早上好!欢迎大家来到今天的分享,我们重点探讨生态农业这一关乎未来农业发展走向的核心议题。可以明确地说,生态农业是未来可持续农业发展的终极方向,无论当下农业采用何种模式,最终都必然要走向生态化道路。这是因为只有生态化,才能真正实现农业生产的可持续性,达成自然资源的有效且可持续利用,同时也为产出健康、绿色的农产品提供坚实支撑。想要获得健康绿色的农产品,其关键就在于以生态农业为根基,充分运用各种生态元素、生态技术,以及生态系统特有的动态平衡性,以此来全方位保障农产品的绿色、安全以及可持续发展,从这个层面来讲,生态就是未来农业发展的底气所在。
生态的本质核心体现在气候多样性与生物多样性上。生物多样性追根溯源是基于气候的多样性以及生境的多样性。不同的生存环境会逐步进化形成不同的生态系统,进而衍生出不同的生物群落,最终构建起各具特色的动态平衡关系。深入探究不同的生境、不同的生态系统,其本质实则来源于不同的气候条件、环境状态以及约束条件的丰富程度差异。以海洋为例,海洋中各种元素的丰富程度远远高于陆地。与生命直接相关的六十几种元素,在海洋当中全部都存在,也正因如此,海洋被称作生命的摇篮,是生命起源的地方。尤其是海洋底部火山喷发的火山口区域,更是生命诞生的起始点。火山口能够为早期生命源源不断地提供各种各样的能量,给予元素支撑以及生命循环所需的支持。所以,海洋里生物的种类数量比陆地要多得多,元素种类同样更为丰富。反观陆地,由于常年受到雨水的冲刷,陆地上很多土壤中的元素种类变得越来越少。也正因为这样,在人体补充微量元素方面,海产品成为了我们的主要来源。就拿最常见的海带来说,看似普通的海带却含有五六十种元素,这是陆地植物完全无法比拟的。海洋中的藻类、深海生命,它们对于元素的富集程度相较于陆地生物要高得多。从某种角度来分析,元素的富集性以及种类的多样性,就是生命多样性形成的基础条件。
气候的多样性为生物物种的进化提供了自然选择和生态适应性的外部条件。在干旱的沙漠气候环境中,逐渐进化出了类似仙人掌这类植物,它们拥有能够强烈抑制水分蒸发的组织器官形态,比如球状的肉质茎、退化成针刺状的叶片等,这些特殊形态都是为了最大程度地减少水分蒸发。在生理机制上,它们选择在夜晚打开气孔吸收二氧化碳,白天再释放出来参与光合作用,这些都是在特定环境下长期进化而来的生存策略。水生植物在积水的沼泽环境中,进化出了通气组织,以此来完善自身的氧气代谢过程,保障氧气的有效扩散。在热带雨林气候下,很多植物都生长出气生根,这同样是一种进化的体现。在空气潮湿,特别是处于雨季时,土壤里的植物根系会完全浸泡在水中,缺乏有氧呼吸所必需的氧气,而大量的气生根此时就能发挥获取氧气的呼吸功能,通过悬挂在空中来获取氧气,这些都是生物对不同生态环境的适应表现。不同的生态适应性逐渐演变进化出了各种各样的物种。在北方气候环境下,进化出了具有冬季休眠特性的温带植物;南方气候温暖高温,便形成了一年四季都能够持续生长的常绿植物。从对水分的适应角度分类,有耐旱型、抗干旱型、耐湿型、喜水型等不同的生态类型;从对光照的需求差异出发,又有乔木、灌木、藤本等喜阳、喜阴、耐阴、中性等不同生态类型的植物。所以说,生态环境和生境的多样性是生物生态多样性进化的基础,而我们开展农业生产,就是要重新构建这种生态多样性。
基于此,我们一直倡导,未来农业的生产方式将会是农林复合型种养加循环模式。所谓农林复合,具体来说就是把林业生态系统有机融入到农业生态系统当中,将动物的养殖环节复合到种植过程里,再把微生物这个自然界的终极分解者也全面整合到整个种植养殖产业当中,从而形成一个既模仿自然生态,但是效率又高于自然生态的动植物微生物系统,这正是我们追求的生态农业的终极目标。像我们研究的雾根技术、无土栽培技术,如何才能高效地融入现有的生态环境当中?或者怎样利用现有的生态技术,去构建全新的种植养殖循环体系,实现立体化、垂直化、空间化发展,充分利用多个生态位?这些都是未来现代生态农业需要深入研究和解决的关键问题。
