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种业的熵增规律

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管理员 发表于 2024-4-1 09:12:41 | 显示全部楼层 |阅读模式
      以下文章来源于南北学苑 ,作者范永田

      爱因斯坦曾经说过,相对论有可能在未来被推翻,但熵增定律最不可能被推翻。清华大学的科学史系主任吴国盛也说过,如果物理学只能留一条定律,我会留熵增定律。为什么他们那么推崇熵增定律呢?因为它揭示了宇宙演化的终极规律,这个规律包括了我们所有生命和非生命的演化规律。从某种意义上来说,熵增定律就是万物理论。众所周知,生命体包括各种动植物以及具有细胞结构的微生物,当然也包括我们个人和人类。这就是熵增定律的魅力所在吧!

      在日常生活中,我们总会遇到这些现象:屋子不收拾会变乱,东西不清理会越来越多,手机会越来越卡,耳机线会凌乱,热水会慢慢变凉,太阳会不断燃烧衰变……直到宇宙的尽头 — 热寂。拿我们个人来说,睡懒觉总是比早起舒服,放弃总是比坚持轻松,变坏总是比变好容易。运用到人类群体也是这样:比如大公司的组织架构会变得臃肿,员工会变得官僚化,整体效率和创新能力也会下降;比如封闭的国家更容易会被世界淘汰。比如古代朝代的盛极而衰,进而被更替。推而广之,种子行业中也有许多现象,如为什么改良某一品种时很难超过其品种?为什么有人说品种是各领风骚三五年?为什么推广品种最后利润会逐年降低?

      所有这些现象都可以用一个定律来解释 — 熵增定律(热力学第二定律)。那么,熵又是什么呢?这就要引出物理学上最重要的定律之一:能量守恒定律。能量守恒定律表明:各种形式的能量,在相互转化时总是不生不灭,但却有一个始终存在的现实,就是能量无法达到 100% 的转换。拿火力发电来说,煤或油(化学能)→蒸汽热能→机械能→电能。简单来说就是通过燃料的燃烧产生热能来加热水,然后再用水蒸气推动发电机来发电。我们知道,从热能转换到电能的效率,只能达到 39% 左右。也就是说有很大一部分能量(61%左右)在转换过程中被消耗掉了,而这部分被消耗掉的无法重复利用的能量就是熵。我们也可以把熵简单理解为混乱程度或者是无用的能量。

      在本文中,为了更好的理解,我们不妨把引起混乱和无序的因素叫做正熵因素;把引起整洁和有序的因素叫做负熵因素。熵增定律就是在一个封闭的孤立系统(在热力学中与外界既没有物质交换也没有能量交换的系统),热量总是从高温流向低温,从有序走向无序,且这一过程不可逆转。如果没有外力的干预,他们就会逐渐趋于混乱和无序。

      物理学家薛定谔曾指出:生命诞生的意义就是为了逆转熵增,但可怕的是熵增是不可逆转的。宇宙中所有生命和非生命的演化都在受到熵增定律的支配,即所有事物的发展规律都是由整齐向着混乱和无序转换。

      那有人就会说,反正所有事物都会变得杂乱无章和无序,干脆我们躺平不就行了。但我们不要忘了,即使所有事物一直在熵增,但在某些区域内,却依然可以实现小范围内的墒减。我们虽然无法改变所有事物的最终走向毁灭的结局,但我们可以在一定的时间和特定的地点实现熵减,把事情办得井然有序。这就是我们生命不息奋斗不止的意义吧。

      我们再来看农业生产,农业生产受到许多因素影响和制约。光、热、水、气、土、肥、种、密、管、工、技和法规都是制约农业生产的因素。从熵增定律来看,保(植物保护)、管(田间管理)、工(工具)、技(技术)和法规都是负熵因素,是有利于农业生产的。其它的光照、热量、水分、空气、土壤、肥料、种子和密度,在一定范围内是负熵因素,在超出合理范围以外,是正熵因素。例如:植物吸收光谱基本上处在蓝光和红光,基本上不吸收绿光,吸收其他光也很少。

