國(guó)際經(jīng)驗(yàn)對(duì)上海都市現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技發(fā)展的啟示

■ 馬 佳 董家田 倪 卉 原 源 楊 娟 趙京音

新一輪科技革命將引發(fā)科技創(chuàng)新范式的變革和全球創(chuàng)新格局的重構(gòu)，同時(shí)都市現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展對(duì)自主創(chuàng)新能力提出了更高要求。這既為農(nóng)業(yè)科技發(fā)展帶來(lái)新的戰(zhàn)略機(jī)遇，也提出了新的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。“十四五”期間上海都市現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技的發(fā)展應(yīng)在遵循都市現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技發(fā)展規(guī)律的前提下，在客觀準(zhǔn)確地把握上海都市現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的基礎(chǔ)上，對(duì)標(biāo)借鑒國(guó)際相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，為選擇正確的發(fā)展方向奠定基礎(chǔ)。

一、都市農(nóng)業(yè)科技發(fā)展的國(guó)際經(jīng)驗(yàn)

（一）日本都市農(nóng)業(yè)科技發(fā)展的背景及主要趨勢(shì)

日本是國(guó)際上較早發(fā)展都市農(nóng)業(yè)的國(guó)家，且取得了較高成就，由于其農(nóng)業(yè)生態(tài)區(qū)域、生產(chǎn)模式、膳食消費(fèi)結(jié)構(gòu)、農(nóng)業(yè)發(fā)展歷程與上海有著高度的相似，因此，常被作為上海都市農(nóng)業(yè)發(fā)展對(duì)標(biāo)的重要目標(biāo)。日本的都市農(nóng)業(yè)指的是包含在都市內(nèi)的農(nóng)業(yè)區(qū)及都市近郊的農(nóng)業(yè)，始于上個(gè)世紀(jì)70年代的千葉縣松戶市常盤平地區(qū)。當(dāng)時(shí)有部分農(nóng)民想要繼續(xù)從事農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)，反對(duì)將其農(nóng)地變?yōu)榻ㄔO(shè)用地。于是，政府將15.27 公頃農(nóng)地保留下來(lái)繼續(xù)經(jīng)營(yíng)農(nóng)業(yè)。同時(shí)，還有橫濱市大寺町、熊本市臨近的合專用主菊陽(yáng)町、愛(ài)知縣的常盤市等地。隨后逐漸推廣，主要在東京圈、大阪圈、中京圈內(nèi)進(jìn)行。

隨著日本人口減少和老齡化問(wèn)題的日漸凸顯，2015年4月，日本農(nóng)林水產(chǎn)省及國(guó)土管理局出臺(tái)了《都市農(nóng)業(yè)振興基本法》，旨在發(fā)揮都市農(nóng)業(yè)的多功能性，即不僅提供新鮮的農(nóng)產(chǎn)品，而且是防災(zāi)空間的確保，形成良好的景觀，保障國(guó)土環(huán)境，并提供農(nóng)事體驗(yàn)場(chǎng)所等功能，以緩解都市農(nóng)業(yè)面臨的老齡化、勞動(dòng)力不足等壓力，實(shí)現(xiàn)循環(huán)型社會(huì)的構(gòu)筑和環(huán)境共生都市的形成。近年，日本學(xué)界也對(duì)都市農(nóng)業(yè)的多功能達(dá)成了共識(shí)，主要體現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：