从生态理念出发深入剖析,环境因子起着决定性作用。不管是生态环境、生态位,还是气候条件,这些都是生命进化、演变的动力和原因。直白地讲,生命演变进化的动力源自环境的变化和环境胁迫,什么样的环境就会进化出适应这种环境的物种。舒适、稳定的环境很难催生新物种的诞生,也不容易推动基因发生变异,更难以促进新的遗传基因表达。所以说,逆境才是生命进化的基础,是形成生命力的根基所在,更是发展品质农业的重要基石。从生态角度来讲,适度的逆境刺激和胁迫,是生态系统最基本的功能体现。要是我们过度依赖温室、大棚、植物工厂等设施,完全消除了外界的胁迫因子,反而会导致农产品自身代谢物减少,营养价值降低。所以,我们必须把生态元素充分融合到农业生产的各个环节中,将生态要素实实在在地体现到农产品上,这样才能充分展现出生态产品的独特魅力和高品质。否则的话,就仅仅只能解决农产品数量的问题,而无法提升农产品的质量。生态系统是一个非常精妙且复杂的体系,它处于动态平衡之中,完全符合大自然的规律。生态的多样性,也是农产品品质、风味等多样性的基础来源。
生命在遇到逆境环境时,都会发生进化,产生一些适应性的演变,甚至会形成新的基因,以此来适应不良的气候环境条件。所以说,胁迫是生命进化的基础动力。像风、光、气、热、肥、水,甚至磁场、信号信息等,都可以成为胁迫因子。在这些胁迫条件作用下,基因会发生变异,进而推动生命演变的进程,形成新的特性,甚至有可能诞生新的物种。如果变异后的基因稳定下来,就会形成一个新的物种,这就是生物对环境的一种生态适应,也是一种表观遗传现象。要是这种环境变化长期持续存在,基因就会固定下来,真正演变成新的物种。在逆境环境下,生命往往会更多地选择有性繁殖;而在舒适的环境中,大多数生命会选择无性繁殖。其实这个规律在自然界中十分常见,我们从生物学角度来看,以人口问题为例,越贫穷的地区,生育意愿反而越强,这是自然规律的一种体现。社会环境变好之后,人们的生育意愿反而会降低。这就如同我们种植的植物、养殖的动物一样,比如在种植蔬菜瓜果时,如果营养过于充足,它们开花结果的数量就会减少。这个时候,我们就需要进行控水操作,通过人为创造逆境环境,来促使它们多开花、多结果。还有在种植柑橘时,为了让它结出更多果实,我们会在秋季剥掉1 - 3公分宽的树皮,然后再用膜包起来,等到第二年树皮重新长好,虽然短期内树体生长会暂时减弱,但花芽分化会显著增加,从而实现大量挂果。自然界的动物也是如此,在逆境下会选择有性繁殖,因为有性繁殖能够让基因进行重组,产生新的性状,使后代更好地适应环境;而在环境舒适、自然资源丰富的时候,就会选择无性繁殖,因为无性繁殖具有世代短、繁殖速度快的特点,可以在短时间内迅速扩大种群数量。
以蚜虫为例,在气候适宜、食物充足的情况下,它不需要交配,就能进行无性繁殖,也就是套生繁殖,呈现出大蚜虫肚子里有小蚜虫,小蚜虫肚子里又有更小蚜虫的奇特现象,其繁殖速度极快。一旦发现叶片上有蚜虫,不出几天整片园子都会布满蚜虫。但到了秋季,环境变差,温度降低,食物来源减少,蚜虫就会演变出有翅膀的雄性个体,它们会飞起来寻找雌性蚜虫进行交配,然后以卵的方式或者成虫的方式越冬。等到来年春季,温度适宜、食物充足时,蚜虫又开始新一轮的繁殖,具体采用无性繁殖还是有性繁殖,完全取决于当时的环境条件。不仅低等动物存在无性和有性繁殖的情况,高等动物也同样如此,甚至有些动物还能够变换性别。比如某些鱼群中,如果缺乏雄性个体,就会有一条鱼自动演变成雄性;在太平洋岛屿上还有一种鳄鱼,它们是雄性繁殖,不需要通过卵和交配的方式,直接就能进行自我繁殖,类似于无性繁殖。据说这是因为在进化过程中,受到地壳变化、地震等因素影响,这些鳄鱼向海洋岛屿迁移,最后只有体力好的雄性鳄鱼成功游到了岛上,雌性鳄鱼没能到达,岛上存活下来的就只有雄性个体,久而久之就演变进化出了雄性自我繁殖的特殊方式。所以说,生物的繁殖方式和环境变化密切相关,环境舒适时多采用无性繁殖,环境恶劣时则转为有性繁殖,有性繁殖为自然选择提供了大量具有变异的个体,其中能够适应环境的个体就会存活下来,逐渐进化形成新的物种。大自然就是在这样不断筛选、不断变异的过程中,形成了如今庞大而复杂的生命生态系统。
