未來農(nóng)業(yè)在路上

◎劉 奇

高科技的發(fā)展今天用日新月異來形容已經(jīng)遠遠落后了，有些方面可謂時新日異、分新時異、秒新分異。放眼世界農(nóng)業(yè)，高科技的開發(fā)和應(yīng)用，已經(jīng)超出人們的想象空間，土地已不再是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的必備條件，甚至也可以遠離地球，在虛無縹緲的太空中從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。中國目前農(nóng)業(yè)的有效灌溉面積剛剛達到50%，旱澇保收面積還十分有限，70%以上還處于中低產(chǎn)田狀態(tài)。而耕作方式上可以說是刀耕火種的原始農(nóng)業(yè)尚未絕跡，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的影子還隨處可見。一些發(fā)達國家的農(nóng)業(yè)在已經(jīng)做足地面文章的同時，正向海洋和太空發(fā)展，總體上呈現(xiàn)出六大趨勢。

一是“平面式”向“立體式”發(fā)展。即利用各種農(nóng)作物在生育過程中的“時間差”和“空間差”進行合理組裝，構(gòu)建各種類型的多層次的高優(yōu)生產(chǎn)系統(tǒng)。立體化、集約化的程度已經(jīng)到了不可思議的地步，小型的立體種養(yǎng)在我國廣大農(nóng)村如養(yǎng)蘑菇、養(yǎng)家禽等較為普遍，但現(xiàn)代化的“垂直農(nóng)場”我們還聞所未聞，在發(fā)達國家已經(jīng)開始醞釀。所謂“垂直農(nóng)場”即在大城市建立農(nóng)業(yè)摩天大樓，采用現(xiàn)代高科技手段在里面從事種養(yǎng)業(yè)。科學(xué)家構(gòu)想，一座30層高的摩天大樓即可為5萬人提供必要的水果、蔬菜、各種肉制品等。作物種類可達100多種。按照專家測算，大約150座摩天大樓式垂直農(nóng)場即可解決紐約市一年的食物供應(yīng)。這種垂直農(nóng)場一年365天可以不間斷地種植、收獲。目前美國、法國、以色列都已經(jīng)有了這種垂直農(nóng)場的雛形。中國目前已經(jīng)建成和在建的摩天大廈有1300多座，世界第一，一座比一座豪華、一座比一座氣派、一座比一座高大，爭區(qū)域地標(biāo)，爭國家地標(biāo)，甚至爭世界地標(biāo)，投資幾十億、數(shù)百億在所不惜，動輒國際一流、世界領(lǐng)先，但沒有一座是從農(nóng)業(yè)上面考慮的。

二是順勢而為的“自然式”向宜游宜居的“設(shè)施式”發(fā)展。發(fā)達國家的一些農(nóng)業(yè)專家經(jīng)過精心設(shè)計，把農(nóng)場式的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)變成集種植養(yǎng)殖、綠化環(huán)境、旅游觀光為一體的農(nóng)業(yè)公園，在城市也建造若干個像農(nóng)業(yè)公園一樣的微縮型市民農(nóng)園，使勞動者不論在城或在鄉(xiāng)，從事農(nóng)業(yè)勞動都是一種愉快的體驗享受。日本的市民農(nóng)園已經(jīng)超過3000家，僅東京市就有幾百個。我們的城市里，只要有一點空隙，就要蓋上樓房賣錢。稠密擁擠的水泥森林把城市氣溫都普遍提高了好幾度，農(nóng)業(yè)想在城市立足那是天方夜譚?！疤飯@組團”和“建筑組團”錯落有致的交叉展開是發(fā)達國家城市發(fā)展的新理念。在城市田園中，設(shè)施農(nóng)業(yè)將大出風(fēng)頭。我國自然式農(nóng)業(yè)尚處于不完善階段，設(shè)施式農(nóng)業(yè)的發(fā)展還屬于點式探索的初期。雖有楊凌等一些高檔次的示范試驗典型，但要想讓“盆景”變成“風(fēng)景”，路漫漫其修遠兮。

三是“人控機械化”向“電腦自控化”發(fā)展。在一些發(fā)達國家，電子計算機智能化管理模塊系統(tǒng)已經(jīng)被用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。未來的垂直農(nóng)場，一座農(nóng)業(yè)摩天大樓，只要一個電子計算機智能管理模塊就可自動管控整個大樓的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。從種到收，該施肥施肥，該供水供水，該收獲收獲，包裝、倉儲、運輸?shù)鹊?，一切自動搞定，無需人工操作，更省去了面向黃土背朝天的艱苦勞動。這項技術(shù)對于中國來說目前還只能零星運用于一些生產(chǎn)環(huán)節(jié)，要形成這樣一個復(fù)雜完整的大系統(tǒng)，還有很長的路要走。

