智慧农业推动农业产业链改造升级
升级生产领域，由人工走向智能。在种植、养殖生产作业环节，摆脱人力依赖，构建集环境生理监控、作物模型分析和精准调节为一体的农业生产自动化系统和平台，根据自然生态条件改进农业生产工艺，进行农产品差异化生产；在食品安全环节，构建农产品溯源系统，将农产品生产、加工等过程的各种相关信息进行记录并存储，并能通过食品识别号在网络上对农产品进行查询认证，追溯全程信息；在生产管理环节，特别是一些农垦垦区、现代农业产业园、大型农场等单位，智能设施与互联网广泛应用于农业测土配方、茬口作业计划以及农场生产资料管理等生产计划系统，提高效能。
升级经营领域，突出个性化与差异性营销方式。物联网、云计算等技术的应用，打破农业市场的时空地理限制，农资采购和农产品流通等数据将会得到实时监测和传递，有效解决信息不对称问题。目前一些地区特色品牌农产品开始在主流电商平台开辟专区，拓展农产品销售渠道，有实力的龙头企业通过自营基地、自建网站、自主配送的方式打造一体化农产品经营体系，促进农产品市场化营销和品牌化运营，预示农业经营将向订单化、流程化、网络化转变，个性化与差异性的定制农业营销方式将广泛兴起。所谓定制农业，就是根据市场和消费者特定需求而专门生产农产品，满足有特别偏好的消费者需求。此外，近年来各地兴起农业休闲旅游、农家乐热潮，旨在通过网站、线上宣传等渠道推广、销售休闲旅游产品，并为旅客提供个性化旅游服务，成为农民增收新途径和农村经济新业态。
升级服务领域，提供精确、动态、科学的全方位信息服务。在黑龙江等地区，已经试点应用基于北斗的农机调度服务系统；一些地区通过室外大屏幕、手机终端等这些灵活便捷的信息传播形式向农户提供气象、灾害预警和公共社会信息服务，有效地解决“信息服务最后一公里”问题。面向“三农”的信息服务为农业经营者传播先进的农业科学技术知识、生产管理信息以及农业科技咨询服务，引导龙头企业、农业专业合作社和农户经营好自己的农业生产系统与营销活动，提高农业生产管理决策水平，增强市场抗风险能力，做好节本增效、提高收益。同时，云计算、大数据等技术也推进农业管理数字化和现代化，促进农业管理高效和透明，提高农业部门的行政效能。
智慧农业实现农业精细化、高效化、绿色化发展
实现精细化，保障资源节约、产品安全。一方面，借助科技手段对不同的农业生产对象实施精确化操作，在满足作物生长需要的同时，保障资源节约又避免环境污染。另一方面，实施农业生产环境、生产过程及生产产品的标准化，保障产品安全。生产环境标准化是指通过智能化设备对土壤、大气环境、水环境状况实时动态监控，使之符合农业生产环境标准；生产过程标准化是指生产的各个环节按照一定技术经济标准和规范要求通过智能化设备进行生产，保障农产品品质统一；生产产品标准化是指通过智能化设备实时精准地检测农产品品质，保障最终农产品符合相应的质量标准。
实现高效化，提高农业效率，提升农业竞争力。云计算、农业大数据让农业经营者便捷灵活地掌握天气变化数据、市场供需数据、农作物生长数据等等，准确判断农作物是否该施肥、浇水或打药，避免了因自然因素造成的产量下降，提高了农业生产对自然环境风险的应对能力；通过智能设施合理安排用工用时用地，减少劳动和土地使用成本，促进农业生产组织化，提高劳动生产效率。互联网与农业的深度融合，使得诸如农产品电商、土地流转平台、农业大数据、农业物联网等农业市场创新商业模式持续涌现，大大降低信息搜索、经营管理的成本。引导和支持专业大户、家庭农场、农民专业合作社、龙头企业等新型农业经营主体发展壮大和联合，促进农产品生产、流通、加工、储运、销售、服务等农业相关产业紧密链接，农业土地、劳动、资本、技术等要素资源得到有效组织和配置，使产业、要素集聚从量的集合到质的激变，从而再造整个农业产业链，实现农业与二、三产业交叉渗透、融合发展，提升农业竞争力。
实现绿色化，推动资源永续利用和农业可持续发展。2016年中央一号文件指出，必须确立发展绿色农业就是保护生态的观念。智慧农业作为集保护生态、发展生产为一体的农业生产模式，通过对农业精细化生产，实施测土配方施肥、农药精准科学施用、农业节水灌溉，推动农业废弃物资源化利用，达到合理利用农业资源、减少污染、改善生态环境，即保护好青山绿水，又实现产品绿色安全优质。借助互联网及二维码等技术，建立全程可追溯、互联共享的农产品质量和食品安全信息平台，健全从农田到餐桌的农产品质量安全过程监管体系，保障人民群众“舌尖上的绿色与安全”。利用卫星搭载高精度感知设备，构建农业生态环境监测网络，精细获取土壤、墒情、水文等农业资源信息，匹配农业资源调度专家系统，实现农业环境综合治理、全国水土保持规划、农业生态保护和修复的科学决策，加快形成资源利用高效、生态系统稳定、产地环境良好、产品质量安全的农业发展新格局。
促进智慧农业大发展的思路
美国、日本等发达国家的农业实践表明，智慧农业是农业发展进程中的必然趋势。据美国农业部统计，2012年已有69.6%的美国农场使用互联网进行农业有关的生产经营活动，有38.5%、23.7%农场分别使用DSL（数字用户线路）服务和卫星遥感服务。日本人均耕地仅有0.7亩，但通过农业信息网络、农业数据库系统、精准农业、生物信息、电子商务等现代信息技术，实现了播种、控制与质量安全及农产品物流等方面的智慧化，农业安全生产和农产品流通效率位居世界前列。目前我国智慧农业呈现良好发展势头，但整体上还属于现代农业发展的新理念、新模式和新业态，处于概念导入期和产业链逐步形成阶段，在关键技术环节方面和制度机制建设层面面临支撑不足问题，且缺乏统一、明确的顶层规划，资源共享困难和重复建设现象突出，一定程度上滞后于信息化整体发展水平。因此，促进智慧农业大发展，需要做好以下三方面工作。
礼县是一个农业大县，经多年努力，农业发展较为迅速，但目前仍以传统农业为主，现代化农业尚在起步。要提高劳动生产率，推进农业的可持续发展，就必须大力发展现代化农业。有了现代化农业，才有高效益农业，也才能大面积提高农民收入。究竟如何才能发展礼县现代化农业，值得思考，本文以智力农业、精细农业、信息农业、生态农业等方面作了一些粗浅地探讨，以加快我县农业现代化发展进程。
1综合运用高新技术发展智力农业
时代愈进步、科学愈发达，农业生产就愈需要智力来运作。农业未来学家预测，目前太旱、太碱、太瘦、太湿的土地，将来都可以通过特殊先进技术，转变为良田沃野。我县在运用高新技术改造传统农业的技术路线方面，必须注意到我县农业技术结构的现状和农村经济的条件，技术路线的执行应能促进技术结构的优化。在技术结构上，我们应建立多元复合型的农业技术结构；在技术路线上，应选择以生物技术、有机技术为导向，以工程技术为辅的综合型农业技术路线。在综合发展中突出重点，抓住农业技术创新向高新技术方向发展的突破点，积极稳妥地推进农业技术创新和农业产业化发
展。
2大力发展精细农业
采用精细形态生产方式的原因，首先是土地、水、能源等自然资源日益匮乏，为了经济地利用各种有限资源，只能采取：技术密集、劳力密集、资金密集和生态密集的四大密集手段。其次，运用精细形态的生产方式，可以在过去不能或很难从事农业生产的土地或空间进行生产。在干旱缺水、山地陡坡都可以用水栽法转变为生产基地。水栽法不用土地，而是用营养液，在控制环境的条件下进行生产。这样，不但延长了生产季节，也扩大了生产的空间。第三，如果采用精细形态的农业生产方式，创造出高科技、高收入的农业，就一定会吸引大批有技术的人才扎根农村，使农村成为真正大有可为的广阔天地。第四，精细形态的农业，在交通方便、风光秀丽的地区，只要稍加装备、经营，就可以成为观光农业和休闲农业中心。这样，既可增加收入、促进农产品销售，又可以让城市居民领略田园风光、牧歌情调。
3大力发展信息农业
信息农业的基本特征可概括为：农业基础装备信息化、农业技术操作全面自动化、农业经营管理信息网络化。信息农业又包括两个内容：一是农业信息化，二是农业信息产业化。所谓农业信息化是社会信息化的一部分，是农业经济发展到某一特定过程的概念描述。它不仅包括计算机技术，还应包括微电子技术、通信技术、光电技术、遥感技术等多项技术在农业上普遍而系统应用的过程。农业信息化又是传统农业发展到现代农业进而向信息农业演进的过程，表现为农业工具以手工操作或半机械化操作为基础到以知识技术和信息控制装备为基础的转变过程。所谓农业信息产业化，就是将农业信息的采集、加工、传递、反馈、服务等形成一个一体化的、以信息咨询为主的知识密集型产业，它是农村社会化服务中新兴的独立的第三产业，是农村社会、经济发展的必然趋势。农业信息产业化是发展现代农业的需要，是农民进入市场的需要，是推进农村社会化服务的需要，是农业信息部门转变职能、自我发展的需要，是农村经济发展的必然趋势。目前我县农业部门和部分乡镇正在建立农业信息中心（站），并配备了微机用于信息管理，将为我县信息农业的发展奠定坚实的基础。
4全面发展生态农业
所谓生态农业，是指在农业生产中，以生态科学和原理为指导，利用动物、植物、微生物之间的相互依存关系，应用现代科学技术，保护、培植和充分利用自然资源，防止和减少环境污染，形成农林牧副渔良性循环，保持大农业稳定发展。我县长期以来实行的间作、套作、混作、轮作倒茬，施用粪肥、厩肥、绿肥，实行生物防治，充分利用土地，精耕细作等技术都有效地保证了农业的长期持续发展，是比较先进的生产方式。尤其近年来形成并大量用于生产实践的“猪―沼―果（菜）―粮”四位一体或“畜―沼―粮”三位一体的生态农业模式，应该作为今后实现农业现代化的一个主要发展方向。为了创造一个生态平衡的农业，就必须抛弃原有的以大量消耗化肥、化学农药为代表的农业发展模式，逐步探索和引进应用以遗传工程、生物技术为主的高新农业技术。
5促进发展城郊型工厂化农业
一、美国农业发展的教训
以世界上农业最发达的美国为例,美国农业具有很高的劳动生产率。但是到20世纪80年代,人们发现以美国为典型的农业发展模式越发显示出其存在的问题及危机。
美国现代化农业生产模式和工业生产十分相似,即投入一定数量的物质和技术,产出一定数量的农产品。有的美国生态学家认为这种农业生产方式和采矿作业十分相似,即从土地中榨取、剥夺而且带来破坏;以长期和未来的损害换取短期和眼前的利益。建立在农业机械化和农业化学化这两大支柱上的农业现代化,基本上成为工业生产的一个变种,因而发生在工业生产中的污染、损害生态环境的现象,也都在现代化农业中出现;由于农业生产空间广袤,因而造成了更大的危害。其主要问题是:
(一)破坏土壤,加速地力衰竭 土壤是有“生命”的物体,如果使用得当,土壤会愈来愈肥沃;反之,会愈来愈衰竭。美国现代化农业大面积的连年单作,大量使用化肥、除草剂,加上长期的机械耕作,造成了严重的土壤流失现象。美国每年流失的土壤,高达31亿吨。美国衣阿华州的土壤原来十分肥沃,经过长期的现代化农业的运作,损失了一半的表土。平均来说,衣阿华州农民每生产一蒲式耳(每蒲式耳为35.238升)的玉米,要流失一蒲式耳的表土,种植大豆损失表土更多。美国中西部一带农田的表土,早年深达6英尺,是世界上罕有的肥沃土壤,目前表土只剩下6寸,其余的,都在冲刷过程中流失。据专家估计,美国由于土壤流失造成直接和间接的经济损失,每年超过400亿美元。虽然50多年来,美国一直努力防止土壤冲刷,每年用于这方面的费用高达10亿美元以上,但是,由于现代化农业造成土壤破坏的根源没有消除,因此,一切治标措施都收效不大。
