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未来农业

生鲜工厂

精准农业

Tom ROGERS是加州Central Valley 地区Madera County的杏仁种植者,出产的杏仁美味而有营养,且利润可观。加州种植者,供给全球80%的杏仁产量,创造110亿美元产值。杏仁种植的需水量很大。六年前来自两位荷兰研究者的一项测算表明,生产一颗杏仁就要消耗一加仑水。这仅是3.8升制的美制加仑,而不是4.5升制的英制加仑,需水量非常可观,且水需要付费。


此时,技术给Rogers先生带来了帮助。准确地说,他的农场是被无线连接了。湿度传感器被安置在坚果树中,实时追踪土壤变化。监测结果被发送至云端计算机(用于处理不断增长且数据繁杂的网络服务器)进行处理。处理结果再反馈至农场灌溉系统,通过水泵调节供水。

该系统与温室内用于蔬菜种植的水培系统相似。每半小时进行一次基于云计算的用水量校准,与设定适当剂量的肥料混合,通过压力水管,为每棵树提供精确喷洒。经验表明这种方式可促进植株吸收水分。在这个系统到位之前,Rogers每周进行一次灌溉。利用这种新技术后,他比过去节约了20%用水。这不仅节省了金钱也获得了赞誉,因为加利福尼亚遭受了长达四年的干旱,节约用水不仅是社会责任,也是经济考量。

与Rogers先生农场相类似的还有种植开心果、核桃和葡萄的农场,这些作物均属高价值、且需水量大。此类农场属于精准农业前沿,被称为“智慧农业”。不仅水果和坚果种植者受益于精准农业,美国中西部大部分地区的大田作物,如玉米和大豆也正在高科技化。播种、浇水、施肥和收获均由计算机控制,甚至其生长的土壤也处于全面监测中。

基因组学


农场越来越像工厂:通过严格地控制,生产可靠的产品,尽可能不受变幻莫测的自然气候的影响。由于更好地了解DNA,农场上的动植物处于严格地控制之中。精确的基因控制,也称为“基因编辑技术”,使得改变一个作物或动物最基本的遗传单元成为可能。“基因组编辑”不涉及种间的基因转导,而是与常规作物育种所依赖的突变类似,是一种更可控的方式,因此希望它能更容易被消费者接受。


了解某一作物的DNA序列也意味着育种可变得更加精确。不需要等到植物完全成熟就能判断其是否具备你想要的特性,提前快速了解基因组信息就可以得到这些答案。这种技术在硬件、软件和“生命件”上均发生了变化,超越了大田作物、园艺作物和畜禽饲养领域。养鱼业也将从中得到极大促进。而室内园艺,属最受精确控制的农业类型,将持续进一步改变。

 

满足世界人口对食品的需求


在短期内,这些进步将通过降低成本及提高产量增加种植者利润,同时消费者(食用者)也将受益于由此带来的低价。然而长远来看,这些进步有助于回答越来越紧迫的问题:未来,如何使地球土壤和海洋免于不堪重负,且保证满足世界人口对食品的需求?从现在到2050年,世界人口可能会从目前的的73亿人上升至97亿人。他们不仅需要饱腹,更希望吃得比现在更好,因为届时将有更多的中等收入人群,许多人都很富足。


联合国粮食和农业组织(负责关注此类问题的联合国机构),于2009年发表了一份报告。报告指出,到2050年,农业生产必须增加70%才可能满足预期的需求。由于大多数适合耕种的土地都已被开发利用,因此这种增长必须来自更高的产量。农业在过去已经经历了产量提高的变革,包括第二次世界大战前的机械化,及在50年代和60年代的绿色革命,引入新的作物品种和农业化学品。然而重要的作物,如水稻和小麦,其产量在部分密集耕种的地区已经停止增长。通过现有最佳种植技术的推广,无疑可以增产,但超越这个平台期需要技术的进步。

这将是一个挑战。种植者对于改变极其敏感且质疑,因为失败成本太高(搞砸一整个种植季收获)。然而如果精准农业及基因组学研究能发挥其预期作用的话,新的变革将值得期待。

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