      在炎热的夏季,光照(紫光和紫外线)过强可能会灼伤植物的叶片和果实,给植物造成不可逆的伤害;温度过高或者过低会对植物造成热害和冷害或冻害;洪涝和干旱会淹死和旱死作物;施肥不当造成的氨气挥发,工业污染产生的 CO2 和 SO2,塑料薄膜产生的乙烯会影响植物的生长和发育,有的会损害叶片,降低光合作用产物合成量,从而影响产量。再说土壤,土壤为作物生长提供基质,为作物提供生长所必需的矿物质元素和水分,是生态系统中物质与能量交换的重要场所。肥沃的土壤就是负熵因素,反之,如果贫瘠、板结、酸化或盐碱化的土壤对作物就是正熵因素。记得有一年河南农大研究生考试出过这样一道考题:“锄头下有水,锄头下有火”,试用栽培知识解释其中的道理。土壤是一个疏松多孔体,其中布满着大大小小蜂窝状的孔隙。直径 0.001-0.1 毫米的土壤孔隙叫毛管孔隙,存在于土壤毛管孔隙中的水分能被作物直接吸收利用,同时,还能溶解和输送土壤养分。毛管水可以上下左右移动,但移动的快慢决定于土壤的松紧程度。松紧适宜,移动速度最快,过松过紧,移动速度都较慢。随着地面水分的持续蒸发,下层水分沿着毛管迅速向地表上升,这时候及时采取锄地、中耕、耙、耱等措施,使地表形成一个疏松的隔离层,切断上下层毛管的联系,防止跑墒。“锄头下有水”的科学道理就在这里。当发生涝灾和土壤含水量过饱和时,就需要采取措施促进土壤水分向大气扩散和蒸发。这时进行锄地,使地表形成略为疏松的土层,一方面可增大孔隙,增大空气与土壤的接触面积,促进水汽扩散蒸发;另一方面可以促进土壤下的水分借毛管作用上升,改善土壤通气状况,促进作物根系生长。这就是“锄头下有火”包含的道理。

      植物的生长离不开肥料,肥料作为负熵的一面表现在:

      1)有利于农作物的生长,提高农作物的产量以及改善农作物的品质。

      2)分解土壤中的有机质,提高土壤保水、保肥、供肥的能力。

      3)促进土壤中的有益生物和微生物活动,提高土壤对肥料的利用率,提高作物的抗逆性并促进作物健壮生长。

      4)促进土壤团粒结构的形成,改善土壤的物理性质,使土壤的水分和肥力发挥出最佳效果。

      但同时我们也应该注意,施肥不当不仅会浪费肥料、污染土壤和环境,还会对农作物造成危害,导致烧苗、萎蔫、中毒、枯死甚至颗粒无收。施肥不当也会造成土壤板结酸化等,影响钙镁锌硼等微量元素的吸收,导致作物多年欠收。“种”指种子,也泛指各种繁殖材料。国无农不稳,民以种为先。种子是农业的“芯片”,关乎粮食安全和国家安全。好的品种都具有适应性好、品质优、抗性强、产量高(并非必要条件)的特点。农民说,“种地不选种,累死落个空”,“好儿要好娘,好种多打粮”。说的就是这个道理。同时,我们也要明白:品种都有时间性和空间性,任何一个品种都是在一定时间内和一定地区表现出适合当时当地的自然条件和栽培技术的,能符合当时的生产需要。但随着生产要求提高和技术进步以及环境气候的变化,就需要不断改进和创造符合需要的新品种来取代过时的老品种,没有包打天下一成不变的品种。“密”指种植密度,一般来说,种植密度越高,产量越高。但玉米品种密度与产量的关系存在一个适宜度。过犹不及,超过一定密度就会大大增加倒伏、畸形穗和病虫害的机率。同一品种在不同区域不同生产水平和不同管理条件下最适宜的密度有差异,我们应根据自然条件、品种特性以及耕作施肥水平等因素确定种植的合理密度。

      我们再来看看熵增定律实现熵增的两个条件:

      1)孤立系统;

      2)无外力做功。

      所以我们要实现熵减就要逆着这两个条件来,做一个开放的系统,自己努力并借助外力。

      现在我们就可以回答我们种子行业中遇到的问题:为什么我们改良某一品种很难超过其品种?因为我们只是在一个封闭的系统中改,在一个类似的群内改,改出的东西大多类似,很难超越。也有众多公司,经济效益不好,问其老板为什么不招人和加强管理。被告知:我们能保持现状都已经很不错了,哪有资金来招人和加强管理?那么可以恭喜你,你的单位就是一个孤立的系统,没有新鲜的血液注入,你的单位只有越来越熵增(相互扯皮、效率低下、消极怠工、混乱无章),最终倒闭和被淘汰。