(二)减少了遗传的多样性不论在作物和家畜方面都是如此。美国式的现代化农业往往只使用少数的几个品种,而过去的传统农业则使用众多的本地品种。减少遗传的多样性,对于农业生产是很危险的,因为一旦病虫害爆发,由于品种的单一可能全军覆没。1970年美国玉米叶枯病,使全美15%的玉米产区颗粒无收,就是因为所有种子都是来自一个易感叶枯病的品种。
(三)大量消耗能源,能源利用率低美国现代化农业是典型的“能源集约农业”,美国每人一年中消费的食物,是用1吨汽油生产的,如果全世界各国都采用这种能源集约农业生产方式,那么占全球目前消耗量50%的汽油要用来生产食物,全球的石油储备在15年内就要告罄。
美国现代化农业生产,不但大量消耗不能再生的能源,而且能源的利用率极低。中国、印尼、缅甸等亚洲国家传统的农业生产方式,用0.05—0.1卡的热量,可以生产1卡热量的食物;而美国现代化农业则需0.2—0.5卡的热量,才能生产1卡热量的玉米、大豆、花生等等。美国人吃1罐只有270卡热量的罐头玉米,是用2800卡热量生产的。
(四)大量使用化肥和化学农药,造成环境污染 例如,美国衣阿华州大泉盆地(Big Spring Basin)从1958年至1983年这25年中,地下水中的硝酸盐浓度增加了3倍,这是大量施用化肥的结果。美国31个州存在着化肥污染地下水的问题。
大量使用化学农药,对于农业工人的健康也造成直接的危害。美国农业工人伤亡率仅次于建筑业、采矿业,被列为三大危险行业之一。
(五)美国现代的养畜业,特别是肉牛饲养业,对生态环境造成很大的破坏 美国的肉牛饲养主要集中在13个州,有42000处肉牛育肥场;其中200处最大的肉牛育肥场,集中了美国肉牛总数的50%左右。鉴于高度集中饲养,厩肥处理十分困难,造成了很大的空中和地下水的污染。此外,高度集中饲养,用水量也十分集中,造成一些地区采水过量,水源日趋枯竭。美国肉牛育肥场集中的中西部和西部各州,主要依靠横跨8个州、世界上一个最大的地下蓄水层供水,现在其中3个州的地下水已开采了一半,如此长期不断采水,蓄水层早晚有枯竭之虞。美国现代化大规模集中饲养肉牛,不得不用多种化学药物防治疾病和刺激生长。例如,组织代谢类固醇可以使肉牛增生5%一20%,提高饲料利用率5%—12%,增加瘦肉率15%—25%,因此被广泛地采用。美国全国肉牛育肥场中,95%以上使用各种生长激素;1988年,全美的肉牛饲养场用了1500万磅的抗生素作为饲料添加剂。而人类食用了化学药物生产的肉类,对健康是不利的。
美国农业部也曾承认:“美国农业生
产效率很高,但是所付出的巨大代价,是当初没有充分意识到的。美国农业现代化给社会、环境和健康带来的问题,应当予以足够的重视。”
对于美国现代化农业暴露出的种种问题,经过有关方面多年的探索,认为唯一解决问题的对策是,逐渐恢复过去以生态系统渗入农业生产中的方式,也就是逐步推行“低投入可持续农业”(Lowinput Sustainable agriculture,简称“Lisa”-“丽莎”)的生产方式。具体内容是:第一,充分将固氮技术和生物防治方法运用到农业生产过程中;第二,减少使用化肥和化学农药;第三,有效地利用植物和动物内部生物学和遗传学的潜力;第四,将种植业和养畜业最优化地结合起来;第五,注意节约和保存土壤、水、能源和生物学资源,等等。
二、现代农业发展趋势
(一)综台运用高新技术发展智力农业“丽莎”的生产方式提出后,不但美国各级政府有关部门十分重视,拨出专款作为研究和试验费用;并且在国家农业学术馆中,设立“丽莎情报中心”传播研究成果。不少
大学和学术研究机构对“丽莎”也进行了大量的研究和试验。人们认识到时代愈进步、科学愈发达,农业生产就愈需要智力来运作。农业未来学家预测,目前太旱、太碱、太瘦、太湿的土地,将来都可以通过特殊先进技术,转变为良田沃野。以色列已经在过去一些无法耕作的土地上,利用滴灌技术栽培柑桔等各种作物,就是明证。
目前我国在运用高新技术改造传统农业的技术路线方面,必须注意到我国农业技术结构的现状和农村经济的条件,技术路线的执行应能促进技术结构的优化。在技术结构上,我们应建立多元复合型的农业技术结构;在技术路线上,应选择以生物技术、有机技术为导向,以工程技术为辅的综合型农业技术路线。在综合发展中突出重点,抓住农业技术创新向高新技术方向发展的突破点,积极稳妥地推进农业技术创新和农业产业化。
(二)大力发展精细农业 采用精细形态生产方式的原因,首先是土地、水、能源等自然资源日益医乏,为了经济地利用各种有限资源,只能采取四大密集:技术密集、劳力密集、资金密集和生态密集的手段。其次,运用精细形态的生产方式,可以在过去不能或很难从事农业生产的土地或空间进行生产。例如,干旱缺水、山地陡坡、盐渍滩涂乃至沼泽荒漠地区,都可以用水栽法转变为生产基地。水栽法不用土地,而是用营养液,在控制环境的条件下进行生产。这样,不但延长了生产季节,也扩大了生产的空间。中东一些炎热、干旱、缺水的地区,过去不能生产新鲜的蔬菜,目前已经用水栽法解决了问题。第三,发展中国家在工业化过程中,如果采用精细形态的农业生产方式,创造出高科技、高收入的农业,就一定会吸引青年扎根农村,使农村成为真正大有可为的广阔天地。第四,精细形态的农业,在交通方便、风光秀丽的地区,只要稍加装备、经营,就可以成为观光农业和休闲农业中心。这样,既可增加收入、促进农产品销售,又可以让城市居民领略田园风光;牧歌情调。
(三)信息农业方兴未艾当代世界正在由工业化时期进入信息化时代。以计算机多媒体技术、光纤和通信卫星技术为特征的信息化浪潮正在席卷全球。同样,现代信息技术也正在向农业领域渗透,形成信息农业。信息农业的基本特征可概括为:农业基础装备信息化、农业技术操作全面自动化、农业经营管理信息网络化。信息农业又包括两个内容:一是农业信息化,二是农业信息产业化。
所谓农业信息化是社会信息化的一部分。它首先是一种社会经济形态,是农业经济发展到某一特定过程的概念描述。它不仅包括计算机技术,还应包括微电子技术、通信技术、光电技术、遥感技术等多项技术在农业上普遍而系统应用的过程。农业信息化又是传统农业发展到现代农业进而向信息农业演进的过程,表现为农业工具以手工操作或半机械化操作为基础到以知识技术和信息控制装备为基础的转变过程。
农业信息化有三个明显的特点:(1)农业信息技术在其他技术序列中优先发展;(2)信息资源在农业生产和农产品经营中的作用日益突出,农民更注意用信息指导生产和销售;(3)信息产业的发展很大程度上促进乡镇企业的发展,并优化农业内部结构。据某些预测标准,当一个国家信息产业在农业中的附加值达到或超过农业总产值的50%时,就认为农业实现了信息化。
所谓农业信息产业化,就是将农业信息的采集、加工、传递、反馈、服务等形成一个一体化的、以信息咨询为主的知识密集型产业,它是农村社会化服务中新兴的独立的第三产业,是农村社会、经济发展的必然趋势。农业信息产业化是发展一优两高农业的需要,是农民进入市场的需要,是推进农村社会化服务的需要,是农业信息部门转变职能、自我发展的需要,是农村经济发展的必然趋势。
计算机应用于农业生产中,可以及时准确预报病虫害的发生期和发生量,做到及时防治,既节省农药,又减少粮食损失。计算机在饲料配制、优化施肥、作物产量预报、渔业捕捞以及农业经济结构优化等方面,都能发挥作用。利用遥感技术调查农业资源,预报自然灾害,也有速度快、效率高的特点。准确的气象预报也是农业生产中不可缺少的,气象卫星起着重要作用。
我国是一个农业大国,将计算机软件技术应用到农业领域,将具有重大的经济效益和社会效益。在发达国家农业信息化的影响下,我国从80年代以来,开展了系统工程、数据库与信息系统、专家系统、决策支持系统、遥感技术RS、地理信息系统GIS以及全球定位系统GPS等技术应用于农业、资源、环境和灾害方面的研究,已取得许多重要成果,有些已达到国际先进水平。农业部1994年开始筹建的“中国农业信息网”现已初具规模,已有1000多个县入网。目前全国大部分省建立了农业信息中心,大多数县配备了微机用于信息管理。全国已建成了一些大型农业信息资源数据库、优化模拟模型、宏观决策支持系统、农业专家系统、计算机生产管理系统。应用遥感技术进行灾害预测预报与农业估产已取得显着效果。如北京市农林科学院作物所研究的“小麦管理计算机专家决策系统”可使小麦增产6%—25%,降低成本4%—8%,增加效益15%—30%;中国农业科学院草原研究所应用现代遥感和地理信息技术建立的“中国北方草地草畜平衡动态监测系统”,使我国草地的资源管理由过去常规方法上百人10年完成的工作量只需7天即可完成,经3年运行,节约经费1669万元;中国科学院合肥智能所研究的“农业专家系统”能指导农民科学育种、栽培、施肥、防治病虫害、田间管理等,已在二十几个省市推广使用,增产粮食13.5亿公斤,棉花35万担,节肥34万吨。南京经济学院研制的“粮食预警预报系统”可显示我国1959—2020年期间粮食生产、消费的中长期趋势,并可提供对产销缺口进行平衡调整的几种可选方案。
节约农业资源是实施农业可持续发展的基础之一,是核心内容。农业资源,例如土壤、气候、植物和水等是广泛分布在地球表面、而且不断地变化的自然资源。要想合理利用农业资源就必须掌握它们的分布、性质及其利用的变化,并取得现时性资料,这用常规技术是无法实现的。科学实验已经证明,只有运用包括卫星遥感技术、地理信息技术、全球定位技术、空间分析技术、模拟模型技术、网络技术和人工智能技术等综合的现代信息技术,建立农业资源信息系统,才有可能及时地为国民经济建设提供现时性的环境资料, 并为领导或经营者提供决策咨询方案,以提高领导农业生产的主动性。据预测,利用全球定位系统、变量播种机和变量施肥机等,重大农业灾害的程度会得到较大程度的预防和控制,农民在每亩田的农活用工量可望从目前的10个左右降至1—2个,种子和化肥的使用量将减少30%—50%,产量却提高10%—30%,其结果必然是农民在轻松劳作的同时,得到更为丰厚的回报。
(四)生态农业大发展所谓生态农业,是指在农业生产中,以生态科学和原理为指导,利用动物、植物、微生物之间的相互依存关系,应用现代科学技术,保护、培植和充分利用自然资源,防止和减少环境污染,形成农林牧副渔良性循环,保持大农业稳定发展。
世界上所有国家都不同程度地存在着各种生态环境问题,人口的增加、工农业生产的发展,都加剧了问题的严重性。