1.豐富多彩的都市生活的實(shí)現(xiàn)需要都市農(nóng)業(yè)。具體表現(xiàn)為以下三點(diǎn)：一是為都市居民提供綠色的功能。都市農(nóng)業(yè)被認(rèn)為是綠色的供應(yīng)者，有助于改善都市環(huán)境，改善居民的生活，向城市提供綠色基礎(chǔ)設(shè)施，保護(hù)生物多樣性，創(chuàng)造可以感受到四季變化的環(huán)境，有效緩解都市的熱島效應(yīng)、空氣污染、城市洪流、噪音等問(wèn)題。二是培育和收割作物的農(nóng)事體驗(yàn)功能。都市農(nóng)業(yè)通過(guò)娛樂(lè)農(nóng)莊、相關(guān)企業(yè)等福利機(jī)構(gòu)，特別是以老年人為對(duì)象的福利農(nóng)園等，充分發(fā)揮農(nóng)事體驗(yàn)功能，為市民的身心健康帶來(lái)幫助。三是維持和提升生命質(zhì)量功能。都市農(nóng)業(yè)的農(nóng)產(chǎn)品提供應(yīng)時(shí)應(yīng)季的生鮮農(nóng)產(chǎn)品，有助于實(shí)現(xiàn)食物慢生活的生活方式，維持和提升生命質(zhì)量。

2.發(fā)展都市農(nóng)業(yè)可以作為資源及能源的振興政策。大都市中，人們活動(dòng)中產(chǎn)生的廢棄物和排熱現(xiàn)象凸顯，包括食物垃圾、有機(jī)肥料、人工廢熱能等。都市農(nóng)業(yè)吸收人們活動(dòng)排出的二氧化碳，促進(jìn)作物生長(zhǎng)，將廢棄物堆肥化并利用起來(lái)，促進(jìn)資源的循環(huán)和能源的優(yōu)化利用。同時(shí)，利用廢廠、廢舊設(shè)施等閑置空間和設(shè)施作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基地，不僅有利于都市的食品安全，而且還能有效利用資源，推動(dòng)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)的環(huán)境共生城市。同時(shí)，在設(shè)施園藝、植物工廠等需要消耗電力的設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，可利用很多如太陽(yáng)能等再生能源，結(jié)合地下熱交換等節(jié)能技術(shù)，促進(jìn)能源高效利用。

3.教育功能。都市農(nóng)業(yè)為市民提供接觸農(nóng)業(yè)的機(jī)會(huì)，提供了解農(nóng)業(yè)和溝通的平臺(tái)。讓孩子們?cè)趯W(xué)校教育中體驗(yàn)農(nóng)業(yè)，可以更好地進(jìn)行食物教育和環(huán)境教育。

4.防災(zāi)功能。都市農(nóng)地不僅可以作為暫時(shí)避難所，而且還可以作為火災(zāi)時(shí)防止延燒的空間。農(nóng)地有涵養(yǎng)水源的功能以及對(duì)因雨水涵養(yǎng)而發(fā)揮的都市型水災(zāi)的抑制功能。同時(shí)，農(nóng)業(yè)水利設(shè)備也可以作為消防水利。此外，災(zāi)害發(fā)生時(shí)的食物供應(yīng)功能是非常重要的，有可能成為提供新鮮農(nóng)產(chǎn)品和儲(chǔ)存食物的場(chǎng)所。近年來(lái)，溫室栽培等農(nóng)業(yè)設(shè)施的防災(zāi)功能也備受關(guān)注。由各種材料構(gòu)成的管道屋抗震能力強(qiáng)，地震時(shí)可以成為有屋頂?shù)谋茈y設(shè)施。設(shè)施園藝中使用的電力設(shè)施和大型熱泵可能作為應(yīng)急電源和熱源。

日本實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展都市農(nóng)業(yè)的戰(zhàn)略構(gòu)想主要包括三個(gè)方面：一是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)持續(xù)發(fā)展和循環(huán)型社會(huì)構(gòu)建，推進(jìn)設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展。二是推進(jìn)農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)形態(tài)多樣化的研究開(kāi)發(fā)和人才培養(yǎng)。三是建立有效發(fā)揮都市農(nóng)業(yè)多功能的參與型信息系統(tǒng)。

