現在農業現代化發展的措施有哪些方面，在農業科技應用中所需要的手段有哪些，又該如何去加強對農業科技的運用及發展呢?本文從美國農業發展的教訓以及對現代農業發展趨勢等方面做了詳細的介紹，也知道了我國農業現代化的發展方向等。本文選自《農業科學研究》,《農業科學研究》創刊于1980年，曾用刊名：(寧夏農學院學報;寧夏大學學報(農業科學版))季刊，A4，公開發行。本刊以反映我院科研成果為主，集學術性、實用性于一刊，系大農業綜合性刊物。本刊主要刊登農學、林學、園藝、畜牧、獸醫、農業經濟、農田水利、草業科學、食品科學、生物科學及有關基礎科學等方面的學術論文、研究報告、專題綜述、應用技術及簡報、簡訊等。可供有關專業的教學、科研、農業技術管理人員、農業行政管理干部、有關企業人員和大專院校師生閱讀參考。
摘要：由于未來人們保健意識的加強,對食物品質的要求也隨之提高。未來對食物的要求,首先必須符合“干凈”和“營養”的標準。所謂“干凈”,是指食物不用化肥、農藥生產,不用人工防腐劑、染色劑,不經輻射處理。所謂“營養”,是指食物不但保存了最大營養價值,而且不經過長途運輸,必須成熟后采收,保持一流鮮度。為了滿足上述一系列的嚴格要求,農產品就必須當地生產、當地消費。
關鍵詞：農業現代化,科技發展,農業技術
Abstract: due to the increased awareness of future people care, increases to the requirement of food quality. Future demand for food, you must meet the criteria of "clean" and "nutrition". "Clean", refers to the food without fertilizer, pesticide production, no artificial preservatives, stain, without radiation treatment. "Nutrition", refers to the nutritional value of food not only preserved the largest and don't go a long way, must be mature after harvest, maintained first-class freshness. In order to meet the above a series of strict requirements, must be local production, local consumption of agricultural products.
Key words: agricultural modernization, the development of science and technology, agricultural technology
一、美國農業發展的教訓
以世界上農業最發達的美國為例,美國農業具有很高的勞動生產率。但是到20世紀80年代,人們發現以美國為典型的農業發展模式越發顯示出其存在的問題及危機。
美國現代化農業生產模式和工業生產十分相似,即投入一定數量的物質和技術,產出一定數量的農產品。有的美國生態學家認為這種農業生產方式和采礦作業十分相似,即從土地中榨取、剝奪而且帶來破壞;以長期和未來的損害換取短期和眼前的利益。建立在農業機械化和農業化學化這兩大支柱上的農業現代化,基本上成為工業生產的一個變種,因而發生在工業生產中的污染、損害生態環境的現象,也都在現代化農業中出現;由于農業生產空間廣袤,因而造成了更大的危害。其主要問題是:
農業現代化的本質也就是科學技術化。未來農業將是以現代科技及其應用技術裝備起來的嶄新產業。農業的發展大體經歷原始農業、傳統農業和現代化農業三個階段。原始農業主要靠大自然的恩賜,傳統農業以經驗為基礎,現代化農業則是依靠科學技術。
