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近10年來,由于海洋在沿海國家可持續發展中的戰略地位日益突出,以及人類對海洋環境特殊性和海洋生物多樣性特征的認識不斷深入,海洋生物資源多層面的開發利用極大地促進了海洋生物技術研究與應用的迅速發展。1989年首屆國際海洋生物技術大會(以下簡稱MPS大會)在日本召開時僅有幾十人參加,而1997年第四屆IMBC大會在意大利召開時參加入數達1000多人。現在IMBC會議已成為全球海洋生物技術發展的重要標志,出現了火紅的局面。《IMBC2000》在澳大利亞剛剛開過,《IMBC2003》的籌備工作在日本已經開始,以色列為了舉辦們《IMBC2006》早早作了宣傳,并爭到了舉辦權。每3年一屆的IMBC不僅吸引了眾多高水平的專家學者前往展示與交流研究成果,探討新的研究發展方向,同時也極大地推動了區域海洋生物技術研究的發展進程。在各大洲,先后成立了區域性學術交流組織,如亞太海洋生物技術學會、歐洲海洋生物技術學會和泛美海洋生物技術協會等。各國還組建了一批研究中心,其中比較著名的為美國馬里蘭大學海洋生物技術中心、加州大學圣地亞哥分校海洋生物技術和環境中心,康州大學海洋生物技術中心,挪威貝爾根大學海洋分子生物學國際研究中心和日本海洋生物技術研究所等。這些學術組織或研究中心不斷舉辦各種專題研討會或工作組會議研究討論富有區域特色的海洋生物技術問題。1998年在歐洲海洋生物技術學會、日本海洋生物技術學會和泛美海洋生物技術協會的支持下,原《海洋生物技術雜志》與《分子海洋生物學和生物技術》合刊為《海洋生物技術》學報(以下簡稱MBT),現在它已成為一份具有權威性的國際刊物。海洋生物技術作為一個新的學科領域已明確被定義為“海洋生命的分子生物學如細胞生物學及其它的技術應用”。
為了適應這種快速發展的形勢,美國、日本、澳大利亞等發達國家先后制定了國家發展計劃,把海洋生物技術研究確定為21世紀優先發展領域。1996年,中國也不失時機地將海洋生物技術納入國家高技術研究發展計劃(863計劃),為今后的發展打下了基礎。不言而喻,迄今海洋生物技術不僅成為海洋科學與生物技術交叉發展起來的全新研究領域,同時,也是21世紀世界各國科學技術發展的重要內容并將顯示出強勁的發展勢頭和巨大應用潛力。
1.發展特點
表1和表2列出的資料大體反映了當前海洋生物技術研究發展的主要特點。
1.1加強基礎生物學研究是促進海洋生物技術研究發展的重要基石
海洋生物技術涉及到海洋生物的分子生物學、細胞生物學、發育生物學、生殖生物學、遺傳學、生物化學、微生物學,乃至生物多樣性和海洋生態學等廣泛內容,為了使其發展有一個堅實的基礎,研究者非常重視相關的基礎研究。在《IMBC2000》會議期間,當本文作者詢問一位資深的與會者:本次會議的主要進步是什么?他毫不猶豫的回答:分子生物學水平的研究成果增多了。事實確實如此。近期的研究成果統計表明,海洋生物技術的基礎研究更側重于分子水平的研究,如基因表達、分子克隆、基因組學、分子標記、海洋生物分子、物質活性及其化合物等。這些具有導向性的基礎研究,對今后的發展將有重要影。
1.2推動傳統產業是海洋生物技術應用的主要方面
目前,應用海洋生物技術推動海洋產業發展主要聚焦在水產養殖和海洋天然產物開發兩個方面,這也是海洋生物技術研究發展勢頭強勁。充滿活力的原因所在。在水產養殖方面,提高重要養殖種類的繁殖、發育、生長和健康狀況,特別是在培育品種的優良性狀、提高抗病能力方面已取得令人鼓舞的進步,如轉生長激素基因魚的培育、貝類多倍體育苗、魚類和甲殼類性別控制、疾病檢測與防治、DNA疫苗和營養增強等;在海洋天然產物開發方面,利用生物技術的最新原理和方法開發分離海洋生物的活性物質、測定分子組成和結構及生物合成方式、檢驗生物活性等,已明顯地促進了海洋新藥、酶、高分子材料、診斷試劑等新一代生物制品和化學品的產業化開發。
表1近期IMBC大會研討的主要內容
表2近期IMBC大會和《MarineBiotechnology》學報論文統計表
1.3保證海洋環境可持續利用是海洋生物技術研究應用的另一個重要方面
利用生物技術保護海洋環境、治理污染,使海洋生態系統生物生產過程更加有效是一個相對比較新的應用發展領域,因此,無論是從技術開發,還是產業發展的角度看,它都有巨大的潛力有待挖掘出來。目前已涉及到的研究主要包括生物修復(如生物降解和富集、固定有毒物質技術等)、防生物附著、生態毒理、環境適應和共生等。有關國家把“生物修復”作為海洋生態環境保護及其產業可持續發展的重要生物工程手段,美國和加拿大聯合制定了海洋環境生物修復計劃,推動該技術的應用與發展。
1.4與海洋生物技術發展有關的海洋政策始終是公眾關注的問題
其中海洋生物技術的發展策略、海洋生物技術的專利保護、海洋生物技術對水產養殖發展的重要性、轉基因種類的安全性及控制問題、海洋生物技術與生物多樣性關系以及海洋環境保護等方面的政策、法規的制定與實施倍受關注。
2.重點發展領域
當前,國際海洋生物技術的重點研究發展領域主要包括如下幾個方面:
2.1發育與生殖生物學基礎
弄清海洋生物胚胎發育、變態、成熟及繁殖各個環節的生理過程及其分子調控機理,不僅對于闡明海洋生物生長、發育與生殖的分子調控規律具有重要科學意義,而且對于應用生物技術手段,促進某種生物的生長發育及調控其生殖活動,提高水產養殖的質量和產量具有重要應用價值。因此,這方面的研究是近年來海洋生物技術領域的研究重點之一。主要包括:生長激素、生長因子、甲狀腺激素受體、促性腺激素、促性腺激素釋放激素、生長一催乳激素、滲透壓調節激素、生殖抑制因子、卵母細胞最后成熟誘導因子、性別決定因子和性別特異基因等激素和調節因子的基因鑒定、克隆及表達分析,以及魚類胚胎于細胞培養及定向分化等。
2.2基因組學與基因轉移
隨著全球性基因組計劃尤其是人類基因組計劃的實施,各種生物的結構基因組和功能基因組研究成為生命科學的重點研究內容,海洋生物的基因組研究,特別是功能基因組學研究自然成為海洋生物學工作者研究的新熱點。目前的研究重點是對有代表性的海洋生物(包括魚、蝦、貝及病原微生物和病毒)基因組進行全序列測定,同時進行特定功能基因,如藥物基因、酶基因、激素多肽基因、抗病基因和耐鹽基因等的克隆和功能分析。在此基礎上,基因轉移作為海洋生物遺傳改良、培育快速生長和抗逆優良品種的有效技術手段,已成為該領域應用技術研究發展的重點。近幾年研究重點集中在目標基因篩選,如抗病基因、胰島素樣生長因子基因及綠色熒光蛋白基因等作為目標基因;大批量、高效轉基因方法也是基因轉移研究的重點方面,除傳統的顯微注射法、基因槍法和攜帶法外,目前已發展了逆轉錄病毒介導法,電穿孔法,轉座子介導法及胚胎細胞介導法等。
2.3病原生物學與免疫
隨著海洋環境逐漸惡化和海水養殖的規模化發展,病害問題已成為制約世界海水養殖業發展的瓶頸因子之一。開展病原生物(如細菌、病毒等)致病機理、傳播途徑及其與宿主之間相互作用的研究,是研制有效防治技術的基礎;同時,開展海水養殖生物分子免疫學和免疫遺傳學的研究,弄清海水魚、蝦、貝類的免疫機制對于培育抗病養殖品種、有效防治養殖病害的發生具有重要意義。因此,病原生物學與免疫已成為當前海洋生物技術的重點研究領域之一,重點是病原微生物致病相關基因、海洋生物抗病相關基因的篩選、克隆,海洋無脊椎動物細胞系的建立、海洋生物免疫機制的探討、DNA疫苗研制等。
2.4生物活性及其產物
海洋生物活性物質的分離與利用是當今海洋生物技術的又一研究熱點。現人研究表明,各種海洋生物中都廣泛存在獨特的化合物,用來保護自己生存于海洋中。來自不同海洋生物的活性物質在生物醫學及疾病防治上顯示出巨大的應用潛力,如海綿是分離天然藥物的重要資源。另外,有一些海洋微生物具有耐高溫或低溫、耐高壓、耐高鹽和財低營養的功能,研究開發利用這些具特殊功能的海洋極端生物可能獲得陸地上無法得到的新的天然產物,因而,對極端生物研究也成為近年來海洋生物技術研究的重點方面。這一領域的研究重點包括抗腫瘤藥物、工業酶及其它特殊用途酶類、極端微生物定功能基因的篩選、抗微生物活性物質、抗生殖藥物、免疫增強物質、抗氧化劑及產業化生產等。
2.5海洋環境生物技術
