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智能技术和大数据揭开了新的智能农业的序幕，还有很多影响更广泛、成本快速降低的技术正在加速培育发展，一场艺术与科学相结合的农业新革命即将开启，绘就更适应未来的现代化可持续农业发展图景。
科学与技术密不可分，科学创造知识和解决理论问题，技术综合利用知识解决实际问题。知识产权组织曾将世界上所有能带来经济效益的科学知识都定义为技术，可见对技术的评价特别强调其可行性与效益。技术发展贯穿于人类文明，促进生产力加速增长。
在很多时期，充满未来感的技术总是分外博人眼球，但最终能否被普遍采用并推动文明跃迁，存在很多可能与不确定。不管怎样，那些划时代的技术（或尚不具备技术条件的科技发现），总是为人津津乐道。
比如近日几则技术新闻，一是创新电池正加速飞行汽车问世。近年来，环保意识不断加强，电动汽车发展愈加迅速，也推动了城市空中交通领域的发展。电动垂直起降技术(eVTOL)引发广泛关注，但严重受制于新一代电池技术的发展：要实现快速充电、30倍能量吞吐和3倍功率要求。据报道，原型电池已设计和测试并定义了相关标准，证明eVTOL在商业可行，不需再等20年。
技术的发展轨迹中存在诸多难以预见的走向，“无心插柳”随处可见，或许马斯克卖车也不过是赚钱攒飞行器的过渡之举。此外，许多技术之间存在明显的促进与制约关系，受电池技术制约的显然不只汽车行业，不然人工智能技术也不会沉寂了几十年后才再度翻红。而在所有这些行当中，基础科学的探索显然是种终极般的存在，极有可能刷新人类的认知并影响社会的进程，比如下面这则有关水的新闻。
水对生命至关重要，几乎无处不在，却是自然界最神秘的液体之一，存在许多异常特性，可能源于其连接良好的氢键网络。2021年8月25日，Nature杂志刊载了清华大学杨杰领衔的研究成果，首次直接观察捕捉到相邻水分子间可能的“量子牵引”，揭示了可能支持水的奇怪特性的微观起源方面的关键影响，并可能有助于更好地了解水如何帮助蛋白质在生物体中发挥作用。
为什么上述段落中一句话有这么多的“可能”？可能大部分人都不知道，就像很多人可能不知道为什么技术可能的发展可能会让很多人面临认知瓶颈和被加速替代的可能一样。举个简单的例子，身处现实世界“电的海洋”，很多人可能认为“未来是电动的”，这话可能对也可能不对，也可能没人知道对不对。
能源生产和传送方式的变革，可以说是前两次工业革命的标志。很多研究认为是电催生了第二次工业革命，并成为其主要的标志与要素。那么，电为什么能成为“天选之子”？是偶然还是必然，还是偶然间的必然？可能偶然只是相对无知状态下的认知，也可能在更精确的系统语境下，偶然总是必然的。
电是能量品位较高的二次能源，能以较高效率转化其他形式能量。19世纪60年代末开始的第二次工业革命，推动人类从蒸汽时代进入电气时代，极大促进了社会生产力的发展。自此，人类活动发生了伟大转折，但也形成了对“电”愈加强烈的路径依赖，即便一度被认为是第三次工业革命标志的信息化和初步显现为第四次工业革命未来标志的智能（数字）化，都极度依赖电和电池。
只是电是过程性能源，目前仍未实现大量廉价储存，电池技术一直难以实现革命性突破。目前，占据主流的锂电池，1981年形成专利，1992年开始大规模民用，至今不管是储能密度和充电速度的有待提高，还是低温掉电，都未能很好解决，电池的安全性和回收处理也备受诟病。虽然，简单地认为传统锂电池即将结束是不明智的，但其确实受到固态电池等候选技术的威胁，而目前中国力推的钠电池和美国深耕的锑电池，都为这场电池技术的竞争增添了更多悬念。
