农业发展的趋势和机遇

农业发展的趋势和机遇广西农业科学院院长　李杨瑞

我们的世界即将步入21世纪,而农业依然是人类赖以生存和发展的基础,不管是发达国家,还是发展中国家,都很重视农业的地位,加强对农业生产和农业科技的投入,迎接新的农业技术革命的到来。

1　新的农业技术革命即将来临

农业是从事生物性生产的产业,原材料即是生物体本身,因此农作物和畜禽品种的改良具有重要的地位。以三大遗传规律为基础建立起来的现代动植物育种技术很难利用物种间的遗传基因,比如很难用牛的基因来改良猪,用动物的基因来改良植物更是不可想象的。但是,由于DN A双螺旋结构的发现和基因重组技术的实现,开创了一个崭新的科学技术新学科,即分子生物学和生物技术,突破了动物、植物和微生物之间的物种界限,因此极大地扩展了对不同物种间杂交优势的利用。目前,细胞和胚胎工程育种、分子标记技术、转基因技术等已趋成熟并得到应用;提高作物抗逆能力的基因工程育种已取得重要进展,全世界进入田间试验的转基因植物近千例。例如,美国孟山都农业科学研究所用生物技术培育和开发的水果和蔬菜已投入市场。他们已把从侵染毛虫的细胞(苏云金杆菌)中取出的基因移进番茄和马铃薯中,使之在植物体内表达,产生某些蛋白质,杀死侵食作物的毛虫幼体,而对其它动植物无害。美国加利福尼亚遗传公司通过基因重组技术,培育出一种新型番茄,把引起腐烂的基因除掉,使果实成熟后不发软,不必提前采摘,长途运输不怕挤碰,提高了商业价值。目前多种抗病、抗虫、抗除草剂的基因植物新品种已育成并投入生产。在动物方面,家畜胚胎工程育种的超数排卵、体外受精、胚胎分割、性别控制和核移植已实现商业化;活体提取卵细胞技术也趋成熟;转基因牛、猪、羊、兔等已获成功。最近,英国爱丁堡多斯林研究所“克隆”出多莉绵羊引起了全世界的瞩目和讨论,因为这是从成年绵羊的乳腺细胞通过无性繁殖的基因克隆技术,创造出与亲本遗传上一样的“复制品”,表明动物和植物一样,成年细胞的遗传发育也具有全能性,使人类克隆动物跨入了一个崭新的阶段。事实上我国早在1986年,就由中国科学院水生生物研究所用成年鱼的肾细胞核获得克隆鱼。美国的科学家也已宣布“克隆”猴子获成功。

在生物技术推动下的农药、兽药和动植物生长调节剂等农业生物制剂也进入了一个新的阶段。由于保护环境和可持续发展的需要,生物农药已成为一个发展方向,但生物农药因药效缓慢、持效期短和自身抗逆性差而长期得不到发展。现在,通过转基因和微生物重组技术构建的工程菌则可有效地克服这些弱点。美国用基因工程技术生产猪、牛的生长激素rpGH和bST,已经产业化,通过基因工程技术还开发出牛干扰素、幼畜腹泻疫苗、口蹄疫疫苗、狂犬病疫苗和禽痘病毒活载体疫苗等。美国的奶牛胚胎移植技术已发展成为有上亿美元产值的行业,每年约有15万头奶牛接受胚胎移植,成功率最高已达60%。

肥料是农作物的“粮食”。化肥在农作物单产和总产提高方面发挥了重要的作用。但是,由于化肥使用不当和过量使用,导致环境

污染和果蔬品质下降,因而提高化肥利用效率和减少环境污染已成为当今的重大课题。目前,作物营养基因型的遗传改良,生物固氮遗传工程发展等已经展示出广阔的应用前景。在信息和航天技术推动下,应用遥感技术、地理信息系统技术和全球定位技术(简称三S技术)进行科学施肥正形成一个研究热点。

全球性农业资源紧缺和动植物生长环境可控程度低一直制约着农业的发展。与工业相比,农业生产存在着高度分散、生产规模小、时空变化大、量化规范化程度差、稳定性和可控程度低等行业性弱点。计算机和信息技术的出现大大改善了农业的这种弱势。农业专家系统等智能化多媒体软件技术、数据库和网络技术、遥感、地理信息系统和全球定位技术将使传统农业和农业技术得到全面而深入的改造和提高。农业的信息化促进了农业的现代化。近年来通过现代技术的集成,以最小资源投入,在可控条件下,半自动或自动化方式进行动植物生产的高效集约型农业,其生产效率较大田生产高5～10倍。

