未來農業在路上

◎劉 奇

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

一是“平面式”向“立體式”發展。即利用各種農作物在生育過程中的“時間差”和“空間差”進行合理組裝，構建各種類型的多層次的高優生產系統。立體化、集約化的程度已經到了不可思議的地步，小型的立體種養在我國廣大農村如養蘑菇、養家禽等較為普遍，但現代化的“垂直農場”我們還聞所未聞，在發達國家已經開始醞釀。所謂“垂直農場”即在大城市建立農業摩天大樓，采用現代高科技手段在里面從事種養業。科學家構想，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場即可解決紐約市一年的食物供應。這種垂直農場一年365天可以不間斷地種植、收獲。目前美國、法國、以色列都已經有了這種垂直農場的雛形。中國目前已經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，爭區域地標，爭國家地標，甚至爭世界地標，投資幾十億、數百億在所不惜，動輒國際一流、世界領先，但沒有一座是從農業上面考慮的。

二是順勢而為的“自然式”向宜游宜居的“設施式”發展。發達國家的一些農業專家經過精心設計，把農場式的農業生產變成集種植養殖、綠化環境、旅游觀光為一體的農業公園，在城市也建造若干個像農業公園一樣的微縮型市民農園，使勞動者不論在城或在鄉，從事農業勞動都是一種愉快的體驗享受。日本的市民農園已經超過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，農業想在城市立足那是天方夜譚。“田園組團”和“建筑組團”錯落有致的交叉展開是發達國家城市發展的新理念。在城市田園中，設施農業將大出風頭。我國自然式農業尚處于不完善階段，設施式農業的發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“風景”，路漫漫其修遠兮。

三是“人控機械化”向“電腦自控化”發展。在一些發達國家，電子計算機智能化管理模塊系統已經被用于農業生產。未來的垂直農場，一座農業摩天大樓，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業生產。從種到收，該施肥施肥，該供水供水，該收獲收獲，包裝、倉儲、運輸等等，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。這項技術對于中國來說目前還只能零星運用于一些生產環節，要形成這樣一個復雜完整的大系統，還有很長的路要走。

四是“化學化”向“生物化”發展。“化學化生存”已經困擾人類100多年，近幾十年來更是愈演愈烈。現代農業的最大劣根性就是化肥、農藥、除草劑和植物激素的使用，增加產量的同時，更帶來嚴重的難以治愈的環境污染公害。中國每年僅農藥就消耗180多萬噸，化肥使用5800多萬噸，不光農產品品質受到影響，且形成巨大的面源污染。發達國家正把農業帶入一個嶄新的“生物化”時代。當下世界的高科技競爭，主要表現在三大前沿領域：一是新能源技術，二是信息技術，三就是生物技術。以基因工程、細胞工程、酶工程、發酵工程和蛋白質工程為代表的現代生物技術發展迅猛。生物技術也稱生物工程，它大體包括十大方面，①重組DNA技術。②細胞和原生質體融合技術。③酶和細胞的固定化技術。④植物脫毒和快速繁殖技術。⑤動植物細胞的大量培養技術。⑥動物胚胎工程技術。⑦現代微生物發酵技術。⑧現代生物反映工程和分離工程技術。⑨蛋白質工程技術。⑩海洋生物技術。生物技術就是按人的意志，將活的生物體、生命體系或生命過程產業化的過程。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平衡造成意想不到的作用。目前，生物技術正在向更新的領域深入，即生物芯片技術。利用DNA芯片技術可以預知一個人未來可能患什么病，什么時間患這種病，從而及早預防。生物技術生產藥物蛋白也是一種全新的藥物生產模式，國際上正培養奶汁中含有藥物成分的牛和羊，已獲成功。從效益上估算，一頭轉基因母山羊可以抵上一座投資一億美元的制藥廠。同時，轉基因動物還能提供人體器官移植所需的器官，生物技術還正在強力攻關，以破譯人類生命密碼為目標，完成人類對自然界認識的一次升華。中國在生物技術方面雖然有一些老祖宗發明的傳統技藝，如發酵技術、動植物雜交育種技術，由鯉魚轉基因生成的金魚技術等，但利用現代化高科技方面與發達國家比還有很大差距。美國自1962年開始轉基因研究，至今幾乎所有的農作物都可實現轉基因化。他們以此從種子源頭上力圖控制別國的糧食主權，實現種子殖民化，進而從別人的一日三餐里鞏固自己的霸權地位。中國必須把種業上升為國家意志、國家理念、國家戰略的層面，加快研發步伐，同時對轉基因種子和農產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業生產。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。尤其水危機已經成為世界性難題，世行專家預測，“未來五年水將像石油一樣在世界運轉”。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。現在世界上有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，已經成為人類的共同命題。“海水農業”、“藍色革命計劃”應運而生。海洋文明已經被賦予新的內涵，改造海洋環境，開發海洋牧場，使海洋水產生產農牧化，在大洋中建造人工“綠洲”。同時發展直接利用海水灌溉的“海水農業”，利用生物技術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成功地從海藻中提煉出油料替代柴油等燃料，海藻的產油量非常可觀，按目前的技術，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，從生長到產油，只需要兩周時間，其潛力巨大，可見一斑。當年，由于航海技術的發展，人類創造了以流通貿易為核心的“海洋文明”，今天，人們將賦予“海洋文明”新的內涵，它是以海洋生產為核心的新文明，可以說，這是海洋文明的第二次浪潮。這項技術在中國可能還處于啟蒙階段，還需要加大攻關力度。

