2015年，联合国通过2030年可持续发展议程，提出通过国际社会的共同努力在15年后消除饥饿的目标。但目前来看，我们离目标还有很远，如一切照常，到2030年，世界上仍有8%的人口约6.5亿人营养不良;到2050年，我们的粮食将需要增产70%，而同时，农业在全球GDP中所占份额将缩减为3%。未来几十年，仍然面临着粮食短缺和饥饿。

　　人口大幅增长推升粮食需求。一方面，人口在增长。在未来的几十年中，世界人口预计将增长33%，到2050年将增至100亿，粮食需求增加约50%。另一方面，城市化正在加快。预计到2050年，全球城市化可能导致城镇人口净增加24亿。城市化往往会提高收入，增加对加工食品和动物源食品的需求。肉类生产，饲养牲畜的农业用水以及温室气体的排放，对环境也有不利影响。尽管农业投资和创新正在提高生产率，但产量增长已经放缓到令人不安的水平。同样紧迫的问题是：谁来种地?农村人口在不断减少;而且农村人口正在迅速老龄化，这对劳动力、生产模式、土地经营、农村社会组织以及总体经济发展都有重大影响。

　　自然资源约束压力巨大。世界上的农田越来越不适合生产，根据某些指标，25%的农田已经被评为高度退化，另外有44%的农田为中度或轻度退化。水资源非常紧张，世界上40%以上的农村人口生活在缺水地区。长期以来，土地一直被认为是一种有限资源，早期退化的农田可由新的、未使用的土地所取代，但如今，这样的土地很少，剩下的土地往往无法在可持续的基础上耕种。土地短缺导致农场规模缩小，人均产量下降，无地现象加剧，所有这些都加剧了农村贫困。农业是耕地退化的主要原因和间接受害者。全球大约80%的森林砍伐是由农业问题引起的。虽然清理植被为农田让路不会直接导致土壤退化，但它会通过侵蚀水资源间接地造成土壤退化。所有这些问题都是由于缺乏远见。土地短缺和贫穷产生了不可持续的土地管理做法，这是上述土壤退化的直接原因。

　　气候变化降低农业生产能力。气候变化正在快速改变环境，人造温室气体排放的程度已经达到历史最高点。农业是温室气体排放的主要来源之一，过去的50年里，农业贡献了全球甲烷和氮氧化物排放的最大份额，并且预计在2050年以前将进一步增加。气候变化导致干旱和洪水的频率增加，这往往会降低作物产量。气候变化将加剧现有的长期环境问题，如地下水枯竭和土壤退化，这将影响粮食和农业生产系统。

　　粮食浪费及其带来的环境危害。全球生产的33%〜50%的粮食从未被吃掉，其价值超过1万亿美元，而每天还有8亿人饿着肚子睡觉。粮食浪费是一种规模巨大的市场低效现象，对环境也有害，不仅浪费了生产粮食所用的资源，而且当粮食垃圾在没有氧气的情况下分解产生甲烷，其危害程度是二氧化碳的23倍。

　　农业所面临的这些挑战，其宏观趋势导致了粮食短缺，其结果是全球性的贫困和饥饿，7亿人仍极度贫穷，8亿人长期挨饿，20亿人缺乏微量营养素，遵循当前的发展路径并不能解决问题，世界需要一个巨大变化。根除世界贫困和饥饿，在发展战略上，不仅要解决农业问题，还要解决创造就业和收入多样化问题。

　　传统的农业生产方式正在发生根本性的转变。农业的第一次技术革命取得了令人印象深刻的进步，1961年—2004年，在现代农业实践的推动下，东亚谷物产量年增长2.8%，整个期间增长至原来的300%以上。但是效率提升幅度在下降，产出率增长速度已经放缓。而且面临的挑战还更大，到2050年，全球必须将粮食产量提高70%，同时还要减少能源、化肥和农药的使用，降低温室气体排放，应对气候变化，这必须要有新的生产技术。

　　农业4.0，即将到来的农业技术革命，必须是一场以科学技术为核心的绿色革命，需要同时关注食品短缺的需求端和供应端即价值链，其技术不仅仅是为了创新，而且还要改善和解决消费者的真正需求，重新调整价值链。那么，农业4.0中有哪些新技术和解决方案可以给食物短缺问题带来希望呢?