综上所述,一场以生物技术和计算机、信息技术为基础的新的农业技术革命正在来临。根据中国科学院院士石元春教授的总结,新的农业技术革命将有如下一些特征:

1.1　有一个新的和强大的技术支撑体系。生物体的遗传改良和生长发育过程的调控能力将上升到一个新的水平。高产优质和抗逆性强的新品种和生长调节剂将越来越快和越来越多地涌现。生物体的生长环境和条件的调控能力明显增强,灌溉施肥、耕作栽培、植保防疫的技术水平和资源利用效率将上升到一个新高度。计算机和信息技术将全面改善农业的行业弱势,显著推进农业技术的量化集成和转化推广速度,也将大大减轻自然灾害和市场风险损失,提高生产和经营管理水平。

1.2　技术的突破带来生产领域的拓展。食物、蛋白质和纤维的生产将由动植物扩展到微生物,由陆地延伸到海洋;农业也将由初级产品生产延伸到食品、制药、生物化工、能源等领域。

1.3　新技术促进土地生产率和劳动生产率极大地提高,使产品农业向商品农业转化。这在发达国家已经实现。

1.4　生物技术等各种高技术为人类带来了新的生产力和机会。处理不当,也会给人类的生存环境造成新的不安全因素。

1.5　新的农业产业体系将走向集约化、规模化、专业化和企业化;新的农业技术体系越来越趋于规范。

2　当前世界农业科技发展趋势和重点

2.1　发展趋势。从宏观的角度看,当前世界农业科技发展有五大趋势:

对传统农业实行技术改造,推动现代农业的发展;

多学科联合攻关,解决农业发展问题;

按照农业特点,加强基础研究、应用研究和开发研究;

各国政府都把农业科技发展作为一项国家事业来建设;

日益重视国际间农业科技合作和交流。

2.2　发展重点。充分利用生物的遗传潜力,进一步扩大利用作物、畜禽鱼等杂交优势,改进其利用途径。当前,常规育种仍为动植物品种改良的基本手段,目标是在培育高肥水条件下的集约型品种的同时,更加注意抗病虫、抗旱、抗盐碱等品种的选育和推广。

搞好农田基本建设,保持和提高土壤肥力,强调科学施肥,增施有机肥。

保护和有效利用水资源。水是农业的命脉,至少占总产量一半以上的农产品是由灌溉地提供的。因此,大力发展灌溉农业,特别是喷灌、滴灌已成为许多国家和地区进一步发展农业的主要措施。

提高科学种植和养殖水平,实现规范化、标准化。通过计算机和信息技术,实现动、植物生长环境的自动调控,大大提高农业生产效率。

改进农产品加工、贮运技术,包括农产品保鲜、加工、贮运、包装、销售一体化的农业服务体系的建立,是现代农业发展的必由之路。

积极发展农业生物技术。

3　21世纪世界农业的发展趋势和特点

3.1　发展趋势。根据中国工程院院士、副院长卢良恕的分析,21世纪世界农业发展的趋势:

一是传统农业向现代农业转变,现代农业向更高层次发展。世界农业目前仍处于传统农业和现代农业并存阶段,总体发展是在实现传统农业向现代农业转变的同时,现代农业将向更高层次发展。这种转变与发展得益于现代科学技术的有力支撑,使其步伐明显加快。同时,由于世界经济发展的不平衡性,21世纪世界农业的发展仍将呈现多元化格局,产生不同的现代农业发展道路与模型。约有4种类型:以美国、澳大利亚、加拿大等国家为代表的经济、科技和资源实力型农业;以荷兰、日本、以色列等国家为代表的科技先导型农业;以中国、巴西等国家为代表的快速转变型农业;以非洲一些国家为代表的发展滞后型农业。

二是可持续农业将是主要模式。农业的持续发展是人类社会、经济持续发展的基础,没有农副产业的持续发展就不可能有人类社会和经济的持续发展。而对人口、粮食、环境和能源五大问题,农业的可持续发展正受到世界各国和科学家的普遍关注与广泛重视。可持续农业将是21世纪世界农业生产的主要模式,其基本特征是在强化农业的同时,重视自然资源的合理开发和环境保护。

