農(nóng)業(yè)包括種植業(yè)、林業(yè)、畜牧業(yè)、漁業(yè)和農(nóng)副產(chǎn)品加工業(yè)(國外多將農(nóng)業(yè)與食品歸為一個領(lǐng)域)。與其他領(lǐng)域一樣，科學(xué)儀器和檢控儀器，作為信息技術(shù)的源頭，也必然是農(nóng)業(yè)科技發(fā)展的“摧化劑”、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化和可持續(xù)發(fā)展的“倍增器”。如今科學(xué)測試和檢控儀器已滲透到現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的各領(lǐng)域和環(huán)節(jié)(見附表1)，既涉及動植物本體的性狀、生理、生態(tài)和環(huán)境因子及其產(chǎn)品品質(zhì)的測試分析，也涉及產(chǎn)品在儲運、保鮮和加工中的檢控。過去有一種錯覺、多認(rèn)為農(nóng)業(yè)比較粗放，對儀器的技術(shù)要求不高、品種不多，其實農(nóng)業(yè)各方面需分析測試和檢控的對象極廣泛，從動植物群體、個體到細(xì)胞、基因、分子，從有機到無機，從檢測生態(tài)環(huán)境到模擬甚至創(chuàng)造特定的生態(tài)環(huán)境，其對象多是生物體，而使用條件又比工業(yè)使用環(huán)境更惡劣的田間、現(xiàn)場。所以，在農(nóng)口凡屬較深層次的科技項目和較大規(guī)模的精細(xì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，當(dāng)今我國科學(xué)儀器的許多技術(shù)指標(biāo)、性能、應(yīng)用條件尚難滿足實際需求。但是，我國儀器儀表行業(yè)歷經(jīng)波折和努力之后、還是取得了長足的發(fā)展。據(jù)我們對農(nóng)業(yè)和食品業(yè)抽樣統(tǒng)計，按臺數(shù)計算、省級和地(市)級國產(chǎn)儀器占有率約占70%以上，而縣級部門幾乎都用國產(chǎn)儀器?，F(xiàn)以農(nóng)業(yè)幾個方面和我國已公布實施的農(nóng)業(yè)和食品業(yè)的幾個標(biāo)準(zhǔn)為例，概述幾種通用的分析儀器在農(nóng)業(yè)和食品業(yè)應(yīng)用狀況和法定地位，提出農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化對科學(xué)儀器的新需求，以及振興我國科學(xué)儀器、研發(fā)農(nóng)業(yè)專用儀器具體建議。

 表1 各類科學(xué)測試、控制儀器在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用

　　2. 幾種通用分析儀器在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用狀況

　　2.1 通用分析儀器在農(nóng)業(yè)常規(guī)分析測試中的應(yīng)用。[2,3,4]

　　通用分析儀器仍然是農(nóng)業(yè)常規(guī)分析測試的主體，附表2～6概述了5個方面的幾種主要分析儀器的應(yīng)用狀況，該表是依據(jù)1999年以前的文獻(xiàn)歸納的，其中尚缺Icp發(fā)射光譜儀和原子熒光光譜儀的統(tǒng)計資料，但是從中仍可見出光譜儀和色譜儀是農(nóng)業(yè)常規(guī)分析手段的主體地位?？茖W(xué)儀器在我國農(nóng)業(yè)科技發(fā)展和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有著廣闊的市場。

　　表2 分析儀器在土壤肥料分析中的應(yīng)用

　　表3 分析儀器在農(nóng)藥及其殘留分析中的應(yīng)用

　　表4 分析儀器在農(nóng)、牧、魚業(yè)產(chǎn)品和食品分析中的應(yīng)用

　　表5 分析儀器在植物生化分析和生物技術(shù)中的應(yīng)用

　　表6 分析儀器在飼料分析中的應(yīng)用

　　2.2 從我國已公布的與農(nóng)業(yè)直接相關(guān)的幾個國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、看科學(xué)儀器應(yīng)用的法定地位。

　　有人說市場經(jīng)濟就是用法律和法規(guī)調(diào)控和規(guī)范化的經(jīng)濟。國內(nèi)外制訂的一系列標(biāo)準(zhǔn)是規(guī)范生產(chǎn)、經(jīng)營和消費的法規(guī)組成部分，與農(nóng)業(yè)和食品有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)更是關(guān)系著國家經(jīng)濟發(fā)展、人民身體健康和提高產(chǎn)品國際市場競爭力。這些標(biāo)準(zhǔn)中詳細(xì)地規(guī)定了應(yīng)檢測的組分(成分)、分析測試的方法和儀器，然而無論是國際標(biāo)準(zhǔn)、還是國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，都是最關(guān)鍵、最基本的要求，相關(guān)檢驗方法和儀器雖不代表當(dāng)今的最新水平(需經(jīng)充分驗證、認(rèn)同、普及)，但必然是最經(jīng)典的、公認(rèn)的、各層次易實現(xiàn)的，也最具法定地位的?？茖W(xué)儀器在其中被譽為“物化法官”。現(xiàn)例舉4個標(biāo)準(zhǔn)中所確定的分析方法和儀器。隨著經(jīng)濟和科技發(fā)展、技術(shù)監(jiān)督和檢驗標(biāo)準(zhǔn)更加嚴(yán)密，相關(guān)的技術(shù)裝備和人員素質(zhì)的提高，必須更多、更先進的現(xiàn)代科學(xué)儀器和分析方法列入國家標(biāo)準(zhǔn)之中。

