智能技術和大數據揭開了新的智能農業的序幕，還有很多影響更廣泛、成本快速降低的技術正在加速培育發展，一場藝術與科學相結合的農業新革命即將開啟，繪就更適應未來的現代化可持續農業發展圖景。
未來的無限可能
科學與技術密不可分，科學創造知識和解決理論問題，技術綜合利用知識解決實際問題。知識產權組織曾將世界上所有能帶來經濟效益的科學知識都定義為技術，可見對技術的評價特別強調其可行性與效益。技術發展貫穿于人類文明，促進生產力加速增長。
在很多時期，充滿未來感的技術總是分外博人眼球，但最終能否被普遍采用并推動文明躍遷，存在很多可能與不確定。不管怎樣，那些劃時代的技術（或尚不具備技術條件的科技發現），總是為人津津樂道。
比如近日幾則技術新聞，一是創新電池正加速飛行汽車問世。近年來，環保意識不斷加強，電動汽車發展愈加迅速，也推動了城市空中交通領域的發展。電動垂直起降技術(eVTOL)引發廣泛關注，但嚴重受制于新一代電池技術的發展：要實現快速充電、30倍能量吞吐和3倍功率要求。據報道，原型電池已設計和測試并定義了相關標準，證明eVTOL在商業可行，不需再等20年。
技術的發展軌跡中存在諸多難以預見的走向，“無心插柳”隨處可見，或許馬斯克賣車也不過是賺錢攢飛行器的過渡之舉。此外，許多技術之間存在明顯的促進與制約關系，受電池技術制約的顯然不只汽車行業，不然人工智能技術也不會沉寂了幾十年后才再度翻紅。而在所有這些行當中，基礎科學的探索顯然是種終極般的存在，極有可能刷新人類的認知并影響社會的進程，比如下面這則有關水的新聞。
水對生命至關重要，幾乎無處不在，卻是自然界最神秘的液體之一，存在許多異常特性，可能源于其連接良好的氫鍵網絡。2021年8月25日，Nature雜志刊載了清華大學楊杰領銜的研究成果，首次直接觀察捕捉到相鄰水分子間可能的“量子牽引”，揭示了可能支持水的奇怪特性的微觀起源方面的關鍵影響，并可能有助于更好地了解水如何幫助蛋白質在生物體中發揮作用。
為什么上述段落中一句話有這么多的“可能”？可能大部分人都不知道，就像很多人可能不知道為什么技術可能的發展可能會讓很多人面臨認知瓶頸和被加速替代的可能一樣。舉個簡單的例子，身處現實世界“電的海洋”，很多人可能認為“未來是電動的”，這話可能對也可能不對，也可能沒人知道對不對。
技術的變革動力
能源生產和傳送方式的變革，可以說是前兩次工業革命的標志。很多研究認為是電催生了第二次工業革命，并成為其主要的標志與要素。那么，電為什么能成為“天選之子”？是偶然還是必然，還是偶然間的必然？可能偶然只是相對無知狀態下的認知，也可能在更精確的系統語境下，偶然總是必然的。
電是能量品位較高的二次能源，能以較高效率轉化其他形式能量。19世紀60年代末開始的第二次工業革命，推動人類從蒸汽時代進入電氣時代，極大促進了社會生產力的發展。自此，人類活動發生了偉大轉折，但也形成了對“電”愈加強烈的路徑依賴，即便一度被認為是第三次工業革命標志的信息化和初步顯現為第四次工業革命未來標志的智能（數字）化，都極度依賴電和電池。
只是電是過程性能源，目前仍未實現大量廉價儲存，電池技術一直難以實現革命性突破。目前，占據主流的鋰電池，1981年形成專利，1992年開始大規模民用，至今不管是儲能密度和充電速度的有待提高，還是低溫掉電，都未能很好解決，電池的安全性和回收處理也備受詬病。雖然，簡單地認為傳統鋰電池即將結束是不明智的，但其確實受到固態電池等候選技術的威脅，而目前中國力推的鈉電池和美國深耕的銻電池，都為這場電池技術的競爭增添了更多懸念。
