水稻航天诱变育种探析 摘要阐述了航天诱变育种技术的概念与原理、国内外航天诱变育种技术的研究与应用进展及水稻航天诱变育种的意义、特点 、取得的成果,并对太空育种的客观评价、太空育种食品安全性、太空诱变育种技术开发应用前景进行探讨,以期引起湖北省水稻育种工作者的重视,加速湖北省水稻育种进程,完善湖北省水稻育种学科建设。 “航天诱变育种”起步于20世纪60年代,目前世界上只有美国、俄罗斯和中国3个国家成功地进行了卫星搭载太空育种。我国是1987年开始将蔬菜等农作物种子搭载卫星上天的,已先后10余次利用返地卫星搭载植物种子,搭载品种1 000多种,500多个品种发生了遗传性变异,培育出了一些高产、优质、多抗的作物新品种、新品系及新种质,其中不少属于具有突破性影响的优良突变。10多年来中国在航天诱变育种方面发展迅速,取得了令人瞩目的成就。 实践证明,航天诱变育种是快速培育优良新品种的有效途径。广西、福建、浙江、江西、广东、湖南、黑龙江等省均有航天水稻品种审定并大面积推广,而湖北省水稻航天育种工作开展得较晚,没有得到湖北省育种家的足够重视。 湖北省农科院粮食作物研究所根据当前水稻育种的实际情况,结合高档优质水稻新品种选育,在实践八号卫星上搭载了4份高档优质水稻育种材料,初步展开水稻航天诱变育种。 1航天诱变育种技术的概念与原理 航天诱变育种(Space-flight mutation Breeding)又称“空间诱变育种”,它是将农作物种子或供试诱变材料搭乘返回式卫星或宇宙飞船,送到距地球200～400km的太空,利用空间宇宙射线的强辐射,在高真空、微重力和交变磁场等特殊环境中进行诱变处理,使搭载的农作物种子和材料产生有利变异,返回地面试种后继续采用常规育种技术,从中选育出农作物新品种。因此,航天诱变育种技术是将航天技术、生物技术和农作物育种技术相结合发展起来的一项崭新的育种技术。 2航天诱变育种的意义 随着科学技术和国民经济的发展,人类的生存、生产活动从最初的陆地、海洋、大气层进入地球轨道空间和外层空间,并且开始适应、研究、认识、利用和开发太空环境,这是人类文明史上的一次伟大飞跃。 优良品种是农业发展的决定性因素,对提高农作物产量、改善农作物品质具有不可替代的作用。目前,我国的绝大部分农作物新品种都是在常规条件下经过若干年的地面选育培育而成的。把航天这一最先进的技术领域与农业这一最古老的传统产业相结合,利用空间诱变技术进行农作物育种,对加快我国育种步伐、提高育种质量、探索具有中国特色的新兴育种研究领域具有十分重要的意义。 水稻是最重要的粮食作物之一,世界上有1/3以上的人口以稻米为主食。我国是世界水稻生产大国,也是稻米消费大国,水稻栽培面积占粮食作物种植面积的1/3,产量占粮食总量的近1/2。因此,水稻已成为航天育种的重点选择对象。我国通过航天育种已经育成了高产、优质、抗病的水稻新品种,这对粮食增产、农民增收都具有重要意义。 3国内外航天诱变育种技术的研究与应用进展 3.1国外航天诱变育种研究进展 国外的航天诱变育种研究起始于20世纪60年代。近年来,航天大国对农作物种子除了通过返回卫星和航天飞机进行搭载试验外,还在已建成的空间站进行了生物试验。如俄罗斯农业科学院和宇航局在“和平号”宇航站的太空温室里试种太空小麦获得成功。各航天大国通过航天诱变育种技术的研究与应用,已先后培育成功100多个农作物新品种应用于生产,不仅为航天诱变育种奠定了理论研究的基础,还为航天诱变育种技术的开发应用开辟了广阔的前景。 据不完全统计,航天大国从1957～1997年的40年间,共发射进行空间生命科学研究的卫星120颗,搭载供试农作物种子的返回式卫星有38颗(次),其中前苏联16颗(次),美国14颗(次),中国7颗(次)。 3.2我国航天诱变育种的进展 我国是世界上第3个掌握返回式卫星技术的国家,此前已发射返回式卫星22颗,成功返回21颗。1978年以来先后利用返回式卫星共进行10多次空间搭载试验,已成功培育一批高产、优质、多抗的作物新品种、新品系及新种质。我国在航天诱变育种试验研究和植物的细胞学、生理学、分子生物学的机理研究方面,已经进入世界先进行列。 2006年7月22日,国防科工委在京召开我国首颗航天育种卫星——实践八号育种卫星出厂审定会。并将于2009年9月在酒泉卫星发射中心用长征二号火箭发射升空,飞行15d后返回地面。卫星搭载9大类180组2 000余份种子材料,种子材料主要包括粮食作物、经济作物和饲料牧草作物,以及微生物菌种与分子生物学材料。 据国防科工委有关负责人介绍,实践八号航天育种卫星将利用我国成熟的返回式卫星技术和诱变遗传技术相结合,通过发射育种专用卫星装载农作物种子,进行航天育种深入研究,结合地面模拟空间环境因素试验,全面探索航天育种技术的机理、方法和理论,培育优良物种。 4水稻航天诱变育种特点 航天诱变育种方法与常规育种的方法相比,有明显的优势和特点。一是部分品种的变异频率高,变异幅度大,有益变异增多,大多数变异性状稳定较快。李源祥等对水稻选育的研究结果表明,选育2代群体单株间主要农艺、经济性状出现了强烈的广谱分离;各种性状变异均向有利和不利两相反方向突变;部分性状呈偏态向有利方向发展;有的出现了生理性变异,变异在后代不能保存下来;有的产生遗传性变异,其优异的性能可稳定地遗传下去。二是育种周期缩短。通过传统育种获得一个新品种平均需要10年左右的时间,从5～6代才开始稳定;而航天育种则只需5年左右的时间,在3～4代开始稳定。三是单株间出现一些有利的特殊突变体,这是地面上其他理化因素诱变难于获得的。例如:利用航天育种创造的能够恢复籼型雄性不育系育性的粳型育性恢复基因突变系,获得的特色米(紫色米、茶色米),均是目前利用其他地面诱变育种手段较难获得的罕见突变。
人工种子(artificial seed) 是人为制造的种子，它是一种含有植物胚状体或芽、营养成分、激素以及其他成分的人工胶囊。植物组织培养可以诱导植物组织产生胚状体，这种结构与来自正常有性生殖的合子胚十分相似。将胚状体包裹在含有营养成分和保护功能的膜内，就可以做成人工种子，在适宜条件下，这种人工种子与天然种子一样，可以发芽出苗。人工种子是在植物的快速繁殖技术上发展起来的，它的主要优点是：繁殖速度很快，可以用发酵罐大量生产，生产成本比试管苗低，且体积小，易于运输等。人工种子的前景十分诱人。 ------------------------------------------------ 人工种子（artificial seeds，synthetic seeds）的概念最早是由Murashige(1978)提出的，是指通过组织培养技术，将植物的体细胞诱导成在形态上和生理上均与合子胚相似的体细胞胚，然后将它包埋于有一定营养成分和保护功能的介质中，组成便于播种的类似种子的单位。人工种子首先应该具备一个发育良好的体细胞胚（即具有能够发育成完整植株能力的胚）；为了使胚能够存在并发芽，需要有人工胚乳，内含胚状体健康发芽时所需的营养成分、防病虫物质、植物激素；还需要能起保护作用以保护水分不致丧失和防止外部物理冲击的人工种皮。通过人工的方法把以上3个部分组装起来，便创造出一种与天然种子相类似的结构——人工种子。 由于人工种子是通过无性繁殖产生的，与天然种子相较，人工种子可以工厂化生产和贮存；可以减少具有杂种一代优势的作物的育种程序；可以快速繁殖结实率低或难以用种子繁殖、育性欠佳的作物；可以快速推广优良种质资源；人工种子还具有节约种源、土地，不受季节限制的优点。因此，受到许多国家的重视，我国已将人工种子的研究列入了863高新技术发展计划。Kitto等（1981）用聚氧乙烯包裹胡萝卜胚状体首次制成了人工种子。经过20余年的研究，人工种子的研究取得了很大进展，除了胡萝卜、苜蓿、芹菜、水稻、玉米、甘薯、棉花、西洋参、小麦、烟草、大麦、油菜、百合、莴苣、马铃薯等农作物种子外，花卉和林木人工种子如长寿花、水塔花、白云杉、黄连、刺五加、橡胶树、柑桔、云杉、檀香、黑云杉、桑树、杨树等都有成功生产的报道。 1. 人工种子的制备方法与技术要求 人工种子制备包括胚状体的诱导与同步化、人工种子的包埋、人工胚乳的制作、人工种皮的制作、人工种子贮藏等步骤内容。 1.1 胚状体的诱导与同步化 生产高质量的胚状体是制作人工种子的关键。从目前的研究结果来看，并不是所有的植物种子都开发出了胚状体培养发生技术。不同植物的体细胞的培养亦有难易。在生产人工种子时，要求胚状体具有可观的成株率，甚至超过天然种子。 胚状体的诱导：胚状体可从悬浮培养的单细胞得到，也可通过试管培养的愈伤组织、花粉或胚囊获得。胚状体一般在培养物的表面产生，其形状与合子胚类似，但胚状体却是无性繁殖的产物。实际操作中，一般在试管中诱导出愈伤组织，并在含生长素的培养液中悬浮培养，然后置于含生长素的发酵罐中，使细胞迅速扩增，再将细胞移入无生长素的发酵罐中诱导出大量胚状体。 胚状体同步化处理或分选：胚状体的同步化是指促使所有培养的细胞或发育中的细胞团块进入同一个分裂时期。只有同步化了细胞才可能成批地产出成熟胚胎。常用的方法有： 化学方法：饥饿法——将培养基中的一些重要成分反复去除和添加；阻断法——在培养初期加如DNA合成抑制剂，如5-氨基脲嘧啶，阻断细胞分裂的G1期。 物理方法：低温处理法、过滤筛选法、渗透压分离法、密度梯度离心法(体胚不同的发育阶段密度有差异)等到胚状体胎成熟以后，就可以进行人工种子的包埋了。其中过滤筛选法较实用、快速。 1.2 人工种子的包埋 人工种子的包埋关系到人工种子萌发、贮藏和生产应用等重要环节。Redenbaugh于1984年首次筛选出透水性好的海藻酸钠作为胚状体和不定芽的包埋剂。包埋方法主要有将胚状体或小植株悬浮在一种粘滞的流体胶中直接播入土壤的液胶包埋法；将体细胞胚经干燥后用聚氧乙烯等聚合物进行包埋的干燥包裹法；以及通过离子交换或温度突变形成凝胶包裹材料的水凝胶法，Redenbaugh等用此法包裹单个苜蓿体细胞胚制成了人工种子，离体成株率达86%。组合包埋法以及流体播种、液胶包埋、琼脂、铝胶囊等新颖包埋法也开始被应用，George等用硅胶包埋谷子体细胞胚，葫发率达82%，且4℃贮藏14天后仍能自行裂开、顺利萌发。 对胚状体包裹要求做到：首先，不影响胚状体萌发，并提供其萌发与成苗所需的养分和能量，即起到胚乳的作用；其次，使胚状体经得起生产、贮存、运输及种植过程中的碰撞，并利于播种，即起到种皮的保护作用；最后，针对植物种类和土壤等条件，满足对人工种子的特殊需要。 目前研究中的人工种子普遍采用水凝胶法，以海藻酸钙作为包埋剂，它具有对胚状体无毒害作用、价格低廉等优点。