張延君　劉進寶

農(nóng)業(yè)高新技術(shù)（Agricultural High and New Technology）是指高新技術(shù)在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用，它既屬于農(nóng)業(yè)技術(shù)的范疇也屬于高新技術(shù)的范疇，是建立在現(xiàn)代科學(xué)理論和最新科技發(fā)展基礎(chǔ)上的科學(xué)知識和技術(shù)成果。農(nóng)業(yè)高新技術(shù)涉及到種植業(yè)、林業(yè)、畜牧業(yè)、漁業(yè)等不同領(lǐng)域，體現(xiàn)為6大技術(shù)群體：信息技術(shù)群、新材料技術(shù)群、新能源技術(shù)群、生物技術(shù)群、海洋技術(shù)群和空間技術(shù)群。在《國家農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)項目和資金管理暫行辦法》中，認為農(nóng)業(yè)高新技術(shù)包括利用生物技術(shù)（基因技術(shù)、細胞技術(shù)）繁育的動植物良種；農(nóng)業(yè)信息技術(shù)（包括各種專家系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)）；設(shè)施農(nóng)業(yè)技術(shù)（包括溫室技術(shù)、無土栽培技術(shù)、基質(zhì)栽培技術(shù)）；節(jié)水栽培技術(shù)（包括滴灌、微灌和噴灌技術(shù)）；核技術(shù)（用干農(nóng)業(yè)育種技術(shù)）；現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機械技術(shù)（帶電腦程序控制）；農(nóng)產(chǎn)品精加工、保鮮技術(shù)；精準（確）農(nóng)業(yè)技術(shù)；能源、新材料技術(shù)；以生態(tài)農(nóng)業(yè)為主的多色農(nóng)業(yè)技術(shù)等。

農(nóng)業(yè)高新技術(shù)對我國的糧食安全具有重要意義。一是農(nóng)業(yè)高新技術(shù)的推廣應(yīng)用，能夠形成新興產(chǎn)業(yè)和新的經(jīng)濟增長點，成為農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要推動力；二是可以運用高新技術(shù)改造傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)，使農(nóng)業(yè)高新技術(shù)向傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)迅速滲透和擴散，提高農(nóng)業(yè)技術(shù)含量、技術(shù)水平和糧食生產(chǎn)力；三是利用農(nóng)業(yè)高新技術(shù)，可以改變傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)造成的資源浪費和生態(tài)破壞，促進糧食生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實施。

一、國外農(nóng)業(yè)高新技術(shù)及其應(yīng)用

世界農(nóng)業(yè)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)主要是生物技術(shù)和信息技術(shù)對傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的改造。以美國為代表的經(jīng)濟發(fā)達國家，利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)培養(yǎng)作物及畜禽新品種；利用克隆技術(shù)進行動植物優(yōu)良品種的快速繁育；以電子設(shè)備、衛(wèi)星和互聯(lián)網(wǎng)為手段，以專家系統(tǒng)為核心的精確農(nóng)業(yè)等，己經(jīng)極大地改變了世界農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)方式，促進了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式的根本轉(zhuǎn)變。

(一)植物轉(zhuǎn)基因育種及其產(chǎn)業(yè)化

生物技術(shù)在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用，主要是轉(zhuǎn)基因動植物育種、克隆和生物制劑。十幾年來，世界各國己經(jīng)試種的轉(zhuǎn)基因植物超過4500種，其中己經(jīng)批準商業(yè)化種植的接近90種。如耐儲藏的番茄，抗病蟲的馬鈴薯，抗蟲和抗除草劑的棉花、大豆、玉米，提高了有效成分的油菜、抗病毒的南瓜、木瓜以及具有特殊功能的產(chǎn)品等，都己經(jīng)進入了市場。根據(jù)國際農(nóng)業(yè)生物應(yīng)用機構(gòu)（ISAAA）統(tǒng)計，全世界的轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品主要是大豆和棉花，2003年有18個國家播種轉(zhuǎn)基因作物，美國、阿根廷、加拿大、巴西、中國和南非等六個國家的轉(zhuǎn)基因作物占到世界轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物播種面積99%，其中美國播種面積4280萬公頃，占到世界總量的63%左右。阿根廷位居第二，播種面積為1390萬公頃，而且增長速度非?？?。1996年全世界種植面積為170萬公頃，2003年擴大到了6,770萬公頃，比2002年增加了15%。2003年世界上約有700萬農(nóng)民播種轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物，比2002年提高了100萬。有人預(yù)測，在未來5年內(nèi)，轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的種植面積將會達到1億公頃，發(fā)展到25個國家；到2005年全球與種子有關(guān)的基因工程的產(chǎn)值將達到80億美元，到2015年將達到250億美元。

