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1、第一章 农业发展的里程碑在古代的丝绸之路，考古学家不止一次地在大戈壁磷磷白骨堆里发现这里不仅有丝绸、香料，还有许多古代植物的种子。我们完全可以想象，当时古代人迁移时有何等的艰苦，但是当那些迷途的旅人杀尽了代步的骆驼，喝完了最后一滴水，绝望地倒毙在一望无垠的沙漠之前，却还珍藏着这些种子。究竟为什么我们人类的祖先如此珍惜这些种子？因为这些种子既是大自然造化的结果，同时也是人类智慧的结晶。种子是农业之魂。不仅是在农耕时代，就是在现代文明高度发达的今天，这些种子的传播仍然在增添着人类的文明火种。 农业是迄今为止，世界上利用动植物生产人类需要的食物和有机原料的唯一基础产业。一部农业文明史就是一部人类不断
2、从被动利用自然资源向主动利用自然资源，从体能、经验向科学技术转变的历史。而在某种程度上说，所有这一切都是从一个小小的种子开始，并紧紧围绕着它的驯化、选育、栽培，以及它的果实如何利用而展开的。现在就让我们一起走进农业发展的漫长的历史，看一看人类是如何从一粒种子开始，在农业这个既传统又现代的领域不断地从必然王国走向自然王国的。第一节 原始农业1、农业的“火种”产生于一不留神之中野生植物浩如烟海。光是显花植物就有十多万种。但这些植物都自身自灭，不为人类所控制。当然对于人类来说，它们是十分重要的。因为人类在近200万年的漫长历史中，它们都是人类直接和间接的食品。当时人类还只是一群采集者。平时主要靠采集
3、野果子，挖掘植物的茎块充饥。偶然猎获些小的或温驯的动物，吃顿野味烧烤，也就是难得的美味了。但即使是猎获的动物也离不开这些植物。因为不管是不是食肉动物最终仍然离不开植物。原始农业起源于一万年之前的新石器时代。人类进入农业文明时代，也许是在“一不留神”之中。被采集来的植物的果实和茎块等，一不留神掉在土壤中，于是发芽成长起来，终于使人类慢慢地学会了栽培植物，使野草变成了作物。人们把野生植物培育成栽培植物的过程，称为驯化。在我国仰韶文化西安半北坡遗志中，至今仍然可以看到6000年前，我们的祖先装在陶罐内的粟粒。它们都是引种驯化的成果。其实表面上植物的驯化出于人类的偶然之中，但偶然之中有必然，只有人类采
4、集来的植物果实有了富余，才可能有储存，从而才可能有种子神掉在土壤中的“一不留神”，因此驯化植物的产生也是人类生产力发展的必然。2、驯化技术来自于人类的需要究竟是哪些作物首先被人类驯化，学术界一直有争论，现在还无法说清楚，同学们完全可以展开想象的翅膀，提出自己的解释。你可以认为首先驯化的作物，是那些用来涂饰身体、消除疲劳、或者含毒和祭祀的有关植物。你可以认为诸如竹筒、葫芦等可以当作容器或做绳索的植物是最先被驯化的。当然你也完全可以认为首先驯化的作物是那些用来维持人类生命的食用作物。也许你还有其它见解。但是不管哪些作物先被驯化，我们认为具有决定意义的，并且最终成为主流的应该是食用作物的驯化。这是因
5、为，科学技术最终的推动力只能是人类的需要，哪怕是当初这种驯化还只能是最原始意义上的技术。在生产力十分低下的时候，当然增加食品的来源，也成了人类当初的第一需要。根据这个观点，我们是否是可以作这样的解释：我国大部分地区处于在干旱和半干旱地区，很可能禾谷类植物是首先被驯化的（也许在潮湿的热带，最先栽培的植物可能是那些用块根、地下茎繁殖的种类）。这些植物在一个生长季节内就能收获的种类，最容易改造，而且野生禾草生长健旺，有大量可食用的果实，收获集中，贮藏容易，叶子又是优质饲料，特别适合于驯化。很可能豆类作物紧随禾谷类成为了驯化植物，随后绿叶类、油料作物、根类作物、草本果实、纤维作物、木本植物主要是果树，