三是高新技术在农业上的应用,农业生产率实现新的飞跃。90年代以来,高新技术在农业上的应用,主要集中在利用现代生物技术培育新品种、新种质,提高动植物抗性和农产品产量、品质,以及电子信息技术、遥感技术、激光技术、同步辐射技术与常规农业技术相结合等方面。其特征是技术含量高和科技附加值显著提高。

3.2　发展特点。21世纪世界农业有以下发展特点:

一是21世纪初传统的常规农业技术结合现代科学技术,将显著提高农产品的产量和质量。1994年世界小麦平均公顷产量为2505公斤,荷兰最高为8985公斤;中国为3450公斤。生物技术的应用,增产潜力还会更大。据估计,季产吨粮的“超级稻”和日增重1公斤的“超级猪”将在下世纪初能够实现。

二是向空间要食物和农产品。世界上丘陵、草原、水域、滩涂、沙漠和海洋的比例很大,生物资源非常丰富。随着各国国力的增长和科学技术的发展,向这些空间要粮、要肉、要草、要林、要农产品,大有潜力。

三是向再生资源要食物和能源。再生资源的开发利用将是21世纪食物、能源和减轻污染的可靠途径。通过微生物加工或酶工程,可使秸秆中的纤维素、木质素等分解为糖或转化为单细胞蛋白用作动物饲料,发展养殖业或食用菌等,可增加人类食物一倍以上。据统计,全球作物的生产量只占生物产量的6%,如能将所有生物产量开发出来,至少可以支撑10倍以上现有人口的生存。

四是向细胞要食物。培养绿色细胞,在阳光下直接生产有机物质,提供人类食物。这条途径可能将最终取代传统农业生产,使农业生产工厂化,从而支撑21世纪甚至更长时期人类社会的生存与发展。

3.3　21世纪世界农业科技的新领域。21世纪世界农业科学技术将出现六个主要的新领

域:

一为新物种塑造。主要运用生物技术、核技术、光电技术和农业常规育种技术结合,综合不同的优良性状,按照人类需要,有选择地定向塑造新的物种和类型,丰富生物多样性,提高生物抗性,充分利用固氮微生物和藻类,丰富和充实作物营养综合体系内涵。

二为新快速繁育技术的应用。利用细胞的全能性,通过无性繁殖途径,发展人工种子制造产业;利用胚胎移植和胚胎分割技术,发展动物胚胎生产、贮存、运输与利用的新兴产业;利用动物的生长激素基因转移技术,加快畜禽性别鉴定,进行定向繁育和饲养等;利用“克隆”技术,纯化动、植物优良种质,并结合基因工程技术,生产转基因动植物等。

三为新农业工厂构建。随着科学技术的发展和综合运用,将实行人工创造环境,全自动化养殖和种植,建立起高度密集的工厂化、自动化生产体系。

四为新的人造食物和饲料生产。开发单细胞蛋白资源,生产高蛋白饲料与食品;利用微生物发酵处理秸秆生产饲料;开发植物叶片资源,生产可用作饲料的食品添加剂的营养价值高、可消化率高的叶蛋白;利用生物技术和培养新菌种,大规模生产不同用途的氨基酸等。

五为新能源开发。种植开发“绿色能源”,除薪炭林外,重点利用多年生和一年生植物及藻类,生产酒精和石油、化纤代用品。如利用谷类生产乙醇和利用大量的作物秸秆生产沼气、乙醇以部分代替石油等。

六为新的空间领域拓展。利用海洋,促进水产养殖向集约化、农牧化方向发展,营造“海洋农场”、“海洋牧场”、“海洋林场”,实现蓝色革命;把农业科技与航天科学相结合,发展太空农业。近年来,我国把水稻、番茄等种子送入太空,出现了显著变异如稻穗变长、籽粒变大、抗性增强等有利性状变异。水稻种子经太空诱变后,使籼粳亚种间杂交后代的育性大大提高,出现了农艺性状优秀的株系,有助于加速品种的选育过程。

4　迎接新的农业技术革命,实现我国农业的跨越发展

根据国家统计局的统计,1994年我国农业总产值15750.5亿元,比1978年1397亿元增加14353.5亿元,平均年增长速度达6.2%。农业连年丰收,1994年粮食总产量达44510万吨,比1978年增加14033万吨,平均年递增2.4%;棉花增加217.4万吨,平均年递增4.4%;肉类增加2836.4万吨,平均年递增9.6%;水产品增加1667万吨,平均年递增10%。我国以占世界7%的耕地,养活了占世界22%的人口。这是举世瞩目的巨大成就。

