中国农业现代化中科学仪器和分析测试技术的应用与展望
2014-05-15
农业包括种植业、林业、畜牧业、渔业和农副产品加工业(国外多将农业与食品归为一个领域)。与其他领域一样，科学仪器和检控仪器，作为信息技术的源头，也必然是农业科技发展的“摧化剂”、农业现代化和可持续发展的“倍增器”。如今科学测试和检控仪器已渗透到现代农业的各领域和环节(见附表1)，既涉及动植物本体的性状、生理、生态和环境因子及其产品品质的测试分析，也涉及产品在储运、保鲜和加工中的检控。过去有一种错觉、多认为农业比较粗放，对仪器的技术要求不高、品种不多，其实农业各方面需分析测试和检控的对象极广泛，从动植物群体、个体到细胞、基因、分子，从有机到无机，从检测生态环境到模拟甚至创造特定的生态环境，其对象多是生物体，而使用条件又比工业使用环境更恶劣的田间、现场。所以，在农口凡属较深层次的科技项目和较大规模的精细农业生产，当今我国科学仪器的许多技术指标、性能、应用条件尚难满足实际需求。但是，我国仪器仪表行业历经波折和努力之后、还是取得了长足的发展。据我们对农业和食品业抽样统计，按台数计算、省级和地(市)级国产仪器占有率约占70%以上，而县级部门几乎都用国产仪器。现以农业几个方面和我国已公布实施的农业和食品业的几个标准为例，概述几种通用的分析仪器在农业和食品业应用状况和法定地位，提出农业现代化对科学仪器的新需求，以及振兴我国科学仪器、研发农业专用仪器具体建议。
表1 各类科学测试、控制仪器在农业中的应用
2. 几种通用分析仪器在农业中的应用状况
2.1 通用分析仪器在农业常规分析测试中的应用。[2,3,4]
通用分析仪器仍然是农业常规分析测试的主体，附表2～6概述了5个方面的几种主要分析仪器的应用状况，该表是依据1999年以前的文献归纳的，其中尚缺Icp发射光谱仪和原子荧光光谱仪的统计资料，但是从中仍可见出光谱仪和色谱仪是农业常规分析手段的主体地位。科学仪器在我国农业科技发展和农业生产中有着广阔的市场。
表2 分析仪器在土壤肥料分析中的应用
表3 分析仪器在农药及其残留分析中的应用
表4 分析仪器在农、牧、鱼业产品和食品分析中的应用
表5 分析仪器在植物生化分析和生物技术中的应用
表6 分析仪器在饲料分析中的应用
2.2 从我国已公布的与农业直接相关的几个国家标准和行业标准、看科学仪器应用的法定地位。
有人说市场经济就是用法律和法规调控和规范化的经济。国内外制订的一系列标准是规范生产、经营和消费的法规组成部分，与农业和食品有关的标准更是关系着国家经济发展、人民身体健康和提高产品国际市场竞争力。这些标准中详细地规定了应检测的组分(成分)、分析测试的方法和仪器，然而无论是国际标准、还是国家或行业标准，都是最关键、最基本的要求，相关检验方法和仪器虽不代表当今的最新水平(需经充分验证、认同、普及)，但必然是最经典的、公认的、各层次易实现的，也最具法定地位的。科学仪器在其中被誉为“物化法官”。现例举4个标准中所确定的分析方法和仪器。随着经济和科技发展、技术监督和检验标准更加严密，相关的技术装备和人员素质的提高，必须更多、更先进的现代科学仪器和分析方法列入国家标准之中。
2.2.1. 粮油作物检验标准中应用的分析方法与仪器
粮食作物约30多种、油料作物11种，相应的检验方法(标准)目前有90多个，其中除去涉及形态、色泽、纯度等物理性状和味感检验标准之外，针对不同作物、不同组份需用分析仪器检验的标准有50多个，如以检验组份归纳，即如表7所示。
表7 粮油作物检验标准中应用的分析方法与仪器
2.2.2 蔬菜及其制品检验标准中应用的分析方法与仪器
人们广为食用的蔬菜有20多种、并有相应的脱水、速冻、盐渍、油渍和罐头制品、质检标准中，除与种类有关的各不相同的形态、色泽、质地、成熟度以及其他感官指标之外，还有4大类具有共性的重要理化指标，即营养成份、有害元素、农药残留和特殊品种的特定标准，这些都需用分析仪器检测，可概要归纳如表8所示。