(二)信息技術(shù)得到廣泛應(yīng)用

在信息技術(shù)對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的改造中，農(nóng)業(yè)首受其惠。農(nóng)業(yè)是利用光熱水土氣等自然資源從事有生命物質(zhì)生產(chǎn)的產(chǎn)業(yè)，因此具有分散性、區(qū)域性、時變性、經(jīng)驗性、穩(wěn)定性和可控制程度低等行業(yè)弱勢。而信息技術(shù)為克服農(nóng)業(yè)弱勢提供了有力的武器。信息技術(shù)在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用主要是農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)（AES）、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、3S技術(shù)和精確農(nóng)業(yè)。農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)最早于1986年出現(xiàn)在美國（即著名的Grossym棉花專家系統(tǒng)），到1996年在荷蘭召開的計算機農(nóng)業(yè)應(yīng)用國際會議上，就有了上百種農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)軟件?，F(xiàn)在專家系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)傳送走到田間和飼養(yǎng)場正成為一種趨勢。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)正在彌補農(nóng)業(yè)的分散和閉塞的弱勢，如在德國17萬全業(yè)農(nóng)戶中，2001年有7.5萬農(nóng)戶使用了計算機,有5.5萬戶農(nóng)戶使用互聯(lián)網(wǎng)。以3S技術(shù)為基礎(chǔ)的精確農(nóng)業(yè)己經(jīng)成為當(dāng)今世界農(nóng)業(yè)發(fā)展的新潮流，1998年美國精確農(nóng)業(yè)服務(wù)商和種子公司的調(diào)查表明，在他們的用戶中，82％的客戶在土壤采樣時使用農(nóng)田信息系統(tǒng)（GIS），74％用GIS制圖，38％收割機帶測產(chǎn)器，61％采用產(chǎn)量分析，77％采用精確農(nóng)業(yè)技術(shù)。

二、國內(nèi)農(nóng)業(yè)高新技術(shù)及其應(yīng)用

從總體上講，我國農(nóng)業(yè)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)起步較晚，正處于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)變的重要階段，以生物技術(shù)、信息技術(shù)為代表的現(xiàn)代高技術(shù)向糧食生產(chǎn)領(lǐng)域轉(zhuǎn)移與應(yīng)用，并且已經(jīng)取得一定成就，有些技術(shù)的研究還處于國際先進水平，具體情況如下：

(一)生物技術(shù)和常規(guī)技術(shù)相結(jié)合，培育出大量優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、多抗農(nóng)作物新品種

我國正在研究的轉(zhuǎn)基因生物有130多種，涉及的基因種類超過100種。特別是在轉(zhuǎn)基因抗蟲棉、轉(zhuǎn)基因水稻、基因工程疫苗等領(lǐng)域的研究成果已居世界前列。自1997年至2003年9月，經(jīng)過安全評價，農(nóng)業(yè)部批準水稻、玉米、棉花、大豆、油菜、馬鈴薯等10多種轉(zhuǎn)基因植物進入田間環(huán)境釋放，批準轉(zhuǎn)基因棉花、番茄、甜椒等植物和獸用微生物基因工程疫苗進入商業(yè)化生產(chǎn)。2002年，我國轉(zhuǎn)基因作物種植面積突破210萬公頃，成為繼美國、加拿大、巴西、阿根廷之后的轉(zhuǎn)基因作物種植大國。超級雜交水稻的研究工作更是處于世界領(lǐng)先水平，中國工程院院士、雜交水稻之父袁隆平為代表的“超級雜交稻”新品種2003年實現(xiàn)畝產(chǎn)823公斤的海南水稻單產(chǎn)歷史最高紀錄。

