人工环境农业解决人类未来食物供应

世界第一农业强国

世界第一农业强国是哪一个国家？这好像应该是一个很容易的问题。一些人可能认为是美国，因为很多国家都从美国进口粮食。前几年，中国每年从美国进口几千万吨大豆。还有一些可能认为应该是以色列，因为以色列把一片沙漠国土变成了高产农业基地，并大量出口农产品。

但是，世界农业第一强国的的确确是另一个国家，她叫荷兰，位于纬度很高的欧洲北部，领土面积只有中国或美国的二百四十分之一左右，略大于台湾，如果只算陆地面积，则略小于台湾，只有中美的三百分之一。人口一千八百万，也略少于台湾。荷兰的纬度跟我国的漠河差不多，位于北纬52度附近。虽然受大西洋暖流的影响，气候比漠河温和，但是同样有漫长难熬的冬天。

就在这样一个地理气候看起来不太适宜发展农业的国家，却是世界当之无愧的第一农业强国。我们来看一组数据。2017年，荷兰农产品出口1135亿美元，仅次于美国的1405亿美元。在世界前五大农产品出口国中（美，荷，德，法，巴西），荷兰纬度最高，国土面积最小，只有下一个最小领土国家法国的十六分之一。荷兰是种子行业的世界领导者，2016年出口额接近17亿美元，但却没有转基因种子。西红柿本来产自美洲，是热带作物，但是西红柿出口量荷兰全球第一，一年出口二十多亿美元。中国的温室大棚内，西红柿产量每平米为10到15公斤，但是荷兰能达到70到80公斤。世界各国政府都对农业进行补贴，但与其它农业发达国家相比，荷兰几乎不补贴农业。2017年法国农业补贴100亿欧元，而荷兰只有9亿欧元，在欧洲主要农业国家中，排名垫底。

荷兰的农业生产非常全面，蔬菜水果排名世界第三，所有的温室产品，单位面积产量世界第一。即使自然气候非常不利，大田生产的土豆，胡萝卜等，单位面积产量也位居全球前列。禽畜产品产量也很大，质量高。

图1：2014年世界主要西红柿生产大国单位面积产量。荷兰远远超过世界上所有其它国家。中国只有荷兰的八分之一左右，虽然总产量远大于荷兰。而生产面积位于全球第三的尼日利亚单位面积产量只有荷兰的几十分之一。（图片来源: National Geographic）

荷兰农业强大的秘诀

荷兰农业如此强大的秘密就是技术。荷兰非常重视农业技术的发展，并不局限于某些专门的技术，而是综合的，全面的农业技术。包括人工环境控制技术（温室建造，人工照明，温湿度控制，二氧化碳补充，全天候生长，自动控制，智能化，精准化），分子生物学，人工生态圈（种植副产品饲养昆虫，畜禽鱼，养殖副产品制作有机肥），精准农业（无人机，机器人巡视，除草，施肥），节水技术，育种技术，大规模人道养殖技术，病虫害预防技术，动物疾病预防技术，食品加工与处理技术，……，等等。

荷兰的瓦格宁根(Wageningen)大学是世界上排名第一的农业技术大学，该大学不是以发表论文为目标，而是紧密结合农业生产企业，直接参与生产。大学的很大一部分研究经费也来自于与产业界的合作。这样，生产企业能不断提升技术，而大学也能不断发现研究课题，获得新的灵感。

大学与生产者的联系非常密切和微观，随时掌握种养殖场的现场数据，如天气，土壤情况，运行成本，等。

图2：夜间航拍的温室群。通明的人工照明让农作物昼夜不间断生长。

（图片来源: National Geographic）

荷兰着重发展的人工环境农业技术，是下一代农业技术。如果上世纪的农业现代化是机械化和化学肥料，本世纪的农业现代化就是人工环境农业。人工环境农业极端高效，有机。我以前专门写过一篇文章解释为什么人工环境农业很高效。荷兰由于土地狭小，人口密度高，几乎没有用来建大型农场的土地，因此，高效的人工环境农业就成了必然的选择。