6、都相继加入了栽培植物的行列。在食物相对剩余了以后，养殖业和饲养业相继出现。3、植物驯化改变了人类生产方式为了栽培驯化了的植物，人类必须为它们创造适宜它们生长的环境。为了砍去其它丛生的植物和疏松土壤，于是人类发明了石锄、石铲、石斧等简单的石制工具。就像我们可以在河北磁山、浙江河姆渡的新石器遗址中，可以看到的一样。除了栽培技术外，人类还发明了食物的加工技术。我国西南特产的魔芋，其块根是有毒的，而人们很早就发现了用石灰同煮去毒的方法，从而使它成了一种美味的食物。又如木薯根部富含淀粉，它的周皮和皮层中有致人死命的氰氢酸。人们通过破碎、压榨、煮熟和其它方法将毒汁清除,使其成为南非等地的主要粮食。火的利用
7、和农业的发明是奠定人类文明基础的两大革命。火的利用使人类从此站立起来，人类不再成为自然的奴隶。植物引种驯化产生了最原始的农业，农业的发明意味着人类文明时代的开始。在拉丁文和古英文中，文化（culture）是指耕耘。这种用法今天仍在农业（agriculture）和园艺（horticulture）两词中保留着。人类掌握了植物的驯化方法，也就是掌握了利用太阳能的最重要方法，它标志着远古人类从蒙昧走向文明。当然从现代观点来看，这种驯化是如此地简单和原始。但在总体上，人类对于自然的控制能力还是十分弱小的。如简陋的原始工具，无法应对大批大批荒原植被。于是只能用火和水力。如放火烧山改造植被。在解放初期的我国
8、西南一些少数民族地区实施的刀耕火种式的农业就是这种原始农业的生产方式。这些少数民族一个个山坡轮换点火烧荒，收成的好环听天由命。原始农业主要依靠机会，人类用手撒种，开垦和施肥只能借助于自然力，依靠老天爷恩施。思考题1、为什么农业的发明意味着人类文明时代的开始？2、以植物被驯化为例，说明科学技术发展的动力来自哪里？第二节 传统农业1、从植物的栽培到植物品种的改造当今天我们吃着又大又甜美的水果时候，你可想到它曾经就是那些又酸又涩、既硬且小的野生果子？你可知道这些野生果子是如何变成又好看，又好吃的水果的？原来被人类驯化的植物，在长期的栽培过程中，会逐渐发生变化。其中有由于种间、变种间、生态型间分化和杂
9、交所引起，也有我们的祖先精心选择的结果。我们祖先的精心选择主要通过自然条件的改变而引起的。自然能选择植物。生长的自然条件发生变化了，植物也会随之变化。栽培改变了自然选择的条件，使植物按照人类需要改变。通过选择，对人类有利的性状突出了，而不受欢迎的消失了。在野生植物中，养分作为光合作用产生的产物大部分储存于根系。当我们把植物长期栽培在湿润环境中，光合作用的产物就大部转移到花序中去了。硕大甜美水果就是那些野生果实的“畸形”发展。很多野生植物含有的某些特殊化学成分，就是有利于它们的生存需要的一种保护。热带的木本豆科植物，要不是种子里含有90%以上的氰化物，种子都会给象鼻虫吃光。但在豆类的驯化中，人类
10、需要的则是这类有毒物质越少越好。与此相反，原始的烟草本来只在幼叶中含有烟碱，但人类选择的却是这种生物碱含量较高的类型。正是这些变化，逐渐把野生植物和栽培植物区分开来了，开始有了“野生性状”和“栽培性状”的区别。现在栽培植物变得跟它们野生相先大不相同了，有的甚至“面目全非”，以至于今天我们无法认识它们的原先“老祖宗”。在学术界，不少栽培植物的原始种是“谁”？直到今天还很难肯定。就像惯坏了的宠物不再适应原来的大自然生活一样，变异了的植物在野生状况下反而会不适应。失去了毛茸、针刺、保护性覆盖物，失去了休眠性，也就失去了对不良自然环境条件的抵抗力；果实、种子增大了，往往降低了散布种子的效率；风味改进了
11、，更容易被野生动物吃掉；雄蕊变成花瓣，出现了重瓣花，产生无籽的单性结果，都损害了自然的繁殖能力。很显然，人们把野生植物的两个主要负担都接过来了，那就是自卫和繁殖。但反过来，这又能促进人类不断在栽培中，克服这些弱点，推动栽培技术的发展。2、 人类提高了利用自然力的能力与人类对于植物种质资源具有越来越强的改造能力的同时，人类对于作物的栽培，以及为这些作物生长而创造适宜的环境的能力也得到了空前的提高。人类懂得了施肥、灌水、轮作和休耕。总结出来多种经营、精耕细作、有机农业等农艺。掌握了诸如育苗移植、果树嫁接、作物与蔬菜的间、套、复种技术。在动物养殖方面，人类则掌握了家畜性别鉴别、阉割、兽医治病等技术。
