科技模块3——农业设计
过去的农业技术
过去，农民必须依靠自己的双手和体力劳动来种植庄稼。直到19世纪，技术才开始改变我们今天所知道的农业。今天，世界各地的农民都可以使用多种类型的农业技术。温室和水培提供了一种在气候条件下生产食物的方法，在这种气候条件下，没有技术就很难或不可能进行农业生产。
农业技术现在的重点是将生产率提高到前所未有的水平。非农业技术今天也被用于农业。精确农业已经通过使用GPS系统进入农业，使农民能够使用精确数量的肥料和杀虫剂。这减少了农业对环境的负面影响，同时提高了作物产量。
技术改变了农业，因为它可以帮助农民提高产量，降低与农业相关的成本。如今，大多数农业贷款都指向购买最新技术的农民。
技术使农业成为一个智能产业，对所有相关方来说都在不断改进。无论是肯尼亚的农民使用移动技术立即获得市场价格，还是美国宇航局开发在火星上种植粮食的新方法，技术都将永远改变农业。
但现在：
由于能源约束和人口对粮食的需求，我们必须在低能耗模式下寻求农业效益的最大化。例如，使用无人机灌溉必要的植物养分，这导致养分吸收增加75%，种植成本降低85%。它不仅保证了种子的成活率，还相对减少了其他资源的消耗，可谓一举两得。其运行效率可达5倍，大大降低了人力物力的消耗。此外，无人机还可以监测作物生长。其次，为了最大限度地提高用水效率，滴灌被应用到一些植物上，毫无疑问，这些植物具有丰富的效益。第三，许多无机盐将从供应给农作物和人类的海水中提取。
PREFACE OF THE GERONTOGEOUS TECHNOLOGY IN AGRICULTURE:
In the past, farmers had to rely on their own hands and physical labor to farm crops. It wasn’t until the 1800s that technology began changing agriculture as we know it today. Today, there are so many types of agricultural technologies available for farmers all over the world. Greenhouses and hydroponics provide a way to produce food in climates where agriculture is difficult or impossible without technology.
Agricultural technology now focuses on increasing productivity to unprecedented levels. Non-farming technologies are also used in agriculture today as well. Precision agriculture has made its way into the farming industry by using GPS systems that allow farmers to use exact amounts of fertilizers and pesticides. This reduces the negative environmental effects of agriculture while increasing crop yields.
Technology has transformed agriculture because it can help farmers increase their yields and decrease costs associated with farming. Most agricultural loans nowadays are directed towards farmers purchasing the latest technologies.
Technology has made agriculture an intelligent industry that is constantly improving for all involved parties. Whether it’s a farmer in Kenya who uses mobile technology to receive market prices instantly or NASA developing new ways to grow food on Mars, technology will continue changing agriculture forever.
YET NOW:
Because of the energy constraints and the demands of the population on food,we have to find the maximization of agricultural benefits under the low energy consumption model. For instance,using drones to irrigate essential plant nutrients,which leads to the fact of increased nutrient uptake by 75% and reduced the cost of planting by 85%. It not only ensures the survival rate of seeds, but also relatively reduces the consumption of other resources, which can be described as killing two birds with one stone. Its operation efficiency can be up to 5 times, which will greatly reduce the consumption of manpower and material resources. Besides,The drones can also monitor crop growth. Seconds,to maximize water efficiency, drip irrigation is applied to some plants,which ,without ant doubts,has abundant benefits. Thirds, many inorganic salts will be extracted from sea water supplied to crops and people.
