現代農業的風采

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  從本世紀二三十年代開始,一些發達國家陸續進入了現代農業階段;五六十年代以後,許多發展中國家也開始由傳統農業向現代農業過渡。如果說,農業科學發展的特點,在傳統農業階段是定性的、經驗性的;那麼,到了現代農業階段則是定量的、理論性的了。所以,現代農業科學能夠更準確、更深刻、更全面地反映農業生產的問題。尤其是近幾十年來,隨著整個現代科學技術的飛速發展,農業科學也進入了一個空前繁榮的新時期,新的分支學科如同噴泉般不斷湧現。現在,基本學科已有土壤學、農業化學、植物生理學、遺傳育種學、作物栽培學、園藝學、昆蟲學、病理學、微生物學、耕作學、林學、畜牧學、獸醫學、魚類養殖學等幾十種。電子顯微鏡問世以後,由於生物化學、生物物理學、遺傳工程新學科相繼建立、發展起來,農業科學也因此更上一層樓,達到了分子水平,能夠更好地回答許許多多農業生產的問題。由於農業科學技術十分發達,現代農業具有巨大的生產力,農業生產實現了機械化,化肥、農藥和飼料添加劑獲得了廣泛的應用,生產效率空前提高,創造了許多令人難以置信的奇蹟。

  初探植物生長之謎

  早期農業科學實驗的一個重要課題,是探索植物生長的營養問題。1640年,歐洲布魯塞爾有一個叫范·海爾蒙特的植物學家,做了一個令人耳目一新的試驗。

  范·海爾蒙特把200磅乾燥的泥土,盛在一個大陶土盆子裡,隨即插上一支5磅重的小柳條,盆面蓋上一塊帶孔的馬口鐵板,以防止別的東西落進盆里。然後,他每天只給柳條澆雨水或蒸餾水,不施任何肥料。這樣過了5年,柳樹已經長得很高大了,他把柳樹砍倒,連樹根也一點點挖出來,並把陶盆里的土全部取出來曬乾,分別精確地稱量它們的重量。結果發現:樹根、樹幹和樹枝共169磅,5年間重量增加了160多磅,而土壤只比插柳條前輕了0.32磅,幾乎沒有什麼損失。

  這個試驗說明了什麼呢?范·海爾蒙特想,既然陶盆里的土壤重量幾乎沒有變化,那麼他每天澆的雨水一定是讓柳樹給吸收了;由於他每天只給柳樹澆水,沒有施任何肥料,所以水是柳樹唯一的營養物質。這就是水的營養學說。

  1782年,瑞士有個叫雪梨比爾的牧師發現,范·海爾蒙特的結論具有片面性,因為植物生長不光是需要水分,它還要在太陽光下利用二氧化碳,放出氧氣。後來,荷蘭醫生英根豪斯作了進一步的研究,提出了一個光合作用公式

  二氧化碳+水/綠色植物/光→碳水化合物+氧

  19世紀上半葉,著名德國化學家李比希(1803~1873年)對這個問題作了更加深入的研究。李比希是農業化學的創始人。他與許多別的偉人一樣,從小就養成了專心致志一心不二的良好習慣,有過目不忘的好記性,尤其善於根據現象去思考問題。他竭力主張以觀察、測量、試驗去研究自然,反對當時盛行的以哲理式的推論來解釋各種現象。他刻苦攻讀化學,投身於農業化學的研究。為了取得第一手資料,他甚至買了4公頃最貧瘠的土地作肥料試驗,研究植物營養和肥料問題。

  李比希認真總結前人對植物營養的試驗,進行了卓有成效的研究,於1840年發表了《化學在農業和生理學上的應用》的報告。這個報告立即在世界化學界產生了巨大的影響,僅8年時間,就用8種語言出版了17次。在報告中,李比希否定了一些錯誤的「植物營養」觀點,第一次提出了礦質營養理論,指出植物的原始養分是礦物質,植物以不同的方式從土壤中吸收礦物質養分;為了保持土壤肥沃,就必須把植物取走的礦質養分用肥料的形式還給土壤。這個論點就是著名的「營養歸還學說」,偉大的革命導師馬克思和恩格斯也曾多次給予肯定。

  1843年,李比希在《化學在農業和生理學上的應用》第三版時,又提出了最小養分律。意思是說,作物的產量受數量最少的養分所控制,產量高低隨這種養分的多少而變化。它揭示了植物營養中的主要矛盾。現在美國土壤學專著中的限制因子律,就是由最小養分律發展起來的。

  李比希的礦質營養理論,深刻的揭示了自然界無機營養元素循環的規律,第一次把土壤、作物、牲畜和人類生活有機的聯繫起來了,為農業化學的興起建立了不朽的功勳,並由此在全世界範圍內引起化學肥料工業的蓬勃發展。

  李比希創立的科學理論,在農業科學史上具有劃時代的意義。

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