2019年，诺贝尔化学奖授予三位科学家，以表彰他们在锂电池开发方面的贡献，认为该技术彻底改变了人类的生活方式。未来，电池技术很可能会继续改变世界，甚至成为新一轮工业革命的标志，但未必一定是传统锂电池。部分学者认为，第三次工业革命的根本动力仍是能源变革，但其核心驱动能源至今未确定。
常规的核能、太阳能、风能等都发挥着潜在作用，利用形式仍以发电为主，并无显著突破性进展。因此，对于第三次工业革命是否结束，第四次工业革命何时开始，以及两者的标志是什么，尚存巨大争议。
当前，为应对气候变化，减排降碳成为世界共识，加速了新能源行业发展。丰田章男不止一次强调氢能才是终极能源，而马斯克却将氢动力汽车视为“愚蠢得令人难以置信”。站在商业竞争角度，两位针锋相对并不奇怪，但是发展电动车和开发氢能源未必一定产生冲突，最终决定权还是在于市场选择。
氢作为新能源的重要补充，具有储量丰富、热值较高和来源多样等特点，被众多科学家视为“21世纪终极能源”。除了发展氢燃料电池，理论上氢储能会更有前途，能以气态、液态和固体形式储存高密度能量。只是氢能源普及除了技术可行性外，还需实现在制氢、储运、储能等各个环节大幅降低成本，不确定性仍相对较高。虽然未必一定能成长为下一代的基础能源，但氢能源很有未来感和故事性，起码比地里种“燃料”强了“十万八千里”。所以，下面这则可能加速碳基能源终结的氢能源技术新闻很是振奋人心。
使用太阳能从水中廉价制取氢气，一直是难以攻克的技术挑战。近日，PennState的研究人员在计算机辅助下获得突破，成功寻找到可以促进利用太阳能转化氢气效率的材料。虽然尚不能在经济上与碳基燃料（如汽油）竞争，但朝着克服廉价制氢的挑战，已然迈出了坚实一步。
如今，智能设备无处不在，数据成为新的生产资料，超级计算机、大数据和人工智能技术服务于各行各业，成为赋能的新型基础设施。但不能再简单认为应用了数字或智能技术，就是打通了行业发展的未来之路，仿佛十年前对于智慧城市的认知一样，显然所谓的智慧城市建设并未真正改变城市发展的逻辑与模式，城市面临的挑战愈加复杂和多发。同理，也不能简单认为应用了数字或智能技术，就是数字农业或智能农业，就是迈入了农业可持续发展。
过去半个多世纪，得益于绿色革命期间农业技术的广泛推广与应用，全球粮食生产力迅猛增长，大部分发展中国家克服了长期的粮食短缺。国际粮食价格自1975年后持续下降，直至2005年趋于平稳。2008年的粮食危机引发粮价飙升，使农业重回全球视野和国家议程，农业在低收入国家再度成为政策性增长引擎，在新兴经济体顺利迈向农业现代化转型。尽管人均谷物消费量下降，但全球层面由于人口和收入增长、粮食转向生物燃料与牲畜饲料，以及新冠疫情的持续和应对气候变化等不确定性因素加剧，粮食市场日益收紧，粮食安全问题再次凸显。
幸运的是，如今社会整体技术水平取得突破性进展，智能技术正产生更广泛的影响，将人类带到了新农业革命的边缘，新兴的数字革命也为更智能化利用农业资源提供了新机遇。面对巨大的全球挑战和国际社会的高度共识，会不会催生新一轮农业变革，比如第二次绿色革命，或者第四次农业革命？如果真的发生变革，又将是什么技术来主导未来的农业发展呢？
