業(yè)科學學科發(fā)展報告.png)
一、引言
農(nóng)業(yè)與糧食安全、生態(tài)安全、經(jīng)濟社會發(fā)展關(guān)系重大,作為戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè),農(nóng)業(yè)的快速健康發(fā)展是國民經(jīng)濟持續(xù)、穩(wěn)定和協(xié)調(diào)發(fā)展的重要保證。在“四化同步”、創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展的新時期,農(nóng)業(yè)科技對農(nóng)業(yè)增長的貢獻率已超過50%,而基礎(chǔ)農(nóng)學學科發(fā)展又是農(nóng)業(yè)科技進步和創(chuàng)新的原動力,在發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、建設(shè)中國特色農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化中的重要作用日益凸顯,為保障農(nóng)產(chǎn)品的有效供給和實現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展奠定了科學基礎(chǔ)。中央“一號文件”連續(xù)10年關(guān)注“三農(nóng)問題”,其中,2012年指出要“把農(nóng)業(yè)科技擺在更加突出位置”,進一步明確了農(nóng)業(yè)科技發(fā)展的戰(zhàn)略定位,指出“農(nóng)業(yè)科技的創(chuàng)新重點包括穩(wěn)定支持基礎(chǔ)性、前沿性、公益性科技研究”,明確了農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新的重點任務(wù),包括:“大力加強農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)研究,突破一批重大理論和方法”,“加快推進前沿技術(shù)研究,搶占現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技制高點”。
基礎(chǔ)農(nóng)學學科是認識與農(nóng)業(yè)有關(guān)的自然現(xiàn)象、揭示農(nóng)業(yè)客觀規(guī)律及其原理,研究農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系中的自然現(xiàn)象及其現(xiàn)象本質(zhì)的學科,其目的是為充分開發(fā)利用和保護農(nóng)業(yè)自然資源,協(xié)調(diào)作物與環(huán)境之間的關(guān)系,防止有害生物和不良環(huán)境對農(nóng)業(yè)的破壞,以期獲得農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的最佳組合,提高農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和品質(zhì)及其生產(chǎn)效率,促進高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效、生態(tài)、安全農(nóng)業(yè)的發(fā)展,有效保障國家食物安全、生態(tài)安全,持續(xù)增加農(nóng)民收入,提高農(nóng)產(chǎn)品的國際競爭力。
基礎(chǔ)農(nóng)學學科概念是一個綜合、動態(tài)、發(fā)展的概念,隨著經(jīng)濟和科學技術(shù)的發(fā)展,在不同歷史時期有著不同的內(nèi)涵。人類生產(chǎn)、生活實踐,催生了基礎(chǔ)農(nóng)學的形成、發(fā)展。進入19世紀,受物理學、化學、生物學等基礎(chǔ)科學發(fā)展的影響,特別是受現(xiàn)代生物技術(shù)、信息技術(shù)的影響,基礎(chǔ)農(nóng)學及其相關(guān)分支領(lǐng)域開始形成并得到了迅速發(fā)展,從此跨入了現(xiàn)代科學的行列。20世紀90年代以后,隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的迅猛發(fā)展,特別是數(shù)、理、化、天、地、生等基礎(chǔ)科學對農(nóng)業(yè)科學的滲透,以及物聯(lián)網(wǎng)、云計算技術(shù)等信息技術(shù)手段的應(yīng)用,基礎(chǔ)農(nóng)學學科出現(xiàn)了新特點、新趨勢。進入21世紀,隨著新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的孕育興起,一些重要科學問題和關(guān)鍵核心技術(shù)呈現(xiàn)出革命性突破的先兆,帶動了關(guān)鍵科學技術(shù)交叉融合、群體躍進,變革突破的能量正在不斷積累,成為推動基礎(chǔ)農(nóng)學發(fā)展的強大潛力。一方面,基礎(chǔ)科學對農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)研究的推動日趨明顯,不斷產(chǎn)生新的邊緣學科、交叉學科和綜合學科,帶動了基礎(chǔ)農(nóng)學學科的高速進展;另一方面,農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)研究與農(nóng)業(yè)科技和生產(chǎn)結(jié)合越來越密切,正在走向一體化、集成化和綜合化,加速了新興產(chǎn)業(yè)升級。農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)研究向微觀和宏觀兩個方向發(fā)展,既結(jié)合又促進,加快了科研進展與突破;農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)研究借助現(xiàn)代實驗工具和理論方法,實現(xiàn)了試驗研究手段的現(xiàn)代化;農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)研究國際競爭與合作、交流與限制并存,形成了十分復雜的態(tài)勢。隨著基礎(chǔ)農(nóng)學研究及其成果轉(zhuǎn)化與推廣,必將在新一輪的科技革命浪潮中為解決全球人口高峰期的食物安全問題做出重大貢獻。
近年來,基礎(chǔ)農(nóng)學學科研究得到了加強。在國家層面,基礎(chǔ)農(nóng)學研究的地位日益提升,在“國家重大專項”、“973”計劃、國家自然科學基金項目等國家基礎(chǔ)研究計劃的大力支持下,取得了重要進展。農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)研究隊伍健康發(fā)展,在“國家特支計劃”、“百千萬人才工程”、“中青年科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才”、“中青年科技創(chuàng)新團隊”等計劃的支持下,培養(yǎng)和造就了一批高層次領(lǐng)軍人才。基礎(chǔ)農(nóng)學研究的投入穩(wěn)步增長,“十一五”期間,科技部管理的相關(guān)科技計劃農(nóng)業(yè)農(nóng)村領(lǐng)域187億元人民幣,其中基礎(chǔ)研究約占5%~8%。2012年“中央一號”文件明確提出“要持續(xù)加大農(nóng)業(yè)科技投入,確保增量和比例均有提高”,近二年基礎(chǔ)研究又有新的較大幅度增長。國際合作日益深化,我國與美國、歐盟、日本、澳大利亞等140多個國家和地區(qū)的農(nóng)業(yè)部門、科研院所,以及主要國際農(nóng)業(yè)機構(gòu)建立了穩(wěn)定的雙邊、多邊農(nóng)業(yè)合作關(guān)系,不斷提升我國在國際上的影響力。中國科技部和蓋茨基金會在2011年還簽署戰(zhàn)略合作備忘錄,2013年雙方已確定了主要作物育種、農(nóng)村信息化等7個優(yōu)先合作領(lǐng)域,并啟動了綠色超級稻等首批合作試點項目。所有這些,為我國基礎(chǔ)農(nóng)學學科建設(shè)和發(fā)展,奠定了堅實的物質(zhì)基礎(chǔ)和智力支撐。
“2012~2013年基礎(chǔ)農(nóng)學學科發(fā)展報告”是在2006~2007、2008~2009和2010~2011年三輪基礎(chǔ)農(nóng)學學科發(fā)展研究的基礎(chǔ)上進行的,是近年基礎(chǔ)農(nóng)學學科發(fā)展研究進展與成果的體現(xiàn)。持續(xù)開展三輪基礎(chǔ)農(nóng)學學科發(fā)展研究,一方面表明了基礎(chǔ)農(nóng)學在我國農(nóng)業(yè)科技中具有基礎(chǔ)性、前瞻性的重要作用,反映了基礎(chǔ)農(nóng)學學科發(fā)展研究倍受重視、學術(shù)活躍和快速發(fā)展的狀況;另一方面,也表明了基礎(chǔ)農(nóng)學學科發(fā)展研究內(nèi)涵豐富與博大精深,需要我們不斷地去研究、去探索、去創(chuàng)新。
在“2006~2007年基礎(chǔ)農(nóng)學學科發(fā)展報告”中,選擇了農(nóng)業(yè)植物學、植物營養(yǎng)學、昆蟲病理學、農(nóng)業(yè)微生物學、農(nóng)業(yè)分子生物學與生物技術(shù)、農(nóng)業(yè)數(shù)學、農(nóng)業(yè)生物物理學、農(nóng)業(yè)氣象學、農(nóng)業(yè)生態(tài)學、農(nóng)業(yè)信息科學等10大分支領(lǐng)域開展專題研究。在“2008~2009年基礎(chǔ)農(nóng)學學科發(fā)展報告”中,選擇了作物種質(zhì)資源學、作物遺傳學、作物生物信息學、作物生理學、作物生態(tài)學、農(nóng)業(yè)資源學、農(nóng)業(yè)環(huán)境學等7大分支領(lǐng)域開展專題研究。在“2010~2011年基礎(chǔ)農(nóng)學學科發(fā)展報告”中,選擇了農(nóng)業(yè)生物技術(shù)、植物營養(yǎng)學、灌溉排水技術(shù)、耕作學與農(nóng)作制度、農(nóng)業(yè)環(huán)境學、農(nóng)業(yè)信息學、農(nóng)產(chǎn)品貯藏與加工技術(shù)、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全技術(shù)、農(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃學等9大分支領(lǐng)域開展專題研究。“2012~2013年基礎(chǔ)農(nóng)學學科發(fā)展報告”根據(jù)基礎(chǔ)農(nóng)學學科及其分支學科(領(lǐng)域)的進展以及未來發(fā)展的引領(lǐng)作用,確定了作物遺傳育種、農(nóng)業(yè)土壤、植物營養(yǎng)、農(nóng)田灌溉與排水、作物病蟲害、作物栽培、耕作學與農(nóng)作制度、農(nóng)產(chǎn)品加工與保鮮、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全、農(nóng)業(yè)信息、農(nóng)業(yè)環(huán)境、農(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃等12個分支學科(領(lǐng)域)進行專題研究,基本覆蓋了基礎(chǔ)農(nóng)學主要分支學科(領(lǐng)域),強化了研究廣度和深度。
從這4輪基礎(chǔ)農(nóng)學學科發(fā)展研究來看,隨著農(nóng)業(yè)科技和基礎(chǔ)農(nóng)學分支學科(領(lǐng)域)的發(fā)展變化,選擇的專題在深度和廣度上也隨之有所調(diào)整,其中3輪選擇了農(nóng)業(yè)生物技術(shù)、作物遺傳、植物營養(yǎng)、昆蟲病理、農(nóng)業(yè)信息、農(nóng)業(yè)資源、農(nóng)業(yè)環(huán)境等最為活躍、進展最快、最為急需的分支(學科)領(lǐng)域作為研究專題;而農(nóng)產(chǎn)品貯藏與加工、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全、農(nóng)業(yè)土壤等是農(nóng)業(yè)科技中的熱點、難點和焦點問題,直接影響到城鄉(xiāng)居民生活和生命安全,引起了社會的普遍關(guān)注;作物栽培、病蟲害防治、灌溉排水技術(shù)、耕作學與農(nóng)作制度等既是傳統(tǒng)的研究領(lǐng)域,也是一個持續(xù)的科研方向,在新的歷史時期賦予了新的內(nèi)容、新的使命。
