許智宏院士:未來農業將與食品加工、醫藥等跨領域深度聯合

受到今年新冠肺炎疫情的影響,公眾和學術界都很關心我國農業的未來。要思考這個問題,必須把它放到全球范圍內來考慮。

很多因素決定了我們必須要在全球大環境下來看待問題。不光是中國農業,很多發展中國家也是如此,因為全球人口和耕地的分布是不平衡的。多數國家耕地很少,北美的耕地比較多,歐洲的耕地很肥沃,亞洲東部、東南亞南亞有比較好的耕地,而非洲耕地質量較差,很多地方屬干旱、半干旱地區或沙漠,澳大利亞除了沿海少量的耕地外,中部是大片的沙漠。

由于耕地的分布和人口多少并不匹配,這就決定了糧食必須在全球貿易中滿足不同地區對資源的需求。我國未來農業的發展,必須在口糧絕對保證的前提下,用好全球的市場和土地資源。

改革開放40多年來,中國人均糧食擁有量已經達到475公斤,而全球77億人平均糧食擁有量為351公斤。從這點來講,實際上我國農業總體上已經取得了很大的成績。特別在水稻、小麥、玉米這些主糧上,生產和需求基本匹配。如果歸納我國農業發展的經驗,如北京大學黃季焜教授說的“四大法寶”,就是制度創新、技術進步、市場改革、農業投入增長。這是我國農業已經取得的成就。接下來著重探討未來的農業發展趨勢。

我國農業發展面臨的挑戰

首先就是糧食安全。過去講糧食安全關注的是吃飽飯,十幾年前聯合國糧農組織已經修改了糧食安全的定義。糧食安全意味著什么呢?就是要滿足全人類對食品的需求,要滿足人類的營養健康需求,還要滿足人類對食品多樣化的需要。

從這三個層面來講,糧食安全在中國還是有問題的。雖然吃飽肚子沒問題了,但現在開始重視營養需求了,還要滿足多樣化的需要。例如,有的地方愛吃粳稻,有的地方愛吃秈稻。由于對粳稻的需求增加了,雜交稻種植面積有所減少,常規稻的面積在增加,原因就是消費者更關心大米的品質,對優良品種的需求增加了。

然而,我國每年雖然有大量的農作物新品種審定,但其中同質化的現象非常嚴重。2019年玉米審定548個品種,水稻審定372個品種,這種現象在全世界是少有的,某種程度上可以說是一種亂象。

盡管改革開放是從三農開始的,但在我國經濟轉型過程中,最落后的還是三農,農產品進入市場是低水平上的商品流通。由此也帶來一系列問題,包括城鄉差距大、農民收入低等。農作物從生產到進入市場的產業鏈各個環節不能很好銜接。

以馬鈴薯為例,雖然產量提高了,現在全年馬鈴薯的產量已可達一季夏熟作物的產量,但鮮薯消耗不了多少,加工業跟不上,不少小淀粉廠污染問題沒解決好,導致馬鈴薯“消化不良”。我們需要開發出更多的馬鈴薯產品,例如作為休閑食品,我國薯條、薯片消耗不少,但是我國產品的種類比美國少得多。近年來,我國農產品加工業有所發展,但與發達國家相比還是落后的。而未來大農業的發展必須要有很強的食品加工業來牽引。

在農業產業方面,我國原本具有資源優勢的產業還未做強,這一點和發達國家相比差距也很大。例如,荷蘭的花卉產業已經是全世界最強的。從新品種審定到形成全世界最大的花卉拍賣市場,每天大量的全球物流運輸,小眾的農產品花卉卻成為全世界的老大。我國是很多重要花卉、果樹的原產地,有豐富的遺傳資源,但沒有很好的利用。

又如,我國作為茶葉的原產地,茶葉種植面積和產量均是全球第一,面積和產量分別占全球60%和40%。然而中國茶葉產業僅僅是做大,還沒有做強。我國的茶葉百強企業產值總和幾年前還不足163億元,不如一個不生產茶葉的英國的茶葉加工企業立頓的產值,說明茶產業尚未發揮應有的經濟效益。

