自1950年代及绿色革命开始以来，农业知识伴随着科学技术的发展取得了丰硕成果，以及今年美国科学院和英国政府预测小组的研究显示，重新燃起的对粮食安全的关注没有迹象表明会减弱。粮食安全首次在2009年得到决策者们的认真对待，这符合联合国粮农组织等机构所作的评估：面对人口增长、城市化、气候变化、自然资源的可用性等对全球粮食安全提出的挑战，世界必须在现有的有限环境条件下生产比现在多50——100%的粮食。
“可持续集约化”概念
虽然粗略统计显示，用现有的技术能够生产出足够的食物，但这些数字背后隐藏着当前全球粮食生产的不平衡性和不可持续性：不平衡性表现在目前世界上还有10亿人在挨饿；不可持续性则是一个严峻的现实，许多地区高水平的粮食生产耗尽了资源的储备，破坏了生态服务系统。而且，通过土壤的碳消耗、肥料生产过程中的能源消耗及燃烧等形式留下的碳足迹。这些挑战不仅涉及到所生产粮食的数量，而且也涉及到公平性、能源利用和可持续性。
去年，英国皇家学会的一个研究小组在题为《收获利益》的一份报告中得出结论，若耕种更多的土地，难免不造成环境破坏。因此，“可持续集约化”这一概念被提了出来：呼吁种植业在抗病虫害的同时，合理使用可再生资源，确保稳定的产量，以避免矿物质、生物多样性和自然资本的耗尽，以利生态服务系统的恢复。
要实现这些目标就需要开展新的研究，而生物科学在其中将起着十分重要的作用，如把现有农耕体系的做法与快速进步的基因组学、系统生物学、微生物学和细胞生物学等整合起来。其中，基因组测序尤其有价值，有助于对农作物及其亲缘植物大量未知遗传变异的探索。而综合研究或将细化现有的农作物品种，为农作物抗病虫害、开发新的作物品种和作物管理经验，以及有效地利用水和肥料提供基础。
农耕创新科学家短缺
甚至带来革命性改变也是有可能的。例如，采用产业化农耕方式将谷物与固氮类作物混种，用无性培育方法以获得杂交优势，包括增强光合作用。类似这种创新――其中有一些涉及转基因作物――将比目前投入更少的水和肥料而获得高产。在这些产业化系统中，任何与可持续性创新关联的总产量降低都可用稀缺或不可再生资源的减少使用加以解释。假设类似的农耕创新方式出现产量降低，可以提高发展中国家的产量来加以弥补。目前发展中国家的平均产量较低，因而增加总产量的空间极大。
为推进“可持续集约化”这一概念，《收获利益》报告强调的一个关键因素是技能和培训方面存在的不足：能将与农作物相关的实际应用与生命科学的最新发展联系起来的科学家人数非常有限。尽管分子遗传学研究已在理解农作物生物学方面取得了快速进步，除非大学重新思考和调整现有的与粮食作物有关的科目的战略规划。不然的话，能够将这一进步转化为实际应用的科学家仍将继续短缺。此外，大学和资金提供者还应该加强与发展中国家的协作，让现代科学与那些对技术进步有巨大需求的地区联系起来。
资料来源 Science
责任编辑 则 鸣
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本文作者戴维·鲍尔库姆（David Baulcombe，右上图），剑桥大学钦定的植物学讲座教授和英国皇家学会研究教授。