的學科發展,已逐步把除生物學以外的其他學科同一起來[3]。而物理學研究的物理運动是自然界最普遍的一種現象,它滲透於自然界的任何生命系統,因此物理學也要研究生命、时間和空間的性質、聯系等,它與生物學科也存在同一的、共同的聯系,這一點也是被歷史證明了的。1943年,物理學家薛定諤寫下了《生命是什麽》一書,從物理學的角度對生命現象進行了詳細的闡述。現今生命科學中的許多重要概念如“遺傳密碼”,就是由薛定諤首次提出的;21世紀關於生命現象的描述性信息太多了,新的工作框架——定量生物學的應運而生,使生物學、化學、物理學、數學這些基礎學科聯系起來;同時在農科教材中也不乏許多物理科學知識,如離心分離技術、宏觀、微觀方法——氣體分子熱运動理論、紅外測溫、衛星遙感、生物與熵、正常細胞的電模型、衍射現象、生物體的旋光現象、核磁共振技术和物質的放射性,等等,涉及了物理學的力、熱、電、光、磁,原子物理、相對论、量子力學等許多方面。可見,物理科學與農科知識間存在著密切的聯系。
  (2)物理科學的思想方法和實驗方法已日益滲透和應用於各個自然科學領域,包括農科的生物科學。20世纪50年代以物理學的X射線衍射结構分析為基礎的分子生物學的成就与發展技術被引進了生物學,從而確定了DNA的雙螺旋結構,至今X射線衍射晶體分析法仍是分析生物大分子立體結構最精确的技術[3];物理學和生物學的交叉學科生物物理学在研究思路、應用的理論和方法方面就突出了物理學的特点。
  從當代科學技術發展規律以及走在國際前沿開展科學研究的美國、英國的趨勢來看,21世紀生命科學與物理科學之間的融會貫通已經勢不可挡。美國國家科學基金會與國家衛生研究院聯手資助大學建立了多個跨學科的Bio-X中心,英國生物技術與生物科學基金會在2003年也建立了以10年為期的重大研究計劃——预測生物學。這個蓬勃發展的交叉學科正在成為大量學术會議、高質量學術杂誌以及基金資助機構的主角。可見,物理學科與農科生物科學間的交叉融合是必然的。
  2把物理知識用於農業的現代物理農業的優势
  早在20世紀70年代,日本等國就已開始研究現代物理農業工程的單項技术;我國自20世紀90年代進入物理農業—物理技術应用到農業領域,應用物理學技術、方法和基礎理論研究農業生產過程和農業生物生命过程中的物理規律,以及物理因素對生物系統的作用機制,涉及物理學、材料學、動植物學及農学領域的多學科交叉綜合的一門新生学科[4]。隨着國際貿易農藥殘留標準越來越严格的動態趨勢,消費者對農产品健康、安全的高要求,“物理農業”的精英们在中國應用物理農業技術方面進行了不懈的探索。
  近5年來,在天津、大連等地已開展得如火如荼且已取得驕人的成績,有力地說明把物理科技應用於農业領域,能推動傳統农業的變革,是一種独特有效的生產方式。
  在我國,應用於農業生產的现代物理農業技術有:磁化、電場處理種子技術、電子殺蟲技術、空間电場防病促生技術,等等,而且取得了顯著的成效。相對於化學農业來說是一種高效、无環境汙染且成本低廉,易實现效益轉化的農業技術 [5] ,可控制化肥和农藥的使用量,並且能達到提高品質、抗病增产的目的,保證農產品達到質量、綠色、無汙染的標準,具有顯著的經濟效益和社會效益。可見,把物理科學知識參與農業生產過程,利用物理因素和物理技术應用於農業,有著誘人的前景與潛力。 免費論文下載中心 http://www.hi138.com   三、在农業科研中,進行物理技術与農業栽培措施有機結合的探索
  前人把物理技術應用於科研已取得了一些成果,低溫和紫外線輻射植株地上部分後能有效抑制病害发生,並對植株生長產生良好的影響,這在小麥、大豆、玉米、郁金香、百合、大蒜等作物上已得到證實。