主要农作物说明：
前注：
浇一亩地三吨水相当于50毫升的降雨量
土豆种植产量（土豆模式）
以小麦、玉米、谷子、杂粮茬为好, 其次是大豆、高粱、麻类、地瓜茬, 忌用甜菜、向日葵、茄子、辣椒、番茄、白菜、甘蓝等与马铃薯有共同病害的地块。
重点推广垄底宽90厘米、垄顶宽40厘米, 垄体高25厘米的“90厘米大垄栽培模式”。
单产可提高50%以上, 大薯率可提高20%以上
用种量:人工播种100~120公斤/亩;
种薯于播前15~20天出窖, 置于温度13~15℃, 黑暗处平铺2~3层, 将种薯逐渐暴露在散射光下, 每隔2~3天翻动一次。
切刀用70%酒精或5%来苏儿水消毒,
100kg种薯用百菌清0.1kg和1kg滑石粉及微量元素 (如钼、硼、铜、锌、镁) 拌种后, 放在通风处1~2天, 待创伤愈合即可播种。
播种深度:一般12厘米左右。
播种密度:瘦地宜密、肥地宜稀;早熟主茎型及矮株型宜密、中晚熟繁茂型宜稀。一般公顷保苗60000株左右。
播种量:一般公顷播量2000公斤左右。
每公顷用33%除草通乳油22.5公斤兑水750公斤, 播后苗前封闭, 可有效地防除禾本科杂草和阔叶杂草
遇干旱浇水。最好采用喷灌, 土壤含水量保持田间持水量的60~70%最适宜。
一般肥力的田块, 如果以每亩3000公斤产量为目标, 应施有机肥 (以纯鸡粪晒干重量为准) 500-700公斤、纯氮约14-18公斤, P2O5 8-10公斤, K2O 25-35公斤。
According to Colorado State University Extension, when fertilized and watered correctly and planted in a place that receives a healthy dose of sun all day, the average yield per potato plant is about 2 pounds. Fedco Seeds notes that the average yield of potatoes per pound of planted seed potatoes is 10 pounds. If the return is less than 6 pounds of potatoes per pound of cut seeded potatoes, then it could be due to an unmonitored insect infestation or a lack of water during a critical growing period.
For the best yield, wait to plant until the last frost has passed. When the plants are 6 to 8 inches tall, add more soil to the stem of the plant in a mound. Only the top leaves should be visible above the mound. This is called "hilling," which will keep the tubers underground protected.
Continue hilling the potato plants as they grow. To do this, mound dirt around the stem when it has grown 6 to 8 more inches. This will ensure an abundant yield of potatoes when it is time to harvest. Generally, potatoes can be harvested 10 weeks after planting.
0.90718474076076千克
一般公顷保苗60000株左右。
一公顷=15亩 = 10000平方米----------》54t的产量
前提fertilized
如果以每亩3000公斤产量为目标, 应施有机肥 (以纯鸡粪晒干重量为准) 500-700公斤、纯氮约14-18公斤, P2O5 8-10公斤, K2O 25-35公斤。
现在每亩地有3600kg
即需肥料纯氮（每亩）约18kg，磷肥10.8kg，钾肥36kg，有机肥720kg
一公顷（10000平方米）换算——————>氮：270kg 磷：162kg 钾：540kg 有机肥：10800kg 滑石粉1242kg
记种植2.3公顷土豆（23000平方米）
约有124.2t产量
氮肥消耗：621kg 磷肥消耗：372.6kg 钾肥消耗：1241kg
有机肥消耗：24840kg
耗水量（约）：1219t
根据数据，124.2t土豆已可以养活680.54人（一年），如果计算下一年存储量约在4.14t至5.12t左右。那么约可以养活670人（一年纯吃土豆的话）。
按一个人一天1斤的标准，中国14亿人，够吃71天；
按上述标准计算：专一年按365天计算，1000亿斤属：
100000000000/365=273972602=2亿7397万2602
因此，1000亿斤马铃薯能够2亿7397万2602人吃一年；
根据数据，124.2t土豆已可以养活680.54人（一年）
水稻、小麦种植
1、一亩地的灌溉用水量与种植的作物种类，作物的生长阶段，温度，湿度，日照时间，风速，土壤含水率等多种因素有关。
2、净灌溉用水量（供水到田间的灌水量）W净（单位为m³）=m×A。其中m为该作物某次灌水的灌水定额（单位为m³/亩），A为该作物的灌溉面积（单位为亩）。
3、一般情况下，一亩早稻的灌溉需水量为180-230m³，一亩中稻的灌溉需水量为220-240m³，一亩晚稻的灌溉需水量为230-320m³，一亩蔬菜的灌溉需水量为220-550m³，一亩棉花的灌溉需水量为30-100m³，一亩小麦的灌溉需水量为10-80m³。
水稻：690t每亩！
