空气中的氮。粮食增产在很大程度上只能依赖于氮肥的供应。但是，氮肥的生产是在高温高压等苛刻条件下进行的，每年要耗费大量的人力物力和宝贵的能源，从而增加了粮食成本，加剧了能源危机，而且大量施用氮肥还会使土壤的质量下降，妨碍产量的进一步提高。 人工生产氮肥之外还有其他固氮途径吗？有！其实，在自然界中某些固氮微生物一直在默默无闻地进行固氮工作。地球上每年的总固氮量约为2．5亿吨，其中69％是由某些微生物如根瘤菌的生物固氮作用完成的。有人估计，土壤中微生物的固氮量可为施氮肥量的两倍。 人们从大自然中得到启示，从70年代起，许多国家先后开展了固氮分子生物学的研究，固氮微生物为什么能固氮呢？原来它们能在根瘤中合成一种固氮酶。由于这种酶的催化作用，使空气中的氮气转变成氨，并为植物吸收利用。现在，科学家们对于固氮的机理以及固氮基因、共生基因和寄主专一性基因的研究，已经取得了较大的进展，为其在农业上的应用打下了一定的基础。 生物固氮的研究是一项长期而艰巨的工作，无论在理论上还是在实践上都还有不少需要解决的问题。科学家们设想，今后主要从以下两个方面开展这一工作。 首先，充分利用和改造现存的天然固氮系统。人们已经发现了不少固氮微生物，并且筛选出了一些固氮效率较高的根瘤菌菌株。同时，科学家们还通过筛选和遗传育种方法，培育出了固氮效率高的豆科作物新品种。最近，澳大利亚遗传学家用强力诱变剂处理大豆，培育出一种新型的“超级生节”大豆。据称其固氮效率比常规品种提高了35倍之多。种植这种大豆可大大提高土壤肥力。科学家们发现，除了豆科作物之外，还有许多作物其中包括谷类作物在内，也与根瘤菌有着一定的共生关系，只是不如与豆科作物的关系那么密切罢了。因此，科学家们准备利用遗传工程的方法，将某些基因转入这些根瘤菌中，以改造固氮菌种，加强其与作物的共生关系，促使谷类作物与这些固氮菌种共生固氮。改造现存固氮系统的方法还有很多，比如提高同豆科作物光合作用的能力，减少类菌体中氨的损失，改善共生关系使作物保证对固氮菌供应充分的碳源，又使固氮菌所固定的氮充分为植物所利用等等。 生物固氮研究的第th个重要途径是应用重组dna技术。这是一个最诱人的途径。将固氮微生物的整个固氮机构转入谷类作物细胞中，使之获得自主固氮能力。这是一项更为遥远和更有价值的工作，一旦取得突破，那么农业生产就可以摆脱对于氮肥的依赖，其面貌将大为改观。我国在固氮研究方面已经作了一些基础性的工作，总的来说还比较落后。我国有着极其丰富的豆科资源，我们必须从自己的国情出发，加强豆科根瘤菌固氮分子生物学的研究，改善天然共生固氮系统，筛选和培育固氮力高的菌种，以争取在较短的时间内迎头赶上世界先进水平。3．变革传统耕作和管理技术正在酝酿 世界新技术革命的浪潮冲击着传统农业的各个领域，各项新兴技术都将深刻地影响着农业的发展，未来的农业可能完全不是我们今天所看到的手工式的或机械化、化学化式的农业。传统农机代替人力、畜力进行耕作和收割，对于农业的发展无疑曾是一个巨大进步。但是现有农机体系的劳动强度仍然很大，成本也很高。在耕作收割时还会压实土壤，破坏土壤结构，反过来又必需增加耕作深度，浪费人力物力。专家们设想，在农田上按一定线路安装一种空架吊车作为耕作机械的运行轨道，这样就可以避免机械压实土壤。这既有利于保护土壤，降低耕作深度，也可以降低能耗。实践表明，采用这种耕作方法可排除土壤对机械的阻力，其所需能耗仅为拖拉机的12％，估计在将来还有可能进一步降至5％一10％。高架轨道在地上的固定部分还可以设计成排灌水系统，通过自动控制系统来保证作物对水分的需要。现在，用于化学处理和施肥的高架轨道正在试验中。“播种种植机”的方案也在研究中，如获得成功，那么今后一般的作物将不需耕地，只需用这种机械将种子播入一个个小圆坑里就行了。一些国家还在对“庄稼整株收割法”进行试验，希望通过挂在高架上的平台收割机同时将整株收割、打捆、装箱并送到运输汽车上。如果这一方法可行，那么联合收割机之类的笨重机械也许就要被淘汰了。今后，用超声波脱粒、微波烘干谷物等技术将会被广泛采用。 发展计算机技术是新技术革命的重要内容之一，在一些技术发达的国家里，计算机已成功地进入了农业各领域。计算机的使用可以帮助人们在定量分析的基础上，合理规划生产，合理使用资源，贮存和分析各种信息，为决策人提供最佳选择，最佳管理方式，从而大大节省费用，极大地提高经济效益。近年来，应用电子计算机对农业系统进行模拟已成了热门研究课题。农牧业生产环境十分复杂，受到诸如投资、气候、时间、地域等各种因素的影响。实验研究往往费用高，时间周期长，甚至根本无法实地进行。如果用电子计算机进行模拟，就可以克服这些障碍，并可得到合理的信息反馈，使农业研究和生产管理有更加坚实的科学基础。比如，我们可以建立一个养猪管理模拟模型，向计算机输入饲养方法、畜群结构、增殖力等数据，便可从中获得产量、现金流动等有用的信息。管理人员便可从中选取最佳方案，保证获得最高经济效益。现在，国外已出现了各种各样的专用模拟电子计算机，而且还有专用的计算机模拟语言和程序。专家们相信，计算机模拟研究将会有力地促进农业科研和生产的发展。4．建立高度技术关系的农业工厂化 农业工厂化是综合运用现代高科技、新设备和管理方法而发展起来的一种全面机械化、自动化的技术（资金）高度密集型生产，能够在人工创造的环境中进行全过程的连续作业，从而摆脱自然界的制约。当今世界，农业工厂化有了迅速发展，现已应用于蔬菜、花卉、养猪、养禽、养鱼乃至多年生果树栽培等许多领域，并达到高效率、高产值、高效益。 自动管理的蔬菜、花卉工厂和无土栽培。在蔬菜方面，日本近20多年来扩大了温室无土栽培的生产，主要采用岩棉栽培。袋培、基质水培、营养液膜栽培等方式。温室内的温度、光照、通气、滴（喷）灌、营养液循环等环节全由计算机进行自动监控和管理，育苗、移栽、收获、清洗、包装等操作实现了机械化。自动化。如日本一甜瓜农场，应用一种新型的智能计算机系统，对7个温室群进行管理，

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