农业的未来

( 哈特曼和他的播种机 )

现代农业的样板

8月的美国，天气异常炎热。在被称为“世界粮仓”的伊利诺伊州，玉米已经长到了2米多高，再过一个多月就要收割了。站在高处放眼望去，农田里见不到一个人，只有一望无际的绿色，虽然养眼，却也略显单调。

农场主肯尼斯·哈特曼（Kenneth Hartman）先生站在自家门前欢迎来自世界各地的记者参观他的农场。他上身穿着一件短袖衬衫，下面是一条卡其布的裤子，脚蹬一双白球鞋，身材微微有些发福，看上去一点儿也不像个农民。“我家祖祖辈辈都是农民，传到我这里已经是第五代了。”哈特曼指着身后的一幢红砖房说，“我从小就在这间房子里长大，对这里很有感情。高中毕业后我上了一个两年制技校，然后进了城，在一家银行工作了几年，后来我父亲年纪大了让我接班，我二话没说就回来了。相比而言，我更喜欢当农民，生活非常自由，时间自己支配。”

哈特曼的祖先是来自德国的移民，他的曾祖父于1920年在伊利诺伊州买下一块土地，办了个养牛场。经过多年的兼并和买卖，传到他父亲手里时总面积已经超过了1万亩。因为养牛太辛苦，而且饲料价格涨得太厉害，他决定改种粮食。如今整个农场除了他本人之外，只有一名全职雇员，两人一共要照管1.8万亩土地，其中6000亩是替别人种的。

“特别忙的时候可能会再请一两个临时工，但基本上有我们两个就足以照管这些土地了。”哈特曼看到大家一脸狐疑，便再次强调说：“如今有了大型机械，种田并不是什么很困难的事情。种子播下去，再把化肥施好，就可以坐在家里等着收获了。”

( 哈特曼一家和他雇用的唯一一名帮工（后排右一） )

哈特曼领记者们去看他的宝贝，一台380马力的约翰·迪尔（John Deere）牌播种机。车身漆成了鲜艳的绿色，光是两个前轮就足有一人多高，车子后面拖着一长串翻土和撒种设备，看上去非常复杂。“我有两台这样的机器，每台都配备了电脑和GPS定位系统，整个播种过程全部由电脑来控制，我只要把它开出去就行了。”哈特曼对记者们说，“当然施肥和收割也是用大型机械来完成的，甚至最后卖粮食也是通过网络来实现，粮商在网上互相竞价，谁的出价高，谁的条件好，我就把粮食卖给谁。”

哈特曼的说法是显而易见的，两个人要种1.8万亩土地，任何形式的手工劳动都毫无意义。事实上，哈特曼采用的很多新技术都和这种大农场式的耕作模式密切相关。比如，他种的是转基因（BT）抗虫大豆和玉米，尽可能减少农药的使用量和打药次数。这些抗虫品种同时还都被转入了抗除草剂（草甘膦）基因，这样就可以不用人工除草了，只要喷一遍除草剂就可以达到目的。

( 8月18日，美国佛蒙特州的一处农田里，农民在检查小麦的含水量 )

“草甘膦是一种非常棒的除草剂，但我轻易不用它，就是担心杂草产生抗性。”哈特曼对大家说，“现在除草剂市场竞争得很厉害，很多公司都有不同性质的产品出来，我会先用它们，实在控制不住了再用草甘膦补杀。”

同样，哈特曼也严格遵守种子公司的规定，专门拿出25%的农地种非转基因玉米和大豆，为害虫提供避难所，防止抗性的产生。

( 美国北卡罗来纳州一处棉花种植农场（摄于2011年7月） )

高科技农业，一定要有高水平的农民来使用，才能保证不出问题。

“转基因种子最早是在上世纪90年代开始有的，我一开始对这种新技术也不太了解，不知道它到底好不好，于是我观望了一年，让周围农场的人先种。”哈特曼坦率地承认，“一年后我去调查，发现这个技术确实好用，便也开始自己种了。现在我已经离不开转基因种子了，我还种了几亩转基因甜玉米供自己和家人食用。”

( 孟山都科学家在温室里做实验 )

