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[国研专稿]世界农业科技发展动向与特点2012-09-10内容摘要：农业发展的根本出路在于科技进步。世界农业科技发展动向表明，信息技术、生物技术等高新技术在农业中得到广泛应用，成为提高农业现代化水平的重要手段，循环农业、低碳农业受到更多关注，农业技术改造的步伐明显加快，传统农业正在快速向现代农业转变。世界农业科技发展呈现出一些新特点，企业成为农业应用性研究的主体，农业知识产权发挥出更大的作用，各国政府更加重视农业科技发展，并努力改善农业科技创新环境。上述世界农业科技发展的动向与特点，对于明确我国农业科技发展方向，改善农业科技创新环境，具有借鉴意义。关键词：农业科技，动向，特点21世纪的农业发展将面临艰巨的挑战。面对水资源短缺、耕地减少、生态环境恶化、全球气候变化等严峻威胁，实现农业持续稳定发展、确保农产品有效供给的根本出路在于科技进步。以科技进步促进农业生产力的提高，将成为农业增长的主要源泉以及满足不断增长的食品和农产品需求的主要手段，是突破资源环境约束的必然选择。一、传统农业正在快速向现代农业转变从传统农业向现代农业转变，就是将工业要素投入农业来替代传统要素的过程。主要表现为，以机械作业替代畜力和手工作业；以化肥等工业投入要素替代农家肥等来自农业自身的投入要素；依靠科学知识和实验的农业替代依靠经验的农业；以专业化的商品性农业替代产品自产自用为主的自给性农业。20世纪六七十年代以来，现代优良品种的育成和扩散、优质高效化肥的广泛应用、灌溉农业的发展、动植物保护技术的创新和应用、农业机械化的推进，不断推动世界各国从传统农业向现代农业转变。发达国家改造传统农业起步阶段所选择的技术路线，主要由该国的国情和资源禀赋决定，归纳起来有三种模式。一是以美国、加拿大、澳大利亚等国为代表的农业机械化模式，首要目的是提高劳动生产率；二是以日本、荷兰、以色列等国为代表的生物技术化模式，首要目的是提高土地产出率；三是以法国、德国等国为代表的农业机械化和生物技术化兼顾模式。无论从哪种模式起步，各国最终都转向了以机械化、良种化、化学化、电气化、信息化等为主要内容的全面农业现代化，进入基本趋同的发展阶段。二、生物技术在农业中的应用越来越广泛生物技术有望对农业的许多方面，如作物和动物的生产率、稳产性、环境可持续性等产生巨大影响。目前，生物育种、生物农药、生物固氮等农业生物技术已经取得了一定进展，为改良农作物和畜禽的品质、提高产量以及生产环保的农用物资作出了贡献。转基因生物技术的发展是上世纪90年代以来全球新一轮农业技术变革的重大成果。美国兰德公司推出的《2020全球技术革命战略报告》，将转基因技术列为影响未来全球经济的三大技术之一。转基因技术将高产、抗逆、抗病虫、提高营养品质等已知功能性状的基因，通过现代科技手段转入到目标生物体中，使受体生物在原有遗传特性基础上增加新的功能特性，获得新的品种，生产新的产品。转基因技术与传统育种技术相比，具有两方面的优势：一是传统育种技术一般只能在同一物种内实现基因转移，而转基因技术可打破不同物种间天然杂交的屏障，扩大可利用基因的范围；二是传统的杂交育种技术操作对象是整个基因组，不可能准确地操作和选择具体基因，而转基因技术所操作和转移的基因具有明确功能，后代表现可准确预期。由于转基因技术与传统育种技术的本质都是通过获得优良基因进行遗传改良，因此，将转基因技术与传统育种技术紧密结合，能培育多抗、优质、高产、高效新品种，大大提高品种改良效率，并可降低农药、肥料投入，在缓解资源约束、保障粮食安全、保护生态环境、拓展农业功能等方面潜力巨大。1983年世界首例转基因植物的诞生，标志着人类用转基因技术改良农作物的开始；1986年美国批准转基因作物进入田间试验，标志着人类开始利用转基因作物；1994年，美国培育的延熟保鲜转基因番茄被批准商业化生产，标志着人类开始在法制化的框架内开展转基因作物的商业化生产与利用。