　　2.2.1. 糧油作物檢驗標(biāo)準(zhǔn)中應(yīng)用的分析方法與儀器

　　糧食作物約30多種、油料作物11種，相應(yīng)的檢驗方法(標(biāo)準(zhǔn))目前有90多個，其中除去涉及形態(tài)、色澤、純度等物理性狀和味感檢驗標(biāo)準(zhǔn)之外，針對不同作物、不同組份需用分析儀器檢驗的標(biāo)準(zhǔn)有50多個，如以檢驗組份歸納，即如表7所示。

　　表7 糧油作物檢驗標(biāo)準(zhǔn)中應(yīng)用的分析方法與儀器

　　2.2.2 蔬菜及其制品檢驗標(biāo)準(zhǔn)中應(yīng)用的分析方法與儀器

　　人們廣為食用的蔬菜有20多種、并有相應(yīng)的脫水、速凍、鹽漬、油漬和罐頭制品、質(zhì)檢標(biāo)準(zhǔn)中，除與種類有關(guān)的各不相同的形態(tài)、色澤、質(zhì)地、成熟度以及其他感官指標(biāo)之外，還有4大類具有共性的重要理化指標(biāo)，即營養(yǎng)成份、有害元素、農(nóng)藥殘留和特殊品種的特定標(biāo)準(zhǔn)，這些都需用分析儀器檢測，可概要歸納如表8所示。

　　表8 蔬菜及其制品檢驗標(biāo)準(zhǔn)中所運用的分析方法與儀器

　　2.2.3 畜禽產(chǎn)品、水產(chǎn)品檢驗標(biāo)準(zhǔn)中應(yīng)用的分析方法與儀器

　　畜禽產(chǎn)品和水產(chǎn)品種類多、制成品更多，消費量也越來越大，所以對其營養(yǎng)價值、動物疫病、微生物、農(nóng)藥和獸藥的殘留、環(huán)境污染等為當(dāng)今世人十分關(guān)注， 除了仍重視感官指標(biāo)的檢驗之外，將更多地依賴于用科學(xué)儀器檢驗，且其指標(biāo)、方法不斷地修訂增補，所以檢驗中所運用的分析方法與儀器實難用有限篇幅說清，現(xiàn)僅選一些已廣為重視的理化指標(biāo)的檢驗例子，予以簡釋，如表9所示。

　　表9 畜禽產(chǎn)品、水產(chǎn)品檢驗中應(yīng)用的分析方法與儀器

　　2.2.4 獸藥檢驗和監(jiān)督中現(xiàn)代分析方法和科學(xué)儀器的作用

　　我國最新獸藥典(2000年版)已頒布實施，收載了化藥、抗生素、生物制品469種和中藥材、成方制劑656種，詳細(xì)地規(guī)范了獸藥鑒別、檢查、含量(效價)測定等標(biāo)準(zhǔn)，表10和表11即為以化藥為例，列出了各種分析方法和儀器在鑒別獸藥的真?zhèn)渭捌溆行С煞?效價)測定時的應(yīng)用情況。

　　表10 各種分析方法和儀器在化藥鑒別中被選用情況(種、次)

　　表11 各種分析方法和儀器在有效成份(效價)測定中被選用情況(種、次)

　　從表10和11中看，雖然一般化學(xué)鑒別法和化學(xué)分析法仍占主導(dǎo)地位，但正如該藥典前言中指出的“現(xiàn)代分析技術(shù)在本版藥典中得到進一步擴大應(yīng)用，高效液相色譜法、氣相色譜法、薄層色譜法等、較第一版有大幅度增加”。這是與我國國情、基礎(chǔ)有關(guān)，隨著我國科技和經(jīng)濟發(fā)展，技術(shù)裝備和藥檢人員素質(zhì)提高，現(xiàn)代儀器分析方法必將成為主導(dǎo)地位，這已為“中華人民共和國藥典”中所規(guī)定采用現(xiàn)代儀器分析的發(fā)展(見表12)和美國FDA標(biāo)準(zhǔn)所證實。此外，中藥是我國祖?zhèn)髦畬?、為發(fā)楊光大，有待用現(xiàn)代分析儀器和方法，特別是用傅里葉變換光譜儀深入地、全面地鑒別、分析中藥材和成方藥，建立具有我國科技創(chuàng)新特色的中藥紅外指紋圖庫，必將引起我國學(xué)界和有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)部門的高度重視。