“不过呢，现代农业技术还是不够好啊！比如我非常希望科学家们能研究出抗旱的新品种。”哈特曼补充到，“今年雨水少，气温高，我这里好几天没下雨了，如果再这样下去的话肯定影响产量。”

美国的中西部历来是不缺雨水的，哈特曼的农场没有修建任何水利设施，全凭老天爷赐水。但由于气候变化等原因，最近几年的气候一直不太正常，气温越来越高，降水量则越来越小。

( 爱荷华州一位农民正在修建一座新粮仓，以应对最近的粮价上涨 )

当然，作为一个现代农民，哈特曼肯定想好了退路。他为自己的农场投了保，保费按照过去10年的平均收成为标准进行计算。如果因为天灾等原因粮食歉收的话，他可以拿到70%的补偿。

另外，他的妻子一直在城里一家公司上班，每天往返要开100公里。这是因为美国的个人健康保险很贵，但公司往往为员工及其家属负担了保费，她之所以保留这份工作，主要就是为了给家人提供健康保险。

说话间，哈特曼的母亲琼·哈特曼听说有记者来访，便开着一辆农用电瓶车过来和我们会面。她老人家今年73岁，身体十分硬朗，但哈特曼不让她干农活，而是把管账的事情交给她全权处理。

“现在的年轻人从小到大都生活在城市里，很多人从来没来过农村，不知道粮食都是怎么种出来的。”老人用洪亮的嗓音对大家说，“你们回去多写文章，教育一下城里人。”大家齐声附和，但也有不少人私下里小声嘀咕：如此先进的科技和管理水平，如此完善的农业体系，再加上面积大得匪夷所思的美式大农场，在全世界都是独一无二的，别的国家根本学不了。

真的是这样吗？让我们先来算算经济账。

大农场模式的借鉴意义

因为负责管账的人加入了谈话，大家自然而然地把话题转到了经济方面。出人意料的是，哈特曼农场的收入并不像大家想象的那样高。

“农业的收入不稳定，受各种因素影响很大。我的农场有的年份每英亩（约等于6亩）亏20美元，有的年份每英亩赚80美元，不一而足。如果把过去10年的情况综合起来计算的话，应该还是赚到钱了。”哈特曼对记者们说，“以前国际市场粮价低，我们都是靠政府补贴才能勉强持平。但最近粮价涨得厉害，我们终于可以盈利了，但政府实行多年的农业补贴政策也就跟着取消了。”

为什么两人种1.8万亩土地还赚不到钱呢？是因为耕作方式粗放导致生产效率低下吗？恰恰相反，美国大多数粮食作物的亩产量几乎是全世界最高的。哈特曼农场主要种植玉米、大豆和小麦这三种作物，平均亩产分别可以达到750、220和300公斤，比美国的平均水平稍微高一点。相比之下，中国的玉米平均亩产仅为300公斤左右，是美国平均水平的一半；中国大豆的平均亩产为120公斤，也几乎是一半。中国只有小麦的平均亩产比美国高。

“美国小麦的耕作方式太过粗放，而且美国小麦的病虫害特别多，中国小麦精耕细作，虫害少，产量自然就比美国高了。”中国农业科学院生物技术研究所研究员黄大昉对本刊记者说，“美国人在玉米和大豆方面投入的科研力量最多，无论是育种技术还是生产管理都达到了很高的水平，中国在这方面的差距非常明显。”

据黄大昉介绍，中国粮食作物平均有10%～20%的产量是被虫子吃掉了，经济作物这个比例更高，达到了30%～50%之多。中国急需培育出能够抵抗病虫害的新品种，其中玉米的原产地不在中国，育种方面遇到的困难会比较大。大豆产自中国，中国的大豆种子资源是非常丰富的，但在育种方面却落后美国这么多，有点说不过去。

所谓育种，就是把人类需要的性状集中到同一株植株中去的过程。按照方法的不同，育种可分为传统育种和生物技术育种两大类。所谓传统育种其实就是杂交，然后从后代中筛选需要的性状。如果某个优良性状只受一个基因控制，那么通过杂交后获得该性状的概率是很大的。但实际情况是，很多优良性状是由很多个不同的基因所决定的，缺一不可，这就要求育种专家对杂交后代进行大面积筛选，劳动强度非常大。