(二)信息技術(shù)開始進入農(nóng)業(yè)領(lǐng)域

信息技術(shù)實際上己經(jīng)滲透到農(nóng)業(yè)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的各個領(lǐng)域。我國已初步構(gòu)建了適合我國國情的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)信息技術(shù)研究與示范體系，推進了我國農(nóng)業(yè)信息化進程，加快了傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的轉(zhuǎn)變。如已經(jīng)初步建立的多平臺稻麥品質(zhì)遙感數(shù)據(jù)解析方法和數(shù)學(xué)模型、稻麥品質(zhì)光譜診斷數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等。信息技術(shù)與農(nóng)業(yè)技術(shù)有機集成，實現(xiàn)跨學(xué)科的技術(shù)協(xié)作，在農(nóng)業(yè)信息軟件開發(fā)工具和數(shù)據(jù)建模工具開發(fā)上取得了重要進展。農(nóng)業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展非常迅速，已建立起了一批農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)庫及其應(yīng)用系統(tǒng)，為我國農(nóng)業(yè)宏觀管理、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)科技單位開發(fā)利用農(nóng)業(yè)信息技術(shù)提供保障。

(三)初步構(gòu)建了現(xiàn)代節(jié)水農(nóng)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)化體系

在“十五”期間，科研人員在生物節(jié)水、農(nóng)藝節(jié)水、工程節(jié)水和新產(chǎn)品開發(fā)方面取得了創(chuàng)新性成果，為我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提高水資源利用率、發(fā)展節(jié)水型農(nóng)業(yè)、推進社會經(jīng)濟與資源利用的協(xié)調(diào)發(fā)展和社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展提供了技術(shù)支持。我國專家在生物集雨、農(nóng)藝節(jié)水技術(shù)、工程節(jié)水技術(shù)和節(jié)水新產(chǎn)品開發(fā)方面，取得了多項重大成就，并且開始應(yīng)用。已建成楊凌農(nóng)業(yè)機械化新技術(shù)新機具試驗示范園、太行山雨水集蓄利用等節(jié)水技術(shù)與新產(chǎn)品示范應(yīng)用基地25個。

三、應(yīng)用農(nóng)業(yè)高新技術(shù)提高我國糧食安全水平

(一)作物分子育種研究與產(chǎn)業(yè)化

自二十世紀五十年代以來，主要農(nóng)作物實行矮化育種和推廣利用雜種優(yōu)勢帶動農(nóng)業(yè)生產(chǎn)出現(xiàn)了兩次飛躍，使全球糧食生產(chǎn)穩(wěn)步發(fā)展。但我國隨著人口增長、城市化步伐加快，耕地面積減少和水資源短缺已成為不可避免的趨勢，因此構(gòu)筑糧食安全供給體系已成為我國和大多數(shù)發(fā)展中國家的優(yōu)先課題。實踐證明，良種是最重要的糧食生產(chǎn)要素之一，每次新品種的更換都使糧食產(chǎn)量提高10%以上。因此不斷選育優(yōu)質(zhì)超高產(chǎn)農(nóng)作物新品種已成為保障糧食安全、增強農(nóng)產(chǎn)品市場競爭力的重要措施。

進入21世紀，我國農(nóng)業(yè)科研部門要結(jié)合我國作物種質(zhì)資源優(yōu)勢，系統(tǒng)研究集成分子育種技術(shù)與常規(guī)育種技術(shù)，挖掘、開發(fā)重要的基因資源，鞏固、發(fā)展我國在轉(zhuǎn)基因植物研究與產(chǎn)業(yè)化和分子標記輔助育種方面的成就，建立現(xiàn)代高效育種技術(shù)體系，培育并儲備一批主要作物“超高產(chǎn)”新品種（組合）和新材料；推廣一批突破性的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)專用新品種，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。實現(xiàn)水稻、小麥、玉米和大豆品種的新一次更新?lián)Q代，全面提高我國糧食單產(chǎn)。

（二）耕地資源持續(xù)高效利用

我國耕地不僅數(shù)量少，而且質(zhì)量差。我國人均耕地僅為世界人均數(shù)量的45%。近年，隨著退耕還林還草和經(jīng)濟建設(shè)占地，耕地的數(shù)量在繼續(xù)下降。從1996年到2002年，我國的耕地從19.51億畝減少到18.89億畝，6年減少了6200萬畝，人均耕地也從1996年的1.59畝降到了2002年的1.48畝。由于耕地產(chǎn)出多、投入少，用養(yǎng)失衡，導(dǎo)致耕地地力明顯下降。我國耕地土壤有機質(zhì)含量偏低，全國耕地土壤有機質(zhì)平均僅為1.8%，旱地土壤有機質(zhì)平均僅為1.0%左右，與歐洲和北美等發(fā)達國家耕地的地力水平差距較大。