該領域的研究重點是海洋生物修復技術的開發與應用。生物修復技術是比生物降解含義更為廣泛,又以生物降解為重點的海洋環境生物技術。其方法包括利用活有機體、或其制作產品降解污染物,減少毒性或轉化為無毒產品,富集和固定有毒物質(包括重金屬等),大尺度的生物修復還包括生態系統中的生態調控等。應用領域包括水產規模化養殖和工廠化養殖、石油污染、重金屬污染、城市排污以及海洋其他廢物(水)處理等。目前,微生物對環境反應的動力學機制、降解過程的生化機理、生物傳感器、海洋微生物之間以及與其它生物之間的共生關系和互利機制,抗附著物質的分離純化等是該領域的重要研究內容。
3.前沿領域的最新研究進展
3.1發育與生殖調控
應用GIH(性腺抑制激素)和GSH(性腺刺激激素)等激素調控甲殼類動物成熟和繁殖的技術[1],研究了甲狀腺激素在金紹生長和發育中的調控作用,發現甲狀腺激素受體mRNA水平在大腦中最高,在肌肉中最低,而在肝、腎和鰓中表達水平中等,表明甲狀腺素受體在成體金銀腦中起著重要作用[1],對海鞘的同源框(Homeobox)基因進行了鑒定,分離到30個同源框基因[1],建立了青鳉的同源框(Homeobox)基因[1],建立了青鳉胚胎干細胞系并通過細胞移植獲得了嵌合體青鳉[1],建立了虹鱒原始生殖細胞培養物并分離出Vasa基因[2],進行斑節對蝦生殖抑制激素的分離與鑒定[2],應用受體介導法篩選GnRH類似物,用于魚類繁殖[2],建立了海綿細胞培養技術,用于進行藥物篩選[2],建立了將海膽胚胎作為研究基因表達的模式系統[2],通過基因轉移開展了海膽胚胎工程的研究[2],研究了人葡糖轉移酶和大鼠已糖激酶cDNA在虹鱒胚胎中的表達[3],建立了通過細胞周期蛋白依賴的激酶活性測定海水魚苗細胞增殖速率的方法[3],研究了幾丁質酶基因在斑節對蝦蛻皮過程中的表達[4],從海參分離出同源框基因,并進行了序列的測定[4]。
3.2功能基因克隆
建立了牙鲆肝臟和脾臟mRNA的表達序列標志,從深海一種耐壓細菌中分離到壓力調節的操縱子,從大西洋鮭分離到雌激素受體和甲狀腺素受體基因,從挪威對蝦中分離到性腺抑制激素基因[1];將DNA微陣列技術在海綿細胞培養上進行了應用,構建了班節對蝦遺傳連鎖圖譜,建立了海洋紅藻EST,從海星卵母細胞中分離出成熟蛋白酶體的催化亞基,初步表明硬骨頭魚類IGF-I原E一肽具有抗腫瘤作用[2];構建了海洋酵母De—baryomyceshansenii的質粒載體,從鯉魚血清中分離純化出蛋白酶抑制劑,從蘭蟹血細胞中分離到一種抗菌肽樣物質,從紅鮑分離到一種肌動蛋白啟動子,發現依賴于細胞周期的激酶活性可用作海洋魚類苗種細胞增殖的標記,克隆和定序了鰻魚細胞色素P4501AcD-NA,通過基因轉移方法分析了鰻細胞色素P450IAI基因的啟動子區域,分離和克隆了鰻細胞色素P450IAI基因,建立了適宜于溝紹遺傳作圖的多態性EST標記,構建了黃蓋鰈EST數據庫并鑒定出了一些新基因,建立了班節對蝦一些組織特異的EST標志,從經HirameRhabdovirus病毒感染的牙鲆淋巴細胞EST中分離出596個cDNA克隆[3];用PCR方法克隆出一種自體受精雌雄同體魚類的ß一肌動蛋白基因,從金鯛cDNA文庫中分離出多肽延伸因子EF-2CDNA克隆,在湖鱒基因組中發現了TC1樣轉座子元件[4];鑒定和克隆出的基因包括:南美白對蝦抗菌肽基因、牡蠣變應原(allergen)基因、大西洋鰻和大西洋鮭抗體基因、虹鱒Vasa基因、青鳉P53基因組基因、雙鞭毛藻類真核啟始因子5A基因、條紋鱸GtH(促性腺激素)受體cDNA、鮑肌動蛋白基因、藍細菌丙酮酸激酶基因、鯉魚視紫紅質基因調節系列以及牙鲆溶菌酶基因等[1—4]。
3.3基因轉移
分離克隆了大馬哈魚IGF基因及其啟動子,并構建了大馬哈魚IGF(胰島素樣生長因子)基因表達載體[1]。通過核定位信號因子提高了外源基因轉移到斑馬魚卵的整合率[1],建立了快速生長的轉基因羅非魚品系并進行了安全性評價;對轉基因羅非魚進行了三倍體誘導,發現三倍體轉基因羅非魚盡管生長不如轉基因二倍體快,但優于未轉基因的二倍體魚,同時,轉基因三倍體雌魚是完全不育的,因而具有推廣價值[2];研究了超聲處理促進外源DNA與金鯛結合的技術方法,將GFP作為細胞和生物中轉基因表達的指示劑;表明轉基因溝鯰比對照組生長快33%,且轉基因魚逃避敵害的能力較差,因而可以釋放到自然界中,而不會對生態環境造成大的危害[3];應用GFP作為遺傳標記研究了斑馬魚轉基因的條件優化和表達效率[3];在抗病基因工程育種方面,構建了海洋生物抗菌肽及溶菌酶基因表達載體并進行了基因轉移實驗[2];在轉基因研究的種類上,目前已從經濟養殖魚類逐步擴展到養殖蝦、貝類及某些觀賞魚類[2.3]。通過基因槍法將外源基因轉到虹鱒肌肉中獲得了穩定表達[4]。
3.4分子標記技術與遺傳多樣性
研究了將魚類基因內含子作為遺傳多樣性評價指標的可行性,應用SSCP和定序的方法研究了大西洋和地中海幾種海洋生物的遺傳多樣性[1]。研究了南美白對蝦消化酶基因的多態性[1];利用寄生性原生動物和有毒甲藻基因組DNA的間隔區序列作標記檢測環境水體中這些病原生物的污染程度,應用18S和5.8S核糖體RNA基因之間的第一個內部間隔區(ITC—1)序列作標記進行甲殼類生物種間和種內遺傳多樣性研究[2];研究了斑節對蝦三個種群的線粒體DNA多態性,用PCR技術鑒定了夏威夷Gobioid苗的種類特異性。通過測定內含子序列揭示了南美白對蝦的種內遺傳多樣性,采用同功酶、微衛星DNA及RAPD標記對褐鱒不同種群的遺傳變異進行了評價,在平魚鑒定并分離出12種微衛星DNA,在美國加州魷魚上發現了高度可變的微衛星DNA[3];弄清了一種深水魚類(Gonostomagracile)線粒體基因組的結構,并發現了硬骨魚類tRNA基因重組的首個實例,測定了具有重要商業價值的海水輪蟲的衛星DNA序列,用RAPD技術在大鯪鲆和鰨魚篩選到微衛星重復片段,從多毛環節動物上分離出高度多態性的微衛星DNA,用RAPD技術研究了泰國東部泥蟹的遺傳多樣性[3];用AFLP方法分析了母性遺傳物質在雌核發育條紋鱸基因組中的貢獻[4]。
3.5DNA疫苗及疾病防治
構建了抗魚類壞死病毒的DNA疫苗[1];開展了虹鱒IHNVDNA疫苗構建及防病的研究,表明用編碼IHNV糖蛋白基因的DNA疫苗免疫虹鱒,誘導了非特異性免疫保護反應,證明DNA免疫途徑在魚類上的可行性,從虹鱒細胞系中鑒定出經干擾素可誘導的蛋白激酶[2];建立了養殖對蝦病毒病原檢測的ELISA試劑盒,用PCR等分子生物學技術鑒定了蝦類的病毒性病原,將魚類的非特異性免疫指標用于海洋環境監控,研究了抗病基因轉移提高鯛科魚類抗病力的可行性,研究了蛤類唾液酸凝集素的抗菌防御反映[2];研究了一種海洋生物多糖及其衍生物的抗病毒活性[3];建立了測定牡蠣病原的PCR—ELISA方法[3];研究了LatrunculinB毒素在紅海綿體內的免疫定位[4]。
3.6生物活性物質
從海藻中分離出新的抗氧化劑[1],建立了大量生產生物活性化合物的海藻細胞和組織培養技術,建立了通過海綿細胞體外培養制備抗腫瘤化合物的方法[1];從不同生物(如對蝦和細菌)中鑒定分離出抗微生物肽及其基因,從魚類水解產物中分離出可用作微生物生長底物的活性物質,海洋生物中存在的抗附著活性物質,用血管生成抑制劑作為抗受孕劑,從蟹和蝦體內提取免疫激活劑,從海洋藻類和藍細菌中純化光細菌致死化合物,海星抽提物在小鼠上表現出批精細胞形成的作用,從海洋植物Zosteramarina分離出一種無毒的抗附著活性化合物,從海綿和海鞘抽提物分離出抗腫瘤化合物,開發了珊瑚變態天然誘導劑,從海膽中分離出一種抗氧化的新藥,在海洋雙鞭毛藻類植物中鑒定出長碳鏈高度不飽和脂肪酸(C28),表明海洋真菌是分離抗微生物肽等生物活性化合物的理想來源[2];發現海洋假單胞桿菌的硫酸多糖及其衍生物具有抗病毒活性,從硬殼蛤分離出谷光甘肽一S一轉移酶,從鯉血清中分離出絲氨酸蛋白酶抑制劑,從海綿中分離出氨激脯氨酸二肽酶,從一種珊瑚分離出具DNA酶樣活性的物質,建立了開放式海綿養殖系統,為生物活性物質的大量制備提供了充足的海綿原料[3];從蝦肌水解產物中分離到抗氧化肽物質[4];從一種海洋細菌中分離純化出N一乙酸葡糖胺一6一磷酸脫乙酸酶[4]。
3.7生物修復、極端微生物及防附著