四是“化學(xué)化”向“生物化”發(fā)展?！盎瘜W(xué)化生存”已經(jīng)困擾人類100多年，近幾十年來更是愈演愈烈?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)的最大劣根性就是化肥、農(nóng)藥、除草劑和植物激素的使用，增加產(chǎn)量的同時，更帶來嚴重的難以治愈的環(huán)境污染公害。中國每年僅農(nóng)藥就消耗180多萬噸，化肥使用5800多萬噸，不光農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)受到影響，且形成巨大的面源污染。發(fā)達國家正把農(nóng)業(yè)帶入一個嶄新的“生物化”時代。當(dāng)下世界的高科技競爭，主要表現(xiàn)在三大前沿領(lǐng)域：一是新能源技術(shù)，二是信息技術(shù)，三就是生物技術(shù)。以基因工程、細胞工程、酶工程、發(fā)酵工程和蛋白質(zhì)工程為代表的現(xiàn)代生物技術(shù)發(fā)展迅猛。生物技術(shù)也稱生物工程，它大體包括十大方面，①重組DNA技術(shù)。②細胞和原生質(zhì)體融合技術(shù)。③酶和細胞的固定化技術(shù)。④植物脫毒和快速繁殖技術(shù)。⑤動植物細胞的大量培養(yǎng)技術(shù)。⑥動物胚胎工程技術(shù)。⑦現(xiàn)代微生物發(fā)酵技術(shù)。⑧現(xiàn)代生物反映工程和分離工程技術(shù)。⑨蛋白質(zhì)工程技術(shù)。⑩海洋生物技術(shù)。生物技術(shù)就是按人的意志，將活的生物體、生命體系或生命過程產(chǎn)業(yè)化的過程。它的最大特征就是可以突破物種界限，對上萬年才能形成的生態(tài)平衡造成意想不到的作用。目前，生物技術(shù)正在向更新的領(lǐng)域深入，即生物芯片技術(shù)。利用DNA芯片技術(shù)可以預(yù)知一個人未來可能患什么病，什么時間患這種病，從而及早預(yù)防。生物技術(shù)生產(chǎn)藥物蛋白也是一種全新的藥物生產(chǎn)模式，國際上正培養(yǎng)奶汁中含有藥物成分的牛和羊，已獲成功。從效益上估算，一頭轉(zhuǎn)基因母山羊可以抵上一座投資一億美元的制藥廠。同時，轉(zhuǎn)基因動物還能提供人體器官移植所需的器官，生物技術(shù)還正在強力攻關(guān)，以破譯人類生命密碼為目標(biāo)，完成人類對自然界認識的一次升華。中國在生物技術(shù)方面雖然有一些老祖宗發(fā)明的傳統(tǒng)技藝，如發(fā)酵技術(shù)、動植物雜交育種技術(shù)，由鯉魚轉(zhuǎn)基因生成的金魚技術(shù)等，但利用現(xiàn)代化高科技方面與發(fā)達國家比還有很大差距。美國自1962年開始轉(zhuǎn)基因研究，至今幾乎所有的農(nóng)作物都可實現(xiàn)轉(zhuǎn)基因化。他們以此從種子源頭上力圖控制別國的糧食主權(quán)，實現(xiàn)種子殖民化，進而從別人的一日三餐里鞏固自己的霸權(quán)地位。中國必須把種業(yè)上升為國家意志、國家理念、國家戰(zhàn)略的層面，加快研發(fā)步伐，同時對轉(zhuǎn)基因種子和農(nóng)產(chǎn)品的推廣使用一定要慎之又慎，以免上了賊船下不來。