但由于海藻酸钙对水溶剂有很好的通透性，使得包埋其中的营养物质、激素、抗生素等(即人工胚乳成分) 容易渗透出来，造成营养泄露；另外，由于没有真正意义上的“人工种皮”的包裹保护，一些病原微生物容易侵入胚状体，对种子造成破坏，因而目前绝大多数人工种子都只能在无菌条件下才能达到较高萌发率。 1.3 人工胚乳的制作 为了满足包裹要求，要有针对性地在包裹剂中加入大量养分、无机盐、有机碳源、植物生长调节剂，以及抗菌素和有益菌类。选用无毒、透气和吸水性强的木薯淀粉与1.5%海藻酸钠(1/2MS培养基配制)混合制作的胚乳可改善单一海藻酸钠人工胚乳的透气性、吸水性和发芽率，人工胚乳中加入GA3有利于人工种子的发芽，加入CaCl2有利于向培养物供氧，提高人工种子发芽率和耐贮藏性，加扩活性炭可改善营养固定和缓释，提高人工种子在土壤中的成苗率。 1.4 人工种皮的制作 人工种皮既要求允许内外气体交换畅通，以保持胚状体的活力，又要能防止水分及营养成分的渗漏和起保护作用。一般采取双层种皮结构，内种皮通透性较高，外种皮硬，透性小，起保护作用。 现已筛选出海藻酸钠、明胶、果胶酸钠、琼脂、树胶等可作内种皮应用，某些纤维素衍生物与海藻酸钠制成复合改性的包埋基质可明显改善人工种皮的透气性，海藻酸钠中加入多糖、树胶等可减慢凝胶的脱水速度，提高干化体细胞胚的活力。 外层种皮可选用半疏水性聚合膜，以降低海藻酸钙的亲水性，对人工胚乳起固定作用。另外可在膜上添加毒性小的防腐剂或溶菌酶，以防止微生物的侵入。Ling-FongTay用壳聚糖作为外种皮制作的油菜人工种子萌发率达100%，但在有菌条件下萌发率仍不高。美国杜邦公司生产的由乙烯、乙酸和丙烯酸三种物质聚合的Elvax材料是目前认为较好的一种人工种皮材料。 人们仍在积极寻找其他的包埋方式和包埋材料，以完善现有人工种皮的制作技术。 1.5 人工种子的贮藏 贮藏是人工种子的主要难点之一，目前应用的有低温法、干燥法、抑制法、液体石蜡法等及上述方法的组合。干燥法和低温法组合是目前应用最多的，胡萝卜愈伤组织在15℃相对湿度25%的条件下存放一年仍可再生。大豆体胚干化到原体积的40%～50%后再吸水，萌发率仍达到31%。干化增强人工种子幼苗的活力，可能与其超氧化物酶和过氧化物酶的活性显著提高，从而减轻低温贮藏对体胚的伤害有关。通过电镜观察和电导值与脱氢酶的比较，发现干化有助于体胚贮藏期间细胞结构、膜系统的保持和酶活性的提高，使体胚具有更好的耐贮性。富含胡萝卜体胚的悬浮培养液包埋于水溶性塑料薄膜内，形成的胶囊26℃干化4天后再吸水萌发仍可获得植株，高浓度的蔗糖、脯氨酸和ABA预处理体胚能提高干化耐受性，这可能与ABA等抑制体胚过早萌发、促进干物质积累有关。近年，液氮冻存体胚及包裹体胚的报道也越较多。 防腐是人工种子贮藏和大面积田间应用的关键技术之一。Castillo制得的人工种子虽有较高的萌发率，但未能在有菌条件下成苗，其主要原因是人工种子易感染病菌而腐烂。在甘薯人工种皮中加400～500mg/L的先锋霉素、多菌灵、安苄青霉素或羟基苯酸丙酯，均有不同程度的抑菌作用，萌发率可提高4%～10%。 2. 人工种子技术存在的主要问题 尽管目前人工种子技术的实验室研究工作已取得较大进展，并且已在繁殖遗传工程植物、减数分裂不稳定植物、稀有及珍贵植物的过程中，显示出超常的优势。但从总体来看，目前的人工种子还远不能像天然种子那样方便、实用和稳定。主要障碍在于人工种子的质量和成本：(1)许多重要的植物目前还不能靠组织培养快速产生大量的、出苗整齐一致的、高质量的胚状体或不定芽；人工种子的质量达不到植物正常生长、运输和贮藏的要求；人工种子的制种和播种技术尚需进一步研究。(2)目前多数人工种子的成本仍然高于试管苗和天然种子。虽然一些研究机构已经建立起大规模自动化生产线，能够生产出高质量、大小一致、发育同步的人工种子，但是它的成本仍高于天然种子。以苜蓿为例，目前生产1粒人工种子所需成本是0.026美分，而1粒天然苜蓿种子的成本是0.0006美分，二者相差40多倍。因此，人工种子要真正进入商业市场并与自然种子竞争，必须降低生产成本。由于人工种子是由组织培养产生的，需要一定时间才能很好地适应外界环境，因此人工种子在播种到长成自养植株之前的管理也非常重要，在推广之前必须经过农业试验，并对栽培技术及农艺性状进行研究。 由此可见，人工种子要想成为种植业的主导繁殖体，目前仍有相当的困难。 3. 人工种子在园林绿化及水土保持方面的应用前景 人工种子与试管苗相比，具有所用培养基量少、体积小、繁殖快、发芽成苗快、运输及保存方便的特点；人工种子技术适用于难以保存的种质资源、遗传性状不稳定或育性不佳的珍稀林木的繁殖；人工种子可以克服营养繁殖造成的病毒积累，可以快速繁殖脱毒苗。因此，人工种子在快速繁殖苗木和人工造林方面，具有很大的应用前景。现在，我国处于经济高速发展时期，需要有大量的优良苗木种子供应，而我国现有的林木种子供应远远不能满足社会需求。人工种子可以工厂化地提供绿化种子，解决种子供应量不足的矛盾。随着人工种子技术的不断成熟完善，必将给我国的园林绿化方式带来革命性的变化
种子包衣是20世纪80年代中期研究开发的一项促进农业增产丰收的高新技术，用种衣剂包过的种子播种后，能迅速吸水膨胀。
随着种子内胚胎的逐渐发育以及幼苗的不断生长，种衣剂将含有的各种有效成分缓慢地释放，被种子幼苗逐步吸收到体内，从而达到防治苗期病虫害、促进生长发育、提高作物产量的目的。
扩展资料：
种子包衣技术的优点
1、确保苗全、苗齐、苗壮
2、省种省药，降低生产成本
3、利于保护环境
4、有利于提高种子商品性
5、对于籽粒小且不规则的种子，经丸化处理后，可使种子体积增大，形状、大小均匀一致，有利 于机械化播种。
参考资料来源：百度百科-种子包衣
参考资料来源：百度百科-种子包衣技术
种子包衣 种子包衣是指在作物或其它植物种子上包裹上一层能迅速固化的膜，在膜内可加入针对作物和土壤的农药、微肥、有益微生物或植物生长调节剂。该膜与其中含有的其它成份叫做种衣剂。可见，种衣剂是针对作物、土壤以及农业生产中的问题（如作物病虫草害、土传病菌和害虫等）制备的，故经包衣种子科技含量高。
包衣种外面包裹层药物外壳起防虫、促进发芽等作用些极细粉末状种团起便操作般矮牛包衣颗种包衣种般种种注意保持湿度要让包衣干掉F1代直接通育种种性状特征优秀且稳定种;F1代种种再结F2代通现性状离花色花形发变化(通退化)查看原帖>>
种子包衣是根据胶体化学稳定及高分子聚合成膜原理，以种子为载体、种衣剂为原料、包衣机为手段，在种子外表均匀地包上一层药膜的过程，它是集生物、化工、机械多学科成果于一体的综合性种子处理高新技术。
种子包衣根据其包膜的厚薄和形状，可分为丸化种子和包膜种子。丸化种子是为适应精量播种需要，通常把小粒或形状不规则的种子做成在大小和形状上没有明显差异的球状种子单位。包膜种子形状类似于原来的种子单位，其形状和重量变化较小。
实验步骤: 一、种子的选择及准备：选用黄豆、绿豆、红豆、玉米、豌豆五种植物的种子，进行发芽实验。原因是这五种 种子容易取得、发芽快、现象明显，其中，黄豆、绿豆、红豆、豌豆为双子叶植物，且前三者为出土萌发，豌 豆为留土萌发；玉米为单子叶植物。用这几种种子进行发芽实验可以观察到不同的萌发类型。所有干燥（或新 鲜）种子进行实验前，均置于水（只要不是高温的）中24h进行催芽。 二、探究种子的发芽条件 1.水与空气 (1)用铁丝将豌豆种子（比较大，容易绑）固定（不要弄伤）在筷子上的3个不同位置 (2)将固定有种子的筷子斜插入水杯中，使3粒豌豆处于杯中不同的高度 (3)把冷却的开水（防止水中溶解气体的干扰）注入杯中，深度控制在：完全没过最下面的豌豆（1号）、没过 一半中间的豌豆（二号）、最上面的豌豆（三号）完全暴露在空气中不与水接触 (4)做几个类似的装置，同时放在室温、有光条件进行实验（注意适当补充水以保持水面位置） (5)观察现象得出结论 2.光 (1)将绿豆种子分成两组，每组10颗左右 (2)把棉花摊开、形成一片棉层，加水，使其浸透，分成两片 (3)将种子放在棉花上，进行发芽（这是传统发芽方法）。其中一组在室温有光条件下，另一组在室温的暗盒中 (4)观察现象得出结论 3.土壤 (1)将5种植物种子各取十颗左右 (2)把种子分成一号、二号两大组，两组中都有5种种子，且两组中同种种子数量相同 (3)把一号组的种子在[三]-二-2的无光条件下进行培养，二号组种子埋在花盆土壤中距离土面表层约5毫米处（ 土上面看不到种子就行了，不要埋得太深） (4)观察得出结论 4.种子的活性 (1)将绿豆种子分为两组，每组5颗左右，一组在催芽前煮熟晾干，另一组不做特殊处理 (2)按照[三]-二-2的有光条件方法共同培养 (3)观察现象得出结论 三、种子的萌发类型 种子的萌发类型 (1)在[三]-二-3的土中萌发状态时同时观察发芽状况 (2)记录并分析
干旱处理种子的研究是一个十分广泛的领域，涉及到许多不同的植物品种、地理条件以及气象因素等方面。以下是一些国外关于干旱处理种子的研究现状：1. 研究发现，在干旱条件下，一些植物会产生一些特殊化合物来保护它们的种子免受干旱的损害。例如，莎草科植物的种子中含有一种叫做胡萝卜素的物质，能够帮助种子在干旱环境中存活。2. 有研究表明，一些特殊的处理方法可以提高植物种子的耐旱性。例如，在低温条件下处理玉米种子可以提高其在干旱环境下的生存率。3. 还有一些研究致力于寻找具有更高耐旱能力的植物品种。例如，在西非的撒哈拉沙漠附近，研究者发现了一种叫做“雷蒙特拟南芥”的植物品种，它的种子可以在极度干旱的环境下存活。4. 另外，也有一些研究着眼于改变植物的基因组来提高植物种子的耐旱性。例如，通过转基因技术，研究者可以将一些耐旱相关基因导入到植物的基因组中，从而提高植物种子的耐旱能力。总之，干旱处理种子的研究涉及到多个方面，包括化学、生物学、基因组学等。未来，随着技术的不断发展和研究的深入，相信我们可以找到更多的方法来提高植物种子的耐旱性，从而帮助我们应对日益严峻的气候变化。