研究了轉重金屬硫蛋白基因藻類對海水環境中重金屬的吸附能力,表明明顯大于野生藻類[1],研究了石油降解微生物在修復被石油污染的海水環境上的可療性及應用潛力[1];研究了海洋磁細菌在去除和回收海水環境中重金屬上的應用潛力[1];用Bacillus清除養魚場污水中的氮,用分子技術篩選作為海水養殖餌料的微藻,開發了六價鉻在生物修復上的應用潛力,分離出耐冷的癸烷降解細菌,研究了海洋環境中多芳香化烴的微生物降解技術[2];從噬鹽細菌分離出滲透壓調節基因,并生產了重組Ectoine(滲透壓調節因子),從2650米的深海分離到一種耐高溫的細菌,這種細菌可用來分離耐高溫和熱穩定的酶,在耐高溫的archaea發現了D型氨基酸和無氧氨酸消旋酶,測定了3種海洋火球菌的基因組DNA序列,借助于CROSS/BLAST分析進行了特定功能基因的篩選,從海底沉積物、海水和北冰洋收集了1000多種噬冷細菌,并從這些細菌中分離到多種冷適應的酶[2];建立了一種測定藤壺附著誘導物質的簡單方法,研究了Chlorophyta和共生細菌之間附著所必需的形態上相互作用,研究了珊瑚抗附著物質(dterpene)類似物的抗附著和麻醉作用[3];分析了海岸環境中污著的起始過程,并對沉積物和附著物的影響進行了檢測[4]。
楊樹是東海縣最主要的造林綠化樹種之一,栽植楊樹已成為該縣農村致富的支柱產業之一。據統計該縣已發展楊樹4萬多公頃,蓄積量達160余萬立方米,楊木及加工年總產值可達5億多元。楊樹為培育森林資源、保護生態環境、發展林業生產和該縣的新農村建設發揮了巨大作用。隨著種植面積的不斷擴大,由于樹種單一、林相單純常引起以楊舟蛾、楊尺蛾、楊樹天牛等蟲害和新造林出現大面積枯死等病害日趨加劇,經常大面積暴發成災,在一定程度上制約了楊樹產業發展的現狀。經省林科院、省森防站等單位合作研究,目前在病害暴發原因、蟲害防治生物篩選和病蟲害生態無公害防治技術等方面取得了很大的進展。
1楊樹新造林病害發生原因及防治對策
1.1發生原因
近幾年,周邊地區楊樹新造林病害發生嚴重,成活率較低,有的地塊甚至全軍覆滅。通過對近20余個苗圃近10萬株楊樹苗和部分新造林的調查發現,造成楊樹新造林發病、死亡的原因主要有以下幾個方面。
(1)密度過大。絕大多數農戶沒有按標準化育苗操作規程育苗。由于近幾年楊樹苗木價格持高不下,一些苗圃和育苗戶為了追求一時的經濟利益,加大育苗密度,扦插密度超過規定標準的2倍以上,達9.0~10.5萬株/hm2,有的甚至還多,造成苗木抗病性降低。
(2)施肥過多。苗戶為了追求苗木的出圃量,大量追施化肥。據了解,有的苗戶追施碳銨和尿素達3000kg/hm2,部分苗戶也都在2250kg/hm2左右,使苗木生長期推遲。這樣苗木雖然長高了、長粗了,但苗木組織不充實,木質化程度低,細胞壁過薄,機械組織不發達,致使苗木抵抗自然災害的能力降低。
(3)長期單一培育。單一培育楊樹苗等深根系樹種,使苗圃的土壤肥力下降,同時造成危害楊樹的病原微生物的大量累積,這樣一旦環境條件適宜,楊樹苗即可發病。
(4)未選擇優良種條。大部分苗戶沒有按照要求選擇良種壯苗作為種條來繁殖苗木,而是采用留床苗和買剩下的瘦弱苗,以及平茬剪下的插條作為種條來培育苗木;再加上苗圃管理粗放,沒有按照育苗技術要求進行科學施肥、灌水、除草、治病除蟲等,使苗圃內病原菌微生物長期積累、存活,這樣一旦苗木的抵抗性降低,極易發生病害。
1.2防治對策
防治該病的重點是做好預防,如果預防措施到位,是完全可以避免和控制病害發生的。針對目前在苗圃管理和新造林技術中存在的問題,應做好以下幾個方面的工作。
(1)最好在冬季將圃地深翻晾曬,春季育苗前(2月份)施土雜肥75m3/hm2、甲拌磷120kg/hm2、硫酸亞鐵150~225kg/hm2,整地作床后育苗。
(2)避免重茬。對同一苗圃地最好不要連年培育同一品種的樹苗,將深根性樹種與淺根性樹種、落葉樹種與常綠樹種每隔2年相互輪作1次。
(3)應選擇優良粗壯的插條作為種條,避免使用瘦弱苗、帶病蟲種苗作為種條來培育苗木,這樣可以培育出健壯的苗木,提高苗木的抗病蟲害能力。
(4)苗木密度要合理,培育苗木技術要規范。
(5)插穗在扦插前,要用50%多菌靈+75%百菌清1000倍液或50%多菌靈+40%拌種雙1000倍液浸泡2h后再行扦插。在生長季節從6月中下旬開始,每隔15d噴50%多菌靈或75%百菌清、50%退菌特800倍液、70%甲基托布津1000倍液,連噴3遍,可起到防病、治病效果。
(6)起苗時,要盡量保持根系完整,做到隨起隨運、隨栽,若不能及時栽植的,最好放在水堂中浸泡,栽植前用70%代森錳鋅700倍液浸泡20h后再栽,栽植后的苗木要及時澆水培土。盡量避免從外地長途調運苗木,若確實需要,要對苗木進行包裝保濕之后再運輸。2楊樹爛皮病及其防治
楊樹爛皮病別名楊樹腐爛病,癥狀是發生在樹干及枝條上,表現為干腐及枯枝2種類型。干腐型主要發生在主干、大枝及枝干分叉處。初期病部呈暗褐色水腫狀斑,皮層組織腐爛變軟,病斑失水后樹皮干縮下陷,有時龜裂,有明顯的黑褐色邊緣。后期病斑上生出許多針頭狀黑色小突起,即病菌分生孢子器,潮濕時從中擠出橘紅色卷絲狀分生孢子角。在適宜的條件下,病斑擴展快,當病斑包圍樹干一周時,其上部枯死。病斑皮層變暗褐色腐爛,有時可達木質部,易與木質部剝離。當環境條件有利樹木生長時,抗病性提高,病斑周圍可長出愈傷組織,阻止病斑的擴展。枯梢型主要發生在一至四年生幼樹或大樹枝條上,初期病部呈暗灰色,癥狀不明顯,當病部迅速擴展繞枝干一周后,其上部枯死。此后,枯枝上散生許多小黑點,即病菌的分生孢子器。
病菌以菌絲、分生孢子器或子囊殼在病組織內越冬。翌年春天,當溫度在10~15℃、濕度為60%~80%時,產生分生孢子進行傳播,孢子萌發通過各種傷口侵入寄主組織,潛育期為6~10d。每年3月中下旬開始發病,形成新病斑,老病斑繼續擴展。4月中旬至5月下旬為發病盛期,10月停止發展。楊樹爛皮病的2種病原真菌均為弱寄生菌,只能侵染生長不良、樹勢衰弱的樹木。病菌先在各種傷口或衰弱部位生活,并逐步對活組織進行侵染。樹皮含水量與病害有密切關系,樹皮含水量低有利于病害的發生,該病菌可以在枯死的樹木上進行較長時間的腐生生活。一切不利于楊樹生長的環境因素,如氣候條件、土壤條件、管理粗放、其他病蟲危害等使樹木生長衰弱,都可以導致該病的發生。病害發生嚴重的大樹,可刮除病斑,涂藥防治。
3楊樹主要害蟲防治
(1)食葉類害蟲。主要指楊扇舟蛾、楊小舟蛾、楊二尾舟蛾、楊黃卷葉螟、刺蛾、楊尺蠖、金龜子等。幼樹可在害蟲低齡期、蟲態相對整齊時用高壓噴霧機噴灑滅幼脲防治。高大樹木,可用氧化樂果、久效磷等在樹干基部或根部打孔注射防治,也可用煙霧機熏煙。
選擇的區域位于昌黎縣大灘鄉陳啟民海參養殖場,面積53.33hm2。海參出池以后將池水排干,清除池內原有附著基及過多的淤泥,讓池底得到充分的風吹及暴曬。單個池塘面積為2~3hm2,底質為砂礫底或硬泥底質,池塘水深2.5m左右。
1.2池塘的改造
敷設附著基前先在池內開挖一條長0.3~0.4m深的環溝,環溝面積占池塘面積的20%~25%;坡度不宜太大,以免有泥沙淤積。南北各設進、排水閘門一個,以自然納水為宜,夏、冬季水位要納至高位,以利于海參夏眠與越冬;水源應避免淡水注入,無工農業污染,特別注意不得有油污侵入。
1.3敷設附著基
PC管附著基:選擇直徑2.5cm,長、寬各80cm的U型PC管做骨架。把U型PC管倒插入泥土中20cm,從池塘的一頭均勻排列在整個池塘中,每個礁體之間的行距、列距設置為4m,最后用巨型棕色網覆蓋整個池子,再在參礁與參礁之間壓上裝半袋沙子的聚乙烯網袋壓實以便形成多孔的結構。整個附著基的鋪設面積占整個池底的45%以上,比普通石塊附著基鋪設面積提高15%。該附著基使用期限不超過兩年,比石塊礁清塘容易得多,可極大地降低病害的發生。
2放苗前的準備
2.1池塘修整及消毒
在春季氣溫開始回升以后修整池邊,加固池堤,疏通進排水渠道,并對海參池邊進行加固、護坡。一切準備就緒后開始進水40cm左右,按照225kg/hm2的量使用漂白粉兌水化漿,濾過渣子后,全池潑灑,在進水口處安裝上閘板,用80目篩絹做成過濾網,以防止小魚、蝦、蟹及其卵進入池內。兩天后將水全部排出,使用經過濾消毒的海水全池換水3~5d,每天兩個潮水,檢測水質合格后,方可進水70~80cm。
2.2基礎餌料的培養
3月下旬開始進水施有機肥培養基礎餌料。即把發酵好的雞糞均勻撒播在池底,施肥數量為1500kg/hm2,經過大約10d浸泡,雞糞中的營養成分完全溶解在池水中,為藻類繁殖提供了充足的養份,水位保持在0.8~1m以內,隨著水溫的逐步上升,餌料生物大量繁殖,水色呈現黃綠、黃褐色,利于海參早期攝食。
3大規格海參苗種放養
3.1海參苗種質量
苗種采購來自海參良種繁育場,規格在70~80頭/kg,體表干凈、無粘液,體態伸展活動自如,不抱團,肉刺完整、尖挺,攝食量大、排便迅速呈條狀,確保健康參苗進入養成池。