12、人类学会使用铁制与铁木结合的手工工具，除了大量使用畜力外，还使用水力和风力。铁器农具特别是梨的出现，推动了农业生产的发展。铁器农具还促进了水利的开发，提高了土地的生产潜力和农业的劳动生产率。在传统农业期间，人类对于自然力的利用能力有了很大的提高。人类利用铁制农具和畜力，提高了农业的开拓力和劳动效率，使得大规模栽培农作物成为可能。但是毕竟当时主要依靠的只是经验，手工工具和畜力，对于自然力的利用还十分有限。农业的生产方式又是十分封闭、保守，因此整个传统农业发展很缓慢，从奴隶社会到资本主义工业化之前整个时期的，传统农业大约持续了2000-3000年。3、我国曾创造了传统农业的辉煌 我国是世界上最早从
13、原始农业进入传统农业的古文明国家之一，并在期间创造了许多世界农业的奇迹。以精耕细作为特征的传统农业曾经使我国成为全世界古代农业文明的旗帜。现在我国蔬菜种类也只有100多种，但据齐民要术所记1500年前黄河流域栽培的蔬菜有甜瓜、冬瓜、茄、瓠、芋、菘等31种。早在1600年的晋代，我国的先民已经懂得“种地和养地”相结合，保持“地力常新”的道理。如轮作、混作、间作、套作，可以使有限的土地生产出最大的产量；稻田种绿肥，与豆科作物轮作可增强土地肥力，等等。冶铁和水利技术更是把我国传统农业推向世界的顶峰。早在战国时期，我国农民已广泛使用铁犁，井灌规模已经十分可观。都江堰水利工程受益农田100多万亩。当我国
14、农业早已进入精耕细作的传统农业时代时，在西方，从罗马帝国灭亡一直到法国大革命之前很长的一段时期，整个欧洲农业则长期处于在粗放阶段。 1011世纪的欧洲人用手撒种，没有化肥，借助自然力开垦和施肥，刀耕火作的生产方式，使得一半或是三分之二的可耕地只能任其闲置，而且谷物单产几乎没有增加多少。思考题1、传统农业中植物如何通过栽培改变为人类所需的品种的？2、你认为传统农业中哪些技术和经验今天仍然有用？第三节 现代农业1、第一次农业技术革命在19世纪末20世纪初，第一次农业科技革命的号角吹响了。与传统农业建立在经验基础上不同，现代农业建立在科学基础上。在传统农业中，对于动植物生命体的认识往往处于表象的认识
15、。现代科学正在一步一步逼近动植物生命体的本质，及其生命运动的规律。遗传理论奠定了现代育种技术理论基础1859年，达尔文发表了他的震惊世界的巨著物种起源从而使生物学第一次成为一种完全意义上的科学。达尔文认为生物自身具有的遗传性和变异性。人类可以选择生物最符合于人类需要的变异，并通过遗传性将这些变异逐代累积和加强，获得新品种。他通过实验进一步指出，生物杂交具有比较强的遗传优势。 1865年孟德尔通过对著名的豌豆杂交实验分析，第一次告诉人们，生物体内的遗传形状由成对的遗传因子决定的。遗传因子有显性和隐性之分。因此生物体内的遗传形状实际上由其中的显性遗传因子决定。在杂交中，虽然成对的遗传因子会分开，分
16、别进入不同的配对之中，但根据这个原理，我们可以控制它们的遗传形状。虽然孟德尔的贡献在他的生前并没有给人们所理解。但他发现的生物遗传规律，为动物和植物育种研究奠定了理论基础。1926年，摩尔根出版了基因论一书。摩尔根发展了前人的遗传理论，创立了新的染色体基因遗传学说。摩尔根把基因的交换频率作为衡量两个基因之间相互距离的尺度。根据这一原则，就可以绘制出染色体遗传图来。在摩尔根的遗传图中，染色体在外形上是线状的，基因在染色体上呈直线排列。遗传图把孟德尔创立的遗传定律所用的抽象概念，变成了可以看到的在染色体上占有一定空间的物质实体，表明生物遗传是由遗传基本单位基因发生作用。摩尔根创立的基因学说，成为经