(一)破壞土壤,加速地力衰竭 土壤是有“生命”的物體,如果使用得當,土壤會愈來愈肥沃;反之,會愈來愈衰竭。美國現代化農業大面積的連年單作,大量使用化肥、除草劑,加上長期的機械耕作,造成了嚴重的土壤流失現象。美國每年流失的土壤,高達31億噸。美國衣阿華州的土壤原來十分肥沃,經過長期的現代化農業的運作,損失了一半的表土。平均來說,衣阿華州農民每生產一蒲式耳(每蒲式耳為35.238升)的玉米,要流失一蒲式耳的表土,種植大豆損失表土更多。美國中西部一帶農田的表土,早年深達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,都在沖刷過程中流失。據專家估計,美國由于土壤流失造成直接和間接的經濟損失,每年超過400億美元。雖然50多年來,美國一直努力防止土壤沖刷,每年用于這方面的費用高達10億美元以上,但是,由于現代化農業造成土壤破壞的根源沒有消除,因此,一切治標措施都收效不大。
(二)減少了遺傳的多樣性不論在作物和家畜方面都是如此。美國式的現代化農業往往只使用少數的幾個品種,而過去的傳統農業則使用眾多的本地品種。減少遺傳的多樣性,對于農業生產是很危險的,因為一旦病蟲害爆發,由于品種的單一可能全軍覆沒。1970年美國玉米葉枯病,使全美15%的玉米產區顆粒無收,就是因為所有種子都是來自一個易感葉枯病的品種。
(三)大量消耗能源,能源利用率低美國現代化農業是典型的“能源集約農業”,美國每人一年中消費的食物,是用1噸汽油生產的,如果全世界各國都采用這種能源集約農業生產方式,那么占全球目前消耗量50%的汽油要用來生產食物,全球的石油儲備在15年內就要告罄。
美國現代化農業生產,不但大量消耗不能再生的能源,而且能源的利用率極低。中國、印尼、緬甸等亞洲國家傳統的農業生產方式,用0.05—0.1卡的熱量,可以生產1卡熱量的食物;而美國現代化農業則需0.2—0.5卡的熱量,才能生產1卡熱量的玉米、大豆、花生等等。美國人吃1罐只有270卡熱量的罐頭玉米,是用2800卡熱量生產的。
(四)大量使用化肥和化學農藥,造成環境污染 例如,美國衣阿華州大泉盆地(Big Spring Basin)從1958年至1983年這25年中,地下水中的硝酸鹽濃度增加了3倍,這是大量施用化肥的結果。美國31個州存在著化肥污染地下水的問題。
大量使用化學農藥,對于農業工人的健康也造成直接的危害。美國農業工人傷亡率僅次于建筑業、采礦業,被列為三大危險行業之一。
(五)美國現代的養畜業,特別是肉牛飼養業,對生態環境造成很大的破壞 美國的肉牛飼養主要集中在13個州,有42000處肉牛育肥場;其中200處最大的肉牛育肥場,集中了美國肉牛總數的50%左右。鑒于高度集中飼養,廄肥處理十分困難,造成了很大的空中和地下水的污染。此外,高度集中飼養,用水量也十分集中,造成一些地區采水過量,水源日趨枯竭。美國肉牛育肥場集中的中西部和西部各州,主要依靠橫跨8個州、世界上一個最大的地下蓄水層供水,現在其中3個州的地下水已開采了一半,如此長期不斷采水,蓄水層早晚有枯竭之虞。美國現代化大規模集中飼養肉牛,不得不用多種化學藥物防治疾病和刺激生長。例如,組織代謝類固醇可以使肉牛增生5%一20%,提高飼料利用率5%—12%,增加瘦肉率15%—25%,因此被廣泛地采用。美國全國肉牛育肥場中,95%以上使用各種生長激素;1988年,全美的肉牛飼養場用了1500萬磅的抗生素作為飼料添加劑。而人類食用了化學藥物生產的肉類,對健康是不利的。
美國農業部也曾承認:“美國農業生產效率很高,但是所付出的巨大代價,是當初沒有充分意識到的。美國農業現代化給社會、環境和健康帶來的問題,應當予以足夠的重視。”
對于美國現代化農業暴露出的種種問題,經過有關方面多年的探索,認為唯一解決問題的對策是,逐漸恢復過去以生態系統滲入農業生產中的方式,也就是逐步推行“低投入可持續農業”(Lowinput Sustainable agriculture,簡稱“Lisa”-“麗莎”)的生產方式。具體內容是:第一,充分將固氮技術和生物防治方法運用到農業生產過程中;第二,減少使用化肥和化學農藥;第三,有效地利用植物和動物內部生物學和遺傳學的潛力;第四,將種植業和養畜業最優化地結合起來;第五,注意節約和保存土壤、水、能源和生物學資源,等等。