3.2放養時間及密度
4月初水溫10℃左右時選擇無風、晴朗天氣,池塘水溫與苗種繁育池的溫度控制在2℃以內,放養時要有潛水員操作,讓參苗自行爬入附著基中棲息、避敵,放養密度控制在3~3.5頭/m2。
3.3餌料投喂
放養初期通過施肥繁殖底棲餌料生物,主要是底棲硅藻;攝食生長旺盛季節適量投餌,主要投喂海參專用配合飼料及鼠尾藻、海帶、裙帶菜等藻類碎屑。投喂量要根據池塘的肥瘦及海參的生長情況合理配置。一般投喂新鮮大葉藻占海參體重的10%~15%;配合餌料投喂量占海參體重的3%~5%。
4引進籃子魚進行大型藻類生態清除
海參的敵害生物是青泥苔,為保證籃子魚的成活率,放養前首先對選擇的池塘進行野雜魚清除,并按照1500尾/hm2、750尾/hm2、375尾/hm2標準進行籃子魚的不同密度青泥苔清除對比試驗,經過對比顯示,投放籃子魚的池塘青泥苔得到了有效控制,海參產量增加15%以上,而未投放籃子魚的海參池塘,青泥苔蔓延,池塘呈現缺氧、死苗現象。
5水質管理
水質管理前期主要掌握只進不排。具體方法每2~3d進水10cm,池子達到最高水位后,追施少量無機肥,可施入尿素15~45kg/hm2,一周后開始少量排水,補充新水。進入7月以后,池水溫度明顯升高,刺參也逐漸進入休眠期,這時,停止喂食。同時,加大換水量,并保持最高水位,一般換水量不低于30%。池塘水色淺黃綠色或淺棕色,透明度控制在65~75cm,pH值7.8~8.5,水溫?10~18℃,鹽度保持在25‰以上。雨后防止雨水傾灌,鹽度劇降,大雨過后要及時排去表層淡水,并加大換水量。
6病害防治
目前海參常見病有搖頭、腫嘴、化皮、排臟、潰爛等腐皮綜合癥及弧菌病等,要堅持防重于治的原則。預防方法是放苗前用海參專用消毒藥對參苗進行藥浴30min;定期對池塘進行消毒,每半月用375~450kg/hm2生石灰消毒一次;定期潑灑底質改良劑和微生態制劑以調控水質,達到最佳的養殖水環境。
7收獲
該模式實驗面積53.33hm2,放苗數量160萬頭,共出售8~10頭/kg以內規格商品參97.51t,成活率達82.5%。出池參平均產量1828.2kg/hm2。當年海參成品市場價格偏低,平均出塘價為100元/kg,產值182820元/hm2,總產值975.04萬元,單位成本132375元/hm2,總成本706萬元,單位效益50445元/hm2,總效益269.04萬元,產量比原計劃提高了的21.88%,效益比原計劃提高了的68.15%。預計在池塘內未進行捕獲的12~30頭/kg大規格幼參361.35kg/hm2,總產量19.27t,將繼續在池塘內養殖,經過一個越冬期,待來年春季根據市場情況適時進行銷售。
1苗種自然繁育
1.1親蝦選擇
可在上年9~10月或當年3~4月選擇親蝦,要求體重30~50g,附肢齊全,健康無病,活動力強,雌雄比例為2~3∶1。雌雄龍蝦在外形上特征明顯,容易區別。一是性成熟的龍蝦,雄性個體明顯大于雌性;二是雄性龍蝦足粗大,龍足兩端外側有一明亮的紅色軟疣,雌性龍足相對較小,大部分足上沒有紅色軟疣,即便有顏色也偏淡;三是雄性的生殖孔開口在第5對步足基部,雌性生殖孔則開口在第3對步足基部;四是性成熟的雌蝦腹部膨大,雄蝦腹部相對狹小。
1.2親蝦培育
親蝦池面積以0.13~0.33hm2左右為宜,底質以壤土為好,水深1m左右,池埂寬1.5m以上,有充足良好的水源。建好注、排水口,四周池埂用塑料薄膜或鈣塑板搭建防逃墻,放養前7~10d,池塘用1125kg/hm2生石灰干塘消毒。消毒后經過濾(防野雜魚入池)注水深1m左右,施入腐熟畜禽糞7.5~12.0t/hm2培肥水質。池內放入供蝦攀緣棲息的隱蔽物,如樹枝、樹根、竹筒等,并移栽一些水草。
親蝦池可投放親蝦600~900kg/hm2,放養前用3%食鹽水浸浴10min,以殺滅病原體。為充分利用水體和調節水質,可混養鰱、鳙魚750~1500尾/hm2。培育期間,可投喂新鮮水草、豆餅、麥麩或配合飼料,并添加一部分動物性飼料,如切碎的螺蚌肉、畜禽屠宰下腳料等。日投喂量:3月為親蝦體重的2%~3%,4月4%~5%,5月以后6%~8%,每天早、晚各投喂1次,以傍晚為主,占日餌量的70%。同時加強水質管理,每10~15d換新水1次,每次換水1/3;每20d用10~25mg/kg生石灰水潑灑1次,以保持良好水質,促進親蝦性腺發育。
1.3親蝦繁殖
4~5月,水溫20℃以上時,親蝦開始。受精卵在雌蝦腹中孵化為稚蝦,孵化時間為40~70d。稚蝦孵化后在母體保護下完成幼蝦階段的生長發育過程。稚蝦一離開母體,就能主動攝食,獨立生活。當發現繁殖池中有大量稚蝦出現時,應及時采苗,進行蝦苗培育。
1.4親蝦越冬
龍蝦的生存水溫最低值為5℃。但當水溫低于9℃時,3cm左右的蝦在越冬期間死亡率很高,成蝦雖能生存,但2~3個月后也會出現大量死亡。因此,搞好親蝦的越冬工作,也是整個繁殖工作的重要環節。
1.5育苗技術
龍蝦雖然抱卵量不大,但受精率在98%以上,孵比率達80%~85%。但龍蝦出苗后仔蝦生長蛻殼頻繁,極易受環境條件制約而影響育苗率。要提高育苗率,關鍵要做好如下幾點:
(1)水質要求。按照無公害水質標準要求,保持水體相對穩定,水質清新,pH值在6.5~8.0之間;防止晝夜水溫溫差過大;水中溶解氧應保持5.6mg/L以上。
(2)水體環境。水面一定要有水浮蓮(占1/3),水底最好有水草,并有隱蔽性的洞穴,增加蝦苗蛻殼附著物,也便于通過水浮蓮洗苗檢查掌握出苗時間及蝦的生長情況。進水口加柵欄和過濾網,防止敵害生物入池殘食蝦苗,避免青蛙入池產卵,同時防止親蝦攀附逃逸。
(3)加強檢查。堅持早晚檢查出苗情況,當仔蝦游離母體后,及時捕捉親蝦返回親蝦池再培育,盡量減少盤點過池,操作也要特別小心,避免對抱卵的親蝦和剛孵出的仔蝦造成影響。
(4)保證供飼。適時培養輪蟲等小型浮游動物供剛孵出的仔蝦攝食,出苗前3~5d,開始從飼料專用池捕撈少量小型浮游動物入蝦苗池,并用熟蛋黃、豆漿等及時補充仔、幼蝦所需的食料供應。
2龍蝦養殖技術
2.1投餌
龍蝦放苗3d后,要投1個月左右的小雜魚、下腳碎肉及配合飼料。待蝦苗長至6~7cm時,可全部投喂敲碎的螺螄、河蚌及適量的植物性飼料,2次/d,早晨和傍晚各1次。餌料應投放在池塘四周,并適當分散;每天投餌量為:小蝦一般按其體重的15%~20%投放,大蝦按其體重的5%~10%投放。具體可結合蝦的吃食情況酌情增減,一般以蝦吃飽、吃完、不剩殘餌為準。
2.2換水
龍蝦生長快、耗氧量大,故蝦池水質要保持清新,每周加水15~20cm,使水質新鮮潔爽,并有足夠的溶解氧,池水透明度控制在35cm深以上,當天氣過冷或過熱時,應適當加深池水,以穩定水溫,防止出現極限溫度。
2.3增氧
當水中溶氧低、水質老化或遇雷陣雨、悶熱、連綿陰雨天氣時,應減少投餌量或停餌,并注意觀察。若發現龍蝦反應遲鈍,游集岸邊,浮頭向岸上爬行,說明缺氧嚴重,應及時注水或開增氧機增氧。
2.4勤管
應勤檢查、勤巡塘,注意龍蝦的覓食、活動、生長和脫殼等情況,并及時采取措施。要不斷清除池中青苔,檢查進、排水口的過濾網,并要注意蝦病的防治,同時注意池中是否有敵害生物,如水老鼠、水蛇、水鳥及害魚等,如有應及時捕殺和驅趕。此外,還應隨時清除池中的浮萍、藻類、水草等有害生物。
3龍蝦養殖的幾點注意事項
3.1養殖龍蝦基礎設施很重要
龍蝦每年有幾次產卵期。1對雌雄龍蝦1次最多能繁育700只蝦苗,通常初春上市的龍蝦都是上年秋天繁育的蝦仔,而春天繁育的蝦仔只需養殖50多天,即可上市。龍蝦養殖戶第1年只要把大的整只龍蝦留住作種,到了秋天,龍蝦就會打窟進洞產仔,第2年就不用購買太多的龍蝦苗。因為龍蝦愛打洞,所以低埂高圍和內塘養龍蝦的圍埂最起碼要有5m寬,圍網也要下埋2m深,以防龍蝦逃跑。
3.2龍蝦飼料很重要
峽江縣屬贛江中下游低山丘陵地形,丘陵面積8.4萬公頃,占林地面積的98%,土壤多為土層深厚的紅黃壤,呈酸性或微酸性,是楊梅生長最為適宜的立地條件。峽江縣林業局從2005年開始實施萬畝楊梅基地項目,推廣優質高效楊梅良種(東魁、荸薺),推行果業標準化、無公害生產,創建生態無公害果園。2006年3月,峽江縣玉笥山林場1998年種植的133.3hm2楊梅生產基地被江西省農業廳認定為“江西省無公害農產品產地”,所生產的“玉林”牌東魁楊梅經農業部認證獲得無公害農產品標識,并獲得國家綠色食品標識。該縣在開展楊梅種植管理技術創新進行無公害標準化生產上采取的主要措施如下。