表8 蔬菜及其制品检验标准中所运用的分析方法与仪器
2.2.3 畜禽产品、水产品检验标准中应用的分析方法与仪器
畜禽产品和水产品种类多、制成品更多，消费量也越来越大，所以对其营养价值、动物疫病、微生物、农药和兽药的残留、环境污染等为当今世人十分关注， 除了仍重视感官指标的检验之外，将更多地依赖于用科学仪器检验，且其指标、方法不断地修订增补，所以检验中所运用的分析方法与仪器实难用有限篇幅说清，现仅选一些已广为重视的理化指标的检验例子，予以简释，如表9所示。
表9 畜禽产品、水产品检验中应用的分析方法与仪器
2.2.4 兽药检验和监督中现代分析方法和科学仪器的作用
我国最新兽药典(2000年版)已颁布实施，收载了化药、抗生素、生物制品469种和中药材、成方制剂656种，详细地规范了兽药鉴别、检查、含量(效价)测定等标准，表10和表11即为以化药为例，列出了各种分析方法和仪器在鉴别兽药的真伪及其有效成分(效价)测定时的应用情况。
表10 各种分析方法和仪器在化药鉴别中被选用情况(种、次)
表11 各种分析方法和仪器在有效成份(效价)测定中被选用情况(种、次)
从表10和11中看，虽然一般化学鉴别法和化学分析法仍占主导地位，但正如该药典前言中指出的“现代分析技术在本版药典中得到进一步扩大应用，高效液相色谱法、气相色谱法、薄层色谱法等、较第一版有大幅度增加”。这是与我国国情、基础有关，随着我国科技和经济发展，技术装备和药检人员素质提高，现代仪器分析方法必将成为主导地位，这已为“中华人民共和国药典”中所规定采用现代仪器分析的发展(见表12)和美国FDA标准所证实。此外，中药是我国祖传之宝、为发杨光大，有待用现代分析仪器和方法，特别是用傅里叶变换光谱仪深入地、全面地鉴别、分析中药材和成方药，建立具有我国科技创新特色的中药红外指纹图库，必将引起我国学界和有关领导部门的高度重视。
表12 各版药典规定使用现代仪器检验药品种数
3. 农业科技发展和农业现代化对科学仪器的需求和展望
农业测试分析的对象从有机到无机面很广，且多为天然样品，多组份共存、背景干扰严重、生物样品不均匀性，且测试分析的组份涉及人体健康，因而除常规分析之外，还有大量属于微量级、痕量级甚至超痕量级的分析。此外，除组份分析，还需做结构分析，所以农业科技发展和农业现代化中所需用的科学仪器，可说涵盖了当今所有分析测试仪器，现从农业现代化的需求出发，提出以下浅见和建议[5、6、8]。
3.1 色谱仪和光谱仪仍然是农业领域应用面广、量大的科学仪器，建议运用已有基础，抓住国产仪器薄弱的关键技术环节，进一步提高我国色谱仪和光谱仪的技术水平。
3.1.1 关于色谱仪有待进一步突破的关键技术的建议
农业分析测试对象大量属有机物，故色谱仪及其分析方法应用得很广，需求量将不断增加，问题是须更新进样、泵、气路、柱等技术性能，以提高分离能力和稳定性的基础上，应着力提高检测器的灵敏度和检出限的水平，要研发近几年来国外已商品化的多种高灵敏度检测器，例如气相色谱中的Micro-ECD，检出水平已达fg级;PFPD检测器对P、N、S的灵敏度都提高了10-100倍。液相色谱中高灵敏度扫描荧光检测器、示差检测器、电化学检测器，以及农业和食品业中特有需求的氨基酸分析仪等，我国都急待研发和商品化。
3.1.2 原子吸收光谱仪的性能有待进一步提高
原子吸收分光光度计的石墨炉自动进样器、塞曼背景校正和联合扣背景技术以及多元素分析等技术都有待迅速赶上国外水平。
3.1.3 急待研发Icp发射光谱仪：
鉴于Icp发射光谱仪精度高、元素的检出限比传统的元素分析方法低1-2个数量级，而微量元素既是生物不可缺的养分之一，但是过量了则为毒害，故当今人们对微量有毒的重金属元素十分关注。目前农业和食品业也正在装备Icp发射光谱仪，可是国产品近乎空白，所以研发采用中阶梯光栅和CCD(或CID、SCD)固体陈列检测器的全谱直读Icp仪，在国内是很有市场前景的。