我们地球的生命生态系统极其宏大,而这个宏大系统得以形成,离不开物种的多样性、生态的适应性,以及环境逆境的刺激作用。农业生产本来就是自然生态系统中不可分割、不可或缺的一部分,未来生态农业的核心要义,就是要让农业回归自然、回归生态、回归荒野。我们要以这个理念作为指导,去研发各种生态技术,探索全新的产业模式。只有以生态为支撑的农业产业和生态体系,才能够实现可持续发展,才能够生产出真正意义上绿色、安全的农产品。现在很多人感觉自身缺乏生命力,这和我们日常的饮食有很大关系。如今的农产品,大多只含有蛋白质、氨基酸、矿物质、膳食纤维这些基础营养成分,缺乏功能性营养和具有天然活性成分、能够滋补身体或者具备疗效的成分。老话说“药食同源”,但现在这样兼具药用价值的食物实在太少了。所以我们要深入研究生态农业,研究生态方法、生态元素。在多样化的生态气候环境下培育出来的农产品,其品质、口感、风味、安全性和绿色程度,和普通农产品相比都是截然不同的。
物种的多样性和元素的多样性紧密相连,所以未来农业生产所使用的肥料,也要构建起多样化的体系,不能仅仅局限于供给十六七种必需元素,而是要提供更多种类的元素,从而让作物自身的代谢过程更加丰富多样。因为前面我们也讲过,作物自身代谢的丰富程度,和元素的丰富性、气候的多样性,还有生态生物的多样性等方面都息息相关。从营养价值角度进行深入剖析,我们就能理解生态的重要意义——生态就是形成农产品味道、营养和绿色品质的基础,没有生态,就不可能有真正的生态农产品。而从产业技术角度来看,想要获取生态农产品,就要让生态技术更加高效化,切实降低成本、提高生产效率,这样才能把生态技术转化为可广泛推广的产业技术。其实从古农法一直发展到现在,生态技术始终存在,但始终无法大规模形成产业技术,原因就在于一旦扩大生产规模就会面临亏损。现在的有机农业、生态农业,规模普遍都很小,就是因为它们没办法像工业模式、商业模式那样进行复制推广。而且这些农业模式用工量极大,导致成本居高不下。现在大家都热衷于追求有机农产品,但市场上的有机农产品不仅数量稀少,还存在很多造假现象。因为真正生产有机绿色农产品的成本实在太高了,尤其是劳动力成本。企业进行商业化运作后,成本还会进一步升高,除了劳动力成本,还要加上商业成本。所以即便有机绿色农产品能卖到几十块钱一斤,最后核算下来还是亏损状态,这就是当前面临的现实情况。
那么我们该如何破局呢?方向就是要把生态、有机生态技术和现代农业科技深度融合起来,这正是我们努力钻研的方向。我们和丽水学院的团队正在探讨,接下来在肥料研发上进行创新突破。我们的构想是利用山区山地丰富的树枝树叶资源,通过无烟燃烧的方式获取灰分,再添加一定比例的氨基酸,以此来作为无土栽培的肥料。这样一来就不需要传统的营养液,直接就地取材,既生态环保,又具备可持续性。山区的灰分资源非常丰富,这种植物灰分就类似于我们小时候常见的草木灰,只不过我们要求燃烧得更加充分。以充分燃烧后的灰分为基础,再加上氨基酸作为氮源,用硫酸来调节酸碱度,这样就能构建起未来生态化、有机化的农业基础体系。采用这种方式制作肥料,既能保证肥料的有机性,又能降低生产成本,还具有实际可操作性。当然,这还需要一个较长的研究过程,目前仅仅只是技术构想。后续我们会通过大量研究,形成具体的技术工艺、精确的元素比例关系,以及详细的种植应用指导方案。
任何一项发明创新,都是从技术原理出发,先确定技术路径,然后逐步攻克各种难题,最终实现技术创新,这是一个循序渐进、环环相扣的过程。一般来说,一项技术从构想到成熟,快的话需要3 - 5年时间,复杂一些的技术可能要将近十年甚至更久。技术创新从来都不是一蹴而就的,靠的都是不断积累,只有量变达到一定程度,才会引发质变。所以说,那些所谓“横空出世”“弯道超车”的说法,在科学研究领域其实是不现实的,科学研究没有捷径可走,依靠的就是长年累月的持续积累。就拿我们研究的气雾栽培技术来说,到现在已经有二十多年的积累历程了,没有这20多年的沉淀,根本不可能形成现在成熟的技术体系。而且从技术发明到实现产业应用,至少需要5 - 10年时间,甚至会更漫长。这也就是为什么大多数企业不愿意投入创新研发的原因——创新的时间成本实在太高了,更不用说还有高昂的研发成本。搞自主研发不仅耗时漫长,而且结果还充满不确定性,而抄袭模仿却相对容易得多。这也是目前农业科研主体主要是科研院所、大专院校的原因所在,因为这些机构做研究更注重长期发展,而企业要考虑市场效益,很难对某一领域进行长期持续的投资研发,除了像华为这样实力雄厚的大企业,一般企业很难做到这一点。