農(nóng)業(yè)科技是支撐日本都市農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。早在上個(gè)世紀(jì)90年代，日本農(nóng)業(yè)技術(shù)進(jìn)步貢獻(xiàn)率就已達(dá)到70%。日本都市農(nóng)業(yè)科技主要有以下發(fā)展趨勢(shì)：一是保障都市農(nóng)業(yè)獲得一定經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)效益的科技。都市農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力減少，地價(jià)又較高，很難達(dá)到高收益率。為滿足都市居民對(duì)多品種農(nóng)產(chǎn)品的需求，設(shè)施農(nóng)業(yè)也很難做到周年持續(xù)生產(chǎn)。此外，農(nóng)藥污染等問(wèn)題使得都市農(nóng)業(yè)發(fā)展遇到很多困難，這些問(wèn)題通過(guò)引入先進(jìn)技術(shù)環(huán)節(jié)，引入資源循環(huán)利用技術(shù)，如利用太陽(yáng)能等再生資源來(lái)緩解資源環(huán)境約束。同時(shí)，與水田、露地蔬菜等相配合，多種要素技術(shù)的開(kāi)發(fā)和多種技術(shù)的組合應(yīng)用。引入使用自動(dòng)化技術(shù)的營(yíng)養(yǎng)液栽培技術(shù)，包括人工智能（AI）、物聯(lián)網(wǎng)（IOT）等。引入節(jié)水節(jié)肥技術(shù)、6 次產(chǎn)業(yè)化、植物工廠等。二是促進(jìn)都市農(nóng)業(yè)多功能性的科技。利用GIS技術(shù)對(duì)土地進(jìn)行管理和規(guī)劃。利用GIS 系統(tǒng)確定土壤改良、獲得水土情報(bào)等，在網(wǎng)絡(luò)上提供GIS 信息，讓所在地區(qū)的農(nóng)民都可以參與。例如，日本水土綜合研究所向農(nóng)業(yè)有關(guān)主體提供農(nóng)地GIS 情報(bào)，包括土地分化、水利設(shè)施、地形圖等?！爱a(chǎn)學(xué)官”聯(lián)合計(jì)劃（指產(chǎn)業(yè)、高?？蒲性核?、政府聯(lián)手發(fā)展農(nóng)業(yè)）等通過(guò)網(wǎng)上提供的參與型GIS 系統(tǒng)（WebGIS）達(dá)到資源和信息共享效果。

日本的植物工廠發(fā)展。植物工廠作為設(shè)施農(nóng)業(yè)的最高級(jí)發(fā)展階段，集中融合了現(xiàn)代工業(yè)、生物工程以及信息技術(shù)等高新技術(shù)手段，是技術(shù)的高度密集和現(xiàn)代科技成果的綜合應(yīng)用，發(fā)展植物工廠已經(jīng)是日本的國(guó)家戰(zhàn)略。2009年，日本農(nóng)林水產(chǎn)省把植物工廠定義為“設(shè)施內(nèi)具有可調(diào)節(jié)植物生育環(huán)境（如光、濕度溫度、二氧化碳濃度、養(yǎng)分水分等）的設(shè)備，控制生育環(huán)境進(jìn)行栽培，并在對(duì)生長(zhǎng)情況進(jìn)行監(jiān)控的基礎(chǔ)上，全年有計(jì)劃的栽培蔬菜等植物的設(shè)施”。目前日本主要有自然（太陽(yáng)）光源和人工光源兩種植物工廠。

從園藝設(shè)施栽培蔬菜的品種上看，日本植物工廠主要集中在生菜類及葉菜類，其中生菜占46.8%，葉菜類占20.8%，根菜類占1.3%，豆苗類占1.3%，果菜類占31.2，香草類占3.9%，花卉占6.5%，菜果苗占 5.2%，其他 3.9%。

然而，從收支情況來(lái)看，2016年仍有42.1%的植物工廠處于虧損狀況。但是相比之下，同時(shí)利用兩種光源的植物工廠的收益效果較好，只有10%處于虧損，35%處于盈利狀態(tài)。