3.1.4应进一步完善紫外可见光分光光度计的技术指标和功能
紫外可见光分光光度计是应用面最广的仪器，近几年来国产品的技术跃进喜人，建议进一步降低杂散光和噪声，提高吸光度测量范围和精度，并在进样系统和分析软件等方面下功夫，如同BECMAM、P-E、UNICAM等厂家那样，开发、衍生出生物技术等专用的紫外分光光度计。
3.1.5. 应将荧光分光光度计产业化
鉴于荧火分光光度计如今也已成为实验室常规仪器之一，而国内的研发起步较晚，仅有少数大学和科研单位研究过此产品、也出了一些研究成果，但未见成功的产业化，建议予以重视。
3.1.6. 应走出红外光谱仪的延误区，发展傅里叶变换红外光谱仪
近几年来、随着光的干涉机制和计算机技术的迅速发展，色散型红外分光光度将很快地被高分辨率、高精度、低噪音、高速扫描、信息含量丰富的傅里叶变换红外光谱仪所代替，国内瑞利分析仪器厂早已起步研发和小批量生产，可惜其进展和水平的提高与国际上的迅猛发展以及国内需求不大相适应，以农、林口而言、近几年为了进行药物、毒物的分析以及近红外区的农产品品质分析、大约引进了50多台(其中部份包含近红外配置)，所以发展傅里叶变换红外光谱仪应是大势所趋。
3.2. 农、林口也在呼唤质谱仪和联用仪
5年前我国只有少数农业科研单位应用质谱仪和联用仪，随着农、林业科技发展，为测定生物大分子，研究天然产物中化合物结构，研究代谢产物，检测农、林、牧、渔业产品中有害的有机物污染，测定农药兽药残留和超微量级重金属对农、林业环保和人身健康的影响、都十分引人关注，例如1999年震惊世界的剧毒致癌物二噁英污染畜禽产品事件，近来世界上又爆出有关多氯联苯(PCB)等致病化合物、以及导致内分泌紊乱的化合物(EDC)等等，都促使世界各国对质谱仪、色谱/质谱联用以及MS与光谱仪联仪的急切需求，所以研发新型质谱仪(MS)、突破接口技术、进而完善GC/MS、LC/MS、GC/MS/MS、LC/MS/MS以及ICP/MS将是国内外研发大型科学仪器的热点之一。
3.3 应尽快地将生命科学专用仪器设备的空白补上[5.9]
医疗和农业是生命科学的二大领域，当今发达国家都在争夺21世纪生命科学的制高点，许多专家预言，农业生物技术将引发第二次绿色革命，它是可持续性发展、优质、高产、高抗、高效农业的技术支柱之一，但是生命科学和产业，从上游基础研究到下游产业化，都依托于一系列生物技术专用仪器设备，其发展很快、技术含量高、也很贵，我国仅处起步阶段。为迎接这一世纪性的学科和产业，我国也应将其中常用的仪器列入研发和产业化计划，例如：CO2培养箱、分子杂交箱，发酵罐(生物反应器)等培养设备;各种离心机、层析仪、膜分离等分离纯化仪器;DNA扩增仪、各种电泳仪及图像处理系统、DNA测序仪等分析、表达仪器;以及细胞融合仪、基因枪、显微操作系统等基因导入仪器。
近几年来生物芯片技术突飞猛进[10]，它是将成千上万种具有生物识别功能的分子，有序地陈列在面积很小的基片上，与标记的检验分子反应或杂交，再通放射自显影、光化学、电化学、酶标显示或活性检测，即可取得大量的十分丰富有用的生物信息，在农业上有着广阔的应用天地。例如通过平行监测基因表达谱进行功能分析，能更确切地了解环境因子、抗病能力的基因表达影响，最终有可能免除进行费时、费钱的大田试验。另外生物芯片用于基因测序，可大大加快基因多态性鉴定，缩短了动植物育种和新品种产生周期。
4. 为了进一步转变农业增长模式，优化农业生产结构，走优质、高效、精细农业之路，全面提高农产品质量，发展绿色农业、满足国内需求、确保人民身体健康和迎接入世，急需引用已成熟的分析仪器和技术，加以外延、衍化、简化从而研发出一批实用、价廉、便携式的农业专用仪器。
