摘 要 河南省郑州市是中原地区重要的农业生产基地，农作物的高效生产对其经济发展意义重大。为促进郑州市农业科技进步，分析郑州市主要农作物种类及其分布特征，指出郑州市农业面临育种技术发展与品种改良遭遇瓶颈、水肥资源管理效率低下、病虫害防控体系不健全与技术滞后等问题，提出应用精准生物技术与智能育种技术、精确管理与高效利用水肥资源、构建集成化病虫害智能防控体系等策略。
关键词 农作物种植；技术应用；可持续发展；河南省郑州市
中图分类号：S31 文献标志码：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2024.14.010
郑州市是河南省的省会城市，也是中原经济区的中心城市。作为农业大市，农作物的生产种植一直是郑州市经济发展的重要支柱。近年来，在气候变化、资源约束、病虫害威胁等因素的影响下，郑州市农作物的种植管理面临诸多挑战，传统农业生产方式已难以适应现代农业发展的需求。引入先进的科学种植管理技术，合理利用有限的自然资源，可提高农作物的产量和品质。构建现代高效农业生产体系，不仅关系到农民的经济收益，还事关郑州市乃至整个中原地区的农业可持续发展。
1 郑州市主要农作物种类及其分布特征
郑州市位于华北平原南缘，黄淮海平原过渡地带，属暖温带大陆性季风气候，得天独厚的自然条件和优越的地理环境使其成为河南省及中原地区重要的农业生产基地。作为河南省的省会城市，郑州市农作物品种丰富，种植格局明晰，生产潜力巨大，主要农作物可分为粮食作物、经济作物和蔬菜三大类。粮食作物种类以小麦和玉米为主，辅以大米、高粱等其他谷物作物。小麦和玉米在郑州市各县（市、区）均有较大规模种植，其中小麦种植面积占粮食作物总面积的70%左右，集中分布在中牟县、荥阳市、新郑市、登封市等县（市、区）[1]。经济作物种类较为丰富，主要有棉花、油料作物、烤烟等，其中棉花和油料作物是郑州市最主要的经济作物，两者合计种植面积约占总种植面积的25%，集中分布在登封市、荥阳市、新密市等县（市、区）[2]。郑州市还是全国主要的中药材生产基地之一，出产党参、黄芪等名贵药材。蔬菜作物种类繁多，白菜、番茄、黄瓜等是主要的大田蔬菜品种，还有大量的设施蔬菜品种。蔬菜生产集中在市区周边县以满足郑州市的供应需求。近年来，在产业结构调整的背景下，郑州市“粮经饲”统筹发展速度加快，高效设施农业发展态势良好，农作物结构得到进一步优化，但农作物品种改良滞后、病虫害防控不足等问题仍有待解决。随着现代科学技术在农业生产领域的广泛应用，郑州市农作物生产现代化水平将不断提高，产业发展前景十分可期。
2 郑州市农作物种植管理技术现状及问题
2.1 育种技术发展与品种改良遭遇瓶颈
郑州市农作物育种技术与品种改良遭遇以下瓶颈。
1）传统杂交育种方法周期长、效率低。郑州市主要采用常规杂交育种技术，需要进行多代选育，新品种选育速度无法满足生产需求。同时，受试验条件限制，每年仅能进行有限次数的组配，大大降低了获得理想变异类型的概率，导致难以快速培育出适应市场需求的新品种。2）缺乏针对性的分子标记辅助育种技术。分子标记可快速准确筛选目标性状，但郑州市相关技术投入不足，限制了分子标记技术在育种中的广泛应用。主要农作物的遗传图谱不太完善，与重要农艺性状关联的分子标记筛选尚不充分。同时，功能验证标记的开发滞后，无法实现对影响产量、品质的重要农艺性状基因的精准筛选，难以有效利用分子标记进行育种。3）抗性突破性状鉴定与利用不足。郑州市缺乏高通量的抗性鉴定平台，主要依赖低效率的人工接种鉴定，无法满足大量品种的抗性鉴定需求。同时，抗性相关的复杂遗传机制研究不足，难以利用抗性突破遗传资源进行育种创新。4）各类先进育种技术体系有待建立和完善。基因组选择育种、杂种优势利用技术等尚未在郑州市推广应用，无法发挥技术优势。相关技术平台建设滞后，数据分析和技术支撑能力有限。同时，各项育种技术之间融合应用程度不高，难以充分发挥协同效应提高育种效率。
