“新一輪工業革命是生物技術和信息技術、納米技術的整合。”中國農業科學院副院長王韌接受《經濟參考報》記者專訪時說，農業是生物經濟的基礎，生物農業的發展將催生一系列新的產業并推動生產和生活方式的轉變。
生物經濟包含多重目標
日前發布的《“十二五”國家戰略性新興產業發展規劃》提出，生物產業要面向人民健康、農業發展、資源環境保護等重大需求，強化生物資源利用等共性關鍵技術和工藝裝備開發，加快構建現代生物產業體系。
王韌認為，農業不只是生產農產品和食品，而且是“生物經濟”的基礎。不論是動物、植物還是微生物，生物經濟的原料生產在很大程度上都是屬于農業的范疇。
上述規劃中提出的“人民健康、農業發展、資源環境保護”，都對生物經濟特別是生物農業提出了要求。王韌認為，生物經濟應該包括幾個主要目標，一是保證糧食安全和食品安全，滿足中國人不斷提高的營養和健康需求；二是生物產業和生物經濟要推動國家產業結構調整和經濟發展方式轉變；三是要致力于可持續發展，著力提高自然資源的利用率；四是為國家戰略資源尤其是能源和水資源的平衡做出貢獻。
“為了適應這些要求，農業的生產方式、作物品種、田間管理、產品加工等都要進行改變。”王韌說，同時伴隨著產業鏈的延長，把地里種出來的東西帶到餐桌上的過程中，安全的食品添加劑、生物塑料、生物農藥、生物環境保護劑等新產品都會帶動生物產業的發展。
王韌說，農科院有一位老專家包建中教授10多年前曾提出“白色農業”的概念，白色不是指塑料地膜，而是農業微生物的工業化生產。因為農業微生物的生產在發酵車間，人們都穿著白大褂，真菌的菌絲體也是白色的，所以叫“白色農業”。“白色農業”包括微生物肥料、農藥、飼料、食品、環境調節劑、能源等系列產品。
其中，生物能源正在很大程度上改變著全球的能源消費結構。王韌介紹說，現在瑞典、德國、奧地利、丹麥等國家的產業化沼氣已經初具規模，比如建在德國的全球最大規模沼氣反應罐群，由15個厭氧發酵罐組成，年產生物天然氣4600萬立方米，可并入天然氣管網，年發電1.6億千瓦時，沼氣提純濃縮以后制成甲烷氣，還可直接提供給汽車作為能源。這將是生物產業一個重大的發展方向。
光水肥的“變奏”
“未來三十年中國將完成農業的現代化。”王韌認為，這個過程中需要解決的問題是，中國農業和生物產業的基礎——農產品生產水平如何提升。目前中國13個糧食主產省區供應了全國80%以上的商品糧，但產糧大縣主要糧食作物的產量水平增長已經到了“天花板”，趕不上糧食需求增長的速度。此外，包括主產區在內，全國近70%的農田是中低產田。
王韌認為，提高農作物的單產水平，一是遺傳學上的解決辦法，通過深入發掘動植物種質資源中的基因，實現品種的改良，這是提高未來農業和糧食生產水平的最根本途徑；二是管理上的解決方案，比如通過精準農業實現精量施肥，而精準農業又基于GIS、GPS等信息技術。
王韌介紹說，第一次綠色革命是在上世紀60年代，以矮桿作物和高肥水、高農化產品投入為代表；第二次綠色革命是在上世紀80年代，把自然資源的利用率和環境問題考慮了進來；第三次綠色革命則是以分子生物學技術和基因組學技術為標志。
通過分子生物學、基因組學等生物技術，將大幅提高作物對光、水、肥等資源的利用率。比如，玉米是碳4型植物，水稻、小麥是碳3型植物，而水稻、小麥的光能利用率只有1.5%左右，遠遠低于玉米。總部設在菲律賓的國際水稻所組織牽頭成立了一個聯盟，希望通過基因工程的辦法，將水稻由碳3轉為碳4植物。“這是非常有前瞻性和有野心的項目，一旦成功，將大大提高水稻的光合作用效率。”
對于正在發生的第三次綠色革命，王韌認為，現在對遺傳基因和田間表現性狀的聯系進行的新基因發掘研究僅占國際農業研究組織已收集保藏的農作物遺傳資源的10%左右，對主要作物多品種、多產地的重測序和基因挖掘工作才剛剛開始，對于那些區域性強、種植面積小的作物，基因測序和分子育種研究還沒有真正開始。
王韌說，通過全基因組測序、基因組學、分子標記輔助育種、轉基因技術等現代植物遺傳科技使“設計”作物品種成為可能，比如現在知道水稻12條染色體、5萬條基因的具體位置，將來要明確每個基因的功能，就可以設計出想要的品種。現在還談不上“設計”，只能把抗病、抗蟲、矮桿的基因轉進去，而要大幅度提高肥料的利用率、改變品種的營養結構(比如富含鐵、鋅或維生素)，還是長期的目標。
植物工廠：改變生產生活方式
家里有一臺電冰箱式的裝置，可以進行蔬菜無土栽培，24到30天收一茬，基本能解決一個家庭的蔬菜需求——指著宣傳畫冊上的圖片，王韌向記者描述什么是家庭里的“植物工廠”。
《第三次工業革命》的作者里夫金提出，在新時代，數以億計的人們將在自己家里、辦公室里、工廠里生產出自己的綠色能源，并進行分享，這將影響人們如何做生意、如何管理社會和如何生活。
而在生物農業領域，建立在居民小區的植物工廠作為一種類似于“分布式能源”的新形態，也有可能推動生產和生活方式的轉變。
“植物工廠將使生活方式和城市組織形態都發生變化。”王韌說，比如在大型商貿中心里建設植物工廠，下面幾層是商場和寫字樓，上面是植物工廠，三口之家在商場買完東西，就可以直接坐電梯上樓采摘蔬菜。在小區里的蔬菜花卉中心，居民也可以自種、自采、自供，解決城市擴張之后蔬菜產銷區分離的問題。
王韌認為，在摩天大樓里不僅可以種植物，甚至可以養牛、養羊，這不是科學幻想，而是未來都市農業的發展藍圖，再過五年可能就會變成現實。屆時城市內農產品的生產、加工、包裝、配送的企業或連鎖店，加上為其提供設備和服務的專業公司，將形成完整的產業鏈。
據了解，植物工廠已經成為農業高技術產業的重要組成部分。目前，僅日本就建成了50家各類型號的蔬菜工廠，2011年，由農林水產省出資1000億日元、經濟貿易工業省出資500億日元補助科研單位、企業和農戶再發展100家，以解決日本當前農業面臨的諸多問題；美國還提出了利用蔬菜工廠技術實現“摩天大樓農業”以及為宇宙空間站和星球探索提供食物保障的計劃；歐洲各國也在從節能和降低運行成本的角度進行蔬菜工廠的研發，極大地推動了蔬菜工廠的發展。