　　表12 各版藥典規(guī)定使用現(xiàn)代儀器檢驗藥品種數(shù)

　　3. 農(nóng)業(yè)科技發(fā)展和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化對科學(xué)儀器的需求和展望

　　農(nóng)業(yè)測試分析的對象從有機到無機面很廣，且多為天然樣品，多組份共存、背景干擾嚴(yán)重、生物樣品不均勻性，且測試分析的組份涉及人體健康，因而除常規(guī)分析之外，還有大量屬于微量級、痕量級甚至超痕量級的分析。此外，除組份分析，還需做結(jié)構(gòu)分析，所以農(nóng)業(yè)科技發(fā)展和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化中所需用的科學(xué)儀器，可說涵蓋了當(dāng)今所有分析測試儀器，現(xiàn)從農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的需求出發(fā)，提出以下淺見和建議[5、6、8]。

　　3.1 色譜儀和光譜儀仍然是農(nóng)業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用面廣、量大的科學(xué)儀器，建議運用已有基礎(chǔ)，抓住國產(chǎn)儀器薄弱的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)，進一步提高我國色譜儀和光譜儀的技術(shù)水平。

　　3.1.1 關(guān)于色譜儀有待進一步突破的關(guān)鍵技術(shù)的建議

　　農(nóng)業(yè)分析測試對象大量屬有機物，故色譜儀及其分析方法應(yīng)用得很廣，需求量將不斷增加，問題是須更新進樣、泵、氣路、柱等技術(shù)性能，以提高分離能力和穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，應(yīng)著力提高檢測器的靈敏度和檢出限的水平，要研發(fā)近幾年來國外已商品化的多種高靈敏度檢測器，例如氣相色譜中的Micro-ECD，檢出水平已達(dá)fg級;PFPD檢測器對P、N、S的靈敏度都提高了10-100倍。液相色譜中高靈敏度掃描熒光檢測器、示差檢測器、電化學(xué)檢測器，以及農(nóng)業(yè)和食品業(yè)中特有需求的氨基酸分析儀等，我國都急待研發(fā)和商品化。

　　3.1.2 原子吸收光譜儀的性能有待進一步提高

　　原子吸收分光光度計的石墨爐自動進樣器、塞曼背景校正和聯(lián)合扣背景技術(shù)以及多元素分析等技術(shù)都有待迅速趕上國外水平。

　　3.1.3 急待研發(fā)Icp發(fā)射光譜儀：

　　鑒于Icp發(fā)射光譜儀精度高、元素的檢出限比傳統(tǒng)的元素分析方法低1-2個數(shù)量級，而微量元素既是生物不可缺的養(yǎng)分之一，但是過量了則為毒害，故當(dāng)今人們對微量有毒的重金屬元素十分關(guān)注。目前農(nóng)業(yè)和食品業(yè)也正在裝備Icp發(fā)射光譜儀，可是國產(chǎn)品近乎空白，所以研發(fā)采用中階梯光柵和CCD(或CID、SCD)固體陳列檢測器的全譜直讀Icp儀，在國內(nèi)是很有市場前景的。

　　3.1.4應(yīng)進一步完善紫外可見光分光光度計的技術(shù)指標(biāo)和功能

　　紫外可見光分光光度計是應(yīng)用面最廣的儀器，近幾年來國產(chǎn)品的技術(shù)躍進喜人，建議進一步降低雜散光和噪聲，提高吸光度測量范圍和精度，并在進樣系統(tǒng)和分析軟件等方面下功夫，如同BECMAM、P-E、UNICAM等廠家那樣，開發(fā)、衍生出生物技術(shù)等專用的紫外分光光度計。

　　3.1.5. 應(yīng)將熒光分光光度計產(chǎn)業(yè)化

　　鑒于熒火分光光度計如今也已成為實驗室常規(guī)儀器之一，而國內(nèi)的研發(fā)起步較晚，僅有少數(shù)大學(xué)和科研單位研究過此產(chǎn)品、也出了一些研究成果，但未見成功的產(chǎn)業(yè)化，建議予以重視。