2019年，諾貝爾化學獎授予三位科學家，以表彰他們在鋰電池開發方面的貢獻，認為該技術徹底改變了人類的生活方式。未來，電池技術很可能會繼續改變世界，甚至成為新一輪工業革命的標志，但未必一定是傳統鋰電池。部分學者認為，第三次工業革命的根本動力仍是能源變革，但其核心驅動能源至今未確定。
常規的核能、太陽能、風能等都發揮著潛在作用，利用形式仍以發電為主，并無顯著突破性進展。因此，對于第三次工業革命是否結束，第四次工業革命何時開始，以及兩者的標志是什么，尚存巨大爭議。
當前，為應對氣候變化，減排降碳成為世界共識，加速了新能源行業發展。豐田章男不止一次強調氫能才是終極能源，而馬斯克卻將氫動力汽車視為“愚蠢得令人難以置信”。站在商業競爭角度，兩位針鋒相對并不奇怪，但是發展電動車和開發氫能源未必一定產生沖突，最終決定權還是在于市場選擇。
氫作為新能源的重要補充，具有儲量豐富、熱值較高和來源多樣等特點，被眾多科學家視為“21世紀終極能源”。除了發展氫燃料電池，理論上氫儲能會更有前途，能以氣態、液態和固體形式儲存高密度能量。只是氫能源普及除了技術可行性外，還需實現在制氫、儲運、儲能等各個環節大幅降低成本，不確定性仍相對較高。雖然未必一定能成長為下一代的基礎能源，但氫能源很有未來感和故事性，起碼比地里種“燃料”強了“十萬八千里”。所以，下面這則可能加速碳基能源終結的氫能源技術新聞很是振奮人心。
使用太陽能從水中廉價制取氫氣，一直是難以攻克的技術挑戰。近日，PennState的研究人員在計算機輔助下獲得突破，成功尋找到可以促進利用太陽能轉化氫氣效率的材料。雖然尚不能在經濟上與碳基燃料（如汽油）競爭，但朝著克服廉價制氫的挑戰，已然邁出了堅實一步。
技術的戲劇預演
如今，智能設備無處不在，數據成為新的生產資料，超級計算機、大數據和人工智能技術服務于各行各業，成為賦能的新型基礎設施。但不能再簡單認為應用了數字或智能技術，就是打通了行業發展的未來之路，仿佛十年前對于智慧城市的認知一樣，顯然所謂的智慧城市建設并未真正改變城市發展的邏輯與模式，城市面臨的挑戰愈加復雜和多發。同理，也不能簡單認為應用了數字或智能技術，就是數字農業或智能農業，就是邁入了農業可持續發展。
過去半個多世紀，得益于綠色革命期間農業技術的廣泛推廣與應用，全球糧食生產力迅猛增長，大部分發展中國家克服了長期的糧食短缺。國際糧食價格自1975年后持續下降，直至2005年趨于平穩。2008年的糧食危機引發糧價飆升，使農業重回全球視野和國家議程，農業在低收入國家再度成為政策性增長引擎，在新興經濟體順利邁向農業現代化轉型。盡管人均谷物消費量下降，但全球層面由于人口和收入增長、糧食轉向生物燃料與牲畜飼料，以及新冠疫情的持續和應對氣候變化等不確定性因素加劇，糧食市場日益收緊，糧食安全問題再次凸顯。
幸運的是，如今社會整體技術水平取得突破性進展，智能技術正產生更廣泛的影響，將人類帶到了新農業革命的邊緣，新興的數字革命也為更智能化利用農業資源提供了新機遇。面對巨大的全球挑戰和國際社會的高度共識，會不會催生新一輪農業變革，比如第二次綠色革命，或者第四次農業革命？如果真的發生變革，又將是什么技術來主導未來的農業發展呢？
農業技術的系統應用能改變國家的命運，典型的例子除了以色列，還有荷蘭。20世紀50年代開始，面積僅4萬多平方公里的荷蘭依托溫室技術，大力發展設施農業，一躍成為全球農業強國，農產品出口全球第二。據NationalGeographic雜志2017年的文章，荷蘭的奮起部分源于國家創傷，荷蘭是最后一個遭受嚴重饑荒的西方國家。政府在荷蘭農業發展中發揮了重要作用，提高農業從業人員的技術和科研水平，將先進的農業知識和技能輸送給農民，促進農業生產力不斷提升，助力荷蘭農業形成了整體優勢和核心競爭力。位于阿姆斯特丹的瓦赫寧根大學與研究中心（WUR），是世界頂級的農業研究機構和擁有龐大農業技術初創企業與試驗農場集群的“食谷”。
