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林万龙:新质生产力正在改变农业

中农博后    2024-3-22 16:37:56    作者:新京报    浏览量:
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在许多人固有的印象之外,今天的农业正在发生梦一般的变化,利用人工智能的精准育种,操控无人机在空中喷药,驾驶大器械在平原上纵横……

2024年政府工作报告提出,大力推进现代化产业体系建设,加快发展新质生产力。作为第一产业,农业产业中的新质生产力如何体现,又如何进一步发展新质生产力,推动农业现代化建设?新京报记者采访了中国农业大学副校长林万龙,他表示,“在新的科技革命中,新质生产力正在快速改变农业的产业模式,在未来,还有更广阔的应用前景。”

农业不再是人们想象的模样

现代农业是什么样的?当许多人对农业的印象,还停留在“面朝黄土背朝天”的劳动时,农业早已经发生了天翻地覆的变化。

尽管新质生产力是一个新的概念,但事实上,随着新一轮科技革命的推进,农业的生产方式、产业模式,都在发生着剧烈的变化,“有国外学者认为,现代农业科技将有五大突破点,多学科交叉和系统方法、传感技术、数据科学和信息科学、基因组学和精准育种、微生物组学。这些领域,看起来和土地上耕作的农业相距甚远,但事实上,它们正在深刻地改变着现代农业。”

种业是农业的芯片,也是现代农业发展的利器,而生物、信息等技术的发展的应用,正在彻底改变育种模式,“过去育种,主要靠育种家对育种材料进行表型观察,通过育种家的经验、劳动和坚守,看看地里哪一株长得好,把它选出来,继续培育。这种方式要耗费大量的人力物力,还有时间,一个品种的育成,往往要10年乃至更久,有时候还需要一点儿运气。”林万龙说,“但现在,随着生物学的发展,我们对生物基因的认识越来越深入,再通过数字技术甚至人工智能,可以进行精准组合和匹配,然后再拿到田间验证,这种以分子设计为依托,采用基于基因组选择模型的表型预测,以及基因组定向改造技术,实现育种定制和智能决策的育种方式,可以成为精准育种,甚至可以是定制育种,我们需要抗旱的,就定制化地去培育抗旱的,需要耐冷的,就去精准培育耐冷的品种。”

这样的场景,曾经只出现人人们的梦想中,但如今,已经成为现实,林万龙说,“在动植物的育种中,大量的新技术正在快速应用,改变了传统的育种模式,让育种变得更精准、更快速,比如一个粮食作物新品种,过去需要10年才有可能育成,现在只需要3到5年。我们还有植物工厂,还可以继续缩短植物育种的时间,在大田中,可能一年只能种1代或者2代,但在植物工厂,可以繁衍5、6代,选育的时间自然更短了。”

有智慧的农田是什么样的

当前,人工智能技术发展迅速,在各个领域中发挥着越来越重要的作用,算力正在成为新的生产力,那么在传统的农田中,人工智能是否有用武之地呢?

“智能化恰恰是农业发展的未来之一。”林万龙说,无论种植业还是养殖业,智慧化生产方式,其实都已经在现实中落地。尽管完全无人的智慧农场、智慧牧场仍然很少,但不可否认的是,它们确实已经出现。

在农田中遍设传感器,每一株作物都在全天候的监控之下,水、肥、温度的变化,病虫害的发生……都可以在最快的时间内,反映到后台,根据设置好的程序,自动补充水肥,调控温度,无人机自动飞出,喷药防治……

当人脸识别尚未普及的时候,在牧场中,猪脸识别技术和设备就已经开始运用,智慧化设备,可以精准识别每一头牲畜,知道它是否进食、喝水,了解它的健康状况……

“智能化的技术在农业上的应用已经非常广泛,比如在奶牛、羊、猪的养殖中,已经有了很好的设备,比如监测动物的传感器,可以实时采集动物的数据,这些已经不是实验室的研究项目,而是市场上销售的产品。”林万龙说,“还有农场中,后台控制的除草机、植保无人机等。事实上,在整个农业生产中,从育秧到收割,每一个环节,都有智能化的设备,可以实现完全无人化管理。而且,这些技术和设备,正在快速地发展和提升,在不远的将来,就可能真正普及到农业生产中,那时候的农业生产,将和现在完全不同。”

农业工厂里的未来农业场景

农业和工厂,两个看似没有关联的概念,在现代农业技术的支撑下,正在互相融合。

当前,植物工厂技术发展迅速,在蔬菜生产、作物育种等多种领域发挥作用,林万龙介绍,“植物工厂技术当前已经很成熟,并且在许多方面都有应用,许多人觉得植物工厂只能种植一些小型叶菜,但其实,水稻、玉米这样的大田作物,也可以在植物工厂中种植,比如水稻,原本需要120天的生长期,在植物工厂里,只需要60天左右。农业生产中,有两个重要的影响因素,一个是环境,典型的如天气,常说农业靠天吃饭,就是因为它受天气影响很大,第二个是植物自身的生长规律。而在植物工厂中,我们可以为植物营造最适合的环境,让它完全发挥自身的潜力,长得更快、更好。”

