农业高新技术发展

农业高新技术发展概况农业高新技术是指高新技术在农业上的应用，它既属于农业技术的范畴也属于高新技术的 范畴，是建立在现代科学理论和最新科技发展基础上的科学知识和技术成果，分为农业高技术 和农业新技术。农业高技术是以农业科学最新成就为基础，处于当代农业科学前沿的、建立在 综合科学研究基础上形成的农业尖端技术，处于国际领先或先进水平。农业新技术是在一定时 空范围内初次创新、研制、开发的最新农业技术，在一定时间和区域范围处于领先或先进水平， 包括农业全新技术、农业换代技术、农业改进技术等。农业高新技术产业化是指以市场为导向， 以农业高新技术为主导，与相关农业产业及其配套服务相结合，把农业高新技术作为生产力的 主要构成要素，嫁接到农业传统产业或独立发展成为新型农业产业的过程。包括把农业高新技 术转化为具有农业高新技术特征的物质资料生产、交换、分配、消费的物质生产部门的过程， 同时也是把农业高新技术所具有的潜在生产力转化为现实生产力的过程，是把农业高新技术应 用到经济活动中的过程。一般来说，农业高新技术产业化过程分为四个阶段：一是高新技术发 明与研制阶段；二是把高新技术成果设计转化为产品的开发阶段；三是高新技术产品的扩散与 市场的开发阶段；四是高新技术产品大规模工厂化生产阶段。农业高新技术产业化不是一个封 闭循环过程，而是在市场竞争环境下，各相关要素相互依存、相互作用和相互协调的过程。这 一过程的实质，是农业高新技术的市场化和企业化，是农业高新技术被企业采用，并成为企业 的利润源泉；产业化过程的标志，是形成具有较大规模的专业化生产和服务体系；产业化过程 的结果，是农业生产力的飞跃，农业劳动生产率和经济效益的大幅度提高。农业高新技术产业大体可分为五大类型：农业高新技术创新产业、农业高新技术中介服务 产业、高新技术农业及环境产业、农产品高新技术加工业、农产品高新技术商贸业。农业高新 技术的五大产业类型，涵盖了农业高新技术创新开发、示范、辐射、推广服务、生产应用（含环 境整治建设）、产后加工和商贸流通（以信息技术为主）诸环节，由此可形成高效有序的农业高新 技术产业化体系。和传统农业产业相比较，农业高新技术产业具有如下几方面特征。 1农业高新技术产业化的高效益性。从微观角度来看，农业高新技术提高了产品的科技含量，率先采用农业高新技术的生产者 可以获取超额利润，使生产者获取高额的内部收益。从宏观角度来看，个别生产者获得的高额 利润会刺激社会资本向农业高新技术产业的投入，使采用农业高新技术的生产者数量增加，规 模扩大，从而推动农业生产外移，提高整个国家的生产能力和竞争能力。当然，当高新技术被 大多数农业生产者所采纳，或者当更高更新的替代农业技术出现时，昔日的高新农业技术将转 变为常规技术，这时再采纳这些常规技术所获得的收益都会大幅度降低，但这种降低是在全社 会农业生产能力得到提高的基础上出现的，会极大地提高全社会的农产品消费者剩余和生产者 剩余，使得整个国家获得巨大的效益。2农业高新技术产业化的高投入性。农业高新技术具有知识密集型特征，其研究与开发属于技术创新过程，具有研发周期较长， 需要投入的研发经费巨大等特点。农业高新技术产业化的产品开发和市场开发同样要求有较好 的生产基础设施条件，需要大量增加现代投入物的使用；需要较高水平的管理，较高素质的农 业劳动力等，因而技术创新及其应用主体必须增加相应的配套生产要素投入，所以农业高新技 术产业化往往伴随着高投入。3农业高新技术产业化具有很高的风险。