农业技术的系统应用能改变国家的命运，典型的例子除了以色列，还有荷兰。20世纪50年代开始，面积仅4万多平方公里的荷兰依托温室技术，大力发展设施农业，一跃成为全球农业强国，农产品出口全球第二。据NationalGeographic杂志2017年的文章，荷兰的奋起部分源于国家创伤，荷兰是最后一个遭受严重饥荒的西方国家。政府在荷兰农业发展中发挥了重要作用，提高农业从业人员的技术和科研水平，将先进的农业知识和技能输送给农民，促进农业生产力不断提升，助力荷兰农业形成了整体优势和核心竞争力。位于阿姆斯特丹的瓦赫宁根大学与研究中心（WUR），是世界顶级的农业研究机构和拥有庞大农业技术初创企业与试验农场集群的“食谷”。
荷兰最前沿的农业技术之一是种子技术。种子技术可谓绿色革命的灵魂，但农业的革命性技术显然不止于此。2020年8月，欧洲农村社会学学会官方期刊SociologiaRuralis发表重磅文章，总结了人类社会迄今的三次农业革命，并展望了对第四次农业革命的系统看法与后果预期。每次农业革命都代表了一种范式转变，生产系统发生了巨大变化，无论是采用新技术还是新技术的产生。
第一次革命见证了狩猎采集者转向定居农业，第二次革命见证了生产系统变化以应对新技术产生，第三次革命则见证了技术的全球输出以追求绿色革命。但第四次农业革命不一定非要涉及技术，新思想或新旧管理实践的引入也可以推动大规模创新或进步，这也印证了为什么很多学者认为绿色革命其实尚未真正结束。
文章特别强调，通常还是认为第四次农业革命与技术相关，技术进步被视为推动可持续集约化农业的方式，但是需要考虑哪些技术被包含或排除，并且预测特定技术的可能轨迹。第四次农业革命很有可能与新兴的、改变游戏规则的技术有关。在媒体和政策文件中，这些技术来源对生产力和环境的好处会被优先考虑，所以绝大多数影响是积极的。然而很明显，技术会产生一些负面影响，需要及时发现、审视和反思相关技术带来的收益、机遇和风险。
人们都说科技是中立的，是人类的工具，凭借科技来生存是人类的天命。即便科技是无意的，也没有一个技术是无心的，技术当然不会无端产生和被应用，背后一定存在推力和人类的选择。而当人们在技术更迭中乐此不疲涌向新风口时，往往忽视了自己看待世界的方式也在被技术所重塑。海德格尔就曾警告：整个现代文明存在巨大危机，技术会隐藏塑造人类世界的能力。确实，进入智能时代，很多时候技术过于强大，特别是在监管不力与肆意运用之下。
技术与社会之间是相互作用和影响的，问题在于人们的认识和合理选取。技术变迁会加剧和最终导致社会变迁，但其并非决定社会发展的唯一因素。不能坚持技术决定论，但也不能站在技术的对立面，排斥使用一切新的技术。毋庸置疑，技术在近代世界发展中扮演了重要角色，包括推动农业发展。那么在古代甚至远古时期是什么样？又是在什么情况下产生和被应用的？
PNAS期刊2013年的文章《二手星球》，量化了8000年以来的全球土地利用历史，结合考古学、古生态学、环境史和其他学科的广泛证据指出，人类活动和农业生产自远古时期就对全球产生了深远影响。并非像人们过去长期关注的那样，工业革命后的人类社会发展才对地球系统产生剧烈影响。
伴随着人口增长，土地集约化和技术应用使粮食产量（或食物有效供给）大幅增加，农业呈现集约化发展，但生产力随人口增长的总体趋势并非平稳连续的线性过程。随着社会发展和朝代更替，土地利用会呈现集约、内卷和危机三个阶段。在集约化阶段，采用生产力较高的技术使生产力比人口增长更快；而一旦技术驱动的生产力增长红利耗尽，内卷就会发生，最终粮食生产跟不上人口增长，导致危机发展。如狩猎采集者使用火来提高觅食成功率，以及轮作、湿稻种植、犁板、现代合成氮肥与机械化的使用等。