人工种子(artificial seed) 是人为制造的种子，它是一种含有植物胚状体或芽、营养成分、激素以及其他成分的人工胶囊。植物组织培养可以诱导植物组织产生胚状体，这种结构与来自正常有性生殖的合子胚十分相似。将胚状体包裹在含有营养成分和保护功能的膜内，就可以做成人工种子，在适宜条件下，这种人工种子与天然种子一样，可以发芽出苗。人工种子是在植物的快速繁殖技术上发展起来的，它的主要优点是：繁殖速度很快，可以用发酵罐大量生产，生产成本比试管苗低，且体积小，易于运输等。人工种子的前景十分诱人。 ------------------------------------------------ 人工种子（artificial seeds，synthetic seeds）的概念最早是由Murashige(1978)提出的，是指通过组织培养技术，将植物的体细胞诱导成在形态上和生理上均与合子胚相似的体细胞胚，然后将它包埋于有一定营养成分和保护功能的介质中，组成便于播种的类似种子的单位。人工种子首先应该具备一个发育良好的体细胞胚（即具有能够发育成完整植株能力的胚）；为了使胚能够存在并发芽，需要有人工胚乳，内含胚状体健康发芽时所需的营养成分、防病虫物质、植物激素；还需要能起保护作用以保护水分不致丧失和防止外部物理冲击的人工种皮。通过人工的方法把以上3个部分组装起来，便创造出一种与天然种子相类似的结构——人工种子。 由于人工种子是通过无性繁殖产生的，与天然种子相较，人工种子可以工厂化生产和贮存；可以减少具有杂种一代优势的作物的育种程序；可以快速繁殖结实率低或难以用种子繁殖、育性欠佳的作物；可以快速推广优良种质资源；人工种子还具有节约种源、土地，不受季节限制的优点。因此，受到许多国家的重视，我国已将人工种子的研究列入了863高新技术发展计划。Kitto等（1981）用聚氧乙烯包裹胡萝卜胚状体首次制成了人工种子。经过20余年的研究，人工种子的研究取得了很大进展，除了胡萝卜、苜蓿、芹菜、水稻、玉米、甘薯、棉花、西洋参、小麦、烟草、大麦、油菜、百合、莴苣、马铃薯等农作物种子外，花卉和林木人工种子如长寿花、水塔花、白云杉、黄连、刺五加、橡胶树、柑桔、云杉、檀香、黑云杉、桑树、杨树等都有成功生产的报道。 1. 人工种子的制备方法与技术要求 人工种子制备包括胚状体的诱导与同步化、人工种子的包埋、人工胚乳的制作、人工种皮的制作、人工种子贮藏等步骤内容。 1.1 胚状体的诱导与同步化 生产高质量的胚状体是制作人工种子的关键。从目前的研究结果来看，并不是所有的植物种子都开发出了胚状体培养发生技术。不同植物的体细胞的培养亦有难易。在生产人工种子时，要求胚状体具有可观的成株率，甚至超过天然种子。 胚状体的诱导：胚状体可从悬浮培养的单细胞得到，也可通过试管培养的愈伤组织、花粉或胚囊获得。胚状体一般在培养物的表面产生，其形状与合子胚类似，但胚状体却是无性繁殖的产物。实际操作中，一般在试管中诱导出愈伤组织，并在含生长素的培养液中悬浮培养，然后置于含生长素的发酵罐中，使细胞迅速扩增，再将细胞移入无生长素的发酵罐中诱导出大量胚状体。 胚状体同步化处理或分选：胚状体的同步化是指促使所有培养的细胞或发育中的细胞团块进入同一个分裂时期。只有同步化了细胞才可能成批地产出成熟胚胎。常用的方法有： 化学方法：饥饿法——将培养基中的一些重要成分反复去除和添加；阻断法——在培养初期加如DNA合成抑制剂，如5-氨基脲嘧啶，阻断细胞分裂的G1期。 物理方法：低温处理法、过滤筛选法、渗透压分离法、密度梯度离心法(体胚不同的发育阶段密度有差异)等到胚状体胎成熟以后，就可以进行人工种子的包埋了。其中过滤筛选法较实用、快速。 1.2 人工种子的包埋 人工种子的包埋关系到人工种子萌发、贮藏和生产应用等重要环节。Redenbaugh于1984年首次筛选出透水性好的海藻酸钠作为胚状体和不定芽的包埋剂。包埋方法主要有将胚状体或小植株悬浮在一种粘滞的流体胶中直接播入土壤的液胶包埋法；将体细胞胚经干燥后用聚氧乙烯等聚合物进行包埋的干燥包裹法；以及通过离子交换或温度突变形成凝胶包裹材料的水凝胶法，Redenbaugh等用此法包裹单个苜蓿体细胞胚制成了人工种子，离体成株率达86%。组合包埋法以及流体播种、液胶包埋、琼脂、铝胶囊等新颖包埋法也开始被应用，George等用硅胶包埋谷子体细胞胚，葫发率达82%，且4℃贮藏14天后仍能自行裂开、顺利萌发。 对胚状体包裹要求做到：首先，不影响胚状体萌发，并提供其萌发与成苗所需的养分和能量，即起到胚乳的作用；其次，使胚状体经得起生产、贮存、运输及种植过程中的碰撞，并利于播种，即起到种皮的保护作用；最后，针对植物种类和土壤等条件，满足对人工种子的特殊需要。 目前研究中的人工种子普遍采用水凝胶法，以海藻酸钙作为包埋剂，它具有对胚状体无毒害作用、价格低廉等优点。但由于海藻酸钙对水溶剂有很好的通透性，使得包埋其中的营养物质、激素、抗生素等(即人工胚乳成分) 容易渗透出来，造成营养泄露；另外，由于没有真正意义上的“人工种皮”的包裹保护，一些病原微生物容易侵入胚状体，对种子造成破坏，因而目前绝大多数人工种子都只能在无菌条件下才能达到较高萌发率。 1.3 人工胚乳的制作 为了满足包裹要求，要有针对性地在包裹剂中加入大量养分、无机盐、有机碳源、植物生长调节剂，以及抗菌素和有益菌类。选用无毒、透气和吸水性强的木薯淀粉与1.5%海藻酸钠(1/2MS培养基配制)混合制作的胚乳可改善单一海藻酸钠人工胚乳的透气性、吸水性和发芽率，人工胚乳中加入GA3有利于人工种子的发芽，加入CaCl2有利于向培养物供氧，提高人工种子发芽率和耐贮藏性，加扩活性炭可改善营养固定和缓释，提高人工种子在土壤中的成苗率。 1.4 人工种皮的制作 人工种皮既要求允许内外气体交换畅通，以保持胚状体的活力，又要能防止水分及营养成分的渗漏和起保护作用。一般采取双层种皮结构，内种皮通透性较高，外种皮硬，透性小，起保护作用。 现已筛选出海藻酸钠、明胶、果胶酸钠、琼脂、树胶等可作内种皮应用，某些纤维素衍生物与海藻酸钠制成复合改性的包埋基质可明显改善人工种皮的透气性，海藻酸钠中加入多糖、树胶等可减慢凝胶的脱水速度，提高干化体细胞胚的活力。 外层种皮可选用半疏水性聚合膜，以降低海藻酸钙的亲水性，对人工胚乳起固定作用。另外可在膜上添加毒性小的防腐剂或溶菌酶，以防止微生物的侵入。Ling-FongTay用壳聚糖作为外种皮制作的油菜人工种子萌发率达100%，但在有菌条件下萌发率仍不高。美国杜邦公司生产的由乙烯、乙酸和丙烯酸三种物质聚合的Elvax材料是目前认为较好的一种人工种皮材料。 人们仍在积极寻找其他的包埋方式和包埋材料，以完善现有人工种皮的制作技术。 1.5 人工种子的贮藏 贮藏是人工种子的主要难点之一，目前应用的有低温法、干燥法、抑制法、液体石蜡法等及上述方法的组合。干燥法和低温法组合是目前应用最多的，胡萝卜愈伤组织在15℃相对湿度25%的条件下存放一年仍可再生。大豆体胚干化到原体积的40%～50%后再吸水，萌发率仍达到31%。干化增强人工种子幼苗的活力，可能与其超氧化物酶和过氧化物酶的活性显著提高，从而减轻低温贮藏对体胚的伤害有关。通过电镜观察和电导值与脱氢酶的比较，发现干化有助于体胚贮藏期间细胞结构、膜系统的保持和酶活性的提高，使体胚具有更好的耐贮性。富含胡萝卜体胚的悬浮培养液包埋于水溶性塑料薄膜内，形成的胶囊26℃干化4天后再吸水萌发仍可获得植株，高浓度的蔗糖、脯氨酸和ABA预处理体胚能提高干化耐受性，这可能与ABA等抑制体胚过早萌发、促进干物质积累有关。近年，液氮冻存体胚及包裹体胚的报道也越较多。 防腐是人工种子贮藏和大面积田间应用的关键技术之一。Castillo制得的人工种子虽有较高的萌发率，但未能在有菌条件下成苗，其主要原因是人工种子易感染病菌而腐烂。在甘薯人工种皮中加400～500mg/L的先锋霉素、多菌灵、安苄青霉素或羟基苯酸丙酯，均有不同程度的抑菌作用，萌发率可提高4%～10%。 2. 人工种子技术存在的主要问题 尽管目前人工种子技术的实验室研究工作已取得较大进展，并且已在繁殖遗传工程植物、减数分裂不稳定植物、稀有及珍贵植物的过程中，显示出超常的优势。但从总体来看，目前的人工种子还远不能像天然种子那样方便、实用和稳定。主要障碍在于人工种子的质量和成本：(1)许多重要的植物目前还不能靠组织培养快速产生大量的、出苗整齐一致的、高质量的胚状体或不定芽；人工种子的质量达不到植物正常生长、运输和贮藏的要求；人工种子的制种和播种技术尚需进一步研究。(2)目前多数人工种子的成本仍然高于试管苗和天然种子。虽然一些研究机构已经建立起大规模自动化生产线，能够生产出高质量、大小一致、发育同步的人工种子，但是它的成本仍高于天然种子。以苜蓿为例，目前生产1粒人工种子所需成本是0.026美分，而1粒天然苜蓿种子的成本是0.0006美分，二者相差40多倍。因此，人工种子要真正进入商业市场并与自然种子竞争，必须降低生产成本。由于人工种子是由组织培养产生的，需要一定时间才能很好地适应外界环境，因此人工种子在播种到长成自养植株之前的管理也非常重要，在推广之前必须经过农业试验，并对栽培技术及农艺性状进行研究。 由此可见，人工种子要想成为种植业的主导繁殖体，目前仍有相当的困难。 3. 人工种子在园林绿化及水土保持方面的应用前景 人工种子与试管苗相比，具有所用培养基量少、体积小、繁殖快、发芽成苗快、运输及保存方便的特点；人工种子技术适用于难以保存的种质资源、遗传性状不稳定或育性不佳的珍稀林木的繁殖；人工种子可以克服营养繁殖造成的病毒积累，可以快速繁殖脱毒苗。因此，人工种子在快速繁殖苗木和人工造林方面，具有很大的应用前景。现在，我国处于经济高速发展时期，需要有大量的优良苗木种子供应，而我国现有的林木种子供应远远不能满足社会需求。人工种子可以工厂化地提供绿化种子，解决种子供应量不足的矛盾。随着人工种子技术的不断成熟完善，必将给我国的园林绿化方式带来革命性的变化
生物的多样性与稳定性我想我们大家都学过生物起源,还有达尔文的进化论.它们,告诉了我们人类的起源与发展,为我们今后的科学的发展,也为了人类的进步和发展,奠定了坚实基础.我想我们每一个人都听过这样一句话,一猪生九子连母十个样.这又说明了什么?说明了:虽然是同一种生物,但是它们的外行样貌也是不一样的.这也是生物的多样性的一个鲜明例子.也就是说,生物界没有完全相同的同一种生物.即使,它们具有了相同的外行,这种很少的特例,它们的性格特征.也是有所不同的.像我们的现实生活当中,很少能看到有一样的人,不是吗?即使遇到了这样了很少的特例,他们的性格特征也是不一样的.大家也可以去向这样的母亲去咨询一下.这是无可后非的.我希望大家往后能面对这个现实,有效了利用起来.去发展创造我们的未来.我想大家都知道,猪生猪,兔生兔.它们不可能生出猫和老鼠.对吧?这也就是生物学所说的稳定性.我想:也有可能大家都知道,有些生物会生出一些畸形的下一带但它也属于本身同一种生物.也不可能基因突变制其它生物.如果大家有谁见到过,可以给我打电话,我会告诉你,你是历史第一人,你可以获得吉尼斯世界记录,大过年的恭喜你了.世界生物的稳定的性,也给达尔文的进化论起到了相互促进的作用,适者生存不适者被淘汰,这个残酷的现实希望大家能够接受它,这是不可改变的.我相信你们会很好利用的.不论世界的生物在怎么的发展与变化,事物的多样性与稳定性是不可改变的,也是世间万物都必须遵守的法则.希望大家能领会这个道理,能真正的运用其现实当中,来创造我们的社会,为我们的人类,现出自己的一份力量.