五是“陸地化”向“海洋化”發(fā)展。地球表面積為5.1億平方千米，而陸地面積只有1.5億平方千米，約占總面積的29%，這其中有89%的陸地面積不能適宜農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。中國人均耕地面積只有世界平均水平的四分之一，草地面積人均只有世界平均水平的二分之一，而人均林地面積只有世界平均水平的八分之一。尤其水危機已經(jīng)成為世界性難題，世行專家預(yù)測，“未來五年水將像石油一樣在世界運轉(zhuǎn)”。地球表面水體面積約占70%左右，但只有2.5%的水是淡水，97.5%的水是咸水，這么一點點淡水資源卻有70%都凍結(jié)在南北兩極，可供人類直接使用的淡水只占地球水體的0.007%，其余都埋在地下土壤和深層巖石下?，F(xiàn)在世界上有12億人口面臨中度到高度缺水，20億人飲水得不到保證。中國是世界上13個貧水國之一，人均淡水資源只占世界平均水平的27%，且時空分布嚴重不均。陸地生存是世界更是中國的危機。向海洋要生存，已經(jīng)成為人類的共同命題?！昂Ｋr(nóng)業(yè)”、“藍色革命計劃”應(yīng)運而生。海洋文明已經(jīng)被賦予新的內(nèi)涵，改造海洋環(huán)境，開發(fā)海洋牧場，使海洋水產(chǎn)生產(chǎn)農(nóng)牧化，在大洋中建造人工“綠洲”。同時發(fā)展直接利用海水灌溉的“海水農(nóng)業(yè)”，利用生物技術(shù)培育耐海水的新的陸生植物，讓陸生植物認祖歸宗，重返海洋。這一海洋革命，不僅可提供更多的魚蝦等水產(chǎn)食物，還將成為人類巨大的“糧倉”。前景更為可觀的是美國已經(jīng)成功地從海藻中提煉出油料替代柴油等燃料，海藻的產(chǎn)油量非?？捎^，按目前的技術(shù)，一畝海藻至少可提煉2-3噸油，是一畝玉米提取燃料的十多倍。從石油到玉米提取的燃料乙醇再到海藻油，被稱為第三代燃料革命。海藻的生長速度驚人，從生長到產(chǎn)油，只需要兩周時間，其潛力巨大，可見一斑。當(dāng)年，由于航海技術(shù)的發(fā)展，人類創(chuàng)造了以流通貿(mào)易為核心的“海洋文明”，今天，人們將賦予“海洋文明”新的內(nèi)涵，它是以海洋生產(chǎn)為核心的新文明，可以說，這是海洋文明的第二次浪潮。這項技術(shù)在中國可能還處于啟蒙階段，還需要加大攻關(guān)力度。

六是“地球化”向“太空化”發(fā)展。地球空間已不足以養(yǎng)活急劇暴漲的人口。專家測算，到2050年全球人口將高達95億，隨著人們胃口越來越高的無限欲望，資源高消耗可想而知。人們向陸地要資源的潛力已經(jīng)有限，又做海洋的文章，同時又把目光投向宇宙空間，想讓浩瀚的宇宙成為未來人們育種的基地、耕耘的農(nóng)場，這可能是農(nóng)業(yè)領(lǐng)域最尖端的科學(xué)技術(shù)。它主要有兩項內(nèi)容，一是空間誘變育種技術(shù)。即把種子帶入太空，使它產(chǎn)生有益變異。1987年8月5日，我國首次將水稻、青椒等種子帶入太空。大蒜種子發(fā)生突變后，競長出150克的蒜頭。至今我國已利用15顆返回式衛(wèi)星和7艘神舟飛船，搭載上千種作物種子、試管苗、生物菌種和材料，誘變育成一系列新品種，通過國家和省級鑒定的已超過70個。我國是除美國和俄羅斯外的第三個掌握返回式衛(wèi)星技術(shù)的國家，農(nóng)業(yè)科學(xué)家正抓住這一機遇大做文章。二是利用衛(wèi)星和空間站在太空直接種植農(nóng)作物。俄羅斯已于1997年成功種出了“月球生菜”、“宇宙胡蘿卜”、“外太空番茄”和“太空小麥”等。美國、日本聯(lián)合攻關(guān)，將甘薯種在航天器里不僅補充倉內(nèi)氧氣，還能讓宇航員吃到自己種的新鮮食品。目前，美國、俄羅斯兩國在空間站和模擬太空實驗室里已培育出100多種太空植物。未來時代，太空及附近的星球?qū)⒊蔀槿祟悷o菌化生產(chǎn)農(nóng)產(chǎn)品的主要基地。太空中成千上萬個“漂移農(nóng)場”的誕生，將讓人類重新進入“游牧?xí)r代”。新時代的“游牧”不是騎在馬背上，而是利用宇航器傳輸，把農(nóng)產(chǎn)品從太空“漂移農(nóng)場”中送到地球。這項技術(shù)在中國還處于剛剛起步探索階段。