　　3.1.6. 應(yīng)走出紅外光譜儀的延誤區(qū)，發(fā)展傅里葉變換紅外光譜儀

　　近幾年來、隨著光的干涉機制和計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，色散型紅外分光光度將很快地被高分辨率、高精度、低噪音、高速掃描、信息含量豐富的傅里葉變換紅外光譜儀所代替，國內(nèi)瑞利分析儀器廠早已起步研發(fā)和小批量生產(chǎn)，可惜其進展和水平的提高與國際上的迅猛發(fā)展以及國內(nèi)需求不大相適應(yīng)，以農(nóng)、林口而言、近幾年為了進行藥物、毒物的分析以及近紅外區(qū)的農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)分析、大約引進了50多臺(其中部份包含近紅外配置)，所以發(fā)展傅里葉變換紅外光譜儀應(yīng)是大勢所趨。

　　3.2. 農(nóng)、林口也在呼喚質(zhì)譜儀和聯(lián)用儀

　　5年前我國只有少數(shù)農(nóng)業(yè)科研單位應(yīng)用質(zhì)譜儀和聯(lián)用儀，隨著農(nóng)、林業(yè)科技發(fā)展，為測定生物大分子，研究天然產(chǎn)物中化合物結(jié)構(gòu)，研究代謝產(chǎn)物，檢測農(nóng)、林、牧、漁業(yè)產(chǎn)品中有害的有機物污染，測定農(nóng)藥獸藥殘留和超微量級重金屬對農(nóng)、林業(yè)環(huán)保和人身健康的影響、都十分引人關(guān)注，例如1999年震驚世界的劇毒致癌物二噁英污染畜禽產(chǎn)品事件，近來世界上又爆出有關(guān)多氯聯(lián)苯(PCB)等致病化合物、以及導(dǎo)致內(nèi)分泌紊亂的化合物(EDC)等等，都促使世界各國對質(zhì)譜儀、色譜/質(zhì)譜聯(lián)用以及MS與光譜儀聯(lián)儀的急切需求，所以研發(fā)新型質(zhì)譜儀(MS)、突破接口技術(shù)、進而完善GC/MS、LC/MS、GC/MS/MS、LC/MS/MS以及ICP/MS將是國內(nèi)外研發(fā)大型科學(xué)儀器的熱點之一。

　　3.3 應(yīng)盡快地將生命科學(xué)專用儀器設(shè)備的空白補上[5.9]

　　醫(yī)療和農(nóng)業(yè)是生命科學(xué)的二大領(lǐng)域，當(dāng)今發(fā)達(dá)國家都在爭奪21世紀(jì)生命科學(xué)的制高點，許多專家預(yù)言，農(nóng)業(yè)生物技術(shù)將引發(fā)第二次綠色革命，它是可持續(xù)性發(fā)展、優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、高抗、高效農(nóng)業(yè)的技術(shù)支柱之一，但是生命科學(xué)和產(chǎn)業(yè)，從上游基礎(chǔ)研究到下游產(chǎn)業(yè)化，都依托于一系列生物技術(shù)專用儀器設(shè)備，其發(fā)展很快、技術(shù)含量高、也很貴，我國僅處起步階段。為迎接這一世紀(jì)性的學(xué)科和產(chǎn)業(yè)，我國也應(yīng)將其中常用的儀器列入研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化計劃，例如：CO2培養(yǎng)箱、分子雜交箱，發(fā)酵罐(生物反應(yīng)器)等培養(yǎng)設(shè)備;各種離心機、層析儀、膜分離等分離純化儀器;DNA擴增儀、各種電泳儀及圖像處理系統(tǒng)、DNA測序儀等分析、表達(dá)儀器;以及細(xì)胞融合儀、基因槍、顯微操作系統(tǒng)等基因?qū)雰x器。

　　近幾年來生物芯片技術(shù)突飛猛進[10]，它是將成千上萬種具有生物識別功能的分子，有序地陳列在面積很小的基片上，與標(biāo)記的檢驗分子反應(yīng)或雜交，再通放射自顯影、光化學(xué)、電化學(xué)、酶標(biāo)顯示或活性檢測，即可取得大量的十分豐富有用的生物信息，在農(nóng)業(yè)上有著廣闊的應(yīng)用天地。例如通過平行監(jiān)測基因表達(dá)譜進行功能分析，能更確切地了解環(huán)境因子、抗病能力的基因表達(dá)影響，最終有可能免除進行費時、費錢的大田試驗。另外生物芯片用于基因測序，可大大加快基因多態(tài)性鑒定，縮短了動植物育種和新品種產(chǎn)生周期。

　　4. 為了進一步轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)增長模式，優(yōu)化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)，走優(yōu)質(zhì)、高效、精細(xì)農(nóng)業(yè)之路，全面提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量，發(fā)展綠色農(nóng)業(yè)、滿足國內(nèi)需求、確保人民身體健康和迎接入世，急需引用已成熟的分析儀器和技術(shù)，加以外延、衍化、簡化從而研發(fā)出一批實用、價廉、便攜式的農(nóng)業(yè)專用儀器。