农业高新技术产业化不仅面临着高新技术产业通常面临的技术研究与开发失败的风险、产品不被市场接受 的风险、研发过程资金不足的风险，同时还面临着传统农业生产通常面临的自然风险、单个农 民的理性行为与农民总体行为的合成谬误（fallacy of composi tion）市场风险、信息不对称的 信息风险和农业生物技术的地域性风险。同时，农业高新技术产业还存在风险承受能力低和风 险管理难度高的特性。农业高新技术的需求者（主要是农民）的收入水平低，其对风险的承受能 力低；农民的文化素质较低和长期政府计划造就的农民回避风险和不确定性的决策惰性而引致 的风险管理能力低。4农业高新技术产业化的动态性和创新性。由于农业高新技术是一个动态的、相对的概念，所以，农业高新技术产业化就是一个永不停息、不断更 新、贯穿于农业发展始终的过程。其具体表现在于农业高新技术企业要不断地进行技术创新， 一方面进行产品创新，为社会提供高新技术含量的产品，占领市场；另一方面进行生产工艺创 新，通过在企业的生产过程中采用高新技术，降低产品生产成本，参与国际竞争，保持农业高 新技术企业的生命力和活力。创新性也是农业高新技术企业承担高风险和获取高收益的主要原 因。5农业高新技术产业化的外部性。小规模农业高新技术产业化的最先受益者总是农业高新技术的最初采用者，但当农业高新 技术大规模地扩散以后，农业生产可能边界将外移，农产品价格将下降，全社会所有农产品的 消费者（无论是直接消费还是间接消费）都将从中获益。从这个角度说，农业高新技术产业化的 社会效益要大于农业高新技术企业自身的私人效益，具有很强的外部性。世界农业高新技术产业主要是生物技术和信息技术对传统农业的改造。以美国为代表的经 济发达国家，利用转基因技术培养作物及畜禽新品种；利用克隆技术进行动植物优良品种的快 速繁育；以电子设备、卫星和互联网为手段，以专家系统为核心的精确农业等，已经极大地改 变了世界农业的生产方式，促进了农业生产方式的根本转变。生物技术产业化现状。第一，植物转基因育种及其产业化。生物技术在农业上的应用，主要是转基因动植物育种、 克隆和生物制剂。十几年来，世界各国已经试种的转基因植物超过4500种，其中已经批准商业 化种植的接近90种。如耐储藏的番茄，抗病虫的马铃薯，抗虫和抗除草剂的棉花、大豆、玉米 提高了有效成分的油菜，抗病毒的南瓜、木瓜以及具有特殊功能的产品等，都已经进入了市场。 根据国际农业生物应用机构(ISAAA)统计，全世界的转基因产品主要是大豆和棉花，2003年有18 个国家播种转基因作物，美国、阿根廷、加拿大、巴西、中国和南非等六个国家的转基因作物 占到世界转基因农作物播种面积的99 ，其中美国播种面积4280万公顷，占到世界总量的63 左右。阿根廷位居第二，播种面积为1390万公顷，而且增长速度非常快。1996年全世界转基因 作物种植面积为170万公顷， 2003年扩大到了6770万公顷。2003年世界上约有700万农民播种转 基因农作物，比2002年提高了100万。第二，动物转基因以及克隆技术研究。动物转基因和克隆技术可以极大地延伸农业生产产 业链，大幅度地提高畜产品价值量，但目前仍然处于研究阶段。例如，利用转基因和克隆动物 进行药物生产，其产品价值之高、其产业规模之大，都是难以准确估量的。芬兰的一家公司生 产的转基因牛，可以生产出促红细胞。生成素EP0，估计一头牛的乳汁里含有EP0的价值达42亿 美元。 2003年新西兰科学家宣布培育出的新型克隆牛，所产牛奶中酪蛋白含量显著高于普通牛 奶，其中“贝塔一酪蛋白”含量比正常牛奶要高8至20 ，而另一种“卡巴一酪蛋白”含量 则达到正常牛奶的两倍，这一成果在奶酪业中将具有重要经济价值。