今年年初，美国国家科学院、工程院和医学院联合发布了一份题为《2030年前推进粮食和农业研究的科学突破》的研究报告，报告描述了美国科学家认为急需突破的农业领域的五个研究方向。
第一，整体思维和系统认知分析技术是实现农业科技突破的首要前提。
农业系统是一个复杂的巨系统，依靠“点”上的技术突破很难实现整体的提升。报告建议，跨学科研究和系统方法应成为解决重大关键问题的首选。认知是从系统的要素、相互作用机制、耦合效应来探索解决问题的方法。“山水林田湖草，是一个生命的共同体”。农业领域的科学突破必须突破单一因素思维，从资源利用、运行效率、系统柔性和可持续性等整体维度进行思考。中国农业生态效率低、竞争力弱、生态不可持续的问题主要在于土地资源的利用。因此，农业领域的科技突破需要从土地资源的管理、恢复和推广入手。
第二，新一代传感器技术将成为推动农业进步的底层驱动技术。
定义价值世界，准确确定未来。美国高精度、准确、可现场部署的传感器和生物传感器的开发和应用将是未来技术突破的关键。目前，传感器技术已经广泛应用于农业领域，但是它主要集中在对单一特征如温度的测量上。要想同时了解整个系统的机制，关键是要连续监测多个特征的联动能力。值得注意的是，新一代传感器技术不仅包括物理环境和生物特征的监测和集成，还包括利用材料科学、微电子和纳米技术创造的新型纳米和生物传感器，用于监测水分子、病原体和微生物在土壤、动物、植物和环境中的循环运动。新一代传感器的快速检测、持续监测和实时反馈能力，将为系统认知提供数据基础，赋予人类“防患于未然”的能力，即在症状出现之前就能发现问题并加以解决。如果能准确发现并定量识别资源要素利用中可能存在的风险问题，并实时优化调整，将彻底改变我国农业生产和利用方式。因此，新一代传感器技术将是我国必须掌握的关键技术。
第三，数据科学和信息技术是农业领域的战略性关键技术。
数据和分析工具的进步为促进农业领域的研究和知识应用提供了重要的突破机会。报道称，虽然大量关于粮食、农业、资源等方面的数据。由于实验室研究和生产实践中的数据相互脱节，因此缺乏有效的工具来广泛使用现有的数据、知识和模型。大数据、人工智能、机器学习、区块链等技术的发展，提供了更快速地收集、分析、存储、共享和整合异构数据的能力和先进的分析方法。换句话说，数据科学和信息技术可以大大提高解决复杂问题的能力，将农业、资源等相关领域的大量研究成果应用于生产实践，在动态变化的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能管控。
第四，应鼓励和采用突破性基因组学和精确育种技术。
随着基因编辑技术的出现，有针对性的基因改良可以用传统方法无法达到的方式改良植物和动物。通过将基因组信息、先进的育种技术和精确的育种方法纳入常规育种和选择计划，可以准确、快速地改良对农业生产力和农产品质量有重要影响的生物性状。这种能力为培育新的作物和土壤微生物、开发抗病动植物、控制对胁迫的生物反应以及挖掘有用基因的生物多样性打开了技术大门。应鼓励和采用其中一些突破性技术，以提高农业生产力、抗病和抗旱能力以及农产品的营养价值。
第五，微生物组技术对于认识和理解农业系统的运作至关重要。
通过近年来大量的研究报告，我们知道了人体微生物对健康的重要性，但对农业中的土壤、植物、动物的微生物群及其影响了解不够。随着越来越复杂的工具用于检测农业微生物组，美国有望在未来十年取得突破，建立其农业微生物组数据库，在分子水平上更好地了解土壤、植物和动物微生物组之间的相互作用，通过改善土壤结构、提高饲料效率和养分利用率、增加对环境和疾病的抵抗力来增强农业生产力和弹性，甚至彻底改变农业。其中，表征土壤与植物微生物之间的相互作用是非常重要的。土壤微生物组与气候变化中碳、氮和许多其他元素的循环密切相关，并通过一些尚未被人类认识的过程影响全球关键生态系统服务。有必要加深对基本微生物成分的了解，并加强它们在养分循环中的作用，以确保全球可持续农业生产。
未来十年，美国将围绕系统认知分析、精确动态感知、数据科学、基因编辑和微生物组五大关键技术，寻求农业领域的科技突破。这也是未来中国农业部门必须争取、不可或缺的关键核心技术。同时，基于我国土地有限、优质资源贫乏的现状，我国科学家需要在颠覆当下、引领未来、开创时代的几个重要领域，在景观、林、田、湖、草生命群落、土地资源安全和现代工程与管控的重大科学问题上取得突破。以精准调查、精细感知、智慧治理的科技体系为重点，在耕地质量大数据、耕地健康诊断技术、生态良田建设技术、土壤生物多样性保护与耕地维护技术、耕地系统演化模拟技术等一些关键核心技术上取得突破；黑土地整体保护、黄河流域系统修复、盐碱地和沙地综合治理等一些重点区域的整治和治理；在全球变化与低碳耕作制度研究、耕地资源智能监测等国家发展重大需求上全力以赴。新一轮科技革命和产业正在重构全球创新版图。要规划未来科技发展的路线图，明确创新的主攻方向，确定耕地资源是必不可少的环节。
来源:友邦保险国际杂志
整理:农盛现代农业科技
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