目前,我國基礎(chǔ)農(nóng)學學科及分支學科(領(lǐng)域)的快速發(fā)展,初步形成了門類比較齊全的學科體系,并產(chǎn)生了新理論、新方法、新技術(shù),涌現(xiàn)出一些新思路、新觀點、新亮點,在一些領(lǐng)域已接近或達到世界先進水平。然而,從基礎(chǔ)農(nóng)學學科研究整體水平來看,同發(fā)達國家比較還有較大差距和不足,我們要以科學發(fā)展觀為指導,在“自主創(chuàng)新,重點跨越,支撐發(fā)展,引領(lǐng)未來”方針指引下,通過深化科研體制改革,培養(yǎng)精干、高效的創(chuàng)新隊伍,加快重點實驗室和基地平臺建設(shè),積極推進國際間雙邊和多邊的交流與合作,創(chuàng)造有利于基礎(chǔ)農(nóng)學研究持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展的社會環(huán)境等政策措施,實現(xiàn)跨越式發(fā)展,為我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)和社會主義新農(nóng)村建設(shè)奠定堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。
二、最新研究進展
?。ㄒ唬┳魑镞z傳育種
作物遺傳育種是當代農(nóng)業(yè)科學發(fā)展的前沿學科之一,是基礎(chǔ)農(nóng)學研究的核心和重要組成部分。作物遺傳育種是研究運用遺傳變異規(guī)律,能動地進行作物遺傳改進,促進生產(chǎn)穩(wěn)定增長,提高勞動生產(chǎn)率的重要理論和技術(shù)基礎(chǔ),加強作物遺傳育種研究可推動農(nóng)業(yè)向高產(chǎn)、高效、優(yōu)質(zhì)、低耗的方向發(fā)展。
1. 研究進展
近五年來,我國在作物高產(chǎn)和品質(zhì)育種、親本創(chuàng)新及生物技術(shù)應(yīng)用等方面取得顯著進展,產(chǎn)量潛力進一步提高。雖然常規(guī)育種在品種選育中仍然占主導地位,但基于基因組學的基因資源發(fā)掘、抗病及品質(zhì)分子育種研究與應(yīng)用進展迅速,為作物生產(chǎn)持續(xù)發(fā)展提供了強有力的技術(shù)支撐。
(1)遺傳育種理論和方法創(chuàng)新 隨著分子生物學技術(shù)的迅猛發(fā)展,常規(guī)技術(shù)與生物技術(shù)正在越來越緊密地結(jié)合,現(xiàn)代分子生物學為農(nóng)作物育種提供更有效的方法與技術(shù)。特別是分子標記輔助選擇、植物基因工程、分子設(shè)計育種等高新技術(shù)的應(yīng)用,將在提高選擇準確性、加速育種進程并最終提高育種效率等方面發(fā)揮越來越重要的作用。目前,我國在抗病、抗蟲等主基因控制的性狀改良上,分子標記輔助選擇的育種技術(shù)和方法已基本成熟,但對于產(chǎn)量、適應(yīng)性等QTLs控制的復雜性狀,其對應(yīng)的分子育種的理論和方法,還有待完善和創(chuàng)新。
?。?)種質(zhì)材料的創(chuàng)新 充分利用我國較好的水稻和小麥種質(zhì)創(chuàng)新基礎(chǔ),利用遠緣雜交和野栽雜交等方式,開展新株型和強優(yōu)勢材料的新種質(zhì)創(chuàng)新與優(yōu)異基因的挖掘,創(chuàng)制骨干親本材料,選育新品種。進一步加強了國內(nèi)外玉米種質(zhì)資源收集引進,強化種質(zhì)資源的精準鑒定工作,從中挖掘新基因和有益等位基因,創(chuàng)制出適合未來育種目標的新材料。完成了白菜型、甘藍型油菜等全基因組測序分析,開發(fā)了大量SNP、SSR標記;創(chuàng)造了蕓薹屬-諸葛菜的附加和代換材料、蕓薹屬亞倍體等新材料;通過EMS誘變等多種手段獲得了一大批優(yōu)異新種質(zhì)。建成“棉花規(guī)?;D(zhuǎn)基因技術(shù)體系平臺”,實現(xiàn)了基因遺傳轉(zhuǎn)化的流水線操作,做到了棉花轉(zhuǎn)基因規(guī)?;凸S化;轉(zhuǎn)基因優(yōu)質(zhì)纖維品種培育及材料創(chuàng)制方面獲得重大突破,獲得一批產(chǎn)量性狀有明顯改良T4代轉(zhuǎn)基因棉花植株,單鈴重最高增加49.9%,且棉纖維的長度顯著增加、棉纖維強度提高;完成二倍體棉花-雷蒙德氏棉的全基因組測序的完成,為棉花新種質(zhì)創(chuàng)新奠定了基礎(chǔ)。
(3)新品種選育 面向小麥主產(chǎn)區(qū)育成和推廣了一批高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、多抗、廣適的新品種,實現(xiàn)了又一次品種更新?lián)Q代,代表性品種有石4185等26種。一批高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)玉米品種如農(nóng)大108、鄭單958等對促進我國玉米生產(chǎn)整體水平提高發(fā)揮了重要作用,抗逆及品質(zhì)改良的轉(zhuǎn)基因玉米材料創(chuàng)新和新品種培育進展明顯,轉(zhuǎn)基因玉米產(chǎn)業(yè)化將成為新的趨勢。結(jié)合我國各棉區(qū)的產(chǎn)業(yè)需求,育成適合于黃河流域棉區(qū)的春棉品種、西北內(nèi)陸棉區(qū)的常規(guī)棉品種、長江流域廣適高產(chǎn)品種等等;育成適宜麥棉兩熟麥后機械化直播種植的第一個國審早熟轉(zhuǎn)基因抗蟲棉品種中棉所74;國產(chǎn)轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的推廣應(yīng)用,迅速提高了我國抗蟲棉的市場份額,實現(xiàn)了國產(chǎn)轉(zhuǎn)基因抗蟲棉占有面積從1999年的5%提高到2012年的98%,致使美國抗蟲棉幾乎退出了我國市場。2009~2012年全國共審定大豆新品種420個,每年平均審定新品種100個左右;2011年推廣面積超過100萬畝的大豆品種有15個,東北大豆主產(chǎn)區(qū)主推品種含油率接近美國、巴西等國家水平;選育出廣適高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)大豆品種中黃13,截止2012年累計推廣面積7000多萬畝,社會經(jīng)濟效益70多億元,是迄今為止跨緯度最大適應(yīng)種植范圍最廣的大豆品種;大豆特異優(yōu)質(zhì)育種和特用品質(zhì)育也均取得進展。
(4)雜種優(yōu)勢利用研究 當前小麥雜種優(yōu)勢利用研究主要基于化學雜交劑(CHA)和兩系法,小麥光溫敏不育-育性恢復技術(shù)體系研究與應(yīng)用取得重要進展,育成一批兩用不育系,培育出一批兩系雜交小麥,進入較大面積試種。
我國玉米雜優(yōu)模式的創(chuàng)建和優(yōu)勢群的劃分不斷向明晰、簡化和創(chuàng)新方向發(fā)展,針對骨干自交系的系譜、表型、重要性狀基因和等位基因功能、互作效應(yīng)等開展了系統(tǒng)研究,創(chuàng)立骨干自交系配合力的早期預測模型和人工創(chuàng)造或改良骨干親本途徑的新理論和新方法正在形成。
全國已育成一大批符合超級稻產(chǎn)量標準的新組合(品種),截至2012年,農(nóng)業(yè)部認定的超級稻品種已達到96個,培育了一批旗艦型水稻品種單個品種推廣面積達到1000萬畝以上的有14個品種。
我國大豆在實現(xiàn)三系配套、育成世界第一個雜交品種基礎(chǔ)上,近年在雜交大豆制種技術(shù)實用化方面進展明顯,表明雜交大豆具有潛在的應(yīng)用前景。
我國甘藍型油菜雜種優(yōu)勢利用的隱性核不育材料有2套,S45AB和9012AB。開發(fā)出多個油菜化學殺雄劑,探討了利用歐洲春油菜改良我國半冬性油菜、利用半冬性油菜改良春油菜以提高雜種優(yōu)勢強度潛力,分離了新型細胞質(zhì)雄性不育型恢復基因與不育基因,開發(fā)了大量細胞質(zhì)及顯、隱性細胞核不育與恢復及自交不親和基因的特異性分子標記。近5年來,我國選育的新品種85%以上為雜交種,個別品種通過多個區(qū)域的國家審定,具有廣適性和豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)性。
棉花雜種優(yōu)勢利用雜交制種雜交種外,利用現(xiàn)有的轉(zhuǎn)抗蟲Bt基因材料和細胞質(zhì)雄性不育系育成三系材料,育成3個轉(zhuǎn)基因三系雜交棉,其產(chǎn)量水平達目前生產(chǎn)上大面積推廣種植的人工制種雜交種,打破了幾十年來三系雜交種性狀差、產(chǎn)量低,無法在生產(chǎn)上種植應(yīng)用的局面。
在小雜糧雜種優(yōu)勢利用方面,隨著谷子雜優(yōu)利用的突破,雜交谷子系列新品種的育成,雜交谷子的種植面積不斷增加。張雜谷5號創(chuàng)造了谷子畝產(chǎn)達到811.9 kg國內(nèi)外最高產(chǎn)量記錄。在芝麻雜種優(yōu)勢利用方面中國走在了世界前列,育成世界上第一個二系芝麻雜交種豫芝9號和強優(yōu)勢雜交種鄭雜芝H03。
2. 重大成果
小麥遺傳育種學科重大進展主要是品種品質(zhì)評價體系和矮敗小麥方面。中國小麥品種品質(zhì)評價體系建立與分子改良技術(shù)研究,從分子標記-生化標記-籽粒和面粉性狀-食品加工品質(zhì)四個層次首次創(chuàng)立了符合國際標準的中國小麥品種品質(zhì)評價體系,建立了中國面條的標準化實驗室制作與評價方法,提出并驗證了面條小麥的選種指標和分子標記選擇體系。矮敗小麥及其高效育種方法的創(chuàng)建與應(yīng)用,在國際上首創(chuàng)矮敗小麥特異種質(zhì)資源,創(chuàng)建了基于矮敗小麥的輪回選擇技術(shù),構(gòu)建完成了矮敗小麥高效育種平臺和全國矮敗小麥育種協(xié)作網(wǎng)。利用矮敗小麥高效育種方法育成國家或省級審定新品種42個,累計推廣1.85億畝,累計增產(chǎn)小麥56億公斤,增收82億元,應(yīng)用前景廣闊。
大豆遺傳育種學科取得的重大進展主要集中在廣適應(yīng)和超高產(chǎn)大豆新品種的培育和推廣應(yīng)用方面。提出了不同緯度與遺傳遠緣的親本雜交培育廣適大豆的育種新方法,創(chuàng)建了廣適高產(chǎn)大豆育種技術(shù)體系,創(chuàng)制廣適新種質(zhì);培育出廣適高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)大豆新品種中黃13,是迄今國內(nèi)緯度跨度最大、適應(yīng)范圍最廣的大豆品種。在黃淮海地區(qū)創(chuàng)畝產(chǎn)312.4 kg的大豆高產(chǎn)紀錄,蛋白質(zhì)含量高達45.8%,籽粒大,商品品質(zhì)好。
我國超級稻育種取得成功,形成了以“理想株型塑造與秈粳亞種間雜種優(yōu)勢利用相結(jié)合”的超級稻育種的理論和方法。我國科學家發(fā)現(xiàn)的水稻光(溫)敏核不育基因可使雜交水稻免除保持系,使雜交水稻由“三系法”發(fā)展為“二系法”,廣親和基因的研究和利用消除了秈粳亞種間雜交種不育性問題,使我國利用亞種間雜種優(yōu)勢得以異軍突起。
在棉花抗病品種選育方面,創(chuàng)新了黃萎病抗性鑒定和選擇技術(shù),實現(xiàn)了抗病、豐產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)同步改良和突破,育成5個棉花新品種,在黃河流域棉區(qū)累計種植5867.13萬畝,豫雜35和豫雜37在河南、山東、河北、江蘇及安徽北部等省累計推廣1204萬畝。在雜交棉品種選育方面,育成創(chuàng)“千斤棉”的豐產(chǎn)品種中棉所63,目前為黃河流域和長江流域棉區(qū)的主栽培品種,在棉花生產(chǎn)中發(fā)揮著重要作用;優(yōu)質(zhì)漸滲系與轉(zhuǎn)基因抗蟲的聚合育種方面成效顯著,育成優(yōu)質(zhì)轉(zhuǎn)基因雜交棉中棉所70,適紡60支、80支等中高支紗。
(二)農(nóng)業(yè)土壤
