供给下一代消费的农业体系

发布时间：85年06月27日

D. W. Dibb 编译赵继海

人们也许会说我们正处在以科学为基础的农业革命的浪头上。但是，将来会怎么样？现行的技术能把这种生产的冲击波持续多久？为了满足增加了的世界食物需求，需要发展什么样的新技术？当我们提出开发新技术时，科学家们会面临哪些挑战？而对这些挑战我们应抱什么样的态度？

提高产量的迫切性

尽管我们今天面临着市场上谷物明显过剩的问题，但是为了将来夺得更高的产量确实迫切需要不断地开发新技术。谷物的过剩至少部分是由于世界经济不景气、市场问题、分配的后勤工作、缺乏基础以及政治形势所引起的。

联合国粮农组织（FAO）在出版的《走向2000年的农业》—书中估计，今天大约有4亿5千万人营养不良。如果现在的这种趋势继续发展下去，到2000年营养不良的人口估计将接近6亿。

迫切需要提高产量的原因是：

a）世界食物需求增加。

b）农民的经济需要。

提高产量的潜力何在？

各种作物现有的遗传潜势，估计可达到今天最高的平均产量的几倍。例如，遗传学家和植物生理学家估计，运用优化的管理技术和资金投入，目前最优良的玉米杂交种理论上的遗传潜在产量每英亩可达500 ~ 600蒲式耳。

把这个估计的潜在产量与1982年美国玉米平均产量作比较是很有趣的。这一年美国大多数地区的玉米生长是较理想的，每英亩的平均产量为114.8蒲式耳，还不到估计的生理学潜在产量的四分之一。

发展中国家与发达国家之间农业生产率的差距是经常讨论的，但是正如下表数据所指示的那样，发达国家的平均产量和曾经达到过的高产纪录之间的距离甚至更大。

这个距离对发达国家和发展中国家来说都是巨大的食物储备。

FAO的报告表明：到2000年，在迅速增长的食物需求中，大约只有四分之一将由新增的耕地来达到，其余的四分之三将得靠提高平均产量来提供。因此，在短期内满足世界食物需求的关键是缩小现在已经达到的高产纪录与平均产量之间的距离。

超高产研究

为了满足未来世界食物需求的增长，新的研究必须更为直接地集中在超高产课题上。致力于超高产研究是持续和发展以科学为基础的农业革命的需要。

把人类送上月球是确立了一个特定的目标，以及动员科研力量来达到这个目标的结果。然而在许多方面，今天的农业生产研究也趋向于采取这种新的手段。

我们一直满足于获得和上年相同、或许增加几蒲式耳的产量。如果空间计划满足于每次试验中火箭的射程增加几英里，那么我们现在可能还远离着月球许多英里。

发展着的今天和未来的粮食生产技术已不再是“仅仅耕种”，而是空间时代的技术，因而需要空间时代的研究手段。粮食生产技术就是发展供给下一代消费的农业体系。

农业研究的目标是超高产。这种空间时代的技术手段包括确立一个产量目标作为各种指标的一部分。一旦达到这个产量目标，又可选定一个新的更高的产量目标，因为超高产是一个不断向前发展的指标。

超高产研究不是一个新的概念，但随着食物需求的增加，它将变得更为重要、更引人关注。它的定义是：“它研究多学科系统中的变量及其相互作用，以期在研究现有土壤和气候条件下获得可能达到的最高产量。”

产量指标是研究的目的，为达到这个目的而发展特殊的技术则是协作努力的课题。正像空间计划并不是只依赖于一个学科，而是靠了各方面的专家来发展必需的遥测技术、电子计算机、火箭发动机等等才完成了登月计划一样，这种超高产研究也需要通力合作。这些研究专家包括育种家、病理学家、生理学家、土壤肥力管理人员等，为了实现超高产研究的产量目标，他们在计划阶段需要坐下来，确定从他们各自的学科出发，他们需要做些什么以及需要发展什么样的新技术。

有人也许会说，这样做的投资太高、不切实际或者对农民来说经济上不合算，但是我们必须记住，研究是为了实现一个目标而产生技术的唯一阶段。在技术应用之前，一般总要走发展这一步。在农业技术中，今天看来似乎太复杂、花费太大、不切实际的研究，如果它能大大增加产量潜力，明天可能会变得很平常。

潜力突破的领域

1. 遗传工程：潜在的产量最终决定于遗传学以及这门学科取得的进展。新的技术，例如基因重组、基因克隆、无性繁殖等等，对于提高产量，增强适应性和抗病性以及加快工作步伐都提供了具有巨大潜力的工具。在这方面，合作进行超高产研究就显得非常迫切了。其他的生产部门需要与遗传学家合作以便提供最优良的生长条件，从而避免仅仅因为没有提供充分表达遗传潜力所需的足够的管理措施而丢弃优良的遗传材料。

植物工程是遗传学的另一方面，也是极为重要的。在形态上改变植物使其能够抵抗和缓冲环境的压力；使单株产生更多的穗、荚或更大的库容量；或者改变叶片的方向或分布，以便使植株下部叶片接受更多的光照，从而在不降低植株密度的情况下，在整个生长季节都能更好地利用光合面积。

2. 根际技术：包括：

a）共生的和游离的生物固氮作用。鉴定和发展固氮活性更强、效率更高的菌株，以及鉴定、加强和发展固氮菌与至今还是非宿主作物的联系。

b）改良根系形态、分布和抗病性。

c）运用使根系能适应特殊土壤（例如粘磐土、脆性土和富铝土）、又不降低产量潜力的技术，其综合性比我们过去运用的简单选择过程要强。

d）更好地了解整个亚表土层。其中充满着生物，产生着各种正负互作来供养植物和获得所需的养料与水分。今天看来充足的土壤养分含量对将来迅速提高产量的需求来说会显得很不足。

3. 植物生长调节剂（PGR）：在实验室中正在应用一些能使细胞停止分化几小时，然后再使其正常生长的植物生长调节剂。这方面的资料可用来确定植物决定产量的确切时期，如果能做到这一点，影响决定产量的基因就可人为地操纵，或者说施用植物生长调节剂效益最大的关键时期就可人为地确定。

这方面的协作也是很重要的。即使有一种能使产量提高50%的生长调节剂，但是如果不供给维持更快速产量积累所需的养料，增加了的产量潜势就绝不会得到表达。

4. 正互作：早期人们并不认为这是一个突破产量潜力的领域，但事实上，它最有可能在短期内使产量大幅度地上升。在一个高度发达的农业体系中，产量的大幅度提高将主要靠互作效应。

很明显，一种肥料、一种除草剂、一个杂交种或对农业系统的任何单项投入，都不可能单独地起作用。每一种因素都会以某种方式对其他各种因素发生影响，同时它也受到其他各种因素的制约。一些互作要比另一些互作显著得多；有些互作是正的，有些则是负的。在超高产研究中，真正的挑战就是识别、说明和控制正互作。这就是我们的作用点，这就是将来的进步所在。

超高产研究的先驱者R. 弗朗利（Roy Flannery）在1980年确定他研究的产量目标是：玉米每英亩300蒲式耳，大豆100蒲式耳。结果这两种作物四年的平均产量超过了他的目标。