      我们再来回答种业的第二个问题:为什么众多品种只有 3-5 年的生命周期?前文我们分析了农业生产中的各个因素,如果再无外力做功的情况下,许多因素都是正熵因素。毫无疑问,其结果必是熵增。我们卖种子,不是卖出去就完了。我们卖出去的是希望,卖出去的是投入,农民是要产出的。许多农民也是粗放管理(不想做功),趁着下雨肥料种子一起播,苗出来后打一遍除草剂和杀虫剂加调节剂。然后出去打工或者去忙别的,有的一两个月也不去地里看一下,就等着收获。试问这样的管理能保证庄稼长的好吗?一旦产量低,就首先考虑品种的问题。实际上,种子一卖出去,熵增就已经开始。我曾经遇到一个问题,有一年一家种粮大户种的玉米出苗有问题。我到他村里去调查了一下芽率问题。结果是种同样的种子,别的家种子出苗都很好,就他家种子芽率不高,在他家地里看播种施肥包括土壤墒情都正常。令我百思不得其解。等我一进入他家,我就找到原因了。家里养了十几头猪,猪舍和房屋紧挨着,屋内阴暗潮湿。我问他买的种子是不是挨着墙放着。问题就这样找到了。也许我们卖种子,几百家都不会出现这种情况,但坏情况就是出现了。2023年夏季,黄淮海雨水偏多,还有台风影响。一些单位和农技推广部门就对南方锈病发出预警,告诫农户采取防治措施。有些种粮大户照做,一亩地多投入了几块钱来防治南方锈病,秋收时增加一两百斤产量。大多数农户没做,造成玉米减产。问其原因,回答:我种的品种不行。所以我们做种子销售,不要只盯着销量,还要推广服务,提供信息和知识,改变农户对品种的认知,根据自己的品种特性和生长特点及时告知农民应采取什么样的管理措施,从而得到农民的认可。

      豫玉 22 品种和 1-2-1 播种相结合,先玉 335 和单粒播技术相结合,技术的推广也带动了品种的推广。日后,有可能是机收的推广和转基因技术等生物技术的推广而带动品种的推广。能做到这样,一个品种的生命周期再延长几年也是没有问题的。

      最近几年,“内卷”这个词很流行。内卷,网络流行语,原指一类文化模式到达了某种最终的形态以后,既没有办法稳定下来,也没有办法转变为新的形态,而只能不断地在内部变得更加复杂的现象。内卷说白了是指过度竞争,导致了无意义的内耗,甚至是恶性竞争。内卷实质上也是一种熵变,我们想要解决问题也需要打破孤立系统,引入外力或者自己努力做功。我们可以通过以下几种措施来提升自身竞争力和盈利能力。

      一)引入外部资源,运用生物育种技术,优化产品结构

      种子行业现在有几个交流合作平台很值得我们种业人士去交流合作。如车小平团队建立的智种网交流合作平台;姜立雁老师倡导成立的南北众成资源交流平台;贺伟团队建立的单倍体加倍平台等等;这些平台都为我们提升产品竞争力提供了物质资源保证。

      从世界农业育种史来看,人类作物育种可以分为这几个时代:

      人工驯化的原始育种可视为育种 1.0 时代;

      人类根据经验积累和肉眼观察,选择发生基因自然变异的农业生物,再经过长期人工驯化获得具有优良性状的品种的传统育种阶段可划为育种 2.0 时代;

      从19世纪中叶到20世纪,人类主要利用杂交技术进行新品种选育。以孟德尔和摩尔根提出的遗传学三大基本定律 — 分离定律、自由组合定律、连锁和交换定律为理论基础,通过人工杂交分离后代并利用表型选择来实现株高、产量、品质、抗性等优良性状的改良,培育生物新品种或自交系(近交系)的杂交育种和杂交种育种,属于育种 3.0 时代;分子标记辅助选择和转基因育种也属于育种 3.0 时代的技术。