  魔芋是經濟價值較高的作物,近年已成為山區农民脫貧致富的有效途径。然而,在魔芋生產中,魔芋軟腐病已成為魔芋生產和魔芋產業發展的主要制約因素。鑒於魔芋軟腐病的主要初侵染源是種芋及土壤,種芋帶菌是引起植株發病的主要原因這一特性,以及溫度、紫外線等物理因子影響魔芋生產的研究尚未见報道,因此,筆者於2008年至2010年間開展了“低溫、紫外線對魔芋種芋生長的影響”研究,通過對魔芋種芋進行不同強度的低溫冷藏和不同時長的紫外線輻射,研究不同處理對魔芋生長過程中軟腐病的控制及產量表現的影響,把物理學科與農業學科知識结合應用於科研生產。通過此研究得出結論:用低溫冷刺激、紫外線殺菌处理魔芋種芋能降低病害,提高產量,把物理因子低溫、紫外線這樣應用对魔芋的影響是正向的;試驗中不施用化學農藥,保證了生產的魔芋沒有藥物殘留,綠色環保。
  筆者在科研中把物理科學與農業科學結合的探索取得了一定成效,這種生產成本低、簡便易行的生產方式對改善和提高魔芋品質、保護生態等方面具有現實意義。
  四、物理學科與農業學科結合的展望與思考
  1加強物理學科與農業學科的融合,有利於學生的就業(创業)與升造
  農业院校教學與科研中註意物理科學與農業科學的融合,有利於教師的農業科研拓展,更好地服務“三農”的同時能加強學生交叉學科知識素養,能拓寬農科學生的農業生產技術。畢業生面對需要大量知識和技術的市場就業更具有絕對的優勢;對於畢業且有志於繼續深造的學生,可選擇由交叉學科而產生的新興領域为方向,而現代新興的物理农業中所涉及的有關食品安全、生態農業等諸多問題有待應用科學理念和現代技術加以解決,農業院校的學生由此領域為方向就是一個不错的選擇,其中加強物理學科與農業学科融合的培養對他們的知識积累無疑是一個很大的推動。
  中國理論生物物理学家歐陽鐘燦院士呼吁:“為培養具有全新知識结構的研究人員,首先应革新大學生命科學相關的教學”,呼籲高校生物系反省傳統的教學內容和方式,適當增加數學、物理學等其他學科的知識,與美國著名的倡議“培養21世紀的科學家:本科生的生物學教育”(Undergraduate biology education to prepare research scientists for the 21st century,簡稱Bio2010)相呼應[3]。現在中國的一些高等院校已開設了生物物理學等交叉學科專業,希望“培養出來的跨學科學生能操同一種语言去建造生命科學的通天塔”。
  2提高農業生產技術,走可持续發展的生產模式
  在“綠色革命”“轉基因作物”的糧食增產模式一一亮相的時候,物理知識應用於農業生產的物理增產技術也在低碳農業、節水農業的倡導環境中備受關注。把物理中的力、熱、光、電、磁等知識與技術應用于農業生產的“物理農業”,區別於傳統的“化学農業”,不用化肥、農藥、生長調节劑的農業生產方式,减少環境汙染,恢復耕地質量,阻止環境惡化與生態退化,是解決“先汙染後治理”“先發展後治理”問题的重要途徑之一。
  近年物理農業已展示了它的“神奇”,相信物理農業在未來的发展中,不僅在糧食生产的健康安全、增產增收方面能取得輝煌的成績,也能兼顧到農業生產和生態環境的相容,同時為農業、生態的可持續發展做出傑出的貢獻,在農业與環境的協調發展中充分發揮物理科學知識的作用,充分展示交叉學科的魅力。
  

參考文獻


  [1]吳文勝,程立佳.發揮高等農業院校優勢,努力為科教興農服務[J].高等農業教育,1999(4):29—31.
  [2]胡躍高主編.農業总論[M].北京:中國農業大學出版社,2000(9).
  [3]袁觀宇.生物物理學[M].北京:科學出版社,2006.
  [4]朱 傑,郭連紅,王國棟.物理农業與農業物理學及其在我國農業现代化中的作用[J].農業科学研究,2008(2):64—67.
  [5]張 仿.物理技術是發展生態農業的重要手段[J].安徽農學通報,2008(9):88—89. 免费論文下載中心 http://www.hi138.com
下载论文

論文《淺談物理學科與農業學科結合的探索與思考》其它版本

物理學論文服務

網站聲明 | 聯系我們 | 網站地圖 | 論文下載地址 | 代寫論文 | 作者搜索 | 英文版 | 手機版 CopyRight@2008 - 2017 免費論文下載中心 京ICP备17062730号