六是“地球化”向“太空化”發展。地球空間已不足以養活急劇暴漲的人口。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、耕耘的農場，這可能是農業領域最尖端的科學技術。它主要有兩項內容，一是空間誘變育種技術。即把種子帶入太空，使它產生有益變異。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星技術的國家，農業科學家正抓住這一機遇大做文章。二是利用衛星和空間站在太空直接種植農作物。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、日本聯合攻關，將甘薯種在航天器里不僅補充倉內氧氣，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，太空及附近的星球將成為人類無菌化生產農產品的主要基地。太空中成千上萬個“漂移農場”的誕生，將讓人類重新進入“游牧時代”。新時代的“游牧”不是騎在馬背上，而是利用宇航器傳輸，把農產品從太空“漂移農場”中送到地球。這項技術在中國還處于剛剛起步探索階段。

目前，現代高新技術在農業領域的應用已經產生巨大影響的主要有以下七個方面。一是生物技術。二是轉基因技術。從1983年世界上第一批轉基因植物煙草、土豆被培植出來后，至今世界各國試種的轉基因植物已達4500種，其中，批準商業化種植的90種。三是克隆技術，孫悟空拔根猴毛變成無數個孫悟空的神話已經實現。1997年，英國科學家伊恩·威爾馬特在經歷276次失敗后，成功克隆出世界第一只綿羊。科學家經過9000次失敗，也成功克隆出小牛。這種無性繁殖技術自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。四是雜交育種技術。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。六是核輻射技術。二戰時，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%，這項技術我國是領先的。七是遙感技術。最早的遙感技術是從1608年漢斯·李波爾賽制造的世界第一架望遠鏡開始的，1903年飛機的發明和1957年蘇聯第一顆衛星上天人類進入太空時代。最早運用遙感技術估算農業產量的是美國。1974年首開先河，建立的小麥估產模型精準度高達90%。遙感技術目前在作物估產、農業氣象、國土資源調查、災情監測、生態環境變遷等領域已廣泛應用。中國目前利用遙感技術估產精準度已達95%以上。利用遙感技術監控土地管理，使一些違法占地現象受到嚴格約束。

農業的高新技術時代已經到來。世界發展中國家追趕發達國家主要表現在三個層面。一是經濟追趕，這是量的追趕；二是技術追趕，這是質的追趕；三是科學追趕，這是思想、方向和目標的追趕。中國第一層面的追趕已經大見成效，成了第二大經濟體，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域的技術攻關，全是落在美國后面的技術。日本已經完成了技術追趕，但在科學追趕上正陷入迷茫困頓，不知該向哪個方向走。我國技術追趕尚需假以時日，在科學追趕上更缺乏成形的方向、目標和思想。科學創新的思想，科學發展的方向美國一直是一馬領先的，當我們還為旱澇保收大傷腦筋的時候，發達國家的農業已經把陸地上的文章做完了，正向海洋、向太空發展。中國農業如何追趕，這個差距怎樣縮小，值得我們高度關注。

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

未來農業在路上，中國“四化”在夢里，我們得抓緊趕路，才能走進夢里。