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未来哪些科学技术将会对农业产生深远的影响?

发布时期:2020-2-16 22:08
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未来哪些科学技术将会对农业产生深远的影响?


1、信息技术和数字科学

首先信息技术和数字科学将成为农业领域的战略性关键技术:

信息技术和数字科学的进步为提升农业领域研究和知识应用提供了重要的突破机遇。现在尽管我们已经收集了大量的粮食、农业、资源、商业等各类数据,但由于农业科技应用有限,网络传输速度和敏捷性太低,数据处理能力不高,科学研究和生产实践中的数据脱节等原因,很难广泛使用已有的数据、知识和模型。

随着5G、物联网、大数据、人工智能、机器学习、区块链等技术的发展,将提供更快速地收集、分析、存储、共享和集成异构数据的能力和高级分析方法。届就是说,信息技术和数字科学的发展将会极大地提高对复杂问题的解决能力,将农业、资源、商业等相关领域的大量研究成果应用在生产实践中,在动态变化条件下自动整合数据并进行实时建模,促进形成数据驱动的智慧管控农业。

其中关键的技术是5G,只有5G普及后,农业物联网才可以全面的部署,有了物联网数据、卫星遥感数据,农产品消费数据等,才可以为人工智能,机器学习等提供数据基础。才能实现真正的智慧农业,建立起农业生产的数字操作系统。


其次传感器技术将成为推动农业领域进步的底层驱动技术:

当前传感器技术已经广泛应用在农业领域,但主要还集中在对单个特征如温度、温度等的测量上,如果要了解整个农业生产系统的运行机理,则需要连续监测多个特征的联动能力。未来的传感器技术不仅仅包括对物理环境、生物性状的监测和整合,更包括运用材料科学及微电子、纳米技术创造的新型纳米和生物传感器,对诸如水分子、病原体、微生物在跨越土壤、动植物、环境的循环运动过程进行监控。

未来的传感器所具备的快速检测、连续监测、实时反馈能力,将为农业信息系统认知提供数据基础,赋予人类农业生产过程中“防治未病”的能力,即在出现病症前就能发现问题、解决问题。如果能在农业生产资源要素的利用环节即可精准发现和定量识别可能出现的风险,并能够实时进行优化调整,将彻底改变农业生产利用方式。因此,未来的传感器技术将也是决定农业发展的关键技术。


2、生物和基因技术

生物技术是利用有机体、死细胞、活细胞以及细胞内含物,采用特殊的过程生产出特殊的产品应作到农业、医药以及环境修复治理中的技术。生物技术中的基因技术能改变、取代物种的基因。

生物技术在农业中已有广泛的应用:

农作物方面,最初通过遗传工程进入市场的作物是玉米、大豆和棉花。它们经转基因后具有抗除草剂和棉铃虫的能力。这种玉米、大豆和棉花从Bt细菌获得基因,经遗传改良后具有防虫害的能力。 生物技术在畜牧业上应用也很多。

首先,生物技术有助于提高畜禽的生命力以及消灭竞争者。促进畜禽生长的物质有生长激素以及促进其生长的调节剂,这些物质可由基因工程而获得。如利用鼠类基因(该基因能促进角蛋白的形成)能获得了经遗传改良的绵羊,这种绵羊比普通绵羊产毛量能提高6%左右。

其次生物技术在提高农作物产量、质量的同时,有助于提高畜牧业的生产力发展水平。例如,通过控制饲料作物体内碳水化合物含量可提高畜牧业生产力;利用基因调控技术可以提高包括豆科作物在内一些作物的蛋白质含量,减少饲料作物中难消化的木质素含量等。比如一种转基因三叶草,可应用于澳大利亚绵羊牧场。该基因来自向日葵,经转基因的三叶草能制造富含氨基酸的蛋白质,该蛋白质经食物链进入绵羊体内,进而能提高产毛量。


生物技术在生态和环境方面的作用:

生物技术已用于生产抗虫害、抗除草剂作物。一些转基因棉花、玉米、大豆等具有抗虫害、抗除草剂的能力。有一种转基因马铃薯能产生水晶蛋白,而水晶蛋白对科伦那多马铃薯甲虫有毒害作用。这些转基因作物能减少杀虫剂的用量,降低杀虫剂及其残留物对食物链、水造成污染,从而有利于保护生态环境。 另外可以利用真菌来提高土壤养分的有效性。特定的真菌能促进土壤养分的释放,从而促进作物生长;有的真菌也能通过分解有机物质(例如纤维素等)释放出糖类,促进固氮菌的生长。

未来为了提高土壤养分有效性,可以通过基因工程获得转基因细菌和真菌,增强它们制造养分和释放土壤养分的能力。未来的转基因作物还可使作物本身能够自行固氮,减少或不使用化肥等肥料,从而减少对生态环境的破坏。

未来,随着人口的增长,农产品的需求将大量增加。毫无疑问,生物技术将在这场变革中将起到关键性的作用。


3、可控核聚变技术

可控核聚变一直都是人类梦寐以求的梦想,我国最近几年已经取得了许多关键性的突破,估计再有20-30年有望实现。


如果真的实现,电费会变的很少,甚至接近免费,成为像阳光、空气一样人人都能免费享受的资源。因为核聚变的原料,氘和氚,都是取之不尽,在我们地球的海洋中,大概有40万亿吨氘,理论上可以足够人类使用几百亿年,所以核聚变一旦成功,产生的能源是用之不竭的。

可控核聚变转化为电力将对农业产生巨大的影响,农民可以建设大型的农作物生产工厂,在室内种植粮食,通过人工日光,24小时进行光合作用,大大提高种植效率,尤其北方地区以前一年只能种一季,现在在粮食工厂一年可以种6-8季,将极大的提高粮食产量。农产品和食物会变得更加便宜。农产品非富后就可以大量的进行畜牧业养殖,以后的吃肉问题也可以解决。

另外对农业的影响就是水资源的利用,水资源匮乏一直是全球都面临的难题,尤其我国西部地区,农业用水更是缺乏。但是有可控核聚变提供电力后,就可以进行海水淡化,海水淡化技术已经成熟,只是受能源价格影响,成本太高,只能“望洋兴叹”。核聚变成功后,这就不是事儿了。可以大量的建设海水淡化工厂,再也不会遭受干旱的痛苦,农业用水和生活用水都将得到极大的改善。


4、航空航天技术

现在航空和航天技术为农业提供着许多服务,如通过卫星提供的气象服务,能过遥感卫星提供的病虫害监测、土壤监测服务等,另外还有太空育种等其它许多服务。

我国是世界上第3个掌握返回式卫星技术的国家。太空育种已成功培育出一批高产、优质、多抗的作物新品种、新品系及新种子。我国在航天诱变育种试验研究和植物的细胞学、生理学、分子生物学的机理研究方面,已经进入世界先进行列。

随着科学技术和经济的发展,人类的生存、生产活动从最初的陆地、海洋、大气层进入地球轨道空间和外层空间,随着可控核聚变的出现,人类将走出太阳系,并将开始适应、研究、认识、利用和开发太空环境,将来可能需要有人在太空中当农民,农业生产活动将进一步拓展到遥远的太空。


未来随着科学技术的进步和发展,一些关键技术必将在农业中得到广泛应用,未来农业科技将发生显著变化。相信农业的未来会更加美好。

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