纵观世界农业发展进程，可说经历了3个过程，即：一是为了吃饱、追求高产;二是为了吃好，追求农产品有营养价值和口感;三是为了全面确保人们身体健康、则要求农产品不仅优质，而且无公害。另外从迎接“入世”而言，我国农产品面临的挑战就是品质不如国外同类产品，且农药、兽药残留和有害重金属等安全指标又常超标，而其价格则不见得比国外低，所以形势是很严峻。
为确保农产品高产、高效、优质、无公害、各国国情不一、措施也不同，在西方发达国家是加大农业科研力度，培育新品种，推行科学种植和养殖措施，并以完整的法治体系确保产品优质和无害。我国正处在计划经济向市场经济转轨期、无序、不讲法制和道德，甚至野蛮经营运作等负面现象相当严重、暂且难免，所以我国农业领域从品种到产品，再到餐桌上的食品，假、冒、伪、劣、害真是五毒俱全，从种子、生产环境、到农药兽药的违禁生产和使用，以及超标施用。政府对此极重视、正大力加强法治建设和执法力度，但就我国国情而言，还必须有相应简便、实用的检验仪器和方法，以利于在源头，即在生产、收购、加工和营销现场进行检测，这也许可称为具有发展中国家特色的“物化法官”吧!为实现农业现代化，除了上面已叙的对通用科学仪器有更高需求之外，还应重视以下农业专用仪器的研发和产业化。
4.1. 农产品品质速测仪
4.1.1优质小麦品质速测仪
我国小麦年产量已达1亿多吨，居世界之首。但品种多而杂，且大多仅适于做馒头、面条，缺乏做面包和饼干、糕点的强筋和弱筋小麦，所以出现了国产小麦市场疲软，而每年进口优质小麦300-500万吨，对此只有从育种、繁种、种植、收购和加工全面实施优质优价措施，关键之一就是要有品质速测仪代替当今憑感官、经验的检验办法。近年引进的小麦品质测定仪品种很多，也很昂贵，我认为可借用已成熟的粘度计和糊化特性测定的机理、研发小麦品质速测仪，也许是捷径之一。
4.1.2 稻米品质速测仪
我国稻谷产量已达2亿多吨，居世界首位，但因品质欠佳、产稻大省积压稻米达1500多万吨，而市场走俏的是泰国米，其中除营养成份略有差别外，主要的是直、支链淀粉比例差异较大，也即粳性和糯性口感差异很大，在国标中确定用碘试剂与淀粉反应，根据直链淀粉生成蓝色复合物，而支链淀粉生成棕红色复合物，用分光光度计即可测定二者比例，确定稻米品质，故依此机理，完全可研发出专用的分光光度计，作为稻米品质速测仪。
4.1.3 赖氨酸测定仪
赖氨酸是人体和畜禽必需从食物和饲料中吸取最重要的氨基酸养分之一，也是评价稻、麦、豆类作物、粮食和饲料的重要指标之一，国标中确定用染料结合法测定，即运用偶氮磺酸作为染料与样品中赖氨酸结合、显色，用分光光度进行测定。80年代初国内运用上述机理研发和小批量生产过这种仪器，但因未能及时更新结构和性能陈旧而停产，现在应有足够条件研发新一代仪器了。
4.1.4 优质油菜速测仪
传统的油菜品种中含有较高的芥酸和硫甙，不利于人们健康，且饼粕也不能代替粮食用作饲料，经典的检验方法是采用气相和液相色谱仪，显然是不适用于油菜生产、收购、加工等基层单位。为此，中国农科院油料所和院仪器设施技术服务中心联手，运用了特征酶显色反应比色法和比浊法，研发并小批量生产了优质油菜速测仪。
4.1.5近外品质分析仪
自从70年代美国农业部实验室研发了近红外品质分析仪以来，由于具有不需进行繁杂的样品前处理，即可快速分析测试农产品各种组份，甚至能直接测试完整的籽粒，不久该仪器和技术又延伸到化工产品分析、并实现工业在线分析，所以它成为近十多年来光谱仪和分析技术的热点之一，显示出强劲的势头。我国从80年代初期至今经历了开始引进→有些失望→满怀期望→受外商欺骗→进入低谷→重新认识→确切掌握→争相引进的四起三落的过程。鉴于其特有的优点，且应用领域不断拓宽，所以当今国际上生产近红外光谱仪的厂家都已在我国抢滩登陆、推出不同的类型、档次、用途的系列产品，这也带动了国内的研发热潮，石化研究院在陆婉珍院士主持下成功地研发并批量生产了应用于石化系统的近外光谱仪，并对近红外分析方法作了系统研究[11] ，但适用于农产品近红外快速品质分析仪至今国内尚未见成熟的、可产业化的样机，据有关部门透露、约有7-8家企业和单位涉足此项研发工作，按说“众人拾柴、火焰高”是件好事，但我建议应力戒“一拥而上，定位不准、收效甚微”的弊病，特呼请有关方面扎扎实实地推进此项研发工作。在实施方案上，我和中国农大严衍禄教授多次商议并建议在硬件研发上宜分3个层次：