阿根廷西杜斯生物公司2004 年2月7日宣布，该公司培育的两头携带人类生长激素基因的克隆奶牛于1月份诞生，它产的奶里 含有人类生长激素，每升牛奶含有5克人类生长激素，可以直接供儿童食用，在不久的将来，这 种牛奶将投放市场。第三，胚胎移植技术产业化。胚胎移植技术已经完全成熟并且开始了大规模的产业化。利 用胚胎移植技术进行动物良种的快速繁殖技术在美国已经完全产业化，现在美国60 70的 奶牛是通过使用冷冻精子、人工受精技术繁殖出来的，这使得整个奶牛群体的父本减少为不到 100头良种公牛；通过胚胎移植技术，全国的良种供体母牛也仅有100头左右。从事牛胚胎分割 移植的格拉纳达公司，企业规模已经发展到10亿美元，该公司还开始了马和虾的胚胎移植方面 的经营。以这家公司为首，全美国已经有200多家企业从事这一行业。第四，微生物制剂技术。 生物技术在农业上应用的另一个重要分支是微生物农药、动物疫苗、生物肥料、动植物生长调 节剂等农用生物制剂。微生物农药是指可以防治病、虫、草等有害生物的微生物活体及其代谢 产物和转微生物的基因产物，这些产品可以制成生物源制剂，包括细菌、病毒、真菌、线虫、 桔抗微生物、农用抗生素、植物生长调节剂等。从功能来分，有杀菌微生物、杀虫微生物、杀 草微生物和植物生长调节剂四大类，其产业的规模已经相当巨大。基因工程疫苗具有安全性高、 一苗多用和可以大规模生产等优点，可以成千倍地降低疫苗的生产成本。生物肥料和动物生长 调节剂(用于动物饲料中)，也在全世界形成了日益增长的产业，牛的生长素1993年在美国就实 现了商业化，这种牛奶和奶制品在美国的市场占有率已经达到30。2003年，美国商务部公布 了最新生物技术产业调查报告。报告显示，在商务部问卷调查的美国境内1031家公司中，有128 家(占12)生物技术公司从事与农业生物技术相关的活动，其中63的公司从事与植物及种苗 相关的研究，41的公司进行与家畜相关的研究，而进行水产相关研究的占16 。预计到2010 年，美国生物技术产品中，生物技术农业及特殊用途化工产业的销售额将达66亿美元。在信息技术对传统产业的改造中，农业首受其惠。农业是利用光热水土气等自然资源从事 有生命物质生产的产业，因此具有分散性、区域性、时变性、经验性、稳定性和可控制程度低 等行业弱势。而信息技术为克服农业弱势提供了有力的武器。信息技术在农业上的应用主要是 农业专家系统(AES)、智能化、网络化、3s技术和精确农业。第一，农业专家系统(AES)。农业 专家系统最早于1986年出现在美国(即著名的Gmssym棉花专家系统)，到1996年在荷兰召开的计 算机农业引用国际会议上，就有了上百种农业专家系统软件。现在专家系统通过网络传送走到田间和饲养场正成为一种趋势。网络技术正在弥补农业的 分散和闭塞的弱势。如在德国17万全业农户中， 2001年有75万农户使用了计算机，有55万 农户使用互联网。通过电子计算机网络，农业新技术、新信息得到快速传递，德国农业信息技 术正在普及并向农业全面信息化迈进。我国农业高新技术产业化现状从总体上讲，我国农业高新技术产业化起步较晚，正处于传统农业向现代农业转变的重要 阶段，以生物技术、信息技术为代表的现代高技术向农业领域里的转移与应用，开始形成以农 业生物技术、农业信息技术为重点的农业高科技产业，并且已经取得一定成就，有些技术的研 究还处于国际先进水平，具体情况如下。1生物工程作物育种技术已经开始产业化。生物技术和常 规技术相结合，培育出大量优质、高产、多抗农作物新品种我国正在研究的转基因生物有130 多种，涉及的基因种类超过100种。