因此，應(yīng)當(dāng)針對制約資源高效利用的關(guān)鍵瓶頸，利用現(xiàn)代信息結(jié)束與傳統(tǒng)耕作技術(shù)相結(jié)合，系統(tǒng)開展耕地質(zhì)量保護關(guān)鍵技術(shù)研究，進行農(nóng)田養(yǎng)分精準管理關(guān)鍵技術(shù)研究，使耕地資源得到高效的可持續(xù)利用。

（三）水資源的可持續(xù)利用

我國是一個水資源嚴重短缺的國家，水資源總量為28100億m3，人均水資源占有量約為2200m3，僅為世界平均水平的1/4。預(yù)計到2030年，我國人口將達到高峰，約為16億。按現(xiàn)有水資源量估計，人均水資源量將下降到1760m3，接近國際公認的嚴重缺水警戒線1700m3！此外，我國水資源時空分布極為不均，占國土面積65%、人口40%和耕地51%的北方地區(qū)水資源總量只占全國的1/5，許多地區(qū)的人均水資源占有量大大低于嚴重缺水警戒線。水資源短缺已成為我國國民經(jīng)濟和社會可持續(xù)發(fā)展的制約因素。

農(nóng)業(yè)是用水大戶，目前農(nóng)業(yè)用水量約為4000億m3，占全國總用水量的70%。同時，農(nóng)業(yè)用水效率很低，我國渠灌區(qū)灌溉水利用率僅為40%-50%，井灌區(qū)也只有60%；旱作區(qū)降水利用率僅為56%，其中還有26%的水分消耗于田間的無效蒸發(fā)，產(chǎn)出低而不穩(wěn)。農(nóng)業(yè)用水效益指標遠低于節(jié)水農(nóng)業(yè)發(fā)達國家的水平，農(nóng)業(yè)節(jié)水有著巨大的潛力。

因此，要在研究節(jié)水農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)理論和應(yīng)用技術(shù)的基礎(chǔ)上，將農(nóng)業(yè)水資源的利用效率、作物水分生產(chǎn)效率和水資源的再生利用率和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益緊密結(jié)合；將高新技術(shù)、新材料和新設(shè)備與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)相結(jié)合，加大農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)和產(chǎn)品中的高科技含量，建立適合國情的節(jié)水農(nóng)業(yè)技術(shù)體系，形成較為完善的節(jié)水農(nóng)業(yè)技術(shù)和產(chǎn)品市場，加快傳統(tǒng)粗放型農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代精準型農(nóng)業(yè)的轉(zhuǎn)變進程。

（四）數(shù)字農(nóng)業(yè)技術(shù)的研究和應(yīng)用

進入21世紀，生物技術(shù)、信息技術(shù)的突破及其在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，將大大加速農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進程，使傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)發(fā)生革命性的變化。數(shù)字農(nóng)業(yè)作為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)最前沿的發(fā)展領(lǐng)域，將有效促進現(xiàn)代信息技術(shù)與農(nóng)業(yè)的融合，在數(shù)字水平上對我國農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營、流通管理、信息服務(wù)以及農(nóng)業(yè)資源環(huán)境等整個領(lǐng)域進行設(shè)計改造，最終實現(xiàn)農(nóng)業(yè)數(shù)字化。

信息化是加快我國實現(xiàn)工業(yè)化和現(xiàn)代化的戰(zhàn)略選擇，農(nóng)業(yè)信息化是國民經(jīng)濟信息化的組成部分，是提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力和農(nóng)業(yè)資源管理與利用水平最有效的途徑。信息技術(shù)在我國農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用雖起步較晚，但需求日趨增長，發(fā)展速度很快。數(shù)字農(nóng)業(yè)作為農(nóng)業(yè)信息化的切入點和突破口，可以總攬信息技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的集成應(yīng)用，構(gòu)建我國農(nóng)業(yè)信息技術(shù)發(fā)展體系。數(shù)字農(nóng)業(yè)將用數(shù)字化的技術(shù)重塑現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，從根本上改變農(nóng)業(yè)傳統(tǒng)落后的面貌，有力推動農(nóng)業(yè)增長方式轉(zhuǎn)變和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與農(nóng)村經(jīng)濟結(jié)構(gòu)調(diào)整優(yōu)化，加速農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進程，全面提高農(nóng)業(yè)國際競爭力，對促進農(nóng)業(yè)持續(xù)高效發(fā)展意義重大。