農(nóng)業(yè)土壤學以農(nóng)業(yè)土壤為研究對象,是土壤學的重要分支學科。凡是與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有關(guān)的土壤問題都屬于農(nóng)業(yè)土壤學的研究內(nèi)容,主要包括農(nóng)業(yè)土壤肥力及其演變規(guī)律、農(nóng)業(yè)土壤障礙因素的發(fā)生過程與防治技術(shù)、數(shù)字化農(nóng)業(yè)土壤和土壤養(yǎng)分循環(huán)及其環(huán)境效應(yīng)等方面。因此,農(nóng)業(yè)土壤學不僅是對一般土壤學理論的補充和完善,而且是一般土壤學創(chuàng)造性的發(fā)展。近年來,農(nóng)業(yè)土壤肥力、土壤生物與土壤信息研究有了新的進展,不但創(chuàng)建了新的領(lǐng)域,而且在研究內(nèi)容上有新的推進。土壤時空變化、土壤性質(zhì)與過程、土壤的利用與管理、土壤在社會發(fā)展與環(huán)境中的作用等四個方面是當前農(nóng)業(yè)土壤科學領(lǐng)域發(fā)展的新方向。
1. 研究進展
?。?)土壤肥力演變與培肥 20世紀90年代以來,施肥造成的環(huán)境問題日益突出,我國在土壤肥力方面的研究出現(xiàn)了新的變化,主要體現(xiàn)在:①加強了氮肥去向及其環(huán)境效應(yīng)的研究工作,在施肥領(lǐng)域開始注意到高產(chǎn)與環(huán)境保護的協(xié)調(diào)問題;②開始重視通過生物學途徑提高養(yǎng)分資源利用效率的問題;③隨著對全球變化的關(guān)注,近年來開始了土壤作為大氣CO2的匯的定量化研究工作。
?。?)土壤障礙與中低產(chǎn)田改良 近年來,面臨著中低產(chǎn)田改造一些新的科學問題:①從傳統(tǒng)有機無機配施技術(shù)如何轉(zhuǎn)變以改善土壤結(jié)構(gòu)、土壤水肥調(diào)理、固碳減排為主體的技術(shù);②從大田試驗為主體的研究方法如何轉(zhuǎn)變以流域、區(qū)域性研究為主體的研究方法;③水土肥等多學科技術(shù)交叉、集成技術(shù)如何融合在耕地質(zhì)量建設(shè)中發(fā)揮最大效用;④新材料、生物技術(shù)、現(xiàn)代裝備、信息技術(shù)如何在耕地質(zhì)量建設(shè)中應(yīng)用。這些新的需求,迫切需要中低產(chǎn)田改造技術(shù)的創(chuàng)新研究與突破。
?。?)土壤水肥耦合與高效利用 近20年來,水肥調(diào)控技術(shù)研究已經(jīng)在不同旱農(nóng)類型區(qū)廣泛展開,已經(jīng)從雨養(yǎng)農(nóng)區(qū)水肥管理發(fā)展到節(jié)水灌溉農(nóng)田氮肥管理方面,農(nóng)作物產(chǎn)量、水分(灌水)利用效率一直為研究重點。隨著灌區(qū)氮肥環(huán)境污染日趨嚴重,灌溉農(nóng)田水肥關(guān)系研究重點逐漸轉(zhuǎn)移到如何通過調(diào)節(jié)水氮減少氮肥損失及提高水氮利用率等問題。近些年來,水氮關(guān)系研究,特別是運用農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)水氮模型進行農(nóng)田或區(qū)域尺度的作物水氮管理模擬、預測和評估等方面至今仍為國際上研究的熱點。
(4)土壤污染與修復 目前,污染土壤修復技術(shù)主要包括兩個方面:遏制與去除。因此,污染土壤修復技術(shù)主要有:穩(wěn)定化、阻隔化、固定化、降解或移除等。污染土壤修復的理論與技術(shù)已成為當前整個環(huán)境科學與技術(shù)研究的前沿。我國的污染土壤修復研究,目前正經(jīng)歷著由實驗室研究向?qū)嵱靡?guī)模研究的過渡階段,即將進入一個快速發(fā)展時期。
?。?)土壤資源信息化與數(shù)字土壤學 我國對精細數(shù)字土壤普查的理論和技術(shù)及其應(yīng)用進行了系統(tǒng)的研究,基于土壤圖、地質(zhì)圖、土地利用現(xiàn)狀圖、GIS、模糊聚類等進行了某些區(qū)縣的數(shù)字土壤制圖,運用模糊均值算法和地統(tǒng)計學相結(jié)合的方法進行小區(qū)域土壤預測制圖。
2. 重大成果
我國歷來重視農(nóng)業(yè)土壤學研究,近年來取得了許多重要進展。第一,農(nóng)業(yè)土壤學基礎(chǔ)理論得到發(fā)展和完善。第二,農(nóng)業(yè)土壤學應(yīng)用技術(shù)研究不斷更新,重要研究成果推廣應(yīng)用不斷擴展。在障礙土壤改良利用方面,一批綜合性、實用性、環(huán)保型成果促進了區(qū)域性農(nóng)業(yè)的持續(xù)發(fā)展。在農(nóng)業(yè)土壤水資源高效利用研究方面,既重視發(fā)展和完善工程技術(shù)及其與生物措施相結(jié)合,注重區(qū)域性水土流失的綜合治理,又重視水肥一體化技術(shù)研究。第三,新構(gòu)建的實驗研究平臺極大促進了農(nóng)業(yè)土壤學科的發(fā)展。
?。?)土壤有機質(zhì)提升原理與技術(shù) 根據(jù)土壤有機質(zhì)演變規(guī)律與有機物投入量之間的關(guān)系,確定土壤有機質(zhì)的維持與提升技術(shù)。不同施肥模式下,我國東北、西北、華北、華南和長江流域五大典型區(qū)域農(nóng)田土壤有機質(zhì)演變特征差異較大。
?。?)保護性耕作原理與新技術(shù) 我國進行了長期的免耕、深松、覆蓋等技術(shù)的試驗研究、示范和推廣,形成了適合不同地區(qū)特點的多種形式的保護性耕作新技術(shù)。東北地區(qū)的深松機間隔深松,西北、華北地區(qū)的高壟作種植、深松耕作、少免耕技術(shù),陜西渭北高原的留茬深松起壟覆膜溝播技術(shù)和小麥高留茬少耕全程覆蓋技術(shù)等,均在旱作農(nóng)業(yè)水分高效利用和水土保持方面取得了顯著的經(jīng)濟和生態(tài)效益。
?。?)水肥一體化技術(shù) 目前研究較多且應(yīng)用較廣的是滴灌水肥一體化技術(shù),我國的水肥一體化技術(shù)主要在一些經(jīng)濟價值較高的作物上應(yīng)用。如新疆的棉花膜下滴灌施肥技術(shù)已作為棉花生產(chǎn)的標準技術(shù)得到大面積推廣,技術(shù)處于世界領(lǐng)先水平,應(yīng)用面積近900萬畝。除在棉花上大面積應(yīng)用外,目前已推廣到溫室蔬果、花卉、果樹、烤煙等作物,該技術(shù)近幾年在農(nóng)業(yè)覆蓋面積最大、灌溉水資源需求最大且旱情相對比較嚴重的華北、東北小麥、玉米種植區(qū)也得到了發(fā)展和應(yīng)用。
?。?)土壤重金屬污染原位鈍化修復原理與技術(shù) 目前,并沒有專門的針對重金屬污染土壤的化學固化穩(wěn)定化技術(shù)修復后土壤的評估技術(shù),許多研究采用的都是評判土壤污染或表征土壤重金屬生物有效性的方法來評估土壤修復的效果。對于這一方面的研究方法主要集中于:①基于化學方法的評估;②基于生物學模擬的一些體外方法。這類方法主要用于評價重金屬污染土壤中重金屬對人體的健康風險;③基于生物學的一些方法,主要體現(xiàn)在利用高等植物、動物或微生物進行的一系列針對重金屬污染土壤、污染土壤修復后或修復后土壤淋洗液中重金屬毒性的相關(guān)實驗,從被測生物的反應(yīng)與土壤重金屬的劑量建立起來某種關(guān)系,從而判定土壤中重金屬的毒性。
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1.概述
植物營養(yǎng)學是農(nóng)業(yè)生物學的一個重要分支,是一門與多學科相互聯(lián)系、相互交叉和相互滲透的學科,它是研究土壤物質(zhì)的形態(tài)轉(zhuǎn)化、植物吸收、運輸和利用的規(guī)律以及植物與外界環(huán)境之間物質(zhì)和能量交換的科學。具體來說,植物營養(yǎng)學是以土壤-植物系統(tǒng)為對象,研究植物營養(yǎng)物質(zhì)在土壤中的形態(tài)、轉(zhuǎn)化與生物有效性,植物活化、吸收、轉(zhuǎn)運和利用、及養(yǎng)分的生理功能,植物響應(yīng)營養(yǎng)脅迫的機制與適應(yīng)途徑,以及通過合理施用肥料或遺傳改良技術(shù),實現(xiàn)資源高效利用、作物高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、生態(tài)環(huán)境安全的目標。
近年來,植物營養(yǎng)學科研究快速發(fā)展,已經(jīng)成為以植物-土壤互作的根際理論為核心,以作物高產(chǎn)、資源高效和環(huán)境保護為目標,充分挖掘植物和微生物等生物資源潛力,綜合利用生物調(diào)控及養(yǎng)分管理技術(shù)來實現(xiàn)作物高產(chǎn)高效的研究體系,并形成了以植物營養(yǎng)生理與遺傳,土壤-植物互作與調(diào)控、養(yǎng)分資源管理、污染物控制和治理等為主要研究領(lǐng)域的系統(tǒng)綜合學科。
2.研究進展及標志性成果
當前,植物營養(yǎng)學的理論研究和應(yīng)用正處在快速發(fā)展階段。一是現(xiàn)代植物營養(yǎng)理論不斷應(yīng)用于指導傳統(tǒng)生產(chǎn)實踐體系和多樣化的自然生態(tài)系統(tǒng);二是不斷吸納自然科學、技術(shù)科學和其它應(yīng)用科學的理論、方法及技術(shù),形成了以系統(tǒng)觀測與定量實驗為基礎(chǔ),以多組分、多形態(tài)和多尺度物質(zhì)性質(zhì)、分異與變化為中心的綜合研究體系;三是分子生物學和生物技術(shù)促進了植物營養(yǎng)生理學和植物營養(yǎng)遺傳學的快速發(fā)展,使植物營養(yǎng)的生物學研究進入到分子水平。
植物營養(yǎng)學的研究熱點和前沿技術(shù)主要包括以下7個方面:(1)植物營養(yǎng)的土壤環(huán)境與過程。土壤中物理、化學和生物學過程對養(yǎng)分地球化學循環(huán)的影響及其機制是研究熱點,土壤中養(yǎng)分生物有效性的土壤水分條件與過程,養(yǎng)分轉(zhuǎn)化過程的實時、原位監(jiān)測技術(shù),不同土壤條件下水分和養(yǎng)分的耦合機制等是前沿技術(shù)。(2)植物養(yǎng)分高效的分子機理和遺傳改良。有關(guān)植物吸收和感應(yīng)養(yǎng)分的分子機制研究已成為研究熱點。(3)植物根際營養(yǎng)與調(diào)控機制。研究并揭示作物的根際對話過程及養(yǎng)分活化機制,是植物營養(yǎng)科學的研究前沿。(4)養(yǎng)分資源管理與新型肥料。當前研究的熱點是快速簡便的養(yǎng)分定量技術(shù),區(qū)域總量控制技術(shù),田塊精細調(diào)控技術(shù)。新型肥料的研究熱點包括作物專用的復合(混)肥生產(chǎn)以及價廉、控釋性能優(yōu)良的可降解型聚合物包膜控釋肥的研發(fā)。(5)養(yǎng)分循環(huán)及其生態(tài)環(huán)境效應(yīng)。定量生態(tài)系統(tǒng)中環(huán)境養(yǎng)分數(shù)量、氮磷的流失和氮素氣態(tài)損失,是國際上的研究熱點;廢棄物的資源化綜合利用已成為當前重要的生態(tài)環(huán)境問題。(6)土壤生產(chǎn)力及其調(diào)控。高強度物質(zhì)循環(huán)條件下土壤生產(chǎn)力的演變規(guī)律,作物高產(chǎn)的土壤條件及其培育機制,土壤酸化、鹽漬化和土壤生態(tài)系統(tǒng)退化等土壤質(zhì)量下降的原因及其修復與調(diào)控途徑等將成為研究重點。(7)廢棄物農(nóng)業(yè)資源化再循環(huán)利用。有機廢物高效無害化處理工藝與技術(shù),創(chuàng)制有機廢物高效快速發(fā)酵菌劑和功能性有機廢物資源利用將成為研究重點和發(fā)展方向。
(四)農(nóng)田灌溉排水
灌溉排水技術(shù)是一門研究農(nóng)田水分狀況和地區(qū)水情變化規(guī)律,采取人工補充土壤水分或?qū)⒁粋€地區(qū)內(nèi)多余的地表水和地下水排除到該地區(qū)以外等技術(shù)措施,消除或減少旱、澇(漬)、鹽(堿)等自然災害的影響和損失,提高農(nóng)田抗御旱、澇災害的能力,改善農(nóng)田水分狀況,促進農(nóng)業(yè)穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)、高效和水資源可持續(xù)利用以及生態(tài)、環(huán)境等良性循環(huán)的學科。其內(nèi)容涉及土壤、植物、工程、環(huán)境及經(jīng)濟等多個學科,主要內(nèi)容包括:農(nóng)田灌排基本理論研究、灌排工程規(guī)劃設(shè)計與施工、灌排新技術(shù)的研究、灌溉排水系統(tǒng)管理和灌溉排水系統(tǒng)環(huán)境影響評價。
1.研究進展