1嚴格楊梅種植培育技術
1.1制定技術操作規程
依照無公害果品生產標準(NY5201-2004、NY/T391-2000、GB3095、GB4285、GB5084、GB8321.1-6、GB15618),制定了《峽江縣無公害楊梅生產技術操作規程》,并印發至各種植戶,統一實行標準化管理。
1.2基地選址
選擇森林生態環境良好,生物多樣性保持較好,森林茂密,空氣清新,濕度適宜,方圓3km森林覆蓋率達60%以上,土壤、空氣、水質環境均達到國家標準規定的一級(類)標準(要求)的區域,離公路干線500m以上,遠離城鎮居民區、工礦企業、廢棄物和廢舊物資堆放地及城市生活垃圾污染源,沒有或不受污染源影響,并具有可持續發展的生產區域,同時對土壤、空氣、灌溉水質進行綜合監測。
1.3合理的施肥管理
使用無公害農產品允許的有機肥、生物肥、專用復合肥,適當配合使用無機肥。在生產過程中施肥以有機肥為主,復合肥為補;基肥為主,追肥為補。幼樹期施肥以促春、夏梢,爭取實現早出梢,迅速擴大樹冠為目的,一年中施基肥1次,追肥2~3次,基肥以有機肥為主,如腐熟廄肥、餅肥等,追肥通常使用尿素和三元復合肥。成年結果樹每年施2~3次肥,分別為花前肥(1月下旬至2月下旬)、壯果肥(4月下旬至5月上旬)、采后肥(6月下旬至7月上旬)。花前肥以鉀肥為主,配合適量氮肥。一般株施焦泥灰15~20kg或硫酸鉀0.5~1.0kg,如花量多,可在上年11月施下,以遲效肥為主,株施草木灰或堆肥或腐熟欄肥15~20kg,加硫酸鉀0.5~1.0kg。樹勢弱的加施適量尿素。采后肥以有機肥為主,配合少量速效肥料,株施草木灰或堆肥或腐熟欄肥或餅肥2kg加焦泥灰10kg,樹勢強的,結果少的,可不施采后肥。壯果肥要看樹施,掛果較多的,可株施硫酸鉀1kg;對樹勢弱可根外追肥,用于快速補肥或補給微量元素,噴施時間宜選擇陰天或傍晚。一般選用噴施寶,高效復合稀土液肥等,采前40d禁止噴施任何葉面肥。
1.4整形修剪
楊梅的樹形以自然開心形為好,樹體高度控制在3m以內,主枝3~4個,主枝與主干的角度45°以上。主枝上配備不同方位的副枝3~4個,副主枝上培養結果枝群。結果枝以5~15cm的中短結果枝結果最好。以春梢和夏梢為主要結果母枝。根據這些特性,修剪分2次進行。第一次在采果后,即7月上、中旬進行,促發夏梢,控制晚秋梢,加快花芽的形成,以大枝修剪整形為主,不剪小枝,鋸除頂部直立枝、交叉枝、拖地枝、密生枝。7~10月不搞修剪,以控制晚秋梢。第二次修剪要看樹勢定時進行,對強樹早剪、弱樹遲剪,強樹在11月份剪,主要是促進枝梢老化粗壯,增強花芽發育,弱樹在翌年2月下旬到3月上旬剪,過早易受凍害,過遲影響開花,以小枝疏刪修剪為主。
1.5病蟲害防治
嚴禁使用高毒、高殘留、具有“三致”(致癌、致畸、致突變)作用以及影響楊梅質量的農藥。推廣使用防治病害的農藥主要有石硫合劑、多菌靈可濕性粉劑、“402”抗菌劑;防治蟲害的主要有殺滅酯乳劑、潛克可濕性粉劑、機油乳劑等低毒低殘農藥。病蟲防治1a不超過5次,少的1~2次。關鍵是病害預防在前,蟲害在初孵幼蟲盛期重點防治。根據森林食品的要求和楊梅無果皮的特性,禁止采前40d使用任何農藥及葉面肥,確保果品質量達到無公害農產品標準。
2產品質量管理
2.1采摘
1選擇地塊
選擇土壤肥沃、有機質豐富、水利條件優越、周圍5km以內無污染源、環境質量(大氣、灌溉水、土壤)符合無公害農產品生產環境質量NY/T391要求的地塊。
2播種育苗
(1)選種。我地一般選用早熟、耐抽薹、高產、優質的洋蔥品種,如早春大黃、金球大玉蔥、琥珀2號、早生黃玉蔥等。
(2)種子處理。先將種子放在20℃左右的冷水中吸足水分,再放到50~55℃的熱水中浸燙15~25min,并不停攪拌,待水溫降至25~30℃時停止攪拌,再浸泡8~12h,撈出洗凈,置于25~28℃的溫度下,保濕催芽2~3d,催芽過程中,每天用清水淘洗2~3次。一般用種量3.00~3.75kg/hm2,我地一般9月上旬播種為宜。
(3)苗期管理。播種后應及時澆水,以保證幼苗順利出土;當苗高5cm時間苗,苗高10cm時定苗,苗距2cm×2cm;結合灌水追施腐熟人糞尿15t/hm2或尿素150kg/hm2。
3定植及定植后管理
當真葉3~4片、苗齡40~50d時定植,一般在10月中、下旬土壤封凍前可長出3~4條新根,以利于安全越冬。定植前要精細整地,追施腐熟優質有機肥37.5t/hm2、硫酸鉀復合肥300kg/hm2、尿素150kg/hm2。定植時要對種苗進行分級,莖粗0.8~1.0cm為一級苗;0.6~0.8cm為二級苗;0.5~0.6cm為三級苗;大于1cm或小于0.5cm為次級苗,株行距10~15cm×17~20cm,深3~5cm,植苗37.5~45.0萬株/hm2。
洋蔥定植后,要立即澆1次定根水,7~8d澆1次緩苗水,緩苗后淺中耕1次;嚴寒來臨前,澆1次越冬水,中耕施粉碎的腐熟有機肥30t/hm2,以利于安全越冬;翌年3月中旬澆1次返青水,追施尿素225kg/hm2,以后隨著氣溫的逐漸升高,植株進入旺盛生長期,一般每隔7~8d澆1次水,保持土壤濕潤;鱗莖膨大前,結合澆水再追施尿素硫酸鉀復合肥750kg/hm2、尿素300kg/hm2;4月底5月初,當鱗莖開始膨大時,控水蹲苗7~8d,蹲苗后,及時澆1次膨大水,追施1次膨大肥,一般追施尿素150kg/hm2;5月中旬,洋蔥鱗莖進入快速膨大期,對水分和養分的要求日益增多,一般每隔3~5d澆水1次,要小水勤澆,澆后排出多余積水,保持土壤見干見濕(灌水時間以上午為好);5月底,當地上葉片開始發黃,鱗莖停止膨大,應停止澆水。
4病蟲害防治
(1)紫斑病。①農業防治:施足底肥,增施磷鉀肥;加強田間管理,實行與非蔥類作物輪作。②種子處理:播種前用40%福爾馬林300倍液浸種3h,水晾干后播種。③藥劑防治:發病初期噴施70%代森錳鋅可濕性粉劑600倍液,或75%百菌清可濕性粉劑+70%托布津可濕性粉劑1000~1500倍液,或64%殺毒礬可濕性粉劑500倍液,或50%施保功乳油1200倍液,每7~10d噴1次,共噴2~3次,注意交替使用和混用。
(2)病毒病。①農業防治:清潔田園,減少毒源;適時播種;加強肥水管理,重施有機肥,多用復合肥或磷鉀肥,忌偏施氮肥;及時拔除、燒毀病株。②物理防治:采用銀灰色薄膜避蚜在苗床上方每隔60~100cm掛1塊3~6cm寬的銀灰色薄膜,以避蚜防毒;或設黃板誘蚜,黃板上涂機油插于田間(高約60cm),可誘殺有翅蚜。③藥劑防治:發病初期噴1.5%植病靈水乳劑1000倍液+20%病毒A可濕性粉劑500倍液,或1.5%植病靈水乳劑1000倍液,或20%病毒可濕性粉劑500倍液,每7~10d噴1次,共噴2~3次。
(3)細菌性軟腐病。①農業防治:合理輪作;加強肥水管理,施足基肥,實行配方施肥;低洼地宜高畦種植,及時排除積水;注意田間衛生。②藥劑防治:發病初期及時噴藥,噴、淋相結合。可使用23%絡氨銅水乳劑250~300倍液灌根;或噴72%農用鏈霉素水乳劑4000倍液,或新植霉素水乳劑4000倍液,或77%可殺得可濕性粉劑500~750倍液,交替使用,每7~10d噴1次,連噴3~4次。
(4)霜霉病。①農業防治:選地勢高、易排水地塊種植;與蔥類以外的作物實行2~3年輪作,前茬作物收獲后及時清潔田園;選用抗病品種;變溫處理種子;苗床內及時拔除病株,定植時嚴格選苗,淘汰病苗、矮弱苗、次級苗、受傷苗。②藥物防治:翌年春季3月中旬,發病初期噴灑58%的甲霜靈可濕性粉劑400~500倍液,或69%的霜脲錳鋅可濕性粉劑500~600倍液,或75%百菌清可濕性粉劑600倍液。
應用型人才就是把成熟的技術和理論應用到實際的生產、生活中的技能型人才,主要是培養有一定的科研成果創造轉化能力的人才[1-3]。他們需要掌握基礎理論知識,參與相關科研,面向社會生產第一線,是根據社會實際需要培養的合格人才。應用型人才的培養,在教學模式中打破學術型或研究型教學模式;課程體系上做到理論和實踐結合,傳承與創新結合,共性培養與個性發展相結合;教學方法上強化學生作為教學活動主體地位;教學手段上充分利用傳統和現代化相結合的方法盡量提高教學效率;在培養途徑上強調與企業緊密聯系,實現產學研的有機結合[4-6]。因此實踐教學體系的構建對培養學生的實踐能力和創新能力尤其重要。
一、海洋技術專業培養目標和課程體系