　　縱觀世界農(nóng)業(yè)發(fā)展進程，可說經(jīng)歷了3個過程，即：一是為了吃飽、追求高產(chǎn);二是為了吃好，追求農(nóng)產(chǎn)品有營養(yǎng)價值和口感;三是為了全面確保人們身體健康、則要求農(nóng)產(chǎn)品不僅優(yōu)質(zhì)，而且無公害。另外從迎接“入世”而言，我國農(nóng)產(chǎn)品面臨的挑戰(zhàn)就是品質(zhì)不如國外同類產(chǎn)品，且農(nóng)藥、獸藥殘留和有害重金屬等安全指標(biāo)又常超標(biāo)，而其價格則不見得比國外低，所以形勢是很嚴(yán)峻。

　　為確保農(nóng)產(chǎn)品高產(chǎn)、高效、優(yōu)質(zhì)、無公害、各國國情不一、措施也不同，在西方發(fā)達(dá)國家是加大農(nóng)業(yè)科研力度，培育新品種，推行科學(xué)種植和養(yǎng)殖措施，并以完整的法治體系確保產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)和無害。我國正處在計劃經(jīng)濟向市場經(jīng)濟轉(zhuǎn)軌期、無序、不講法制和道德，甚至野蠻經(jīng)營運作等負(fù)面現(xiàn)象相當(dāng)嚴(yán)重、暫且難免，所以我國農(nóng)業(yè)領(lǐng)域從品種到產(chǎn)品，再到餐桌上的食品，假、冒、偽、劣、害真是五毒俱全，從種子、生產(chǎn)環(huán)境、到農(nóng)藥獸藥的違禁生產(chǎn)和使用，以及超標(biāo)施用。政府對此極重視、正大力加強法治建設(shè)和執(zhí)法力度，但就我國國情而言，還必須有相應(yīng)簡便、實用的檢驗儀器和方法，以利于在源頭，即在生產(chǎn)、收購、加工和營銷現(xiàn)場進行檢測，這也許可稱為具有發(fā)展中國家特色的“物化法官”吧!為實現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化，除了上面已敘的對通用科學(xué)儀器有更高需求之外，還應(yīng)重視以下農(nóng)業(yè)專用儀器的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。

　　4.1. 農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)速測儀

　　4.1.1優(yōu)質(zhì)小麥品質(zhì)速測儀

　　我國小麥年產(chǎn)量已達(dá)1億多噸，居世界之首。但品種多而雜，且大多僅適于做饅頭、面條，缺乏做面包和餅干、糕點的強筋和弱筋小麥，所以出現(xiàn)了國產(chǎn)小麥?zhǔn)袌銎＼?，而每年進口優(yōu)質(zhì)小麥300-500萬噸，對此只有從育種、繁種、種植、收購和加工全面實施優(yōu)質(zhì)優(yōu)價措施，關(guān)鍵之一就是要有品質(zhì)速測儀代替當(dāng)今憑感官、經(jīng)驗的檢驗辦法。近年引進的小麥品質(zhì)測定儀品種很多，也很昂貴，我認(rèn)為可借用已成熟的粘度計和糊化特性測定的機理、研發(fā)小麥品質(zhì)速測儀，也許是捷徑之一。

　　4.1.2 稻米品質(zhì)速測儀

　　我國稻谷產(chǎn)量已達(dá)2億多噸，居世界首位，但因品質(zhì)欠佳、產(chǎn)稻大省積壓稻米達(dá)1500多萬噸，而市場走俏的是泰國米，其中除營養(yǎng)成份略有差別外，主要的是直、支鏈淀粉比例差異較大，也即粳性和糯性口感差異很大，在國標(biāo)中確定用碘試劑與淀粉反應(yīng)，根據(jù)直鏈淀粉生成藍(lán)色復(fù)合物，而支鏈淀粉生成棕紅色復(fù)合物，用分光光度計即可測定二者比例，確定稻米品質(zhì)，故依此機理，完全可研發(fā)出專用的分光光度計，作為稻米品質(zhì)速測儀。

　　4.1.3 賴氨酸測定儀

　　賴氨酸是人體和畜禽必需從食物和飼料中吸取最重要的氨基酸養(yǎng)分之一，也是評價稻、麥、豆類作物、糧食和飼料的重要指標(biāo)之一，國標(biāo)中確定用染料結(jié)合法測定，即運用偶氮磺酸作為染料與樣品中賴氨酸結(jié)合、顯色，用分光光度進行測定。80年代初國內(nèi)運用上述機理研發(fā)和小批量生產(chǎn)過這種儀器，但因未能及時更新結(jié)構(gòu)和性能陳舊而停產(chǎn)，現(xiàn)在應(yīng)有足夠條件研發(fā)新一代儀器了。

