刘奇:未来农业在路上

高科技的发展今天用日新月异来形容已经远远落后了，有些方面可谓时新日异、分新时异、秒新分异。放眼世界农业，高科技的开发和应用，已经超出人们的想象空间，土地已不再是农业生产的必备条件，甚至也可以远离地球，在虚无缥缈的太空中从事农业生产。中国目前农业的有效灌溉面积刚刚达到50%，旱涝保收面积还十分有限，70%以上还处于中低产田状态。而耕作方式上可以说是刀耕火种的原始农业尚未绝迹，传统农业的影子还随处可见。一些发达国家的农业在已经做足地面文章的同时，正向海洋和太空发展，总体上呈现出六大趋势。

一是“平面式”向“立体式”发展。即利用各种农作物在生育过程中的“时间差”和“空间差”进行合理组装，构建各种类型的多层次的高优生产系统。立体化、集约化的程度已经到了不可思议的地步，小型的立体种养在我国广大农村如养蘑菇、养家禽等较为普遍，但现代化的“垂直农场”我们还闻所未闻，在发达国家已经开始酝酿。所谓“垂直农场”即在大城市建立农业摩天大楼，采用现代高科技手段在里面从事种养业。科学家构想，一座30层高的摩天大楼即可为5万人提供必要的水果、蔬菜、各种肉制品等。作物种类可达100多种。按照专家测算，大约150座摩天大楼式垂直农场即可解决纽约市一年的食物供应。这种垂直农场一年365天可以不间断地种植、收获。目前美国、法国、以色列都已经有了这种垂直农场的雏形。中国目前已经建成和在建的摩天大厦有1300多座，世界第一，一座比一座豪华、一座比一座气派、一座比一座高大，争区域地标，争国家地标，甚至争世界地标，投资几十亿、数百亿在所不惜，动辄国际一流、世界领先，但没有一座是从农业上面考虑的。

二是顺势而为的“自然式”向宜游宜居的“设施式”发展。发达国家的一些农业专家经过精心设计，把农场式的农业生产变成集种植养殖、绿化环境、旅游观光为一体的农业公园，在城市也建造若干个像农业公园一样的微缩型市民农园，使劳动者不论在城或在乡，从事农业劳动都是一种愉快的体验享受。日本的市民农园已经超过3000家，仅东京市就有几百个。我们的城市里，只要有一点空隙，就要盖上楼房卖钱。稠密拥挤的水泥森林把城市气温都普遍提高了好几度，农业想在城市立足那是天方夜谭。“田园组团”和“建筑组团”错落有致的交叉展开是发达国家城市发展的新理念。在城市田园中，设施农业将大出风头。我国自然式农业尚处于不完善阶段，设施式农业的发展还属于点式探索的初期。虽有杨凌等一些高档次的示范试验典型，但要想让“盆景”变成“风景”，路漫漫其修远兮。

三是“人控机械化”向“电脑自控化”发展。在一些发达国家，电子计算机智能化管理模块系统已经被用于农业生产。未来的垂直农场，一座农业摩天大楼，只要一个电子计算机智能管理模块就可自动管控整个大楼的农业生产。从种到收，该施肥施肥，该供水供水，该收获收获，包装、仓储、运输等等，一切自动搞定，无需人工操作，更省去了面向黄土背朝天的艰苦劳动。这项技术对于中国来说目前还只能零星运用于一些生产环节，要形成这样一个复杂完整的大系统，还有很长的路要走。