目前，現(xiàn)代高新技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)產(chǎn)生巨大影響的主要有以下七個方面。一是生物技術(shù)。二是轉(zhuǎn)基因技術(shù)。從1983年世界上第一批轉(zhuǎn)基因植物煙草、土豆被培植出來后，至今世界各國試種的轉(zhuǎn)基因植物已達4500種，其中，批準(zhǔn)商業(yè)化種植的90種。三是克隆技術(shù)，孫悟空拔根猴毛變成無數(shù)個孫悟空的神話已經(jīng)實現(xiàn)。1997年，英國科學(xué)家伊恩·威爾馬特在經(jīng)歷276次失敗后，成功克隆出世界第一只綿羊?？茖W(xué)家經(jīng)過9000次失敗，也成功克隆出小牛。這種無性繁殖技術(shù)自20世紀50年代即開始實施，目前我國已掌握豬、牛、羊、兔、鼠、魚等多種動物克隆技術(shù)。四是雜交育種技術(shù)。大家都知道水稻育種專家袁隆平，北方還有一個玉米育種專家李登海，并稱“南袁北李”。還有一位小麥育種專家李振生，是兩院院士。動物雜交育種早在2000多年前我國勞動人民就首創(chuàng)了用馬和驢交配培育出體力大、耐力強的騾子。五是航天技術(shù)。六是核輻射技術(shù)。二戰(zhàn)時，美國投向日本廣島的原子彈，令世人至今“談核色變”。其實，人類無時無處不生活在放射環(huán)境中，它來自三個方面，一是宇宙射線，二是地面和建筑物射線，三是人體自身的放射性。我國利用輻射技術(shù)育種始于1958年，目前已育成新品種625個，占世界的25%，這項技術(shù)我國是領(lǐng)先的。七是遙感技術(shù)。最早的遙感技術(shù)是從1608年漢斯·李波爾賽制造的世界第一架望遠鏡開始的，1903年飛機的發(fā)明和1957年蘇聯(lián)第一顆衛(wèi)星上天人類進入太空時代。最早運用遙感技術(shù)估算農(nóng)業(yè)產(chǎn)量的是美國。1974年首開先河，建立的小麥估產(chǎn)模型精準(zhǔn)度高達90%。遙感技術(shù)目前在作物估產(chǎn)、農(nóng)業(yè)氣象、國土資源調(diào)查、災(zāi)情監(jiān)測、生態(tài)環(huán)境變遷等領(lǐng)域已廣泛應(yīng)用。中國目前利用遙感技術(shù)估產(chǎn)精準(zhǔn)度已達95%以上。利用遙感技術(shù)監(jiān)控土地管理，使一些違法占地現(xiàn)象受到嚴格約束。

農(nóng)業(yè)的高新技術(shù)時代已經(jīng)到來。世界發(fā)展中國家追趕發(fā)達國家主要表現(xiàn)在三個層面。一是經(jīng)濟追趕，這是量的追趕；二是技術(shù)追趕，這是質(zhì)的追趕；三是科學(xué)追趕，這是思想、方向和目標(biāo)的追趕。中國第一層面的追趕已經(jīng)大見成效，成了第二大經(jīng)濟體，但第二層面的追趕還有很大差距。2013年確定的國家在七個領(lǐng)域的技術(shù)攻關(guān)，全是落在美國后面的技術(shù)。日本已經(jīng)完成了技術(shù)追趕，但在科學(xué)追趕上正陷入迷茫困頓，不知該向哪個方向走。我國技術(shù)追趕尚需假以時日，在科學(xué)追趕上更缺乏成形的方向、目標(biāo)和思想。科學(xué)創(chuàng)新的思想，科學(xué)發(fā)展的方向美國一直是一馬領(lǐng)先的，當(dāng)我們還為旱澇保收大傷腦筋的時候，發(fā)達國家的農(nóng)業(yè)已經(jīng)把陸地上的文章做完了，正向海洋、向太空發(fā)展。中國農(nóng)業(yè)如何追趕，這個差距怎樣縮小，值得我們高度關(guān)注。

今天，愿意讀一讀文學(xué)作品的人越來越少了。其實，文學(xué)藝術(shù)是科學(xué)的先祖，有了文學(xué)藝術(shù)天馬行空的想象，才有了科學(xué)家通過縝密求證、無數(shù)次試錯后的成功發(fā)現(xiàn)。古代文學(xué)創(chuàng)作中千里眼順風(fēng)耳是一種想象，今天的遙感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)就把它變成了現(xiàn)實；古代文學(xué)作品的飛天夢，今天不光有飛機，宇航員更可以飛出天外；古代文學(xué)作品中的隱身術(shù)，今天的隱形技術(shù)不光人可以隱身，飛機都可以隱形；古代文學(xué)作品中的分身術(shù)，今天的克隆技術(shù)就是由此產(chǎn)生的。總之，沒有文學(xué)藝術(shù)的想象，人類的生活就會變得乏味枯燥，就不可能有科學(xué)的發(fā)現(xiàn)發(fā)明。人類只有展開文學(xué)藝術(shù)的雙翅，遨游于想象的空間，才能使我們的生活豐富多彩，才能為科學(xué)發(fā)展播下種子。

未來農(nóng)業(yè)在路上，中國“四化”在夢里，我們得抓緊趕路，才能走進夢里。