在大多数人看来,作物生物技术与世界上的发展中国家不可相提并论。他们可能认为:这种高技术性质的生物技术,其方法和设备都与发展中世界不相适宜。但这是大错特错的。首次作物生物技术就不是一项孤立的技术,因为它的主要功能是完善已建立的植物育种技术,为其提供更大的范围、更快的速度和更高的准确性。实际上几乎所有人都同意以下观点:在过去的20年间,发展中国家运用传统方法,已使热带和亚热带作物实现了许多育种上的突破。并且,在主要粮食作物如谷物、土豆、豆类和油料种子中,现有的种质资源也有待开发。至于需要,很清楚,发展中国家有最大的需要、需求和日益增长的期望,应在将来制订一个目标来不断增加和利用其粮食和纤维资源。且只有将最有效的“粮食生产技术”集中在这些地区,才是正确而恰当的。在商业上也合乎情理。R · 玛塞尔(Dr. Richard Macer)等刚发表了一篇题为《发展中世界的作物生物技术》的综合评价文章,文中对关于人口增长、粮食生产及已有资源问题进行了详细剖析,并且提出了作物生物技术可能用于减轻和克服将来作物生产的限制的途径。本文第一部分评价了需求和期望对应于未来作物生产的限制这个正在紧迫的问题的机会。
背景
世界上50亿人口中有75%生活在发展中国家,且在下一世纪,当这些国家的人口出生率稳定在2.10%时,这比例还将增长。这种出生率几乎是发达国家的4倍(0.53%)。
现在这种惊人的人口增长是以前从未有过的,每年增加9100万人口或每天增加25万人口或每秒增加3人,将使已受全球变暖、土壤侵蚀、污染和有效水的联合效应所困扰的世界资源和环境增加更大的压力和需求。控制人口增长能够阻止这种情况的急剧恶化,但最终还是要靠农业来养活具有较大需求和期待的更多人口。
除对食物,特别是动物蛋白质的需求增加外,还必须在制造商品的同时找到更多的纤维资源用于衣服和住房设备,同时,还要考虑到生活水平的提高。为满足日益增长的需求,便有更多的人投入工作,这将对世界资源造成更大的压力。因此,对食物需求的增加不仅由于人口增多,而且还由于人们的生活水平提高了。
在未来的几年内,粮食作为人类食物和动物饲料的主要来源将成为需求焦点,而许多国家还必须克服目前严重的食物缺乏。尽管世界上较穷的国家由于人口增长造成需求增加,在资金和技术上都不能跟上步伐,而使每人的消耗实际上正在下降。但估计直到2000年,世界上发展中国家对粮食的需求量将额外增加3.5亿吨(表1)。
农业生产的基本条件是有效土地的数量和质量,发展中国家对提高生活水平的要求也影响着土地应用,从而也在三个方面影响着国内粮食生产。这三个方面是:作为饲料种植的传统的粮食作物(玉米、大豆、高粱和木薯)和纤维作物如棉花间的竞争日益加剧;更加重视作物和动物产品出口;将土地用于非农业目的如造房、开矿、运输和工业。
主要作物
世界上拥有20多万种开花植物,其中只有500种被驯化为作物,而其中具有经济价值的还不到150种。
以上种类用中于大批生产碳水化合物、植物油和蛋白质的主要作物有:用于大批生产碳水化合物的有10种,即:甘蔗、小麦、水稻、玉米、甜菜、土豆、大麦、木薯、地瓜和高粱。植物油主要由油棕、油菜籽、向日葵和大豆提供,也有较少部分靠其它作物如蓖麻、椰子、芝麻和玉米提供。各种类型的豌豆属植物和豆科植物以及花生是直接用于人类消耗的植物蛋白质的主要提供者,尽管在向日葵和油菜籽榨油过程中也得到的相当大量的蛋白质用于动物饲料。粮食作物已有了一些相对较新的发展,如把甜菜和向日葵引入传统的生产区。通过常规植物育种引起的其它作物地理范围的拓宽(如玉米北移、大豆进入北美和南美、油棕进入东南亚),使粮食生产的范围有了最稳固的增加。水稻是最主要的谷类作物,大豆是蛋白质的主要提供者。尽管在营养和经济价值上,土豆最重要,但就面积和吨位而言,木薯是最重要的根用作物。在一些特殊地区如东非和西非,香蕉和芭蕉是重要的粮食作物。小米在干旱地区则很重要(表2)。
未来作物生产的限制
将来生产的限制因素很多,但可分为环境变化、自然资源、技术和资金几方面。环境变化包括温度和降雨模式的变化,对作物生产具有显著的效应,且现在看来,传统农业所经受过的周期性的、长期的和渐进的变化正在被更加频繁的、迅速的和显著的变化所代替,而后类变化无疑是由人类活动引起的或至少也与人类活动有关。环境因素的这些变化既有主要效应如干旱、大风等,在引发病虫害上也有辅助效应,如蝗虫蔓延。
作为农业基础的土地,正在被以各种方式受到破坏,如土壤侵蚀。因不能通过显著改进本质上贫瘠的土壤或由于缺乏技术、技能和资金,致使无法改进土壤结构和肥力。
与这些因素密切相关的是土壤水分关系,而在世界上的许多地区,该关系还需通过灌溉或改进的排水设备来提高(表3)。洪水,是许多三角洲地区如孟加拉共和国的一个历史问题,由于预测全球变暖将造成海平面升高,则洪水看起来肯定会成为一个更加普遍的问题。若不采取实际行动来减缓雨林的破坏并开始再生计划,则自然资源的森林部分最终而不是最少将继续成为抑制因素。且还会进一步破坏CO2/O2平衡(曾因森林烧毁而加剧),破坏通常为许多群落提供食物的数千种动植物的栖息地,并且丢失许多有价值的种质资源。
技术进步使得现在世界上的发达国家在第二次世界大战后能够巨大地提高他们的农业生产。他们持续均衡地对现在的发展中国家提供相同的帮助,但是资金的缺乏限制了后者的充分完善。从而就发展中国家在到达2000年过程中所涉及到的问题而言,技术与资金的缺乏是密切相关的。在发展中国家,机械化、肥料计划、农业化学应用面积及技术传递与开发的所有组成部分,都没有发挥其最大的影响。这是由于缺乏资金来实施以上项目并使其达到足够高的水平。要完善以上方面当然要靠传统的育种技术,也即用于改善作物品种的“面包和黄油”技术。
在发展中世界,私人部门与公立部门尽管在为食物生产技术“发放工资”方面所起的作用稍有不同,但两者同等重要。在使生物技术进入已建立的种子工业方面有相对新的投入、技术和产品。他们现在能够为发展中国家提供所有有用的产品一一通过技术传递。
[World Crops,1991年43卷第3期]