农业科技发展态势与面向2020年的战略选择

生态环境学报 2012, 21(3): 397-403 Ecology and Environmental Sciences E-mail: editor@ 农业科技发展态势与面向2020年的战略选择

赵其国，黄季焜

中国科学院农业领域战略研究组，江苏南京 210008

摘要：1. 至2020年农业领域科技发展新趋势新特点。世界农业科技发展新趋势将体现在如下5个方面：(1)植物种质资源与现代育种科技，如大规模植物种质资源发掘，光合作用研究的突破将加快现代育种大变革速度，系统生物学将为大规模基因资源发掘和利用提供系统的理论与技术基础，分子设计育种将产生突破性品种并催生智能品种诞生，第二代生物质原料生产将成为大农业的重要组成部分；(2)动物种质资源与现代育种科技，如大规模动物种质资源发掘，传统育种和基因工程相结合培育新品系是动物遗传育种发展方向，动物克隆技术和转基因动物将进一步取得突破，良种化和健康养殖科技发展迅速；

(3)源节约型农业科技，如耕地资源集约利用与耕地质量定向培育科技发展，农田生态系统节水技术体系和建设流域水资源保障体系，高效新肥料研制和集成农田生态系统养分技术，低碳农业技术将成为未来的重要技术；(4)农业生产与食品安全科技，如支撑食品安全的生产技术发展迅速，更加关注营养保健功能食品的科技和食品安全监控技术，危险性快速评估技术体系技术得到广泛应用；(5)农业信息化和精准农业科技，如农业信息服务网络化科技和种养业管理信息化科技将加速发展，精准农业科技进入新的发展阶段，农业装备制造技术向大型和复式作业等方向发展。

2. 中国农业发展和粮食安全面临的挑战和对科技的重大需求。(1)农业发展面临新的挑战。在生产上，小规模经营与大市场和现代化的矛盾更加突出；耕地刚性下降和水资源短缺对农业形成的威胁越来越严峻；科技体系不能适应市场发展和农民对技术的需求；许多农业资源的利用和管理与农业食物系统的可持续性相悖。在市场上，对食品质量和安全将提出更高要求；整个农产品供应链系统正经历着历史性变化；贸易自由化使农产品进口压力进一步加大。(2)国家粮食安全面临的挑战：我国粮食安全于2008年已经突破了95%自给率目标，2010年更下降到90.6%；我们预测，我国粮食需求在2020年将达到6.7亿t，在现有政策下需求增长将高于生产增长，粮食自给率到2020年将下降到87%左右。(3)农业科技创新是发展农业和保障国家粮食安全的重大需求：面对农业发展和粮食安全的挑战，我国急需在植物种质资源利用与现代育种、动物种质资源利用与现代育种、资源节约型农业、农业生产与食品安全、农业信息化和精准农业等五大科技领域实现突破。为此，国家最近对农业科技发展提出了新的要求，特别是构建“生态高值农业”技术体系。中国科学院的优势在于多学科联合，能够在科技综合研究和集成基础上实现重大突破。如果把以上五大科技领域联合起来，在“生态高值农业”科技发展上将能起到国家科技发展的引领作用。

3. 面向2020的农业科技战略选择: 构建我国生态高值农业产业体系。生态高值农业含义：所谓“生态”，就是要体现农业既能为社会提供安全、优质的农产品，又能实现农业资源的永续利用；所谓“高值”，就是要体现农业有很高的土地产出率、投入产出率、劳动生产率。因此，“生态高值农业”是集约化经营与生态化生产有机结合的现代农业。它以健康消费需求为导向，以提高农业市场竞争力和可持续发展能力为核心，是转变农业增长方式、提高农业综合生产能力的集中体现。

生态高值农业科技的发展目标：到2020年，通过重点农业科技领域的重大创新突破，为不断满足日益增长的农产品总量、质量、安全和多功能的需求以及改善农业生产结构、生态环境和农业资源永续利用等生态高值农业体系提供科技支撑。

生态高值农业研发内容：(1)提升“中国至2050年农业科技发展路线图”的理念与五大科技领域的研究水平；(2)建立生态高值农业的综合技术体系；(3)研发六大城市圈（如北京、上海、重庆、武汉、沈阳、南京等）、十大典型区域生态高值农业发展模式及其技术支撑体系(长三角城市群郊区生态高值农业模式，华中种养加一体化农业圈层模式，西南山地立体农业生态高值农业模式，南方亚热带特种农林果综合开发模式，滨海滩涂农业综合开发利用模式，黄土高原水土保持及农林果流域开发模式，黄淮海平原粮养加农业综合模式，东北平原粮食基地综合开发利用模式，西北寒旱区农牧综合开发模式，北部漠境盐湖综合整理开发模式)；(4)建设农产品产业化、加工产业化和综合产业化三大体系。最后在上述4个层次研发基础上，全面建立我国生态高值农业产业化网络体系。

我国生态高值农业技术体系的构建：根据我国的现状，目前应主要从以下几个方面进行技术创新，(1)无公害农产品种养殖技术；(2)农产品加工技术；(3)我国传统农业精华技术；(4)标准化生产技术；(5)高新农业技术。

