引言:

高等农林院校肩负着农业创新人才培养的重任,必须主动适应农业现代化发展需求,深化教育教学改革。将前沿科技成果引入实验教学,开展创新性、综合性实验项目,是培养学生实践创新能力、提高人才培养质量的有效途径。香稻因其独特的芳香品质备受市场青睐,但在生产上普遍存在着产量和品质难以兼顾的问题。"香稻增香增产栽培技术"成果针对这一难题,在阐明增香增产机理的基础上,集成创新了一套简单易行的关键技术,为香稻生产提供了有力支撑。本文尝试将该科技成果转化为农学专业创新综合实验项目,设计构建了内容完整、层次递进的实验教学体系,并探讨了综合实验在农学专业人才培养中的作用,以期为新农科创新人才培养提供参考。

一、香稻增香增产栽培技术成果的科学内涵

(一)香稻高产浓香的栽培调控机理

香稻的芳香品质主要由内源香气物质2-乙酰基-1-吡咯啉(2-AP)决定,因此提高2-AP含量是实现香稻浓香的关键^[1]。2-AP合成需要以脯氨酸为前体,通过一系列酶促反应完成。基于此,可以从氮素营养、水分管理、光照条件等方面,调控香稻体内脯氨酸合成与代谢,促进2-AP积累。例如,适度增施有机肥,改善群体通风透光条件,减少灌溉水量,均能在一定程度上提高2-AP含量。这些措施的作用机制在于,促进香稻体内脯氨酸等氨基酸合成,为2-AP提供充足前体;同时酶促反应体系在适宜环境下保持旺盛活性,加速2-AP生成。因此,香稻高产浓香的实现,关键在于围绕2-AP代谢过程,综合运用栽培调控措施。

(二)增香增产栽培技术的关键技术措施

基于对香稻2-AP合成机理的深入解析,"香稻增香增产栽培技术"成果提出了简明实用的关键技术措施^[2]。科学配方施肥，研制推广专用有机肥,针对2-AP合成需求,合理搭配氮磷钾及微量元素,做到因地制宜、精准施用,促进香稻生长发育和内源香气合成。优化灌溉管理，采取间歇灌溉、隔田轮灌等方式,在关键生育时期实施轻度落干,一方面保证稻株生长需水,另一方面营造有利于2-AP积累的稳定土壤环境。合理密植，增加每穴插秧株数,同时适度减少栽插穴数,在保证群体质量的同时,改善通风透光条件,协调增产与增香的矛盾。适时适量叶面喷施，研发出专用增香叶面肥,在孕穗至灌浆结实期间喷施2-3次,补充酶促反应所需矿质营养,强化源库协调,助力2-AP高效合成。上述措施简单易学,可操作性强,为香稻生产提供了精准化、规范化的技术指导。

(三)增香增产栽培技术的应用推广效果

在明确增香增产机理的基础上,研究团队在多个香稻主产区开展了增香增产栽培技术的示范推广,取得了显著成效。有力提升了香稻浓香品质，通过对比试验发现,采用增香增产栽培模式的香稻,其2-AP含量可较常规模式提高15-30%,香味更加浓郁持久。显著增加了香稻单产，经过连续多年的大面积示范,增香增产栽培香稻较常规稻增产10-15%,为农民增收提供了保障。带动了香稻优质高效产业发展，增香增产栽培技术的推广应用,为优质香稻生产提供了标准化指引,提高了香稻种植的整体效益和规模化水平,推动区域特色产业发展。该成果先后获得多项省部级奖励,并被列入地方主推技术名录,为香稻产业升级提供了强大科技支撑。总体而言,香稻增香增产栽培技术源于生产、服务生产,在解决产业发展难题、带动农民就业增收等方面发挥了重要作用^[3]。