英国着名经济学家Barbara Ward(1914—1981)很早以前就认为美国现代化农业的道路是行不通的。他对中国南方和东南亚一些国家,将种植水稻和养畜、养鱼结合,充分利用土地和生物资源,保持良好生态环境的作法十分欣赏,而且提出一个十分有价值的观点:“唯一能够生产足够粮食,满足日益增长的人口需要的方式,是将所有适合耕作的土地,实行双作和三作。”由此可见,中国长期以来实行的间作、套作、混作、轮作,施用粪肥、厩肥、绿肥,实行生物防治,充分利用土地,精耕细作等似乎落后,但是保证了农业长期持续发展的技术,实际上是先进的生产方式,应该作为今后实现农业现代化的一个主要战略方针。
为了创造一个生态平衡的农业,就必须抛弃原有的以大量消耗石油、化肥、化学农药为代表的农业现代化的模式,取而代之的是以遗传工程、生物技术为主的高技术方法。当今时代由于分子生物学和细胞遗传工程等学科的飞快发展,在分子水平上探明生物机能已经成为可能。因此,人们对于利用生物遗传工程技术的研究成果解决农业生产领域中存在的诸多问题寄予很大希望。
遗传工程开始了人类首次涉足动植物机体内部的活动,通过改变基因结构,可以使植物生长得更好、产量更高,并具有内在的抗虫、抗病、抗逆、抗旱和自肥能力;也可以使作物更有效地进行光合作用。在动物方面,运用遗传工程,可以增加产量,提高品质,缩短生长期、妊娠期及增进家畜的各种性能。例如,将美洲驼和骆驼的基因互相移植,使新种具有两者的优点。
遗传工程还可以根据需要,使农牧产品产生某种特殊的品质(风味、色泽、酸甜度、营养价值等等)。科学家已经预见到,将来可以用遗传工程技术育成超级瘦肉型的肉猪、带有鹿肉风味(鹿肉在西方被视为野味之王)的牛肉。
人类目前主要粮食只有6种,科学家预见,到2025年,由于遗传工程的应用,可以增加到37种。这对于
丰富人类食物的来源,解决人口不断增加、耕地日益减少的严峻问题,具有重大意义。
(五)都市型的工厂化农业日趋成熟自然农业最大的特点是靠天吃饭,其生产的状况受自然因素影响很大。21世纪,由于实现工厂化,通过运用先进科技,农业生产将摆脱或部分摆脱自然条件的制约。所谓工厂化农业,是指在“农业生产车间”(塑料薄膜大棚,玻璃温室等)内,借用阳光或人工灯光进行不间断地农业生产。有的人认为,这是根本改变传统农业的重要方向。
用现代科技装备的工厂化农业,集成了生物技术、信息技术、新材料技术、自动化控制技术和现代先进农艺等,其间作物的播种、生长、施肥、灌溉、环控等全过程都实现自动化,称得上是一个高水准的“种植工厂”。“种植工厂”可以通过对生物和环境的控制,使农业生产中的多种潜力得到充分发挥。首先,在自然或开放的条件下,水、肥、土、热等很难控制,“种植工厂”则可以充分发挥农业环境的有关潜能。其次,良好的“工厂环境”为生物潜力的发挥创造了条件,使农作物的有机物合成、转化和储存等效率大大提高,形状、味道和颜色良好。此外,“种植工厂”还能够很大程度地发掘作物生产的时空潜力:一方面,作物可种植时间得以延长,复种指数得以提高,部分或完全摆脱季节的限制,一些农作物可做到常年均衡供应;另一方面,对温度、光照、供水和营养的有效控制,使作物平面、垂直的生产空间得以拓展,有的立柱栽培技术可增加数倍产量。
由于未来人们保健意识的加强,对食物品质的要求也随之提高。未来对食物的要求,首先必须符合“干净”和“营养”的标准。所谓“干净”,是指食物不用化肥、农药生产,不用人工防腐剂、染色剂,不经辐射处理。所谓“营养”,是指食物不但保存了最大营养价值,而且不经过长途运输,必须成熟后采收,保持一流鲜度。为了满足上述一系列的严格要求,农产品就必须当地生产、当地消费。
农产品长途运输不但降低品质,还要大量消耗能源,造成大气乃至海洋的污染。不少农产品长途运输的包装材料,是不能“生物降解”的,造成了严重的环境问题。据美国环境保护局资料,从1963年到1971年,美国消费的食物,按重量不过增加2.3%,但是,食物运输过程的大、小包装材料,按重量却增加了33%和39%,这就是增加了长途运输的结果。
目前美国已经出现所谓“社区支持农业”(Community-Supported Agriculture)这种生产形态,就是企业将生产和消费在地区内结合起来,逐渐实现农产品的地区自给。
一、美国农业发展的教训
以世界上农业最发达的美国为例，美国农业具有很高的劳动生产率。但是到20世纪80年代，人们发现以美国为典型的农业发展模式越发显示出其存在的问题及危机。
美国现代化农业生产模式和工业生产十分相似，即投入一定数量的物质和技术，产出一定数量的农产品。有的美国生态学家认为这种农业生产方式和采矿作业十分相似，即从土地中榨取、剥夺而且带来破坏；以长期和未来的损害换取短期和眼前的利益。建立在农业机械化和农业化学化这两大支柱上的农业现代化，基本上成为工业生产的一个变种，因而发生在工业生产中的污染、损害生态环境的现象，也都在现代化农业中出现；由于农业生产空间广袤，因而造成了更大的危害。其主要问题是：
(一)破坏土壤，加速地力衰竭
土壤是有“生命”的物体，如果使用得当，土壤会愈来愈肥沃；反之，会愈来愈衰竭。美国现代化农业大面积的连年单作，大量使用化肥、除草剂，加上长期的机械耕作，造成了严重的土壤流失现象。美国每年流失的土壤，高达31亿吨。美国衣阿华州的土壤原来十分肥沃，经过长期的现代化农业的运作，损失了一半的表土。平均来说，衣阿华州农民每生产一蒲式耳(每蒲式耳为35.238升)的玉米，要流失一蒲式耳的表土，种植大豆损失表土更多。美国中西部一带农田的表土，早年深达6英尺，是世界上罕有的肥沃土壤，目前表土只剩下6寸，其余的，都在冲刷过程中流失。据专家估计，美国由于土壤流失造成直接和间接的经济损失，每年超过400亿美元。虽然50多年来，美国一直努力防止土壤冲刷，每年用于这方面的费用高达10亿美元以上，但是，由于现代化农业造成土壤破坏的根源没有消除，因此，一切治标措施都收效不大。
(二)减少了遗传的多样性不论在作物和家畜方面都是如此。美国式的现代化农业往往只使用少数的几个品种，而过去的传统农业则使用众多的本地品种。减少遗传的多样性，对于农业生产是很危险的，因为一旦病虫害爆发，由于品种的单一可能全军覆没。1970年美国玉米叶枯病，使全美15％的玉米产区颗粒无收，就是因为所有种子都是来自一个易感叶枯病的品种。
（三)大量消耗能源，能源利用率低美国现代化农业是典型的“能源集约农业”，美国每人一年中消费的食物，是用1吨汽油生产的，如果全世界各国都采用这种能源集约农业生产方式，那么占全球目前消耗量50％的汽油要用来生产食物，全球的石油储备在15年内就要告罄。
美国现代化农业生产，不但大量消耗不能再生的能源，而且能源的利用率极低。中国、印尼、缅甸等亚洲国家传统的农业生产方式，用0．05—0．1卡的热量，可以生产1卡热量的食物；而美国现代化农业则需0．2—0．5卡的热量，才能生产1卡热量的玉米、大豆、花生等等。美国人吃1罐只有270卡热量的罐头玉米，是用2800卡热量生产的。
(四)大量使用化肥和化学农药，造成环境污染
例如，美国衣阿华州大泉盆地(Big
Spring
Basin)从1958年至1983年这25年中，地下水中的硝酸盐浓度增加了3倍，这是大量施用化肥的结果。美国31个州存在着化肥污染地下水的问题。
大量使用化学农药，对于农业工人的健康也造成直接的危害。美国农业工人伤亡率仅次于建筑业、采矿业，被列为三大危险行业之一。
(五)美国现代的养畜业，特别是肉牛饲养业，对生态环境造成很大的破坏
美国的肉牛饲养主要集中在13个州，有42000处肉牛育肥场；其中200处最大的肉牛育肥场，集中了美国肉牛总数的50％左右。鉴于高度集中饲养，厩肥处理十分困难，造成了很大的空中和地下水的污染。此外，高度集中饲养，用水量也十分集中，造成一些地区采水过量，水源日趋枯竭。美国肉牛育肥场集中的中西部和西部各州，主要依靠横跨8个州、世界上一个最大的地下蓄水层供水，现在其中3个州的地下水已开采了一半，如此长期不断采水，蓄水层早晚有枯竭之虞。美国现代化大规模集中饲养肉牛，不得不用多种化学药物防治疾病和刺激生长。例如，组织代谢类固醇可以使肉牛增生5％一20％，提高饲料利用率5％—12％，增加瘦肉率15％—25％，因此被广泛地采用。美国全国肉牛育肥场中，95％以上使用各种生长激素；1988年，全美的肉牛饲养场用了1500万磅的抗生素作为饲料添加剂。而人类食用了化学药物生产的肉类，对健康是不利的。
美国农业部也曾承认：“美国农业生产效率很高，但是所付出的巨大代价，是当初没有充分意识到的。美国农业现代化给社会、环境和健康带来的问题，应当予以足够的重视。”
对于美国现代化农业暴露出的种种问题，经过有关方面多年的探索，认为唯一解决问题的对策是，逐渐恢复过去以生态系统渗入农业生产中的方式，也就是逐步推行“低投入可持续农业”(Lowinput
Sustainable
agriculture，简称“Lisa”-“丽莎”)的生产方式。具体内容是：第一，充分将固氮技术和生物防治方法运用到农业生产过程中；第二，减少使用化肥和化学农药；第三，有效地利用植物和动物内部生物学和遗传学的潜力；第四，将种植业和养畜业最优化地结合起来；第五，注意节约和保存土壤、水、能源和生物学资源，等等。
二、现代农业发展趋势
(一)综台运用高新技术发展智力农业“丽莎”的生产方式提出后，不但美国各级政府有关部门十分重视，拨出专款作为研究和试验费用；并且在国家农业学术馆中，设立“丽莎情报中心”传播研究成果。不少大学和学术研究机构对“丽莎”也进行了大量的研究和试验。人们认识到时代愈进步、科学愈发达，农业生产就愈需要智力来运作。农业未来学家预测，目前太旱、太碱、太瘦、太湿的土地，将来都可以通过特殊先进技术，转变为良田沃野。以色列已经在过去一些无法耕作的土地上，利用滴灌技术栽培柑桔等各种作物，就是明证。
目前我国在运用高新技术改造传统农业的技术路线方面，必须注意到我国农业技术结构的现状和农村经济的条件，技术路线的执行应能促进技术结构的优化。在技术结构上，我们应建立多元复合型的农业技术结构；在技术路线上，应选择以生物技术、有机技术为导向，以工程技术为辅的综合型农业技术路线。在综合发展中突出重点，抓住农业技术创新向高新技术方向发展的突破点，积极稳妥地推进农业技术创新和农业产业化。
(二)大力发展精细农业
采用精细形态生产方式的原因，首先是土地、水、能源等自然资源日益医乏，为了经济地利用各种有限资源，只能采取四大密集：技术密集、劳力密集、资金密集和生态密集的手段。其次，运用精细形态的生产方式，可以在过去不能或很难从事农业生产的土地或空间进行生产。例如，干旱缺水、山地陡坡、盐渍滩涂乃至沼泽荒漠地区，都可以用水栽法转变为生产基地。水栽法不用土地，而是用营养液，在控制环境的条件下进行生产。这样，不但延长了生产季节，也扩大了生产的空间。中东一些炎热、干旱、缺水的地区，过去不能生产新鲜的蔬菜，目前已经用水栽法解决了问题。第三，发展中国家在工业化过程中，如果采用精细形态的农业生产方式，创造出高科技、高收入的农业，就一定会吸引青年扎根农村，使农村成为真正大有可为的广阔天地。第四，精细形态的农业，在交通方便、风光秀丽的地区，只要稍加装备、经营，就可以成为观光农业和休闲农业中心。这样，既可增加收入、促进农产品销售，又可以让城市居民领略田园风光；牧歌情调。