2.2 水肥资源管理效率低下
水肥资源是农作物生长发育的重要保障，但在郑州市传统种植管理中，由于技术滞后和管理粗放，水肥资源利用效率普遍较低，既造成了资源浪费，又影响了作物产量和品质。1）灌溉管理面临挑战。郑州市农田灌溉主要依赖地面漫灌和渠道引水，灌溉方式落后。由于缺乏科学的测量和调控手段，水资源利用效率仅为30%～40%。较低的灌溉效率不仅会造成地下水资源的过度消耗，还会导致作物生长不均匀和盐渍化问题。同时，天气影响大、管理耗时耗力等原因限制了灌溉质量的提升。实测数据显示，在小麦生育期，由于滴灌效果差，小麦产量比喷灌降低10%～
15%[3]。2）施肥管理存在诸多问题。长期以来，郑州市农民施肥以化肥为主，施肥量较大且肥料品种单一，主要依靠经验判断，缺乏精准化管理。据统计，郑州市农业生产中化肥利用率仅为30%～35%，造成了严重的资源浪费和环境污染[4]。另外，由于施肥不当，常会出现“底肥重，追肥轻”的现象，造成作物根系分布不均和营养失衡。
2.3 病虫害防控体系不健全与技术滞后
病虫害的有效防控直接关系到农作物的产量。然而，在郑州市的传统种植中，由于管理缺失和技术落后，农作物病虫害防控体系存在不健全和滞后的问题，给农业生产带来了威胁。大多数农户仍坚持农药为主的单一防控模式，对生物防治、农艺防治等综合防控措施应用不足。同时，缺乏系统的病虫害监测和预测预报体系，防控决策依赖主观判断，导致常常事后补救，防治效果不佳。此外，农药使用管理粗放，部分农民滥用高毒农药，导致病虫害抗性增强及环境污染。病虫害防控技术手段传统，急需创新。受基础研究投入不足的影响，农作物病虫害检测和诊断技术水平滞后，农民仍依赖人工经验判断病虫害类型，效率和精确度难以保证。防控手段大多使用喷雾机械，覆盖面有限且效果一般。而高效精准的防控技术如自动化监测预警系统、生物农药、无人机喷洒等在郑州市推广应用仍较少。总之，郑州市病虫害防控体系和技术滞后已成为制约农业生产发展的重要因素，迫切需要建立健全病虫害综合防控体系，运用现代技术手段提高防控精确性和效率，加强抗性品种培育，切实降低病虫害对农作物的危害。
3 郑州市农作物种植管理技术应用策略
3.1 应用精准生物技术与智能育种技术
为了突破传统品种改良与育种技术的瓶颈，郑州市积极引进精准生物技术和智能育种技术，从根本上提升农作物品种的抗逆性、产量和品质。精准生物技术是利用现代分子生物学手段，对作物的基因组进行精准编辑，赋予其更优异的性状。其中，基因组编辑技术利用可设计的核酸酶介导，实现对作物遗传基因的定点修饰。通过该技术，可以在原有优良品种的基础上，针对性地编辑与产量、抗逆性、营养品质等相关的靶向基因，培育出新一代高产优质品种。以小麦品种改良为例，通过编辑与籽粒营养成分和淀粉含量相关的基因，可以显著改善小麦营养品质和面粉加工品质。郑州市农业科研机构已利用基因组编辑技术培育出多个小麦新品种，其籽粒淀粉含量较原品种提高10%～15%，面筋含量增加8%～12%，产量也有不同程度提升。智能育种技术则是利用高通量测序、大数据分析等手段，建立作物表型和基因型的关联图谱，实现高效的作物育种。通过构建基因型-表型关联数据库，可以快速准确地鉴定和筛选与产量、抗病性等农艺性状相关的候选基因，从而有针对性地改良重要性状基因。例如，农科院已利用该技术对小麦白粉病抗性进行了研究，从133个小麦品种中遴选出12个与白粉病抗性相关的新基因座，为培育优质、高抗小麦品种提供了遗传学基础。同时，智能育种技术可结合大数据与人工智能算法，设计出合理的、有针对性的育种方案，有望极大缩短新品种育成的周期。
3.2 精确管理与高效利用水肥资源