?。?)作物需水與調(diào)控技術(shù) 在作物需水量與耗水量的估算方面:研究工作更多向區(qū)域尺度發(fā)展;作物需水的內(nèi)涵向理想狀態(tài)下的最優(yōu)需水量或理想耗水量拓展。在作物需水信息采集與診斷方面:向能夠?qū)崿F(xiàn)原位長時間連續(xù)監(jiān)測、或快速大范圍監(jiān)測方向發(fā)展;研究尺度向區(qū)域尺度發(fā)展;重點探索作物需水時空變異與尺度轉(zhuǎn)換問題;側(cè)重利用多源信息融合技術(shù)來診斷作物是否缺水及缺水程度。在作物高效用水調(diào)控方面:側(cè)重于通過改變根系層土壤濕潤方式與灌溉制度或者使用外源激素來調(diào)節(jié)作物氣孔運動行為,在不犧牲作物對CO2吸收的前提條件下大大減少作物的水分消耗、提高水分利用效率,已成為當前研究的熱點之一;相繼提出了調(diào)虧灌溉(RDI)、分根區(qū)交替灌溉(ARDI)和痕跡灌溉等新的灌溉技術(shù)。
(2)灌水技術(shù) 在地面灌溉技術(shù)方面,研究熱點緊密圍繞創(chuàng)建現(xiàn)代地面灌溉技術(shù)應(yīng)用平臺、提高地面灌溉過程控制能力、開發(fā)區(qū)域地面灌溉系統(tǒng)管理實用工具等方面展開,在地面灌溉設(shè)計理論、土地精細平整和田間工程配套布置方法、水肥同步高效利用新技術(shù)等方面取得了一系列突破。在噴灌技術(shù)方面,研究重點向大型噴灌機轉(zhuǎn)變,噴灌系統(tǒng)多目標利用和變量噴灑的研究日益受到重視。在設(shè)備研發(fā)方面,降低能耗、實現(xiàn)灌溉施肥的精量控制是噴灌技術(shù)研發(fā)的重點,高新技術(shù)的大量應(yīng)用成為噴灌技術(shù)發(fā)展的一大亮點。在系統(tǒng)設(shè)計和管理方面,噴灌管網(wǎng)水力計算和優(yōu)化設(shè)計已趨于成熟,以提高水肥利用率為目標的灌水技術(shù)參數(shù)優(yōu)化組合正在成為研究的熱點。在微灌技術(shù)方面,在微灌系統(tǒng)設(shè)計理論、微灌土壤水分調(diào)控、關(guān)鍵設(shè)備設(shè)計技術(shù)和田間應(yīng)用管理技術(shù)等方面部取得了很大的進展,形成了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的理論和技術(shù)。
(3)農(nóng)田排水技術(shù) 農(nóng)田排水面臨一些新課題:一是農(nóng)田排水應(yīng)向綜合考慮水資源高效利用和農(nóng)田面源污染防治的多重目標轉(zhuǎn)變;二是農(nóng)業(yè)排水與生態(tài)工程和生物技術(shù)結(jié)合,有效處理排水水質(zhì);三是特殊的種植方式和微氣候條件對農(nóng)田排水的功能提出了新的要求;四是漬害田治理、農(nóng)田排水和城市排水協(xié)調(diào)發(fā)展。在技術(shù)方面,設(shè)施地控制排水、濕地水處理綜合調(diào)控、生物反應(yīng)床水質(zhì)處理系統(tǒng)等成為農(nóng)田排水的代表性技術(shù)。此外,干排水作為從區(qū)域尺度上控制耕地鹽分平衡和鹽漬化的技術(shù),重新引起科研工作者的關(guān)注。我國迫切需要研究長期灌溉條件下水鹽運動規(guī)律和鹽漬化演變趨勢,建立適合干旱區(qū)特點的淋洗技術(shù)和排水系統(tǒng)設(shè)計理論。
?。?)再生水灌溉技術(shù) 國外相關(guān)研究主要集中在再生水灌溉對植物生長、土壤質(zhì)量、地下水質(zhì)量的影響以及安全灌水技術(shù)方面;國內(nèi)學者開始研究再生水灌溉對作物及環(huán)境的影響機理、污染物遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律、再生水適宜的灌溉技術(shù)與灌溉制度、再生水灌區(qū)規(guī)劃等問題;再生水安全利用技術(shù)標準化、系統(tǒng)化、集成化將是研究重點和難點。
2.重大成果
?。?)作物需水與調(diào)控 在植物應(yīng)答干旱脅迫的氣孔調(diào)節(jié)機制方面,創(chuàng)造性地探討植物干旱反應(yīng)調(diào)節(jié)的基因表達分子機制,為基因工程技術(shù)提高植物的水分利用效率開辟了新途徑,獲得2012年度國家自然科學二等獎。在都市型現(xiàn)代農(nóng)業(yè)高效用水原理與集成技術(shù)研究方面,研制了基于大型高精度杠桿稱重式、水位可控式蒸滲儀和信息實時監(jiān)控的智能化植物需水診斷平臺,構(gòu)建了設(shè)施農(nóng)業(yè)水肥一體化高效節(jié)水技術(shù)集成模式、果園智能化精量灌溉技術(shù)集成模式和都市綠地“清水零消耗”生態(tài)節(jié)水技術(shù)集成模式,獲得2012年度國家科技進步二等獎。在“干旱內(nèi)陸河流域考慮生態(tài)的水資源配置理論與調(diào)控技術(shù)及其應(yīng)用”方面,提出了有限水資源的合理配置理論及調(diào)控技術(shù),于2013年獲國家科技進步二等獎。
?。?)地面灌技術(shù) 我國精細地面灌溉技術(shù)研究初步形成了基于土地精細平整和過程精確控制的現(xiàn)代高效地面灌溉技術(shù)應(yīng)用體系。在應(yīng)用基礎(chǔ)理論方面,建立了模擬田面微地形空間分布狀況的方法,提出了根據(jù)畦田內(nèi)水流運動特征采用遺傳算法自動優(yōu)化反演土壤入滲參數(shù)和地面糙率系數(shù)的模型,初步建立了基于田間部分灌溉數(shù)據(jù)對整個灌溉過程進行反饋控制的理論方法。在支撐技術(shù)方面,建立了以土地精細平整為特征的激光控制平地技術(shù)應(yīng)用體系,提出了基于土地精細平整的地面灌溉田間灌排工程布局模式。在主導技術(shù)方面,建立了地面灌溉過程精量控制技術(shù),為實現(xiàn)地面灌溉過程自動化與量配水可控化提供了有效手段。
(3)噴灌技術(shù) 噴灌技術(shù)的進步主要體現(xiàn)在:一是進一步闡明噴灌的節(jié)水機理,提出噴灌技術(shù)參數(shù)的優(yōu)化方法。二是研發(fā)低能耗精量控制噴灌施肥裝備,實現(xiàn)噴灌系統(tǒng)的多目標利用。三是利用高新技術(shù)對傳統(tǒng)噴灌技術(shù)升級改造,提高噴灌系統(tǒng)的運行管理水平。
?。?)微灌技術(shù) 在微灌系統(tǒng)設(shè)計理論與方法上:提出了綜合考慮水力偏差、制造偏差和田面高差的滴灌系統(tǒng)流量偏差的計算方法;提高了系統(tǒng)灌水均勻度;揭示了灌水器工作水頭取值與灌水器水力性能以及灌區(qū)田面高差的關(guān)系。在地下滴灌技術(shù)方面:開發(fā)了一批具有自主知識產(chǎn)權(quán)的地下滴灌設(shè)備。在設(shè)備設(shè)計技術(shù)方面:建立了灌水器內(nèi)部水流、泥沙多相流流體動力學模型;研發(fā)了支管、毛管流量調(diào)節(jié)器或壓力調(diào)節(jié)器等系統(tǒng)壓力均衡調(diào)控產(chǎn)品;開發(fā)了自動反沖洗疊片過濾器、水力驅(qū)動旋轉(zhuǎn)反沖洗網(wǎng)式過濾器和系統(tǒng)流量、壓力、土壤墑情等信息監(jiān)測和控制設(shè)備。在田間應(yīng)用管理技術(shù)方面,提出了包括種植模式和水肥一體化技術(shù)及農(nóng)藝的操作管理規(guī)程;提出了作物微咸水安全高效滴灌技術(shù)體系。
?。?)農(nóng)田排水技術(shù) 在設(shè)施農(nóng)業(yè)排水方面:提出了設(shè)施農(nóng)業(yè)的控制排水技術(shù);提出了大棚合理灌溉制度的設(shè)計準則與方法;提出了大棚作物的控制排水暗管間距、埋深和出口控制高程的控制排水措施;提出了南方地區(qū)雨季揭棚、合理施肥與控制排水相結(jié)合大棚栽培與水管理技術(shù)。在與濕地、生物反應(yīng)器相結(jié)合的減污控排技術(shù)方面:引進和發(fā)展了以生態(tài)工程為基礎(chǔ)的控制排水、節(jié)水灌溉和濕地系統(tǒng)相結(jié)合的農(nóng)田水循環(huán)系統(tǒng)。在灌區(qū)排水污染物控制技術(shù)方面:形成了排水污染控制標準體系;實現(xiàn)動態(tài)排水條件下水質(zhì)水量過程場景分析和模擬預測;通過田間調(diào)控,實現(xiàn)源頭控制;通過“工程-生物-生態(tài)”相結(jié)合,實現(xiàn)水功能區(qū)達標。在農(nóng)田排水徑流計算方面:建立了排水徑流計算的概念性與分布式水文模型;初步建立了農(nóng)田排水區(qū)自然-農(nóng)業(yè)復合水循環(huán)系統(tǒng)的排水徑流形成機理和模型。在排水工程的調(diào)度與控制運用方面:提出了排水系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度的建模技術(shù)及其相應(yīng)的求解技術(shù);提出了非凸、非連續(xù)排水系統(tǒng)調(diào)度問題的尋優(yōu)技術(shù)。在區(qū)域水鹽均衡調(diào)控技術(shù)方面:提出了利用內(nèi)部鹽荒地的干排水控鹽新方法,構(gòu)建了干排水系統(tǒng)設(shè)計理論;提出了干旱區(qū)的井渠結(jié)合模式、地下水位控制標準以及井渠灌溉面積比與水量比的確定方法。
?。?)再生水灌溉 近年來,再生水灌溉方面取得了一系列的重要進展,體現(xiàn)在:再生水灌溉牧草、草坪及林木;再生水在糧食作物和蔬菜作物灌溉上的適用性和安全性;再生水灌溉系統(tǒng)研發(fā)與再生水灌溉區(qū)劃等方面。
(五)作物病蟲害
農(nóng)業(yè)昆蟲學學科是植物保護學科的最古老且最重要的分支學科,是以農(nóng)業(yè)害蟲及其天敵為研究對象的科學。為了應(yīng)對全球氣候變化、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和國際貿(mào)易全球化對我國農(nóng)業(yè)害蟲發(fā)生和危害產(chǎn)生的新影響,以及隨著現(xiàn)代生命科學等新興學科的新理論與新方法對本學科的滲透、交叉與融合,特別是國家加大了對農(nóng)業(yè)昆蟲學科研究的投入,使農(nóng)業(yè)昆蟲學學科在害蟲成災機制與防控基礎(chǔ)理論,以及高效、持久、安全的農(nóng)業(yè)害蟲監(jiān)測預警、應(yīng)急處理與可持續(xù)治理的技術(shù)體系的建立等方面已取得了可喜的成就。
植物病理學是闡述植物病害發(fā)生發(fā)展規(guī)律及其防治的一門應(yīng)用學科。植物病理學主要研究植物病害發(fā)生的各種生物因子(病原物)和非生物因子(如各種環(huán)境條件)及其引起病害的機制、病害發(fā)生流行規(guī)律及其成災機理、病原物與寄主及其它生物的互作關(guān)系、寄主抗病性及其利用、以及各種病害控制的理論和技術(shù)方法。植物病理學研究的主要目的是保護植物免受或減輕病害的為害,保障農(nóng)作物的高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、安全。該學科是以植物學、微生物學和生態(tài)學等為基礎(chǔ),同時又和作物栽培學、育種學、土壤學、農(nóng)業(yè)氣象學、農(nóng)業(yè)昆蟲學、農(nóng)藥學等學科有著密切的聯(lián)系。近年來,隨著學科的相互滲透,植物病理學在理論技術(shù)上有了極大的突破,有力促進了植物病理學的快速發(fā)展;同時植物病理學領(lǐng)域形成的新理論和新技術(shù)也極大地推動相關(guān)學科的進步。
1. 研究進展
?。?)農(nóng)業(yè)昆蟲
1)發(fā)育生物學。昆蟲發(fā)育生物學涉及昆蟲蛻皮與變態(tài)等生命活動現(xiàn)象,近年來,我國有關(guān)該領(lǐng)域的研究多已上升至相關(guān)功能基因克隆與表達及內(nèi)分泌調(diào)控的研究,并取得了明顯的進展。另外,昆蟲變態(tài)發(fā)育激素和營養(yǎng)調(diào)控分子調(diào)控、基因組學、蛋白組學等方面相續(xù)取得最新研究進展和成果。
2)種群遺傳控制。目前害蟲遺傳調(diào)控技術(shù)主要在醫(yī)學昆蟲方面得到很好的應(yīng)用,而在農(nóng)業(yè)昆蟲方面的應(yīng)用,目前國內(nèi)還處于起步階段,僅中國少數(shù)幾家單位開展了部分前期基礎(chǔ)研究工作,應(yīng)用方面研究較少。
