新技术对未来农业产生什么重大影响

21世纪的前30年，我国农业特别是种植业将面临增加产量和提高效益的双重挑战。2030年，中国粮食年总产6.4―6.9亿吨才能基本实现自给。近几年，我国的粮食产量稳定在4．9亿吨左右。也就是说，在耕地面积不断减少的30年内，粮食产量必须提高30％～40％。同时，随着全球经济一体化趋势的发展和我国加入世界贸易组织，农产品将面对国际竞争的市场环境，国内目前小麦、玉米等主要农产品的生产成本高于国际市场价格2-3成，不具备国际竞争力。因此，从保护农民利益和国家稳定的大局着想，降低粮食生产成本，增加农民收入是和提高粮食产量同等重要的事情。靠扩大种植面积和大幅度增加物质投入，实现增加产量和提高效益的双重目标，从国情和农业生产现状来看显然是不现实的，而唯一可行的选择是依靠科技，增加农业科技投入，提高科技进步在农业增长中的份额。1997年，我国科技进步对农业的贡献率为42％，而发达国家已达到80％，可见，我国在这方面农业生产的潜力还很大。 “八五”和“九五”期间，国内农业科研工作得到了长足的发展，在杂交水稻、杂交玉米、作物栽培、薄膜覆盖、细胞工程、基因工程等方面取得了巨大的成就，许多研究已走在了世界的前列。目前，我国在以生物技术为核心的一些农业科研领域已经或即将取得重大突破。基于对国内农业现状和未来的研究与分析，笔者认为，下列10项农业新技术，将在未来10年内对我国农业特别是种植业实现高产高效产生重大影响。1、转基因技术培育农作物新品种80年代后期以来，由于可利用的种质资源有限，开展远缘杂交又经常遇到种间不亲和的障碍，农作物品种改良的速度大大减慢。利用转基因技术将外源基因导入农作物品种，更加直接有效地改良农作物的丰产性、抗病性、抗虫性、抗旱耐盐碱性等，已成为农作物新品种选育的一个新途径。90年代初，发达国家已在这一领域取得了巨大成就。近几年，我国的农业科学家在抗虫棉花、抗虫玉米、抗旱抗盐碱玉米、抗除草剂水稻、抗稻飞虱水稻、抗蚜虫油菜、抗衰老番茄、抗黄矮病小麦等诸多方面开展了研究，并取得了较好的进展。抗虫棉花、抗虫玉米、抗除草剂水稻、抗衰老番茄等已经或正在进入推广应用阶段。这些品种的不断推广应用，可有效地减少化学农药的使用，降低生产成本，减轻病虫害造成的损失，扩大农作物的种植范围，促进农业高产高效和可持续发展的结合。2、农作物内生工程菌这项技术是利用转基因技术重组农作物的内生微生物，使其产生诸如Bt毒蛋白、RYSV核壳蛋白等杀虫、杀菌、耐盐碱、抗旱的物质，并在植物体内传导，以达到防治病虫害、增强农作物抗逆能力的目的。该技术使用农作物的内生微生物做载体，不改变农作物的遗传结构，在食物安全性和品种、区域的适应性方面比使用转基因农作物品种有更大优势。由于微生物生长繁殖速度快，微生物转基因技术较高等植物简单，所以在外源基因特别是微生物基因的利用上比培育转基因农作物更加简便、快捷，成本也较为低廉。再者，在植保方面，它和转基因农作物一样有效地克服了生物类农药有效期短、使用要求严格、受环境影响大的缺点，有着比生物类农药更好的防治效果。目前，中国农业大学在此领域已取得了较大进展，以改善作物体内微生态为目的的“益微”菌已进入推广阶段，以防治棉花害虫为目的的“棉花抗虫疫苗”也已进入中试阶段。随着越来越多的不同功能的作物内生工程微生物的开发应用，一个对农业生产有重大影响的新兴农业生产资料产业将在中国迅速形成。3、农作物抗性诱导达尔文的“进化论”和大量的科学实验证明，植物体内存在一个对恶劣环境和外来侵袭的自我保护和抵抗系统，这一系统可以通过某些生化制剂的诱导而高效表达。有研究表明，植物受坏死型病原物侵染后，在未侵染部位将产生对随后病原物侵染的抗性。