(三)信息农业方兴未艾当代世界正在由工业化时期进入信息化时代。以计算机多媒体技术、光纤和通信卫星技术为特征的信息化浪潮正在席卷全球。同样，现代信息技术也正在向农业领域渗透，形成信息农业。信息农业的基本特征可概括为：农业基础装备信息化、农业技术操作全面自动化、农业经营管理信息网络化。信息农业又包括两个内容：一是农业信息化，二是农业信息产业化。
所谓农业信息化是社会信息化的一部分。它首先是一种社会经济形态，是农业经济发展到某一特定过程的概念描述。它不仅包括计算机技术，还应包括微电子技术、通信技术、光电技术、遥感技术等多项技术在农业上普遍而系统应用的过程。农业信息化又是传统农业发展到现代农业进而向信息农业演进的过程，表现为农业工具以手工操作或半机械化操作为基础到以知识技术和信息控制装备为基础的转变过程。
农业信息化有三个明显的特点：(1)农业信息技术在其他技术序列中优先发展；(2)信息资源在农业生产和农产品经营中的作用日益突出，农民更注意用信息指导生产和销售；(3)信息产业的发展很大程度上促进乡镇企业的发展，并优化农业内部结构。据某些预测标准，当一个国家信息产业在农业中的附加值达到或超过农业总产值的50％时，就认为农业实现了信息化。
所谓农业信息产业化，就是将农业信息的采集、加工、传递、反馈、服务等形成一个一体化的、以信息咨询为主的知识密集型产业，它是农村社会化服务中新兴的独立的第三产业，是农村社会、经济发展的必然趋势。农业信息产业化是发展一优两高农业的需要，是农民进入市场的需要，是推进农村社会化服务的需要，是农业信息部门转变职能、自我发展的需要，是农村经济发展的必然趋势。
计算机应用于农业生产中，可以及时准确预报病虫害的发生期和发生量，做到及时防治，既节省农药，又减少粮食损失。计算机在饲料配制、优化施肥、作物产量预报、渔业捕捞以及农业经济结构优化等方面，都能发挥作用。利用遥感技术调查农业资源，预报自然灾害，也有速度快、效率高的特点。准确的气象预报也是农业生产中不可缺少的，气象卫星起着重要作用。
我国是一个农业大国，将计算机软件技术应用到农业领域，将具有重大的经济效益和社会效益。在发达国家农业信息化的影响下，我国从80年代以来，开展了系统工程、数据库与信息系统、专家系统、决策支持系统、遥感技术RS、地理信息系统GIS以及全球定位系统GPS等技术应用于农业、资源、环境和灾害方面的研究，已取得许多重要成果，有些已达到国际先进水平。农业部1994年开始筹建的“中国农业信息网”现已初具规模，已有1000多个县入网。目前全国大部分省建立了农业信息中心，大多数县配备了微机用于信息管理。全国已建成了一些大型农业信息资源数据库、优化模拟模型、宏观决策支持系统、农业专家系统、计算机生产管理系统。应用遥感技术进行灾害预测预报与农业估产已取得显著效果。如北京市农林科学院作物所研究的“小麦管理计算机专家决策系统”可使小麦增产6％—25％，降低成本4％—8％，增加效益15％—30％；中国农业科学院草原研究所应用现代遥感和地理信息技术建立的“中国北方草地草畜平衡动态监测系统”，使我国草地的资源管理由过去常规方法上百人10年完成的工作量只需7天即可完成，经3年运行，节约经费1669万元；中国科学院合肥智能所研究的“农业专家系统”能指导农民科学育种、栽培、施肥、防治病虫害、田间管理等，已在二十几个省市推广使用，增产粮食13．5亿公斤，棉花35万担，节肥34万吨。南京经济学院研制的“粮食预警预报系统”可显示我国1959—2020年期间粮食生产、消费的中长期趋势，并可提供对产销缺口进行平衡调整的几种可选方案。
节约农业资源是实施农业可持续发展的基础之一，是核心内容。农业资源，例如土壤、气候、植物和水等是广泛分布在地球表面、而且不断地变化的自然资源。要想合理利用农业资源就必须掌握它们的分布、性质及其利用的变化，并取得现时性资料，这用常规技术是无法实现的。科学实验已经证明，只有运用包括卫星遥感技术、地理信息技术、全球定位技术、空间分析技术、模拟模型技术、网络技术和人工智能技术等综合的现代信息技术，建立农业资源信息系统，才有可能及时地为国民经济建设提供现时性的环境资料，并为领导或经营者提供决策咨询方案，以提高领导农业生产的主动性。据预测，利用全球定位系统、变量播种机和变量施肥机等，重大农业灾害的程度会得到较大程度的预防和控制，农民在每亩田的农活用工量可望从目前的10个左右降至1—2个，种子和化肥的使用量将减少30％—50％，产量却提高10％—30％，其结果必然是农民在轻松劳作的同时，得到更为丰厚的回报。
(四)生态农业大发展所谓生态农业，是指在农业生产中，以生态科学和原理为指导，利用动物、植物、微生物之间的相互依存关系，应用现代科学技术，保护、培植和充分利用自然资源，防止和减少环境污染，形成农林牧副渔良性循环，保持大农业稳定发展。
世界上所有国家都不同程度地存在着各种生态环境问题，人口的增加、工农业生产的发展，都加剧了问题的严重性。
英国著名经济学家Barbara
Ward(1914—1981)很早以前就认为美国现代化农业的道路是行不通的。他对中国南方和东南亚一些国家，将种植水稻和养畜、养鱼结合，充分利用土地和生物资源，保持良好生态环境的作法十分欣赏，而且提出一个十分有价值的观点：“唯一能够生产足够粮食，满足日益增长的人口需要的方式，是将所有适合耕作的土地，实行双作和三作。”由此可见，中国长期以来实行的间作、套作、混作、轮作，施用粪肥、厩肥、绿肥，实行生物防治，充分利用土地，精耕细作等似乎落后，但是保证了农业长期持续发展的技术，实际上是先进的生产方式，应该作为今后实现农业现代化的一个主要战略方针。
为了创造一个生态平衡的农业，就必须抛弃原有的以大量消耗石油、化肥、化学农药为代表的农业现代化的模式，取而代之的是以遗传工程、生物技术为主的高技术方法。当今时代由于分子生物学和细胞遗传工程等学科的飞快发展，在分子水平上探明生物机能已经成为可能。因此，人们对于利用生物遗传工程技术的研究成果解决农业生产领域中存在的诸多问题寄予很大希望。
遗传工程开始了人类首次涉足动植物机体内部的活动，通过改变基因结构，可以使植物生长得更好、产量更高，并具有内在的抗虫、抗病、抗逆、抗旱和自肥能力；也可以使作物更有效地进行光合作用。在动物方面，运用遗传工程，可以增加产量，提高品质，缩短生长期、妊娠期及增进家畜的各种性能。例如，将美洲驼和骆驼的基因互相移植，使新种具有两者的优点。
遗传工程还可以根据需要，使农牧产品产生某种特殊的品质(风味、色泽、酸甜度、营养价值等等)。科学家已经预见到，将来可以用遗传工程技术育成超级瘦肉型的肉猪、带有鹿肉风味(鹿肉在西方被视为野味之王)的牛肉。
人类目前主要粮食只有6种，科学家预见，到2025年，由于遗传工程的应用，可以增加到37种。这对于丰富人类食物的来源，解决人口不断增加、耕地日益减少的严峻问题，具有重大意义。
(五)都市型的工厂化农业日趋成熟自然农业最大的特点是靠天吃饭，其生产的状况受自然因素影响很大。21世纪，由于实现工厂化，通过运用先进科技，农业生产将摆脱或部分摆脱自然条件的制约。所谓工厂化农业，是指在“农业生产车间”(塑料薄膜大棚，玻璃温室等)内，借用阳光或人工灯光进行不间断地农业生产。有的人认为，这是根本改变传统农业的重要方向。
用现代科技装备的工厂化农业，集成了生物技术、信息技术、新材料技术、自动化控制技术和现代先进农艺等，其间作物的播种、生长、施肥、灌溉、环控等全过程都实现自动化，称得上是一个高水准的“种植工厂”。“种植工厂”可以通过对生物和环境的控制，使农业生产中的多种潜力得到充分发挥。首先，在自然或开放的条件下，水、肥、土、热等很难控制，“种植工厂”则可以充分发挥农业环境的有关潜能。其次，良好的“工厂环境”为生物潜力的发挥创造了条件，使农作物的有机物合成、转化和储存等效率大大提高，形状、味道和颜色良好。此外，“种植工厂”还能够很大程度地发掘作物生产的时空潜力：一方面，作物可种植时间得以延长，复种指数得以提高，部分或完全摆脱季节的限制，一些农作物可做到常年均衡供应；另一方面，对温度、光照、供水和营养的有效控制，使作物平面、垂直的生产空间得以拓展，有的立柱栽培技术可增加数倍产量。
由于未来人们保健意识的加强，对食物品质的要求也随之提高。未来对食物的要求，首先必须符合“干净”和“营养”的标准。所谓“干净”，是指食物不用化肥、农药生产，不用人工防腐剂、染色剂，不经辐射处理。所谓“营养”，是指食物不但保存了最大营养价值，而且不经过长途运输，必须成熟后采收，保持一流鲜度。为了满足上述一系列的严格要求，农产品就必须当地生产、当地消费。
农产品长途运输不但降低品质，还要大量消耗能源，造成大气乃至海洋的污染。不少农产品长途运输的包装材料，是不能“生物降解”的，造成了严重的环境问题。据美国环境保护局资料，从1963年到1971年，美国消费的食物，按重量不过增加2．3％，但是，食物运输过程的大、小包装材料，按重量却增加了33％和39％，这就是增加了长途运输的结果。
目前美国已经出现所谓“社区支持农业”(Community-Supported
Agriculture)这种生产形态，就是企业将生产和消费在地区内结合起来，逐渐实现农产品的地区自给。
一、美国农业发展的教训
以世界上农业最发达的美国为例,美国农业具有很高的劳动生产率。但是到20世纪80年代,人们发现以美国为典型的农业发展模式越发显示出其存在的问题及危机。
美国现代化农业生产模式和工业生产十分相似,即投入一定数量的物质和技术,产出一定数量的农产品。有的美国生态学家认为这种农业生产方式和采矿作业十分相似,即从土地中榨取、剥夺而且带来破坏;以长期和未来的损害换取短期和眼前的利益。建立在农业机械化和农业化学化这两大支柱上的农业现代化,基本上成为工业生产的一个变种,因而发生在工业生产中的污染、损害生态环境的现象,也都在现代化农业中出现;由于农业生产空间广袤,因而造成了更大的危害。其主要问题是:
(一)破坏土壤,加速地力衰竭 土壤是有“生命”的物体,如果使用得当,土壤会愈来愈肥沃;反之,会愈来愈衰竭。美国现代化农业大面积的连年单作,大量使用化肥、除草剂,加上长期的机械耕作,造成了严重的土壤流失现象。美国每年流失的土壤,高达31亿吨。美国衣阿华州的土壤原来十分肥沃,经过长期的现代化农业的运作,损失了一半的表土。平均来说,衣阿华州农民每生产一蒲式耳(每蒲式耳为35.238升)的玉米,要流失一蒲式耳的表土,种植大豆损失表土更多。美国中西部一带农田的表土,早年深达6英尺,是世界上罕有的肥沃土壤,目前表土只剩下6寸,其余的,都在冲刷过程中流失。据专家估计,美国由于土壤流失造成直接和间接的经济损失,每年超过400亿美元。虽然50多年来,美国一直努力防止土壤冲刷,每年用于这方面的费用高达10亿美元以上,但是,由于现代化农业造成土壤破坏的根源没有消除,因此,一切治标措施都收效不大。