海洋技術專業培養目標是培養具有良好的思想道德素質和較高的人文科學修養,具有國際視野和正確的海洋觀,系統學習海洋科學和信息處理技術的基礎知識,掌握海洋科學和遙感與信息處理的基本理論和基本技能,具備在海洋、農業、林業、水利、電力、交通、地質、環境等相關領域從事遙感與信息的數據處理、系統開發集成和海洋高新技術研究的能力,能在海洋和信息處理技術及相關領域的科研院所、企事業單位、高等院校和國家機關,從事海洋科學研究、海洋資源開發、信息系統開發管理及數據處理等工作的高素質應用型人才。為了保證應用型人才培養目標,海洋技術專業按照人才培養的總體目標,本著有利于學生的全面發展和個性發展的原則,進行課程體系的總體設計。海洋技術專業畢業學分要求及學時分配如表1所示。
二、海洋技術專業實踐教學內容體系的構建
實踐教學是本科教學內容的重要組成部分。依托“四層次、八模塊”的實踐課程體系[7-8],海洋技術專業構建了實踐教學內容體系。為了培養學生的動手實踐能力,適度壓縮理論課學時,增加實踐教學課學時,并根據人才培養目標要求制定相應的實驗、實習、課程設計和畢業論文教學計劃,構建“四層次”(基本素質、基本技能、專業技能、綜合訓練)、“八模塊”(素質拓展、基礎技能、專業實驗教學、專業綜合能力、工程訓練、綜合實習、科研訓練、創新訓練)的實踐教學體系。“四層次”中第一層次是基本素質層次:主要通過教學實習、大學生志愿者活動、社會調查、學生社團活動等方式,培養和提高學生的品德修養和綜合素質,促進學生對實際社會的理解,增強學生的團隊精神。第二層次是基礎技能層次:通過課程實驗和實習、社會服務活動等方式,培養學生解決問題的能力、將理論知識轉化為實踐操作的能力。第三層次是專業技能層次:通過課程訓練、面向企業進行假期實踐、參與科研課題等方式,培養學生綜合運用學科知識進行創新的能力,增強學生專業知識的實際應用能力。第四層次是綜合訓練層次:通過科研訓練,綜合性、設計性實驗課程。如學生參與大學生創新創業訓練,挑戰杯、科技競賽、畢業實習和畢業論文等方式,培養和提供學生創造性、探索性的思維能力,培養學生在實際社會中發現問題和解決問題的能力,提高學生的應用能力。“八模塊”是培養學生應用創新能力的實踐教學內容。第一是素質拓展模塊:包括思想政治課的社會實踐、軍事訓練、社會調查及野外訓練、文化藝術創造、安全防護能力訓練等,目的是增強學生對社會的適應能力,幫助學生養成良好個性品質及基本生活能力。第二是基礎技能模塊,包括外語聽說讀寫基本能力訓練、計算機基礎訓練、公共基礎課程實驗、學科基礎課實驗等環節,目的是加強學生外語、計算機的應用技能,提高基礎課程的實踐能力及基礎知識的熟練運用能力。第三是專業實驗教學相關模塊,包括與專業課程的各類驗證性、演示性、綜合性、設計性實驗,加強學生課程實驗操作技能的訓練。第四是綜合能力模塊,包括專業綜合訓練、課程設計能力訓練等環節,為學生提供專業訓練和學術訓練的平臺,從而培養學生綜合運用專業知識的能力。第五是工程訓練模塊,包括電子工藝實習等環節,目的是為學生構建面向生產和應用的訓練平臺,培養學生的實際動手能力。第六是綜合實習模塊,包括認識實習、生產實習和畢業實習,目的是讓學生掌握相關的專業技能,在實踐中強化對專業綜合知識的認識理解,增強專業實踐能力。第七是科研能力培訓模塊,包括學生參與教師科研課題、進行課程設計和畢業論文等環節,目的是對學生進行有步驟、有計劃的科學研究訓練。第八是科技創新訓練模塊,包括學生獨立承擔科研課題,如學生申報實驗室開放基金項目、各級各類大學生科技文化創新活動(如數學建模、電子設計競賽、挑戰杯競賽等),發揮學生的創新思維,提高創新意識和創新能力。
三、應用型人才培養開展實踐教學的有效途徑
針對應用型人才培養的特點,建立相對獨立的實踐教學課程內容體系,強化實踐教學基地建設,逐步推進校企合作,實現多元化的實踐教學方式和方法,促進學生創新能力的培養。目前開展的有以下幾個途徑。1.積極推進校企合作,建立合作培養人才機制學校按照“基礎實踐+專業實踐+創新實踐”構建了實踐教學內容體系[9-11],海洋技術專業實踐教學體系如圖1所示。為了培養和提高學生的實踐能力,目前已分別在天津市、河北省,山東省等20多家企事業單位簽署了實習基地合作協議。學校在教學設施、實驗設備、職工培訓等方面為企事業單位服務,企事業單位為學校提供實習場所、實習崗位,并安排工程技術人員參與對學生的指導。通過校企資源合力,強化了實踐教學環節。海洋技術專業學生第一學年學生參加入學教育和軍事訓練,時間為1個月;第二學年在學校進行基礎的“認知實習和課程設計實習”,時間為1個月;第三學年在學校和企業進行“生產實習和課程設計實習”,時間約為2個月;第四學年在學校和企業進行“專業方向的實習和畢業實習”,參加畢業教育,時間約為3個月。從而實現實踐教學四年不間斷,有效地提高了學生的實踐動手能力。2.建立校內實驗室共享與開放機制,加強學生實踐動手能力的培養通過實驗室的開放和共享,鼓勵學生參與教師科研課題、自主進行實驗研究,開展創新課題研究,提高了學校實驗資源的有效利用率。通過校企聯合,引進企業環境,縮短學校和社會間的差距,積極探索產學研一體化實驗室建設。幫助學生形成職業能力,培養學生動手實踐能力和解決實際問題的能力。3.實施大學生創新創業計劃競賽,加強學生創新意識和創新精神的培養自2006年以來,已經開展了10屆,每年海洋學院均有6-8項項目得到資助,分別為國家級、省市級和校級項目。通過以立項的方式資助大學生開展研究性學習和創新性實驗項目,該項培養與本科生專業導師制相結合,學生在導師的幫助下自主設計實驗方案,自主進行和改進實驗方案,獨立進行數據處理和分析、撰寫相關的實驗報告等。該計劃對培養學生嚴謹的科學態度、團隊合作精神等產生了良好效果。4.鼓勵大學生開展科技文化創新通過第二課堂學分的設立,促使學生主動參與科技文化活動,強化學生科技文化創新能力。第一,學校完善了第二課堂學分制度,建立了開展創新競賽的活動機制。第二,建立本科生導師制[12-15],在海洋技術專業中,專業教師擔任本科生班導師。針對一年級新入學的學生,導師指導學生掌握大學的學習規律和學習方法,盡快轉換并適應大學的學習方式,樹立良好的學風和考風;向學生介紹學校學分制教學體制,幫助學生認識和了解本專業的培養目標和培養計劃等,幫助學生進行學業規劃。針對二年級學生,本科生導師幫學生了解學科和專業的發展方向,幫學生了解專業的知識體系和各課程之間的關系;結合學生的實際能力與個性發展輔導學生選課,制訂大學期間的學習計劃。針對三年級學生,導師針對學習突出和有專長的學生,提出個性化培養模式,指導學生進行學業生涯設計,向學院提出推薦免試研究生人選,并結合導師從事的研究課題指導學生進行科學研究。針對四年級學生,導師應配合畢業設計導師工作,對學生就業提供幫扶。第三,通過建立大學生創新實驗計劃、學科能力競賽等,推動大學生科技創新競賽活動的深入開展。第四,推進立足解決實踐應用問題的科技創新訓練,注重科技創新訓練的應用性。如組織學生參加教師承擔的研究項目,培養學生的科研能力;鼓勵學生參加“挑戰杯”、“節能減排”等各類科技競賽,以開放實驗室為基地,以高年級學生帶動低年級學生的方式,由學生自主開展實驗設計,學校安排教師負責指導,組織學生申報科研課題,開展課題研究,從而促進了創新人才的培養。5.強化畢業論文管理,培養學生綜合應用能力為了提高學生畢業論文設計能力,學校成立了校級、院系級等不同的督導機構,對學生畢業論文的選題、中期檢查、論文初稿、到最后定稿,成績評定和優秀畢業論文評選等各個環節都加強了監控,進行了全過程管理,及時處理問題和糾正錯誤,并對存在的問題提出針對性建議,從而進一步提高了畢業論文的質量。為了增強畢業論文的實用性,學校和企業聯合對部分學生進行了“雙導師”指導,企業導師指導學生結合生產實際進行選題和設計,更側重于解決社會實際問題;校內導師指導學生完成論文寫作,側重于增強論文寫作的規范性和學術性。
四、結束語
鑒于目前大學生普遍存在實踐能力較弱,創新能力不足的狀況,為了促進應用型人才培養模式的構建,本文以學生實踐能力培養與生產實際相結合為重點,建立了相對獨立的實踐教學內容體系,強化校內外實踐教學基地建設,建立對學生實踐能力培養“四年不間斷”的教學模式,可以通過以下途徑進行實踐教學的改進。一是推動校企合作,即產學合作,實施的途徑一般是產學結合、以滿足我國市場經濟發展對技能人才的需求。二是采用產學研用結合的模式進行應用型人才的培養,充分利用學校在人才培養和科學研究的優勢資源,與企業的生產實踐環節有機結合,促進科技成果產業升級。三是采用科教結合的模式進行應用型人才的培養,通過實驗室開放基金項目,大學生創新創業項目,參加高校及研究所夏令營等,讓學生參與科研工作,將本科課程內容應用到實際科研項目中,學以致用,帶動應用型人才培養水平的提升。因此科學構建實踐教學內容體系對提高本科院校實踐教學水平和創新性應用人才的培養具有重要意義。