荷蘭最前沿的農業技術之一是種子技術。種子技術可謂綠色革命的靈魂，但農業的革命性技術顯然不止于此。2020年8月，歐洲農村社會學學會官方期刊SociologiaRuralis發表重磅文章，總結了人類社會迄今的三次農業革命，并展望了對第四次農業革命的系統看法與后果預期。每次農業革命都代表了一種范式轉變，生產系統發生了巨大變化，無論是采用新技術還是新技術的產生。
第一次革命見證了狩獵采集者轉向定居農業，第二次革命見證了生產系統變化以應對新技術產生，第三次革命則見證了技術的全球輸出以追求綠色革命。但第四次農業革命不一定非要涉及技術，新思想或新舊管理實踐的引入也可以推動大規模創新或進步，這也印證了為什么很多學者認為綠色革命其實尚未真正結束。
文章特別強調，通常還是認為第四次農業革命與技術相關，技術進步被視為推動可持續集約化農業的方式，但是需要考慮哪些技術被包含或排除，并且預測特定技術的可能軌跡。第四次農業革命很有可能與新興的、改變游戲規則的技術有關。在媒體和政策文件中，這些技術來源對生產力和環境的好處會被優先考慮，所以絕大多數影響是積極的。然而很明顯，技術會產生一些負面影響，需要及時發現、審視和反思相關技術帶來的收益、機遇和風險。
人們都說科技是中立的，是人類的工具，憑借科技來生存是人類的天命。即便科技是無意的，也沒有一個技術是無心的，技術當然不會無端產生和被應用，背后一定存在推力和人類的選擇。而當人們在技術更迭中樂此不疲涌向新風口時，往往忽視了自己看待世界的方式也在被技術所重塑。海德格爾就曾警告：整個現代文明存在巨大危機，技術會隱藏塑造人類世界的能力。確實，進入智能時代，很多時候技術過于強大，特別是在監管不力與肆意運用之下。
文明的技術印記
技術與社會之間是相互作用和影響的，問題在于人們的認識和合理選取。技術變遷會加劇和最終導致社會變遷，但其并非決定社會發展的唯一因素。不能堅持技術決定論，但也不能站在技術的對立面，排斥使用一切新的技術。毋庸置疑，技術在近代世界發展中扮演了重要角色，包括推動農業發展。那么在古代甚至遠古時期是什么樣？又是在什么情況下產生和被應用的？
PNAS期刊2013年的文章《二手星球》，量化了8000年以來的全球土地利用歷史，結合考古學、古生態學、環境史和其他學科的廣泛證據指出，人類活動和農業生產自遠古時期就對全球產生了深遠影響。并非像人們過去長期關注的那樣，工業革命后的人類社會發展才對地球系統產生劇烈影響。
伴隨著人口增長，土地集約化和技術應用使糧食產量（或食物有效供給）大幅增加，農業呈現集約化發展，但生產力隨人口增長的總體趨勢并非平穩連續的線性過程。隨著社會發展和朝代更替，土地利用會呈現集約、內卷和危機三個階段。在集約化階段，采用生產力較高的技術使生產力比人口增長更快；而一旦技術驅動的生產力增長紅利耗盡，內卷就會發生，最終糧食生產跟不上人口增長，導致危機發展。如狩獵采集者使用火來提高覓食成功率，以及輪作、濕稻種植、犁板、現代合成氮肥與機械化的使用等。