对中国科学院提出的建议：(1)将“生态高值农业”列为中国科学院“十二五”的重大研发项目；(2)组织“农业领域战略研究

基金项目：中国科学院农业科技领域发展路线图研究专项基金项目（2009年6月）

作者简介：赵其国（1930年生），男，中国科学院院士，研究员，博士生导师，著名土壤学家、农学家、生态学家，中国科学院农业领域战略研究组组长。E-mail: qgzhao@

收稿日期：2012-03-02

398 生态环境学报第21卷第3期（2012年3月）

组”和中国科学院有关单位提出生态高值农业建设的项目规划，并通过院部将此项目向国家有关部委推荐；(3)组织全院农业科研力量，联合全国的有关力量，首先在城市郊区农业与经济相对发达的地区，建立我国“生态高值农业”模式及其配套技术体系。

关键词：中国；农业科技；发展态势；战略选择；生态高值农业

中图分类号：S-01 文献标志码：A 文章编号：1674-5906（2012）03-0397-07

1 未来至2020年农业领域科技发展新趋势新特点

未来5至10年，农业科技将发生显著变化。我们在分析未来农业科技发展趋势的基础上，从如下5个领域分别介绍其发展的新趋势新特点。

1.1 植物种质资源与现代育种科技发展

植物种质资源与现代育种科技发展新趋势和特点主要体现在如下5个方面：

（1）大规模生物种质资源发掘和在植物上的利用技术将快速发展。科技发展主要特征：生物种质资源的收集和利用将进一步加速，系统生物学将为大规模基因资源发掘和利用提供系统的理论与技术基础，通过基因型分析，综合应用细胞工程、染色体工程、分子标记辅助选择、基因克隆与转基因等技术成为高效种质创新的主体思路。

（2）光合作用研究的可能突破将加快未来植物现代育种大变革的速度。科技发展主要特征：加快探索碳循环调控的遗传控制规律，在提高光合效率上产生新的思路和手段，为提高光能利用效率和增加作物产量提供理论依据和可能途径；产生“设计作物”新概念，并开始显示在农业产业中引领作用。

（3）系统生物学将为大规模基因资源发掘和利用提供系统的理论与技术基础。科技发展主要特征：系统生物学研究将在转录水平（转录组学）、蛋白质水平（蛋白组学）以及代谢水平（代谢组学）等三个主要层次对影响一个或多个复杂生物学过程的多个基因及其互作网络开展功能研究，并将形成高通量、配套的研究技术；系统生物学将为大规模研究基因功能提供了系统的理论与技术基础，从而显著地改善人类对复杂性状分子机理的认识和加快改良生物学性状和物种特性的实践活动。

（4）分子设计育种将提供大量突破性品种并催生智能植物品种的诞生。科技发展主要特征：植物质量性状的分子标记定位和分子标记辅助选择在理论上将趋于成熟，技术上将得到更广泛的应用；功能基因组学和系统生物学研究将产生的大量基因资源和对关键基因功能解析的进步，并为作物转基因育种提供材料和快速发展的动力；到2020年，主要粮油作物的基因转移和优异种质创新技术接近完善。

（5）第二代生物质原料生产将成为大农业重要组成部分。科技发展主要特征：由于以粮食为原料的第一代生物质能源发展对全球粮食安全造成威胁，以农林废弃物和能源专用植物为原料的第二代生物质生产技术和原料生产技术工将得到快速发展；基因组学技术的发展将在能源植物的研发速度上产生主要影响。

1.2 动物种质资源与现代育种科技发展

动物种质资源与现代育种科技发展新趋势主要体现在如下几个方面：

（1）大规模生物种质资源发掘和在动物上的利用技术将快速发展。科技发展主要特征：动物遗传多样性和种质资源评价、发掘、保存和利用的分子和细胞技术以及与之配套的技术体系将得到快速发展；系统生物学将为大规模动物基因资源发掘和利用提供系统的理论与技术基础；有市场价值的生物种质资源发掘将在经济动物上得到初步应用。

（2）传统育种和基因工程相结合培育新的动物品系是动物遗传育种发展方向。科技发展主要特征：利用传统育种方法扩繁优质种群和利用基因工程手段培育新的畜禽品系相结合，是今后5~10年动物遗传育种的重要发展方向；畜禽水产动物的分子设计育种还处于起步阶段，但分子设计育种将依赖系统生物学、生物信息学和遗传学的知识，得到显著发展；重要畜禽水产动物主要经济性状的功能基因组和分子设计育种基础研究已受到发达国家的重视和关注。

（3）动物克隆技术和转基因动物将进一步取得突破。科技发展主要特征：动物克隆技术将在更多的国家和更大规模上研发发展；提高动物克隆成功率的新技术将取得重要突破；克隆转基因动物将在药物产业得到初步应用并将显示巨大的开发和市场潜力。

（4）优质经济动物的良种化和健康养殖科技发展将出现新的突破。科技发展主要特征：低脂肪、高蛋白的优质畜禽水产品科技将成为动物的良种化的重要研发方向；养殖生物特别是海水养殖生物生长速度、抗病能力和产量等诸多经济性状方面的遗传改良潜力技术将引起关注；动物养殖的生态学管理、健康养殖和资源环境改善科技发展加速，实现养殖布局科学、优质高效、节能减排等目标。