现有考古和历史证据表明，早期出现的生产力较高的农业技术应用有限，因为技术应用的驱动力不是技术创新率，而是随着人口增加和土地稀缺而激增的生存压力。在所有情况下，农业土地生产力的制度转变不是由技术创新本身驱动的，而是由人口或社会对剩余生产或减少劳动力投入的需求驱动的。南宫28官方网站即使有新的提高生产力的技术存在，农业发展也只会在人口增长受限时才会使用而这通常是在必要的技术广泛可用之后很久才发生。如在中国，历史证据表明水稻生产的扩展和集约化经历了漫长而渐进的过程，尽管先进技术早就可用。
人类自远古起就面临果腹的压力，食物需求不断增加，农业也在充满挑战的环境中不断前行，由此倒逼了相关技术的产生和应用。如在更新世末期利用食物加工技术以提高营养利用率;更新世晚期开发了播种等早期技术，从而走上了农业之路。早期农业的发展推动了地球人口的增加和分散。全新世早期至中期，大部分大陆出现了农业系统;全新世中期，农业人口己遍布大部分大陆，技术日益密集应用以提高生产力。生产力日益提高扩大了通过贸易和税收提取农业盈余的机会，促进了非农业人口的增加，推动了城市的发展。城市反过来拉动城乡发展，对农业集约化生产提出更高要求并给予贸易和技术等支持。
2019年8月，120位作者在Science杂志联合撰文，绘制了全新世人类土地利用轨迹，揭示了10000年以来地球土地利用的早期转变。从10000年前到8000年前，人类就开始对地表产生持久影响，狩猎采集者、农民和牧民更早地改变了地球面貌，且改变程度比普遍认知更大，这种转变在3000年前基本是全球性的。而随着农业的出现，人类加速了对土地的环境变革，即便在长期以来被认为是原始热带雨林和热带稀树草原的地区，这种变化也很明显。
文章特别关注全球农业的盛行。10000年前，全球的农业和畜牧业都建立了源区，重点围绕西南亚和地中海，随后通过西南亚和中国东部的二次传播，以及美洲、新几内亚和非洲的新驯化，农业变得更加普遍。至6000前，至少42%的土地已出现粗放农业;集约化农业(所有形式的连续耕作)在4000年前至3000年前仅在气候条件适宜的少数地区常见，2000年前开始广泛传播。PNAS杂志2021年4月的文章再次将人类塑造了大部分陆地自然的起始年限提前至12000年前。考古学和古生态学证据表明，即使在12000年前，地球上近3/4的陆地已有人居住，包括超过95%的温带林地和90%的热带林地，一些陆地生物群落几乎完全被人工培育。现在被描述为“自然、完整和野生”的土地通常具有悠久的使用历史，保护区和土著区域亦是如此。只有约17%的地球陆地在过去12000年中没有人类居住或使用的证据。文章将过去12000年的全球人口和土地利用与生物多样性数据叠合后分析指出，自然的历史其实就是人类自身的历史，当前的生物多样性丧失主要是由人类社会的土地集约使用造成的。12000多年来，人类社会一直在大部分陆地生物圈中塑造和维持多样化文化。今天原住民管理的地区被认为是地球上生物多样性最丰富的地区之一。至少在最近,导致生物多样性下降的主要原因是对被当前或以前的社会已经居住、使用和改造过的土地的占用、移居和集约化利用。
越来越多的证据表明，最新的全球变化模型仍偏向于低估早期人类居住和土地利用的重要影响。人类对陆地自然的大部分改造并非最近才大规模发生，而是伴随人口增长的长期土地利用集约化过程。这种12000多年的人口扩散和日益集约的土地利用在很大程度上是渐进的。公元1年,每个区域都有部分地区在遵循不同轨迹向集约化的农业或牧区转型。与人口变化和其他被描述为20世纪中叶大加速的全球变化形成鲜明对比的是，全球土地集约利用自19世纪后期起明显加速，并于20世纪中叶趋于平稳。对这种趋于平稳的最佳解释是，革命性技术的使用增加了已利用土地上的农业产量，这一趋势今天仍在继续。