参照这篇的结构和内容吧：生物多样性与生态系统的稳定性（资源与环境学院 X X X）摘要：在生物多样性与生态系统稳定性研究动态的基础上，从生物多样性和稳定性的概念出发，可以确定忽视多样性和稳定性的生物组织层次可能是造成观点纷争的根源之一。特定生物组织层次的稳定性可能更多地与该层次的多样性特征相关。探讨多样性和稳定性的关系应从不同的生物组织层次上进行。扰动是生态系统多样性与稳定性关系悖论中的重要因子，如果根据扰动的性质，把生态系统（或其他组织层次）区分为受非正常外力干扰和受环境因子时间异质性波动干扰 " 类系统，稳定性的 ( 个内涵可以理解为：对于受非正常外力干扰的系统而言，抵抗力和恢复力是稳定性适宜的测度指标；对于受环境因子时间异质性波动干扰的系统而言，利用持久性和变异性衡量系统的稳定性则更具实际意义。结合对群落和种群层次多样性与稳定性相关机制的初步讨论，：在特定的前提下，多样性可以导致稳定性。关键词： 生物多样性；生物入侵；生态系统稳定性生物多样性是指地球上的生物所有形式、层次和联合体中生命的多样化，简单地说，生物多样性是生物及其与环境形成的生态复合体以及与此相关的各种生态过程的总和。生物多样性包括三个层次：基因多样性、物种多样性和生态系统多样性。生物入侵则是指外地生物进入另一地区，因为在此地区没有天敌，会较快繁殖而形成种群，打破本地生态系统的平衡，对本地物种的生存造成威胁。生物入侵是对生物多样性的破坏。生物多样性是地球生命经过几十亿年发展进化的结果，是人类赖以生存和持续发展的物质基础。物种的多样性意味着生态系统的结构复杂，网络化程度高，异质性强，能量、物质和信息输入输出的渠道众多而密集，纵横交错，畅通无阻，因而流量大、流速快、生产力高。即使个别途径被破坏，系统也会因多样物种之间的相生相克、相互补偿和替代而保证能量流、物质流、信息流的正常运转，使系统结构被破坏的部分迅速得到修复，恢复系统原有的稳定态，或形成新的稳定态。1.生物多样性物种多样性是群落生物组成结构的重要指标，它不仅可以反映群落组织化水平，而且可以通过结构与功能的关系间接反映群落功能的特征。生物群落多样性研究始于本世纪初叶，当时的工作主要集中于群落中物种面积关系的探讨和物种多度关系的研究。1943年，Williams在研究鳞翅目昆虫物种多样性时，首次提出了"多样性指数"的概念，之后大量有关群落物种多样性的概念、原理、及测度方法的论文和专著被发表，形成了大量的物种多样性指数，一度给群落多样性的测度造成了一定混乱。自70年代以后，Whittaker（1972）、Pielou（1975）、Washington（1984）和Magurran（1988）等对生物群落多样性测度方法进行了比较全面的综述，对这一领域的发展起到了积极的推动作用。生物多样性通常包含三层含义，即生态系统多样性、物种多样性和遗传多样性。狭义的遗传多样性是指物种的种内个体或种群间的遗传（基因）变化，亦称为基因多样性。广义的遗传多样性是指地球上所有生物的遗传信息的总和。物种多样性是指一定区域内生物钟类（包括动物、植物、微生物）的丰富性，即物种水平的生物多样性及其变化，包括一定区域内生物区系的状况（如受威胁状况和特有性等）、形成、演化、分布格局及其维持机制等。生态系统多样性是指生物群落及其生态过程的多样性，以及生态系统的内生境差异、生态过程变化的多样性等。从目前来看，生物群落的物种多样性指数可分为α多样性指数、β多样性指数和γ多样性指数三类。α多样性指数包含两方面的含义：①群落所含物种的多寡，即物种丰富度；②群落中各个种的相对密度，即物种均匀度。β多样性指数可以定义为沿着环境梯度的变化物种替代的程度。不同群落或某环境梯度上不同点之间的共有种越少，β多样性越大。精确地测定β多样性具有重要的意义。这是因为：①它可以指示生境被物种隔离的程度；②β多样性的测定值可以用来比较不同地段的生境多样性；③β多样性与α多样性一起构成了总体多样性或一定地段的生物异质性。群落物种多样性是梯度变化的。群落物种多样性的变化特征是指群落组织水平上物种多样性的大小随某一生态因子梯度有规律的变化。①纬度梯度：从热带到两极随着纬度的增加，生物群落的物种多样性有逐渐减少的趋势。如北半球从南到北，随着纬度的增加，植物群落依次出现为热带雨林、亚热带常绿阔叶林、温带落叶阔叶林、寒温带针叶林、寒带苔原，伴随着植物群落有规律的变化，物种丰富度和多样性逐渐降低。②海拔梯度：随着海拔的升高，在温度、水分、风力、光照和土壤等因子的综合作用下，生物群落表现出明显的垂直地带性分布规律，在大多数情况下物种多样性与海拔高度呈伏相关，即随着海拔高度的升高，群落物种多样性逐渐降低。如喜马拉雅山维管植物物种多样性的变化，就表现了这样的规律。③环境梯度：群落物种多样性与环境梯度之间的关系，有的时候表现明显，而有的时候则表现不明显。如Gartlan（1986）研究发现土壤中P、Mg、K的水平与热带植物群落物种多样性之间存在着显著的关系。Gentry（1982）对植物群落物种多样性进行的研究表明，在新热带森林类型，物种多样性与年降雨量呈显著正相关，而在热带亚洲森林类型，两者则不存在相关关系。④时间梯度：大多数研究表明，在群落演替的早期，随着演替的进展，物种多样性增加。在群落演替的后期当群落中出现非常强的优势种时，多样性会降低。2.生态系统稳定性生态系统的稳定性是指生态系统所具有的保持自身结构和功能相对稳定的能力，以及在受到一定的干扰后恢复到原来平衡状态的能力。它包括以下几个概念。1.抵抗力稳定性和恢复力稳定性 抵抗力也叫抗变能力，表示生态系统抵抗外界干扰和维持系统的结构和功能保持原状的能力。恢复力稳定性表示生态系统在受到外界干扰后恢复到原来状态的能力。2.局域稳定性和全域稳定性 局域稳定性表示生态系统在经受小的干扰后回到原状的能力。全域稳定性表示生态系统在经受一次大的干扰后恢复到原状的能力。对不同的生态系统来说，这两种稳定性可能有下列4种情况(图8-13):(1)局域稳定性和全域稳定性都低(图中以小球是否容易保持稳定来表示)；(2)局域稳定性高，全域稳定性低；(3)局域稳定性低，全域稳定性高；(4)局域稳定性和全域稳定性都高。3.脆弱性和强壮性 能在环境条件改变不大的情况下保持稳定的生态系统称为脆弱的生态系统。能在环境变化范围很大的条件下保持稳定的生态系统称为强壮的生态系统3.生物的多样性导致稳定性在生物多样性与生态系统稳定性研究动态的基础上，从生物多样性和稳定性的概念出发，可以确定忽视多样性和稳定性的生物组织层次可能是造成观点纷争的根源之一。特定生物组织层次的稳定性可能更多地与该层次的多样性特征相关。探讨多样性和稳定性的关系应从不同的生物组织层次上进行。扰动是生态系统多样性与稳定性关系悖论中的重要因子，如果根据扰动的性质，把生态系统（或其他组织层次）区分为受非正常外力干扰和受环境因子时间异质性波动干扰 " 类系统，稳定性的 ( 个内涵可以理解为：对于受非正常外力干扰的系统而言，抵抗力和恢复力是稳定性适宜的测度指标；对于受环境因子时间异质性波动干扰的系统而言，利用持久性和变异性衡量系统的稳定性则更具实际意义。结合对群落和种群层次多样性与稳定性相关机制的初步讨论：在特定的前提下，多样性可以导致稳定性。例如采用多样性理论和冗余理论对固沙植物群落稳定性机制进行论述.物种多样性的变化能很好地反映固沙植物群落的稳定性状态.在生物学各级水平都存在冗余,冗余是生命系统在长期的进化过程中逐渐形成的一种特性,其主要功能是确保生物个体和群体更好地适应极端环境、维持正常的生长发育和保持稳定,而且其功能只是在受到干扰时才明显地表现出来.削弱冗余,会导致在个体、种群或群落水平上产生补偿作用,以此来增加群落的功能.固沙植物群落的稳定程度主要取决于群落内冗余的数量和结构,冗余越多结构越复杂,群落越稳定.削弱固沙群落的根系冗余可获得生物量上的补偿,但使群落稳定性下降.①多数生态学家认为，群落的多样性是群落稳定性的一个重要尺度，多样性高的群落，物种之间往往形成了比较复杂的相互关系，食物链和食物网更加趋于复杂，当面对来自外界环境的变化或群落内部种群的波动时，群落由于有一个较强大的反馈系统，从而可以得到较大的缓冲。从群落能量学的角度来看，多样性高的群落，能流途径更多一些，当某一条途径受到干扰被堵塞不通时，就会有其它的路线予以补充②May（1973，1976）等生态学家认为，生物群落的波动是呈非线形的，复杂的自然生物群落常常是脆弱的，如热带雨林这一复杂的生物群落比温带森林更易遭受人类的干扰而不稳定。共栖的多物种群落，某物种的波动往往会牵连到整个群落。他们提出了多样性的产生是由于自然的扰动和演化两者联系的结果，环境的多变的不可测性使物种产生了繁殖与生活型的多样化。在群落多样性与稳定性的关系上,目前仍未定论。物种多样性在生物群落中的功能和作用：1．有关物种在生物群落中作用的假说，物种以什么样的机制维持生物群落的稳定？这是一个非常重要的但是目前还仍然没有解决的生态学问题，而且是生物多样性与生物群落功能关系中的核心问题。目前有关物种在生态系统中作用的假说有下列4种。（1）冗余种假说(Redundancy species hypothesis) ：生物群落保持正常功能需要有一个物种多样性的域值，低于这个域值群落的功能会受影响，高于这个域值则会有相当一部分物种的作用是冗余的(Walker 1992)。（2）铆钉假说(Rivet hypothesis)：铆钉假说的观点与冗余假说相反，认为生物群落中所有的物种对其功能的正常发挥都有贡献而且是不能互相替代的(Ehrlich,1981) ，正像由铆钉固定的复杂机器一样，任何一个铆钉的丢失都会使该机器的作用受到影响。（3）特异反应假说(Idiosyncratic response hypothesis)： 特异反应假说认为生物群落的功能随着物种多样性的变化而变化，但变化的强度和方向是不可预测的，因为这些物种的作用是复杂而多变的。（4）零假说(Null hypothesis)零假说认为生物群落功能与物种多样性无关，即物种的增减不影响生物群落功能的正常发挥。 2、概念与类型：上述4个假说中都没有对每个物种的作用程度做出明确的说明。在生物群落中不同物种的作用是有差别的。其中有一些物种的作用是至关重要的，它们的存在与否会影响到整个生物群落的结构和功能，这样的物种即称为关键种(Keystone species)或关键种组(Keystone group)。关键种的作用可能是直接的，也可能是间接的；可能是常见的，也可能是稀有的；可能是特异性（特化）的，也可能是普适性的。依功能或作用不同，可将关键种分为7类。关键种的鉴定目前比较成功的研究多在水域生态系统，而陆地生态系统的成功实例相对较少(Menge等,1994 )。3．功能群的划分及其意义 ：为了更好地认识生物多样性与生物群落结构和功能的关系，有必要引入功能群的概念。功能群是具有相似的结构或功能的物种的集合，这些物种对生物群落具有相似的作用，其成员相互取代后对生物群落过程具有较小的影响。将生物群落中的物种分成不同的功能群的意义表现在：(1)使复杂的生物群落简化，有利于认识系统的结构和功能(2)弱化了物种的个别作用，从而强调了物种的集体作用。4.多样性稳定性的意义及其价值生物多样性是地球上生命长期进化的结果，更是人类赖以生存的物质基础。由于当今世界人口的高速增长，人类经济活动的不断加剧，生物多样性正面临着日益严重的威胁，其原因原因在于以下几点：（1）人口增加；（2）生境破坏；（3）环境污染；（4）人类大规模的迁移。除外界因素之外，物种本身的遗传特点，也往往促成了灭绝的发生。如某些种定居与食物链的高级位，还有一些种分布的范围十分有限，某些种散步和定居的能力很弱，它门对环境有特殊的要求，等等这些原因。通过对生物多样性稳定性的研究，从生物多样性的保护与持续利用的角度出发，很好的利用生物多样性具有的现实及其未来的社会经济价值，等等。随着生物多样性研究的不断深入，从以物种为中心转向一生态系统为重点，即从多样性的生物学研究向转向多样性的生态学研究，在大多数物种特化群落或营养级网络层次上认识种群和群落的多样性结构、功能和动态特征。这样将能使种群生物学和保护生物学与生态学的研究内容有机的联系起来，予以它们某种统一规律的认识。充分考虑生物多样性从个体至生态系统的多层次组织结构及其功能的重要性，从而深入了解生物多样性的产生、维持和濒危机制，以及生物多样性结构与动态变化过程的相互关系。参考文献[1] 孙儒泳.动物生态学原理（第三版）.北京师范大学出版社，2001.9.[2] 林育真.生态学.科学出版社，2004.[3] 人类发展与生存环境.中国环境科学出版社，2001.