3)監(jiān)測預警信息技術(shù)。隨著農(nóng)業(yè)昆蟲學學科發(fā)展,我國科學家利用3S技術(shù)建立了多種農(nóng)業(yè)害蟲的監(jiān)測預警系統(tǒng),顯著地提高了監(jiān)測預警水平與能力。開發(fā)了農(nóng)作物蟲害疫情地理信息系統(tǒng),建成全國農(nóng)作物蟲害監(jiān)控中心信息網(wǎng)絡(luò)和信息系統(tǒng)、分布式蟲害預警預報Web-GIS系統(tǒng)、遷飛性害蟲實時遷入峰預警系統(tǒng)、田間昆蟲數(shù)據(jù)采集和計算機網(wǎng)絡(luò)化的數(shù)據(jù)傳輸和管理技術(shù)、田間小氣候?qū)崟r監(jiān)測技術(shù)和影響農(nóng)作物蟲害的關(guān)鍵氣候因素和預警指標的分析提取技術(shù)和中長期預測預報技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)問題。
4)轉(zhuǎn)基因抗蟲作物。我國自1997年開始種植轉(zhuǎn)基因抗蟲棉花,到2012年種植面積已經(jīng)達到380萬hm2,占棉花總種植面積的70%。種植Bt棉花已經(jīng)成為防控棉花害蟲的關(guān)鍵措施,對有效控制棉鈴蟲和紅鈴蟲的為害發(fā)揮了重要作用。隨著轉(zhuǎn)基因育種高新技術(shù)和交叉學科的發(fā)展,近年來,轉(zhuǎn)基因抗蟲作物也由原來的抗蟲或抗病等單性狀改良向第二代復合性狀改良發(fā)展。同時,植物介導的RNA干擾技術(shù)應(yīng)用于轉(zhuǎn)基因抗蟲作物的改良。
5)生態(tài)調(diào)控技術(shù)。通過作物品種多樣性、生態(tài)系統(tǒng)多樣性和誘集植物的利用,發(fā)展了主要農(nóng)作物重大害蟲生物生態(tài)調(diào)控技術(shù)體系,應(yīng)用效果十分顯著。目前,針對煙粉虱、小麥害蟲、蚜蟲等農(nóng)業(yè)害蟲的相關(guān)生態(tài)調(diào)控技術(shù)研究取得較好進展。
?。?)植物病理
1)植物與病原物互作機理。近年來,在植物與病原物互作機理方面的突出進展表現(xiàn)在以下幾方面:①識別的分子機理和抗病信號傳導網(wǎng)絡(luò)解析。②互作的分子共進化(co-evolution)機理解析。③在研究方法和技術(shù)方面,蛋白質(zhì)組學、基因組學和轉(zhuǎn)錄組學等各種組學技術(shù)越來越普遍地被應(yīng)用于互作相關(guān)基因的鑒定及其功能分析。
2)抗病基因資源的鑒定與分子評價。我國在水稻等主要農(nóng)作物抗病基因資源的鑒定與利用方面處于國際先進水平,部分內(nèi)容達到國際領(lǐng)先水平,獲得國外同行的高度評價。我國學者對主要農(nóng)作物抗病基因資源開展了系統(tǒng)的挖掘、鑒定與評價工作,獲得了一大批水稻、小麥、大麥、玉米等農(nóng)作物及其近緣野生種質(zhì)材料中的抗病基因資源,為克隆鑒定具有應(yīng)用價值的新抗病基因奠定了基礎(chǔ)。
3)病原物遺傳結(jié)構(gòu)、寄生適應(yīng)性變異及致病力分化研究。目前病原物群體遺傳學研究總體上存在群體量小、樣本來源范圍窄、樣本的采集缺少系統(tǒng)性、科學性等問題,而且大部分工作只局限于對群體的遺傳多樣性及其地理分布進行簡單分析,對群體遺傳結(jié)構(gòu)的時空動態(tài)及其進化機制的研究不夠深入;很多研究關(guān)注單一病原物群體遺傳變異、不同病原物群體之間的互作關(guān)系的研究很少;這些研究內(nèi)容將成為未來一段時期群體遺傳學的發(fā)展趨勢。
4)植物病害流行學研究與防治策略。近年來,信息和生物技術(shù)向病害流行學和病害防治領(lǐng)域的滲透,極大地推動了病害流行和防控技術(shù)的發(fā)展,宏觀與微觀的方法將有機的結(jié)合使得人們的研究思路更加清晰,許多傳統(tǒng)的方法得到改進和更新,不少疑難問題得到或有望得到解決。
2. 重大成果
(1)農(nóng)業(yè)昆蟲 1)蝗蟲遷飛與居留型轉(zhuǎn)化的調(diào)控機理。我國的科研團隊利用代謝組技術(shù)和基因干涉技術(shù),并結(jié)合行為學測定,發(fā)現(xiàn)了飛蝗兩型轉(zhuǎn)變調(diào)控機制,為控制蝗災提供了理論依據(jù),也為人類代謝疾病的研究提供了很好的動物模型;發(fā)現(xiàn)放牧活動會降低植物的含氮量,蝗蟲取食這樣的植物有利于蝗蟲種群的生長和發(fā)育,從而導致草原蝗災的形成;如果未來能證明植物營養(yǎng)狀態(tài)可通過調(diào)控脂肪代謝,從而影響蝗蟲群居型的形成,這將是該領(lǐng)域的又一項重要發(fā)現(xiàn)。
2)Bt棉花生態(tài)系統(tǒng)昆蟲種群的演化機制。我國的科研團隊系統(tǒng)研究闡明了種植Bt作物對農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的顯著生防功能,這是國際上首次從景觀生態(tài)學尺度對Bt作物生態(tài)服務(wù)功能和機制進行系統(tǒng)研究,對發(fā)展利用Bt植物可持續(xù)控制重大害蟲區(qū)域性災變的理論與方法有重要科學意義。
3)小菜蛾基因組學。成功破譯重大農(nóng)業(yè)害蟲小菜蛾基因組,百分之百中國人擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的研究成果——小菜蛾基因組研究成果。該工作宣告世界上首個鱗翅目昆蟲原始類型基因組的完成,同時也是第一個世界性鱗翅目害蟲的基因組。
4)棉鈴蟲對Bt棉花的抗性機制與治理。通過10多年的攻關(guān)研究,在國際上創(chuàng)造性地提出了利用小農(nóng)模式下玉米、小麥、大豆和花生等棉鈴蟲寄主作物所提供的天然庇護所治理棉鈴蟲對Bt棉花抗性的策略;首次揭示了棉鈴蟲對Bt棉花產(chǎn)生抗性的分子機制,建立了棉鈴蟲抗性早期預警與監(jiān)測技術(shù)體系,可分別進行抗性基因、抗性個體和抗性種群三個水平的抗性檢測和監(jiān)測。揭示了棉鈴蟲田間種群對Bt棉花的抗性基因存在遺傳多樣性,首次發(fā)現(xiàn)并證實非隱性抗性基因在Bt作物抗性演化中具有關(guān)鍵性作用,對于合理設(shè)計靶標害蟲對Bt作物抗性的治理策略和措施具有重要指導意義,標志著Bt抗性研究已由實驗室品系抗性規(guī)律的研究轉(zhuǎn)入田間種群抗性分子遺傳機理的研究,并為該方向的研究提供了一套示范性的解決方案。
5)煙粉虱入侵機制和防控技術(shù)。研究發(fā)現(xiàn)研究發(fā)現(xiàn)煙粉虱“非對稱交配互作”的行為機制,揭示了害蟲的普遍入侵并取代土著煙粉虱的征象和規(guī)律,對其進一步入侵和地域擴張的預警提供了重要的理論基礎(chǔ)。
6)害蟲抗藥性機制與治理技術(shù)。我國經(jīng)過20年的潛心研究,明確了棉鈴蟲、小菜蛾、稻飛虱等重大害蟲抗藥性主導機制和抗性早期預警技術(shù)體系及其抗藥性種群遺傳特性,研制的殺蟲劑新品種共毒系數(shù)超過200,甚至高達500以上,增效顯著,減少了藥劑用量,在棉鈴蟲、斑潛蠅、水稻螟蟲、稻飛虱等抗藥性嚴重的害蟲相繼暴發(fā)過程中,表現(xiàn)出突出防治效果,取得了巨大的經(jīng)濟和社會效益。
7)捕食螨的規(guī)?;a(chǎn)技術(shù)。該技術(shù)為我國害螨的綜合治理提供了一個優(yōu)良天敵品種的有效途徑;建成我國第一個年生產(chǎn)能力達到8000億只的捕食螨商品化生產(chǎn)基地;建成“以螨治螨”為核心的綠色防控體系;研制成功捕食螨田間慢速釋放器,提高了天敵田間控害效能。
8)農(nóng)業(yè)害蟲燈光誘殺技術(shù)。由公司和推廣中心等單位聯(lián)合完成的農(nóng)業(yè)害蟲監(jiān)測系統(tǒng),解決測報工作者勞動強度大、工作效率低、有毒物質(zhì)對測報人員及環(huán)境的危害和識別率低和病蟲信息傳遞、遠程實時監(jiān)控等問題。采集氣象參數(shù)比國內(nèi)外同類系統(tǒng)多3項;對病蟲可實施遠程實時監(jiān)控,實現(xiàn)全國各病蟲測報站信息共享。建立了企業(yè)、科研院所、大專院校、推廣部門、用戶相結(jié)合的研究、生產(chǎn)、示范、推廣、應(yīng)用一體化技術(shù)體系,加速科研技術(shù)的物化利用。
(2)植物病理
1)小麥條銹病菌源基地綜合治理技術(shù)體系的構(gòu)建與應(yīng)用。從1991年起開展全國大協(xié)作,對中國小麥條銹病菌源基地綜合治理技術(shù)體系進行了連續(xù)科技攻關(guān),取得重大創(chuàng)新與突破,研究成果在生產(chǎn)上大規(guī)模推廣應(yīng)用,防病保產(chǎn)效果極其顯著。同時,豐富和發(fā)展了《植物病害分子流行學》和《植物生態(tài)病理學》理論、技術(shù)和方法,為國家小麥條銹病的防控決策提供了重要科學依據(jù)和技術(shù)支撐,作為“公共植保、綠色植?!钡牡湫头独?,為研究其他氣傳病害提供了借鑒和參考??傮w研究處于國際領(lǐng)先地位,經(jīng)濟、社會和生態(tài)效益巨大。
2)重要作物病原菌抗藥性機制及監(jiān)測與治理關(guān)鍵技術(shù)。自上世紀80年代中期開始,連續(xù)20多年采集和檢測了10多萬分標本,探明了水稻惡苗病菌、小麥赤霉病菌和油菜菌核病菌抗藥性群體發(fā)展規(guī)律,探明了抗藥性發(fā)生的機制,依據(jù)抗藥性病原群體發(fā)展規(guī)律及抗藥性機制,開發(fā)了一系列抗藥性高效治理新技術(shù),并與企業(yè)和技術(shù)推廣部門合作全部實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化和大面積推廣應(yīng)用。為我國保持20年來沒有發(fā)生重大抗藥性病害流行,提高植物病害綠色防控和農(nóng)藥創(chuàng)制的科技水平做出了重要貢獻。
3)柑橘病毒類和檢疫類病害分子檢測及無病毒三級繁育體系技術(shù)。建立并優(yōu)化了我國7種柑桔病毒類和檢疫類病害的分子快速檢測技術(shù),創(chuàng)新了柑桔分子檢測微量取樣制備技術(shù)和柑桔莖尖脫毒微量快速評價技術(shù);建立了柑桔無病毒良種三級繁育體系;制定了行業(yè)標準和技術(shù)規(guī)程4個,培訓技術(shù)人員8780人次。有機整合了科研院所、農(nóng)技推廣部門、龍頭企業(yè)和農(nóng)民等各方優(yōu)勢,實現(xiàn)了基礎(chǔ)研究與生產(chǎn)應(yīng)用的結(jié)合,形成了繁育柑桔無病毒容器苗1730萬株的能力,新建柑桔無病毒良種示范基地44萬畝,企業(yè)和農(nóng)民增收15351萬元,促進了柑桔無病毒良繁技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化,推動了我國柑桔產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
4)作物多樣性在抗病增產(chǎn)中的作用。基于農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)層面,從栽培角度提出了作物多樣性優(yōu)化配置解決難題的新途徑,即從時間上和空間上優(yōu)化配置異質(zhì)作物群體,增加農(nóng)田作物多樣性豐度,解決單一作物大面積種植病蟲害流行的難題。
5)植物天然免疫機制。揭示了AvrAC獨特的生化功能和分子機制。AvrAC是目前報道的唯一一個具有尿苷單磷酸轉(zhuǎn)移酶活性的細菌效應(yīng)蛋白,闡明了病原細菌是如何利用一種獨特的生化和分子機制來精確攻擊植物免疫系統(tǒng)的。
6)病原真菌致病機理。近幾年,我國在稻瘟病菌致病性分子機制取得較大進展,發(fā)現(xiàn)了一系列調(diào)控稻瘟病菌形態(tài)發(fā)育與侵染致病過程中重要調(diào)控因子,研究結(jié)果有助于理解其他作物真菌病害致病分子機理,對該病害的控制具有重要的實踐指導意義。
7)卵菌致病機理??寺×艘粋€新的大豆疫霉無毒基因,可以抑制植物的抗病反應(yīng),促進病菌侵染;發(fā)現(xiàn)疫霉菌抑制植物抗病性的一種共有機制和一種新機制;成功克隆了新無毒基因PsAvr3b,為其他真核病菌無毒基因的克隆提供了新的思路;發(fā)現(xiàn)多數(shù)RxLR類效應(yīng)分子可以抑制植物抗病反應(yīng),病菌對效應(yīng)分子的轉(zhuǎn)錄進行精確編程,效應(yīng)分子之間以“團隊作戰(zhàn)”的方式抑制植物的抗病反應(yīng),為認識卵菌的致病機理提供了新的知識。
