“新一輪工業(yè)革命是生物技術(shù)和信息技術(shù)、納米技術(shù)的整合。”中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院副院長(zhǎng)王韌接受《經(jīng)濟(jì)參考報(bào)》記者專訪時(shí)說，農(nóng)業(yè)是生物經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，生物農(nóng)業(yè)的發(fā)展將催生一系列新的產(chǎn)業(yè)并推動(dòng)生產(chǎn)和生活方式的轉(zhuǎn)變。
生物經(jīng)濟(jì)包含多重目標(biāo)
日前發(fā)布的《“十二五”國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》提出，生物產(chǎn)業(yè)要面向人民健康、農(nóng)業(yè)發(fā)展、資源環(huán)境保護(hù)等重大需求，強(qiáng)化生物資源利用等共性關(guān)鍵技術(shù)和工藝裝備開發(fā)，加快構(gòu)建現(xiàn)代生物產(chǎn)業(yè)體系。
王韌認(rèn)為，農(nóng)業(yè)不只是生產(chǎn)農(nóng)產(chǎn)品和食品，而且是“生物經(jīng)濟(jì)”的基礎(chǔ)。不論是動(dòng)物、植物還是微生物，生物經(jīng)濟(jì)的原料生產(chǎn)在很大程度上都是屬于農(nóng)業(yè)的范疇。
上述規(guī)劃中提出的“人民健康、農(nóng)業(yè)發(fā)展、資源環(huán)境保護(hù)”，都對(duì)生物經(jīng)濟(jì)特別是生物農(nóng)業(yè)提出了要求。王韌認(rèn)為，生物經(jīng)濟(jì)應(yīng)該包括幾個(gè)主要目標(biāo)，一是保證糧食安全和食品安全，滿足中國(guó)人不斷提高的營(yíng)養(yǎng)和健康需求；二是生物產(chǎn)業(yè)和生物經(jīng)濟(jì)要推動(dòng)國(guó)家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變；三是要致力于可持續(xù)發(fā)展，著力提高自然資源的利用率；四是為國(guó)家戰(zhàn)略資源尤其是能源和水資源的平衡做出貢獻(xiàn)。
“為了適應(yīng)這些要求，農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)方式、作物品種
、田間管理、產(chǎn)品加工等都要進(jìn)行改變。”王韌說，同時(shí)伴隨著產(chǎn)業(yè)鏈的延長(zhǎng)，把地里種出來的東西帶到餐桌上的過程中，安全的食品添加劑、生物塑料、生物農(nóng)藥、生物環(huán)境保護(hù)劑等新產(chǎn)品都會(huì)帶動(dòng)生物產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
王韌說，農(nóng)科院有一位老專家包建中教授10多年前曾提出“白色農(nóng)業(yè)”的概念，白色不是指塑料地膜，而是農(nóng)業(yè)微生物的工業(yè)化生產(chǎn)。因?yàn)檗r(nóng)業(yè)微生物的生產(chǎn)在發(fā)酵車間，人們都穿著白大褂，真菌的菌絲體也是白色的，所以叫“白色農(nóng)業(yè)”。“白色農(nóng)業(yè)”包括微生物肥料、農(nóng)藥、飼料、食品、環(huán)境調(diào)節(jié)劑、能源等系列產(chǎn)品。
其中，生物能源正在很大程度上改變著全球的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)。王韌介紹說，現(xiàn)在瑞典、德國(guó)、奧地利、丹麥等國(guó)家的產(chǎn)業(yè)化沼氣已經(jīng)初具規(guī)模，比如建在德國(guó)的全球最大規(guī)模沼氣反應(yīng)罐群，由15個(gè)厭氧發(fā)酵罐組成，年產(chǎn)生物天然氣4600萬立方米，可并入天然氣管網(wǎng)，年發(fā)電1.6億千瓦時(shí)，沼氣提純濃縮以后制成甲烷氣，還可直接提供給汽車作為能源。這將是生物產(chǎn)業(yè)一個(gè)重大的發(fā)展方向。
光水肥的“變奏”
“未來三十年中國(guó)將完成農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化。”王韌認(rèn)為，這個(gè)過程中需要解決的問題是，中國(guó)農(nóng)業(yè)和生物產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)——農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)水平如何提升。目前中國(guó)13個(gè)糧食主產(chǎn)省區(qū)供應(yīng)了全國(guó)80%以上的商品糧，但產(chǎn)糧大縣主要糧食作物的產(chǎn)量水平增長(zhǎng)已經(jīng)到了“天花板”，趕不上糧食需求增長(zhǎng)的速度。此外，包括主產(chǎn)區(qū)在內(nèi)，全國(guó)近70%的農(nóng)田是中低產(chǎn)田。