可持续发展已成为国家指导经济与社会发展的总体战略．这一新的发展观，要求改变传统的发展思维和模式，在重视当前发展的同时，重视未来发展的需要，使经济发展有利于资源的永续利用，有利于生态系统的良性循环． 水利是基础产业，在国民经济和社会的可持续发展中具有重要作用，水利建设应该适当超前．同时，水利建设本身也要处理好与生态环境保护的关系，现在所从事的水利建设，不仅要为当前、为我们这一代着想，也要有利于长远，有利于子孙后代． 水利建设在我国有着悠久的历史，纵观数千年，凡治国安邦者，无不重视水利．有些水利工程经历了2000多年，仍在发挥很大的效益，并将长期为人民造福．新中国成立50多年来，水利建设取得了巨大的成绩，兴建水库8万多座，加固新修堤防26万km，初步形成了七大江河的防洪工程体系；全国的供水能力，从每年约1000亿m3增加到5800亿m3；灌溉面积从1600万hm2增加到5300万hm2，为解决占人类1／5多人口的吃饭问题起到了巨大的作用．1998年以来，国家实行积极的财政政策，进一步加大了水利投资的力度，1998～2002年中央安排水利投资1700多亿元，加固了长江、黄河等大江大河堤防，对长江中下游四省240多万人实行了移民建镇、平垸行洪、退田还湖，还安排了600多座重点病险水库加固、200多个大型灌区节水改造、2400多万人的人畜饮水工程和一批水资源开发、水土保持等工程，既拉动了内需，又为当前和长远的国民经济和社会发展奠定了基础，具有巨大的经济、社会和生态效益． 水利建设的成绩是巨大的．同时也应该看到，目前既存在水利建设滞后的问题，水利建设本身也存在不利于可持续发展的诸多问题，需要引起足够重视并采取措施加以解决．1 需要进一步重视的几个问题1．1 防洪工程建设任务繁重 我国2／3多的固定资产、近1／2的人口、1／3的耕地、数百座城市，以及大量的重要设施和工矿企业都位于大江大河的中下游地区．由于防洪基础设施薄弱，洪水灾害发生频繁，受洪水威胁严重．据统计，20世纪90年代以来，洪水灾害造成的直接经济损失达1万多亿元，其中1998年损失达2500多亿元．近5年来，国家用于防洪工程建设的投资达1200多亿元，加上地方的配套资金，共计2000多亿元，建设了以长江、黄河为重点的江河堤防加固工程、蓄洪区安全设施、重点病险水库除险加固等工程，使防洪标准有了很大的提高．尤其是长江干堤加固工程，按照防御1954年型洪水的标准，已基本完成加固任务．由于全国的防洪工程面广、量大，所需的投资多，战线长，所以在今后一定时期内，防洪建设的任务还很重，全国26万km江河堤防中的大部分还需要加固；8万多座水库中的约1／3需要除险加固；蓄洪区建设需要调整思路，加快建设；还需要建设一批拦蓄洪水的枢纽工程；预警预报系统工程等非工程防洪措施也需要进一步加强．防洪建设如不能适当超前，经济建设越快，遇到特大洪水时造成的经济损失越大．1．2 水资源过度利用 北方广大地区，由于过量用水，造成了一些河道断流和地下水超采，不利于可持续发展． 作为中华民族母亲河的黄河，自1972年开始出现断流现象（15 d）后，断流现象不断加重，1997年有226 d没有与海相连．自20世纪70年代以来，黑河、塔里木河等河流下游，断流现象也不断加重．近几年，加强了流域水资源的统一管理和调度，取得了很大的成绩，但还未从根本上解决问题． 北方地区的城乡用水，大量抽取地下水，2001年地下水源供水超过50％的有河北、北京、山西、河南、山东、辽宁6个省（市），其中河北省高达80．9％．黄淮海平原的地下水超采问题越来越严重，河北、河南、山东、北京、天津5省（市）的200多万眼井，大部分用于灌溉，由于地下水位下降，每年有大批废弃（10万眼左右），而又要新打更多的井，由于超采地下水，引起地面下沉、水质变硬、海水倒灌、生态恶化等，天津部分地区的最大地面沉降量已达3 m左右，成为一种不可逆转的地质灾害．国外专家呼吁：中国正面临严重的缺水问题，而就其严重程度而论，当在世界之最的行列；华北平原的地下水位正日益下降，这有可能从根基上影响该地区农业的可持续发展．据有关资料介绍，中国、印度、美国、北非等大量超采地下水，每年超采量达1600亿m3，主要用于农业灌溉，大约有4亿多人食用的粮食是超采地下水灌溉的．1．3 水污染 我国污水、废水的排放量，每年有600多亿t（2001年为626亿t）．城市污水处理率，虽然有了很大的提高，由1990年的16％提高到现在的36％，但仍有64％的污水未经处理直接排入河道．近20年来，我国地面水和地下水的质量下降．2001年在12．1万km评价河长中，Ⅰ，Ⅱ类水仅占32．6％，Ⅲ类水占28．8，Ⅳ类及劣于Ⅳ类水的河长占38．6％．水体的污染，造成了城市和农村江河湖泊的富营养化，蓝藻滋生．渤海、东海、南海都出现了赤潮，而且近几年出现的频率加快，对沿海城市及渔业生产造成重大经济损失．工业废水和农业生产中的农药、化肥随水排入城市近郊河流，渗入地下，使城市地下水体遭到不同程度的污染，直接影响饮用水水源的水质．农业生产中用超标准污水灌溉农田，造成作物枯萎、减产，使生产出的粮食、蔬菜含有大量的有毒有害成分，危及消费者的身体健康．1．4 水土流失 全国水土流失面积367万km2，其中水蚀面积达179万km2，每年土壤流失量达50亿t，被冲走的氮、磷、钾等营养物质约4000万t．一方面干旱缺水，水资源贫乏；另一方面伴随着土壤侵蚀，宝贵的地表水资源白白流失，使上游的土地减少，土壤肥力和生产能力下降．水土流失严重的地区，大多是贫困地区．流失的泥沙约1／3淤积在江河湖库，抬高河床，使河道防洪能力下降，水库库容减少甚至成为病险水库．不仅人们所熟悉的黄河、长江等大江大河上中游地区水土流失严重，东北黑土区的水土流失也很严重．水土流失对广大群众的生产、生活条件和生态环境带来一系列不利影响． 造成上述问题的原因是多方面的，既存在投入不足的问题，也存在指导思想以及建设和管理模式上没有充分考虑可持续发展的问题．近几年来，已经朝着可持续发展的方向尝试性地迈出了一些步伐，但还应该采取更多的行动．可持续发展没有现成的模式可以遵循，需要与总体的经济和社会发展联系起来，加强生态水利方面的理论研究，边探索，边实践，边总结规律，指导实践．2 采取综合措施，使水利建设符合可持续发展战略2．1 提高对可持续发展重要性的认识 我国古代就很重视并处理好人与自然的关系，提出了“天人合一”的思想．恩格斯也曾告诫我们：“我们不要过分陶醉于我们对自然界的胜利．对每一次这样的胜利，自然界都报复了我们”；“当人类受到自然界报复的时候，也就受到了自然界的教育”；“我们对自然界的全部统治力量，就在于我们比其他一切生物强，能够认识和正确运用自然规律”． 可持续发展的提法源于环境保护．1992年在巴西里约热内卢召开的“联合国环境与发展大会”上，把可持续发展确立为新的发展观．2002年9月在南非约翰内斯堡召开的“可持续发展世界首脑会议”（继1992年里约环发大会以后的第二届“地球首脑会议”），围绕健康、农业、水利、能源、生物多样化等可持续发展问题进行了广泛的讨论． 可持续发展包括多方面的含义，其中的核心问题就是如何处理好发展经济与保护生态环境的关系．为了处理好这个关系，近几年来，国际上有些专家提出了生态经济的概念，引起了人们的重视．我国对如何处理好经济与生态的关系，也进行了多学科的研究并制定了一系列政策，目的就是当经济发展与生态环境发生矛盾时，绝不能以长期牺牲生态效益为代价来换取经济效益，否则，必将付出更大的经济代价． 我国是发展中国家，发展经济是当前和今后相当一个时期内的第一要务．从大部分国家和地区的发展轨迹来看，在发展经济过程中都对生态环境带来不同程度的负面影响．我国的相当一部分地区尤其是西部地区，目前生态环境已经很脆弱，在这种情况下既要加快经济发展，又要保护和改善生态环境．要做到“双赢”，就必须按照党中央、国务院提出的关于人口、资源、环境与可持续发展的一系列方针和政策，牢固树立“持久战”的思想，坚持以人为本，把改善生态、保护环境作为经济发展和提高人民生活质量的重要内容，在发挥市场机制积极作用的同时，完善政策法规，不断实行制度创新，运用先进实用的科技成果，多方面采取综合措施． 水利，作为国民经济和社会发展的基础产业，要注意解决“重开发、轻环保，重经济、轻生态”的问题，在战略上和具体工作中所追求的效益目标应该是经济效益、社会效益、生态效益的统一，促进国民经济与社会的可持续发展．水利工程和与水利有关的工程建设项目，在前期工作中要加强对生态风险的研究，防止盲目向大自然超负荷索取引起生态报复．对已经建设的工程，要进行综合分析，凡具有生态风险的，要采取综合措施，防患于未然．2．2 加强防洪体系建设，不断提高防洪标准 需要提高防洪工程标准的区域很广，工程量很大，从国家大局的角度，重点应放在大江大河防洪体系上．要从防洪需要、防洪效益和财力可能出发，合理确定防洪标准，统筹安排堤防、枢纽、河湖疏浚和蓄滞洪区建设，完善预警预报和防汛通讯指挥调度系统，首先确保城市和重点地区的防洪安全．在工程布局上要因地制宜、量力而行，尽可能采用经济实用的新材料、新工艺、新技术．比如长江干堤加固，1998年以来建设的工程主要是堤身和堤基的加固，增强了堤防挡水和防渗的作用，但崩岸问题仍然存在，局部河势很不稳定，一些河流深泓已临近堤脚，堤岸合一，形成很不稳定的边界条件．对于长江的河势控制，传统的办法主要是抛石护岸．这种做法简便易行，但其缺点，一是整体性差；二是在山上大量开采石头影响生态环境；三是所抛的石头容易被大水冲走，冲走后还要抛，不能根治．经过专家论证，采用钢筋混凝土沉排的效果比较好，虽然一次性投资比抛石多，但可在较长的时段内（20年以上）发挥护岸和稳定河势的作用，以20年为周期，沉排比抛石节约投资50％以上．所以，在设计、施工等环节，提高科技含量，采取先进实用的新材料、新工艺、新技术，对增强工程的可持续性、节约资金以及保护生态环境，都是非常必要的． 水利枢纽的建设（包括病险水库加固）和运行调度，要统筹防洪、水资源利用和发电等多方面，尤其是北方缺水地区，水资源非常宝贵，水利枢纽的运行调度，要充分考虑水资源短缺的问题，处理好防洪与水资源利用和发电的关系．从当前全国水库的总体情况来看，病险水库是各地防洪的一大隐患，尽快除险加固，是当务之急，应该在科研、设计、投入等环节进一步加大力度． 蓄洪区建设，传统的低标准的做法，虽能保证人员撤离，但不能使大多数的住房避免水淹，这是在国家财力和农村经济水平较低的情况下采取的不得已的办法．随着农村经济的发展、农民收入水平的提高，实践证明，如再用传统的低标准的做法，很难实行，因为需要分洪时阻力太大，下不了决心，不能按计划分洪，只能被动受淹，而且损失太大．应该参照近几年“移民建镇，退田还湖，平垸行洪”的做法，在需要蓄洪时，只淹地，不淹人，不淹房屋，这样将大大减少损失，真正能够按计划分、蓄洪．2．3 加强全社会的节水 我国是一个水资源短缺的国家，年平均降雨量650 mm，比全球陆地平均水平低150 mm；我国多年平均降雨总量6．2×104亿m3，其中可通过水循环更新的地表径流和地下水即水资源总量，为2．8×104亿m3，人均不足2200 m3，为世界平均水平的1／4．不但人均水资源少，而且时空分布很不均衡．黄淮海流域的人均水资源仅462 m3，其中京、津两市所在的海河流域人均水资源量仅292 m3，不足全国平均水平的1／7，黄淮海流域的缺水问题已经成为制约国民经济和社会发展的“瓶颈”．