图3：研究人员研究不同的照明方案对西红柿生长的影响。

（图片来源: National Geographic）

种植业结合养殖业发展可以互补，形成高效的人工生态圈。例如，秸秆用来喂养昆虫，昆虫用来喂养动物，副产品用来产生有机肥，从而形成一个封闭的循环农业生态圈。养殖业排出的废热可以在冬天为屋顶温室供热。随着产品的输出，整个生态圈只需要补充少量流失的水分和养料。

图4：干净整洁养鸡场。这里鸡受到的待遇更人道。

（图片来源: National Geographic）

自然条件下，植物只有很少的时间可以生长，而人工环境下，可以常年不间断高速生长。人工照明和环境控制技术就成了关键。荷兰人工环境农业，采用的是高投入，高产出的发展策略。虽然人工照明和冬季增温成本很高，但是采用适当的技术可以保证投入产生更多的产出。

图5：西红柿种植场的天然气发电机。天然气发电用来提供夜间照明，发电废热用来为温室增温，副产品二氧化碳用来作为植物的碳肥。

（图片来源: National Geographic）

高投入的下一代农业节约生态资源，对环境更友好。与2000年相比，荷兰2014年主要农作物节水率高达90%。2010年，每生产一公斤西红柿，中国需要耗水290升，美国130升，而荷兰只需要9.4升。精准农业可以做到精准施肥，精准除虫除草。温室中已经可以做到完全不用除虫除草剂，大田里的农药施用量也大幅下降。养殖场中，注意养殖环境维护，提供更人道的养殖环境，封闭卫生养殖，不让动物生病，很少使用抗生素。并不需要使用有争议的转基因技术。

对我国的启示

• 启示之一：农业技术的增长潜力巨大。粮食安全完全可以解决，“谁能养活中国”的问题不存在。与自然环境相比，在不高投入（人工照明和冬季增温）的条件下，人工环境下同一块土地可以生产8-10倍的农产品。而且人工环境农业不受气候和自然灾害影响，可以常年稳定生产，甚至可以不需要粮食储备，或者将粮食储备只用作饲料。
• 启示之二：下一代农业是人工环境农业，精准农业。大规模发展下一代农业可以获得高额的产出，但不会有上一代农业带来的环境破坏问题，水资源和土地资源占用过多问题。农业的发展并不等于生态的破坏。人工环境农业是高效的，环保的，绿色有机的。环境保护和生态恢复不是问题。困扰现代农业的抗生素问题，农药残留问题，重金属和有毒化学污染问题都可以解决。
• 启示之三：土地面积不是问题。人工环境农业对土地的需求小一个数量级。如果有足够的能源，还可以再小一个数量级。耕地面积红线会逐渐成为一个过时的问题。
• 启示之四：人工环境农业技术并不是特别高精尖的技术。只是一般的温室设计，机电控制，环境控制等。荷兰可以做到的，谁都可以做到。但对从业人员要求较高，传统的农民只能做辅助性的工作。这一点也不是问题。首先我国的教育水平已经大幅提高，人工环境农业生产也不需要很多的工人，技术和经验都可以复制。其次，我国已经有一些引进或自己开发的强环境控制温室，相关技术队伍已经形成规模。
• 启示之五（隐含的启示）：传统农业地区不适合发展人工环境农业。因为有破坏性自然灾害，自然环境适合霉菌，病虫害发展，季节性温度过高等。我们需要找到新的人工环境农业战略发展地区。从温室和种植产业的技术特征看，需要气候温和，没有破坏性自然灾害，温度偏低，阳光充足。中国的青藏高原是发展人工环境农业的全球最佳地区之一。
• 启示之六：温室生产的专业性要提高，大学和研究机构应该直接参与温室生产的规划，设计，运行，与管理。目前这方面，国内相关各方脱节严重，大学以发表论文为目标，不了解市场和生产需求，做了大量低水平的重复性工作，没有实际意义。温室生产综合了多个方向的技术。需要综合创新，集成创新，而不是分成很多专业，各自分割。
• 启示之七：人工环境农业是高投入，高产出。产出能够覆盖投入。此外还能产生额外的产业升级效益，环境保护效益，生态恢复效益。
• 启示之八（隐含的启示）：粮食作物（谷物，大豆，等）目前还没有进入人工环境种植。因为附加值低，产量低，但在人工环境农业发展到一定规模，并且实现自动化之后，是完全可行的。