      当前,现代生命科学和生物育种技术创新加快突破,基因编辑、转基因、全基因组选择以及合成生物学等生物技术(BT)与大数据、人工智能等现代信息技术(IT)交叉融合,形成了以 BT+IT 为典型特征的高效农业生物育种技术体系,这就是育种 4.0 时代。

      历史上,矮化育种、杂种优势利用等每一次种业技术变革能使作物产量提高 10%~15%以上。驱动现代育种技术快速变革迭代,孕育着新一轮农业科技革命。我们应该抓住机遇,及时跟进或尝试应用新技术,同时也应该根据市场需求和自己产品特色,挖掘卖点,突出自己特色,实现产品多元化和差异化。

      二)加强交流合作,拓宽市场渠道

      每个公司都有自己的销售网络和交流渠道,种子行业早已不是处于井喷式增长的阶段,而是回到增量有限且激烈竞争的常态。市场还是那个市场,因为市场容量就那么大;市场已不是那个市场,因为在存量市场的内卷下,农民买人家的种子,就不会再买你的种子。所以,市场一旦发展到内卷的存量市场,你的销售量那怕是前进一小步,那也是相当困难。市场就倒逼我们打破条条框框,拓宽思路,加强交流合作。尺有所短,寸有所长,每个单位和公司都有自己的优势。假如你想开拓一个地区市场,也许你自己派业务员干了两三年才找到突破口,然而你的产品因为某种原因已走下坡路,这样白白浪费几年的时间,有时候是丢了西瓜捡了芝麻。在保证自身利益的情况下,为什么不能合作共赢呢?

      三)制定有效的监督机制和奖励机制

      人是社会性的动物,必须在人与人的关系互动中生存。约束人与人关系的实际准则是社会规则,在单位是制度和规章。熵增定律告诉我们:在无外力的情况下,人首选躺平。本来该今天完成的工作,找个借口(今天太累了,今天……),推到明天。领导安排的其他工作,总是借口这超出了自己的工作范围,虽然去做,也是敷衍了事。有的是自己的工作从来不会去主动去做,领导安排了就去做,没有布置就不做。这些事都是发生在效率低下没有竞争力的公司的事。

      作为个人、团队或公司,遵循熵增很容易,对抗熵增很痛苦。著名学者罗尔斯提出了一个“分粥理论”,把人的本性与制度的关系揭示得入木三分。内容是饥荒年代有 7 个人住在一起,每天共食一锅粥。因人多粥少,争先恐后,秩序混乱,还互相埋怨,心存芥蒂。于是,他们想办法解决每天的吃饭问题 — 怎样公平合理地分食一锅粥。他们试验了不同的方法:

      第一种方法,指定一个人分粥,很快大家就发现,这个人为自己分的粥最多,于是换了一个人,结果总是主持分粥的人碗里的粥最多最好。

      第二种方法,大家轮流主持分粥,每人一天,虽然看起来平等了,但是几乎每周下来,他们只有一天是饱的,就是自己分粥的那一天。

      第三种方法,推选出一个人来分粥,开始这位品德尚属上乘的人还能公平分粥,但没多久,他开始为自己和溜须拍马的人多分,搞得整个小团体乌烟瘴气。

      第四种方法,选举一个分粥委员会和一个监督委员会,形成监督和制约机制,公平基本上做到了,可是等互相扯皮下来,粥吃到嘴里全是凉的,大家也很不满意。

      第五种方法,轮流分粥,而分粥的人要等到其他人都挑完后才能取剩下的最后一碗。令人惊奇的是,采用此办法后,七只碗里的粥每次都几乎一样多,即便偶有不均,各人也认了,大家快快乐乐,和和气气,日子越过越好。

      我们再想一想,假如这个团体分的不是“粥”(成果)而是工作呢?是不是每个人该相互推诿的呢?或者分的“粥”(成果)只能分一次呢?例如团体获奖名单等。所以,衡量一个制度能否维护公平,核心是看这个制度是否具备有效的外部监督制度和奖励制度(分配制度)。这也可以看出,好的人品当然重要,但好的制度更重要。好的制度有可能把鬼变成人,但坏的的制度绝不会把鬼变成人。