要解决缺水问题，必须实行“开源节流并举，节水为主”的方针． 灌溉系统的基础设施差、管理方式落后，浪费水严重．目前全国每年农业用水量约3800亿m3，占用水总量的近70％．由于灌溉设施标准低，更新维护措施跟不上，部分设施老化失修严重，用水管理粗放，近一半的灌溉水量在输水过程中因渗漏而损失，再加上田间灌溉方式和技术落后，全国灌溉水的平均利用率仅40％左右，比先进国家低25％～30％．大水漫灌，不仅浪费水，还造成土壤的次生盐碱化． 近几年来，各地采取了各类节水增效技术措施，主要有：加强农田用水管理、提高水价、渠道防渗、管道输水、短畦灌溉、沟灌、喷灌、滴灌、渗灌、小管出流、膜上膜下灌、集雨灌溉、咸水灌溉、水田浅湿灌溉、污水资源化、坐水种（穴灌）、机械保墒、化学保墒、秸秆与薄膜覆盖保墒等．其中：防渗渠道控制的农田面积已近1 300万hm2，管道输水面积已近670万hm2，喷灌、滴灌和微灌面积已达270万hm2左右，另外水稻节水灌溉、坐水种、膜上膜下灌等非工程节水面积共计1300万hm2． 1998年以来，国家加大了灌区续建配套和节水改造的投资力度，采取的主要工程措施是渠道防渗．渠道防渗，可采取多种形式，近几年采取“三面光”、U型槽的形式比较多，这些形式的技术和工艺比较简单，效果好，边建设，边受益，可以大量推广．国家补助投资进行配套和改造的200多个大型灌区以及塔里木河、黑河等流域的综合治理，也主要是采取渠道防渗、合渠并口等防渗节水措施．在有条件的地方，可以实行管道输水，可使渠系水利用系数提高到95％以上．在美国西部加州的一些灌区，20世纪20年代就开始用混凝土管代替明渠输水，60年代以来，加大了推广低压管道灌溉技术的力度，现在已有约一半的大型灌区实现了管道化．我国的一些地区20世纪80年代以来也大量采取了管道输水，比如：新疆兵团从80年代就采取塑料软管输水；近几年来，北方广大农村也大面积推广用水泥管、塑料管等代替农、毛渠道，成本较低，节水效果好． 关于田间节水，可采用多种形式．从世界总的情况来看，目前仍是以地面灌溉为主．比如美国，以沟灌为主的地面灌溉面积约占总灌溉面积的约2／3．少数国家，比如以色列，已经大部分采用喷、微灌．瑞典、英国、德国、奥地利、法国等发达国家，为了节省劳动力，也大量发展了自动化程度较高的喷灌．从我国的实际情况出发，在今后一定时期内，总体上仍将是以地面灌溉为主，有条件的地区，可发展喷、微灌，比如北京的顺义县、河北的三河县、山东的临淄区、黑龙江的甘南县等，大面积发展喷灌，取得了好的效果． 城市节约用水要做到“三同时，四到位”，即建设项目的主体工程与节水工程同时设计、同时施工、同时投入使用；取水用水单位必须做到用水计划到位、节水目标到位、节水措施到位、管理制度到位．按照有关规定，工业用水重复利用率低于40％的城市，在达标之前不得新增工业用水量，并限制其新建供水工程项目；各单位现有房屋建筑中安装使用的不符合节水标准的用水器具，须在2005年前更换为节水器具． 缺水地区要结合调整产业结构调整用水结构，限制发展高耗水作物（主要是水稻）和耗水量大的工业．2．4 合理开发、配置和利用水资源 近年来，北方有关省（市）提出的水资源工程越来越多．对水资源配置要进一步研究，使其有利于水资源的可持续利用，有利于工程建设和运行的良性循环．根据当前我国粮食供给形势和北方地区严重缺水的情况，新建水源工程的供水对象，重点应放在保证城镇用水和农村人畜饮水方面，农业灌溉主要靠加强节水措施．重点考虑城镇用水，是因为城镇是经济社会发展的中心，必须保证用水安全，否则将影响并制约城市的发展，加剧地下水的超采．城市用水的大部分经过处理后回归到河道、渠道，还可以用于下游地区的农业和生态．据有关部门统计，2001年全国城镇生活和工业的平均耗水率分别为26％和25％（农业的平均耗水率则高达64％，北方地区则更高）．城市生活和工业用水的3／4左右可回归用于农业和生态．跨流域调水工程，在增加城市生活和工业用水的同时，农业和生态也直接和间接受益． 在水资源配置上，要为城市发展留出一定的用水余地，否则，给农业的用水份额，将来也可能被城市挤占（北方地区这样的情况已经很多），使灌溉工程造成浪费，农民也难以接受． 为了解决水资源的时空分布不均和提高供水的保证率，要加强供水水网建设．从全国来说，分期建设南水北调东、中、西三条调水线路，与长江、黄河、淮河、海河构成“四横三纵、南北调配、东西互济”的大水网．各地也应根据水资源的供需情况，规划建设覆盖一定区域的水网．水网可以调剂余缺，缓解水资源的时空分布不均，优化水资源配置． 调水工程特别是大型跨流域调水工程，一定要十分重视生态环境问题．比如南水北调工程，要按照国务院提出的“先节水后调水，先治污后通水，先环保后用水”的原则，并要遵循自然规律和经济规律，使受水区和调水区做到“双赢”．2．5 搞好水土保持 水土保持要以预防保护和有效监督为主，防治并举．要实行工程措施和非工程措施结合，实行山水田林综合治理，增加植被，拦蓄泥沙，保护水资源和生态环境． 工程措施和非工程措施，都要充分考虑与改善当地生产条件和增加群众收入相结合．比如近几年实施的“退耕还林”和“退牧还草”政策，群众退耕、退牧后，国家补助一定的资金和粮食，使农民既解决了生活问题，又可以调整结构，改善生产条件，为长期脱贫和逐步致富打下基础．再比如黄河中游地区在小流域治理中采取的淤地坝工程，既拦沙，又能为群众增加高产稳产的沟坝地，群众说“家有两亩坝，旱涝都不怕”． 西北干旱、半干旱地区，生态建设要充分考虑降雨和水资源条件，要实行乔灌草结合．在降雨量少而不稳的地区，不宜大面积种植乔木，否则，靠建设水利工程浇树，成本太高，难以运行，水资源也难以平衡．越是干旱缺水地区，越要珍惜水资源，防止“拆东墙，补西墙”，得不偿失．总体上说，应主要靠天然降雨解决植被的需水问题，宜林则林，宜草则草，甚至宜荒则荒，历史上千百年形成的大量戈壁荒滩，不去人为地改变地貌，也是一种保护，否则，花很大的资金和资源代价，也不一定获得好的效果，甚至事与愿违．总之，要遵循自然规律和经济规律办事，要充分尊重群众的意愿，要在科学论证的基础上决策．2．6 重视保护湿地工作 人们把湿地比喻为“地球的肾”．湿地具有调蓄洪水、调节气候、净化水体、保护生物多样化等多种功能．我国的湿地面积大、类型多、分布广，由于多种原因，湿地保护存在很多问题，主要是湿地面积减少、调蓄水的作用降低、水质变差、湿地功能退化．需要采取综合措施加以保护． 1992年被联合国列入国际重要湿地名录的青海湖，由于毁草开荒、大水漫灌等原因，湖水位不断下降，湖面面积不断减少，近年来平均年蒸发量大于补给量，每年减少湖水量4亿多m3，湖水含盐量升高，鸟类栖息环境恶化，鱼类资源大幅度减少，湖区周边大量草地退化，沙化面积不断增加．为了解决这些问题，需要加强节水措施，调整产业结构，实行退耕还林、退牧还草，解决湖水入不敷出的问题，稳定和逐步恢复湖面面积，改善青海湖周边的生态环境． 湖南洞庭湖和江西鄱阳湖，近代以来由于围湖造田，导致湖面萎缩，蓄洪能力下降．洞庭湖面积1825年为6000km2，1949年减少到4350km2，1995年下降到2625km2．鄱阳湖在20世纪40年代湖面面积为5000多km2，90年代下降到不足4000 km2．长江中下游的通江湖泊面积，建国初期为17 000多km2，1998年仅剩下6000多km2．如果用建国初期的天然调蓄容积对1998年的洪水进行演算，长江中游1998年的洪水位可以降低1 m左右．长期以来，由于滩地围垦，搞了大量洲滩民垸，使得行洪能力大大下降．1998年长江大水，损失很大，灾后反思，为了解决人水争地的矛盾，国家在湖北、湖南、江西、安徽四省实行了移民建镇、退田还湖、平垸行洪政策，投入了100多亿元，对受灾严重的地区，在群众自愿的基础上，240多万人从原来的居住地迁走，脱离洪水威胁，并采取不同形式安排了生产、生活出路，使人与水建立一种和谐相处的新型关系．这项工程完成后，在大洪水情况下，退田还湖、平垸行洪地面积可达近3000 km2，其中鄱阳湖增加800多km2，洞庭湖增加约600 km2．已经实施的工程，在1999年和2002年的防洪中发挥了很大的作用．其中湖南省2002年在遇到历史第四高洪水位的情况下，先后有220多个堤垸实行“平垸行洪，退田还湖”，增加调蓄面积254 km2，21万多人免遭洪水之苦．为了进一步扩大退田还湖地面积，湖南省正在做进一步扩大湖面面积的规划．搞好“移民建镇，退田还湖，平垸行洪”工作，一是要充分尊重群众意愿，二是要千方百计解决好农民的生计问题，三是要规划好圩垸的平退方式，使扩大蓄洪面积、增加有效蓄洪量与提高农民收入统一起来．2．7 加大水污染防治力度 要大力推行清洁生产，加快工业污染防治从末端治理向生产全过程控制的转变．按照有关规定：所有城市都必须建设污水处理设施．到2005年，50万人口以上的城市，污水处理率应达到60％以上；到2010年，所有城市的污水处理率应不低于60％，直辖市、省会城市、计划单列市以及重点风景旅游城市的污水处理率不低于70％．今后，城市在新建供水设施的同时，要规划建设相应的污水处理设施；缺水地区在规划建设城市污水处理设施时，还要同时安排污水回用设施的建设；城市大型公共建筑和公共供水管网覆盖范围外的自备水源单位，都要建立中水系统，并在试点基础上逐步扩大居住小区中水系统建设；要通过价格、税收政策和必要的工程措施，促进节约用水和废水资源化，保护城市水源，缓解城市缺水对经济社会发展的制约；要按照“污染者付费”的原则，由工业企业和居民用水户承担污水治理的责任和义务，全面推行污水处理的收费政策，合理确定收费标准，逐步达到“补偿成本，略有盈利”的水平． 水污染防治要统一规划，分步实施，突出重点．近期国家的治理重点是：继续抓好“三河、三湖”水污染治理，做到工业污染源稳定达标排放，杜绝“反弹”现象的出现；加大对长江上游、三峡库区、黄河中上游、松花江流域和渤海水污染防治的力度；加大对海上采油、船舶和近海养殖污染的防治力度；在水环境治理中，要有效削减有机污染物排放总量，同时要注重控制氮、磷排放量，推广无磷洗涤用品，结合农村环境保护和生态农业，控制农业面源污染；实施好京、津等大中城市的水资源保护措施；抓紧南水北调工程水源区和沿线水污染防治工作，保障南水北调的水质．2．8 加快水价改革步伐，积极引入市场机制 对城市供水、节水和水污染防治，按照有关规定，可积极引入市场机制，拓宽融资渠道，鼓励和吸引社会资金和外资投向城市污水处理和回用设施项目的建设和运营，加快城市污水处理设施的建设步伐；对城市和污水处理工程所购置的设备可加速折旧；对收取的污水处理费实行专款专用、滚动使用；各地在调整城市供水价格和污水处理费标准时，要优先将污水处理费的征收标准调整到保本微利的水平，满足污水处理设施建设和运营的需要． 发挥经济杠杆对节约水资源的作用，调整水价是核心．提高城市现状用水水价，可为开源节水工程筹集建设资金，也可促进节水机制的形成．目前我国城市供水水价普遍偏低，提高水价还有较大空间．现状居民生活用水的水费支出占可支配收入的比例偏低（大部分城市在0．6％左右），参考有关国际组织的建议并与有关部门研究，这个比例可逐步提高到2％左右．提高城市用水水价，还可促使城市和企业内部加大节水和中水回用力度，减少地表水和地下水的取水量，减少污水排放，促进生态环境改善． 建立新的、合理的水价形成机制，必须体现“定额用水，差别水价，超额累进加价”的原则．要根据水资源情况确定居民基本生活用水定额，定额以内的用水水价，要考虑群众的承受能力，超过定额用水的提价幅度要高于定额内用水的提价幅度．对高消费用水，要大幅度提高水价．提高水价的工作，需要进行充分的调查研究，慎重决策．3 结 语 水利建设是我国可持续发展战略的一个重要组成部分，应该从我国的国情和水利建设的实际情况出发，针对存在的突出问题，在技术、经济、管理体制、运营机制等方面不断创新，并合理借鉴国外有益的先进经验，使水利建设在规模、质量和效益上不断上新台阶，为国家整体的可持续发展做出更大的贡献．