从上述介绍可知，有两个因素决定了传统育种的水平：一个是种子库资源，如果自然界根本没有某个性状，就相当于“巧妇难为无米之炊”，再怎么杂交都不可能成功。另一个因素就是杂交后代的筛选速度。在基因鉴定技术被发明出来之前，杂交后代的筛选是一个费时费力的工作，需要先把杂交种子种下去，等它们长大，观察其性状，选出较好的个体进一步杂交，这个过程往往要进行很多代才能有个满意的结果。

如今，基因测序的速度和精度已经达到了很高的水平，美国育种业的龙头企业孟山都（Monsanto）公司发明了一种种子切片机，大大缩短了传统育种的时间。今年该公司首次组织各国记者前往参观，只见在一间如仓库般宽敞的实验室内安放着一台4米多高的机器，一袋杂交玉米种子从一端倒进去，机器迅速在每一粒种子上切下一小块，立即送去做DNA分析，剩下的种子放入96孔培养皿中保存。根据DNA分析的结果，科学家可以迅速判断出到底哪个种子内含有人类所需要的性状，然后找出对应的种子，将其种下去，就可以进行下一轮杂交试验了。

“这个技术的关键在于如何只切下种子的胚乳而不伤及胚芽，不影响它发芽。”技术员向我们介绍说，“因为种子的形状不同，必须设计出一套程序，针对不同的种子选定不同的切口位置。”种子切片的思路很早就有了，但过去都是人工切片，效率低下。这种切片机第一次实现了种子快速筛选，工作效率和精确度提高了成百上千倍，这就是为什么美国在育种方面领先于世界的主要原因。美国市场上的玉米和大豆种子，无论是产量还是抗病虫害性能，都要比中国的好很多。

那么，为什么美式大农场还是挣不到多少钱呢？这就要从他们的资金投入上找原因。哈特曼最大的投资是播种机、收割机、汽油，以及几个能装20万吨粮食的粮仓，它们的价格近几年涨得厉害，他至今还欠着“约翰·迪尔”很多贷款。

“一台大型播种机20年前的价格是8万美元，现在是20万；谷仓的造价过去是每吨粮食1美元，现在是2美元。”哈特曼对记者们说，“另外种子和化肥的价格也都涨了，两年前化肥还是每吨480美元，现在已经涨到720美元。15年前的转基因玉米种子每袋80美元，现在则是200美元，当然现在的种子性能比过去好多了，算下来还是得买。”

从哈特曼的叙述可以看出，他的农场之所以很难盈利，主要原因在于那些专为大农场设计的硬件设施太贵了。如果农场规模小点，省下这笔投资，其余不变，还是能够盈利的。

美国农业之所以走到这一步，既和美国的土地资源状况有关，也是社会发展到一定阶段的必然产物。国际市场的农产品价格多年来一直没有大的改变，如果光靠卖粮食挣钱的话，一个农民必须种很多地才能在收入上和工人持平。所以，世界各国的经验都证明，随着经济的发展，农民离开农村和土地兼并是必然发生的结果，只是程度有所不同而已。中国虽然人均土地面积少得可怜，但农民大都进城打工了，中国农村的土地集约化程度一直在稳步增长，出现了大批种粮专业户，每人租种几百亩土地在中国农村已是很常见的现象。如果在这个基础上把美国先进的农业管理理念，以及高性能的种子资源引入到中国，必将从根本上改变中国的农业面貌。

但是，有一种关键技术正在成为中国的拦路虎，这就是转基因。

转基因农业现状

转基因技术的出现，是为了弥补传统育种的缺陷。首先，杂交育种随机性高，效率太低，如果一个优良性状由20个基因决定，它们分别藏在20种不同的植株当中，那么如果想通过传统方式把这20个基因集中到一棵植株里来，至少需要杂交1万亿次才能保证获得成功，这是一个天文数字，很难做到。

其次，一些人类希望的性状在野生植株当中是没有的，无论怎么杂交都没用。比如一种特异性杀虫剂BT蛋白只存在于苏云金杆菌体内，只能通过转基因的方式将这个外来基因导入农作物的基因组当中，并使之高效表达才行。