利用IOT+AI 結(jié)合進(jìn)行智能栽培。日本的plantio 公司（總部在東京澀谷）和日本人工智能公司（總部在京東）共同開(kāi)發(fā)了SmartPlanter[PLANTIO HOME]。前者開(kāi)展智能栽培，主要是利用IT 技術(shù)進(jìn)行蔬菜栽培，后者主要是播種、育苗，也開(kāi)展對(duì)農(nóng)業(yè)從業(yè)者的培訓(xùn)等，兩個(gè)公司合作開(kāi)展智能栽培項(xiàng)目。利用AI 技術(shù)和大數(shù)據(jù)結(jié)合，分析栽培所需的澆水施肥的有效時(shí)機(jī)，通過(guò)APP 等對(duì)參與者進(jìn)行提醒，幫助不會(huì)栽培的人。到收獲期間，也可通過(guò)系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)附近的餐館等，自動(dòng)幫助尋找消費(fèi)者。通過(guò)IT 技術(shù)不僅使蔬菜栽培實(shí)現(xiàn)可視化，而且還可以通過(guò)APP等使同樣進(jìn)行栽培活動(dòng)的人互相聯(lián)系，形成一個(gè)小型的社會(huì)團(tuán)體。

（二）美國(guó)農(nóng)業(yè)科技發(fā)展趨勢(shì)

美國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)和科技強(qiáng)國(guó)，歷來(lái)是世界各國(guó)發(fā)展農(nóng)業(yè)重點(diǎn)對(duì)標(biāo)的國(guó)家。美國(guó)以高產(chǎn)良種培育、農(nóng)機(jī)裝備、農(nóng)業(yè)信息化等為切入點(diǎn)，通過(guò)高新技術(shù)應(yīng)用推動(dòng)了美國(guó)農(nóng)業(yè)的進(jìn)步，實(shí)現(xiàn)了對(duì)國(guó)際農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的有效掌控。然而，由于世界人口的急劇增長(zhǎng)，全球?qū)r(nóng)產(chǎn)品的需求越來(lái)越大，再加上耕地、水等資源的短缺，生態(tài)環(huán)境的退化，以及氣候變化等，使得農(nóng)業(yè)發(fā)展面臨巨大挑戰(zhàn)。為應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，美國(guó)開(kāi)展相關(guān)科技突破的研究，該研究結(jié)論對(duì)于“十四五”期間上海都市農(nóng)業(yè)科技發(fā)展具有重要的借鑒和參考價(jià)值。

2019年初，美國(guó)國(guó)家科學(xué)院、工程院和醫(yī)學(xué)院聯(lián)合發(fā)布了題為Science Breakthroughs to Advance Food and Agricultural Research by 2030的研究報(bào)告，指出未來(lái)10年，美國(guó)將圍繞系統(tǒng)認(rèn)知分析、精準(zhǔn)動(dòng)態(tài)感知、數(shù)據(jù)科學(xué)、基因編輯、微生物組五大關(guān)鍵技術(shù)尋求農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)突破。

1.整體思維和系統(tǒng)認(rèn)知分析技術(shù)是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)科技突破的首要前提

農(nóng)業(yè)是復(fù)雜巨系統(tǒng)，已經(jīng)很難再依靠“點(diǎn)”上的技術(shù)突破實(shí)現(xiàn)整體提升。應(yīng)將跨學(xué)科研究和系統(tǒng)方法作為解決重大關(guān)鍵問(wèn)題的首選項(xiàng)。系統(tǒng)認(rèn)知就是要從系統(tǒng)的要素構(gòu)成、互作機(jī)理和耦合作用來(lái)探索問(wèn)題解決的途徑。

2.新一代傳感器技術(shù)將成為推動(dòng)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域進(jìn)步的底層驅(qū)動(dòng)技術(shù)