      四)制定和维护行业规则,促进行业发展

      1978 年 — 2000 年,种子行业处于“四化一供”阶段,种子经营及市场管理实行“四化一供”,即品种布局区域化、种子生产专业化、种子加工机械化和种子质量标准化及以县为单位组织统一供种。农作物良种种子只能由当地的县级种子公司经营,科研单位等育种人员所培育的品种在各地的种子销售是非法的。育种人员培育成功农作物新品种后,必须交给政府部门进行区域试验,经区域试验并通过省级以上政府部门审定后才能推广,但育种单位还无法获得新品种销售的利润。

      1997 颁布的《植物新品种保护条例》是官方首次实质上承认育种者拥有自己育成品种的权利,可享受该品种推广所带来的收益。

      2000 年颁布的《种子法》,开启了中国种子产业化的商业化改革之路。种子法在承认育种者权利的基础上,正式摒弃了“以县为单位组织统一供种”的种子经营体制;并鼓励政府研发部门、企业与个人从事新品种培育及种子经营活动;政府仅对种子市场进行执法管理。

      随着商业化改革的推进,种子行业乱象频现:偷繁、倒卖、套包盛行,某些市场上甚至行成劣币驱动良币的场面。业内还有这样一句话:育种的不如卖种子的,卖种子的不如倒种子的,倒种子的不如套种子的。造成种子行业的极大混乱。那些用别人一个自交系和自己的一个自交系审定一个品种推广经营的,都是良心企业了。有育种人调侃说,种子行业不搞育种是等死,搞育种是找死。一句话道出了种业人的心酸和无奈。

      2011年,种子行业进入深化改革阶段。随着 2013 年和 2015 年种子法的两次修改和农业部主要农作物审定方法规章的实施,对中国种业发展产生了较大的影响,中国种子研发体系得到不断扩展,市场导向的种子企业迅速崛起。特别是 2021 年种子法的第 4 次修改,种子行业改革已进入深水区,种业人的品种保护意识不断增强。我们知道,玉米品种是杂交种,有父母本,种子是单交种(杂交一代F1)。

      从玉米品种的发展史来看,能做到父母本都是自己选育的且杂交种也是自己组配的团队和单位屈指可数。对于大多数单位和育种团体,用别人一个亲本选育出一个品种再正常不过。有些甚至两个亲本都是其他单位的。玉米品种收益涉及各方利益,所以品种收益如何给各方分配,就成了各方最关心的话题。

      目前,业界逐渐形成 3:3:4 的分配共识:即父母本选育方分别占有 30% 收益,组配方享有 40% 的收益。姜立雁老师倡导的南北众成平台,车小平团队的智种网平台都在遵循这一规则。这一规则已逐渐深入人心。在现实中,知识产权也是企业竞争的一种手段,有些企业不允许别的单位使用自己的自交系,这出于企业竞争的需要,也属正常现象。但凡事总有例外,有些育种专家不按常理出牌,别人用他一个自交系门槛之高令人叹为观止。我国不断出台法律法规来引导和规范种业,全体种业人也兢兢业业、披荆斩棘,其最终目的是建立公共研发机构与企业相辅相成的、产学研一体化的、以企业为主体种业创新体系。我们的科研院所及大中专院校,都是拿着国家的经费搞研究,其成果应该是造福我们广大人民,促进行业发展,如果出于私利(超出业界人共识的利),明显不利于其他方,即使自己能赚的盆满钵满,终也会被历史记一笔的。

      玉米品种的前进史,就是一代代育种人谱写的乐章。从中单 2 号—丹玉 13—农大 108—掖单 13—郑单 958﹍﹍其背后的名字是李竟雄—吴纪昌—许启凤—李登海—堵纯信﹍﹍这些闪光的名字,提起来就令人肃然起敬!

      其实,我们的先人很早就明白熵增定律,老子曰:天地不仁,以万物为刍狗(熵增)。李斯曰:泰山不让土壤,故能成其大;河海不择细流,故能就其深;王者不却众庶,故能明其德(开放系统)。荀子曰:登高而招,臂非加长也,而见者远;顺风而呼,声非加疾也,而闻者彰(借助外力)。张载曰:为天地立心,为生民立命,为往圣继绝学,为万世开太平(做功)。

      所以,对我们个人来说,对抗熵增并不是让我们刻意去为难自己,而是让我们成为最好的自己。生如蝼蚁当立鸿鹄之志,命薄如纸应有不屈之心。若没有躺赢的命,那就站起来奔跑!乾坤未定,你我皆是黑马!

      与大家共勉!
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