　　4.1.4 優(yōu)質(zhì)油菜速測儀

　　傳統(tǒng)的油菜品種中含有較高的芥酸和硫甙，不利于人們健康，且餅粕也不能代替糧食用作飼料，經(jīng)典的檢驗方法是采用氣相和液相色譜儀，顯然是不適用于油菜生產(chǎn)、收購、加工等基層單位。為此，中國農(nóng)科院油料所和院儀器設(shè)施技術(shù)服務(wù)中心聯(lián)手，運用了特征酶顯色反應(yīng)比色法和比濁法，研發(fā)并小批量生產(chǎn)了優(yōu)質(zhì)油菜速測儀。

　　4.1.5近外品質(zhì)分析儀

　　自從70年代美國農(nóng)業(yè)部實驗室研發(fā)了近紅外品質(zhì)分析儀以來，由于具有不需進行繁雜的樣品前處理，即可快速分析測試農(nóng)產(chǎn)品各種組份，甚至能直接測試完整的籽粒，不久該儀器和技術(shù)又延伸到化工產(chǎn)品分析、并實現(xiàn)工業(yè)在線分析，所以它成為近十多年來光譜儀和分析技術(shù)的熱點之一，顯示出強勁的勢頭。我國從80年代初期至今經(jīng)歷了開始引進→有些失望→滿懷期望→受外商欺騙→進入低谷→重新認(rèn)識→確切掌握→爭相引進的四起三落的過程。鑒于其特有的優(yōu)點，且應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓寬，所以當(dāng)今國際上生產(chǎn)近紅外光譜儀的廠家都已在我國搶灘登陸、推出不同的類型、檔次、用途的系列產(chǎn)品，這也帶動了國內(nèi)的研發(fā)熱潮，石化研究院在陸婉珍院士主持下成功地研發(fā)并批量生產(chǎn)了應(yīng)用于石化系統(tǒng)的近外光譜儀，并對近紅外分析方法作了系統(tǒng)研究[11] ，但適用于農(nóng)產(chǎn)品近紅外快速品質(zhì)分析儀至今國內(nèi)尚未見成熟的、可產(chǎn)業(yè)化的樣機，據(jù)有關(guān)部門透露、約有7-8家企業(yè)和單位涉足此項研發(fā)工作，按說“眾人拾柴、火焰高”是件好事，但我建議應(yīng)力戒“一擁而上，定位不準(zhǔn)、收效甚微”的弊病，特呼請有關(guān)方面扎扎實實地推進此項研發(fā)工作。在實施方案上，我和中國農(nóng)大嚴(yán)衍祿教授多次商議并建議在硬件研發(fā)上宜分3個層次：

　　(1) 先研發(fā)面向基層的農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)近紅外分析儀，為簡便、實用和價廉，可采用發(fā)光二極管，配以干涉濾光片的長光程、透射式、短波近紅外光譜儀;

　　(2) 以第一個層次為基礎(chǔ)、配合不同探頭技術(shù)，研發(fā)適用于快速測定蔬菜、瓜果、牛奶、畜禽和水產(chǎn)品鮮樣的速測品質(zhì)儀;

　　(3) 采用聲光調(diào)制或傅里葉變換等新技術(shù)，研發(fā)農(nóng)業(yè)科研教育單位實驗室用的研究型近紅外品質(zhì)儀。

　　在軟件方面，應(yīng)充分運用我國已有一定優(yōu)勢[12]，且已先后被國外多廠家和國內(nèi)十多單位應(yīng)用的數(shù)學(xué)模型、分析軟件，包括已收集了5000多份農(nóng)產(chǎn)品近紅外光譜庫，建立面向用戶和生產(chǎn)廠家的建模中心(或稱農(nóng)業(yè)近紅外分析技術(shù)協(xié)作網(wǎng))。

　　此外國家標(biāo)準(zhǔn)中，還確定利用糧食與對苯二胺反應(yīng)，根據(jù)顯色(即活性)可檢驗糧食新舊;利用谷物中色氨酸與二甲胺基甲醛反應(yīng)生成藍(lán)色化合物，即可用光度法測定色氨酸。由此可推想、許多農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)速測儀，即由簡易的輸液泵(輸入樣品和試劑)、反應(yīng)器皿、不同光程的比色皿，固定波長的單色器、配以單片機完成曲線擬合、固化、校正、輸出等，即可構(gòu)成單組份或多組份傻瓜機式的品質(zhì)速測儀。