自1996年转基因农作物开始大规模商业化种植以来，全球转基因技术研究与产业应用快速发展。发达国家纷纷把发展转基因技术作为抢占未来科技制高点和增强农业国际竞争力的战略重点，发展中国家也积极跟进，并呈现以下发展态势：一是品种培育速度加快。随着生命科学、基因组学、信息学等学科的发展，转基因技术研究日新月异，研究手段、装备水平不断提高，基因克隆技术突飞猛进，一些新基因、新性状和新产品不断涌现。品种培育呈代际特征，目前全球转基因生物新品种已从抗虫和抗除草剂等第一代产品，向改善营养品质和提高产量的第二代产品，以及工业、医药和生物反应器等第三代产品转变，多基因聚合的复合性状正成为转基因技术研究与应用的重点。二是产业化应用规模迅速扩大。从1996年全世界转基因作物第一次商业化种植至2010年15年期间，全世界转基因作物种植面积累计达10亿公顷。2010年全世界转基因作物种植面积为1.48亿公顷，比1996年的170万公顷增长87倍。在所种植的转基因作物中，耐除草剂的大豆仍是种植面积最大的作物，占总转基因种植面积的50%；其次是玉米，占总面积的31%；第三为是棉花，占14%；油菜占5%。截至2010年底，全球已有29个国家批准了转基因作物的商业化应用。尽管国际上对转基因技术争论不休，各国对待转基因技术的政策也不尽相同，但得益于转基因技术带来的显著社会经济效益，许多国家正加快转基因技术发展的步伐。未来农业生物技术发展潜力巨大，推进转基因生物技术研究和应用是大势所趋。转基因生物技术的广泛应用将大大增强人类应对食物短缺、能源匮乏、环境污染等一系列全球挑战的能力。此外，利用生物活体（真菌，细菌，昆虫病毒，转基因生物，天敌等），或者提取、合成其有效物质，制成生物农药，防治植物病虫害，或者使这种物质在植物体内合成，可以有效减少传统农药使用，减轻对生态环境的影响。生物农药的应用已经比较成熟，如苏云金杆菌已被用于防治棉、菜、果等150多种鳞翅目及其他多种害虫。随着分子生物学技术的应用，生物农药和抗病虫害植物品种不断涌现，并向更安全和更环保的方向发展。生物固氮技术也被应用于改良土壤。在能源环境压力日益增加的背景下，生物固氮研究得到了应有的重视。自生固氮菌、共生固氮菌等微生物已经得到了开发和利用，目前研究的热点是如何把固氮基因直接转入植物。通过转基因技术培育的真菌和细菌，可以进一步增强其制造养分和释放土壤养分的能力。三、信息技术成为提高农业现代化水平的重要手段农业信息技术能为农业生产者、经营者、管理者和研究者提供各种信息支持和服务，已经广泛应用于农业的各个环节。空间信息技术是20世纪60年代兴起的一门新兴技术，主要包括卫星定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）和遥感（RS）（简称“3S技术”）的理论与技术，同时结合计算机技术和通讯技术。农业是应用空间信息技术最早、最成熟的领域。精确农业是一种现代化的农业生产方式，它将现代信息技术与农学、地理学、生态学、土壤学、植物生理学等基础学科有机地结合起来，将农田划分为一个个小区（每平方米或每百平方米为一个小区）或地块，在农作物从种植、田间管理、直至最终收获全过程中，运用3S技术实时地获取每个小区的土壤、作物生长及疫病信息，诊断作物空间上差异的原因，并对不同地块制定有针对性的农作措施，定位、定量、定时地在每一个小区上进行精确的灌溉、施肥、喷洒农药，以求达到最大限度地提高水、肥和杀虫剂的利用效率，减少环境污染的目的。从减轻资源负荷到减少农业生产对环境的污染等方面，精确农业无疑拥有巨大的潜力。美国的精确农业在20世纪70年代起步，1993～1994年，在美国明尼苏达州农场进行了精细化农业技术试验，取得了巨大成功。精细化农业的试验成功后，其技术思想得到了广泛发展，小麦、玉米、大豆等作物生产管理都开始应用精细化农业技术，美国已经全面进入精确农业时代。目前，国外已经将空间信息技术广泛应用于农业资源调查和监测、产量估算、农业管理及决策支持等各个领域。