二、农学专业创新综合实验的设计与实施

(一)创新综合实验的目的和内容设计

农学专业肩负着培养现代农业发展所需创新人才的重任。开展创新综合实验,有利于拓宽学生专业视野、强化实践动手能力、培养科研创新素质^[4]。"香稻增香增产栽培技术应用与香气测定分析"综合实验,立足农学专业特点和人才培养需求,将"香稻增香增产栽培技术"成果的关键环节有机整合,突出理论联系实际,强调科教融合,从香稻高产优质种植到香气成分检测分析全过程设计实验内容。具体包括,比较试验处理设计,田间调查与取样,室内香气提取与测定,数据分析与实验报告撰写等环节。实验项目涵盖了作物栽培学、 植物生理学、仪器分析等多门核心课程的知识和技能,通过项目引领,创设了将知识应用于解决实际问题的良好情境,有利于培养学生分析问题、动手实践的综合素质。同时,实验方案、技术路线紧扣前沿科研进展,有利于学生及时了解学科动态,激发科研热情。

(二)创新综合实验的田间试验设计与实施

田间试验是综合实验的基础环节。以"增香增产栽培技术"和常规模式为两个处理,设置3次重复,共计6个小区。实验所用香稻品种由授课教师根据实际情况选定。两种处理在耕作整地、插秧、田间管理等方面保持一致,主要差别在施肥、灌溉和植株密度调控方式上。实验处理严格按照"增香增产栽培技术"的操作规范进行,包括施用专用有机肥、间歇灌溉、合理密植、叶面喷施等;常规模式则沿袭当地大田生产习惯。田间调查内容和方法根据授课教师要求和稻作107调查标准执行。要求学生在生育后期每个小区随机选取30丛有代表性植株,调查有效穗数。并在小区内分别取5点,采集1kg左右的稻穗样品,用于室内香气和产量测定。学生通过试验处理设计、田间调查、取样等环节,初步掌握了田间试验的基本流程和操作规范,培养了观察能力和科学态度^[5]。

(三)创新综合实验的室内测定分析方法

在完成植株调查取样后,实验重点转向室内样品处理和香气检测。以2-AP含量作为衡量香稻香气品质的主要指标,采用气相色谱法进行测定。具体流程为:首先,将新鲜稻穗自然风干或低温烘干至恒重;然后,脱粒并粉碎,过40目筛,混匀;称取一定量(如2-3g)粉末于具塞三角瓶中,加入提取剂二氯甲烷浸提,超声波萃取2h以上;取上清液过滤,滤液脱水并定容;最后采用配备FID检测器的气相色谱仪,在最佳色谱条件下进样分析,外标法定量。实验规程涉及样品前处理、溶剂萃取、色谱分离检测等诸多基本操作,通过教师示范和学生练习,培养了严谨的科研作风和规范的实验技能。同时,在分析实验结果时引导学生思考影响2-AP生成积累的环境和遗传因素,进一步加深了对香稻浓香形成机制的理解。

(四)创新综合实验的数据处理与结果分析

数据处理与分析是综合实验教学的关键,学生需要在教师指导下完成统计学检验、图表绘制、论文撰写等任务。首先,采用统计软件对产量、2-AP含量、农艺性状等数据进行方差分析,比较常规模式和增香增产栽培处理间差异的显著性,并用直方图等形式直观展示。然后,分析两种栽培模式下香稻香味形成、产量构成的特点,并尝试从施肥、灌溉等栽培措施层面解释其原因。最后,撰写实验研究论文,要求条理清晰、数据准确、讨论深入,并提出创新性见解。通过数据分析、论文写作等环节,学生综合运用了作物学、统计学、科技写作等知识技能,提高了信息分析、逻辑思辨、文献检索等能力,加深了对前沿科技成果向生产力转化规律的理解,培养了学以致用、勇于创新的科学素养。

三、综合实验在人才培养中的作用与效果

(一)强化农学理论与生产实践相结合

农学学科的一大特点在于,其理论体系源于生产实践,服务于生产实践。开展以科技成果为依托的创新性综合实验,有利于学生将所学农学理论知识与现实生产实践相结合。以香稻增香增产实验为例,学生通过参与田间试验全过程,深入理解施肥、灌溉等栽培措施对稻米品质和产量形成的调控作用,加深了对稻作生长发育规律、稻米品质形成机理等基础理论的领会,提高了分析解决实际生产问题的能力。同时,学生走入田间地头、村村户户,深切感受农业科技的魅力,体会劳动创造的伟大,树立"懂农业、爱农村、爱农民"的远大理想,增强投身农业现代化建设的自觉性和主动性。