17、典遗传学向分子遗传学过渡的桥梁。矿物质营养学说和合成农药创造植物生长的良好环境出生在1803年的德国化学家李比希，第一个揭示自然界以其独特的方式向植物提供氮素的过程。他认为，农作物连年不断地从土壤中吸收矿物质元素，而土壤中所含的矿质元素远远满足不了作物的需要，必须不断为土壤补充矿质元素。而补充土壤的元素应该是土壤中较少的元素，因为农作物的产量取决于土壤中较少的元素。这就是著名的施肥“最少因子定律”。1939年瑞士科学家谬勒发现滴滴涕的杀虫活性以后，农药进入了一个以有机合成化合物为主的迅速发展期。20世纪50年代至70年代是有机合成农药快速发展的时期，滴滴涕、六六六和有机磷，成为植物生长的功勋辉
18、煌的“保护神”，极大地增强了人类征服害虫、病菌和杂草的能力。这个时期的农业科学成就集中体现在20世纪5060年代发展的“绿色革命”，它使1960年以来的世界谷物翻了一番。美国玉米30年代为每公顷1.5T，70年代末为6.9T。而在农业飞速发展的诸种因素中，30%归育种技术，50%归化肥和农药，20%归水利和灌溉。2、第二次农业技术革命20世纪后半叶农业发展放慢就像一个人有生老病死一样，任何科学技术都有自己的生命周期。需要我们不断地探索、创新，发现新的规律，增强人类对自然的控制能力。进入20世纪后半叶，农业生产力的发展开始放慢。以谷物为例，每公顷平均产量的年增长率从1967年1982年的2.2%
19、下滑到1982年1994年的1.5%。80年代初以来，年增产率约为1.3%，只及70年代的二分之一。据美国农业部报道，美国玉米的每公顷平均产量已从1967年的5吨提高到1997年的8吨。但30年来每公顷的最高产量，几乎始终徘徊在20吨。平均产量稳定上升而最高产量几十年不变，预示着一个十分重要的现象：在既有的科技水平下，玉米及其它谷物的生物极限已经接近。农业科技革命是拉动农业生产力奔腾向前的火车头。在19世纪末开始鸣笛飞驰的火车头，已经运行了整整一个世纪。农业需要替换一部马力更大、速度更快的火车头。农业发展需要新科技支撑但这部新的农业火车头，决不能因循守旧，只是在原来的轨道上前进。第一次农业科技
20、革命虽然给农业带来了高速发展，但它更多地是依靠投入大量不可再生资源，而不是依靠科技即充分挖掘潜伏在生命体内无限无尽的生理潜能。正如我国著名的农业科学家，两院院士石元春所认为的，这是一次资源型性的农业革命。据许多科学家测算，当今世界农业最发达的美国大约需要消耗200克石油才能生产一只西红柿，100克石油才能生产一只黄瓜。美国的农业是用石油浇出来的农业。 按能量投入产出计算，美国农业是一种赤字农业，是与农业的本质相背离的。况且现代农业以掠夺和破坏环境为代价，大量抽取地下水，结果造成大面积的地陷，化肥被大量使用，但真正被吸收的只有1/3，1/3流入江湖，污染水体，1/3留在土壤中，破坏土壤结构。农药
21、使病虫产生抗体，却将残毒留给了人类。农业继续发展需要新的强大的推动力。在知识经济时代，向我们奔驰而来的火车头，应该是一次新的农业技术革命。建立在现代生物技术基础上的农业科技革命是带动农业继续奔腾向前的崭新的火车头。当代农业科学技术的基本特征上世纪初开始的第一次农业科技革命，虽然在育种等技术领域取得巨大的成就，但就农业整体发展而言，更多地借助于农化等技术的发展。在一定程度上，还是一种资源农业。新第一轮的农业科技革命，发生在知识经济时代。农业将成为知识型农业。一方面，建立在现代生物学基础上的育种技术，将使人类能更充分地发挥潜伏在动植物生命体内的自然生产力。另一方面，知识经济时代是一个大科学时代，科学技术多学科之间互相渗透、综合将成为一个突出的特点。各种科学技术向农业科学技术的渗透和融合将成为现代农业科技的显著特点，现代农业以现代生物技术为基础，集信息技术、遥感技术、新材料技术、自控技术、精细化工、精密机械、太空技术为一体的可持续发展的现代农业。思考题1、联系达尔文、孟德尔和摩尔根所做的工作，说明当时人类是如何不断深入认识生物遗传规律的？2、化肥和农药曾为农业发展作出贡献，但同时也给人类环境和食品安全带来不少问题，你认为应该如何正确评价它们的作用？