蜻蜓是自然界最优秀的飞行者之一，我为大家整理的关于蜻蜓的科技论文，希望你们喜欢。 关于蜻蜓的科技论文篇一 洛阳地区蜻蜓目昆虫资源概述 摘要： 为了解洛阳地区蜻蜓目昆虫多样性状况，作者2010～2013年在洛阳地区所辖9县2区，进行了多次针对蜻蜓的采集调查，获得了较全面的标本数据，共采获蜻蜓目昆虫标本700余号。本研究记述了分布于洛阳地区的蜻蜓，共计6总科、15科、37属、57种。通过对洛阳地区蜻蜓目昆虫的资源调查研究，列出了洛阳蜻蜓名录，并对洛阳分布的蜻蜓属(种)数量进行了分析探讨。 关键词： 蜻蜓目;分布;洛阳 中图分类号：Q968.2(261)文献标识号：A文章编号：1001-4942(2014)05-0109-04 蜻蜓目昆虫是一类比较古老的昆虫类群，其幼虫(稚虫)水生，成虫陆生，对环境变化十分敏感，尤其是水质的变化，对水质的污染程度具有指示性[1]。其成虫是农、林业的天敌昆虫，还是一类药用昆虫。我国蜻蜓种类约有650余种[2，3]，约占世界蜻蜓总数的10%。据王治国(2007)[4]《河南蜻蜓志》一书记述，河南蜻蜓目昆虫计6总科、15科、96种，而洛阳地区具有独特的地貌，气候和生态环境比较复杂，蜻蜓目昆虫资源十分丰富，但过去一直没有系统进行调查研究，目前这方面的资料十分匮乏。本文在前人研究的基础上，通过几年来标本的采集、调查、研究后，对洛阳地区蜻蜓目昆虫资源进行了较为详细的归类和分析，对洛阳地区的生物多样性保护、资源调查、开展相关研究等提供参考依据。 1洛阳地区自然地理概况 洛阳位于河南省西部、亚欧大陆桥东段，横跨黄河中游两岸，四季分明，年平均气温14.2℃，年降水量546 mm，平均相对湿度66%，平均无霜期225天。洛阳东邻郑州，西接三门峡，北跨黄河与焦作接壤，南与平顶山、南阳相连。东西长约179 km，南北宽约168 km;地处秦岭山脉东段，地势西高东低，境内山川丘陵交错，其中山区45.5%、丘陵40.7%、平原占13.8%。此外，洛阳地区跨黄河、长江两大水系，主要流域面积为黄河水系，洛河、伊河为主干河流，二者在偃师境内交汇称为伊洛河，而汇入黄河，南部老灌河、白河、汝河自北西向南东汇入长江;地处中纬度内陆地区，远离海洋，故而属暖温带大陆性季风气候区。 2洛阳地区的蜻蜓资源 经调查、研究、鉴定得知，目前洛阳地区蜻蜓目昆虫共计57种，分别隶属于2亚目6总科15科37属，名录如下： 2.1差翅亚目Anisoptera 2.1.1大蜓总科 Cordulegasteroidea 大蜓科 Cordulegasteridae 圆臀大蜓属 Anotogaster Selys，1854 (1)双斑圆臀大蜓 Anotogaster kuchenbeiseri Foerster 分布：栾川、嵩县。 大蜓属 Cordulegaster Leach，1815 (2)晋大蜓 Cordulegaster jinensis Zhu et Han 分布：栾川、嵩县、洛宁、新安。 裂唇蜓科 Chlorogomphidae 华裂唇蜓属 Sinorogomphus Carle，1995 (3)侗乡华裂唇蜓 Sinorogomphus tunti Needham 分布：栾川、孟津、吉利、嵩县。 2.1.2蜓总科 Aeschnoidea 蜓科 Aeschnidae 伟蜓属 Anax Leach，1815 (4)黑纹伟蜓 Anax nigrafasciatus Oguma 分布：孟津、吉利、偃师、新安。 (5)马大头[碧伟蜓]Anax parthenope julius Brauer 分布：孟津、吉利、偃师、栾川。 头蜓属 Cephalaeschna Selys，1883 (6)淡绿头蜓 Cephalaeschna patrorum Needham 分布：洛宁、栾川、嵩县、汝阳。 普蜓属 Planaeschna McLachlan，1895 (7)米普蜓 Planaeschna milnei Selys 分布：洛宁、栾川。 春蜓科 Gomphidae 亚春蜓属 Asiagomphus Asahina，1985 (8)和平亚春蜓Asiagomphus pacificus Chao 分布：栾川。 异春蜓属 Anisogomphus Selys，1854 (9)马奇异春蜓Anisogomphus maacki Selys 分布：洛宁、栾川、嵩县。 戴春蜓属 Davidius Selys，1878 (10)平截戴春蜓Davidius truncus Chao 分布：栾川。 环尾春蜓属 Lamelligomphus Fraser，1922 (11)环纹环尾春蜓Lamelligomphus ringens Needham 分布：洛宁、栾川、嵩县。 小叶春蜓属 Gomphidia Selys，1854 (12)联纹小叶春蜓Gomphidia confluens Selys 分布：孟津、吉利、偃师。 2.1.3蜻总科 Libelluloidea 伪蜻科 Corduliidae 金光伪蜻属 Somatochlora Selys，1871 (13)绿金光伪蜻Somatochlora dido Needham 分布：洛宁、栾川、嵩县、汝阳。 大蜻科 Macromiidae 弓蜻属Macromia Rambur，1842 (14)摩氏弓蜻Macromia moorei moorei Selys 分布：栾川、汝阳。 蜻科 Libellulidae 蜻属 Libellula Linnaeus，1758 (15)基斑蜻Libellula depressa Linnaeus 分布：洛宁、栾川、嵩县。 宽腹蜻属 Lyriothemis Brauer，1868 (16)闪绿宽腹蜻Lyriothemis pachgastra Selys 分布：栾川。 灰蜻属 Orthetrum Newman，1833 (17)白尾灰蜻Orthetrum albistylum speciosum Uhler 分布：全地区广布。 (18)褐肩灰蜻Orthetrum japonicum internum McLachlan 分布：孟津、吉利、偃师、汝阳。 (19)线痣灰蜻Orthetrum lineostigma Selys 分布：洛宁、新安。 (20)狭腹灰蜻Orthetrum sabina Drury 分布：孟津、吉利。 (21)异色灰蜻Orthetrum triangulare melania Selys 分布：洛宁、栾川、嵩县、新安。 (22)青灰蜻Orthetrum triangulare triangulare Selys 分布：孟津、吉利、栾川、嵩县、伊川。 红蜻属 Crocothemis Braure，1868 (23)红蜻Crocothemis servilia Drury 分布：全地区广布。 多纹蜻属 Deielia Kirby，1889 (24)异色多纹蜻Deielia phaon Selys 分布：孟津、吉利、栾川。 赤蜻属 Sympetrum Newman，1833 (25)大赤蜻Sympetrum baccha Selys 分布：洛宁、栾川。 (26)半黄赤蜻Sympetrum croceolum Selys 分布：栾川。 (27)夏赤蜻Sympetrum darwinianum Selys 分布：栾川、嵩县。 (28)眉斑赤蜻Sympetrum eroticum eroticum Selys 分布：洛宁、栾川。 (29)旭光赤蜻Sympetrum hypomelas Selys 分布：栾川。 (30)黄腿赤蜻Sympetrum imitens Selys 分布：孟津、吉利、新安、宜阳。 (31)褐顶赤蜻Sympetrum infuscatum Selys 分布：栾川。 (32)小黄赤蜻Sympetrum kunckeli Selys 分布：洛宁、栾川、嵩县。 (33)小赤蜻Sympetrum parvulum Bartenef 分布：洛宁、栾川、嵩县。 (34)秋赤蜻Sympetrum frequens Selys 分布：洛宁、栾川、嵩县、宜阳。 玉带蜻属 Pseudothemis Kirby，1889 (35)玉带蜻Pseudothemis zonata Burmeister 分布：全地区广布。 褐蜻属 Trithemis Brauer，1868 (36)晓褐蜻Trithemis aurora Burmeister 分布：栾川。 黄蜻属 Pantala Hagen，1861 (37)黄蜻Pantala flavesens Fabricius 分布：全地区广布。 2.2均翅亚目(束翅亚目)Zygoptera 2.2.1色�总科 Calopterygoidea 丽�科 Amphiptergidae 大丽�属 Philoganaa Kirby，1890 (38)粗壮大丽�Philoganaa robusta Navas 分布：栾川。 色�科 Calopterygidae 色�属 Calopteryx Leach，1815 (39)黑色�Calopteryx atratum Selys 分布：栾川、嵩县。 眉色�属 Matrona Selys，1853 (40)晕翅眉色�Matrona basilaris Selys 分布：洛宁、栾川、嵩县、宜阳、新安。 (41)褐翅眉色�Matrona basilaris nigipectus Selys 分布：洛宁、栾川、嵩县。 绿色�属 Mnais Selys，1853 (42)绿色�Mnais andersoni tenuis Oguma 分布：洛宁、栾川、嵩县、宜阳、新安、孟津。 闪色�属 Calipaea Selys，1859 (43)紫闪色�Calipaea consimilis McLachlan 分布：栾川。 溪�科 Euphaeidae 尾溪�属 Bayadera Selys，1853 (44)巨齿尾溪�Bayadera medanopteryx Ris 分布：洛宁、栾川、嵩县。 2.2.2�总科 Coenagrionoidea �科 Coenagrionidae 黄�属 Ceriagrion Selys，1876 (45)长尾黄�Ceriagrion falla Ris 分布：洛宁、栾川、嵩县。 瘦�属 Ischnura Charpentier，1840 (46)青纹瘦�Ischnura senegalenensis Rambur 分布：栾川。 (47)二色瘦�Ischnura lobata Needham 分布：栾川、嵩县。 扇�科 Platycnemididae 长腹扇�属 Coeliccia Kirby，1890 (48)四斑长腹扇�Coeliccia didyma Selys 分布：栾川、孟津、偃师。 (49)六斑长腹扇�Coeliccia sexmaculatus Wang 分布：栾川、嵩县。 华扇�属 Sinocnemis Wilson & Zhou，2000 (50)河南华扇�Sinocnemis henanese Wang 分布：栾川、嵩县。 扇�属 Platycnemis Charpentier，1840 (51)白扇�Platycnemis foliacea foliacea Selys 分布：全地区广布。 (52)粉扇�Platycnemis phyllopoda Djakonov 分布：洛宁、栾川。 山�科 Megapodagriidae 藏山�属 Mesopodagrion McLachlan，1896 (53)藏山�Mesopodagrion tibetanum McLachlan 分布：洛宁、栾川。 齿山�属 Rhipidolest Ris，1912 (54)二星齿山�Rhipidolest nectans Needham 分布：栾川。 2.2.3丝�总科 Lestinoidea 丝�科 Lestidae 丝�属 Lestes Leach，1815 (55)蕾尾丝�Lestes nodalis Selys 分布：栾川。 综�科 Chlorolestidae 绿综�属 Megalestes Selys，1862 (56)褐腹绿综�Megalestes chengi Chao 分布：栾川。 (57)褐尾绿综�Megalestes distans Needham 分布：栾川、嵩县。 3 洛阳地区蜻蜓属种的数量分析 地位以及与全省所具有的各属、种之间相比有着明显的差异。差翅亚目在洛阳地区所含属、种的数量分别是22属37种，均翅亚目为15属20种，与全省范围内蜻蜓目属、种的比较来看，洛阳地区差翅亚目的属种数量占全省比例分别为52.4%和58.7%，而均翅亚目所占比例分别为78.9%和60.6%，总体来看，洛阳地区蜻蜓目昆虫占全省属、种的比例分别是60.7%和59.4%。由表1可以看出，差翅亚目的大蜓科、裂唇蜓科、蜓科、蜻科，均翅亚目的丽�科、色�科、溪�科、扇�科、山�科、综�科，无论从属的数量上，还是从种的数量上来看，在洛阳地区蜻蜓目昆虫的分布上所占的地位十分明显和重要，说明洛阳地区十分适合蜻蜓目昆虫的生存。由于洛阳地区跨黄河、长江两大水系，区内河流众多，有“四面环山，六水并流，八关通邑，十省通衢”之称，且区内山川丘陵交错，地形复杂多样，植被类型更是多样化，区域性较强，故在蜻蜓的分布上也表现出了丰富的多样性和明显的差异性，尤其是洛阳地区的西部和南部，雨水比较充沛，使得这些地区的蜻蜓数量和种类所占比例也比较高，蜻蜓资源也十分丰富，同时也说明，洛阳地区的水质还是比较好的。 参考文献： [1]黄小清，蔡笃程.水生昆虫在水质监测与评价中的应用[J].华南热带农业大学学报，2006，12(2)：72-75. 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Formosan Entomol.，2006，26(2)：187-195.山 东 农 业 科 学2014，46(5)：113～114，117Shandong Agricultural Sciences 关于蜻蜓的科技论文篇二 浅谈蜻蜓眼式玻璃珠的工艺型式与审美体验 摘 要：蜻蜓眼式玻璃珠系统地反映了中国琉璃珠的鼎盛时期，见证了中西文化全方位的交流过程，展示了人类文明的历史进程、地域特色、信仰方式、文化背景、科技发展以及审美趣味，是人类物质文明与精神文明的结晶。 关键词：蜻蜓眼式玻璃珠;审美;工艺 中图分类号：J524 文献标识码：A 文章编号：1005-5312(2013)03-0174-01 一、概述 蜻蜓眼式玻璃珠，是指以眼睛图案作为装饰的玻璃珠。在珠体上嵌入一种或数种不同于母体颜色，形成一层或多层类似眼睛的效果，或在珠体上造出凸出表面的眼睛形状，形成“鼓眼”，与蜻蜓的复眼十分相似。西方学界称之为“眼式珠”或“复合眼式珠”，安家瑶称它为“镶嵌玻璃珠”，这种珠子的制造方法多样，并非“镶嵌”一种方法，然而以其形式命名的“蜻蜓眼式玻璃珠”却更为形象和全面。 二、造型分类 蜻蜓眼式玻璃珠均为手工制造，所以会带有随意性，同时也具有唯一性，也就是说我们很难找到两件相同的珠子。如果完全依据其外观，我们发现难以对其进行准确的分类。国外学者曾经提出通过其上“眼珠”制造工艺的不同来对蜻蜓眼式玻璃珠进行分类的方法。我国出土蜻蜓眼式玻璃珠，根据其“眼珠”造型的不同所反映的制造工艺，可分为九种造型。 A型：层状眼珠。早期的层状眼珠，是在珠体上多次滴不同颜色的玻璃料，由下至上渐次减小，再加以修整而成。更为常见的做法是，按照上述方法单独制作眼珠，趁母体尚未凝固时嵌入，加以打磨修整而成。 Aa型：“瞳孔”位于眼眶正中，又称为同心圆纹眼珠。在中国出土的蜻蜓眼式玻璃珠中，年代最早。 Ab型：“瞳孔”位于一侧，即离心圆纹眼珠。整体形成“斜视”的效果，给珠体平添活泼的氛围。 B型：圆斑状眼珠。艾森称之为“简易点状眼珠”，是制作最简单的一种类型，将不同于母体颜色的玻璃料滴在母体上，或将玻璃料滴加工成适当形状后嵌入未凝固的母体，略加修整即可制成。“眼”整体仅为一种颜色的玻璃料。 Ba型：平齐圆斑状眼珠。将加工好的玻璃料滴(即眼珠)嵌入母体，然后修整齐平。 Bb型：突出圆斑状。眼珠，保持滴上的玻璃料凸出于母体的状态，有时甚至通过修整突出强调。推测制造工艺应是：“先制成一带穿孔的圆形内胎，内胎先经烧制，然后在胎的外部再加涂白色的料，白色料之外再涂各种彩色料，以组成各种纹饰。 C型：嵌环眼珠。将不同于母体颜色的玻璃料制成细条，嵌入母体，近环形，成为“眼眶”，环内的母体颜色形成眼珠的效果。嵌入的料环略呈弯月形，眼珠整体给人一种“斜视”的印象，嵌入的料环已脱落，时代为战国。 D型：角锥状眼珠。将母体制成带有多个角锥的不规则形态或在圆形母体上嵌入单独制作的角锥，这种装饰手法要和其他方式组合运用，角锥状眼珠最为突出。 E型：套圈眼珠。一个大圆圈中套若干小圆圈，艾森描述为“小眼分组置于特定颜色(通常是棕色)的区域”，小圆圈的数量似有定规，通常为六个或七个，其中一个位于中心，其余环绕置于周围，在港台收藏界常被称为“六星纹”和“七星纹”。 F型：镶嵌玻璃料卷眼珠。是在母体上滴大滴的玻璃料，在周围镶嵌不同颜色玻璃料条裹成的卷，形成眼眶的同时，又具有睫毛的效果，艾森简称为“镶嵌料卷”。 H型：几何线间隔眼珠。用连珠点纹形成圆、椭圆、三角等形状，将珠体表面的眼珠分隔开来，形成若干独立的小单元。 I型：组合型眼珠，即复合眼珠。采取多种装饰手法于一体。上述八型蜻蜓眼式玻璃珠中很多装饰手法都不是单一的，分型的依据是主要的装饰手法。 三、工艺特征与装饰纹饰 蜻蜓眼式玻璃珠集中出现在春秋战国时期，其造型、色彩及制作工艺均具有多样性。从质地上讲，有陶胎与玻璃胎两种，玻璃胎又分为透明与半透明。从造型上看，有方、圆、管状形，亦有相对内敛、平滑、整体的表现方式，亦有造型夸张、强调眼球凸出的效果。 蜻蜓眼式玻璃珠的纹饰丰富多彩，以眼形纹为装饰，最初是从埃及或西亚经印度传入中国的。融入中国文化后，蜻蜓眼式玻璃珠最初的宗教象征意义渐渐消失，在纹饰上也出现了更多中国式样的图案。比如：对称图案或点线连接，还有称为“珍珠地”或“连珠纹”的纹饰都是当时中国流行的样式。典型纹样是大眼里套贴小眼的复眼星纹珠，根据小眼数目被分成三星纹、五星纹、六星纹、七星纹等，甚至有十二星纹。此外，春秋时出现的被称作泼墨纹的珠子，尤其具有水墨大写意的雏形，其纹饰妙绝、配色讲究，有勾魂摄魄的惊人美感。 四、美学特性与审美感受 黑格尔认为，艺术形式不是随意创造出来的，相反，它们产生于一定的社会和历史状态的具体规定性之中。正如蜻蜓式玻璃珠注定只会产生于中西文化有所交流的大背景下，也只能产生在先人们熟练掌握玻璃制作技术的情况下。而人类对抽象的几何形图案有一种天然的爱好和一种天赋的感觉，也正是因为这种感觉，先人们才首先选择眼形纹构成琉璃珠的装饰图案。 审美就是感受、领悟客观事物或现象所呈现的美;是先人们将社会实践中与客观事物或现象，以历史为背景所建构的一种特殊表现性关系。西方的艺术创造是入木三分的细腻肌肉块状和骨骼关节灵活的直观再现。东方艺术则是充分利用外在条件的包裹意象影射着人体内在的那种气质和想象。“蜻蜓眼”作为琉璃艺术的代表，是人类审美表现关系专注于对象生动可感的表现性形式，是合规律性与目的性的统一，它们与先人首先形成了意志实践关系和理智认知关系。 五、民族创新性与图腾崇拜 战国早期以后，楚地成为中国蜻蜓眼式玻璃珠最为流行的地区，仿制的蜻蜓眼式珠，与此是密不可分的。这些模仿蜻蜓眼式玻璃珠的标本，材质之多样，形式之丰富，不见于西方古代世界，应当是本土制造的。它们的存在表明，蜻蜓眼式玻璃珠传入之后，得到了本土文化的强烈共鸣。 楚人有强烈的的艺术创造意识，从来不满足于单纯的模仿，楚国利用已经掌握的玻璃工艺仿制了大量的蜻蜓眼式玻璃珠，在仿制过程中，极富创造力的楚人由于自己审美习惯，把自己偏爱的传统纹样也添加一点进去，蜻蜓眼式玻璃珠上醒目的菱形纹就是楚人偏爱的一种纹样。从玻璃珠的发展来看，玻璃珠上的纹饰越来越富于变化，越来越丰富。单纯的蜻蜓眼纹装饰发展到多种纹饰组合的绚丽繁复的复合纹饰，使玻璃珠更加精美、典雅，充分体现出楚人审美情趣。 蜻蜓眼式玻璃珠具有多方面社会功能。由于其外形极具观赏性，不仅有精美的装饰艺术特性，更多的是贵族们把能够佩戴它作为身份的象征。其眼形纹饰也有明显的宗教信仰含义。佛教徒对琉璃极其重视，把它视为七宝之一。在魏晋南北朝时期，汉译的印度佛经亦有记载。“骨之精气凝为瞳孔。筋之精气凝为黑眼珠。气之精气凝为白眼仁。”眼睛乃“心之符也”。可见眼球凝聚了不可替代的原始神秘力量，人们相信眼球的魔力，并且认为眼球越多魔力越大。 六、结语 蜻蜓眼式玻璃珠最早在公元前二千纪在地中海沿岸出现，进入中国的时间不晚于春秋晚期。蜻蜓眼式玻璃珠系统地反映了中国琉璃珠的鼎盛时期，见证了中西文化全方位的交流过程，为科学研究中国古玻璃艺术提供了契机。 参考文献： [1]王敏.琉璃[J].上海工艺美术，1998，(03). 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可以参考这篇文章《中国蔬菜昆虫学研究的主要成就和展望》朱国仁以下是摘要 我国是世界最大的蔬菜生产和消费国.1997年全国蔬菜播种面积1128万hm2,总产量3.45亿吨[1],年人均占有量276kg,分别比1987年增长102%、123%和130%.我国用3.94%耕地创造的蔬菜年产值已超过2500亿元,在种植业中仅次于粮食位居第二,蔬菜出口额122亿元.列农产品首位,蔬菜生产已成为农村的一项支柱性产业.科学技术进步是提高蔬菜生产水平的技术保障.我国有记载的蔬菜害虫700多种[2],天敌781种[3].其中分布广泛、危害性较重的害虫约60余种,包括小菜蛾、甜菜夜蛾、黄曲条跳甲、棉钤虫、烟青虫、温室白粉虱、美洲斑潜蝇、南美斑潜蝇、朱砂叶螨、侧多食跗线螨、菜蚜和瓜(棉)蚜等世界性害虫(螨).建国50年来,蔬菜昆虫学密切结合生产,在不断地解决害虫防治问题基础上逐步发展起来.其保障蔬菜生产的作用估计为8%～10%;同时相关的理论性研究也有可喜的进展,使之成为农业昆虫学领域蓬勃发展的分支学科.