动物也是工厂,在我国,高楼养猪已普遍出现,最高的达到26层,且已投入生产,“高楼养猪融汇了多个领域的技术成果,不只是把猪搬到了楼上。事实上,里面有工程学、数学、信息科学、环境科学等诸多领域的科学技术和设备,如在猪场中,已经可以实现机器人巡检,不需要人观察,既可以减少劳动投入,也能有效减少病菌侵入,效率也更高。”

工厂中,不只有种植和养殖,随着现代技术的发展,人工合成食物已经成为现实,动物蛋白、植物蛋白、淀粉合成等技术,正在走出实验室,走进工厂。“比如2021年,中国科学院天津工业生物技术研究所,研发了新的人工淀粉合成途径。该方法合成淀粉的效率约为玉米淀粉合成的8.5倍,理论上1 立方米大小的生物反应器中,每年淀粉生产量相当于约5亩玉米地。”

一个基于大食物观的未来农业,正在渐渐成型,而这也将逐渐改变人类的膳食营养状况,林万龙说,“基于植物工厂、植物细胞工厂、动物细胞工厂、微生物细胞工厂、化学合成等新型生产模式,利用基因编辑、细胞培养、代谢调控、重组加工等技术,开发多元化、个性化的营养健康未来食品,是农业发展的趋势之一。在这样的趋势下,未来的食品将是多元化的,有满足生存需求的,更有满足人们健康需求的,举例来说,针对特殊群体的特殊农作物,如适合高血糖患者的大米、小麦,如今已经有很多品种。甚至未来还有可能出现基于健康大数据的营养定制,可以满足每个人个性化的需求。”

改变人类健康的未来农业

作为第一产业,农业在许多方面,发挥着普通人并不了解的作用,如生态发展,种植业减排固碳、养殖业减污降碳、渔业减排增汇、可再生能源代替等,都在未来的生态绿色和可持续发展中,占据重要地位。

“随着减肥节水等一系列技术的研发和应用,绿色作物生产,绿色种养循环,绿色产品产业等,最终都在影响着绿色生态环境的建设和维护。”林万龙说,“值得注意的是,当前火热的生物制造技术,也和农业息息相关,生物制造是以微生物细胞或以酶蛋白为催化剂,进行化学品合成、或以生物质为原料,转化合成能源化学品与材料,促使能源与化学品脱离石油化学工业路线的新模式。生物制造技术的发展,可以从根本上改变传统制造业的生产模式。如利用生物+医药、生物+化工、生物+能源、生物+轻工等全新生产方式,诞生出了一大批全新产品,如重组蛋白药物、生物航空煤油、生物降解塑料等等,生物制造被认为具有引领‘第四次工业革命’的潜力,未来前景十分广阔。据预测,全球生物制造产值接近30万亿美元。”

同时,农业还和人类的健康息息相关,林万龙介绍,比如人兽共患病的防治,一直都是一个重大的公共卫生工作,许多给人类健康带来严重风险的疾病,最初都是从动物身上传播而来的,所以我们国家这些年一直在推动关口前移、人病兽防等工作,同时通过科研攻关,在疾病防治、检疫等各个环节,加强人兽共患病的预防。

现代生物学和医学的发展,也让农业更多参与到人类健康的保护中,林万龙介绍,“比如我们在涿州的基地,养了很多猪,这些猪不是为了生产肉食,也不是为了研发养殖技术,而是用于开展人类发育和疾病研究等,我们有一个猪规模化基因编辑平台,可以进行器官移植等各方面的研究,在心血管领域,人类和猪有非常高的接近性,世界上已经有将猪的心脏移植给人的成功案例,猪也是人类疾病研究中的典型模式生物之一,所以这方面的未来非常广阔。”

新质生产力需要新的人才

上穷碧落下黄泉,科技创新驱动的新质生产力提升,正在全方位地改变着传统的农业模式,也正在把科幻变成现实。

但农业的未来远不止于此。林万龙说,“我国是农业大国,但还不是农业强国,和世界上的农业强国相比,我们在许多方面都有差距,紧靠传统生产力的提高,很难真正缩短这些差距,只有推动新质生产力的提升,才能更快实现农业强国建设、农业现代化建设的目标。”

怎样才提升农业领域的新质生产力?林万龙认为,人才培养是最重要的基础之一。

“提升新质生产力,推动农业现代化建设,人才是关键,但未来需要怎样的人才?首先要考虑的是,人才培养要瞄准什么样的业态,是新业态还是传统业态?人才培养要紧盯怎样的科技,是前沿科技还是常规科技?我们要培养什么样的人,是领军的创新人才,还是普通的人才?答案很简单,我们需要瞄准新的业态,盯紧前沿科技,培养领军的创新人才。”林万龙说。

如何培养这样的人才,林万龙表示,“我们当前正在尝试许多新的方法,我们强化招生宣传,在生源上要提高质量,创新培养模式,比如中国农业大学开创的科技小院,让学生在一线的生产中学习和实践,把论文写在大地上,在生产中发现问题,解决问题。在专业布局和升级改造中,不再局限于那些传统的涉农学科,而是推动多学科交叉融合,重构农科专业的新体系,比如农业智能装备工程、兽医公共卫生、生物智能科学与工程、全球治理发展等,这些专业结合了农业科学、信息科学、医学、工程科学等诸多领域,目的是培养真正跨学科的创新人才,当未来他们投身于农业,必然会改变农业的模样,为农业新质生产力的提升提供巨大的动力。”