（中科院上海植物生理研究所）

在即将跨入21世纪之际，展望一下未来农业的前景是非常必要的。虽然大家都认为农业与人类生存、社会发展有密切关系，可是对其重要性却并不是都看得很清楚，这会影响人们对待它的态度。

（一）人们对农业的需求将上升到新的高度

在古代，人们的吃穿用基本上都来自农业。近几百年来，随着工业的兴起，矿产资源的大量利用，社会发展很快，这使从事农业的人口在减少，农业在国民生产总值中的比重在下降。因而一些人产生错觉，以为农业的重要性降低了。其实我们必须看到，这样的历史进程同时也导致当今世界面临的人口、食物、能源、资源和环境等一系列问题日趋严重，而要解决这些问题和农业的关系非常密切。

人口剧增带来的麻烦很多，其中最根本的问题就是如何养活那么多人口。“民以食为天”，而人们的食物是直接或间接靠植物提供的。虽然现在科学技术进步很快，可是至今还没有人能设想得出如何从其它途径获得这么大量适合人类需要的食物。因此在可见的将来，要满足人们日益增长的食物需求，仍然只有加强和改善农业。

现在的物质文明是建筑在消耗大量能源的基础上的，可是化石能源在急剧减少，人们不得不考虑从各个方面寻找新能源。地球上植物每年固定的太阳能为人类每年消耗的全部能源的10倍，这当然使人想设法通过农业来提供更多的可再生能源。

目前农业已经在为纺织、造纸、建筑、橡胶、发酵和医药等许多工业提供大量原料，在矿产资源逐渐枯竭的情况下，人们在努力探索扩大从农业获得可再生资源的途径。

矿产资源的大开采应用，工业生产废物的任意排放，以及农药化肥的乱施和森林的滥伐都在不断恶化自然环境，产生一系列严重后果，这些会直接使农业减产，危害其持续发展。此外，由于大量使用化石燃料而造成大气中的二氧化碳浓度不断上升，由此造成的温室效应会显著改变地球的气候，这将对农业生产有复杂的影响，使人们焦虑担心。

所以展望未来，人类前进的道路上已经明显地存在若许多严峻的困难和险阻，必须千方百计地寻求克服的办法，才能使今后的日子过得一代比一代幸福。其中，加强农业是根本。因为如上所述，社会发展对它依赖的深度和广度都在增加，要求它能在兼顾社会效益、经济效益和生态效益的前提下提供更多更好的食物、可再生能源和资源。这是不容易做到但又必须做到的。它需要多方面的共同努力，关键是要依靠科技兴农。

（二）植物生命科学与农业的关系

科技兴农有许多方面，它们对农业可起多种多样的作用。什么是农业？在《辞海》“农业”条目中这样说：它是利用植物和动物的生活机能通过人工培育以取得农产品的社会生产部门。通常分为种植业和畜牧业两大部门。在中国农村中，习惯上分为农（农作物栽培）、林、牧、副、渔五业。两种定义虽不尽相同，但其核心却很明确，是种植业，包括在耕地上培育作物和在地球其它表面上人们不同程度地干预着植物生长的各种活动。农产品直接或间接都是从种植业得到的，因为养殖业和多种捕捞业及加工业必须建立在种植的基础上。种植业的对象是植物，因此研究植物生命活动的科学是和农业的核心有着密切关系的学科。它的发展使人们对种植业的认识和实践都前进了一大步。人类在几千年的农业劳动中，对如何利用植物的生活机能来取得更多更好的农产品累积了不少宝贵的经验，但是对于植物究竟是靠什么长大的，并不很清楚。古希腊的著名哲学家亚里士多德凭直觉以为植物是靠从土壤中吸收养分长大的。我国明代的宋应星却想到人吃进去的食物（多半是植物来源的）量大，而排出物量少，其余的看来都变成气了。既然它们可变成气，因此他说“所食之物皆气所化”。这的确是很有见解的分析，可惜终究只是推测而已。通过植物生命科学的大量实验研究，如今人们已知道，植物体中的物质主要是它进行光合作用，利用太阳能将二氧化碳气和水合成的有机物变成的，从土壤中吸收的无机养分只占很小一部分。植物所必需的元素已知有17种，即碳、氧、氢、氮、钾、钙、镁、磷、硫、铁、氯、锰、硼、锌、锕、钼、镍。其中碳、氧、氢来自二氧化碳气和水，共占植物干重的百分之九十几，氮、钾、钙、镁、磷、硫来自土壤（其中豆科植物的根瘤等可固定利用空气中的氮气），共占植物干重的百分之几，称常量元素：其余8种元素也来自土壤，总共只占植物干重的千分之一都不到，称微量元素。这些元素虽然含量不同，却对植物的生命活动都是所必需的，缺少了生长就不正常。现在已可将植物种在水里，加入上述无机营养，就可以在阳光下茁壮地成长。

有了这样的知识，就可以使我们看清楚种植业的实质，它就是人们采取多种措施来保证植物的生命活动使植物能进行旺盛的光合作用形成有机物，并且尽可能多地使之转化成人们所需要的农业产品。

