美國國家科學院、工程院和醫學院聯合發布了題為Science Breakthroughs to Advance Food and Agricultural Research by 2030的研究報告，描述了美國科學家眼中農業領域亟待突破的五大研究方向。

▍第二，新一代傳感器技術將成為推動農業領域進步的底層驅動技術。

量值定義世界，精準決定未來。美國將高精度、精準、可現場部署的傳感器以及生物傳感器的開發、應用作為未來技術突破的關鍵。當前傳感器技術已經廣泛應用在農業領域，但主要還集中在對單個特征如溫度的測量上，如果要同時了解整個系統運行的機理，連續監測多個特征的聯動能力才是關鍵。值得注意的是，新一代傳感器技術不僅僅包括對物理環境、生物性狀的監測和整合，更包括運用材料科學及微電子、納米技術創造的新型納米和生物傳感器，對諸如水分子、病原體、微生物在跨越土壤、動植物、環境時的循環運動過程進行監控。新一代傳感器所具備的快速檢測、連續監測、實時反饋能力，將為系統認知提供數據基礎，賦予人類“防治未病”的能力，即在出現病癥前就能發現問題、解決問題。如果能在資源要素的利用環節即可精準發現和定量識別可能出現的風險問題，并能夠實時進行優化調整，將徹底改變我國農業生產利用方式。因此，新一代傳感器技術將是我國必須掌握的關鍵技術。

▍第三，數據科學和信息技術是農業領域的戰略性關鍵技術。

數據科學和分析工具的進步為提升農業領域研究和知識應用提供了重要的突破機遇。報告稱，盡管收集了大量糧食、農業、資源等各類數據，但由于實驗室研究和生產實踐中的數據一直處于彼此脫節的狀態，缺乏有效的工具來廣泛使用已有的數據、知識和模型。大數據、人工智能、機器學習、區塊鏈等技術的發展，提供了更快速地收集、分析、存儲、共享和集成異構數據的能力和高級分析方法。換句話說，數據科學和信息技術能夠極大地提高對復雜問題的解決能力，將農業、資源等相關領域的大量研究成果應用在生產實踐中，在動態變化條件下自動整合數據并進行實時建模，促進形成數據驅動的智慧管控。

▍第五，微生物組技術對認知和理解農業系統運行至關重要。

通過近年來大量的研究報道，我們知道了人體微生物對身體健康的重要性，相比而言我們對農業中土壤、植物和動物的微生物組及其影響還不夠了解。隨著利用越來越復雜的工具探測農業微生物組，美國有望在未來十年實現突破性進展，建立其農業微生物數據庫，更好地理解分子水平土壤、植物和動物微生物組之間的相互作用，并通過改善土壤結構、提高飼料效率和養分利用率以及提高對環境和疾病的抵抗力等增強農業生產力和彈性，甚至徹底改變農業。其中，土壤和植物微生物組之間的相互作用表征至關重要。土壤微生物組與氣候變化中的碳、氮和諸多其他要素的循環息息相關，并通過一些尚未被人類認知的過程影響著全球關鍵生態系統服務功能。加深對基本微生物組成部分的理解以及強化它們在養分循環中的作用對確保全球可持續農業生產至關重要。

轉自 | iPlants（ID：PlantRSS）

文章來源 | AIA國際期刊