(1) 先研发面向基层的农产品品质近红外分析仪，为简便、实用和价廉，可采用发光二极管，配以干涉滤光片的长光程、透射式、短波近红外光谱仪;
(2) 以第一个层次为基础、配合不同探头技术，研发适用于快速测定蔬菜、瓜果、牛奶、畜禽和水产品鲜样的速测品质仪;
(3) 采用声光调制或傅里叶变换等新技术，研发农业科研教育单位实验室用的研究型近红外品质仪。
在软件方面，应充分运用我国已有一定优势[12]，且已先后被国外多厂家和国内十多单位应用的数学模型、分析软件，包括已收集了5000多份农产品近红外光谱库，建立面向用户和生产厂家的建模中心(或称农业近红外分析技术协作网)。
此外国家标准中，还确定利用粮食与对苯二胺反应，根据显色(即活性)可检验粮食新旧;利用谷物中色氨酸与二甲胺基甲醛反应生成蓝色化合物，即可用光度法测定色氨酸。由此可推想、许多农产品品质速测仪，即由简易的输液泵(输入样品和试剂)、反应器皿、不同光程的比色皿，固定波长的单色器、配以单片机完成曲线拟合、固化、校正、输出等，即可构成单组份或多组份傻瓜机式的品质速测仪。
4. 2. 农药、兽药残留速测仪
农药、兽药残留对人们身体健康构成的威胁是当今世人关心的热门问题，我国这方面出现的问题也相当严重。据报导[13]，由于我国茶叶中农药残留超标，将影响我国二分之一出口量，仅闽、苏、浙3省茶农收入将损失10～20亿元。又如某省对5个菜市场检验、48个菜样中竟有44个不合格，其中高毒农残检出率达30%。北京市部分市场检测，有18%的农产品有害物残留量超过国家标准，京郊自产蔬菜中有机磷农药残留超标率为17%，而外埠进京蔬菜超标率达69%。近年来政府三令五申禁止在饲料中滥用促生激素、抗生素和一些化学合成物，但对5个省调查，发现违禁药品检出率仍高达19.8%。由于吃了用激素、生长素饲养的畜、禽、水产品和农残超标的蔬菜、粮食，会导致妇女更年期紊乱、孩子性成熟加快，男人生育能力降低，以及引发出其他病变和中毒事件。鉴于药残和其他有毒物的检出限要求很低，要检测痕量，甚至超痕量级药残和违禁药物确需要GC、HPLC，甚至色/质联用仪[8]，但是为了实施从生产、加工、营销等源头和现场检测，全面实施无公害、无污染的绿色农业、绿色食品。对我们发展中国家来说，确实急需研发和生产便携式、实用、快速且价廉的速测仪，这是带有中国特色的要求，难度也较大。估计最有前途的是利用微型色谱、微型毛细管电泳以及生物芯片、特种生物传感器等。但是最现实可行的、且国内已有一些科研单位和企业已经研发和投入使用的是利用专一性、特征性酶反应(显色反应)和运用酶催化动力学光度法，以及试用薄层析等方法，这些方案和方法，都已显示出仪器设备和试剂成本低、测定快速的优点，进一步工作应使仪器使用更简便、傻瓜机化，且检出限应与我国和国际标准接近。
4.3. 土壤肥料速测仪
这也是发展高产、精细、高效农业所需的仪器。土壤主要养分是指氨态氮、硝态氮、速效磷、速效钾以及酸碱度，含盐量等，利用通用仪器是可构成实验室土肥分析系统，但不仅价高，且操作复杂，难于普及。早在80年代初国内就将光电比色计、酸度计组合成土肥速测仪，但因当时数据处理部件太昂贵，难于采用，故上述简单组合的仪器并未体现出简便、实用、价廉的特点，故未得到普及和提高。但是国外却不断更新并推出两类土壤养分速测仪。