作者:鄭小慎 李秀梅 李家星 李偉 李昭 單位:天津科技大學
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21世紀是海洋世紀,“面海而興,背海而衰”,中國建設海洋強國需要所有民眾的共同關注和努力。但目前我國海洋科普教育發展較為滯后,民眾的海洋意識普遍不強。在歐美等發達國家,海洋科普教育是一種國民教育、終身教育。例如美國國家海洋政策委員會提出了“促進海洋的終生教育”,各類涉海機構都非常重視對國民海洋科普意識的教育和投資。德國的海洋通識教育從國家立法、海洋意識教育到技術開發,都形成了一套較為完善的科普教育宣傳體系,為海洋科普提供了良好的服務平臺,并在實踐中取得較好效果。中國海洋學會開展的國民海洋意識調查結果顯示,我國國民的海洋意識較淡薄,對我國海洋資源的了解比較缺乏。如何較大程度地提高我國國民的整體海洋意識水平,成為擺在眾多海洋工作者面前的嚴峻課題。
本文在研究國內外海洋科普教育發展的基礎上,提出建設一個海洋科普教育資源庫。一方面,海洋教育工作者和公益組織可以將涉海通識教育資源規劃進入資源庫,充實海洋科普教育資源內容;另一方面,社會公眾能夠通過資源庫平臺自主選擇感興趣的教育資源,自主完成學習內容,學習過程不受時間和空間限制。海洋科普教育資源庫的建設和推廣,對提高我國國民海洋意識和海洋素養具有重要意義。
1 海洋科普教育資源庫建設思路
1.1 科普課程體系設計
本文在學習、整理國內外高校在海洋科普教育方面開設的基礎課程、核心課程的基礎上,結合我國海洋科普教育的實際情況,初步整理出目前需要列入科普資源庫的涉海課程體系。資源庫課程體系設計按照基礎課程、核心課程進行分類,設計出覆蓋海洋科學、海洋技術、海洋社會、海洋文化、海洋法、海洋生物、海洋環境、海洋經濟、海洋物理、海洋化學、海洋遙感等多個學科方向的主要課程目錄;強化海洋科學、海洋環境、海洋文化等幾個特色課程資源的建設開發力度。基于這一課程體系設計,開發、整合相應的科普教學資源,實現資源分類、入庫,為開展海洋科普教育提供基礎素材支撐。在資源開發、整合的過程中,不斷總結海洋科普教育資源庫建設中的各類經驗,不斷完善科普資源庫后續建設。
1.2 科普資源庫建設方案
海洋科普教育資源庫的建設總體按照“理論研究->體系規劃->資源庫建設->應用推廣”的思路進行。在技術方案上,資源庫參照運用國內外先進的數據庫開發標準和軟件系統開發工具,搭建起資源庫管理平臺,并逐步建成幾個有代表性的科普課程資源庫、做好應用、推廣工作。本文建設的科普教育資源庫總體設計方案如圖1所示。
本文建設的海洋科普資源庫由科普資源及課程體系、資源庫管理系統以及科普數據庫三大部分組成。科普資源庫管理系統不僅可以提供海洋科普教育網絡課程,還可以隨時把相關的資料進行整理和編輯,集成到科普資源庫里,社會公眾也可以及時獲取更全面、更豐富的科普資源,實現科普課程在線學習。系統也能夠根據在線學習的情況對相關科普資源進行修改完善,對科普教育的效果進行測評,為后續科普資源開發提供依據。
2 相關技術
系統開發基于B/S模式,采用LAMP結構,即基于Linux操作系統,Apache服務器,數據庫選用MySQL,開發語言為PHP。在系統架構設計方面,系統開發采用MVC設計模式,基于ThinkPHP框架,ThinkPHP是一個快速、高效、簡單的輕量級PHP開發框架,包含了底層架構、模板引擎、緩存機制、表單處理等常用的組件,能夠較好滿足Web應用開發的需求。
在服務器端架構設計方面,為了提高服務器性能,滿足大量終端訪問需求,系統從兩個方面對服務器架構進行了改進。一方面是不讓業務邏輯直接訪問數據庫,而是訪問高效的內存緩存對象。另一方面是用戶與服務器和頁面緩存系統通過建立連接進行通信,有效的增加了服務并發數量。
3 部分功能實現
3.1 課程體系管理模塊
海洋科普教育資源庫需要收錄較多涉海科普課程,系統要能夠實現對這些科普課程的動態管理功能。例如科普課程的新增、編輯和刪除操作。此外,每一個科普課程又包含了諸多子欄目和所屬章節內容,如何動態管理這些欄目和章節內容是資源庫后臺管理的一個重要功能。本系統在開發實現過程中通過建立類似目錄樹的方式來動態管理科普課程。通過后臺菜單操作,管理員可以方便地新增科普課程,并為新增的科普課程添加其所屬章節目錄信息,如圖2所示。
3.2 科普資源管理模塊
系統的各類科普資源包含了文本、圖片、視頻、音頻、動畫等多種形式,每一條資源記錄都對應著科普課程的一個章節知識點。為方便管理員編輯各類科普資源,系統通過集成第三方文檔編輯組件開發了較為完善的科普資源編輯子系統。在資源編輯子系統中,可以實現圖文、視頻、動畫等多媒體素材的綜合編輯和排版,達到所見即所得的資源編輯效果。
4 結束語
海洋科普事業對提高公眾海洋意識,促進海洋環境保護、建設海洋生態文明具有重要促進作用。國內專門面向海洋科普教育的資源庫系統還不多見。本文介紹了海洋科普教育資源庫的建設和開發工作,提出了海洋科普課程和資源庫建設方案,初步開發完成了資源庫管理系統。目前,科普資源庫收錄的科普課程數量有限,科普素材還不夠豐富,其后續的應用推廣還需要更多優質的科普資源,未來只有開發更多、更豐富的科普資源才能發揮科普資源庫的綜合效益。
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作者簡介
2.操作技能不夠系統扎實,技術力量薄弱高校綜合發展的同時,對人才的渴求與日俱增,但對實驗技術人員隊伍的建設補充則相對滯后。招聘方法單一,專業跨度寬泛,后期培養不足。由于長期以來存在的偏見,“重使用、輕培養”使得實驗技術人員的勞動得不到公正的評價,對新上崗的實驗人員往往缺乏必要的崗前培訓,造成實驗技術人員數量不足、素質良莠不齊、理論知識缺乏、操作能力相對較差等問題。而長期以簡單粗暴的方式使用和管理儀器,一旦儀器發生故障,又無法及時排查處理,只能依靠專業的維修人員上門服務,這將嚴重影響教學和科研的正常進度。
3.使用機時集中,購買重復部分大型儀器使用時間集中,而實驗操作課程僅設置一個學期,無法滿足多數儀器正常運行的基本時間要求,而儀器的日常維護又往往被忽略,這對于海洋儀器是嚴重的耗損。此外高校間或其內部盲目攀比硬件建設,缺乏經濟責任意識,導致儀器重復購買,而單純數量的增多,儀器的功能開發和改造升級工作沒有開展起來,造成國有資產浪費嚴重。4.日常維護不勤,維修費不足儀器的日常檢查是保障儀器設備正常運行的重要手段。不重視儀器設備的日常運行檢查,用前沒有充分準備,用后沒有及時保養,長此以往將造成儀器的故障和老化,而當地儀器公司無法維修的進口儀器還需送回國外原廠處理,路途遠,周期長,費用較高,這對于儀器費用大量用于前期購置而后續的維修部分預留資金不足的高校來說,維修時就顯得捉襟見肘,甚至放置不理,最終不了了之,大大縮短了儀器的使用壽命,耗費了寶貴的人力、物力和財力。
二、創新儀器管理辦法的嘗試
1.優化管理制度,逐級把關負責1984年國家教委頒布《高等學校儀器設備管理辦法》;1997年天津市教委依據天津市高校實際情況,制定了《天津市普通高等學校大型精密貴重儀器管理暫行辦法》(津教委高[1997]50號);2000年教育部修訂出臺《高等學校儀器設備管理辦法》(教高[2000]9號);2009年天津市教委制訂了《天津市普通高等學校貴重儀器設備共享平臺管理辦法》(津教委高[2009]42號);2012年我校依據國家和地方有關部門要求及我校現有儀器設備使用情況,在原管理辦法基礎上做了較大修訂,最終印發了《天津科技大學儀器設備管理辦法》(津科大實設[2012]7號)。逐漸形成了大型儀器分級管理,逐級把關負責的局面。學校對大型儀器的管理工作細致入微,對設備的論證申請、招標采購、到貨驗收、專人保管、日常使用、維修記錄、調劑報廢等環節嚴格把關,確保物盡其用。實驗室與設備管理處定期舉行大型儀器研討會培訓,積極組織實驗技術人員參加實驗室安全知識競賽。每年組織專家在全校范圍內抽查價值超過10萬元的大型儀器;40萬以上的大型儀器則是每年必查。海洋學院依據上述要求制定規范海洋技術專業海洋調查實驗室的管理細則,包括《實驗室安全提示》《實驗室崗位職責》《實驗室設備管理制度》和《實驗室學生實驗守則》。細則明確了專業教師、科研人員、實驗員和學生的分工職責,并配有專業技術人員進行人員培訓,解答相關技術問題。執行海洋儀器使用登記制度,各種儀器的使用操作規程和安全防范措施張貼于實驗室的明顯位置。海洋儀器數據庫管理系統的研發也為儀器高效管理提供了必備的條件。配合國家科技項目的計劃要求,該專業相關師生每年均有3-4次的出海航次。2011年累計出海43天,2012年54天,2013年104天,2014年截至目前已進行52天,且呈現逐年增加的趨勢。是由于還存在同一時段不同海域的同時作業現象,對于高質量海洋儀器的需求量正逐漸增大。對于現有儀器充分利用,目前已完成出海航次報告數十份,發表中英文期刊論文數篇。