現有考古和歷史證據表明，早期出現的生產力較高的農業技術應用有限，因為技術應用的驅動力不是技術創新率，而是隨著人口增加和土地稀缺而激增的生存壓力。在所有情況下，農業土地生產力的制度轉變不是由技術創新本身驅動的，而是由人口或社會對剩余生產或減少勞動力投入的需求驅動的。即使有新的提高生產力的技術存在，農業發展也只會在人口增長受限時才會使用而這通常是在必要的技術廣泛可用之后很久才發生。如在中國，歷史證據表明水稻生產的擴展和集約化經歷了漫長而漸進的過程，盡管先進技術早就可用。
人類自遠古起就面臨果腹的壓力，食物需求不斷增加，農業也在充滿挑戰的環境中不斷前行，由此倒逼了相關技術的產生和應用。如在更新世末期利用食物加工技術以提高營養利用率;更新世晚期開發了播種等早期技術，從而走上了農業之路。早期農業的發展推動了地球人口的增加和分散。全新世早期至中期，大部分大陸出現了農業系統;全新世中期，農業人口己遍布大部分大陸，技術日益密集應用以提高生產力。生產力日益提高擴大了通過貿易和稅收提取農業盈余的機會，促進了非農業人口的增加，推動了城市的發展。城市反過來拉動城鄉發展，對農業集約化生產提出更高要求并給予貿易和技術等支持。
2019年8月，120位作者在Science雜志聯合撰文，繪制了全新世人類土地利用軌跡，揭示了10000年以來地球土地利用的早期轉變。從10000年前到8000年前，人類就開始對地表產生持久影響，狩獵采集者、農民和牧民更早地改變了地球面貌，且改變程度比普遍認知更大，這種轉變在3000年前基本是全球性的。而隨著農業的出現，人類加速了對土地的環境變革，即便在長期以來被認為是原始熱帶雨林和熱帶稀樹草原的地區，這種變化也很明顯。
文章特別關注全球農業的盛行。10000年前，全球的農業和畜牧業都建立了源區，重點圍繞西南亞和地中海，隨后通過西南亞和中國東部的二次傳播，以及美洲、新幾內亞和非洲的新馴化，農業變得更加普遍。至6000前，至少42%的土地已出現粗放農業;集約化農業(所有形式的連續耕作)在4000年前至3000年前僅在氣候條件適宜的少數地區常見，2000年前開始廣泛傳播。PNAS雜志2021年4月的文章再次將人類塑造了大部分陸地自然的起始年限提前至12000年前。考古學和古生態學證據表明，即使在12000年前，地球上近3/4的陸地已有人居住，包括超過95%的溫帶林地和90%的熱帶林地，一些陸地生物群落幾乎完全被人工培育。現在被描述為“自然、完整和野生”的土地通常具有悠久的使用歷史，保護區和土著區域亦是如此。只有約17%的地球陸地在過去12000年中沒有人類居住或使用的證據。文章將過去12000年的全球人口和土地利用與生物多樣性數據疊合后分析指出，自然的歷史其實就是人類自身的歷史，當前的生物多樣性喪失主要是由人類社會的土地集約使用造成的。12000多年來，人類社會一直在大部分陸地生物圈中塑造和維持多樣化文化。今天原住民管理的地區被認為是地球上生物多樣性最豐富的地區之一。至少在最近,導致生物多樣性下降的主要原因是對被當前或以前的社會已經居住、使用和改造過的土地的占用、移居和集約化利用。
越來越多的證據表明，最新的全球變化模型仍偏向于低估早期人類居住和土地利用的重要影響。人類對陸地自然的大部分改造并非最近才大規模發生，而是伴隨人口增長的長期土地利用集約化過程。這種12000多年的人口擴散和日益集約的土地利用在很大程度上是漸進的。公元1年,每個區域都有部分地區在遵循不同軌跡向集約化的農業或牧區轉型。與人口變化和其他被描述為20世紀中葉大加速的全球變化形成鮮明對比的是，全球土地集約利用自19世紀后期起明顯加速，并于20世紀中葉趨于平穩。對這種趨于平穩的最佳解釋是，革命性技術的使用增加了已利用土地上的農業產量，這一趨勢今天仍在繼續。