8)雙生病毒致病機理。以伴隨有衛(wèi)星DNA的中國番茄黃曲葉病毒(TYLCCNV)為研究對象解析了病毒克服植物甲基化修飾及TGS反應(yīng)的分子機制,對詮釋作物抵御雙生病毒侵染及雙生病毒逃避作物防御的分子機制具有重要意義,并為植物抗病毒提供了新理論和新策略。采用反向遺傳學策略,結(jié)合分子生物學和生物化學等方法,發(fā)現(xiàn)了病毒與植物寄主在長期協(xié)同進化過程中的其中一種博弈場面,也揭示了SAMDC1在甲基化介導的基因沉默途徑中的重要作用,對詮釋26S蛋白酶體介導的蛋白降解途徑調(diào)節(jié)通過調(diào)控寄主de novo甲基化介導的基因沉默信號過程具有重要意義。
(六)作物栽培
作物栽培學是一門綜合性很強的農(nóng)業(yè)應(yīng)用科學,經(jīng)過我國作物栽培學家?guī)资甑奶剿?,作物栽培學形成了區(qū)別于其他農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)學科的具有自身規(guī)律的理論體系。特別是近年來我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)正在向良種良法的結(jié)合,農(nóng)機農(nóng)藝的融合,生產(chǎn)生態(tài)的兼顧、高產(chǎn)與高效同步的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)發(fā)展中作物栽培起到了關(guān)鍵作用,體現(xiàn)出學科綜合性優(yōu)勢。作物栽培學正在向機械規(guī)?;?、信息精確化、可持續(xù)簡化、氣候變化適應(yīng)性、抗逆穩(wěn)產(chǎn)等技術(shù)的發(fā)展,為實現(xiàn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)揮了越來越重要的作用。
1. 研究進展
?。?)作物栽培學理論創(chuàng)新 作物栽培技術(shù)的發(fā)展越來越依賴于理論突破,特別是產(chǎn)量形成、生長發(fā)育規(guī)律、作物與環(huán)境等成為作物重要栽培理論研究方向,有效地指導作物高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效、生態(tài)、安全的技術(shù)創(chuàng)新。主要進展包括:作物生育過程中器官相關(guān)與肥水效應(yīng)理論,作物高產(chǎn)形成定量化理論,以及作物營養(yǎng)高效平衡理論等方面的研究。
?。?)作物關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新 近年來,密植高產(chǎn)技術(shù)、土壤耕層優(yōu)化技術(shù)、作物定向化控技術(shù)和資源優(yōu)化配置技術(shù)等作物關(guān)鍵技術(shù)研究得到深入發(fā)展。此外,配方施肥技術(shù)等的推廣應(yīng)用,改變了以往盲目施肥為定量施肥,同時也改變了單一施肥為:以有機肥為基礎(chǔ)、氮磷鉀等多種元素配合施用,特別是對化肥結(jié)構(gòu)調(diào)整起著更重要的作用,在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中取得了增產(chǎn)、改善農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)、節(jié)肥、增收和平衡土壤養(yǎng)分效果十分顯著。
?。?)作物栽培技術(shù)集成創(chuàng)新 ①作物高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高效栽培技術(shù)集成。經(jīng)過多年的研究,我國在不同的作物與不同的區(qū)域技術(shù)集成出了不同的技術(shù)模式,為各種作物的高產(chǎn)高效,增產(chǎn)增收起到了重要技術(shù)支撐作用。②作物精準、簡化、高效栽培技術(shù)集成。近年來,開展了精確定量栽培、數(shù)字化農(nóng)作技術(shù)和作物生產(chǎn)信息化服務(wù)技術(shù)的研發(fā),在作物生產(chǎn)管理中正在發(fā)揮重要作用。③生態(tài)安全、環(huán)境友好型作物栽培技術(shù)集成。在科技支撐計劃支持下,開展了主要糧食作物豐產(chǎn)節(jié)水節(jié)肥技術(shù)集成與示范、玉米膜下滴灌節(jié)水高產(chǎn)高效技術(shù),主要糧食作物高產(chǎn)栽培與資源高效利用的基礎(chǔ)研究等研究工作,此外,還研制出多種技術(shù)的“緩控釋肥”。④作物機械規(guī)?;a(chǎn)技術(shù)集成創(chuàng)新。近年來,在玉米、水稻、小麥等主要糧食作物相繼開展了機械化技術(shù)研究,為推進我國作物機械規(guī)模化生產(chǎn)提供技術(shù)支撐。
(4)作物栽培技術(shù)應(yīng)用與推廣 在國家糧食豐產(chǎn)科技工程項目支持下,緊緊圍繞我國三大平原三種作物高產(chǎn)高效目標,開展了技術(shù)集成與創(chuàng)新研究,以豐產(chǎn)高效栽培為核心的糧食豐產(chǎn)科技工程應(yīng)用與推廣效果顯著。基于關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新與區(qū)域生產(chǎn)特點,在萬畝創(chuàng)建連片高產(chǎn),采取“統(tǒng)一整地播種、統(tǒng)一肥水管理、統(tǒng)一技術(shù)培訓、統(tǒng)一病蟲防治、統(tǒng)一機械收獲”的五統(tǒng)一的方式在小麥、水稻等的示范片生產(chǎn)中,增產(chǎn)效果良好,以核心技術(shù)集成高產(chǎn)創(chuàng)建在糧食安全發(fā)揮了重要作用。
2. 重大成果
近兩年來,繼續(xù)實施了國家糧食豐產(chǎn)科技工程、作物高產(chǎn)創(chuàng)建、科技入戶等一批以作物栽培為核心的重點項目,有力地推動了我國作物栽培學創(chuàng)新與發(fā)展,顯著提升了作物栽培技術(shù)與理論的研究應(yīng)用水平,為我國糧食實現(xiàn)“十連增”發(fā)揮了重要作用。
在玉米高產(chǎn)高效方面,構(gòu)建了玉米產(chǎn)量差(潛力)模型,明確了我國主要生態(tài)區(qū)玉米高產(chǎn)潛力突破和大面積高產(chǎn)高效生產(chǎn)的主要制約因素及技術(shù)優(yōu)先序,提出了高產(chǎn)突破途徑與關(guān)鍵技術(shù),建立了13套適應(yīng)不同生態(tài)區(qū)域的玉米高產(chǎn)高效生產(chǎn)技術(shù)體系,發(fā)布實施地方標準9部,10項技術(shù)模式被遴選為農(nóng)業(yè)部主推技術(shù),創(chuàng)造了一批玉米高產(chǎn)紀錄。
圍繞作物資源高效利用以進一步挖掘作物周年高產(chǎn)潛力,在一年兩(熟)協(xié)調(diào)高產(chǎn)高效關(guān)鍵技術(shù)上取得了重大的突破,建立了進一步挖掘資源內(nèi)涵兩(多)熟制協(xié)調(diào)高產(chǎn)高效理論與技術(shù)體系,有效地提高資源利用率和作物周年產(chǎn)量。在黃淮區(qū)小麥夏玉米一年兩熟方面,實現(xiàn)了小麥夏玉米均衡增產(chǎn),“十一五”期間累計增產(chǎn)糧食674.2萬噸,創(chuàng)造社會經(jīng)濟效益95.08億元,為河南糧食持續(xù)增產(chǎn)提供了重要的科技支撐。在海河平原,通過光溫資源高效利用、節(jié)水節(jié)肥、農(nóng)藝農(nóng)機配套和豐產(chǎn)高效理論與技術(shù)的創(chuàng)新,支撐了河北小麥、玉米單產(chǎn)大幅度提升,總產(chǎn)連續(xù)7年創(chuàng)歷史新高,2008~2010年,在冀、魯、豫、津應(yīng)用7261萬畝,增產(chǎn)469.1萬噸,增加經(jīng)濟效益76.2億元,年節(jié)水8~10億m3。
隨著生育進程、群體動態(tài)指標、栽培技術(shù)措施的精確定量的研究不斷深入,推進了栽培方案設(shè)計、生育動態(tài)診斷與栽培措施實施的定量化和精確化,有效地促進栽培技術(shù)由定性為主向精確定量的跨越,為統(tǒng)籌實現(xiàn)作物“高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效、生態(tài)、安全”提供了重大技術(shù)支撐。水稻豐產(chǎn)精確定量栽培技術(shù)及其應(yīng)用研究取得重大進展,該技術(shù)應(yīng)用后,比對照技術(shù)增產(chǎn)10%以上,節(jié)工20%以上,節(jié)氮10%以上,節(jié)水20%以上,增效20%以上。在20多個省(市、區(qū))示范,累計應(yīng)用9918萬畝,增稻谷640.1萬噸,增效益163.5億元。并創(chuàng)造了江蘇稻麥兩熟制條件下水稻畝產(chǎn)937.2 kg、云南畝產(chǎn)1287 kg的世界紀錄。
近兩年來,在作物栽培方案的定量設(shè)計、作物生長指標的光譜監(jiān)測、作物生產(chǎn)力的模擬預測,以及相關(guān)的軟、硬件產(chǎn)品研發(fā)等得了顯著的進展,推動我國數(shù)字農(nóng)作的發(fā)展。數(shù)字農(nóng)業(yè)測控關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)品與系統(tǒng)研究在作物與環(huán)境信息傳感探測上,研究了農(nóng)作物個體生命信息無損監(jiān)測方法,研制了葉片/莖稈/果實等7種生命信息傳感器,開發(fā)了農(nóng)作物營養(yǎng)、病害、水分脅迫等監(jiān)測技術(shù)產(chǎn)品和診斷系統(tǒng);提出了集光學傳感/農(nóng)學模型于一體的作物群體生物量/葉面積指數(shù)、氮素/水分營養(yǎng)生理指標的監(jiān)測方法,研制了小麥/水稻便攜式作物綜合長勢信息測定儀,可實現(xiàn)作物群體長勢信息的無損探測及診斷,填補了國內(nèi)空白。成果在設(shè)施農(nóng)業(yè)和大田生產(chǎn)的環(huán)境監(jiān)控/灌溉/施肥/施藥等方面大面積應(yīng)用,節(jié)能20%~30%,節(jié)肥水藥20%~50%。在全國14個省市累計應(yīng)用560萬畝、技術(shù)培訓1.3萬人次,增收節(jié)支21.2億元。
(七)耕作學與農(nóng)作制度
耕作學是研究建立合理耕作制度的技術(shù)體系及其理論的一門綜合性應(yīng)用科學, 注重整體性、綜合性,強調(diào)技術(shù)環(huán)節(jié)有機銜接與技術(shù)組裝集成。農(nóng)作制度也稱耕作制度,是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基本性制度,指一個地區(qū)或生產(chǎn)單位作物種植制度以及與之相適應(yīng)的養(yǎng)地制度的綜合技術(shù)體系,內(nèi)容包括熟制、作物布局、種植方式、輪連作等種植制度,以及土壤耕作、地力培育、農(nóng)田保護等養(yǎng)地制度。
作物種植制度與養(yǎng)地制度是耕作制度(耕作學)研究的重要內(nèi)容。作物種植制度包括一個地區(qū)作物組成、配置、熟制與種植方式等內(nèi)容,決定著區(qū)域農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)與布局、種植模式及生態(tài)經(jīng)濟效益等,是促進農(nóng)業(yè)增產(chǎn)增收的根本性措施和重要標志。農(nóng)田養(yǎng)地制度是與種植制度相適應(yīng)的以地力培育及保護為中心的技術(shù)體系。農(nóng)田養(yǎng)地制度主要目的是為農(nóng)作物生長發(fā)育提供所需的水、肥、氣、熱等生活因素,保證地力常新和作物持續(xù)高產(chǎn)。
1.研究進展
?。?)氣候變化對種植制度的影響研究進展 氣候變化與氣候波動對種植制度和作物生產(chǎn)的可能影響已經(jīng)引起了科學家的高度關(guān)注。近兩年,農(nóng)業(yè)科研人員對我國氣候變化背景下的種植制度變化趨勢進行了大量研究,具體內(nèi)容包括氣候變暖對我國多熟種植北界和糧食產(chǎn)量的影響、對中國冬小麥種植北界影響、對東北三省玉米種植界限和產(chǎn)量的影響以及對熱帶作物種植界限和柑桔適宜區(qū)的影響。