未來農業的發展需要市場引領。但各地發展茶產業時還沒有從全球視角考慮,甚至沒有從全國視野來看。茶葉作為大的木本作物,科學家還有很多的工作需要做。

比如對茶葉進行深加工,打造中國的品牌,提取茶葉保健成分做成保健品等。日本茶葉產量不多,但日本做的抹茶非常受歡迎,其實很多都是用中國產的茶葉作為原料,而我國喝茶還是傳統的用開水泡的方式。

又如,過去喝茶是慢生活,現在年輕人生活節奏加快,能不能把茶葉加工成年輕人喜歡的形式,適應他們的需求,也是值得研究的問題。

農業要放在大農業的范圍來考慮,即從農林牧副漁的角度來看,農業生產是一個整體,是相輔相成的。我國自然環境種類多樣,很難找到一個統一的農業發展模式。東北土地面積大,可以像美國那樣發展大農業;西南山區連片土地少,要根據具體情況發展小規模農業經營。

農業生產模式的確立需要結合科學家的工作,但同時,農業經濟學家在這方面有很大的責任,他們應該更多地考慮未來中國不同地區的農業怎樣發展。這對提高我國農業潛力、增加農民收入都會起到很大的作用。

未來農業將跨領域深度聯合

未來的農業和工業很可能是融合在一起的。合成生物學把植物中的基因轉移到微生物中去,用來生產某些特定的物質。這有可能完全改變當前某些農作物的生產方式。

比如中藥材人參中,人參皂苷有很好的保健作用,但人參皂苷有300多種。通過大量的提純和化學分析,科學家發現大概有五六種人參皂苷真正發揮生理功能,有的能提高免疫力,有的有消炎作用。但傳統的從人參中提純的方法能夠得到的這類稀有人參皂苷很少。新的思路就是弄清楚相關的稀有成分的基因,轉到微生物中去用發酵來生產,從而大幅度提高人參稀有成分的含量。

農業將與很多方面有越來越多的聯合,包括食品加工、醫藥等。

美國科學院對美國農業未來發展提供的政策建議就走在了前面。今年,他們為美國政府提供的咨詢報告提到農業發展的五大方向,其中四個都與信息技術相關,包括:整體思維和系統認知分析技術,這是農業科技突破的首要前提;新一代傳感器技術,希望有更方便的傳感器能夠把大量的田間實驗數據直接集中起來;數據技術科學及其在農業領域的應用,依靠大數據分析,來幫助處理海量信息;突破性的基因組學、精準育種技術和現代生物技術應用將加速傳統育種、更加精確地育種;加強對微生物組技術的認知和理解,對農業系統運行也很重要。

中國科技工作者要思考未來農業科技如何與現代科學技術更緊密地結合起來。

必須重視農業科技

改革開放以來,農業科學受到了國家重視。但相對其他學科而言,對農業科學的重視還不夠。我們希望國家能夠不斷支持農業科技。

實際上,農業在不斷地發展,今天的農業跟幾十年前,甚至二十年、十年前相比都有很大的不同。

以苗木產業為例,未來肯定是一個很大的產業,其中有很多科學問題亟待解決。生產和加工苗木的企業將實現高度自動化,這對信息化提出了更高的要求;很多花卉不是多年生的,而是春天種下、冬天死亡,次年還需購買新的苗木,這對育種栽培提出了更高的要求;土地資源匱乏的情況下,植物工廠悄然興起,這對人工光照、營養管理都提出了更高的要求。

現代農業向科學家提出了很多問題,有些是過去想都沒想到的問題。

既需要提高作物的營養成分,有時還需要去除掉不好的成分。這對作物科技工作者提出了新的問題,調控植物的營養成分必須對新陳代謝有更深入的研究。

因此,我國農業科技的基礎研究和應用基礎研究必須要持續加強。總的來講,我國農業基礎研究和應用基礎研究是比較薄弱的。新技術的運用,如基因編輯技術對精準育種而言更快、更有效,應當得到支持。呼吁有相應的政策幫助科學家將最新的科技成果應用到產業當中。

發展新技術的時候,需要有一批專家,包括農業經濟專家和科學家一起,向主管部門提出政策制定的建議,這樣才能有助于農業科技快速發展。

作者:許智宏系中國科學院院士、北京大學教授。根據其在中國農業科學院-北京大學戰略合作座談會上的主旨演講整理。

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