这种抗性还可以通过一些生化制剂来诱发，如水杨酸（SA）、2,6-二氯异烟酸（INA）、苯丙噻唑类制剂（BTH）等。诱发的抗性具有系统性（可以表现在植株的非诱导因子处理部位）、持久性（抗性可以维持几周甚至几个月）、广谱性（同时对真菌、细菌、病毒所致病害产生抑制作用）。中国农业大学的研究还表明，切断棉花的胚轴也可以诱导棉花产生抗性。河北邢台地区农科所用常规方法选育的抗三虫（玉米螟、蚜虫、棉铃虫）、六病（大斑病、小斑病、粗缩病、青枯病、黑粉病、矮花叶病毒病）、抗旱、抗盐碱的邢抗2号玉米杂交种，也从另一角度证明了植物抗性系统的存在。中国农业大学研制的“移栽灵”产品，在水稻旱育秧过程中使用，明显地增强了水稻的抗盐碱能力和对立枯病等病害的抗性，且不用调酸。试验表明，将“移栽灵”直接作用于立枯病病原菌，对其没有任何抑制作用。由此可以推论，“移栽灵”是一种可以诱导植物产生系统抗性的物质。国内许多单位都在致力于将抗性诱导物质作为农药的替代品用干农作物保护的研究。不久的将来，抗性诱导物质―真正的植物疫苗将在中国种植业生产中发挥重要的作用。4、农作物化控技术使用特殊的化学物质调整改善植物的代谢活动，人为调控农作物的生长和生育进程，达到获得更高产量和优良品质的目的。各类植物生长调节剂是化控技术的物化产品。20世纪80年代初，“乙烯利”、“缩节胺”等产品在棉花上大量应用，有效地控制了棉花的徒长，减少了棉花后期的青桃，成为大幅度提高棉花产量的重要配套技术。近周年来，化控技术迅速发展，各种不同目的的植物生长调节剂广泛应用于果树、蔬菜和小麦、水稻等大田作物，如壮丰安、喷施宝、芸薹素等，解决了许多诸如小麦倒伏、苹果大小年等农业技术难题。特别是壮丰安在控制小麦倒伏方面，发挥了极大的作用，仅此一项，每年可挽回小麦损失5％～20％。1994-1998年，植物生长调节剂已累计使用1300万公顷，专家预测，今后每年的需求将以10％的速度递增。同时，植物生长调节剂的功能和应用范围也在不断扩大，如广泛应用于小麦杂交种选育的化学杀雄剂等。5、转基因植物反应器传统的种植业是以生产粮、棉、油产品为目的的，转基因技术使通过种植植物低成本生产药物、疫苗和一些饲料添加剂成为现实，而这些产品传统上只能从非常昂贵的原料（如血液）中提取。这项技术的应用可以极大地提高种植业的效益，对调整中国种植业结构具有十分重大的意义。中国农科院利用转基因马铃薯生产乙肝疫苗的技术已经成熟，动物和临床试验证明，只须将转基因马铃薯制成胶囊口服，即可获得与注射传统乙肝疫苗同样的效果。上海农科院利用转基因植物反应器生产植酸酶、水蛭素、抗龋齿疫苗和畜禽联苗的技术已趋成熟。以植酸酶为例；据报道，用此技术生产的产品成本仅为传统方法生产成本的1％。转基因植物反应器技术的广泛应用，将形成一个新的农业产业链条，在中国城郊农村得到快速发展。6、高浓度控释专用复合肥化肥投入费用大是我国粮食生产成本高的最主要原因之一。据调查，农民用于化肥的支出已占农业总支出的50％左右。我国是世界第一大化肥使用国和第二大化肥生产国。由于农民素质较低，不能掌握平衡施肥技术，加之肥料品种单一，导致了中国化肥使用效率低（肥粮比2.4）、化肥利用率低（较世界一般水平低15个百分点）、环境污染严重等一系列问题，使粮食生产成本居高不下，缺乏国际竞争力。仅N肥利用率一项，如能达到世界一般水平，就可节约价值近百亿元的尿素。因此，依靠高新技术解决我国的化肥问题，是实现降低粮食成本和农业可持续发展的有效途径。我国的许多农业和涉农科研机构都在致力于研制一种包容平衡施肥理论、其养分释放速度吻合农作物生长需求的新型肥料。湖南农业大学。