小麦：75t每亩。（小麦是一种喜温喜热耐干旱,不喜水的作物.热带季风地区的小麦主要分布在印度的德干高原,而德干高原处于东高止山和西高止山的背风坡降水少,又位于热带有充足的热量,所以可以种小麦.而亚热带季风主要在中国的南方地区,地形平坦,降水丰富适合种水稻.另外,其实亚热带季风和热带季风一样,也是分为雨季和旱季,降水通常是夏秋多,冬春少.）
首先考虑小麦种植：
一公顷平均5.42t，这是全中国的平均数。
打算种植2公顷小麦，约20000平方米，根据数据有？？？
产10t左右小麦，耗水约2250t。
小麦亩产量一般在800~1000斤上下。
冀麦38号：该品种为半冬性、中早熟品种，白粒，粒卵圆型。公顷产量7200公斤左右，在河北最高单产达9465公斤/公顷，适宜在冀中南、豫北、鲁西北、苏北、皖北种植。（不适合热带）。
鲁麦15号：该品种为半冬偏春性。1989－1990年参加生产试验，平均亩产427公斤，比对照济南13号增产19．7%。1993－1996年参加江苏省小麦区域试验和生产试验，平均亩产429公斤。
水稻种植：
耗水量690t每亩，肥料可参考土豆。
2. Control of grain weight
2.1. Phytohormone signaling and homeostasis
Brassinosteroids (BRs) and auxin are two phytohormones that regulate growth, development, and stress responses in plants. They regulate seed growth by shaping maternal tissues and affect endosperm development, influencing grain size.
2.1.1. BRs
The genes encoding the BR biosynthetic enzymes, such as BRD1 [4], [5], BRD2 [6], D2 [7], and D11 [8], usually have short grains. The role of these genes in controlling grain length is attributed to their effect on cell size in the lemma and glume via promotion of cell expansion in spikelet hulls [9], [10], [11].
Several quantitative trait loci (QTL) controlling seed size have been identified as being associated with the BR signaling pathway, including GRAIN SIZE5 (GS5) [12], GRAIN WIDTH5 (GW5)/ QTL for SEED SIZE5 (qSW5) [13], [14], GRAIN LENGTH 3.1 (GL3.1)/qGL3/qGL3-1/ PROTEIN PHOSPHATASE KELCH FAMILY SERINE (OsPPKL1) [15], [16], [17], and GRAIN SIZE2 (GS2)/GRAIN LENGTH (GL2)/ PANICLE TRAITS 2 (PT2)/ GRAIN LENGTH AND WIDTH2 (GLW2)/ LARGE GRAIN SIZE 1 (LGS1) (Table 1) [18], [19], [20]. GS5, encoding a putative serine carboxypeptidase, regulates grain width by promoting cell division. GS5 interacts with OsBAK1-7, which promotes BR signaling and results in larger grains [21]. GW5 encodes a calmodulin-binding protein [14], which interacts with SHAGGY-LIKE KINASE (GSK2) and regulates its kinase activity. GSK2 functions as a core negative regulator of BR signaling, suggesting that GW5 regulates seed size by affecting BR signaling [22]. GL3.1 encodes a protein phosphatase with two Kelch-like repeat domains [15]. It has been shown [23] that GL3.1 regulates grain length by working with OsGSK3 to modulate BR signaling. A rare mutation in the AVLDT conserved motif of the second Kelch domain of OsPPKL1 causes extra-large grain and consequently higher rice yield [17]. GS2/GL2, encoding the Growth-Regulating Factor 4 (OsGRF4) is regulated by OsmiR396 and is also inhibited by GSK2, promoting cell expansion to influence grain size [18], [19], [20], [24], [25], [26]. Overexpression of GS2/GL2 increases BR response, suggesting that GS2/GL2 participates in the BR pathway (Fig. 1) [27].
