“新一轮工业革命是生物技术和信息技术、纳米技术的整合。”中国农业科学院副院长王韧接受《经济参考报》记者专访时说，农业是生物经济的基础，生物农业的发展将催生一系列新的产业并推动生产和生活方式的转变。
生物经济包含多重目标
日前发布的《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划》提出，生物产业要面向人民健康、农业发展、资源环境保护等重大需求，强化生物资源利用等共性关键技术和工艺装备开发，加快构建现代生物产业体系。
王韧认为，农业不只是生产农产品和食品，而且是“生物经济”的基础。不论是动物、植物还是微生物，生物经济的原料生产在很大程度上都是属于农业的范畴。
上述规划中提出的“人民健康、农业发展、资源环境保护”，都对生物经济特别是生物农业提出了要求。王韧认为，生物经济应该包括几个主要目标，一是保证粮食安全和食品安全，满足中国人不断提高的营养和健康需求；二是生物产业和生物经济要推动国家产业结构调整和经济发展方式转变；三是要致力于可持续发展，着力提高自然资源的利用率；四是为国家战略资源尤其是能源和水资源的平衡做出贡献。
“为了适应这些要求，农业的生产方式、作物品种、田间管理、产品加工等都要进行改变。”王韧说，同时伴随着产业链的延长，把地里种出来的东西带到餐桌上的过程中，安全的食品添加剂、生物塑料、生物农药、生物环境保护剂等新产品都会带动生物产业的发展。
王韧说，农科院有一位老专家包建中教授10多年前曾提出“白色农业”的概念，白色不是指塑料地膜，而是农业微生物的工业化生产。因为农业微生物的生产在发酵车间，人们都穿着白大褂，真菌的菌丝体也是白色的，所以叫“白色农业”。“白色农业”包括微生物肥料、农药、饲料、食品、环境调节剂、能源等系列产品。
其中，生物能源正在很大程度上改变着全球的能源消费结构。王韧介绍说，现在瑞典、德国、奥地利、丹麦等国家的产业化沼气已经初具规模，比如建在德国的全球最大规模沼气反应罐群，由15个厌氧发酵罐组成，年产生物天然气4600万立方米，可并入天然气管网，年发电1.6亿千瓦时，沼气提纯浓缩以后制成甲烷气，还可直接提供给汽车作为能源。这将是生物产业一个重大的发展方向。
光水肥的“变奏”
“未来三十年中国将完成农业的现代化。”王韧认为，这个过程中需要解决的问题是，中国农业和生物产业的基础——农产品生产水平如何提升。目前中国13个粮食主产省区供应了全国80%以上的商品粮，但产粮大县主要粮食作物的产量水平增长已经到了“天花板”，赶不上粮食需求增长的速度。此外，包括主产区在内，全国近70%的农田是中低产田。
王韧认为，提高农作物的单产水平，一是遗传学上的解决办法，通过深入发掘动植物种质资源中的基因，实现品种的改良，这是提高未来农业和粮食生产水平的最根本途径；二是管理上的解决方案，比如通过精准农业实现精量施肥，而精准农业又基于GIS、GPS等信息技术。
王韧介绍说，第一次绿色革命是在上世纪60年代，以矮杆作物和高肥水、高农化产品投入为代表；第二次绿色革命是在上世纪80年代，把自然资源的利用率和环境问题考虑了进来；第三次绿色革命则是以分子生物学技术和基因组学技术为标志。
通过分子生物学、基因组学等生物技术，将大幅提高作物对光、水、肥等资源的利用率。比如，玉米是碳4型植物，水稻、小麦是碳3型植物，而水稻、小麦的光能利用率只有1.5%左右，远远低于玉米。总部设在菲律宾的国际水稻所组织牵头成立了一个联盟，希望通过基因工程的办法，将水稻由碳3转为碳4植物。“这是非常有前瞻性和有野心的项目，一旦成功，将大大提高水稻的光合作用效率。”
对于正在发生的第三次绿色革命，王韧认为，现在对遗传基因和田间表现性状的联系进行的新基因发掘研究仅占国际农业研究组织已收集保藏的农作物遗传资源的10%左右，对主要作物多品种、多产地的重测序和基因挖掘工作才刚刚开始，对于那些区域性强、种植面积小的作物，基因测序和分子育种研究还没有真正开始。
王韧说，通过全基因组测序、基因组学、分子标记辅助育种、转基因技术等现代植物遗传科技使“设计”作物品种成为可能，比如现在知道水稻12条染色体、5万条基因的具体位置，将来要明确每个基因的功能，就可以设计出想要的品种。现在还谈不上“设计”，只能把抗病、抗虫、矮杆的基因转进去，而要大幅度提高肥料的利用率、改变品种的营养结构(比如富含铁、锌或维生素)，还是长期的目标。
植物工厂：改变生产生活方式
家里有一台电冰箱式的装置，可以进行蔬菜无土栽培，24到30天收一茬，基本能解决一个家庭的蔬菜需求——指着宣传画册上的图片，王韧向记者描述什么是家庭里的“植物工厂”。
《第三次工业革命》的作者里夫金提出，在新时代，数以亿计的人们将在自己家里、办公室里、工厂里生产出自己的绿色能源，并进行分享，这将影响人们如何做生意、如何管理社会和如何生活。
而在生物农业领域，建立在居民小区的植物工厂作为一种类似于“分布式能源”的新形态，也有可能推动生产和生活方式的转变。
“植物工厂将使生活方式和城市组织形态都发生变化。”王韧说，比如在大型商贸中心里建设植物工厂，下面几层是商场和写字楼，上面是植物工厂，三口之家在商场买完东西，就可以直接坐电梯上楼采摘蔬菜。在小区里的蔬菜花卉中心，居民也可以自种、自采、自供，解决城市扩张之后蔬菜产销区分离的问题。
王韧认为，在摩天大楼里不仅可以种植物，甚至可以养牛、养羊，这不是科学幻想，而是未来都市农业的发展蓝图，再过五年可能就会变成现实。届时城市内农产品的生产、加工、包装、配送的企业或连锁店，加上为其提供设备和服务的专业公司，将形成完整的产业链。
据了解，植物工厂已经成为农业高技术产业的重要组成部分。目前，仅日本就建成了50家各类型号的蔬菜工厂，2011年，由农林水产省出资1000亿日元、经济贸易工业省出资500亿日元补助科研单位、企业和农户再发展100家，以解决日本当前农业面临的诸多问题；美国还提出了利用蔬菜工厂技术实现“摩天大楼农业”以及为宇宙空间站和星球探索提供食物保障的计划；欧洲各国也在从节能和降低运行成本的角度进行蔬菜工厂的研发，极大地推动了蔬菜工厂的发展。