四是“化学化”向“生物化”发展。“化学化生存”已经困扰人类100多年，近几十年来更是愈演愈烈。现代农业的最大劣根性就是化肥、农药、除草剂和植物激素的使用，增加产量的同时，更带来严重的难以治愈的环境污染公害。中国每年仅农药就消耗180多万吨，化肥使用5800多万吨，不光农产品品质受到影响，且形成巨大的面源污染。发达国家正把农业带入一个崭新的“生物化”时代。当下世界的高科技竞争，主要表现在三大前沿领域：一是新能源技术，二是信息技术，三就是生物技术。以基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程和蛋白质工程为代表的现代生物技术发展迅猛。生物技术也称生物工程，它大体包括十大方面，①重组DNA技术。②细胞和原生质体融合技术。③酶和细胞的固定化技术。④植物脱毒和快速繁殖技术。⑤动植物细胞的大量培养技术。⑥动物胚胎工程技术。⑦现代微生物发酵技术。⑧现代生物反映工程和分离工程技术。⑨蛋白质工程技术。⑩海洋生物技术。生物技术就是按人的意志，将活的生物体、生命体系或生命过程产业化的过程。它的最大特征就是可以突破物种界限，对上万年才能形成的生态平衡造成意想不到的作用。目前，生物技术正在向更新的领域深入，即生物芯片技术。利用DNA芯片技术可以预知一个人未来可能患什么病，什么时间患这种病，从而及早预防。生物技术生产药物蛋白也是一种全新的药物生产模式，国际上正培养奶汁中含有药物成分的牛和羊，已获成功。从效益上估算，一头转基因母山羊可以抵上一座投资一亿美元的制药厂。同时，转基因动物还能提供人体器官移植所需的器官，生物技术还正在强力攻关，以破译人类生命密码为目标，完成人类对自然界认识的一次升华。中国在生物技术方面虽然有一些老祖宗发明的传统技艺，如发酵技术、动植物杂交育种技术，由鲤鱼转基因生成的金鱼技术等，但利用现代化高科技方面与发达国家比还有很大差距。美国自1962年开始转基因研究，至今几乎所有的农作物都可实现转基因化。他们以此从种子源头上力图控制别国的粮食主权，实现种子殖民化，进而从别人的一日三餐里巩固自己的霸权地位。中国必须把种业上升为国家意志、国家理念、国家战略的层面，加快研发步伐，同时对转基因种子和农产品的推广使用一定要慎之又慎，以免上了贼船下不来。

五是“陆地化”向“海洋化”发展。地球表面积为5.1亿平方千米，而陆地面积只有1.5亿平方千米，约占总面积的29%，这其中有89%的陆地面积不能适宜农业生产。中国人均耕地面积只有世界平均水平的四分之一，草地面积人均只有世界平均水平的二分之一，而人均林地面积只有世界平均水平的八分之一。尤其水危机已经成为世界性难题，世行专家预测，“未来五年水将像石油一样在世界运转”。地球表面水体面积约占70%左右，但只有2.5%的水是淡水，97.5%的水是咸水，这么一点点淡水资源却有70%都冻结在南北两极，可供人类直接使用的淡水只占地球水体的0.007%，其余都埋在地下土壤和深层岩石下。现在世界上有12亿人口面临中度到高度缺水，20亿人饮水得不到保证。中国是世界上13个贫水国之一，人均淡水资源只占世界平均水平的27%，且时空分布严重不均。陆地生存是世界更是中国的危机。向海洋要生存，已经成为人类的共同命题。“海水农业”、“蓝色革命计划”应运而生。海洋文明已经被赋予新的内涵，改造海洋环境，开发海洋牧场，使海洋水产生产农牧化，在大洋中建造人工“绿洲”。同时发展直接利用海水灌溉的“海水农业”，利用生物技术培育耐海水的新的陆生植物，让陆生植物认祖归宗，重返海洋。这一海洋革命，不仅可提供更多的鱼虾等水产食物，还将成为人类巨大的“粮仓”。前景更为可观的是美国已经成功地从海藻中提炼出油料替代柴油等燃料，海藻的产油量非常可观，按目前的技术，一亩海藻至少可提炼2-3吨油，是一亩玉米提取燃料的十多倍。从石油到玉米提取的燃料乙醇再到海藻油，被称为第三代燃料革命。海藻的生长速度惊人，从生长到产油，只需要两周时间，其潜力巨大，可见一斑。当年，由于航海技术的发展，人类创造了以流通贸易为核心的“海洋文明”，今天，人们将赋予“海洋文明”新的内涵，它是以海洋生产为核心的新文明，可以说，这是海洋文明的第二次浪潮。这项技术在中国可能还处于启蒙阶段，还需要加大攻关力度。

六是“地球化”向“太空化”发展。地球空间已不足以养活急剧暴涨的人口。专家测算，到2050年全球人口将高达95亿，随着人们胃口越来越高的无限欲望，资源高消耗可想而知。人们向陆地要资源的潜力已经有限，又做海洋的文章，同时又把目光投向宇宙空间，想让浩瀚的宇宙成为未来人们育种的基地、耕耘的农场，这可能是农业领域最尖端的科学技术。它主要有两项内容，一是空间诱变育种技术。即把种子带入太空，使它产生有益变异。1987年8月5日，我国首次将水稻、青椒等种子带入太空。大蒜种子发生突变后，竞长出150克的蒜头。至今我国已利用15颗返回式卫星和7艘神舟飞船，搭载上千种作物种子、试管苗、生物菌种和材料，诱变育成一系列新品种，通过国家和省级鉴定的已超过70个。我国是除美国和俄罗斯外的第三个掌握返回式卫星技术的国家，农业科学家正抓住这一机遇大做文章。二是利用卫星和空间站在太空直接种植农作物。俄罗斯已于1997年成功种出了“月球生菜”、“宇宙胡萝卜”、“外太空番茄”和“太空小麦”等。美国、日本联合攻关，将甘薯种在航天器里不仅补充仓内氧气，还能让宇航员吃到自己种的新鲜食品。目前，美国、俄罗斯两国在空间站和模拟太空实验室里已培育出100多种太空植物。未来时代，太空及附近的星球将成为人类无菌化生产农产品的主要基地。太空中成千上万个“漂移农场”的诞生，将让人类重新进入“游牧时代”。新时代的“游牧”不是骑在马背上，而是利用宇航器传输，把农产品从太空“漂移农场”中送到地球。这项技术在中国还处于刚刚起步探索阶段。