(二)减少了遗传的多样性不论在作物和家畜方面都是如此。美国式的现代化农业往往只使用少数的几个品种,而过去的传统农业则使用众多的本地品种。减少遗传的多样性,对于农业生产是很危险的,因为一旦病虫害爆发,由于品种的单一可能全军覆没。1970年美国玉米叶枯病,使全美15%的玉米产区颗粒无收,就是因为所有种子都是来自一个易感叶枯病的品种。
(三)大量消耗能源,能源利用率低美国现代化农业是典型的“能源集约农业”,美国每人一年中消费的食物,是用1吨汽油生产的,如果全世界各国都采用这种能源集约农业生产方式,那么占全球目前消耗量50%的汽油要用来生产食物,全球的石油储备在15年内就要告罄。
美国现代化农业生产,不但大量消耗不能再生的能源,而且能源的利用率极低。中国、印尼、缅甸等亚洲国家传统的农业生产方式,用0.05—0.1卡的热量,可以生产1卡热量的食物;而美国现代化农业则需0.2—0.5卡的热量,才能生产1卡热量的玉米、大豆、花生等等。美国人吃1罐只有270卡热量的罐头玉米,是用2800卡热量生产的。
(四)大量使用化肥和化学农药,造成环境污染 例如,美国衣阿华州大泉盆地(Big Spring Basin)从1958年至1983年这25年中,地下水中的硝酸盐浓度增加了3倍,这是大量施用化肥的结果。美国31个州存在着化肥污染地下水的问题。
大量使用化学农药,对于农业工人的健康也造成直接的危害。美国农业工人伤亡率仅次于建筑业、采矿业,被列为三大危险行业之一。
(五)美国现代的养畜业,特别是肉牛饲养业,对生态环境造成很大的破坏 美国的肉牛饲养主要集中在13个州,有42000处肉牛育肥场;其中200处最大的肉牛育肥场,集中了美国肉牛总数的50%左右。鉴于高度集中饲养,厩肥处理十分困难,造成了很大的空中和地下水的污染。此外,高度集中饲养,用水量也十分集中,造成一些地区采水过量,水源日趋枯竭。美国肉牛育肥场集中的中西部和西部各州,主要依靠横跨8个州、世界上一个最大的地下蓄水层供水,现在其中3个州的地下水已开采了一半,如此长期不断采水,蓄水层早晚有枯竭之虞。美国现代化大规模集中饲养肉牛,不得不用多种化学药物防治疾病和刺激生长。例如,组织代谢类固醇可以使肉牛增生5%一20%,提高饲料利用率5%—12%,增加瘦肉率15%—25%,因此被广泛地采用。美国全国肉牛育肥场中,95%以上使用各种生长激素;1988年,全美的肉牛饲养场用了1500万磅的抗生素作为饲料添加剂。而人类食用了化学药物生产的肉类,对健康是不利的。
美国农业部也曾承认:“美国农业生产效率很高,但是所付出的巨大代价,是当初没有充分意识到的。美国农业现代化给社会、环境和健康带来的问题,应当予以足够的重视。”
对于美国现代化农业暴露出的种种问题,经过有关方面多年的探索,认为唯一解决问题的对策是,逐渐恢复过去以生态系统渗入农业生产中的方式,也就是逐步推行“低投入可持续农业”(Lowinput Sustainable agriculture,简称“Lisa”-“丽莎”)的生产方式。具体内容是:第一,充分将固氮技术和生物防治方法运用到农业生产过程中;第二,减少使用化肥和化学农药;第三,有效地利用植物和动物内部生物学和遗传学的潜力;第四,将种植业和养畜业最优化地结合起来;第五,注意节约和保存土壤、水、能源和生物学资源,等等。
二、现代农业发展趋势
(一)综台运用高新技术发展智力农业“丽莎”的生产方式提出后,不但美国各级政府有关部门十分重视,拨出专款作为研究和试验费用;并且在国家农业学术馆中,设立“丽莎情报中心”传播研究成果。不少大学和学术研究机构对“丽莎”也进行了大量的研 究和试验。人们认识到时代愈进步、科学愈发达,农业生产就愈需要智力来运作。农业未来学家预测,目前太旱、太碱、太瘦、太湿的土地,将来都可以通过特殊先进技术,转变为良田沃野。以色列已经在过去一些无法耕作的土地上,利用滴灌技术栽培柑桔等各种作物,就是明证。
目前我国在运用高新技术改造传统农业的技术路线方面,必须注意到我国农业技术结构的现状和农村经济的条件,技术路线的执行应能促进技术结构的优化。在技术结构上,我们应建立多元复合型的农业技术结构;在技术路线上,应选择以生物技术、有机技术为导向,以工程技术为辅的综合型农业技术路线。在综合发展中突出重点,抓住农业技术创新向高新技术方向发展的突破点,积极稳妥地推进农业技术创新和农业产业化。
<<BR> BR> (二)大力发展精细农业 采用精细形态生产方式的原因,首先是土地、水、能源等自然资源日益医乏,为了经济地利用各种有限资源,只能采取四大密集:技术密集、劳力密集、资金密集和生态密集的手段。其次,运用精细形态的生产方式,可以在过去不能或很难从事农业生产的土地或空间进行生产。例如,干旱缺水、山地陡坡、盐渍滩涂乃至沼泽荒漠地区,都可以用水栽法转变为生产基地。水栽法不用土地,而是用营养液,在控制环境的条件下进行生产。这样,不但延长了生产季节,也扩大了生产的空间。中东一些炎热、干旱、缺水的地区,过去不能生产新鲜的蔬菜,目前已经用水栽法解决了问题。第三,发展中国家在工业化过程中,如果采用精细形态的农业生产方式,创造出高科技、高收入的农业,就一定会吸引青年扎根农村,使农村成为真正大有可为的广阔天地。第四,精细形态的农业,在交通方便、风光秀丽的地区,只要稍加装备、经营,就可以成为观光农业和休闲农业中心。这样,既可增加收入、促进农产品销售,又可以让城市居民领略田园风光;牧歌情调。
(三)信息农业方兴未艾当代世界正在由工业化时期进入信息化时代。以计算机多媒体技术、光纤和通信卫星技术为特征的信息化浪潮正在席卷全球。同样,现代信息技术也正在向农业领域渗透,形成信息农业。信息农业的基本特征可概括为:农业基础装备信息化、农业技术操作全面自动化、农业经营管理信息网络化。信息农业又包括两个内容:一是农业信息化,二是农业信息产业化。
所谓农业信息化是社会信息化的一部分。它首先是一种社会经济形态,是农业经济发展到某一特定过程的概念描述。它不仅包括计算机技术,还应包括微电子技术、通信技术、光电技术、遥感技术等多项技术在农业上普遍而系统应用的过程。农业信息化又是传统农业发展到现代农业进而向信息农业演进的过程,表现为农业工具以手工操作或半机械化操作为基础到以知识技术和信息控制装备为基础的转变过程。
农业信息化有三个明显的特点:(1)农业信息技术在其他技术序列中优先发展;(2)信息资源在农业生产和农产品经营中的作用日益突出,农民更注意用信息指导生产和销售;(3)信息产业的发展很大程度上促进乡镇企业的发展,并优化农业内部结构。据某些预测标准,当一个国家信息产业在农业中的附加值达到或超过农业总产值的50%时,就认为农业实现了信息化。
所谓农业信息产业化,就是将农业信息的采集、加工、传递、反馈、服务等形成一个一体化的、以信息咨询为主的知识密集型产业,它是农村社会化服务中新兴的独立的第三产业,是农村社会、经济发展的必然趋势。农业信息产业化是发展一优两高农业的需要,是农民进入市场的需要,是推进农村社会化服务的需要,是农业信息部门转变职能、自我发展的需要,是农村经济发展的必然趋势。
计算机应用于农业生产中,可以及时准确预报病虫害的发生期和发生量,做到及时防治,既节省农药,又减少粮食损失。计算机在饲料配制、优化施肥、作物产量预报、渔业捕捞以及农业经济结构优化等方面,都能发挥作用。利用遥感技术调查农业资源,预报自然灾害,也有速度快、效率高的特点。准确的气象预报也是农业生产中不可缺少的,气象卫星起着重要作用。
我国是一个农业大国,将计算机软件技术应用到农业领域,将具有重大的经济效益和社会效益。在发达国家农业信息化的影响下,我国从80年代以来,开展了系统工程、数据库与信息系统、专家系统、决策支持系统、遥感技术RS、地理信息系统GIS以及全球定位系统GPS等技术应用于农业、资源、环境和灾害方面的研究,已取得许多重要成果,有些已达到国际先进水平。农业部1994年开始筹建的“中国农业信息网”现已初具规模,已有1000多个县入网。目前全国大部分省建立了农业信息中心,大多数县配备了微机用于信息管理。全国已建成了一些大型农业信息资源数据库、优化模拟模型、宏观决策支持系统、农业专家系统、计算机生产管理系统。应用遥感技术进行灾害预测预报与农业估产已取得显着效果。如北京市农林科学院作物所研究的“小麦管理计算机专家决策系统”可使小麦增产6%—25%,降低成本4%—8%,增加效益15%—30%;中国农业科学院草原研究所应用现代遥感和地理信息技术建立的“中国北方草地草畜平衡动态监测系统”,使我国草地的资源管理由过去常规方法上百人10年完成的工作量只需7天即可完成,经3年运行,节约经费1669万元;中国科学院合肥智能所研究的“农业专家系统”能指导农民科学育种、栽培、施肥、防治病虫害、田间管理等,已在二十几个省市推广使用,增产粮食13.5亿公斤,棉花35万担,节肥34万吨。南京经济学院研制的“粮食预警预报系统”可显示我国1959—2020年期间粮食生产、消费的中长期趋势,并可提供对产销缺口进行平衡调整的几种可选方案。
节约农业资源是实施农业可持续发展的基础之一,是核心内容。农业资源,例如土壤、气候、植物和水等是广泛分布在地球表面、而且不断地变化的自然资源。要想合理利用农业资源就必须掌握它们的分布、性质及其利用的变化,并取得现时性资料,这用常规技术是无法实现的。科学实验已经证明,只有运用包括卫星遥感技术、地理信息技术、全球定位技术、空间分析技术、模拟模型技术、网络技术和人工智能技术等综合的现代信息技术,建立农业资源信息系统,才有可能及时地为国民经济建设提供现时性的环境资料,并为领导或>，！ 的10个左右降至1—2个,种子和化肥的使用量将减少30%—50%,产量却提高10%—30%,其结果必然是农民在轻松劳作的同时,得到更为丰厚的回报。
(四)生态农业大发展所谓生态农业,是指在农业生产中,以生态科学和原理为指导,利用动物、植物、微生物之间的相互依存关系,应用现代科学技术,保护、培植和充分利用自然资源,防止和减少环境污染,形成农林牧副渔良性循环,保持大农业稳定发展。
世界上所有国家都不同程度地存在着各种生态环境问题,人口的增加、工农业生产的发展,都加剧了问题的严重性。
英国着名经济学家Barbara Ward(1914—1981)很早以前就认为美国现代化农业的道路是行不通的。他对中国南方和东南亚一些国家,将种植水稻和养畜、养鱼结合,充分利用土地和生物资源,保持良好生态环境的作法十分欣赏,而且提出一个十分有价值的观点:“唯一能够生产足够粮食,满足日益增长的人口需要的方式,是将所有适合耕作的土地,实行双作和三作。”由此可见,中国长期以来实行的间作、套作、混作、轮作,施用粪肥、厩肥、绿肥,实行生物防治,充分利用土地,精耕细作等似乎落后,但是保证了农业长期持续发展的技术,实际上是先进的生产方式,应该作为今后实现农业现代化的一个主要战略方针。