量值定義世界，精準(zhǔn)決定未來(lái)。美國(guó)將高精度、精準(zhǔn)、可現(xiàn)場(chǎng)部署的傳感器以及生物傳感器的開(kāi)發(fā)、應(yīng)用作為農(nóng)業(yè)技術(shù)突破的關(guān)鍵。當(dāng)前傳感器技術(shù)已廣泛應(yīng)用在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，但主要還集中在對(duì)單個(gè)特征如溫度、濕度等的測(cè)量上，如果要全面解析整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行機(jī)理，連續(xù)監(jiān)測(cè)多個(gè)特征的聯(lián)動(dòng)能力才是關(guān)鍵。新一代傳感器技術(shù)不僅包括對(duì)物理環(huán)境、生物性狀的監(jiān)測(cè)和整合，還包括運(yùn)用材料科學(xué)及微電子、納米技術(shù)創(chuàng)造的新型納米和生物傳感器，對(duì)諸如水分子、病原體、微生物在跨越土壤、動(dòng)植物、環(huán)境時(shí)的循環(huán)運(yùn)動(dòng)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控。新一代傳感器所具備的快速檢測(cè)、連續(xù)監(jiān)測(cè)、實(shí)時(shí)反饋能力，將為系統(tǒng)認(rèn)知提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，在出現(xiàn)病癥前就能發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題。

3.數(shù)據(jù)科學(xué)和信息技術(shù)是農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的戰(zhàn)略性關(guān)鍵技術(shù)

數(shù)據(jù)科學(xué)和分析工具的進(jìn)步為提升農(nóng)業(yè)領(lǐng)域研究和知識(shí)應(yīng)用提供了重要的突破機(jī)遇。盡管收集了大量糧食、農(nóng)業(yè)、資源等各類數(shù)據(jù)，但由于實(shí)驗(yàn)室研究和生產(chǎn)實(shí)踐中的數(shù)據(jù)一直處于彼此脫節(jié)的狀態(tài)，缺乏有效的工具分析已有的數(shù)據(jù)、知識(shí)和模型。大數(shù)據(jù)、人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)、區(qū)塊鏈等技術(shù)的發(fā)展，提供了更快速收集、分析、存儲(chǔ)、共享和集成異構(gòu)數(shù)據(jù)的能力和高級(jí)分析方法。數(shù)據(jù)科學(xué)和信息技術(shù)能將農(nóng)業(yè)、資源等相關(guān)領(lǐng)域的大量研究成果應(yīng)用在生產(chǎn)實(shí)踐中，在動(dòng)態(tài)變化條件下自動(dòng)整合數(shù)據(jù)并進(jìn)行實(shí)時(shí)建模，促進(jìn)形成數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智慧管控。

4.突破性的基因組學(xué)和精準(zhǔn)育種技術(shù)應(yīng)當(dāng)鼓勵(lì)并采用

隨著基因編輯技術(shù)的出現(xiàn)，有針對(duì)性的遺傳改良可以以傳統(tǒng)方法無(wú)法實(shí)現(xiàn)的方式對(duì)植物和動(dòng)物進(jìn)行改良。通過(guò)將基因組信息、先進(jìn)育種技術(shù)和精準(zhǔn)育種方法納入常規(guī)育種和選擇計(jì)劃，可以精確、快速地改善對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力和農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量有重要影響的生物性狀。這種能力為培育新作物和土壤微生物、開(kāi)發(fā)抗病動(dòng)植物、控制生物對(duì)壓力的反應(yīng)，以及挖掘有用基因的生物多樣性等打開(kāi)了技術(shù)大門。

5.微生物組技術(shù)對(duì)認(rèn)知和理解農(nóng)業(yè)系統(tǒng)運(yùn)行至關(guān)重要

隨著利用越來(lái)越復(fù)雜的工具探測(cè)農(nóng)業(yè)微生物組，建立農(nóng)業(yè)微生物數(shù)據(jù)庫(kù)，更好地理解分子水平土壤、植物和動(dòng)物微生物組之間的相互作用，并通過(guò)改善土壤結(jié)構(gòu)、提高飼料效率和養(yǎng)分利用率以及提高對(duì)環(huán)境和疾病抵抗力等增強(qiáng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力和彈性，甚至徹底改變農(nóng)業(yè)。