特别是在转基因抗虫棉、转基因水稻、基因工程疫苗等领域 的研究成果已居世界前列。自1997年至2003年9月，经过安全评价，农业部批准水稻、玉米、棉 花、大豆、油菜、马铃薯等10多种转基因植物进入田间环境释放，批准转基因棉花、番茄、甜 椒等植物和兽用微生物基因工程疫苗进入商业化生产。 2002年，我国转基因作物种植面积突破 210万公顷，成为继美国、加拿大、巴西、阿根廷之后的转基因作物种植大国。据不完全统计， 全国有16个省市近30个实验室采用授粉后外源(DNA)基因直接导入植物的分子育种技术，已经取 得了良好的育种效果。我国超级杂交水稻的研究工作更是处于世界领先水平，中国工程院院士、 杂交水稻之父袁隆平为代表的“超级杂交稻”新品种， 2003年实现亩产823公斤的海南水稻单产 历史最高纪录，估计可在2005年获得大面积推广；沈阳农业大学育成的第二代超级粳稻新品种、 福建农科院研究培育的航天超级稻都取得重大进展。我国基因工程抗虫棉研究也取得重大突破， 获得一批转基因棉花第3代株系，对棉铃虫的杀虫率高达80，并且可减少农药用量达60以上。 抗虫棉品种分布在冀、鲁、豫、苏、皖、鄂、湘等11个主产棉省，到2003年已累计推广国产转 基因抗虫棉73万多公顷，带来直接经济效益2145亿元。但目前，优质高产的转基因抗虫棉所 占比例还不到50 ，新型棉种市场需求巨大。中国农业大学培育出的国际领先的转基因玉米， 其赖氨酸和蛋白质含量比常规玉米分别提高30 、90 ，试验田亩产超过500公斤，攻克了国 际难题。中国农科院应用生物技术育成高赖氨酸玉米，抗病性好，产量高，赖氨酸含量比普通 玉米高出1倍多。用这种玉米养猪、鸡、鸭、鸽、兔，已取得明显的经济效益，对促进畜牧业发 展有十分重要的作用。中国农业科学院生物技术中心成功研制出转基因植物抗乙肝马铃薯之后， 又成功地培育出在外观、口味、产量、营养含量和栽培技术等方面与普通番茄相比并没有什么 区别的抗乙肝转基因西红柿，不但可用于药物生产，而且人吃了能产生抗乙肝病毒的抗体。2003 年湖南省官春云教授培育出转Bt基因抗虫油菜品系，使油菜获得抗虫性，可以解决长期以来病 虫害对我国油菜单产量的约束，对促进我国油菜生产意义重大。2微生物技术开始在农业生产领域发挥显著作用。饲用微生物添加剂研究获重大突破。如 由四川农业大学等100多位专家学者攻关18年的饲用微生物添加剂的研究， 1996年通过国家鉴 定，该项成果将饲料添加剂的应用带入一个有益的微生物时代。秸秆微贮饲料应用效果显著， 如新疆农科院生物所研制的现代生物技术产品秸秆微贮饲料（秸秆发酵活干菌）达到国际先进水 平，已在全国20多个省区推广应用，经济效益显著。我国已构建的一批大豆与花生共生固氮工 程菌株，累计试种示范面积267万公顷，平均每公顷增产10左右。生物农药方面的产业 化也已经有较好的基础，在20世纪80年代中期，成功研制了苏云金杆菌（B）悬乳剂，已经在全国 20多个省市应用， 1995年使用量已经达到33吨。农用抗生素产品也形成了一定的生产规模，每 年推广应用面积达202667万公顷，其中井岗霉素年产4000吨，应用面积133020万公顷， 阿维菌素和赤霉素年产量也已近100吨，应用面积近667万公顷。3动物克隆和转基因工程技术位居世界先进水平。我国在基因工程培育家畜方面获得重要 突破，现已进入规模应用阶段。