TRIZ理论在现代农业发展中的应用分析

时间：2024-05-18

邵冰欣

（河南科技期刊传媒集团有限公司，河南郑州 450003）

TRIZ（The Theory of Innovation Problem Solving）是由阿奇舒勒等人对250万件的专利文献进行搜索、研究、整理、归纳、提炼，建立一套系统化的、实用的解决发明问题的理论方法体系。20世纪90年代，TRIZ 理论传入西方，引起轰动，并迅速在欧美、日本、韩国等国家的企业和研发机构中迅速推广应用。大量学者将TRIZ 理论应用在不同领域，如能源、机械、交通、生物、等方面，均取得了显著成效。

目前我国农业的发展正由传统农业向现代农业转变，农业科技创新才是现代农业发展的重要支撑和保证。因此，积极探索TRIZ理论在农业科技创新中的应用具有重要的发展意义［1-2］。

1 资源分析在现代农业中的应用

资源分析是TRIZ原理中的一种基本方法，通过资源分析可以使我们明确系统中可以使用的资源，以及如何对资源进行转化。在农业科技创新中，通过资源分析可以帮我们找到节约成本、经济高效的解决方案。现在发展起来的立体农业，包括立体种植、立体养殖等，充分利用了系统中的空间资源、物质资源。例如，农民根据不同农作物的特性，如高秆与矮秆、喜光与耐阴作物，进行间作套种，充分利用了土地资源。果农在果树下进行养鸡等，不仅节省了空间，同时鸡可以吃掉果树下的杂草，而鸡粪又给果树上了肥。由此可以看出，利用资源分析可以打破传统的思维方式，拓展我们的创新思维能力，提供科学、有效的种植模式［3］。

2 TRIZ理论在种质资源保存中的应用

种质资源是植物遗传多样性的基础，是培育和改良新品种的基本保障，因此，种质资源的保存具有非常重要的意义。目前，TRIZ理论已很好地应用到种质资源保存中。种质资源保存的方式主要有低温种质库、超低温保存技术、干燥贮藏技术。低温种质库利用的是发明原理中改变物理参数，利用低温的环境，降低种子细胞呼吸的呼吸速率，减少细胞内有机物的损耗。超低温保存技术利用的-198℃的液氮进行处理保存，应用了发明原理中惰性环境的原理，超低温环境抑制了种子细胞的呼吸作用。干燥贮藏技术应用了分离原理和局部质量原理，降低了种子的含水量，使干燥的种子在常温下仍可以保持较低的呼吸作用，从而延长种子的保存时间。

3 TRIZ理论在作物遗传育种的应用

目前，我国推广的优质稻品种一般抗逆性较差，抗逆型强的水稻品质差，因此，选育抗逆型优质稻一直以来都是育种家研究的重要目标。运用TRIZ的分析方法发现，水稻的品质与抗逆型是一对技术矛盾。解决技术冲突可以选择发明原理中的分割原理、反向作用原理、参数变化原理等［4］。

3.1 分割原理。

利用分割原理将育种目标分为多个独立的育种系统。抗逆型优质稻可以分成两部分，一方面使水稻品种达到优质，另一方面使水稻具有很强的抗逆性。品种优质又可以分为食味品质、垩白度、透明度等，抗逆性分为耐高温、耐低温、抗稻瘟病、抗稻曲病、抗白叶枯病等不同的类型，然后通过多次的杂交聚合，使优质稻品种在不同方面的抗逆性均得到增强。

3.2 反向作用原理。

传统的抗逆性强的优良水稻的选育一般以优质水稻为母本，通过与抗逆性强的父本杂交，选育优质抗逆型的品种。利用反向作用原理，即以抗逆性强的材料为母本，优质材料为父本，这样或许更有利于抗逆优质水稻品种的培育。

3.3 参数变化原理。

在水稻抗逆性鉴定的试验中，通过改变参数，适度加压限量。例如，水稻开花期抗低温传统指标23℃可以降至21℃，将穗期抗高温的传统指标35℃提高至38℃，稻瘟病抗性穗瘟鉴定指标7级可以设定下限至6级等，通过变化参数加压的方法选育品种的抗逆性更强。

4 TRIZ理论在植物高产高效栽培技术中的应用

高效施肥技术中，农作物播种前土地施足基肥，以防止作物在生育期出现严重缺肥现象，利用了TRIZ 理论中的事先防范原理。同时，根据后期作物的长势情况，判断在作物是否缺肥或施肥过量，从而及时调整施肥措施，利用了TRIZ 理论中的反馈原理。塑料薄膜覆盖利用了TRIZ 理论中的柔性壳体或薄膜原理，在作物播种后保持一定的温度和湿度，利于种子发芽，在出苗后及时去除。秸秆还田将作物的秸秆粉碎后撒入田间，作物秸秆含有的有机质等营养物质重新进入土地，增加了土地的营养成分，促进下茬作物的生长，利用了TRIZ理论中的自服务原理。另外，利用低浓度的生长激素可以促进植物生长，利用高浓度的生长激素可以促进果实增大，利用了TRIZ理论中的未达到或过度的作用原理。

5 TRIZ理论在植物组织培养中的应用

植物组织培养是利用细胞的全能性发展起来的一项无性繁殖技术，通过将植物分离下来的细胞、组织、器官等进行无菌培养，而获得再生的完整植株。在现代农业中主要应用于快速繁殖优良种苗、无病毒苗的培养、新品种选育、工厂化育苗等，具有广阔的应用前景。但是在植物组织培养过程中常见的问题是变褐现象。褐化是由于多酚氧化酶被氧化成醌类物质，同时其他酶的活性也被抑制，因此，影响植物组织的正常生长发育，严重时甚至导致培养物死亡。分析可知影响褐变的因素主要有光照、生长调节剂、培养基、温度和湿度等。从光照的角度分析，光照不足会影响削弱光合作用，极易引起玻璃化发生。光照增强，则会增强酶系统的活性，导致褐变现象的发生。这个系统中存在的一对技术矛盾是光照与物体产生的有害因素。通过查阅TRIZ 理论提供的矛盾矩阵可知，解决这一技术矛盾的发明原理有19，24，32，39 号原理。结合组织培养的实际情况，对TRIZ理论提供解决矛盾的各种创新原理进行筛选分析，优选19号周期性动作原理。对易发生褐变的植物，在外植体接种后1-2d立即转移到新鲜培养基上，连续转移多次可以使外植体的褐变问题得到控制［5］。

6 TRIZ理论在农业机械中的应用

目前的联合收割机是由收割台、输送装置、脱粒装置、分离装置、清选装置、粮箱和传动装置等组成，可以同时完成粮食的收割、脱粒；联合耕作机械可以由铧式犁犁体与立轴式旋耕部件组成，既能进行耕地，也能耙地，以上机械的设计中均利用了40个发明原理中的组合原理。农药喷雾器的多空喷头，主要是大流量喷雾时使用，雾化好，喷洒均匀，工作效率较高，利用了多孔材料原理［6］。

7 TRIZ理论在生态农业中的应用

“四位一体”是北方常见的生态模式，它是由可再生能源（沼气、太阳能）、大棚蔬菜、日光温室养猪及厕所等4个因子，通过合理配置形成以沼气、太阳能为能源，以沼渣、沼液为肥源，实现种植业（蔬菜）、养殖业（猪、鸡）相结合的良性循环系统，这是一种资源高效利用、综合效益明显的生态农业模式。该生态系统利用了发明原理中的自服务原理和变害为利原理。