二、國(guó)際經(jīng)驗(yàn)對(duì)上海農(nóng)業(yè)科技發(fā)展的啟示

從日本都市農(nóng)業(yè)發(fā)展的經(jīng)驗(yàn)看，今后上海都市農(nóng)業(yè)的發(fā)展也應(yīng)以成為實(shí)現(xiàn)豐富多彩的國(guó)際大都市生活的有效保障，以及振興資源能源的重要支撐為導(dǎo)向。上海都市農(nóng)業(yè)科技發(fā)展必須立足本市現(xiàn)狀，遵循國(guó)際科技發(fā)展規(guī)律，借鑒國(guó)際經(jīng)驗(yàn)，面向市場(chǎng)，重點(diǎn)發(fā)展能提升都市農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)效益，以及促進(jìn)都市農(nóng)業(yè)多功能發(fā)揮的科技。具體來(lái)講，包括有意識(shí)發(fā)展系統(tǒng)認(rèn)知分析技術(shù)，集中力量發(fā)展促進(jìn)都市農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)，如土地資源安全與管控現(xiàn)代工程技術(shù)、新一代傳感器技術(shù)等，深度發(fā)展數(shù)據(jù)科學(xué)和信息技術(shù)，加快突破基因組學(xué)和精準(zhǔn)育種的前沿技術(shù)，大力提升微生物組技術(shù)。

（一）系統(tǒng)認(rèn)知分析技術(shù)是上海都市農(nóng)業(yè)科技發(fā)展的核心

都市農(nóng)業(yè)作為一個(gè)復(fù)雜的巨系統(tǒng)，涉及跨學(xué)科研究和多個(gè)系統(tǒng)。上海都市農(nóng)業(yè)科技的發(fā)展必須突破點(diǎn)上思維，要從資源利用、運(yùn)作效率、系統(tǒng)彈性和可持續(xù)性的整體維度進(jìn)行思考。

（二）土地資源安全與管控現(xiàn)代工程技術(shù)是上海都市農(nóng)業(yè)科技發(fā)展的重要支撐

提升上海都市農(nóng)業(yè)的生態(tài)功能，破解農(nóng)業(yè)生態(tài)效率不高、競(jìng)爭(zhēng)力不強(qiáng)、生態(tài)不可持續(xù)的問(wèn)題主要在土地資源的利用方式上，因此，上海都市農(nóng)業(yè)科技的突破要從土地資源的治理、修復(fù)、提升入手。聚焦精準(zhǔn)調(diào)查、精細(xì)感知、精明治理的科學(xué)技術(shù)體系，在一些關(guān)鍵核心技術(shù)上取得突破進(jìn)展，如耕地質(zhì)量大數(shù)據(jù)、耕地健康診斷技術(shù)、生態(tài)良田構(gòu)建技術(shù)、土壤生物多樣性保護(hù)、耕地養(yǎng)護(hù)技術(shù)、耕地系統(tǒng)演化模擬仿真技術(shù)、鹽堿地綜合治理技術(shù)、低碳耕作制度研究、耕地資源智慧監(jiān)測(cè)等。

（三）新一代傳感器技術(shù)將是上海都市農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要驅(qū)動(dòng)

進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)高精度、精準(zhǔn)、可現(xiàn)場(chǎng)部署的傳感器以及生物傳感器的開(kāi)發(fā)、應(yīng)用，使其具備連續(xù)監(jiān)測(cè)多個(gè)特征的聯(lián)動(dòng)能力，不僅包括監(jiān)測(cè)、整合物理環(huán)境和生物性狀，還包括對(duì)水分子、病原體、微生物在跨越土壤、動(dòng)植物、環(huán)境時(shí)的循環(huán)運(yùn)動(dòng)過(guò)程的監(jiān)控，為系統(tǒng)認(rèn)知提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。在資源要素的利用環(huán)節(jié)即可精準(zhǔn)發(fā)現(xiàn)和定量識(shí)別可能出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題，并能夠?qū)崟r(shí)優(yōu)化調(diào)整。