王韌認(rèn)為，提高農(nóng)作物的單產(chǎn)水平，一是遺傳學(xué)上的解決辦法，通過深入發(fā)掘動(dòng)植物種質(zhì)資源中的基因，實(shí)現(xiàn)品種的改良，這是提高未來農(nóng)業(yè)和糧食生產(chǎn)水平的最根本途徑；二是管理上的解決方案，比如通過精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)實(shí)現(xiàn)精量施肥，而精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)又基于GIS、GPS等信息技術(shù)。
王韌介紹說，第一次綠色革命是在上世紀(jì)60年代，以矮桿作物和高肥水、高農(nóng)化產(chǎn)品投入為代表；第二次綠色革命是在上世紀(jì)80年代，把自然資源的利用率和環(huán)境問題考慮了進(jìn)來；第三次綠色革命則是以分子生物學(xué)技術(shù)和基因組學(xué)技術(shù)為標(biāo)志。
通過分子生物學(xué)、基因組學(xué)等生物技術(shù)，將大幅提高作物對(duì)光、水、肥等資源的利用率。比如，玉米是碳4型植物，水稻、小麥?zhǔn)翘?型植物，而水稻、小麥的光能利用率只有1.5%左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于玉米。總部設(shè)在菲律賓的國(guó)際水稻所組織牽頭成立了一個(gè)聯(lián)盟，希望通過基因工程的辦法，將水稻由碳3轉(zhuǎn)為碳4植物。“這是非常有前瞻性和有野心的項(xiàng)目，一旦成功，將大大提高水稻的光合作用效率。”
對(duì)于正在發(fā)生的第三次綠色革命，王韌認(rèn)為，現(xiàn)在對(duì)遺傳基因和田間表現(xiàn)性狀的聯(lián)系進(jìn)行的新基因發(fā)掘研究?jī)H占國(guó)際農(nóng)業(yè)研究組織已收集保藏的農(nóng)作物遺傳資源的10%左右，對(duì)主要作物多品種、多產(chǎn)地的重測(cè)序和基因挖掘工作才剛剛開始，對(duì)于那些區(qū)域性強(qiáng)、種植面積小的作物，基因測(cè)序和分子育種研究還沒有真正開始。
王韌說，通過全基因組測(cè)序、基因組學(xué)、分子標(biāo)記輔助育種、轉(zhuǎn)基因技術(shù)等現(xiàn)代植物遺傳科技使“設(shè)計(jì)”作物品種成為可能，比如現(xiàn)在知道水稻12條染色體、5萬條基因的具體位置，將來要明確每個(gè)基因的功能，就可以設(shè)計(jì)出想要的品種。現(xiàn)在還談不上“設(shè)計(jì)”，只能把抗病、抗蟲、矮桿的基因轉(zhuǎn)進(jìn)去，而要大幅度提高肥料的利用率、改變品種的營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)(比如富含鐵、鋅或維生素)，還是長(zhǎng)期的目標(biāo)。
植物工廠：改變生產(chǎn)生活方式
家里有一臺(tái)電冰箱式的裝置，可以進(jìn)行蔬菜無土栽培，24到30天收一茬，基本能解決一個(gè)家庭的蔬菜需求——指著宣傳畫冊(cè)上的圖片，王韌向記者描述什么是家庭里的“植物工廠”。
《第三次工業(yè)革命》的作者里夫金提出，在新時(shí)代，數(shù)以億計(jì)的人們將在自己家里、辦公室里、工廠里生產(chǎn)出自己的綠色能源，并進(jìn)行分享，這將影響人們?nèi)绾巫錾狻⑷绾喂芾砩鐣?huì)和如何生活。
而在生物農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，建立在居民小區(qū)的植物工廠作為一種類似于“分布式能源”的新形態(tài)，也有可能推動(dòng)生產(chǎn)和生活方式的轉(zhuǎn)變。
“植物工廠將使生活方式和城市組織形態(tài)都發(fā)生變化。”王韌說，比如在大型商貿(mào)中心里建設(shè)植物工廠，下面幾層是商場(chǎng)和寫字樓，上面是植物工廠，三口之家在商場(chǎng)買完東西，就可以直接坐電梯上樓采摘蔬菜。在小區(qū)里的蔬菜花卉中心，居民也可以自種、自采、自供，解決城市擴(kuò)張之后蔬菜產(chǎn)銷區(qū)分離的問題。
王韌認(rèn)為，在摩天大樓里不僅可以種植物，甚至可以養(yǎng)牛、養(yǎng)羊，這不是科學(xué)幻想，而是未來都市農(nóng)業(yè)的發(fā)展藍(lán)圖，再過五年可能就會(huì)變成現(xiàn)實(shí)。屆時(shí)城市內(nèi)農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)、加工、包裝、配送的企業(yè)或連鎖店，加上為其提供設(shè)備和服務(wù)的專業(yè)公司，將形成完整的產(chǎn)業(yè)鏈。
據(jù)了解，植物工廠已經(jīng)成為農(nóng)業(yè)高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要組成部分。目前，僅日本就建成了50家各類型號(hào)的蔬菜工廠，2011年，由農(nóng)林水產(chǎn)省出資1000億日元、經(jīng)濟(jì)貿(mào)易工業(yè)省出資500億日元補(bǔ)助科研單位、企業(yè)和農(nóng)戶再發(fā)展100家，以解決日本當(dāng)前農(nóng)業(yè)面臨的諸多問題；美國(guó)還提出了利用蔬菜工廠技術(shù)實(shí)現(xiàn)“摩天大樓農(nóng)業(yè)”以及為宇宙空間站和星球探索提供食物保障的計(jì)劃；歐洲各國(guó)也在從節(jié)能和降低運(yùn)行成本的角度進(jìn)行蔬菜工廠的研發(fā)，極大地推動(dòng)了蔬菜工廠的發(fā)展。