水肥资源的合理利用是现代农业可持续发展的关键。传统的粗放式管理造成大量水肥资源的浪费，郑州市应充分运用智慧农业的先进技术，实现对水肥资源的精确管控和高效利用。智慧灌溉技术可极大提高水资源利用效率。借助物联网、大数据等技术手段，构建一体化的水务监测与调控平台，实现对农田土壤湿度、地下水位等关键参数的实时监测，并可依据作物生长周期智能优化灌溉量和时机。例如，郑州市在试验基地引入物联网监控系统，安装土壤水分、温度等传感器，连同影像遥感数据结合气象大数据进行分析，根据需水规律实时调节滴灌设施，节水率达40%。此外，可利用无人机遥感等技术，建立农田土壤湿度分布图谱，分析水分分布不均的成因，科学优化农田水利资源利用。精准施肥技术能够避免肥料浪费并做到合理施肥。利用叶面营养诊断与近红外光谱技术，可精准检测作物缺失营养元素，从而制订科学的施肥方案。借助变量喷施机械，可实现按营养状况进行“差异化施肥”，既避免肥料浪费，又缓解作物营养失衡。数据显示，郑州市在试点基地应用精准施肥技术后，化肥利用率提高到了55%，氮肥利用率达到60%，产量提升8%[5]。同时，配合无人机遥感和地理信息系统（Geography Information System，GIS）进行经济作物精细化测土配方施肥，提供农田养分状况的分布图，指导局部区域的精细化施肥，进一步提升肥料利用效率。
3.3 构建集成化病虫害智能防控体系
病虫害防控是农业生产的重中之重。为了应对已有病虫害防控体系不健全、yX5tOgPW/lvbWljOM/2JoQ==技术落后的问题，郑州市急需构建一套集成化的智能病虫害防控体系，融合物联网、大数据、人工智能等先进技术，实现对病虫害的全程智能监测和精准高效防控。1）建立基于物联网的病虫害智能监测预警系统。在农田布设视觉、红外等各类监测传感器，实时采集病虫害的发生动态，结合气象大数据进行分析，建立作物与主要病虫害之间的关联模型，为后续的防控决策提供依据。该系统可借助深度学习算法，自动识别各类病虫害种类及发生程度，达到实时预警的效果。例如，郑州市在果园试点基地通过部署视觉监测系统和深度学习算法模型，可实现对虫害成虫的自动识别与计数，当监测到虫口数量超过临界值时，发出预警信号。与传统监测相比，智能监测可大大提升精准性与扩大覆盖面。2）针对不同病虫害类型，精准采取各类防控策略，形成集成化的病虫害智能防控体系。对于病害防控，大力推广无人机低量喷雾施药技术，借助无人机精准控制喷雾量和喷雾范围，提高药剂利用率与防控效率。对于虫害防控，应推广生物防治。利用基因工程技术制备诱捕剂和杀虫剂，采取高通量测序等手段，筛选高效的益虫种类用于生物防治，以减少化学农药的使用。
4 结语
郑州市农作物种植管理技术水平的提高面临诸多挑战，但同时拥有广阔的发展前景。引进精准生物技术、智能育种技术等先进手段，可以从根本上提升农作物品种的抗逆性、营养品质和产量；运用智慧灌溉、精准施肥等智能化管理模式，能够显著提高水肥资源利用效率；构建集成化的病虫害智能防控体系，可实现高精度的监测预警和精准高效的防治。未来，随着信息技术与农业生产的深度融合，郑州市农业现代化水平必将不断提升。除了持续应用并创新上述关键技术之外，还应在基础研究、人才培养、示范推广等多方面加大投入力度，打通农业科技创新的各环节，促进理论研究与实际应用良性互动。
参考文献：
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[2] 王丹，张盼.现代化技术在农业种植中的应用[J].河北农机，2023（12）：118-120.
[3] 孔祥振.农作物种植中无公害栽培管理技术研究[J].当代农机，2023（2）：61-62.
[4] 杜勇芝，赵春辉，冯岩智.农作物种植管理技术探究[J].智慧农业导刊，2022，2（11）：67-69.
[5] 梁中华.小麦种植管理及病虫害综合防治技术研究[J].种子科技，2021，39（17）：61-62.
（责任编辑：刘宁宁）