（四）數(shù)據(jù)科學(xué)和信息技術(shù)是上海都市農(nóng)業(yè)科技的戰(zhàn)略關(guān)鍵

盡管，農(nóng)業(yè)相關(guān)數(shù)據(jù)已經(jīng)有一定程度的收集，但由于實(shí)驗(yàn)室研究和生產(chǎn)實(shí)踐中的數(shù)據(jù)一直處于彼此脫節(jié)的狀態(tài)，缺乏有效的工具分析已有的數(shù)據(jù)、知識(shí)。大數(shù)據(jù)、人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)、區(qū)塊鏈等技術(shù)的發(fā)展，提供了更快速收集、分析、存儲(chǔ)、共享和集成異構(gòu)數(shù)據(jù)的能力和高級(jí)分析方法。上海都市農(nóng)業(yè)科技發(fā)展的關(guān)鍵是加快應(yīng)用數(shù)據(jù)科學(xué)和信息技術(shù)，將農(nóng)業(yè)、資源等相關(guān)領(lǐng)域的大量研究成果應(yīng)用在生產(chǎn)實(shí)踐中，在動(dòng)態(tài)變化條件下自動(dòng)整合數(shù)據(jù)并進(jìn)行實(shí)時(shí)建模，促進(jìn)形成數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智慧管控。

（五）突破性的基因組學(xué)和精準(zhǔn)育種技術(shù)是上海都市農(nóng)業(yè)科技的重要前沿

采用基因編輯技術(shù)，通過(guò)將基因組信息、先進(jìn)育種技術(shù)和精確育種方法納入常規(guī)育種和選育，有針對(duì)性的遺傳改良，改善對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力和農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量有重要影響的生物性狀，加快突破相關(guān)前沿技術(shù)，以提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力、抗病抗旱能力，提升農(nóng)產(chǎn)品營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。

（六）微生物組技術(shù)是上海都市農(nóng)業(yè)科技的重要組成

加大提升微生物組技術(shù)，建立農(nóng)業(yè)微生物數(shù)據(jù)庫(kù)，解析分子水平土壤、植物和動(dòng)物微生物組之間的相互作用，并通過(guò)改善土壤結(jié)構(gòu)、提高飼料效率和養(yǎng)分利用率以及提高對(duì)環(huán)境和疾病抵抗力等增強(qiáng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力和彈性。

為解決人口、資源、環(huán)境等突出問(wèn)題，大幅度提高農(nóng)業(yè)資源效率，可借鑒日本經(jīng)驗(yàn)，將植物工廠作為“十四五”期間上海都市農(nóng)業(yè)重點(diǎn)發(fā)展的方向之一。植物工廠可以通過(guò)設(shè)施內(nèi)高精度環(huán)境控制實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物周年連續(xù)生產(chǎn)的高效農(nóng)業(yè)方式，由計(jì)算機(jī)對(duì)植物發(fā)育過(guò)程的溫度、濕度、光照、CO2 濃度以及營(yíng)養(yǎng)液等環(huán)境條件進(jìn)行自動(dòng)控制，不受或很少受自然條件制約的省力型生產(chǎn)。隨著節(jié)能與新能源利用、農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)調(diào)控、新型傳感器與智能控制以及物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)在植物工廠的深度應(yīng)用，今后應(yīng)在LED 節(jié)能光源及其調(diào)控技術(shù)、太陽(yáng)能、風(fēng)能、生物質(zhì)能等新能源的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用技術(shù)、全程智能化調(diào)節(jié)與控制技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用等方面加大力度。