不能忽视关键技术对于农业发展的支撑和变革作用。农业生产力的重大提高意味着近期的人口剧增和更丰富的饮食需求并没有转化为对人均耕地需求的加速，一定意义上使得人为驱动的环境影响趋于稳定甚至下降，特别是20世纪50年代持续至今的绿色革命，贡献巨大。因此，农业集约化的步伐可能仍然是影响未来土地变化及满足人类社会发展需求的主要决定因素。如今，在城镇化和全球化过程中，一些最肥沃的土地正迅速大规模转变为城市;用地需求高的地区经常经历农业废弃和重新造林，同时将粮食生产需求转移到欠发达地区;快速增长的高度资本化的土地资源需求也在推动土地系统的大规模快速转变。
过去半个多世纪，是全球粮食生产力增长的非凡时期。尽管土地日益稀缺且价值不断上涨，人口增加了一倍多，但期间的谷类作物产量增加了两倍，耕地面积却仅增加了30%。大部分归功于绿色革命推动的政策支持、设施改善，特别是高产作物的推广。遗传资源驱动的集约化减少了农业用地的增加，并实现了从农业生产中释放边缘土地回归生态系统，如退耕还林。但是，用水矛盾、土壤退化和污染已对环境产生严重影响。自20世纪80年代中期以来观察到的全球粮食产量增长放缓，部分归因于上述农业基础资源的退化。
近年来，为支持部分地区振兴，传统主食作物系统正加速转向高价值园艺和多样化畜牧生产，私营部门也大量投资纤维和生物燃料等经济作物，这些都加大了粮食生产压力。未来在气候变化影响下，农业发展仍将充满挑战，继续面临土地竞争、产量不确定和运营效率、成本问题。新的农业革命必须持续专注改变谷物产量边界，在满足主食需求的同时释放土地种植高价值作物，并转移农业劳动力以获取更大经济回报。同时，提高投入使用效率改进管理实践技术，确保农业生产系统的竞争力和可持续发展。新作物品种的持续开发对于应对这些挑战及支持农业的复原力和创新至关重要，除非还有别的道路可走。
正如Sociologia Ruralis期刊文章所述，全球农业面临“完美风暴”，对农业可持续集约化的呼声越来越高，以在提高生产力和增加社会效益的同时最大限度减少对环境的破坏。市场和媒体也十分关注第四次农业革命，将其视为应对当前和未来挑战的技术解决方案。目前，对于第四次农业革命的定义仍然含糊不清，常与智能农业、精准农业、数字农业和其他类似术语互换使用。这也使得第四次农业革命似乎与各种新兴技术有关，但尚未达成共识，也缺乏可能的前瞻分析和情景构建。人们普遍不清楚哪些技术在未来愿景之内，哪些可能被排除在外，以及这些新技术的可能后果是否会促进可持续发展。
农业发生革命性变化的重要前提无疑是应对重大危机，但还有另一必要条件(非充分条件)--技术的重大突破与整体性进展。目前，进展除了智能技术与数字技术，主要还集中在生物科技领域，或将导致农业等诸多产业发生重组和融合，催生新的革命性农业技术。据2021年8月AgFunder发布的最新农业科技投资报告，2020财年该领域全球投资总额为79亿美元，比上一年增长41%(整体风投投资增长仅4%)，农业生物技术(A9Biotechnology)占据了最大份额，交易增幅也最大，同比增长58%。
什么是农业生物技术，为何投资者如此感兴趣?第四次农业革命是否已经到来，未来的农业技术将走向何方，会不会引发焦虑和分配不均?这些问题耐人深思。
作者系中国城市和小城镇改革发展中心规划院信息室主任，国家注册城市规划师，主要从事城乡规划、旅游规划、新型城镇化规划等。乡村发现转自：《北京规划建设》 2021年第5期
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