正是上述这两个原因，传统育种方式在提高农作物产量和增加营养方面的潜力基本上已经达到了极限，很难进一步提高了。

“农业科技的进步速度是惊人的，超出了老一辈经济学家们的想象。‘马尔萨斯人口论’所预言的结果之所以没有出现，就是因为他低估了农业科技的发展速度。”美国伊利诺伊大学终身教授、现任美国约翰·霍普金斯大学国际关系学院客座教授的罗伯特·汤普森（Robert Thompson）博士对本刊记者说，“虽然世界人口持续增加，但如果把通货膨胀的因素考虑在内的话，2008年之前的150年里，世界粮食均价实际上是略有下降的。但是自2008年开始情况发生了变化，由于粮食乙醇行业的飞速发展，以及一些其他原因，世界粮食价格持续上涨，人类已经看到了这种上涨所带来的后果。”

按照联合国粮农组织制定的标准，如果一个人每天能够摄取到的热量低于1800卡路里的话就可被定义为“饥饿”。2008年的粮食涨价使得全世界挨饿的人数从9.25亿跃升为10亿，营养不良的人口总数则达到了20亿。根据联合国人口机构做出的预测，世界人口总数将从2011年底的70亿人上升到2050年的90亿人，增幅高达38%，其中富人的增幅只有7%，穷人则会增加44%，撒哈拉南部非洲更是高达134%之多。如果再考虑到贫困人口在迈向“小康”的最初阶段必将大幅度提高肉蛋奶和蔬菜水果的消费水平，专家估计，世界农业必须在未来的40年里将产量提高一倍，才能满足要求。换句话说，如果农业生产效率维持现状的话，就必须将可耕地面积增加一倍才能喂饱大家的肚子。

“全世界可耕地总面积理论上是可以翻倍的，但必须把现有的森林全部砍光才行，所以实际上是不可能的。”汤普森教授对本刊记者说，“我估计全世界的可耕地总面积最多还可增加12%，而且新增的土地大都比较贫瘠。”这就意味着，到本世纪中期，世界粮食平均单产必须在现有的基础上翻倍才能满足要求。

“你还要考虑到气候变化的影响，以及水资源的限制因素。”汤普森补充说，“农业已经占用了地球上70%的淡水消耗，在水资源日益短缺的今天，水必将成为制约农业发展的一个瓶颈。”

汤普森教授认为，在内因外因都如此不利的情况下，要想实现粮食产量翻番的目标，同时又不过多地伤害自然环境，必须依靠转基因技术。

美国是全世界最早开始种植转基因农作物的国家，至今已经进行了16年大规模商业化种植，没有发现对人畜，以及自然环境造成任何有据可查的危害。相反，正是因为转基因技术的应用，使得美国玉米和大豆的生产效率在1987～2007这20年里分别提高了40%以上和接近30%，极大地节约了土地资源。相比之下，小麦一直没有使用转基因技术，生产率只增长了19%。

由于一些非科学的原因，一些国家和环保组织抵制转基因农作物的种植，但也有不少国家在看到这种新技术的巨大潜力后，纷纷开始引进种植。比如南非的玉米平均亩产曾经只是中国的一半，引进转基因玉米种子后，短短几年时间平均亩产就提高了80%，从玉米净进口国变成了净出口国。印度在引进转基因棉花后产量大幅度增加，也从一个净进口国变成了净出口国，有600万印度棉农从中受益，被誉为印度的“白金革命”。

根据国际农业生物技术应用服务组织（ISAAA）提供的数据，截至2010年，全世界一共有29个国家的1540万农民种植了22.2亿亩转基因作物，发达国家和发展中国家各占一半；总共有59个国家批准进口转基因作物用于食物和饲料以及释放到环境中。转基因种子的全球市场价值为112亿美元，商业转基因玉米、大豆和棉花产品的总价值约为1500亿美元。

中国是29个允许种植转基因作物的国家之一，但目前大面积商业化种植的只有棉花这一种。上世纪90年代中期，华北地区棉铃虫大爆发，差点把中国的棉花业毁了。中国政府紧急引进孟山都转基因棉花，这才制住了棉铃虫，挽救了中国的棉花产业。但是国内很快出现盗版，孟山都没有赚到什么钱。