?。?)高產(chǎn)低碳農(nóng)作技術(shù)模式構(gòu)建 農(nóng)田生產(chǎn)系統(tǒng)的減排增匯技術(shù)對緩解全球氣候變化有重要意義。緊密圍繞保障糧食安全、資源生態(tài)安全和增強農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力等國家重大需求和任務(wù),積極探索作物生產(chǎn)系統(tǒng)低碳栽培耕作技術(shù)體系構(gòu)建和推廣應(yīng)用。研究內(nèi)容包括:一是作物高產(chǎn)與資源高效農(nóng)作技術(shù);二是水稻高產(chǎn)與CH4減排農(nóng)作技術(shù);三是旱作農(nóng)田增產(chǎn)與N2O減排農(nóng)作技術(shù);四是作物高產(chǎn)與土壤增碳農(nóng)作技術(shù)。
?。?)保護性耕作研究進展 當前國際上保護性耕作研究已經(jīng)從單項技術(shù)的研究上升為一項系統(tǒng)工程的研究,更加注重技術(shù)的集成和綜合應(yīng)用,逐步向保護性農(nóng)業(yè)的研究發(fā)展。具體變化趨勢如下:一是由以研制少免耕機具為主向農(nóng)藝農(nóng)機結(jié)合并突出農(nóng)藝措施的方向發(fā)展;二是由單純的土壤耕作技術(shù)向綜合性可持續(xù)技術(shù)方向發(fā)展;三是由單一作物、土壤耕作技術(shù)研究逐步向輪作、輪耕體系發(fā)展;四是由單純技術(shù)效益向長期效應(yīng)及理論機制研究發(fā)展;五是由簡單粗放技術(shù)逐步向規(guī)范化、標準化方向發(fā)展;六是保護性耕作的環(huán)境效應(yīng)及其應(yīng)對氣候變化成為研究的熱點。
2.重大成果
我國保護性耕作領(lǐng)域的研究工作取得了突出成果:一是保護性耕作技術(shù)概念與內(nèi)涵在發(fā)展中得到規(guī)范,對我國進一步開展保護性耕作研究和推廣具有重要的指導作用。二是形成了適合我國區(qū)域氣候資源與種植制度的保護性耕作技術(shù)及模式。三是保護性耕作機理研究不斷深化,我國保護性耕作機理研究不斷深化。我國保護性耕作的研究內(nèi)容不斷拓寬,其生態(tài)環(huán)境效應(yīng)及其相應(yīng)的機理研究越來越深入。各區(qū)域在保護性耕作在土壤的固碳減排、水熱效應(yīng)、地力培育、作物生長與產(chǎn)量效應(yīng)及機理等方面進行了深入系統(tǒng)研究,并取得了一定的進展。研究表明秸稈還田能夠增加土壤有機碳,具有“碳匯”效應(yīng),實施少、免耕等保護性耕作措施,能夠減少CO2等溫室氣體排放,為構(gòu)建“節(jié)能減排”的保護性耕作技術(shù)提供了理論依據(jù)。
(八)農(nóng)產(chǎn)品加工與保鮮
農(nóng)產(chǎn)品加工與保鮮技術(shù),主要包括糧油加工、果蔬加工、畜產(chǎn)加工、水產(chǎn)加工及采后保鮮等5個方面,本報告的學科發(fā)展也是分別從這5個方面予以闡述。
糧油加工是指對原糧、油料等基本原料進行處理制成成品糧油及其制品的過程,是研究糧食和油料作物的加工理論和加工工藝的應(yīng)用科學。果蔬加工是指以新鮮果蔬為原料,依照不同的理化特性,采用不同的方法和機械制成各種制品的過程。畜產(chǎn)品加工是指對畜產(chǎn)品進行加工處理的過程,涉及肉、乳、蛋及其副產(chǎn)品特性和變化、產(chǎn)品加工工藝、貯藏、包裝、流通等技術(shù)領(lǐng)域,包括從畜產(chǎn)原料生產(chǎn)到成為供人們消費的產(chǎn)品為止的全部環(huán)節(jié)。水產(chǎn)品加工包括以魚、蝦、貝、藻等可食用部分為原料,制成冷凍品、腌制品、干制品、罐頭制品、熟食品等食品加工業(yè),也包括以食用價值較低或不能食用的水產(chǎn)動植物以及加工廢棄物為原料,加工成魚粉、魚油、魚肝油、水解蛋白、魚膠、藻膠、碘、甲殼質(zhì)等非食品加工業(yè)。采后保鮮是隨著果蔬采后生理變化的研究進程而發(fā)展起來的,除有效的保鮮技術(shù)外,先進的貯藏及物流手段也是農(nóng)產(chǎn)品采后保鮮的重要組成部分。
1.研究進展
在糧油加工方面:以發(fā)展糧油食品為重點的糧油深加工得到快速發(fā)展,適應(yīng)糧油食品消費趨向膳食方便化、營養(yǎng)化、多樣化需要,糧油主食品工業(yè)化進程速度加快,傳統(tǒng)主食品的各種生產(chǎn)工藝和設(shè)備的研究也得到較快發(fā)展。在果蔬加工方面:近年來,果蔬加工業(yè)取得了一定突破:一是產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營的水平越來越高;二是加工技術(shù)與設(shè)備越來越高新化;三是深加工產(chǎn)品越來越多樣化;四是產(chǎn)品標準體系和質(zhì)量控制體系越來越完善。在畜產(chǎn)品加工方面:畜產(chǎn)加工突破了冷卻肉加工新技術(shù),研發(fā)了大批現(xiàn)代化工藝技術(shù)與裝備,建立了傳統(tǒng)肉制品工業(yè)化生產(chǎn)線;乳品加工實現(xiàn)了乳酸菌乳粉生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)的突破,建立了乳制品安全檢測技術(shù)體系;蛋品加工方面發(fā)明了系列禽蛋制品加工、監(jiān)測設(shè)備和技術(shù)。在水產(chǎn)加工方面:一是加工水平大幅提高;二是產(chǎn)品種類呈現(xiàn)精深化、高值化、多樣化的態(tài)勢;三是科技創(chuàng)新進一步推動產(chǎn)業(yè)升級;四是產(chǎn)品質(zhì)量安全意識不斷加強。在采后保鮮方面:果蔬保鮮技術(shù)向復合技術(shù)方向發(fā)展;冷鏈物流不斷壯大;貯藏保鮮技術(shù)得以發(fā)展。
2.重大成果
在糧油加工方面:油脂機械裝備水平逐步提高,能夠滿足油脂工業(yè)的設(shè)備需求;油料資源綜合利用獲得長足發(fā)展,水酶法制備花生蛋白和花生油技術(shù)、棉籽餅粕脫酶制取棉籽蛋白粉技術(shù)、菜籽餅粕脫毒制取濃縮蛋白技術(shù)等已經(jīng)或正在應(yīng)用到實際生產(chǎn)中。在果蔬加工方面:在大宗水果蘋果和柑橘加工中存在的質(zhì)量安全研究方面,取得了重大進展;果蔬加工裝備在耗能低的超高壓設(shè)備的開發(fā)上取得了重大突破,研制出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的容量大、壓力高的超高壓設(shè)備。在畜產(chǎn)品加方面:在冷卻肉生產(chǎn)方面取得了巨大成就;傳統(tǒng)肉制品的加工工藝及其理論基礎(chǔ)得到了一定的研究;肉制品加工中危害物的控制技術(shù)逐漸興起;涌現(xiàn)出一批高質(zhì)量的副產(chǎn)物精深加工技術(shù)手段;超高溫瞬時滅菌乳和發(fā)酵乳加工關(guān)鍵技術(shù)取得重大進展;國產(chǎn)無菌包裝材料及高速無菌灌裝機實現(xiàn)了重大技術(shù)突破;超高溫瞬時滅菌乳和發(fā)酵乳加工關(guān)鍵技術(shù)取得重大進展;共軛亞油酸牛乳加工技術(shù)和牛乳去乳糖技術(shù)的研究成果在整體上處于世界領(lǐng)先水平。在水產(chǎn)加工方面:實現(xiàn)了從養(yǎng)殖業(yè)到不同品種的水產(chǎn)品選擇研究再到加工業(yè)一條龍的發(fā)展模式;逐步實現(xiàn)了規(guī)?;⒓瘓F化和自動化生產(chǎn),形成了一批在國內(nèi)外有著較高聲譽的知名企業(yè)和名牌產(chǎn)品。在采后保鮮方面:我國果蔬產(chǎn)業(yè)的科技水平不斷提高,新技術(shù)、新設(shè)施和新材料在果蔬采后保鮮上得到了廣泛應(yīng)用;在鮮活農(nóng)產(chǎn)品現(xiàn)代物流保鮮、流通包裝、全程質(zhì)量監(jiān)控物流標準化、信息化等關(guān)鍵技術(shù)研究方面,獲得了許多研究成果;開發(fā)了綜合保鮮貯運技術(shù)和果汁果酒護色澄清關(guān)鍵技術(shù),使水果保鮮期延長5-10倍,并開發(fā)出系列加工產(chǎn)品。
(九)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全
農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全技術(shù)是研究農(nóng)產(chǎn)品從田間到餐桌全程質(zhì)量安全控制、確保消費安全的一門科學,主要采用其他學科的理論和方法,研究從生產(chǎn)到消費全過程及食物鏈中與質(zhì)量安全有關(guān)的理論、方法和規(guī)律,揭示生產(chǎn)過程、環(huán)境、原料、消費環(huán)節(jié)與農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全關(guān)系的科學。
1.研究進展
(1)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全檢測及評價研究
在農(nóng)藥殘留監(jiān)測技術(shù)和產(chǎn)品研發(fā)方面:已合成了有機磷類、菊酯類、磺酰脲類農(nóng)藥半抗原,合成了磺酰脲類、三嗪類和三唑類特異性人工抗體聚合物,完成了有機磷類、菊酯類、磺酰脲類農(nóng)藥的半抗原與載體蛋白的偶聯(lián),構(gòu)建了完全抗原并免疫小鼠,制備得到了三唑磷農(nóng)藥單克隆抗體,建立了熒光標記與三嗪類農(nóng)藥競爭性檢測方法;篩選得到了性能優(yōu)良的化學發(fā)光增敏液,合成了對硫磷及克百威農(nóng)藥半抗原,并與載體蛋白偶聯(lián),構(gòu)建了完全免疫抗原;針對篩選出的常用和殘留超標頻率較高的農(nóng)藥品種,研究建立了148種農(nóng)藥的串聯(lián)質(zhì)譜譜庫。
在獸藥殘留監(jiān)測技術(shù)和產(chǎn)品研發(fā)方面:合成了12種小分子化合物的免疫原,制備了上述藥物的特異性單克隆抗體;建立了氟喹諾酮類等化合物的免疫分析技術(shù),研發(fā)出了阿維菌素等獸藥殘留檢測的ELISA試劑盒和膠體金試紙條8種;研究建立了氯霉素、氟苯尼考和氟苯尼考胺殘留檢測的化學發(fā)光免疫分析方法;研究建立了檢測動物組織中30種非甾體抗炎藥殘留超UPLC-MS/MS法,豬組織中硝基咪唑、苯并咪唑、氯霉素3類藥物的UPLC-MS/MS方法,牛奶中阿莫西林和潑尼松龍的UPLC-MS/MS方法。
在違禁及未知添加物綜合分析技術(shù)方面:以萊克多巴胺和苯乙醇胺A為模板分子,形成了分子印跡薄膜和分子印跡聚合物,形成了基于熒光標記的檢測卡讀卡器,初步建立了基于納米金粒子均相體系的尿液中克倫特羅的表面增強拉曼光譜速測方法;建立了動物組織、血液、尿液中苯乙醇胺A的UPLC-MS/MS檢測方法和飼料中苯乙醇胺A的UPLC檢測方法;研究建立了克倫特羅在反芻動物組織、血液、尿液及唾液中高精度確證技術(shù)4個,并配套研發(fā)了反芻動物毛發(fā)、血液、唾液及組織采集技術(shù)。形成克倫特羅可視化檢測體,研發(fā)了基于納米增強拉曼光譜檢測香蘭素、孔雀石綠、蘇丹紅、三聚氰胺的檢測技術(shù)。
?。?)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全風險評估技術(shù)研究
在風險監(jiān)測方面:對食用農(nóng)產(chǎn)品或初加工產(chǎn)品進行連續(xù)動態(tài)立體式風險隱患摸底排查和專項評估,共獲得第一手風險監(jiān)測數(shù)據(jù)23萬余條。在風險評估共性技術(shù)方面:初步確立了我國劑量反應(yīng)評估中基準劑量評估技術(shù);研究并建立農(nóng)產(chǎn)品中化學污染物累積性膳食暴露評估方法和階梯式暴露評估方法;開展農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全風險建模技術(shù)研究,通過風險監(jiān)測平臺進行表達,形成完整4套子系統(tǒng);研發(fā)了概率評估的U-V模擬分析方法,在評估準確性和精度上完全能滿足現(xiàn)階段農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全風險評估的需要。在農(nóng)藥風險評估方面:建立了食物攝入量調(diào)整系數(shù)、急性風險安全界限和消費者保護水平的計算模型,形成了比較完善的農(nóng)藥殘留風險評估和MRL值推薦技術(shù)方法;提出了10項MRL標準建議。在重金屬風險評估方面:研究提出了《農(nóng)產(chǎn)品中重金屬危害膳食暴露評估指南》;提出重要農(nóng)產(chǎn)品主要爭議性重金屬風險評估模型5個;設(shè)計開發(fā)了基于BASIC語言的桌面版SAMDE評估模型;設(shè)計開發(fā)了基于網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)的“國家農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全信息監(jiān)測平臺風險評估系統(tǒng)”。