为了创造一个生态平衡的农业,就必须抛弃原有的以大量消耗石油、化肥、化学农药为代表的农业现代化的模式,取而代之的是以遗传工程、生物技术为主的高技术方法。当今时代由于分子生物学和细
胞遗传工程等学科的飞快发展,在分子水平上探明生物机能已经成为可能。因此,人们对于利用生物遗传工程技术的研究成果解决农业生产领域中存在的诸多问题寄予很大希望。
遗传工程开始了人类首次涉足动植物机体内部的活动,通过改变基因结构,可以使植物生长得更好、产量更高,并具有内在的抗虫、抗病、抗逆、抗旱和自肥能力;也可以使作物更有效地进行光合作用。在动物方面,运用遗传工程,可以增加产量,提高品质,缩短生长期、妊娠期及增进家畜的各种性能。例如,将美洲驼和骆驼的基因互相移植,使新种具有两者的优点。
遗传工程还可以根据需要,使农牧产品产生某种特殊的品质(风味、色泽、酸甜度、营养价值等等)。科学家已经预见到,将来可以用遗传工程技术育成超级瘦肉型的肉猪、带有鹿肉风味(鹿肉在西方被视为野味之王)的牛肉。
人类目前主要粮食只有6种,科学家预见,到2025年,由于遗传工程的应用,可以增加到37种。这对于丰富人类食物的来源,解决人口不断增加、耕地日益减少的严峻问题,具有重大意义。
(五)都市型的工厂化农业日趋成熟自然农业最大的特点是靠天吃饭,其生产的状况受自然因素影响很大。21世纪,由于实现工厂化,通过运用先进科技,农业生产将摆脱或部分摆脱自然条件的制约。所谓工厂化农业,是指在“农业生产车间”(塑料薄膜大棚,玻璃温室等)内,借用阳光或人工灯光进行不间断地农业生产。有的人认为,这是根本改变传统农业的重要方向。
用现代科技装备的工厂化农业,集成了生物技术、信息技术、新材料技术、自动化控制技术和现代先进农艺等,其间作物的播种、生长、施肥、灌溉、环控等全过程都实现自动化,称得上是一个高水准的“种植工厂”。“种植工厂”可以通过对生物和环境的控制,使农业生产中的多种潜力得到充分发挥。首先,在自然或开放的条件下,水、肥、土、热等很难控制,“种植工厂”则可以充分发挥农业环境的有关潜能。其次,良好的“工厂环境”为生物潜力的发挥创造了条件,使农作物的有机物合成、转化和储存等效率大大提高,形状、味道和颜色良好。此外,“种植工厂”还能够很大程度地发掘作物生产的时空潜力:一方面,作物可种植时间得以延长,复种指数得以提高,部分或完全摆脱季节的限制,一些农作物可做到常年均衡供应;另一方面,对温度、光照、供水和营养的有效控制,使作物平面、垂直的生产空间得以拓展,有的立柱栽培技术可增加数倍产量。
由于未来人们保健意识的加强,对食物品质的要求也随之提高。未来对食物的要求,首先必须符合“干净”和“营养”的标准。所谓“干净”,是指食物不用化肥、农药生产,不用人工防腐剂、染色剂,不经辐射处理。所谓“营养”,是指食物不但保存了最大营养价值,而且不经过长途运输,必须成熟后采收,保持一流鲜度。为了满足上述一系列的严格要求,农产品就必须当地生产、当地消费。
农产品长途运输不但降低品质,还要大量消耗能源,造成大气乃至海洋的污染。不少农产品长途运输的包装材料,是不能“生物降解”的,造成了严重的环境问题。据美国环境保护局资料,从1963年到1971年,美国消费的食物,按重量不过增加2.3%,但是,食物运输过程的大、小包装材料,按重量却增加了33%和39%,这就是增加了长途运输的结果。
目前美国已经出现所谓“社区支持农业”(Community-Supported Agriculture)这种生产形态,就是企业将生产和消费在地区内结合起来,逐渐实现农产品的地区自给。
根据有关专家的看法，现代农业生物技术的最新发展趋势表现为：
——研究成果商品化产业化进程加速。目前，农业生物技术作为一项高新技术产业在发达国家业已形成，并处于一个高速发展时期。有关专家预测，本世纪生物技术产品在国际贸易中的份额将达到10％以上，而现代农业生物技术又将占相当的比重。世界银行下属机构预测世界范围内转基因作物产业的交易额为2000年20亿美元，2005年60亿美元，2010年200亿美元；国际农业生物技术应用机构（ISAAA）的预测则分别为30亿美元、80亿美元和280亿美元。
——研究方式集约化、规模化明显。在政府以及公共机构对现代农业生物技术进行投资研究的同时，众多私有企业也开始注意到这一领域将是继计算机和网络技术之后的又一个潜力巨大的经济增长点，私人公司已逐步成为农业生物技术的研究主体。以美国为例，民营机构1992年对这一领域的投资为5．95亿美元，而1999年则达到15亿美元。与此同时，世界范围内出现了生物技术企业领域的兼并和收购狂潮，并购金额从1997年的12．37亿美元陡然升至1999年的138亿美元。一些资产过百亿美元的巨型跨国公司由此形成，过去分散的研究基地也随之向集中化规模化发展。
一、美国农业发展的教训
以世界上农业最发达的美国为例，美国农业具有很高的劳动生产率。但是到20世纪80年代，人们发现以美国为典型的农业发展模式越发显示出其存在的问题及危机。
美国现代化农业生产模式和工业生产十分相似，即投入一定数量的物质和技术，产出一定数量的农产品。有的美国生态学家认为这种农业生产方式和采矿作业十分相似，即从土地中榨取、剥夺而且带来破坏；以长期和未来的损害换取短期和眼前的利益。建立在农业机械化和农业化学化这两大支柱上的农业现代化，基本上成为工业生产的一个变种，因而发生在工业生产中的污染、损害生态环境的现象，也都在现代化农业中出现；由于农业生产空间广袤，因而造成了更大的危害。其主要问题是：
(一)破坏土壤，加速地力衰竭
土壤是有“生命”的物体，如果使用得当，土壤会愈来愈肥沃；反之，会愈来愈衰竭。美国现代化农业大面积的连年单作，大量使用化肥、除草剂，加上长期的机械耕作，造成了严重的土壤流失现象。美国每年流失的土壤，高达31亿吨。美国衣阿华州的土壤原来十分肥沃，经过长期的现代化农业的运作，损失了一半的表土。平均来说，衣阿华州农民每生产一蒲式耳(每蒲式耳为35.238升)的玉米，要流失一蒲式耳的表土，种植大豆损失表土更多。美国中西部一带农田的表土，早年深达6英尺，是世界上罕有的肥沃土壤，目前表土只剩下6寸，其余的，都在冲刷过程中流失。据专家估计，美国由于土壤流失造成直接和间接的经济损失，每年超过400亿美元。虽然50多年来，美国一直努力防止土壤冲刷，每年用于这方面的费用高达10亿美元以上，但是，由于现代化农业造成土壤破坏的根源没有消除，因此，一切治标措施都收效不大。
(二)减少了遗传的多样性不论在作物和家畜方面都是如此。美国式的现代化农业往往只使用少数的几个品种，而过去的传统农业则使用众多的本地品种。减少遗传的多样性，对于农业生产是很危险的，因为一旦病虫害爆发，由于品种的单一可能全军覆没。1970年美国玉米叶枯病，使全美15％的玉米产区颗粒无收，就是因为所有种子都是来自一个易感叶枯病的品种。
（三)大量消耗能源，能源利用率低美国现代化农业是典型的“能源集约农业”，美国每人一年中消费的食物，是用1吨汽油生产的，如果全世界各国都采用这种能源集约农业生产方式，那么占全球目前消耗量50％的汽油要用来生产食物，全球的石油储备在15年内就要告罄。
美国现代化农业生产，不但大量消耗不能再生的能源，而且能源的利用率极低。中国、印尼、缅甸等亚洲国家传统的农业生产方式，用0．05—0．1卡的热量，可以生产1卡热量的食物；而美国现代化农业则需0．2—0．5卡的热量，才能生产1卡热量的玉米、大豆、花生等等。美国人吃1罐只有270卡热量的罐头玉米，是用2800卡热量生产的。
(四)大量使用化肥和化学农药，造成环境污染
例如，美国衣阿华州大泉盆地(Big
Spring
Basin)从1958年至1983年这25年中，地下水中的硝酸盐浓度增加了3倍，这是大量施用化肥的结果。美国31个州存在着化肥污染地下水的问题。
大量使用化学农药，对于农业工人的健康也造成直接的危害。美国农业工人伤亡率仅次于建筑业、采矿业，被列为三大危险行业之一。
(五)美国现代的养畜业，特别是肉牛饲养业，对生态环境造成很大的破坏
美国的肉牛饲养主要集中在13个州，有42000处肉牛育肥场；其中200处最大的肉牛育肥场，集中了美国肉牛总数的50％左右。鉴于高度集中饲养，厩肥处理十分困难，造成了很大的空中和地下水的污染。此外，高度集中饲养，用水量也十分集中，造成一些地区采水过量，水源日趋枯竭。美国肉牛育肥场集中的中西部和西部各州，主要依靠横跨8个州、世界上一个最大的地下蓄水层供水，现在其中3个州的地下水已开采了一半，如此长期不断采水，蓄水层早晚有枯竭之虞。美国现代化大规模集中饲养肉牛，不得不用多种化学药物防治疾病和刺激生长。例如，组织代谢类固醇可以使肉牛增生5％一20％，提高饲料利用率5％—12％，增加瘦肉率15％—25％，因此被广泛地采用。美国全国肉牛育肥场中，95％以上使用各种生长激素；1988年，全美的肉牛饲养场用了1500万磅的抗生素作为饲料添加剂。而人类食用了化学药物生产的肉类，对健康是不利的。
美国农业部也曾承认：“美国农业生产效率很高，但是所付出的巨大代价，是当初没有充分意识到的。美国农业现代化给社会、环境和健康带来的问题，应当予以足够的重视。”
对于美国现代化农业暴露出的种种问题，经过有关方面多年的探索，认为唯一解决问题的对策是，逐渐恢复过去以生态系统渗入农业生产中的方式，也就是逐步推行“低投入可持续农业”(Lowinput
Sustainable
agriculture，简称“Lisa”-“丽莎”)的生产方式。具体内容是：第一，充分将固氮技术和生物防治方法运用到农业生产过程中；第二，减少使用化肥和化学农药；第三，有效地利用植物和动物内部生物学和遗传学的潜力；第四，将种植业和养畜业最优化地结合起来；第五，注意节约和保存土壤、水、能源和生物学资源，等等。
二、现代农业发展趋势
(一)综台运用高新技术发展智力农业“丽莎”的生产方式提出后，不但美国各级政府有关部门十分重视，拨出专款作为研究和试验费用；并且在国家农业学术馆中，设立“丽莎情报中心”传播研究成果。不少大学和学术研究机构对“丽莎”也进行了大量的研究和试验。人们认识到时代愈进步、科学愈发达，农业生产就愈需要智力来运作。农业未来学家预测，目前太旱、太碱、太瘦、太湿的土地，将来都可以通过特殊先进技术，转变为良田沃野。以色列已经在过去一些无法耕作的土地上，利用滴灌技术栽培柑桔等各种作物，就是明证。
目前我国在运用高新技术改造传统农业的技术路线方面，必须注意到我国农业技术结构的现状和农村经济的条件，技术路线的执行应能促进技术结构的优化。在技术结构上，我们应建立多元复合型的农业技术结构；在技术路线上，应选择以生物技术、有机技术为导向，以工程技术为辅的综合型农业技术路线。在综合发展中突出重点，抓住农业技术创新向高新技术方向发展的突破点，积极稳妥地推进农业技术创新和农业产业化。
< BR>
(二)大力发展精细农业