　　采用新工艺进行不同的生产

　　水栽培。水培法是在水中加入矿物质营养液，在无土壤的情况下种植植物的方法。如，澳大利亚的Sundrop公司开发了一种海水水培技术，将太阳能、海水淡化和农业结合在一起种植蔬菜。

　　藻类原料。在水产养殖场养殖的藻类可以成为饲料中鱼粉原料的替代品。在大多数地区，养殖藻类的成本为每吨400〜600美元之间，与每吨1700美元的鱼粉相比，用藻类配制饲料可以使成本节省60%〜70%，而且不依赖渔业生产的藻类是更加可靠的饲料来源。

　　沙漠农业和海水农业。地球表面大部分为海洋，陆地大约占29%，其中三分之一由各种类型的沙漠构成。解决粮食危机，必须把沙漠和海洋利用起来。沙特阿拉伯的阿卜杜拉国王科技大学(KAUST)处于沙漠农业研究的前沿，同时研究生物和非生物因素，其研究的关键领域是提高植物生长对极端高温、干旱和盐城条件的耐受力和适应性，以可持续的方式提高作物粮食产量。

　　生物塑料。这一包装材料的出现已经有20多年，但并没有实现与塑料包装相同的包装效用，仍有1亿吨垃圾漂浮在海洋中，其中大部分是一次性食品包装用的塑料制品。当前，已有新兴公司，正在开发一种先进的柔性塑料包装，为食品提供与普通塑料相同的耐用性和保质期，使用后可以回归自然，就像橘子皮成为食品垃圾流的一部分一样。

　　利用新技术促进生产

　　立体农业。这是一种在没有适宜土地的情况下、在垂直堆叠层中种植的农业生产方法，可持续地提供高质量农产品，其水、肥和营养补充剂的用量均减少95%，且不使用农药，生产率得以提高。

　　基因编辑和细胞肉。通过传统育种技术可以改良作物品种，但是为了解决未来的粮食需求，基因工程是必须的。基因编辑技术不仅可以培育出产量更高、对环境适应性更强的作物品种，而且还可以用于改善农产品的营养成分，可以生产出含有必需的维生素、矿物质等营养物质成分的作物产品。细胞肉是一项前沿技术，具有很大潜力，可以对粮食安全、环境、动物传播的且与食物相关的疾病、动物福利等领域产生影响。荷兰的MosaMeat公司认为，实验室生产出来的肉类可以为不断增长的人口提供高质量的蛋白质，同时避免传统肉类生产中许多环境和动物权利问题。

　　食品3D打印技术。3D打印在制造业中越来越重要，现在正被研究应用于食品生产。荷兰应用科学研究，组织开发了一种用微藻打印食品的方法。微藻是蛋白质、碳水化合物、色素和抗氧化剂的天然来源，一些研究人员已经开始试验用藻类作为动物蛋白的替代品，而另一些研究人员则试图用在实验室中生长的牛细胞来制造肉类替代品。

　　整合跨行业技术

　　主要有四个关键技术领域：一是物联网(IoT)，物联网平台正在将管理系统转变为真正的人工智能系统。二是生产自动化，农民不仅要掌握生物技能，还要掌握越来越多的自动化技能。三是数字驱动型农业，农业生产者将通过分析有关天气、种子类型、土壤质量、疾病概率、历史数据、市场趋势和价格等数字化信息，做出更明智的决策。四是聊天机器人，人工智能驱动的聊天机器人也可帮助农民就具体问题提供答案和建议。

　　无人机技术。无人机将在整个作物生长周期中发挥作用：通过收集数据，为土壤分析制作3D地图，规划种植，提高灌溉施肥控制水平。通过创建无人机种植系统，可将种植成本降低85%。通过扫描地面，精准喷洒农药，覆盖范围均匀且高效。通过随时监测显示作物的生长的情况，实现更加有效的管理。通过识别田地的墒情分布，及时高效灌溉。通过使用可见光和近红外光扫描作物，跟踪评估植物的健康状况，发出病害警报。

　　区块链。区块链是比特币和其他加密货币背后的分布式分类账技术，使高度安全的数字交易和记录保存成为可能。虽然区块链主要用于虚拟货币，但它也可以应用于其他类型的交易，包括农业交易。区块链技术可以减少食品欺诈现象、提高食品安全水平、改善农民支付和交易方式。通过改善供应链的可追溯性，可以快速识别受污染食品的来源和范围，可以防止价格勒索和延迟付款，可以消除中间商、降低交易费用。

　　纳米技术与精准农业。农药化肥的盲目使用，将使土壤失去生物多样性。将纳米技术应用到农业，可以提高农药化肥的使用效率，推动精准农业的发展。纳米封装的常规肥料、农药和除草剂，以缓慢持续的方式释放营养物质和农用化学品，从而使植物获得精确的剂量。

　　所有这些新技术有助于解决饥饿和粮食短缺问题，各国政府应积极促进农业4.0技术的开发利用，减少粮食对进口的依赖，探索确保粮食安全的解决方案。虽然技术是解决方案的一部分，但仅靠技术无法解决全球饥饿和粮食危机，各国政府不能仅仅将全球粮食危机视为威胁挑战，更要将其视为机遇，为解决世界面临的粮食短缺问题创造一个共同的解决方案。

　　(译者单位：中国农业大学人文与发展学院)