目前，现代高新技术在农业领域的应用已经产生巨大影响的主要有以下七个方面。一是生物技术。二是转基因技术。从1983年世界上第一批转基因植物烟草、土豆被培植出来后，至今世界各国试种的转基因植物已达4500种，其中，批准商业化种植的90种。三是克隆技术，孙悟空拔根猴毛变成无数个孙悟空的神话已经实现。1997年，英国科学家伊恩·威尔马特在经历276次失败后，成功克隆出世界第一只绵羊。科学家经过9000次失败，也成功克隆出小牛。这种无性繁殖技术自20世纪50年代即开始实施，目前我国已掌握猪、牛、羊、兔、鼠、鱼等多种动物克隆技术。四是杂交育种技术。大家都知道水稻育种专家袁隆平，北方还有一个玉米育种专家李登海，并称“南袁北李”。还有一位小麦育种专家李振生，是两院院士。动物杂交育种早在2000多年前我国劳动人民就首创了用马和驴交配培育出体力大、耐力强的骡子。五是航天技术。六是核辐射技术。二战时，美国投向日本广岛的原子弹，令世人至今“谈核色变”。其实，人类无时无处不生活在放射环境中，它来自三个方面，一是宇宙射线，二是地面和建筑物射线，三是人体自身的放射性。我国利用辐射技术育种始于1958年，目前已育成新品种625个，占世界的25%，这项技术我国是领先的。七是遥感技术。最早的遥感技术是从1608年汉斯·李波尔赛制造的世界第一架望远镜开始的，1903年飞机的发明和1957年苏联第一颗卫星上天人类进入太空时代。最早运用遥感技术估算农业产量的是美国。1974年首开先河，建立的小麦估产模型精准度高达90%。遥感技术目前在作物估产、农业气象、国土资源调查、灾情监测、生态环境变迁等领域已广泛应用。中国目前利用遥感技术估产精准度已达95%以上。利用遥感技术监控土地管理，使一些违法占地现象受到严格约束。 农业的高新技术时代已经到来。世界发展中国家追赶发达国家主要表现在三个层面。一是经济追赶，这是量的追赶；二是技术追赶，这是质的追赶；三是科学追赶，这是思想、方向和目标的追赶。中国第一层面的追赶已经大见成效，成了第二大经济体，但第二层面的追赶还有很大差距。2013年确定的国家在七个领域的技术攻关，全是落在美国后面的技术。日本已经完成了技术追赶，但在科学追赶上正陷入迷茫困顿，不知该向哪个方向走。我国技术追赶尚需假以时日，在科学追赶上更缺乏成形的方向、目标和思想。科学创新的思想，科学发展的方向美国一直是一马领先的，当我们还为旱涝保收大伤脑筋的时候，发达国家的农业已经把陆地上的文章做完了，正向海洋、向太空发展。中国农业如何追赶，这个差距怎样缩小，值得我们高度关注。

今天，愿意读一读文学作品的人越来越少了。其实，文学艺术是科学的先祖，有了文学艺术天马行空的想象，才有了科学家通过缜密求证、无数次试错后的成功发现。古代文学创作中千里眼顺风耳是一种想象，今天的遥感技术、网络技术就把它变成了现实；古代文学作品的飞天梦，今天不光有飞机，宇航员更可以飞出天外；古代文学作品中的隐身术，今天的隐形技术不光人可以隐身，飞机都可以隐形；古代文学作品中的分身术，今天的克隆技术就是由此产生的。总之，没有文学艺术的想象，人类的生活就会变得乏味枯燥，就不可能有科学的发现发明。人类只有展开文学艺术的双翅，遨游于想象的空间，才能使我们的生活丰富多彩，才能为科学发展播下种子。

未来农业在路上，中国“四化”在梦里，我们得抓紧赶路，才能走进梦里。（刘奇作者单位：安徽省人民政府）