由于空间信息技术具有观测范围广、信息获取量大、获取速度快、实时性好、动态性强，多星组合、全天候、支持对数据的可视化管理等特点，空间信息技术在农业上的应用领域十分广泛，应用前景十分广阔。四、发展循环农业、低碳农业成为实现农业可持续发展的重要途径工业技术广泛应用于农业，使农业发展的同时，需要投入的资源也越来越多，环境污染越来越严重，如过度施用化肥、农药造成土壤污染，焚烧秸秆造成大气污染和土壤氮、磷、钾缺失，畜禽粪便大量排放造成水体污染，温室农业产生的塑料等废弃物对环境造成污染等，发展循环农业、低碳农业成为必然趋势。循环农业是一种环境友好型的农作方式，也是一种能带来较好社会效益、经济效益和生态效益的农业模式。发展循环农业，主要是促进农作系统中的各种农业资源往复多层高效流动与利用，如秸秆还田、用有机肥替代化肥、利用生物相克防治病虫害、农牧结合、废弃物综合利用等，减少资源、物质投入量和废物排放量，实现节能减排与农民增收的目标。国外已经发展出多种循环农业模式，如物质再利用模式、减少资源投入模式、废弃物资源化模式。低碳农业是一种尽量减少各种资源的投入、减少碳排放的农业模式，是可持续发展的农业。发展低碳农业，主要是通过合理且更有效率地使用化肥、有害投入物的减量和替代、节水灌溉、节能耕作等，实现节肥、节药、节水、节能的目的。五、企业成为农业应用性研究的主体各国政府在基础研究、共性技术研究、科技成果推广、基础设施建设等方面发挥着主导作用，与此同时，企业在育种等近市场的应用性研究方面作用越来越大。以农业生物技术公司为代表的跨国公司已经成为农业科技创新的中坚力量。跨国种业公司研发投入一般占销售收入的10%左右，有的高达15%～20%。2010年，美国孟山都公司和杜邦先锋公司加起来的科研投入相当于我国农业科研政府部门总投入。1987年到2009年5月，美国农业部动植物检疫局共批准了14417项田间试验，孟山都一家就累计获批5857项，独占40.63%，排在前4位的孟山都、杜邦先锋、先正达、艾格福共获批7415项，占51.43%；1998～2007年，这4家企业获批的专利占了将近40%。20世纪90年代，大型跨国公司开始将产品投向发展中国家，对农业科技成果进行了广泛的宣传，其技术溢出效应直接带动了东道主国的农业科技进步。发展中国家通过学习、模仿和技术创新，在生产、管理、物流等方面，缩小了与发达国家之间的差距。与此同时，这些跨国公司对全球种子市场和生物农药市场也形成了垄断力量。目前，全球90%的抗虫棉和抗虫玉米品种中所含的抗虫基因均来自孟山都公司。大型跨国公司牢牢占据着农业科研和市场的制高点，控制着大多数农业知识产权，垄断了产品市场，对后来者的进入壁垒越来越强。六、农业知识产权保护越来越受到重视农业科技成果容易被模仿，具有投资大、风险高的特征。如果没有严格的知识产权保护，就难以收回巨额研发投入，创新者的利益得不到保障。农业知识产权制度将农业科技成果产权化，有利于促进农业科技进步和农业科技成果推广应用。农业知识产权涉及面很广，既包括生产环节的知识产权，也包括农产品的知识产权。从类别来说，涵盖专利、商标、版权、植物新品种、地理标志、生物遗传资源、商业秘密、传统知识等多种类型的知识产权。随着农业技术的飞速发展，单一的专门保护制度的局限性日益暴露出来。未来的农业知识产权保护必将是一个多种知识产权保护方式融合的过程。美国对植物新品种给予植物专利权、植物新品种权、实用专利权等三种保护方式，是典型的多元保护模式。日本则通过特许法（专利权）和种苗法（植物新品种权）来保护植物新品种。欧盟原本一直以植物新品种专门立法的模式来保护育种者的权利，但是面对转基因生物技术的蓬勃发展，欧洲专利局（EPO）在司法实践中开始考虑用专利制度对转基因技术进行保护，部分欧洲国家已对一些转基因技术和方法给予专利保护。在地理标志方面，各国大多采用两种保护模式。一是法国的原产地保护模式，由行业协会提出申请，法国农业部原产地名称局（INAO）负责认定和管理。二是美国的商标保护模式，把地理标志作为集体商标或证明商标纳入商标体系。近年来，有关传统知识保护及其制度