二、現代農業發展趨勢
(一)綜臺運用高新技術發展智力農業“麗莎”的生產方式提出后,不但美國各級政府有關部門十分重視,撥出專款作為研究和試驗費用;并且在國家農業學術館中,設立“麗莎情報中心”傳播研究成果。不少大學和學術研究機構對“麗莎”也進行了大量的研究和試驗。人們認識到時代愈進步、科學愈發達,農業生產就愈需要智力來運作。農業未來學家預測,目前太旱、太堿、太瘦、太濕的土地,將來都可以通過特殊先進技術,轉變為良田沃野。以色列已經在過去一些無法耕作的土地上,利用滴灌技術栽培柑桔等各種作物,就是明證。
目前我國在運用高新技術改造傳統農業的技術路線方面,必須注意到我國農業技術結構的現狀和農村經濟的條件,技術路線的執行應能促進技術結構的優化。在技術結構上,我們應建立多元復合型的農業技術結構;在技術路線上,應選擇以生物技術、有機技術為導向,以工程技術為輔的綜合型農業技術路線。在綜合發展中突出重點,抓住農業技術創新向高新技術方向發展的突破點,積極穩妥地推進農業技術創新和農業產業化。
BR> (二)大力發展精細農業 采用精細形態生產方式的原因,首先是土地、水、能源等自然資源日益醫乏,為了經濟地利用各種有限資源,只能采取四大密集:技術密集、勞力密集、資金密集和生態密集的手段。其次,運用精細形態的生產方式,可以在過去不能或很難從事農業生產的土地或空間進行生產。例如,干旱缺水、山地陡坡、鹽漬灘涂乃至沼澤荒漠地區,都可以用水栽法轉變為生產基地。水栽法不用土地,而是用營養液,在控制環境的條件下進行生產。這樣,不但延長了生產季節,也擴大了生產的空間。中東一些炎熱、干旱、缺水的地區,過去不能生產新鮮的蔬菜,目前已經用水栽法解決了問題。第三,發展中國家在工業化過程中,如果采用精細形態的農業生產方式,創造出高科技、高收入的農業,就一定會吸引青年扎根農村,使農村成為真正大有可為的廣闊天地。第四,精細形態的農業,在交通方便、風光秀麗的地區,只要稍加裝備、經營,就可以成為觀光農業和休閑農業中心。這樣,既可增加收入、促進農產品銷售,又可以讓城市居民領略田園風光;牧歌情調。
(三)信息農業方興未艾當代世界正在由工業化時期進入信息化時代。以計算機多媒體技術、光纖和通信衛星技術為特征的信息化浪潮正在席卷全球。同樣,現代信息技術也正在向農業領域滲透,形成信息農業。信息農業的基本特征可概括為:農業基礎裝備信息化、農業技術操作全面自動化、農業經營管理信息網絡化。信息農業又包括兩個內容:一是農業信息化,二是農業信息產業化。
所謂農業信息化是社會信息化的一部分。它首先是一種社會經濟形態,是農業經濟發展到某一特定過程的概念描述。它不僅包括計算機技術,還應包括微電子技術、通信技術、光電技術、遙感技術等多項技術在農業上普遍而系統應用的過程。農業信息化又是傳統農業發展到現代農業進而向信息農業演進的過程,表現為農業工具以手工操作或半機械化操作為基礎到以知識技術和信息控制裝備為基礎的轉變過程。
農業信息化有三個明顯的特點:(1)農業信息技術在其他技術序列中優先發展;(2)信息資源在農業生產和農產品經營中的作用日益突出,農民更注意用信息指導生產和銷售;(3)信息產業的發展很大程度上促進鄉鎮企業的發展,并優化農業內部結構。據某些預測標準,當一個國家信息產業在農業中的附加值達到或超過農業總產值的50%時,就認為農業實現了信息化。
所謂農業信息產業化,就是將農業信息的采集、加工、傳遞、反饋、服務等形成一個一體化的、以信息咨詢為主的知識密集型產業,它是農村社會化服務中新興的獨立的第三產業,是農村社會、經濟發展的必然趨勢。農業信息產業化是發展一優兩高農業的需要,是農民進入市場的需要,是推進農村社會化服務的需要,是農業信息部門轉變職能、自我發展的需要,是農村經濟發展的必然趨勢。
