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让我们吃饱穿暖,这些技术功不可没!
信息来源:科普中国-我是科学家 发布日期:2020-01-07 访问次数: 字号:[ ]

  作者:Paul Teng

  译者:蔡导

  编辑:悲催的铊宝宝

  审稿:Yuki

  太长不看

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  植物遗传学等创新技术改变了农业

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  传感器和机器人技术等新应用将引领下一轮的农业变革

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  亚洲将从农业变革中受益,但不同国家之间的贫富差距可能会扩大

  自古以来,农业就依赖颠覆性发现和创新产生跨越式进步。

  在20世纪,遗传学(育种技术)、机械化、化肥和农药四项技术给农业带来了变革。它们使得逐渐减少的土地上能够生产出更多的食物、饲料和纤维。这些变革打破了现状,给农民和消费者带来了巨大的益处。

  这正符合哈佛商学院教授克莱顿•克里斯坦森(Clayton Christensen)1997年对“颠覆性技术”(Disruptive Technology)的描述:颠覆性取代现有技术并撼动整个行业的技术,或是创造全新行业的突破性产品。

创新给农业带来了巨大变化 | Mitr Phol / IBM Research,CC BY-ND 2.0。图像经过裁剪

  随着孟德尔遗传定律的重新发现,现代植物育种拥有了科学和经验的基础。20世纪,人们开始生产具有更好潜在收成的新型作物品种。在美国,杂交种子成为了玉米产量增长的主要驱动力。实际上,借助杂交技术,玉米产量在1940年到2000年间增长了7倍,使得世界范围内,动物饲料量得到了增长,从而满足了人们,尤其是亚洲人对于动物蛋白不断增长的需求。杂交玉米技术可以被视为现代农业中最早的颠覆性技术之一。

  创新带动绿色革命

  亚洲农业面临诸多挑战,亟需技术性的解决方案。食物需求方面的挑战主要来源于人口增长、城镇化、人口结构变化和食谱变化。而食物供给方面的挑战则涉及劳动力(农民老龄化,农村向城市的人口迁移)、资本(不确定性增强,获取途径减少)、自然资源(淡水资源减少,耕地减少,气候变化等)和技术(适当使用,技术鸿沟)。

  尽管政府和社会解决了一部分问题,但专家们普遍认为,技术创新具有更大的解决问题的潜力。举一个完美的例子:20世纪60年代第一次“绿色革命”,许多亚洲大国通过应用新的水稻和小麦品种,以及增加在农业中的投入,提升了作物的产量。中国和印度因此避免了大规模饥饿。如果不是这些颠覆性创新的积极影响,亚洲就不会拥有经济发展所必需的粮食安全保障。

  20世纪60年代,许多亚洲大国通过应用新的水稻和小麦品种,以及增加在农业中的投入,提升了作物的产量 | Pixabay

  诚然,在某些情况下,“绿色革命”技术的滥用导致了农药和化肥的过度使用,并影响了作物生态系统,而我们的初衷本应是让生态系统从中受益。过度使用主要发生在上个世纪八九十年代的印度尼西亚和菲律宾等国,杀虫剂的滥用导致了水稻害虫褐飞虱(Nilaparvata lugens)的大爆发。最终,由国际水稻研究所和粮食及农业组织领导的研究,通过基于生态的病虫害综合防治开发了解决方案。

  第四次工业革命

  如今,农业受到所谓的第四次工业革命中数字技术的强烈影响。这些数字技术从2010年左右开始展现威力。“农业技术”(“agtech”,“agricultural technology”)一词代表了包含无人机、传感器和智能机器人等振奋人心的新技术。金融技术也加入其中,帮助农民获得贷款和市场。

  新的农业技术是一套强大的颠覆性技术,并已经对亚洲的小规模农业生产带来变革。这包括了:

  农学和农业生物技术应用于农业和畜牧业的创新性投入。如育种、害虫防治、转基因种子、微生物群系和动物健康

  机械化、机器人技术和设备。如农用机械、自动化、GPS或地理信息系统(GIS)导航的无人机、环境传感器和生长设备

  农场管理软件,具有传感和干预功能的物联网(IoT)系统,这包括了环境、农业数据收集设备、决策支持软件、大数据分析和小型便携式应用。

  新型农场系统,如室内农场、环境可控的植物工厂、水产系统和昆虫、藻类、微生物的生长设施。

  第一种颠覆性技术是指利用数字化农业技术设备,如传感器和无人机等。这些技术和设备能够协助完成小麦、玉米和水稻等作物种植过程中的营养管理和害虫防治。中国、印度和菲律宾等国已经开始使用它们。这其中的很多技术由年轻企业家提供给农民,作为咨询服务的一部分。这种模式不仅能盈利,还被冠以“智慧农业”(Smart Farming)之名。其中,作物和环境的实时数据与物联网系统相连接,从而产生及时的行动。这是所谓第四次工业革命的一个具有积极影响的例子。

  一般而言,灌溉系统完善、种植环境有利的水稻种植者首先受益;而地处边缘、依赖雨水灌溉地区的农民则较迟受益。

在农业中运用无人机 | Pixabay

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