　　4. 2. 農(nóng)藥、獸藥殘留速測儀

　　農(nóng)藥、獸藥殘留對人們身體健康構(gòu)成的威脅是當(dāng)今世人關(guān)心的熱門問題，我國這方面出現(xiàn)的問題也相當(dāng)嚴(yán)重。據(jù)報導(dǎo)[13]，由于我國茶葉中農(nóng)藥殘留超標(biāo)，將影響我國二分之一出口量，僅閩、蘇、浙3省茶農(nóng)收入將損失10～20億元。又如某省對5個菜市場檢驗、48個菜樣中竟有44個不合格，其中高毒農(nóng)殘檢出率達(dá)30%。北京市部分市場檢測，有18%的農(nóng)產(chǎn)品有害物殘留量超過國家標(biāo)準(zhǔn)，京郊自產(chǎn)蔬菜中有機磷農(nóng)藥殘留超標(biāo)率為17%，而外埠進京蔬菜超標(biāo)率達(dá)69%。近年來政府三令五申禁止在飼料中濫用促生激素、抗生素和一些化學(xué)合成物，但對5個省調(diào)查，發(fā)現(xiàn)違禁藥品檢出率仍高達(dá)19.8%。由于吃了用激素、生長素飼養(yǎng)的畜、禽、水產(chǎn)品和農(nóng)殘超標(biāo)的蔬菜、糧食，會導(dǎo)致婦女更年期紊亂、孩子性成熟加快，男人生育能力降低，以及引發(fā)出其他病變和中毒事件。鑒于藥殘和其他有毒物的檢出限要求很低，要檢測痕量，甚至超痕量級藥殘和違禁藥物確需要GC、HPLC，甚至色/質(zhì)聯(lián)用儀[8]，但是為了實施從生產(chǎn)、加工、營銷等源頭和現(xiàn)場檢測，全面實施無公害、無污染的綠色農(nóng)業(yè)、綠色食品。對我們發(fā)展中國家來說，確實急需研發(fā)和生產(chǎn)便攜式、實用、快速且價廉的速測儀，這是帶有中國特色的要求，難度也較大。估計最有前途的是利用微型色譜、微型毛細(xì)管電泳以及生物芯片、特種生物傳感器等。但是最現(xiàn)實可行的、且國內(nèi)已有一些科研單位和企業(yè)已經(jīng)研發(fā)和投入使用的是利用專一性、特征性酶反應(yīng)(顯色反應(yīng))和運用酶催化動力學(xué)光度法，以及試用薄層析等方法，這些方案和方法，都已顯示出儀器設(shè)備和試劑成本低、測定快速的優(yōu)點，進一步工作應(yīng)使儀器使用更簡便、傻瓜機化，且檢出限應(yīng)與我國和國際標(biāo)準(zhǔn)接近。

　　4.3. 土壤肥料速測儀

　　這也是發(fā)展高產(chǎn)、精細(xì)、高效農(nóng)業(yè)所需的儀器。土壤主要養(yǎng)分是指氨態(tài)氮、硝態(tài)氮、速效磷、速效鉀以及酸堿度，含鹽量等，利用通用儀器是可構(gòu)成實驗室土肥分析系統(tǒng)，但不僅價高，且操作復(fù)雜，難于普及。早在80年代初國內(nèi)就將光電比色計、酸度計組合成土肥速測儀，但因當(dāng)時數(shù)據(jù)處理部件太昂貴，難于采用，故上述簡單組合的儀器并未體現(xiàn)出簡便、實用、價廉的特點，故未得到普及和提高。但是國外卻不斷更新并推出兩類土壤養(yǎng)分速測儀。

　　(1) 將分光光度計與酸度有機地組合和簡化，配以單片機完成簡單的數(shù)據(jù)處理，構(gòu)成傻瓜機式的直讀土壤養(yǎng)分速測儀。其機理仍然采用奈氏試劑比色法測定銨態(tài)氮;采用硝酸酚比色法測定硝態(tài)氮;采用磷鉬藍(lán)比色法測定速效磷;采用4苯硼鉀比濁法測定速效鉀;運用酸度計和復(fù)合電極測定酸堿度。

　　(2) 與上述機理相類似，但做成與檢測組份相對應(yīng)20多種檢測試紙條，通過試紙條與樣品溶液中不同組份產(chǎn)生不同的顯色反應(yīng)，再用反射式光度表定量判讀出測定結(jié)果。這種由顯色試制紙與反射式光度表構(gòu)成的養(yǎng)分速測儀，可在現(xiàn)場實時地測定數(shù)十種有機物和無機離子，除適用于土壤養(yǎng)成測定之外還可速測水質(zhì)。

　　4.4農(nóng)作物生理、生態(tài)、環(huán)境因子測試分析儀[8]