13.35t每公顷，
高产田的水稻亩产量大约为1000-1200斤左右,而超级水稻的亩产量大约在1000公斤左右,
那么，可种植超级水稻，亩产1t，种植2公顷，可产30t，耗水量20700t！！！
渔业说明
约80%分布在浅海大陆架区 ，特别是印度洋-太平洋的热带、亚热带海区。等温线与海鱼的分布关系极大。在寒带与亚寒带海区分布的主要经济鱼类有鲱、鳕、鲑、鲽和鲭等；在亚热带海区分布的主要是沙丁鱼、鯵和鲐；在热带、亚热带海区则分布金枪鱼等。
移民前：833人，417男416女。
移民后：1293人，661男632女。
人口增加：460人。
可劳动人数增加：357人。
新增粮食需求：（以土豆为计量单位）83.9509吨 土豆。
需扩耕地：1.55公顷（15000平方米）——3.75公顷（37500平方米）。
带来的其他问题：居住面积，农业能耗等。
- 一、粮食作物
由于气候的优势条件，谷物多可一年多熟。谷类主要种植玉米、杂交超产水稻、番薯及高产小麦，另主要作物为土豆，可以提供淀粉，高产保证粮食充足。分区块轮种、与其他作物间种，采用人力及畜力（牛），力求气候和土地利用率达到最大。
- 二、海产品
由于地理条件的优越性，我们海产品资源极其丰富，鱼类等可以提供一日三餐大部分蛋白质所需。靠水吃水，采取适度捕捞、放生、养殖，并进行鱼类配种，达到最小限度影响环境的情况。
- 三、禽肉类
食用肉类多采用鸡肉、鸭肉，部分来自猪肉及牛肉，饲料多来自植物秸秆与过剩蔬菜及残渣，以达到利用率最大。鸡鸭分成圈养与散养两部分，既可以提供肉类，又可以提供蛋类，其排泄物和骨头经降解处理可作为作物有机肥，羽毛可制被与羽绒服。牛主要作为畜力使用，部分养殖奶牛产奶，猪则圈养提供肉类以满足部分人日常所需。
- 四、纤维作物
取自海藻及竹纤维，竹材料又另可作为住宅建筑、雨伞、蓑衣等日常用品，抗震隔湿。可根据时宜种植棉，保证另一部分所需。
- 五、食用油类
- 1. 鱼油 2.猪油 3.来自大豆、菜花等油料作物 多样化满足人民日常需求
- 六、糖类
多种植甘蔗等糖类作物。
- 七、蔬菜与水果
根据气候的条件，选取适宜作物如花梨、荔枝等调节人民日常生活。大棚可以保证其他水果蔬菜的种植，如草莓等。
土豆：
23000（m2）*1=23000m3
蔬菜：
10000（m2）*1=10000m3
竹子：
10000（m2）*1=10000m3
玉米、小麦：
30000（m2）*1=30000m3
水稻：
20000（m2）*1=20000m3
临时收集站：
5000（m2）*1*2=10000m3
甘蔗：
10000（m2）*1=10000m3
渔业养殖：船底
10000(m2)*2=20000m3
养殖场：
鸡：5000（m2）*1=5000m3
猪：5000（m2）*1=5000m3
牛：5000m3
中药等：10000*1=10000m3
农民住宅区：一舍最多住12人：
一块区域建造5幢（两层300平）（300可住6人）
5*300*8*2=24000m3
187000m3
解决的措施：
针对粮食需求的提升，采取适量扩大耕地面积来解决，并且在居住区中设置小型自营地；多层化建筑，尽量提高土地利用率。
针对劳动人数增加的问题：由于耕地面积的扩大，过剩劳动力正好可以解决农业劳动力的问题。
针对居住面积的问题：在农业区设置即时休眠区，即耕种——休息——休闲 一体化的措施。
针对农业能耗的问题：
（i）有机农业设计，总体上可减少农业能耗。
（ii）滴灌技术的采取：节省了耗水量的同时尽可能地不增加农业能耗。
少量器械与无人机的引入。
粮食储存：（i）利用海水温差，在舱底设立粮仓。
（ii）地表上设立应急粮仓，干燥处理。