“目前中国只占孟山都1%的市场份额，不过中国的市场潜力是很大的。”负责孟山都国际市场的高管海苏斯·马德拉左（Jesus Madrazo）对本刊记者说，“但是，中国必须尊重知识产权才行。”

事实上，为了保护国家粮食安全，中国政府于2007年颁布的《外商投资产业指导目录》中明确规定，禁止外商从事转基因植物种子、种畜禽、水产苗种的开发、生产。与此对应的是，2008年，国务院批准了转基因生物新品种培育科技重大专项，鼓励中国科学家投身转基因研究。

“国内现在至少有几百家研究单位参与了转基因重大专项，虽说人多力量大，但这里面的利益关系就不太好平衡了。”黄大昉对本刊记者说，“所以我觉得高新技术还是留给优势单位来做比较好，不过这涉及行政管理体制和科研体制的改革，不太好办。”

到目前为止，中国仅有两种具有自主知识产权的转基因农作物拿到了安全证书，分别是转植酸酶玉米和转BT基因水稻，但它们距离大规模种植还有一段距离。

“中国的转基因新品种审定需要的时间很长，这是因为中国把安全评估和性状评价分开来做了。国外则不然，转基因作物的安全审定和品种审定是一起做的，速度要快得多。”黄大昉对本刊记者解释说，“我一直在呼吁有关部门改革新品种审定程序，但目前还没有结果。”

转基因并不是一件很容易的事情，最难的一步就是把外源基因转入某种作物，并证明有效，这在科学上叫做一次“转化事件”，所谓“安全审定”审的就是这个转化事件。但实际上，不同地区因为自然条件不同，所种植的品种都是不一样的，必须再通过杂交的方式把外源基因转入某个特定的品种中去，所谓“品种审定”审的就是这个品种的性状。只有转基因品种需要过这两关，杂交品种则不需要。

总之，因为种种原因，中国在转基因方面已经远远落后于美国了。具体来说，如果把转BT抗虫基因和转抗除草剂基因看做是第一代转基因的话，中国只是在棉花上引入了第一代技术而已，尚处于最初级的阶段。第二代转基因技术则是将上述两种性状叠加在一起，并且在技术细节上进一步完善，减少出错的概率。比如美国已经出现了转多个BT抗虫基因的农作物，大大减少了害虫出现抗性的概率。孟山都公司则刚刚推出了一种名为“袋子中的避难所”（Refuge-in-the-Bag，简称RIG）的新产品，在同一袋转基因种子中混入一定比例的非转基因种子（通常为5%），这样农民就不必为专门种植“避难所”而费心了。

前两代转基因技术的直接获益方都是农民，消费者看不出好处。第三代转基因农产品提高了营养价值，让消费者直接受益。比如孟山都即将推出的一种转基因大豆，富含亚麻油酸（Omega-3），这种物质已被证明对心血管系统有益，但通常只在鱼类食品中才有。还有一种结合了传统育种与转基因的Vistive牌金大豆也将很快面世，这种大豆的不饱和脂肪酸含量比普通大豆高，榨出来的豆油在煎炸食品的过程中稳定性大大提高，不但可以帮助食品工业节约费用，还可以有效地消除反式脂肪酸，减少饱和脂肪酸的含量。

前三代转基因技术的直接受益者都是人类，第四代转基因农作物则会让地球的生态环境直接受益。孟山都研制的能够高效利用氮肥的转基因玉米正在进行大田试验，初步试验结果表明，这种玉米每亩地可以少施5公斤氮肥，产量不受影响。转基因抗旱玉米则已经基本通过了大田试验，预计很快就可以上市了。这种玉米能够抵抗一定程度的干旱，而在正常雨量情况下也不减产。据黄大昉教授透露，中国因为缺水严重，也在加紧研制抗旱农作物，但目前只能做到缺水情况下仍保持一定的产量，但如果降雨充足的话却会减产，所以距离实际应用尚有一定距离。

“不过我相信，只要国家的政策不变，中国在转基因技术领域一定能追上印度和巴西。”黄大昉说。■

（文 / 袁越） 转基因食品玉米转基因植物种植业三农农民未来哈特曼美国玉米农业孟山都农业发展种子植物