但是,从总体来说,我国仍然是一个农业技术和生产水平都还比较落后的农业大国。粮食单产仅相当于发达国家的50%;每个劳动力平均生产的粮食、肉类量仅相当于发达国家的1/50至1/100;氮肥利用率比发达国家低15～20个百分点;科技成果的转化率和贡献率只有40%,而发达国家占70%以上。我们与发达国家之间的差距是相当大的。然而,我们也要看到,当今随着新的农业技术革命的到来,经济和技术全球化的趋势越来越明显,如果我们根据实际和可能,抓住机遇,采用新思路、新科技,也有可能迎“头”赶上。

在我国向社会主义市场经济体制转化和农业新技术革命的大形势下,实现我国农业跨越发展的可能性是:在家庭联产承包责任制和双层结构经营基础上发展的农业产业化和大力发展农业科技产业,可以有效地克服生产规模小而分散的弱势,提高市场竞争能力、自我积累和发展能力以及科技成果的转化率。运用生物技术和信息技术等现代化技术将实现对农业紧缺资源的替代和对传统农

业的改造,把我国提高到一个新的技术水平和生产水平。

探索一条符合中国国情和适应世界经济一体化的农业现代化和农业可持续发展的道路,是解决21世纪中国农业和粮食问题的根本出路。农业可持续发展涉及科教兴农、工农业协调发展、发挥人力资源优势与提高资源利用率、保护耕地与生态环境、适度消费与选择合理膳食等一系列问题。

4.1　发展尖端技术,实行科技兴农。21世纪重大的科技成果可能产生于生物学领域。在今后半个世纪内利用生物工程和基因技术能够培育出非常优秀的动、植物新品种,为人类提供更多、更好的产品,更有效地利用光、温、水、肥等资源,使畜禽、水产、农作物的产量和品质大幅度提高,抗灾能力增强,大幅度提高人类改造和利用自然的能力。为此要做好如下几个方面:

增加对生物工程和基因技术基础研究的投入,特别是重点支持解决与农业生产有密切联系的基础研究和应用研究;

继续重视常规技术培育优良新品种,同时争取依靠尖端技术在培育良种方面获得重大突破;

建立农业科技、教育和推广相结合的制度,加速科技成果转化为生产力,充分利用电视、广播、录像等手段介绍科学种田和养殖方法;

通过农村职业中学和其他方式培养一批种养能手,并给予小额优惠贷款支持,使他们成为发展农业生产进行科学种田的技术骨干。

4.2　发挥比较优势,逐步实行农业开放。目前我国主要农产品基本是实行自给自足。事实上,主要农产品高度自给自足是一种代价高昂,妨碍资源合理利用,影响经济发展和农民收入提高的政策。这种政策也不符合可持续发展的原则,因为大面积开荒,把部分牧地和林地开垦为耕地及过度利用土地,有可能破坏农业生态系统,造成严重的水土流失和地力下降等。专家们认为,我们的粮食方针应该是“立足国内,基本自给,适度进口,促进交换”。在实行这种农业开放的方针时要注意:分阶段分地区分品种逐步实行。目前我国的农产品商品率低,国际化程度更低。1995年我国农产品出口额只占农业总产值的

5.6%。但是实行农业开放不能一哄而上,否则,很可能出现许多负效应,“欲速则不达”。

实行比较优势时,对发展优势产品应考虑市场容量、需求特色、资金和技术条件等,对减少劣势产品要考虑生产替换产品和劳动力安排问题。

适度进口与适度保护相结合。适度进口的含义是既要对农业实行必要保护,又不能过度保护。如不加以保护,实行完全开放,中国农民和中国农业今后将会受到国外廉价的食用植物油和小麦、玉米等的严重打击,可能产生严重的经济问题和社会问题。应当利用世界贸易组织关于对农产品可以有条件地应用例外条款来限制进口的规定,采取一定的保护措施。但是不能过度保护,应通过不断扩大生产规模,提高竞争力和实行结构调整逐步减少保护措施。

以多种形式实行农产品国际交换:进口农产品、出口食品,如进口粮食和油料,出口水产品、蔬菜、肉类和水果;进口食品,出口花卉等非食用农产品;进口食品,出口精加工食品,即不仅是增加出口农业增加值,而且要增加出口工业增加值;进口农业原料,出口轻纺织品等。

以长期协议方式实行粮食的基本稳定进口,以保障国内粮食供给,提高粮食安全度和减少国际粮食市场价格波动的影响。