(1) 将分光光度计与酸度有机地组合和简化，配以单片机完成简单的数据处理，构成傻瓜机式的直读土壤养分速测仪。其机理仍然采用奈氏试剂比色法测定铵态氮;采用硝酸酚比色法测定硝态氮;采用磷钼蓝比色法测定速效磷;采用4苯硼钾比浊法测定速效钾;运用酸度计和复合电极测定酸碱度。
(2) 与上述机理相类似，但做成与检测组份相对应20多种检测试纸条，通过试纸条与样品溶液中不同组份产生不同的显色反应，再用反射式光度表定量判读出测定结果。这种由显色试制纸与反射式光度表构成的养分速测仪，可在现场实时地测定数十种有机物和无机离子，除适用于土壤养成测定之外还可速测水质。
4.4农作物生理、生态、环境因子测试分析仪[8]
这类仪器是农业现代化必备的农业专用仪器，既是培育新品种、研究不同生态环境下的栽培技术所必需、也是研究作物抗性(抗旱、涝、盐、碱、虫、病)所必需。我国开发大西北、发展旱地农业，恢复植被和林木所必需，计有：有效光合作用辐射仪，光合作用测定仪、积温仪、积光仪、叶面积仪、植物冠层分析仪，叶绿素测定仪，红外遥测叶面/植被/地表面温度计、蒸腾仪、植物效能仪、茎流仪、植物/土壤水势仪、土壤水分计、农用小型气象站等。这些仪器技术难度并不大，国外均已商品化，我国几乎一片空白，建议政府提供鼓励性补贴或贷款，以形成精干的专业化厂家。
4.5 农用自动化总线系统
发展工厂化农业，包括工厂化育苗、种植、养殖和水产品生产，是对传统农业进行革命化转变，使农业摆脱自然环境制约，实施技术密集型精细农业，实现优质、高产、高效的有力手段，这是农业科技发展的大趋势。近几年来我国塑料大棚、日光温室、大规模集约式畜禽养殖和人工水产养殖场发展很快，但其自动化水平和技术含量都比较低，多数仍延用工业上已逐步淘汰的、自动化仪表组合的方式。近年来国内外工业自动化领域、现场总线技术迅猛发展，其具有开放性、分散性、全数字通信以及测控智能化和优化决策优点，是过去组合式自动化仪表所不可比的。为了促进技术密集型的工厂化农业，极需研发和生产农用自动化总线系统，其中包含两层内容：
(1) 去繁就实、研发和生产简便、价廉、实用的农业自动化总线系统，包括相应的实用硬件和适用于不同应用目的软件和专家系统。
(2) 研发和生产适用于比工业使用环境更恶劣(如高湿、高温、多尘…)、适应性强、稳定性好、性能价格比优良的传感器，例如：温度、湿度、光照、土壤干燥度，CO2、有机质、pH值、氮、磷、钾、溶氧值、风速等等……传感器。
4.6 农、林、牧、渔专用仪器的研发前景是直接获取和利用动植物本身散发(表达)出来的信息[8]
农作物、树木、畜禽、鱼类等动植物在其发育和生长的过程中，无时无刻地发散信息，其本身就是丰富的信息源，探索、获取至今尚未被重视或未弄清的，然而却是大量的、非常有意义的生物信息。研究这些信息的内涵及各种相关性，并利用它们开发出新一代的农业专用仪器，这将有力地推动农业现代化。近十多年来，国内外都有不少探索和尝试，如以研究植物生命临界温度构成植物冻害仪;利用昆虫触角电位信息，研究昆虫信息素结构和药理反应;利用获取不同昆虫声信息(频谱)、研制昆虫计;依据获取植物体内水分传导产生的微小震波，研制出植物呼吸仪、检测植物缺水性;也有研究生物体内微小恒电流，并拟加以利用;而植物色信息利用，则早在我国50年代水稻专家陈永康总结出的栽培技术中，就有色信息的运用;近来国内已有学者议论、从植物茎、叶等活体液中，快速提取与植物生理、生态、病变、养份积累以及品质预测等有关的丰富生物信息的设想;近年来又出现了电子鼻。总之这方面目前尚处起步阶段，但前景很广阔。
以上种种事例说明农、林、牧、渔业科研和生产中依靠人们感官获取信息、人工处理信息的时代，必将为运用科学仪器(包括传感器)获取信息，用计算机技术加工、处理和运用的信息时代所代替，以科学仪器为信息源头的信息技术将有力地推动农业现代化的进程。
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