　　這類儀器是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化必備的農(nóng)業(yè)專用儀器，既是培育新品種、研究不同生態(tài)環(huán)境下的栽培技術(shù)所必需、也是研究作物抗性(抗旱、澇、鹽、堿、蟲、病)所必需。我國開發(fā)大西北、發(fā)展旱地農(nóng)業(yè)，恢復(fù)植被和林木所必需，計有：有效光合作用輻射儀，光合作用測定儀、積溫儀、積光儀、葉面積儀、植物冠層分析儀，葉綠素測定儀，紅外遙測葉面/植被/地表面溫度計、蒸騰儀、植物效能儀、莖流儀、植物/土壤水勢儀、土壤水分計、農(nóng)用小型氣象站等。這些儀器技術(shù)難度并不大，國外均已商品化，我國幾乎一片空白，建議政府提供鼓勵性補貼或貸款，以形成精干的專業(yè)化廠家。

　　4.5 農(nóng)用自動化總線系統(tǒng)

　　發(fā)展工廠化農(nóng)業(yè)，包括工廠化育苗、種植、養(yǎng)殖和水產(chǎn)品生產(chǎn)，是對傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)進行革命化轉(zhuǎn)變，使農(nóng)業(yè)擺脫自然環(huán)境制約，實施技術(shù)密集型精細(xì)農(nóng)業(yè)，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、高效的有力手段，這是農(nóng)業(yè)科技發(fā)展的大趨勢。近幾年來我國塑料大棚、日光溫室、大規(guī)模集約式畜禽養(yǎng)殖和人工水產(chǎn)養(yǎng)殖場發(fā)展很快，但其自動化水平和技術(shù)含量都比較低，多數(shù)仍延用工業(yè)上已逐步淘汰的、自動化儀表組合的方式。近年來國內(nèi)外工業(yè)自動化領(lǐng)域、現(xiàn)場總線技術(shù)迅猛發(fā)展，其具有開放性、分散性、全數(shù)字通信以及測控智能化和優(yōu)化決策優(yōu)點，是過去組合式自動化儀表所不可比的。為了促進技術(shù)密集型的工廠化農(nóng)業(yè)，極需研發(fā)和生產(chǎn)農(nóng)用自動化總線系統(tǒng)，其中包含兩層內(nèi)容：

　　(1) 去繁就實、研發(fā)和生產(chǎn)簡便、價廉、實用的農(nóng)業(yè)自動化總線系統(tǒng)，包括相應(yīng)的實用硬件和適用于不同應(yīng)用目的軟件和專家系統(tǒng)。

　　(2) 研發(fā)和生產(chǎn)適用于比工業(yè)使用環(huán)境更惡劣(如高濕、高溫、多塵…)、適應(yīng)性強、穩(wěn)定性好、性能價格比優(yōu)良的傳感器，例如：溫度、濕度、光照、土壤干燥度，CO2、有機質(zhì)、pH值、氮、磷、鉀、溶氧值、風(fēng)速等等……傳感器。

　　4.6 農(nóng)、林、牧、漁專用儀器的研發(fā)前景是直接獲取和利用動植物本身散發(fā)(表達(dá))出來的信息[8]

　　農(nóng)作物、樹木、畜禽、魚類等動植物在其發(fā)育和生長的過程中，無時無刻地發(fā)散信息，其本身就是豐富的信息源，探索、獲取至今尚未被重視或未弄清的，然而卻是大量的、非常有意義的生物信息。研究這些信息的內(nèi)涵及各種相關(guān)性，并利用它們開發(fā)出新一代的農(nóng)業(yè)專用儀器，這將有力地推動農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化。近十多年來，國內(nèi)外都有不少探索和嘗試，如以研究植物生命臨界溫度構(gòu)成植物凍害儀;利用昆蟲觸角電位信息，研究昆蟲信息素結(jié)構(gòu)和藥理反應(yīng);利用獲取不同昆蟲聲信息(頻譜)、研制昆蟲計;依據(jù)獲取植物體內(nèi)水分傳導(dǎo)產(chǎn)生的微小震波，研制出植物呼吸儀、檢測植物缺水性;也有研究生物體內(nèi)微小恒電流，并擬加以利用;而植物色信息利用，則早在我國50年代水稻專家陳永康總結(jié)出的栽培技術(shù)中，就有色信息的運用;近來國內(nèi)已有學(xué)者議論、從植物莖、葉等活體液中，快速提取與植物生理、生態(tài)、病變、養(yǎng)份積累以及品質(zhì)預(yù)測等有關(guān)的豐富生物信息的設(shè)想;近年來又出現(xiàn)了電子鼻?？傊@方面目前尚處起步階段，但前景很廣闊。

　　以上種種事例說明農(nóng)、林、牧、漁業(yè)科研和生產(chǎn)中依靠人們感官獲取信息、人工處理信息的時代，必將為運用科學(xué)儀器(包括傳感器)獲取信息，用計算機技術(shù)加工、處理和運用的信息時代所代替，以科學(xué)儀器為信息源頭的信息技術(shù)將有力地推動農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的進程。