[科普中国]-让我们吃饱穿暖，这些技术功不可没！

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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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）

第二种颠覆性技术则是借助生物技术，即通过包括转基因在内的生物科技开发农作物品种 。2018年，亚洲种植了世界上11%的转基因作物，总面积约1900万公顷，分布在9个国家。作物包括棉花、木瓜、油菜、玉米、茄子和甘蔗，使数百万小农户受益。有些土地原本因为虫害原因而被放弃耕作，即使使用杀虫剂也无法治理。而在某些情况下，生物科技改良后的植物能够种植在这些低品质土地中。展望未来，新的生物技术——基因编辑，将能够产生更大的影响。

（转基因作物使数百万小农户受益 | Pixabay）

尽管生物技术的优势已经见诸报端，但日本、韩国等亚洲国家仍然对转基因作物种植有所犹豫。但是这些国家进口大量用于食物、饲料和加工的转基因产品。泰国和马来西亚等发展中国家则只进口转基因产品，却未种植任何转基因作物。

室内农场的兴起

第三种颠覆性技术是为了回应城镇化、气候变化和消费者对蔬菜需求量的增加而应运而生的，即人工光植物工厂（PFALs） 。人工光植物工厂是封闭的、环境控制的大棚，蔬菜种植在其中的分层托盘中。这些室内种植的植物一般不需要使用杀虫剂，并且由于使用LED灯，单位面积产量能够提高很多倍。

（人工光植物工厂 | Pixabay）

据报道，截止至2016年，在亚洲有超过450个人工光植物工厂，并且在中国、日本、新加坡、韩国等国家，人工光植物工厂的数量还在不断增长。这将把联合国粮食及农业组织（FAO）对城市地区食物产量的预测提高20%。

但是，人造光植物工厂需要大量投资才能建成，而且其产品比室外蔬菜更贵。未来人们的期望是随着技术规模的扩大，其效率能够提高，产品能够更便宜。

另两种可能成为颠覆性技术的是替代性蛋白质和区块链技术 。替代性蛋白包括了植物蛋白、人造肉、昆虫蛋白等。区块链技术保护了从农场到消费者的食物供应链完整性，同时也催生了快速检测食物欺诈和保证食物身份技术的发展。

（蟋蟀粉，一种昆虫蛋白 | Pixabay）

许多发展中国家已经从颠覆性技术中受益。然而，还有更多的地方仍未开始使用这些技术。这意味着，在亚洲增加食物产量的农业创业大有可为。

需要注意的是，应当避免农民中因为无法承受技术的成本而出现的“技术鸿沟”。正如在绿色革命初期之时，贫瘠土地上的贫困农民因为无法负担新种子和化肥的价格而无法受益于技术进步。

排版：凝音

题图来源：Pixabay

原文链接：https://www.scidev.net/asia-pacific/agriculture/opinion/disruptive-technologies-transform-asian-agriculture.html（本文由storythings供稿）