采用精细形态生产方式的原因，首先是土地、水、能源等自然资源日益医乏，为了经济地利用各种有限资源，只能采取四大密集：技术密集、劳力密集、资金密集和生态密集的手段。其次，运用精细形态的生产方式，可以在过去不能或很难从事农业生产的土地或空间进行生产。例如，干旱缺水、山地陡坡、盐渍滩涂乃至沼泽荒漠地区，都可以用水栽法转变为生产基地。水栽法不用土地，而是用营养液，在控制环境的条件下进行生产。这样，不但延长了生产季节，也扩大了生产的空间。中东一些炎热、干旱、缺水的地区，过去不能生产新鲜的蔬菜，目前已经用水栽法解决了问题。第三，发展中国家在工业化过程中，如果采用精细形态的农业生产方式，创造出高科技、高收入的农业，就一定会吸引青年扎根农村，使农村成为真正大有可为的广阔天地。第四，精细形态的农业，在交通方便、风光秀丽的地区，只要稍加装备、经营，就可以成为观光农业和休闲农业中心。这样，既可增加收入、促进农产品销售，又可以让城市居民领略田园风光；牧歌情调。
(三)信息农业方兴未艾当代世界正在由工业化时期进入信息化时代。以计算机多媒体技术、光纤和通信卫星技术为特征的信息化浪潮正在席卷全球。同样，现代信息技术也正在向农业领域渗透，形成信息农业。信息农业的基本特征可概括为：农业基础装备信息化、农业技术操作全面自动化、农业经营管理信息网络化。信息农业又包括两个内容：一是农业信息化，二是农业信息产业化。
所谓农业信息化是社会信息化的一部分。它首先是一种社会经济形态，是农业经济发展到某一特定过程的概念描述。它不仅包括计算机技术，还应包括微电子技术、通信技术、光电技术、遥感技术等多项技术在农业上普遍而系统应用的过程。农业信息化又是传统农业发展到现代农业进而向信息农业演进的过程，表现为农业工具以手工操作或半机械化操作为基础到以知识技术和信息控制装备为基础的转变过程。
农业信息化有三个明显的特点：(1)农业信息技术在其他技术序列中优先发展；(2)信息资源在农业生产和农产品经营中的作用日益突出，农民更注意用信息指导生产和销售；(3)信息产业的发展很大程度上促进乡镇企业的发展，并优化农业内部结构。据某些预测标准，当一个国家信息产业在农业中的附加值达到或超过农业总产值的50％时，就认为农业实现了信息化。
所谓农业信息产业化，就是将农业信息的采集、加工、传递、反馈、服务等形成一个一体化的、以信息咨询为主的知识密集型产业，它是农村社会化服务中新兴的独立的第三产业，是农村社会、经济发展的必然趋势。农业信息产业化是发展一优两高农业的需要，是农民进入市场的需要，是推进农村社会化服务的需要，是农业信息部门转变职能、自我发展的需要，是农村经济发展的必然趋势。
计算机应用于农业生产中，可以及时准确预报病虫害的发生期和发生量，做到及时防治，既节省农药，又减少粮食损失。计算机在饲料配制、优化施肥、作物产量预报、渔业捕捞以及农业经济结构优化等方面，都能发挥作用。利用遥感技术调查农业资源，预报自然灾害，也有速度快、效率高的特点。准确的气象预报也是农业生产中不可缺少的，气象卫星起着重要作用。
我国是一个农业大国，将计算机软件技术应用到农业领域，将具有重大的经济效益和社会效益。在发达国家农业信息化的影响下，我国从80年代以来，开展了系统工程、数据库与信息系统、专家系统、决策支持系统、遥感技术RS、地理信息系统GIS以及全球定位系统GPS等技术应用于农业、资源、环境和灾害方面的研究，已取得许多重要成果，有些已达到国际先进水平。农业部1994年开始筹建的“中国农业信息网”现已初具规模，已有1000多个县入网。目前全国大部分省建立了农业信息中心，大多数县配备了微机用于信息管理。全国已建成了一些大型农业信息资源数据库、优化模拟模型、宏观决策支持系统、农业专家系统、计算机生产管理系统。应用遥感技术进行灾害预测预报与农业估产已取得显著效果。如北京市农林科学院作物所研究的“小麦管理计算机专家决策系统”可使小麦增产6％—25％，降低成本4％—8％，增加效益15％—30％；中国农业科学院草原研究所应用现代遥感和地理信息技术建立的“中国北方草地草畜平衡动态监测系统”，使我国草地的资源管理由过去常规方法上百人10年完成的工作量只需7天即可完成，经3年运行，节约经费1669万元；中国科学院合肥智能所研究的“农业专家系统”能指导农民科学育种、栽培、施肥、防治病虫害、田间管理等，已在二十几个省市推广使用，增产粮食13．5亿公斤，棉花35万担，节肥34万吨。南京经济学院研制的“粮食预警预报系统”可显示我国1959—2020年期间粮食生产、消费的中长期趋势，并可提供对产销缺口进行平衡调整的几种可选方案。
节约农业资源是实施农业可持续发展的基础之一，是核心内容。农业资源，例如土壤、气候、植物和水等是广泛分布在地球表面、而且不断地变化的自然资源。要想合理利用农业资源就必须掌握它们的分布、性质及其利用的变化，并取得现时性资料，这用常规技术是无法实现的。科学实验已经证明，只有运用包括卫星遥感技术、地理信息技术、全球定位技术、空间分析技术、模拟模型技术、网络技术和人工智能技术等综合的现代信息技术，建立农业资源信息系统，才有可能及时地为国民经济建设提供现时性的环境资料，并为领导或经营者提供决策咨询方案，以提高领导农业生产的主动性。据预测，利用全球定位系统、变量播种机和变量施肥机等，重大农业灾害的程度会得到较大程度的预防和控制，农民在每亩田的农活用工量可望从目前的10个左右降至1—2个，种子和化肥的使用量将减少30％—50％，产量却提高10％—30％，其结果必然是农民在轻松劳作的同时，得到更为丰厚的回报。
(四)生态农业大发展所谓生态农业，是指在农业生产中，以生态科学和原理为指导，利用动物、植物、微生物之间的相互依存关系，应用现代科学技术，保护、培植和充分利用自然资源，防止和减少环境污染，形成农林牧副渔良性循环，保持大农业稳定发展。
世界上所有国家都不同程度地存在着各种生态环境问题，人口的增加、工农业生产的发展，都加剧了问题的严重性。
英国著名经济学家Barbara
Ward(1914—1981)很早以前就认为美国现代化农业的道路是行不通的。他对中国南方和东南亚一些国家，将种植水稻和养畜、养鱼结合，充分利用土地和生物资源，保持良好生态环境的作法十分欣赏，而且提出一个十分有价值的观点：“唯一能够生产足够粮食，满足日益增长的人口需要的方式，是将所有适合耕作的土地，实行双作和三作。”由此可见，中国长期以来实行的间作、套作、混作、轮作，施用粪肥、厩肥、绿肥，实行生物防治，充分利用土地，精耕细作等似乎落后，但是保证了农业长期持续发展的技术，实际上是先进的生产方式，应该作为今后实现农业现代化的一个主要战略方针。
为了创造一个生态平衡的农业，就必须抛弃原有的以大量消耗石油、化肥、化学农药为代表的农业现代化的模式，取而代之的是以遗传工程、生物技术为主的高技术方法。当今时代由于分子生物学和细
胞遗传工程等学科的飞快发展，在分子水平上探明生物机能已经成为可能。因此，人们对于利用生物遗传工程技术的研究成果解决农业生产领域中存在的诸多问题寄予很大希望。
遗传工程开始了人类首次涉足动植物机体内部的活动，通过改变基因结构，可以使植物生长得更好、产量更高，并具有内在的抗虫、抗病、抗逆、抗旱和自肥能力；也可以使作物更有效地进行光合作用。在动物方面，运用遗传工程，可以增加产量，提高品质，缩短生长期、妊娠期及增进家畜的各种性能。例如，将美洲驼和骆驼的基因互相移植，使新种具有两者的优点。
遗传工程还可以根据需要，使农牧产品产生某种特殊的品质(风味、色泽、酸甜度、营养价值等等)。科学家已经预见到，将来可以用遗传工程技术育成超级瘦肉型的肉猪、带有鹿肉风味(鹿肉在西方被视为野味之王)的牛肉。
人类目前主要粮食只有6种，科学家预见，到2025年，由于遗传工程的应用，可以增加到37种。这对于丰富人类食物的来源，解决人口不断增加、耕地日益减少的严峻问题，具有重大意义。
(五)都市型的工厂化农业日趋成熟自然农业最大的特点是靠天吃饭，其生产的状况受自然因素影响很大。21世纪，由于实现工厂化，通过运用先进科技，农业生产将摆脱或部分摆脱自然条件的制约。所谓工厂化农业，是指在“农业生产车间”(塑料薄膜大棚，玻璃温室等)内，借用阳光或人工灯光进行不间断地农业生产。有的人认为，这是根本改变传统农业的重要方向。
一、美国农业发展的教训
以世界上农业最发达的美国为例，美国农业具有很高的劳动生产率。但是到20世纪80年代，人们发现以美国为典型的农业发展模式越发显示出其存在的问题及危机。
美国现代化农业生产模式和工业生产十分相似，即投入一定数量的物质和技术，产出一定数量的农产品。有的美国生态学家认为这种农业生产方式和采矿作业十分相似，即从土地中榨取、剥夺而且带来破坏；以长期和未来的损害换取短期和眼前的利益。建立在农业机械化和农业化学化这两大支柱上的农业现代化，基本上成为工业生产的一个变种，因而发生在工业生产中的污染、损害生态环境的现象，也都在现代化农业中出现；由于农业生产空间广袤，因而造成了更大的危害。其主要问题是：
(一)破坏土壤，加速地力衰竭
土壤是有“生命”的物体，如果使用得当，土壤会愈来愈肥沃；反之，会愈来愈衰竭。美国现代化农业大面积的连年单作，大量使用化肥、除草剂，加上长期的机械耕作，造成了严重的土壤流失现象。美国每年流失的土壤，高达31亿吨。美国衣阿华州的土壤原来十分肥沃，经过长期的现代化农业的运作，损失了一半的表土。平均来说，衣阿华州农民每生产一蒲式耳(每蒲式耳为35.238升)的玉米，要流失一蒲式耳的表土，种植大豆损失表土更多。美国中西部一带农田的表土，早年深达6英尺，是世界上罕有的肥沃土壤，目前表土只剩下6寸，其余的，都在冲刷过程中流失。据专家估计，美国由于土壤流失造成直接和间接的经济损失，每年超过400亿美元。虽然50多年来，美国一直努力防止土壤冲刷，每年用于这方面的费用高达10亿美元以上，但是，由于现代化农业造成土壤破坏的根源没有消除，因此，一切治标措施都收效不大。
(二)减少了遗传的多样性不论在作物和家畜方面都是如此。美国式的现代化农业往往只使用少数的几个品种，而过去的传统农业则使用众多的本地品种。减少遗传的多样性，对于农业生产是很危险的，因为一旦病虫害爆发，由于品种的单一可能全军覆没。1970年美国玉米叶枯病，使全美15％的玉米产区颗粒无收，就是因为所有种子都是来自一个易感叶枯病的品种。
（三)大量消耗能源，能源利用率低美国现代化农业是典型的“能源集约农业”，美国每人一年中消费的食物，是用1吨汽油生产的，如果全世界各国都采用这种能源集约农业生产方式，那么占全球目前消耗量50％的汽油要用来生产食物，全球的石油储备在15年内就要告罄。
美国现代化农业生产，不但大量消耗不能再生的能源，而且能源的利用率极低。中国、印尼、缅甸等亚洲国家传统的农业生产方式，用0．05—0．1卡的热量，可以生产1卡热量的食物；而美国现代化农业则需0．2—0．5卡的热量，才能生产1卡热量的玉米、大豆、花生等等。美国人吃1罐只有270卡热量的罐头玉米，是用2800卡热量生产的。
