在以“节水与生态保护和高质量发展”为主题的专题论坛上，中国工程院院士、中国“节水大使”康绍忠发表了题为《现代农业的发展趋势与智慧高水效农业》的精彩演讲。

演讲内容

尊敬的各位领导、各位朋友，大家好！非常感谢山东省水利厅的盛情邀请，今天有机会在这里与大家分享我关于现代农业发展趋势与智慧高水效农业的思考。我将从以下三个方面展开我的讲解：首先是新技术革命如何驱动现代农业发展方式的变革；其次，数字化与智能化在农业中的重要作用；最后，如何在有限的水资源条件下实现高效农业。

新技术革命与现代农业发展方式变革

水安全和食物安全是人类社会可持续发展的基本支撑点。然而，随着气候变化、水土资源的日益短缺以及极端自然灾害的频发，粮食减产，水和食物安全面临严峻挑战。根据《2016—2045年新兴科技趋势报告》预测，到2045年，全球超过40%的人口将面临水资源短缺的困境，全球三大主粮作物——玉米、小麦和水稻的价格有可能上涨30%，如果气候变化、需求增长和资源管理不当，价格甚至可能上涨至100%。

这份报告还提到，随着科技的进步，水资源的利用将迎来革命性变化。海水淡化、微灌溉、污水回收、雨水收集等技术创新将有助于减缓人类对淡水的需求。此外，基因改造农作物和自动化农业将帮助农民提高有限土地的产出效率。这些新的技术革命正在催生农业产业的变革。

现代农业的发展正在从五个方面发生根本性转变：（一）基因化：合成生物学、干细胞育种等颠覆性技术的发展，催生了细胞工厂、人造食品等新业态。基因组选择模型的表型预测和基因组定向改造技术，也使得定制育种成为可能。（二）智能化：智慧农业、数字农业、智慧高水效农业等新模式正在改变农业生产的方式。柔性传感器与表型系统的突破，使得农业生产能够更加精确和高效。（三）工程化：农业生产的工程化技术不断进步，提高了农业生产的效率和规模。（四）绿色化：现代农业更加注重绿色、环保的发展理念。（五）营业化：农业生产方式的市场化和产业化程度不断加深。

随着这些新技术和新模式的兴起，农业产业正在推动研究范式的创新。我们的研究方法趋向多层次、系统化，实验技术更加精准化、效率化，数据分析则越来越偏向定量化和智能化。科研的突破，不仅能够拓展我们的认知边界，也为布局未来农业技术研究、抢占战略性新兴产业的制高点奠定基础。

数字安全：保障食品安全的根本

随着农业发展的不断推进，水资源安全和粮食安全的关系愈加紧密。根据《Science》杂志和《Nature》上的相关研究报道，全球水资源短缺问题日益严峻。尤其是在一些已经面临水资源压力的地区，大规模扩展的灌溉面积，虽然增加了作物产量，却也加剧了水资源的紧张。

在这种严峻的水资源压力下，我们要保障国家的食物安全，必须大力发展高水效农业，提高农业用水效率和效益。习近平总书记在多个场合强调，要加快节水农业的建设，提高用水效率，发展现代高效农业。2023年，农业农村部与水利部联合发布了关于促进节水农业高质量发展的意见，提出要在全国范围内全面推进高效农业发展。

在信息化时代，智慧高水效农业的发展显得尤为重要。智慧高水效农业的核心思想是，在有限水资源的条件下，通过优化地表水、地下水和非常规水资源的配置，在空间和时间上合理安排作物种植及水资源的使用，从而提高水生产力和水分生产效益，最终实现“每一滴水都能产生更多农产品”的愿景。

智慧高水效农业的前沿科技

智慧高水效农业的核心是通过精准监控和调控，优化农业水资源的利用效率。要实现这一目标，首先要深入研究作物高水效的表型诊断与智慧靶向调控。在这一领域，作物的水分转化过程、基因结构、代谢过程等多个层面都需要得到科学的解析和精准的调控。通过对作物的基因组、形态以及生理表型的全面了解，采用多学科交叉的方法，才能实现高效节水。其次，农业灌溉技术的智能化也是高水效农业的重要组成部分。智能灌溉技术通过实时监控土壤湿度、气候变化等数据，精准调控灌溉系统的开启与关闭，从而避免不必要的水资源浪费。此外，农业水网的智能化管控也是未来智慧高水效农业的关键研究方向，通过构建数字孪生平台，实现农业水网的协同优化和实时调度。此外，针对非常规水资源的靶向开发也是解决水资源短缺问题的重要途径。例如，使用电容去离子技术对苦咸水进行淡化，以降低淡化成本，从而实现农业用水的可持续利用。

总的来说，水资源短缺已经成为全球面临的重大挑战，尤其是在水资源匮乏的地区，高效农业的发展尤为迫切。通过技术创新，尤其是智慧高水效农业的发展，我们能够有效提高水资源的利用效率，为农业生产提供更加可靠的水安全保障。未来，随着技术的进步，农业将迎来更加绿色、高效、智能的发展模式。