浙江农科院、郑州工业大学、沈阳生态研究所等单位在这一领域都取得了一定进展，但没有实现控制养分释放使之符合作物生育期需求的目标。据了解，目前有几家科研单位已取得了突破性进展，有望在2～3年内将真正的高浓度控释肥投入市场。这种肥料将有效解决化肥利用率、养分平衡、生育期平衡等问题，且作物全生育期只需一次使用。对提高化肥使用效率，降低农产品成本具有重大意义。7、生物防治技术利用生物防治技术控制病、虫、草等对农作物的危害，是提高农作物品质、减少环境污染、实现农业可持续发展的有效途径。1992年世界环境与发展大会提出2000年生物农药要占总用药量的60％，而中国目前还不到1％。近几年，众多的农业科技人员在进行生物类农药的研制开发，取得了极大的进展，一大批活菌制剂、抗生素制剂、毒蛋白晶体制剂将陆续投放市场。同时，还有一些单位在从事植物类农药的研究，筛选出了许多防病治虫的有效成分，将成为生物农药家族的新成员。另外以破坏害虫代谢、神经系统来杀灭害虫的无毒信息素类农药研究也已取得较大进展。8、节水保水技术我国是水资源匮乏的国家，节水保水技术是农业持续发展过程中必须解决的问题。我国2／3的耕地在缺水的北方地区，尤其是西北，如能解决水的问题，将建成我国的又一大粮仓。根本解决农业用水问题，一方面要靠“南水北调”来进一步发展灌溉面积，另一方面要大大研究节水农业技术，通过科学的灌溉方法和先进设施实现节约用水。同时，我们要密切注意一项新的、更简便、更少投入的农业节水措施，即使用土壤保水剂。它能帮助土壤有效的储存降水，在干旱时供农作物使用。目前已有许多此类产品投放市场，但普遍存在价高、保水效果差的问题。一般吸水能力为自身重量的300～500倍。用这种产品解决干旱半干旱地区农作物用水问题，成本太高，亩投资约须600元左右。最近有报道说，发现了一种微生物的代谢产物具有吸收自身重量3000借水分的能力，引起了科学家的浓厚兴趣。这种产品一旦研制成功并大量在农田使用，将使我国众多的处在年降水200-500毫米地区的中低产田摆脱干旱困扰，成为中高产田。原来的灌溉区使用高效保水剂后，也可以大幅度降低生产中的灌溉费用，使水稻种植区将大幅度北扩，甚至用其改造年降水100毫米左右的沙漠化地区也将成为可能。9、两系法杂交稻该技术是利用光、温敏不育系和普通水稻品种两系法杂交生产水稻杂交种的新方法。用两系法培育水稻杂交种，不需要三系法中的保持系和特定的恢复系，使杂交种的亲本来源更加广泛，有利于丰富杂交种的种质资源，更容易获得高产、优质、抗逆性强的杂交组合。同时，两系法还能大幅度降低制种成本，有利于新品种的推广应用。目前，以培矮64S系列为主导的两系法杂交稻的推广应用面积已达1000万亩以上，一般比三系杂交种增产15％～20％，且品质也有较大的改善。两系法杂交稻的推广，将在杂交稻占水稻面积50％的基础上，进一步扩大种植杂交稻的比例，使南方稻区的水稻产量和质量都有一个较大幅度的提高，将对中国粮食生产产生深刻的影响。10、小麦杂种优势利用20世纪70年代以来，众多的中国农业科学家运用三系法进行小麦杂交种的选育，受种质资源的限制和其它因素的制约，20多年一直没有重大突破。进入20世纪90年代，随着化学杀雄技术的发展和成熟，用两系法培育小麦杂交种成为现实，一些强优势组合不断被选育出来，并进入生产示范。据专家预测，到2005年，杂交小麦的种植面积将达到300-500万公顷，按增产15％计算，每年将增产小麦20．25-33．75亿公斤。目前，越来越多的科学家很重视小麦品质育种，一大批优质高产的小麦杂交组合即将进入试验示范阶段，未来3-5年将进入生产领域，对中国广大麦区的农业生产将产生巨大的促进作用。