2.落實儀器專人負責制研發海洋儀器的基本目標是操作簡易、穩固安全、精密可靠,但因設計要求較高、配件較精密、價格較昂貴,故操作必須認真謹慎。特別是海洋儀器在日常的維護中需注意銹蝕問題,主要傳感器探頭的銹蝕意味著儀器某項關鍵海洋要素的觀測功能失靈,鎖鏈和儀器架子的生銹可能造成海洋作業時的整個儀器丟失。要使儀器保養良好和發揮正常的使用效益,建立儀器使用者和管理人負責制是極為重要的。實驗儀器經驗收后都需貼上管理標簽,并填上管理負責人姓名,每個海洋儀器建立獨立的信息卡片和完整的使用維護檔案。儀器管理負責人不僅要熟悉該儀器的各種操作程序和維護保養要求,還要兼任該儀器的實驗教學工作和申請使用儀器的教師等人員的培訓工作,做到儀器的全程追蹤。儀器使用人負責儀器在使用期間的各項工作,做到詳細記錄使用情況,包括故障說明及原因,以及相應出海技術報告的撰寫。依托物理海洋學學科建設和多項國家級項目計劃,專業配套的海洋儀器主要是物理性質方面的水文觀測儀器。招標購置儀器的生產廠商大多為國際著名海洋儀器公司,如挪威Nortek公司、加拿大RBR儀器有限公司、美國TeledyneRD儀器公司、德國Sea&SunTechnology公司、法國IXSEA公司等。不同公司的儀器操作方法和適用范圍均不相同,須嚴格掌握操作規程。我專業海洋調查實驗室管理細則中要求專人(專業研究方向相關)負責儀器,包括對航次前出海人員和新進組的研究生進行操作培訓,做到傳幫帶,增加了研究生動手實踐作業的能力,為日后從事海洋觀測方面的工作打下堅實的基礎。
近年來,隨著海洋經濟的迅猛發展,世界各國不斷出臺海洋法規與政策,積極投入到海洋創新體系的建設中。雖然我國在國家海洋中心建設、國家及地方海洋產業集群發展、海洋科技創新管理體系和機制建設等方面已經取得一些成績,但相比其他海洋大國和強國,我國的國家海洋創新體系建設和相關研究還處于初級階段,海洋對于經濟發展和強國戰略的支撐還十分有限,為了整合現有海洋科技資源,打通海洋強國戰略需求和海洋研究開發的脈絡,建立富有活力和路徑創新突破能力的國家海洋創新體系,我們需要積極借鑒世界主要海洋國家的建設經驗。
1 澳大利亞
澳大利亞是典型的海洋大國,作為國家創新體系的重要組成部分,海洋創新體系已經發展比較成熟,并且被納入國家創新體系框架。澳大利亞海洋領域的創新驅動包括氣候變化、海洋資源的可持續利用、維護海洋生物多樣性、沿海地區發展和國家安全五個方面。當前專屬經濟區的可持續利用和保護是澳大利亞國家創新的重點[1]。當前,澳大利亞海洋創新也面臨一系列挑戰:海洋研發基礎設施不足;體制的發展和演變有待加強;海洋人才供應不足;海洋產業面臨調整和轉變;海洋研發中的聯網與合作。
為了解決經濟、環境和社會方面的挑戰并且保護其海洋領土日本,澳大利亞需要以連貫性、綜合性和前瞻性的方式進行海洋研發和創新。海洋研發和創新主要涉及知識生產、知識應用、擴散與吸收三方面。在澳大利亞創新周期的“知識生產”部門,發達的海洋研發占據重要一席。海洋研發主要通過政府資助的五個研究機構(AIMS, CSIRO, BOM, GA和AAD)進行,同時,具有國際競爭力的大學也參與其中。但是由于一些地區受到基礎設施和資源的約束,海洋研發的效益正不斷減少。在“知識應用”方面,主要的海洋研發機構及成果應用者之間的協作已經卓有成效。在特定領域內(如政策、海洋預報、世界文物古跡區的管理和海洋資源的勘探等)海洋研發成果的吸收是非常高的,但是受到海洋環境的限制,很多仍處于未知或開發不佳狀態。從海洋研發領域向其他組織和產業界進行創新擴散在某些領域是很普遍的,如海洋氣候、海洋保護區與西北大陸架的探索等。然而,在其他領域(如旅游、航運、海洋休閑、海洋生物技術和海岸帶發展)海洋部門的分散性限制了創新的傳播與吸收。
2 美國
憑借優越的海洋自然環境、強大的綜合國力,美國在海洋學、海洋政策和海洋管理領域一直處于世界領先地位,并且多次在海洋領域的創新發展中起到里程碑作用,為其海洋霸權戰略奠定了可靠基礎。美國著名的海洋科學研究機構有太平洋海洋環境實驗室、大西洋海洋學與氣象學實驗室、伍茲霍爾海洋研究所、斯克里普斯海洋研究所等,這些科研機構擔負了美國海洋科技創新的重要使命,為海洋科技創新貢獻了巨大力量。
進入21世紀,美國加快了海洋開發與科技發展的步伐。美國海洋政策委員會于2004年提交的《21世紀海洋藍圖》和接下來的實施的《美國海洋行動計劃》是對美國30多年海洋政策綜合評價、經驗教訓的總結,尤其是在加強海洋管理,調整海洋管理體制,增設高層次的國家海洋委員會,加強海洋行政主觀部門的職能;建立海洋政策信托基金,大幅度增加對海洋的資金投入;以及加強政府人員和公眾及學校的海洋意識教育等方面特別值得我國參考借鑒。2007年的“繪制美國未來10年海洋科學發展路線――海洋科學研究優先領域和實施戰略”指出,未來10年海洋科學優先發展領域包括:自然和文化的海洋資源管理;對自然災害的恢復能力;海上作業;海洋氣候系統;海洋生態系統,海洋與人類健康[3]。
3 日本
日本是一個島國,專屬經濟區水域面積約為陸地面積的12倍。日本經濟、社會發展高度依賴海洋,海洋產業加上臨海產業總產值占日本國內生產總值的一半,經過多年的積累,日本在海洋開發、科研和海上軍事力量方面已經堪稱海洋強國。
面對資源環境約束的日益加大,日本在創新海洋體系建設方面也面臨巨大壓力。日本政府在海洋創新方面不斷進行新的嘗試。從沿海50米水深的海域到離岸10千米的陸域日本,日本海洋利用已經實現了空間集約發展,成為海洋空間利用程度最高的國家。政策法規方面,“21世紀日本海洋政策”提倡要堅持海洋科學研究、海洋開發利用和生態環境保護平衡發展的原則執行海洋政策。2004年日本第一部海洋白皮書,提出對海洋實施全面管理。2006年日本海洋政策研究財團和日本海洋法研究會提交了《日本海洋政策大綱:以新的海洋立國為目標》和《日本海洋基本法草案概要》,論述了在海洋問題上日本應選取的道路,提出海洋基本法的制定要以新的海洋立國為目標。2007年4月,日本國會審議通過了《海洋基本法》。日本海洋法規的不斷出善和政策上的銜接,為海洋創新提供了有力保障。
近年來,日本的海洋研究創新比以往任何時期進行著更為徹底的改變。在日本國家創新體系建設中,政府研發資金的60%以上資助給非大學科研機構,而大學科研經費的百分之二十來自工業項目資助,產業研發的一小部分(2001年所占比例為1.4%)是由政府資助的,金融危機以后產業研發速度開始放緩[5]。作為國家創新體系建設的重要組成部分,日本海洋科學研究由大學、政府部門及相關產業承擔。其中政府部門科研主要集中于海洋科學技術中心。該中心承擔者研究開發、設施配給、知識培訓和信息處理的職責。作為日本海洋領域的一個“問題解決型”科研機構,由日本國家財政支持建立的國家海洋研究所(NMRI)憑借在專業知識、研究設施和技術能力上的優勢,為政府和社會提供高質量的服務,包括擬定日本和國際的海洋技術標準、保護海洋環境、創新海洋技術、確保海洋運輸安全等。2010年是NMRI實施第二個中期計劃的最后一年(NMRI的中長期戰略如圖1所示),作為對政府政策的緊密配合,NMRI在2010年的關鍵研究課題主要集中在溫室氣體的減排和排放標準制定、海上事故的技術分析、日本專屬經濟區的發展、以及技術的轉移方面[6]小論文。為促進學術界與產業界的合作交流,日本政府在許多地區建立了“創新集群”(innovative clusters)。“創新集群”的設立旨在連接區域的創新參與者,這在很大程度上為當地經濟發展和就業機會的增加做出了貢獻。除了推動產學互動,“創新集群”也積極鼓勵當地企業與分包商之間的合作。實踐證明,這種創新模式的實施已經形成取得很好的效果。