計算機應用于農業生產中,可以及時準確預報病蟲害的發生期和發生量,做到及時防治,既節省農藥,又減少糧食損失。計算機在飼料配制、優化施肥、作物產量預報、漁業捕撈以及農業經濟結構優化等方面,都能發揮作用。利用遙感技術調查農業資源,預報自然災害,也有速度快、效率高的特點。準確的氣象預報也是農業生產中不可缺少的,氣象衛星起著重要作用。
我國是一個農業大國,將計算機軟件技術應用到農業領域,將具有重大的經濟效益和社會效益。在發達國家農業信息化的影響下,我國從80年代以來,開展了系統工程、數據庫與信息系統、專家系統、決策支持系統、遙感技術RS、地理信息系統GIS以及全球定位系統GPS等技術應用于農業、資源、環境和災害方面的研究,已取得許多重要成果,有些已達到國際先進水平。農業部1994年開始籌建的“中國農業信息網”現已初具規模,已有1000多個縣入網。目前全國大部分省建立了農業信息中心,大多數縣配備了微機用于信息管理。全國已建成了一些大型農業信息資源數據庫、優化模擬模型、宏觀決策支持系統、農業專家系統、計算機生產管理系統。應用遙感技術進行災害預測預報與農業估產已取得顯著效果。如北京市農林科學院作物所研究的“小麥管理計算機專家決策系統”可使小麥增產6%—25%,降低成本4%—8%,增加效益15%—30%;中國農業科學院草原研究所應用現代遙感和地理信息技術建立的“中國北方草地草畜平衡動態監測系統”,使我國草地的資源管理由過去常規方法上百人10年完成的工作量只需7天即可完成,經3年運行,節約經費1669萬元;中國科學院合肥智能所研究的“農業專家系統”能指導農民科學育種、栽培、施肥、防治病蟲害、田間管理等,已在二十幾個省市推廣使用,增產糧食13.5億公斤,棉花35萬擔,節肥34萬噸。南京經濟學院研制的“糧食預警預報系統”可顯示我國1959—2020年期間糧食生產、消費的中長期趨勢,并可提供對產銷缺口進行平衡調整的幾種可選方案。
節約農業資源是實施農業可持續發展的基礎之一,是核心內容。農業資源,例如土壤、氣候、植物和水等是廣泛分布在地球表面、而且不斷地變化的自然資源。要想合理利用農業資源就必須掌握它們的分布、性質及其利用的變化,并取得現時性資料,這用常規技術是無法實現的。科學實驗已經證明,只有運用包括衛星遙感技術、地理信息技術、全球定位技術、空間分析技術、模擬模型技術、網絡技術和人工智能技術等綜合的現代信息技術,建立農業資源信息系統,才有可能及時地為國民經濟建設提供現時性的環境資料,并為領導或經營者提供決策咨詢方案,以提高領導農業生產的主動性。據預測,利用全球定位系統、變量播種機和變量施肥機等,重大農業災害的程度會得到較大程度的預防和控制,農民在每畝田的農活用工量可望從目前的10個左右降至1—2個,種子和化肥的使用量將減少30%—50%,產量卻提高10%—30%,其結果必然是農民在輕松勞作的同時,得到更為豐厚的回報。
(四)生態農業大發展所謂生態農業,是指在農業生產中,以生態科學和原理為指導,利用動物、植物、微生物之間的相互依存關系,應用現代科學技術,保護、培植和充分利用自然資源,防止和減少環境污染,形成農林牧副漁良性循環,保持大農業穩定發展。
世界上所有國家都不同程度地存在著各種生態環境問題,人口的增加、工農業生產的發展,都加劇了問題的嚴重性。
英國著名經濟學家Barbara Ward(1914—1981)很早以前就認為美國現代化農業的道路是行不通的。他對中國南方和東南亞一些國家,將種植水稻和養畜、養魚結合,充分利用土地和生物資源,保持良好生態環境的作法十分欣賞,而且提出一個十分有價值的觀點:“唯一能夠生產足夠糧食,滿足日益增長的人口需要的方式,是將所有適合耕作的土地,實行雙作和三作。”由此可見,中國長期以來實行的間作、套作、混作、輪作,施用糞肥、廄肥、綠肥,實行生物防治,充分利用土地,精耕細作等似乎落后,但是保證了農業長期持續發展的技術,實際上是先進的生產方式,應該作為今后實現農業現代化的一個主要戰略方針。
為了創造一個生態平衡的農業,就必須拋棄原有的以大量消耗石油、化肥、化學農藥為代表的農業現代化的模式,取而代之的是以遺傳工程、生物技術為主的高技術方法。當今時代由于分子生物學和細