就拿我们正在研究的无人机生态务工技术来说,到目前为止,政府投入的资源、农科院投入的人力物力财力等,加起来将近2000多万。一般企业很难拿出这么多钱去做一个结果不确定的研究项目。还有机器人务工技术,要形成一个初步的可用雏形,至少也要投资1000多万。现在进行科研,尤其是从0到1的原创性科研突破,没有几千万的资金投入根本难以取得成果。目前国内外所应用的气雾栽培技术,其实都是我们这20年来所形成技术体系在不同领域的应用和延伸。
现在经济处于低迷期,其实这也是产业结构调整的必然阶段,从某种角度看,经济低迷反而能够激发创新活力。如果经济一直保持向好趋势,可能只会出现一些小修小补的创新,而具有革命性的创新往往诞生于经济低迷时期。所以我们现在经历经济低迷,也是发展过程中必须经历的阶段。搞研发工作,意志力非常重要,做科研一定不能轻易放弃,一旦放弃,之前所有的努力就会付诸东流。就像我们研究鸟巢温室,投入了大量的人力、物力、财力,才形成了现在完善的鸟巢温室构造体系,这些投入都是以千万为单位来计算的。包括鸟巢温室、鱼菜共生、植物工厂、气雾栽培、生态雾根等技术研究,在这20年里,政府项目经费、企业自筹资金等全部加起来,总花费将近一个多亿。这样大规模的投入,一般企业根本无力承担,这也是我国创新不足的主要原因之一。资本通常不愿意在研发阶段冒险投入,大多是等技术研发成功后才愿意介入,企业老板做投资决策时也会更加谨慎保守。所以目前我国民营企业的创新能力,尤其是原创性创新方面,基本还是处于空白状态,很多企业只是引进国外技术,在应用场景或工程方面做些表面修改,换个“马甲”而已。
目前我国的科研体系,还是以引进消化吸收再创新为主,项目设定也更倾向于支持已经具备可行性的研究项目。因为从0到1的原创性研究,需要投入大量资金,而且风险极高,就像一个无底洞。这也是其他国家对我们进行技术制裁的原因之一,毕竟我们过去很多所谓的“领先技术”,其实只是对国外技术进行了一些改良。不过话说回来,我们在工程技术创新方面确实取得了不少成果,很多技术在应用层面已经达到世界一流水平,但严格意义上的原创性技术成果,放在国际大环境中来看,目前还是一项都没有。
要想提振经济,关键在于在经济低迷期坚持走创新发展道路。只靠政策调控只能起到暂时的缓解作用,无法从根本上解决问题。经济复苏的核心动力还是科技创新,只有出现真正原创性、颠覆性的创新成果,才能推动经济走出低迷困境。回顾人类文明发展历程,从农耕文明到工业文明,再到电器时代、网络时代、信息时代、AI时代,每一次重大跨越都是科技创新在背后提供驱动力。现在我们正处于经济结构调整、产业升级换挡的关键时期,这也是淘汰低端产能、构建全新经济体的过程,只有实现高质量发展,形成新的生产力,经济才能真正实现复苏。
但现在我们国家的创新环境还存在不少问题。整个社会过度沉迷娱乐,大家的关注点都集中在娱乐明星身上,对科学家、发明家缺乏应有的关注,这种现象本身就是一种畸形状态,在这样的环境下很难诞生重大创新成果。从价值观层面深入分析,我们的世界观、价值观、人生观出现了偏差,一切向“钱”看,导致没有人愿意沉下心来搞科研,大家都一门心思想着快速赚钱。从教育角度来讲,这种功利化倾向也十分严重,培养不出真正能够坐冷板凳、潜心钻研的科研人才。而且在商业领域,投机现象盛行,商业大佬热衷于搞一些投机倒把的事情,对原创技术缺乏应有的保护机制。所以现在这样的经济也是必然的。
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