自从1990年西北农业大学克隆了我国第一只山羊（属于世界首 批克隆山羊）以来，各地科研机构先后克隆了兔子、奶牛和黄牛杂交牛、猪、公牛等家畜，2000 年西北农林科技大学培育出世界上第一例成年体细胞克隆山羊；近年来湖北省农科院畜牧所采 用“猪基因导入技术，先后将4种不同结构的基因导入2592枚猪的受精卵，获得相应的转基因猪 56头，其基因导入率达21，比国外高1倍多，达到国际先进水平；2001年山东中大生物胚胎 工程中心对130头牛实施了胚胎移植；2003年3月中国农业大学转基因体细胞克隆牛“乐娃”出 生，同年10月，第二头转基因体细胞克隆牛“岩娃”诞生，并且首次获得了用于治疗人类胃溃 疡疾病的转基因体细胞克隆牛，首次获得了在同一头牛中转有3种外源基因的转基因体细胞克隆 牛，这标志着我国已经成熟掌握了转基因体细胞克隆牛的技术体系，在该领域的研究跻身世界 前列。目前我国已经获得生长激素转基因猪的第二、三、四代200多头，初步建立了生产转基因 猪的技术体系，转基因猪核心群的生产水平比非转基因猪提高20 ，达到国际先进水平。4组培快繁技术已初步实现产业化。利用组织培养技术快速繁殖植物，改变了传统的农业 育苗技术，使果树、林木、蔬菜、花卉等育苗和繁殖不受气候条件限制，占地少，繁殖快，可 以除去病毒，提高产量，增加效益。目前动植物品种的快速繁殖技术在我国已经开始出现产业 化的雏形，应用比较成功的主要是植物组培技术产业和动物胚胎移植产业。如花卉、蔬菜和水 果的组织繁育已用于生产，为农业产业结构调整、农民增收带来了显著的经济效益，且形成了 一些有一定规模的效益可观的企业。全国已有一些从事动物胚胎工程的专业公司，有9个城市已 经建立了12个牛胚胎工程实验基地，胚胎工程所需要的器械和药物也已经研制成功并推广使用。5信息技术开始进入农业领域。信息技术实际上已经渗透到农业高新技术产业的各个领 域。在我国，农业信息网络的发展非常迅速，已建立起一批农业数据库及其应用系统，为我国 农业宏观管理、农业生产和农业科技单位开发利用农业信息技术提供了保障。1997年10月，中 国农业科技信息网络中心建成。到2001年3月，中国大陆农业网站数量近2200家，超过了法国、 加拿大等发达国家，如果加上台湾和香港的农业网站，在数量上可排在世界前10名以内。目前 全国农业经济统计资料数据库已实现用软盘从各省收集、传递、汇总资料数据，共存储全国2400 多个县（市）1980年以来的有关资料，总计达400多万项数据。同时，研制成功多功能作物种植资 源数据库管理系统，具有数据维护、生成、查询、报表打印、分类统计、数据连接变换等功能 我国已开发多个农业决策支持系统和专家系统，包括中国农电管理决策支持系统，县（市）农业 规划预测系统，小麦玉米品种选育专家系统，小麦计算机专家管理系统，水稻主要病虫害诊治 专家系统，柑园专家系统等，其中不少已达到国际先进水平和国内领先水平。另外，遥感技术 在监测农作物的长势、估算播种面积和产量等方面也发挥了巨大的作用。6海洋农业开发成效 显著。世界各国一直都很关注海洋农业开发。20世纪80年代以来，美、日、英、法、俄等国围 绕海水养殖、海洋生物产品等方面，竞相推出了海洋生物开发计划。我国在“863计划”中也设 立了海洋生物技术攻关课题，明确将重点定位于高新技术创新和促进海洋生物技术产业的发展， 并确定以技术集成和技术力量的优势集成为主要实施方式。我国是海洋大国，海洋生物技术起 步较早，多年来推进海洋农牧化，分别掀起了以藻、贝、虾为主的海水养殖的三次浪潮，使海 水养殖产量居世界首位，海洋水产值占我国海洋总产值的一半。1992年比1950年增加了240倍， 保持了年27的增长率。这不仅增加了食物的来源，也为以海洋生物体为原料的生物制药业的 发展奠定了基础，同时，海洋生物制药业又为海洋农业拓展出新的市场空间。