“新一輪工業(yè)革命是生物技術和信息技術、納米技術的整合。”中國農業(yè)科學院副院長王韌接受《經濟參考報》記者專訪時說，農業(yè)是生物經濟的基礎，生物農業(yè)的發(fā)展將催生一系列新的產業(yè)并推動生產和生活方式的轉變。
生物經濟包含多重目標
日前發(fā)布的《“十二五”國家戰(zhàn)略性新興產業(yè)發(fā)展規(guī)劃》提出，生物產業(yè)要面向人民健康、農業(yè)發(fā)展、資源環(huán)境保護等重大需求，強化生物資源利用等共性關鍵技術和工藝裝備開發(fā)，加快構建現(xiàn)代生物產業(yè)體系。
王韌認為，農業(yè)不只是生產農產品和食品，而且是“生物經濟”的基礎。不論是動物、植物還是微生物，生物經濟的原料生產在很大程度上都是屬于農業(yè)的范疇。
上述規(guī)劃中提出的“人民健康、農業(yè)發(fā)展、資源環(huán)境保護”，都對生物經濟特別是生物農業(yè)提出了要求。王韌認為，生物經濟應該包括幾個主要目標，一是保證糧食安全和食品安全，滿足中國人不斷提高的營養(yǎng)和健康需求；二是生物產業(yè)和生物經濟要推動國家產業(yè)結構調整和經濟發(fā)展方式轉變；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；四是為國家戰(zhàn)略資源尤其是能源和水資源的平衡做出貢獻。
“為了適應這些要求，農業(yè)的生產方式、作物品種、田間管理、產品加工等都要進行改變。”王韌說，同時伴隨著產業(yè)鏈的延長，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、生物農藥、生物環(huán)境保護劑等新產品都會帶動生物產業(yè)的發(fā)展。
王韌說，農科院有一位老專家包建中教授10多年前曾提出“白色農業(yè)”的概念，白色不是指塑料地膜，而是農業(yè)微生物的工業(yè)化生產。因為農業(yè)微生物的生產在發(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“白色農業(yè)”。“白色農業(yè)”包括微生物肥料、農藥、飼料、食品、環(huán)境調節(jié)劑、能源等系列產品。
其中，生物能源正在很大程度上改變著全球的能源消費結構。王韌介紹說，現(xiàn)在瑞典、德國、奧地利、丹麥等國家的產業(yè)化沼氣已經初具規(guī)模，比如建在德國的全球最大規(guī)模沼氣反應罐群，由15個厭氧發(fā)酵罐組成，年產生物天然氣4600萬立方米，可并入天然氣管網，年發(fā)電1.6億千瓦時，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。這將是生物產業(yè)一個重大的發(fā)展方向。
光水肥的“變奏”
“未來三十年中國將完成農業(yè)的現(xiàn)代化。”王韌認為，這個過程中需要解決的問題是，中國農業(yè)和生物產業(yè)的基礎——農產品生產水平如何提升。目前中國13個糧食主產省區(qū)供應了全國80%以上的商品糧，但產糧大縣主要糧食作物的產量水平增長已經到了“天花板”，趕不上糧食需求增長的速度。此外，包括主產區(qū)在內，全國近70%的農田是中低產田。
王韌認為，提高農作物的單產水平，一是遺傳學上的解決辦法，通過深入發(fā)掘動植物種質資源中的基因，實現(xiàn)品種的改良，這是提高未來農業(yè)和糧食生產水平的最根本途徑；二是管理上的解決方案，比如通過精準農業(yè)實現(xiàn)精量施肥，而精準農業(yè)又基于GIS、GPS等信息技術。
王韌介紹說，第一次綠色革命是在上世紀60年代，以矮桿作物和高肥水、高農化產品投入為代表；第二次綠色革命是在上世紀80年代，把自然資源的利用率和環(huán)境問題考慮了進來；第三次綠色革命則是以分子生物學技術和基因組學技術為標志。
通過分子生物學、基因組學等生物技術，將大幅提高作物對光、水、肥等資源的利用率。比如，玉米是碳4型植物，水稻、小麥是碳3型植物，而水稻、小麥的光能利用率只有1.5%左右，遠遠低于玉米。總部設在菲律賓的國際水稻所組織牽頭成立了一個聯(lián)盟，希望通過基因工程的辦法，將水稻由碳3轉為碳4植物。“這是非常有前瞻性和有野心的項目，一旦成功，將大大提高水稻的光合作用效率。”
對于正在發(fā)生的第三次綠色革命，王韌認為，現(xiàn)在對遺傳基因和田間表現(xiàn)性狀的聯(lián)系進行的新基因發(fā)掘研究僅占國際農業(yè)研究組織已收集保藏的農作物遺傳資源的10%左右，對主要作物多品種、多產地的重測序和基因挖掘工作才剛剛開始，對于那些區(qū)域性強、種植面積小的作物，基因測序和分子育種研究還沒有真正開始。
王韌說，通過全基因組測序、基因組學、分子標記輔助育種、轉基因技術等現(xiàn)代植物遺傳科技使“設計”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，將來要明確每個基因的功能，就可以設計出想要的品種。現(xiàn)在還談不上“設計”，只能把抗病、抗蟲、矮桿的基因轉進去，而要大幅度提高肥料的利用率、改變品種的營養(yǎng)結構(比如富含鐵、鋅或維生素)，還是長期的目標。
植物工廠：改變生產生活方式
家里有一臺電冰箱式的裝置，可以進行蔬菜無土栽培，24到30天收一茬，基本能解決一個家庭的蔬菜需求——指著宣傳畫冊上的圖片，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，在新時代，數(shù)以億計的人們將在自己家里、辦公室里、工廠里生產出自己的綠色能源，并進行分享，這將影響人們如何做生意、如何管理社會和如何生活。
而在生物農業(yè)領域，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)，也有可能推動生產和生活方式的轉變。
“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，比如在大型商貿中心里建設植物工廠，下面幾層是商場和寫字樓，上面是植物工廠，三口之家在商場買完東西，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，解決城市擴張之后蔬菜產銷區(qū)分離的問題。
王韌認為，在摩天大樓里不僅可以種植物，甚至可以養(yǎng)牛、養(yǎng)羊，這不是科學幻想，而是未來都市農業(yè)的發(fā)展藍圖，再過五年可能就會變成現(xiàn)實。屆時城市內農產品的生產、加工、包裝、配送的企業(yè)或連鎖店，加上為其提供設備和服務的專業(yè)公司，將形成完整的產業(yè)鏈。
據了解，植物工廠已經成為農業(yè)高技術產業(yè)的重要組成部分。目前，僅日本就建成了50家各類型號的蔬菜工廠，2011年，由農林水產省出資1000億日元、經濟貿易工業(yè)省出資500億日元補助科研單位、企業(yè)和農戶再發(fā)展100家，以解決日本當前農業(yè)面臨的諸多問題；美國還提出了利用蔬菜工廠技術實現(xiàn)“摩天大樓農業(yè)”以及為宇宙空間站和星球探索提供食物保障的計劃；歐洲各國也在從節(jié)能和降低運行成本的角度進行蔬菜工廠的研發(fā)，極大地推動了蔬菜工廠的發(fā)展。