(四)大量使用化肥和化学农药，造成环境污染
例如，美国衣阿华州大泉盆地(Big
Spring
Basin)从1958年至1983年这25年中，地下水中的硝酸盐浓度增加了3倍，这是大量施用化肥的结果。美国31个州存在着化肥污染地下水的问题。
大量使用化学农药，对于农业工人的健康也造成直接的危害。美国农业工人伤亡率仅次于建筑业、采矿业，被列为三大危险行业之一。
(五)美国现代的养畜业，特别是肉牛饲养业，对生态环境造成很大的破坏
美国的肉牛饲养主要集中在13个州，有42000处肉牛育肥场；其中200处最大的肉牛育肥场，集中了美国肉牛总数的50％左右。鉴于高度集中饲养，厩肥处理十分困难，造成了很大的空中和地下水的污染。此外，高度集中饲养，用水量也十分集中，造成一些地区采水过量，水源日趋枯竭。美国肉牛育肥场集中的中西部和西部各州，主要依靠横跨8个州、世界上一个最大的地下蓄水层供水，现在其中3个州的地下水已开采了一半，如此长期不断采水，蓄水层早晚有枯竭之虞。美国现代化大规模集中饲养肉牛，不得不用多种化学药物防治疾病和刺激生长。例如，组织代谢类固醇可以使肉牛增生5％一20％，提高饲料利用率5％—12％，增加瘦肉率15％—25％，因此被广泛地采用。美国全国肉牛育肥场中，95％以上使用各种生长激素；1988年，全美的肉牛饲养场用了1500万磅的抗生素作为饲料添加剂。而人类食用了化学药物生产的肉类，对健康是不利的。
美国农业部也曾承认：“美国农业生
产效率
很高，但是所付出的巨大代价，是当初没有充分意识到的。美国农业现代化给社会、环境和健康带来的问题，应当予以足够的重视。”
对于美国现代化农业暴露出的种种问题，经过有关方面多年的探索，认为唯一解决问题的对策是，逐渐恢复过去以生态系统渗入农业生产中的方式，也就是逐步推行“低投入可持续农业”(Lowinput
Sustainable
agriculture，简称“Lisa”-“丽莎”)的生产方式。具体内容是：第一，充分将固氮技术和生物防治方法运用到农业生产过程中；第二，减少使用化肥和化学农药；第三，有效地利用植物和动物内部生物学和遗传学的潜力；第四，将种植业和养畜业最优化地结合起来；第五，注意节约和保存土壤、水、能源和生物学资源，等等。
二、现代农业发展趋势
(一)综台运用高新技术发展智力农业“丽莎”的生产方式提出后，不但美国各级政府有关部门十分重视，拨出专款作为研究和试验费用；并且在国家农业学术馆中，设立“丽莎情报中心”传播研究成果。不少大学和学术研究机构对“丽莎”也进行了大量的研究和试验。人们认识到时代愈进步、科学愈发达，农业生产就愈需要智力来运作。农业未来学家预测，目前太旱、太碱、太瘦、太湿的土地，将来都可以通过特殊先进技术，转变为良田沃野。以色列已经在过去一些无法耕作的土地上，利用滴灌技术栽培柑桔等各种作物，就是明证。
在我国节水经验不断积累和实践的农业生产过程中,我国节水农业技术创新和研究成果的应用发挥了十分重要的作用,但是在技术研究过程中依然存在很大的瓶颈,主要表现为我国现有节水技术还不能为建立一个现代高效节水农业体系而提供完善的技术支持,在经验和数据不断积累的基础上,缺少对节水农业发展相关的应用技术研究。在节水技术研究和发展过程中,依然缺乏有效地监督和管理,缺乏规范化、定性定量以及综合节水农业技术体系。在我国节水农业系统中,节水设备不能紧跟现代农业建设和发展的步伐,很多设备都比较落后,在使用过程中表现的很不稳定,而且出现故障的概率很高。此外,我国节水设备的研究还不是很令人满意,很多节水材料和技术都远远落后于发达国家。同时,我国的现代节水农业技术还没有建立完善的制度,对农业节水的信息技术的传播比较落后,其信息的可靠性也比较差,相关的技术人员对节水农业技术不是很重视或者说重视程度不足。
2 现代节水农业技术发展趋势分析
2.1 积极利用生物技术充分挖掘作物本身的节水能力
现阶段,研究比较热门的节水技术就是对作物自身的接水潜能进行全面的挖掘和开发,农作物在生长过程中,自身就具备了一定的节水能力,因此,在进行生物技技术节水方法研究过程中,应该对作物的自身生物调节作用进行分析,将其应用到现代节水农业技术中去。在研究过程中应该从作物自身生物技能入手,在做好作物生物节水技术的同时,还要切实提高农作物的茶凉以及对水分的利用率。最终保证将水是从传统的湿法生产转变为高产量、高品质变化的关键技术。
2.2 非传统的水资源开发和利用技术成为了研究的热点
非传统的水资源开发和利用技术也就是区别与传统的水资源开发和利用技术。在非传统的水资源开发和利用技术中研究比较热门的技术主要包括了天然雨水收集、储存和利用,对生活污水能进行净化处理后循环使用,苦水和咸水经常处理之后回收利用,这些技术都已经成为了我国乃至世界各个国家重点研究用于解决农业用水危机的主要研究领域。同时这些节水技术也成为社会大众广泛关注的热点。我们在进行现代节水农业技术研究过程中应该对上述的几个技术进行充分的研究。
2.3 节水技术研究过程中逐渐融入了信息技术和智能技术
随着计算机产业的发展,以及互联网时代的到来,信息技术以及智能技术等的高新技术逐渐的应用到现代节水农业技术中,这些高新技术与现代节水农业技术进行完全的融合和发展,使得现代节水农业技术研究逐渐的进入到了科技化和智能化领域。目前,在现代节水农业技术中,融合高新技术主要包括了以下几个方面的内容:首先,利用计算机技术和信息技术对作物的生长情况进行模拟,通过对作物生长周期进行模拟发现作物的节水点在那个阶段,然后在作物种植过程中就能根据模拟的节水点采取相应的节水措施;其次,通过利用现代智能技术,对本地区的气候环境等多个方面的节水因素进行实施的管理和控制;最后一种就是利用3S循环技术对作物的需求情况进行实时动态的监测,对作物生长的蓄水情况进行智能监测,并结合有效地动态信息管理、采集、传输和分析等技术的应用对需要灌溉的农作物面积进行有效地灌溉处理。
2.4 新材料和设备不断的应用
在未来现代节水农业技术的趋势采用功能齐全,能耗低,环保、经济节约以及智能化的控制技术,利用先进的生产和制造技术,不断促进现代节水产品的研究和开发,提高产品的应用性能,保证设备和产品能够更好为现代农业建设发展而服务。
3 现代节水农业技术发展建议
3.1 积极宣传,统一思想,提高认知
农业现代化的本质也就是科学技术化。未来农业将是以现代科技及其应用技术装备起来的崭新产业。农业的发展大体经历原始农业、传统农业和现代化农业三个阶段。原始农业主要靠大自然的恩赐,传统农业以经验为基础,现代化农业则是依靠科学技术。
一、美国农业发展的教训
以世界上农业最发达的美国为例,美国农业具有很高的劳动生产率。但是到20世纪80年代,人们发现以美国为典型的农业发展模式越发显示出其存在的问题及危机。
美国现代化农业生产模式和工业生产十分相似,即投入一定数量的物质和技术,产出一定数量的农产品。有的美国生态学家认为这种农业生产方式和采矿作业十分相似,即从土地中榨取、剥夺而且带来破坏;以长期和未来的损害换取短期和眼前的利益。建立在农业机械化和农业化学化这两大支柱上的农业现代化,基本上成为工业生产的一个变种,因而发生在工业生产中的污染、损害生态环境的现象,也都在现代化农业中出现;由于农业生产空间广袤,因而造成了更大的危害。其主要问题是:
(一)破坏土壤,加速地力衰竭 土壤是有“生命”的物体,如果使用得当,土壤会愈来愈肥沃;反之,会愈来愈衰竭。美国现代化农业大面积的连年单作,大量使用化肥、除草剂,加上长期的机械耕作,造成了严重的土壤流失现象。美国每年流失的土壤,高达31亿吨。美国衣阿华州的土壤原来十分肥沃,经过长期的现代化农业的运作,损失了一半的表土。平均来说,衣阿华州农民每生产一蒲式耳(每蒲式耳为35.238升)的玉米,要流失一蒲式耳的表土,种植大豆损失表土更多。美国中西部一带农田的表土,早年深达6英尺,是世界上罕有的肥沃土壤,目前表土只剩下6寸,其余的,都在冲刷过程中流失。据专家估计,美国由于土壤流失造成直接和间接的经济损失,每年超过400亿美元。虽然50多年来,美国一直努力防止土壤冲刷,每年用于这方面的费用高达10亿美元以上,但是,由于现代化农业造成土壤破坏的根源没有消除,因此,一切治标措施都收效不大。
(二)减少了遗传的多样性不论在作物和家畜方面都是如此。美国式的现代化农业往往只使用少数的几个品种,而过去的传统农业则使用众多的本地品种。减少遗传的多样性,对于农业生产是很危险的,因为一旦病虫害爆发,由于品种的单一可能全军覆没。1970年美国玉米叶枯病,使全美15%的玉米产区颗粒无收,就是因为所有种子都是来自一个易感叶枯病的品种。
农业现代化的本质也就是科学技术化。未来农业将是以现代科技及其应用技术装备起来的崭新产业。农业的发展大体经历原始农业、传统农业和现代化农业三个阶段。原始农业主要靠大自然的恩赐,传统农业以经验为基础,现代化农业则是依靠科学技术。
一、美国农业发展的教训
以世界上农业最发达的美国为例,美国农业具有很高的劳动生产率。但是到20世纪80年代,人们发现以美国为典型的农业发展模式越发显示出其存在的问题及危机。
美国现代化农业生产模式和工业生产十分相似,即投入一定数量的物质和技术,产出一定数量的农产品。有的美国生态学家认为这种农业生产方式和采矿作业十分相似,即从土地中榨取、剥夺而且带来破坏;以长期和未来的损害换取短期和眼前的利益。建立在农业机械化和农业化学化这两大支柱上的农业现代化,基本上成为工业生产的一个变种,因而发生在工业生产中的污染、损害生态环境的现象,也都在现代化农业中出现;由于农业生产空间广袤,因而造成了更大的危害。其主要问题是:
(一)破坏土壤,加速地力衰竭 土壤是有“生命”的物体,如果使用得当,土壤会愈来愈肥沃;反之,会愈来愈衰竭。美国现代化农业大面积的连年单作,大量使用化肥、除草剂,加上长期的机械耕作,造成了严重的土壤流失现象。美国每年流失的土壤,高达31亿吨。美国衣阿华州的土壤原来十分肥沃,经过长期的现代化农业的运作,损失了一半的表土。平均来说,衣阿华州农民每生产一蒲式耳(每蒲式耳为35.238升)的玉米,要流失一蒲式耳的表土,种植大豆损失表土更多。美国中西部一带农田的表土,早年深达6英尺,是世界上罕有的肥沃土壤,目前表土只剩下6寸,其余的,都在冲刷过程中流失。据专家估计,美国由于土壤流失造成直接和间接的经济损失,每年超过400亿美元。虽然50多年来,美国一直努力防止土壤冲刷,每年用于这方面的费用高达10亿美元以上,但是,由于现代化农业造成土壤破坏的根源没有消除,因此,一切治标措施都收效不大。
(二)减少了遗传的多样性不论在作物和家畜方面都是如此。美国式的现代化农业往往只使用少数的几个品种,而过去的传统农业则使用众多的本地品种。减少遗传的多样性,对于农业生产是很危险的,因为一旦病虫害爆发,由于品种的单一可能全军覆没。1970年美国玉米叶枯病,使全美15%的玉米产区颗粒无收,就是因为所有种子都是来自一个易感叶枯病的品种。