(二)培养学生的科学研究和创新能力

创新综合性实验的实施,为学生参与前沿科学研究、培养创新实践能力搭建了广阔平台。学生在教师引导下,以科技成果中的理论方法为指导,开展针对香稻增香增产的探索性研究。例如,在明确2-AP合成代谢路径的基础上,尝试采用分子生物学技术调控关键基因,定向改良香稻品质;在揭示增香增产栽培措施作用机理的启发下,针对不同生态类型品种,开展配套栽培技术筛选与集成优化。学生通过广泛查阅文献、设计实验方案、组织实施等环节,掌握了开展科研工作的基本方法,锻炼了发现问题、分析问题、解决问题的能力。同时,在研究过程中学会运用新技术新方法,开拓创新思维,树立了科学研究的自信心和使命感。

(三)提高学生解决实际问题的综合素质

创新综合实验基于真实的生产实践和科技需求,通过设置开放性、综合性的任务,引导学生将多学科知识和多种能力融会贯通,提高解决实际问题的综合素质。例如,在实验方案设计环节,需要学生综合运用作物栽培学、试验统计学等知识,并考虑技术可行性、经济合理性等因素,体现农学专业知识的交叉性和综合性。在试验实施环节,需要学生统筹兼顾田间管理、实验记录、样品采集等各项任务,协调时间、人力等各种资源,锻炼组织协调能力和团队合作精神。在数据分析环节,需要学生搜集整理各种数据资料,运用多种软件进行制图、统计和分析,提高信息技术应用能力。在成果转化环节,需要学生开展技术示范、产品营销、市场调研等工作,培养了沟通交流、应变创业等社会实践能力。可以说,创新综合实验涉及农学专业人才培养的各个环节,为学生成长为德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人奠定了坚实基础。

(四)综合实验实施的成效与人才培养

"香稻增香增产栽培技术应用与香气测定分析"创新综合实验自实施以来,在调动学生学习积极性、提升人才培养质量等方面取得了显著成效。一是唤醒了学生的科研兴趣。学生参与前沿科技成果转化的全过程,亲身感受科技创新的魅力,树立了献身农业科技事业的理想信念,有近七成学生表示愿意在졸业后从事农学相关研究或科技开发工作。二是厚植了学生的创新创业意识。综合实验中,学生需要自主完成选题立项、方案设计、组织实施等环节,逐步养成创新意识,积累创业经验,有数十支学生团队先后获批各类创新创业训练计划项目。三是促进了学生的全面发展。综合实验注重理论实践相结合、农科文教相融通,有机统一了学生知识、能力、素质的培养,涌现出一大批基础扎实、视野开阔、富于创新的优秀人才。四是取得了丰硕的创新成果。学生在教师指导下,以综合实验为基础开展科学研究,发表高水平学术论文数十篇,获国家发明专利10余项,多名学生被国内外知名高校录取为硕博研究生。

结语:

农业高等教育要主动服务国家重大战略需求,肩负起培养农业农村现代化建设者和接班人的时代重任。开展将科技成果转化为创新综合实验的探索与实践,是深入贯彻习近平总书记关于教育的重要论述,落实立德树人根本任务,促进农科教融合,培养知农爱农新型人才的必然要求。"香稻增香增产栽培技术应用与香气测定分析"创新综合实验,以高水平科技成果为依托,以创新性综合性实验项目为抓手,构建了"科研成果引领-实验教学组织-学生能力提升"的农学人才培养新模式,取得了良好的教学效果和社会反响。在新时代、新阶段,高等农林院校要进一步解放思想、更新观念,大胆探索科教融合、产教融合的实践育人新路,为加快培养农业农村现代化急需的卓越拔尖人才贡献更大力量。同时,各级教育主管部门和行业企业也要给予政策支持和条件保障,形成培养农科创新人才的合力,为推进农业现代化和乡村全面振兴提供坚实人才支撑。

参考文献：
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[3]张鸿雁,乔富强,王辉,周超进.地方农林高校科技成果转化政策与实践——以北京农学院大学科技园为例[J].产业与科技论坛,2019(3):236-238.

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