近几十年来的科学实验不仅使我们明白了许多植物生命活动的规律和机理，并且还找到了不少调控途径，它们有的已在生产实践中广泛应用，对于将传统农业推进到现代农业起了十分重要的作用。

例如，因为知道了植物需要从土壤里吸收哪些无机营养，而土壤中有的常常供应不足，于是就出现了庞大的化肥工业来生产这些肥料，并且在农业生产中建立了各种施用化肥的技术，使种植业的产量成倍增加。

又如，为了使粮食作物在田间能较好地利用太阳能并将所形成的有机物尽可能多地变成人们所需要的农产品，科技工作者培育出了矮杆直立叶型的水稻小麦玉米等品种，使产量大幅度上升，这被称为一次“绿色革命”。至于因为掌握了调节植物生长发育的一些途径而创造设计出来新的栽培措施更是不胜枚举，这包括多种多样的生长调节物质和除草剂的使用。它们使人们在一定程度上可以控制植物的生命活动让它朝着人们所需要的方向发展。

此外，由于了解了种子、果实等的生理特性，使人们可以用多种物理和化学的办法延长农产品的保鲜贮存时期，显著改善了它的运输、上市条件。

这儿只是简要地谈了植物生命科学在农业中，普遍应用的一些研究成果，有的已变成了常识，它们的确引起了农业的栽培管理方式和生产水平较之几十年前发生了巨大的变化。

（三）未来农业的展望

由于科学技术的飞速进步和社会持续发展正面临严重问题而对农业提出更高的要求，未来农业将呈现出许多新的特点。从植物生命科学的研究动向可以看到以种植业为核心的各种类型的农业正在登上更高级的台阶。

（1）适应农业 在今后相当长的一段时期内，大田农业生产还难于摆脱气候变动的影响。虽然人们也可以通过灌溉等措施略加以调节，但主要还得依靠控制作物的生产来适应变动的气候，因而收获难免时丰时歉，可是气象预测预报的精确度在日益改善，人们监测和调控作物生产动态的能力在不断提高 ，所以农业少产中有可能及早根据预知的当年气候状况和作物特性，通过应用计算机技术的数学模拟，对在预测气候情况下的作物生长动态可制定出作物栽培的最佳计划。在实际执行过程中观察到有不尽符合之处，可以采取多种措施进行微调，使作物生长与气候变动配合良好，从而保证可获得高产、稳产。根据植物生命科学研究结果，在自然条件下植物利用太阳辐射形成有机物的最高能量转化效率为5%左右，大致相当于一年每亩收获5000斤谷物。实际上，由于气候、栽培条件和作物生育特性的限制，只有在作物的一个生长阶段可接近此理论效率。因此，我国近几年来有些地方出现的吨粮田的确可以说是在气候正常及水肥充足的条件下达到相当高产的水平了。未来的适应农业必须设法使更多的地区可以经济、有效且每年较稳定地得到这样的高产，并且收获物具有优良的质量。

（2）非耕地农业 耕地（包括林区和草场）上的土壤是岩石经长期自然风化和人工培育而成的非常宝贵的适于作物、树林和牧草栽培的基质。要满足人们未来对食物及可再生能源和资源的需要，不但要尽一切努力保护和改良耕地，并且必须应用植物生命科学研究成果，千方百计地将地球其它表面上的太阳能也尽可能通过各种形式的栽培管理使植物生长而利用起来，为人们提供农副产品。在荒漠等不毛之地种植高抗植物、在屋面无土栽培蔬菜、在水域大规模培养藻类植物等都是一些开端事例。

（3）环境农业 现在的蔬菜栽培中，应用塑料大棚和玻璃温室等设施已相当普遍。今后还将扩大。其作用远远不限于保暖，而是使作物的整个生长环境都处于密闭系统中。空气流通显著受影响，光照也变弱了。这增添了许多管理困难，但也使人们有可能用高新技术按照植物生长的需要较好地控制环境条件，将增产潜力更充分地发挥出来。因此，未来的环境农业将高度采用根据植物生命科学研究结果而发展出来的温度调节、溶液培养、光周期变更、二氧化碳施肥、生长发育和株型调控等设施和技术使得到的收获比大田高数倍，并且能多品种常年均衡供应。

（4）工厂化农业 未来农业要很好地做到能兼顾社会效益、经济效益、生态效益，除了高产、优质、高效地搞好上述三种类型农业外，还必须根据植物各部分化学组成的特点而发展深度综合利用种植业所形成产物的工厂化农业，现在农村中在发展的养殖业、加工农副产品的乡镇企业和沼气站等可以说是在朝这个方向前进。今后将进一步采用高新技术（其中很多是由植物生命科学延伸而成的）使之形成一个有助于生物圈良性运转的高产出、高效益的完整体系，使农村真正成为利用太阳能生产人类所需要的食物，可再生能源及其他资源，并且维护适宜生活环境的主要基地。