不能忽視關鍵技術對于農業發展的支撐和變革作用。農業生產力的重大提高意味著近期的人口劇增和更豐富的飲食需求并沒有轉化為對人均耕地需求的加速，一定意義上使得人為驅動的環境影響趨于穩定甚至下降，特別是20世紀50年代持續至今的綠色革命，貢獻巨大。因此，農業集約化的步伐可能仍然是影響未來土地變化及滿足人類社會發展需求的主要決定因素。如今，在城鎮化和全球化過程中，一些最肥沃的土地正迅速大規模轉變為城市;用地需求高的地區經常經歷農業廢棄和重新造林，同時將糧食生產需求轉移到欠發達地區;快速增長的高度資本化的土地資源需求也在推動土地系統的大規模快速轉變。
農業革命的方向
過去半個多世紀，是全球糧食生產力增長的非凡時期。盡管土地日益稀缺且價值不斷上漲，人口增加了一倍多，但期間的谷類作物產量增加了兩倍，耕地面積卻僅增加了30%。大部分歸功于綠色革命推動的政策支持、設施改善，特別是高產作物的推廣。遺傳資源驅動的集約化減少了農業用地的增加，并實現了從農業生產中釋放邊緣土地回歸生態系統，如退耕還林。但是，用水矛盾、土壤退化和污染已對環境產生嚴重影響。自20世紀80年代中期以來觀察到的全球糧食產量增長放緩，部分歸因于上述農業基礎資源的退化。
近年來，為支持部分地區振興，傳統主食作物系統正加速轉向高價值園藝和多樣化畜牧生產，私營部門也大量投資纖維和生物燃料等經濟作物，這些都加大了糧食生產壓力。未來在氣候變化影響下，農業發展仍將充滿挑戰，繼續面臨土地競爭、產量不確定和運營效率、成本問題。新的農業革命必須持續專注改變谷物產量邊界，在滿足主食需求的同時釋放土地種植高價值作物，并轉移農業勞動力以獲取更大經濟回報。同時，提高投入使用效率改進管理實踐技術，確保農業生產系統的競爭力和可持續發展。新作物品種的持續開發對于應對這些挑戰及支持農業的復原力和創新至關重要，除非還有別的道路可走。
正如Sociologia Ruralis期刊文章所述，全球農業面臨“完美風暴”，對農業可持續集約化的呼聲越來越高，以在提高生產力和增加社會效益的同時最大限度減少對環境的破壞。市場和媒體也十分關注第四次農業革命，將其視為應對當前和未來挑戰的技術解決方案。目前，對于第四次農業革命的定義仍然含糊不清，常與智能農業、精準農業、數字農業和其他類似術語互換使用。這也使得第四次農業革命似乎與各種新興技術有關，但尚未達成共識，也缺乏可能的前瞻分析和情景構建。人們普遍不清楚哪些技術在未來愿景之內，哪些可能被排除在外，以及這些新技術的可能后果是否會促進可持續發展。
農業發生革命性變化的重要前提無疑是應對重大危機，但還有另一必要條件(非充分條件)--技術的重大突破與整體性進展。目前，進展除了智能技術與數字技術，主要還集中在生物科技領域，或將導致農業等諸多產業發生重組和融合，催生新的革命性農業技術。據2021年8月AgFunder發布的最新農業科技投資報告，2020財年該領域全球投資總額為79億美元，比上一年增長41%(整體風投投資增長僅4%)，農業生物技術(A9Biotechnology)占據了最大份額，交易增幅也最大，同比增長58%。
什么是農業生物技術，為何投資者如此感興趣?第四次農業革命是否已經到來，未來的農業技術將走向何方，會不會引發焦慮和分配不均?這些問題耐人深思。
作者系中國城市和小城鎮改革發展中心規劃院信息室主任，國家注冊城市規劃師，主要從事城鄉規劃、旅游規劃、新型城鎮化規劃等。中國鄉村發現網轉自：《北京規劃建設》 2021年第5期
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