胞遺傳工程等學科的飛快發展,在分子水平上探明生物機能已經成為可能。因此,人們對于利用生物遺傳工程技術的研究成果解決農業生產領域中存在的諸多問題寄予很大希望。
遺傳工程開始了人類首次涉足動植物機體內部的活動,通過改變基因結構,可以使植物生長得更好、產量更高,并具有內在的抗蟲、抗病、抗逆、抗旱和自肥能力;也可以使作物更有效地進行光合作用。在動物方面,運用遺傳工程,可以增加產量,提高品質,縮短生長期、妊娠期及增進家畜的各種性能。例如,將美洲駝和駱駝的基因互相移植,使新種具有兩者的優點。
遺傳工程還可以根據需要,使農牧產品產生某種特殊的品質(風味、色澤、酸甜度、營養價值等等)。科學家已經預見到,將來可以用遺傳工程技術育成超級瘦肉型的肉豬、帶有鹿肉風味(鹿肉在西方被視為野味之王)的牛肉。
人類目前主要糧食只有6種,科學家預見,到2025年,由于遺傳工程的應用,可以增加到37種。這對于豐富人類食物的來源,解決人口不斷增加、耕地日益減少的嚴峻問題,具有重大意義。
(五)都市型的工廠化農業日趨成熟自然農業最大的特點是靠天吃飯,其生產的狀況受自然因素影響很大。21世紀,由于實現工廠化,通過運用先進科技,農業生產將擺脫或部分擺脫自然條件的制約。所謂工廠化農業,是指在“農業生產車間”(塑料薄膜大棚,玻璃溫室等)內,借用陽光或人工燈光進行不間斷地農業生產。有的人認為,這是根本改變傳統農業的重要方向。
用現代科技裝備的工廠化農業,集成了生物技術、信息技術、新材料技術、自動化控制技術和現代先進農藝等,其間作物的播種、生長、施肥、灌溉、環控等全過程都實現自動化,稱得上是一個高水準的“種植工廠”。“種植工廠”可以通過對生物和環境的控制,使農業生產中的多種潛力得到充分發揮。首先,在自然或開放的條件下,水、肥、土、熱等很難控制,“種植工廠”則可以充分發揮農業環境的有關潛能。其次,良好的“工廠環境”為生物潛力的發揮創造了條件,使農作物的有機物合成、轉化和儲存等效率大大提高,形狀、味道和顏色良好。此外,“種植工廠”還能夠很大程度地發掘作物生產的時空潛力:一方面,作物可種植時間得以延長,復種指數得以提高,部分或完全擺脫季節的限制,一些農作物可做到常年均衡供應;另一方面,對溫度、光照、供水和營養的有效控制,使作物平面、垂直的生產空間得以拓展,有的立柱栽培技術可增加數倍產量。
農產品長途運輸不但降低品質,還要大量消耗能源,造成大氣乃至海洋的污染。不少農產品長途運輸的包裝材料,是不能“生物降解”的,造成了嚴重的環境問題。據美國環境保護局資料,從1963年到1971年,美國消費的食物,按重量不過增加2.3%,但是,食物運輸過程的大、小包裝材料,按重量卻增加了33%和39%,這就是增加了長途運輸的結果。
目前美國已經出現所謂“社區支持農業”(Community-Supported Agriculture)這種生產形態,就是企業將生產和消費在地區內結合起來,逐漸實現農產品的地區自給。
工廠化農業一般適于布局在都市的周圍,所以也有“都市型農業”之稱,因為“智能型農業工廠”不僅包括蔬菜、園藝花卉,還有畜禽、特種水產品生產以及微生物生產。由于都市有發達的信息、交通和完備的基礎設備,加之都市龐大的消費需求,未來的智能型農業工廠必將云集在都市周邊,成為都市經濟的重要支柱。
按西方統計,“都市型農業”主要是指“健康農業”和“外食農業”。健康農業是指為都市居民提供安全、放心、健康、新鮮、高質量食品和為市民提供休息、體育活動、農業體驗等的產業;外食農業是指盒飯、熟食、配菜以及餐飲、飯店、點心等專門為居民家庭自己不開伙、在外用餐而設立的產業。發達國家的農業產值和加工農產品產值相比,已經達到1:2以上,而我國則呈倒向比率,僅為1:0.4。因此,發展都市農業必須打破傳統觀念上的農業概念,發展大農業,使農業向第二、第三產業擴展、延伸。
綜上所述,我國是個農業大國,在當今經濟全球化的形勢下,我們必須研究農業現代化的發展趨勢,揚長避短,在做好基礎工作的前提下,創造條件,大力發展智力農業、精細農業、信息農業、生態農業等,從而使我國農業盡快走上現代化的道路.