?。?)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全溯源技術(shù)研究
在牛肉產(chǎn)地溯源與真實性識別研究方面:篩選了17對微衛(wèi)星DNA(SSR)引物,初步構(gòu)建了不同種類牛肉的鑒別方法;開展了基于穩(wěn)定性同位素牛肉溯源方法研究。在有機豬肉溯源與真實性識別研究方面:引進了有機豬肉表征成分篩選與特征表征因子識別鑒定技術(shù)、產(chǎn)地溯源與鑒別指紋圖譜解析與多變量化學計量學擬合技術(shù)以及利用化學計量學構(gòu)建溯源模型的技術(shù);初步建立基于某些特征因子的有機豬肉溯源識別模型。在雞肉、茶葉和蜂蜜溯源技術(shù)研究方面:建立了雞肉中穩(wěn)定同位素、礦物元素的檢測方法;分析了茶葉與產(chǎn)地環(huán)境間元素指紋特征的相關(guān)性,以及不同產(chǎn)地和不同品種蜂蜜穩(wěn)定同位素與礦物元素的指紋特征和分布范圍。
?。?)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全源頭治理及種養(yǎng)殖過程控制技術(shù)研究
在產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量安全評價與安全性劃分方面:建立了包括土地支持系統(tǒng)、作物支持系統(tǒng)、產(chǎn)地環(huán)境支持系統(tǒng)三大系統(tǒng)在內(nèi)的46個指標;形成了一套完整的基于空間變異理論的土壤重金屬空間分布估計精度的控制技術(shù)方法;研究形成了農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地土壤重金屬污染區(qū)邊界劃分的技術(shù)方法。在獸藥殘留代謝研究方面:建立了喹烯酮和乙酰甲喹毒及其代謝物的檢測方法,并制定出最高殘留限量標準。
2.重大成果
農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全技術(shù)的重大成果主要體現(xiàn)在以下4個方面:
?。?)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全研究專業(yè)機構(gòu)不斷健全。近年來,農(nóng)業(yè)部分5批規(guī)劃建設(shè)了323個部級和國家級農(nóng)業(yè)質(zhì)檢機構(gòu),已基本建立了部、省、縣相互配套和互相補充的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全檢驗檢測體系。2012年,農(nóng)業(yè)部成立了65家農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全風險評估實驗室,進一步建立健全了農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全研究專業(yè)機構(gòu)。
?。?)黃曲霉毒素高靈敏檢測技術(shù)取得重大突破。創(chuàng)建了黃曲霉毒素雜交瘤細胞株半固體培養(yǎng)基-梯度兩步篩選法和陽性噬菌體展示抗體庫,發(fā)明了黃曲霉毒素高靈敏和高特異性系列抗體細胞株1C11、2C9、3G1等;克隆出黃曲霉毒素單克隆抗體重鏈、輕鏈可變區(qū)基因;研制出基因重組單鏈抗體1A7和2G7;建立了黃曲霉毒素總量和M1、B1分量流動滯后免疫層析、時間分辨熒光及免疫親和熒光檢測技術(shù),并研制出試劑盒、免疫親和微柱及免疫親和熒光檢測儀、單光譜成像檢測儀和免疫時間分辨熒光檢測儀。
?。?)分子印跡技術(shù)的高效識別樣品前處理技術(shù)取得可喜進展。研制出了具有高度“類”特異性和選擇性的分子印跡聚合物,并進一步制備分子印跡固相萃?。∕IP-SPE)柱,實現(xiàn)三嗪類農(nóng)藥、磺酰脲類農(nóng)藥、氯霉素和三聚氰胺等的特異性分離富集;創(chuàng)新性地研制出表面等離子共振儀(SPR)核心敏感部件-分子印跡敏感芯片,并在此基礎(chǔ)上建立了SPR-MIP敏感芯片檢測技術(shù);研制的三嗪類MIP-SPE小柱實現(xiàn)了17種三嗪類農(nóng)藥高效分離富集和測定,解決了傳統(tǒng)SPE柱吸附特異性差、洗脫步驟復雜、再生能力弱等問題;建立了富集技術(shù)應(yīng)用體系,回收率64%~117%;研制的磺酰脲類MIP-SPE柱能同時分離富集氯磺隆和單嘧磺隆、噻吩磺隆,填補了國內(nèi)的空白;建立的磺酰脲類MIP-SPE富集技術(shù)應(yīng)用體系,回收率75%~110%;在合成分子印跡膜的基礎(chǔ)上,開展了分子印跡膜-芯片-表面等離子共振檢測氯磺隆的創(chuàng)新性研究,為實現(xiàn)小分子物質(zhì)檢測奠定基礎(chǔ);研制的氯霉素、三聚氰胺MIP及其MIP-SPE小柱,對氯霉素、三聚氰胺具有高度的特異性和選擇性;建立了氯霉素、三聚氰胺MIP-SPE富集技術(shù)應(yīng)用體系;開發(fā)的分子印跡快速檢測技術(shù)和產(chǎn)品不僅打破了國外技術(shù)壟斷的局面,還實現(xiàn)了創(chuàng)新和發(fā)展。
?。?)奶及奶制品中重要化合物殘留快速檢測技術(shù)取得豐碩成果。構(gòu)建了最佳半抗原;建立了抗原-抗體的定量構(gòu)效關(guān)系模型;采用了組合抗體和多點設(shè)計模式,解決了同時檢測結(jié)構(gòu)不同多類藥物的同時檢測技術(shù)瓶頸;建立奶及奶制品等動物性產(chǎn)品快速檢測技術(shù),并研制出相應(yīng)的檢測卡和試劑盒。
(十)農(nóng)業(yè)信息
農(nóng)業(yè)信息學是以農(nóng)業(yè)科學的基本理論為基礎(chǔ),以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動信息為對象,以信息技術(shù)為支撐,進行農(nóng)業(yè)信息采集、處理、分析、存儲、傳輸?shù)染哂忻鞔_時空尺度和定位含義的農(nóng)業(yè)信息管理與決策,研究和解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動信息變化規(guī)律的科學。簡要地說,農(nóng)業(yè)信息學是運用現(xiàn)代高新技術(shù)研究和調(diào)控農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動中信息流的科學,也可以概括為研究農(nóng)業(yè)信息、認識農(nóng)業(yè)信息和利用農(nóng)業(yè)信息的科學。農(nóng)業(yè)信息學是一門快速發(fā)展的新興學科,其學科體系由理論基礎(chǔ)、技術(shù)體系、應(yīng)用系統(tǒng)三個方面組成。
1.研究進展
?。?)農(nóng)業(yè)信息學科理論和技術(shù)發(fā)展呈現(xiàn)出智能化、裝備化特征?,F(xiàn)階段,農(nóng)業(yè)信息學的理論體系和技術(shù)方法正在走向成熟,農(nóng)業(yè)信息學的研究更加面向?qū)嶋H農(nóng)業(yè)科學問題的解決,并越來越注重研究深度和實用性的結(jié)合。隨著農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展,農(nóng)用無線傳感器、RFID 電子標簽技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用;云計算技術(shù)的發(fā)展為農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)和信息的融合、關(guān)聯(lián)提供了技術(shù)支撐;大數(shù)據(jù)技術(shù)則進一步將已有技術(shù)進行集成,并提供了更加強大的數(shù)據(jù)抽取、轉(zhuǎn)換、裝載,數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)可視化技術(shù)。
?。?)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)信息技術(shù)體系日益完善 ①智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)體系。開發(fā)了小麥、玉米及其連作智能決策系統(tǒng)和用于大田作物、茶樹、蘋果、梨的824種病蟲草害的數(shù)據(jù)庫和9個診斷知識庫系統(tǒng);構(gòu)建了小麥、水稻管理知識模型、生長過程模型及決策支持技術(shù);將水質(zhì)監(jiān)測無線傳感網(wǎng)絡(luò)運用到河蟹養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)測等。②農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機械與裝備。在節(jié)水灌溉技術(shù)領(lǐng)域,先后研制開發(fā)并改進了微噴灌設(shè)備、微灌帶、等流量滴灌設(shè)備、壓力補償式滴頭等設(shè)備;在田間管理機械領(lǐng)域,管理機械能夠依據(jù)作物和土壤的特性,利用傳感器收集信息;實現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)與大型農(nóng)業(yè)機械的融合;研制了智能化數(shù)字植物工廠。③農(nóng)業(yè)監(jiān)測預警。在農(nóng)產(chǎn)品數(shù)量安全預警研究方面,開展了12種主要農(nóng)(畜)產(chǎn)品的生產(chǎn)、市場信息搜集、分析預警技術(shù)研究;在農(nóng)產(chǎn)品市場價格預警技術(shù)研究方面,開展了市場價格預警模型及其應(yīng)用研究;在農(nóng)產(chǎn)品市場信息分析預測技術(shù)方面,開發(fā)了第一個在Linux操作系統(tǒng)及Oracle數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)環(huán)境下,實現(xiàn)了基于XML和Java以及其他Internet技術(shù)綜合集成的農(nóng)產(chǎn)品市場信息分析預測網(wǎng)絡(luò)化平臺;開發(fā)了一種多功能一體化農(nóng)產(chǎn)品市場信息采集終端——“農(nóng)信采”,用于田頭、批發(fā)、零售等不同類型市場價格數(shù)據(jù)的采集上報。④農(nóng)業(yè)信息管理與服務(wù)。在農(nóng)業(yè)文獻資源信息管理方面,建成了我國農(nóng)業(yè)科技領(lǐng)域第一個大型集成服務(wù)系統(tǒng)中國農(nóng)業(yè)科技文獻與信息集成服務(wù)平臺(NAIS);開展農(nóng)業(yè)科學數(shù)據(jù)共享中心研發(fā),引領(lǐng)多項技術(shù)創(chuàng)新;通過“12316”三農(nóng)熱線、農(nóng)業(yè)信息網(wǎng)站、廣播電視節(jié)目、手機短彩信服務(wù)平臺等方式,提升信息化服務(wù)“三農(nóng)”的水平。
2.重大成果
?。?)作物豐產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域 我國在玉米高產(chǎn)高效生產(chǎn)理論及技術(shù)體系研究方面建立了13套適應(yīng)不同生態(tài)區(qū)域的玉米高產(chǎn)高效生產(chǎn)技術(shù)體系,發(fā)布實施地方標準9部,構(gòu)建了構(gòu)建科技推廣網(wǎng)絡(luò)和信息化服務(wù)平臺;創(chuàng)立了水稻高產(chǎn)共性生育模式與形態(tài)生理精確定量指標及其使用診斷方法,構(gòu)建了水稻豐產(chǎn)精確定量栽培技術(shù)體系;作物豐產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域形成豐富的技術(shù)積累。
?。?)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)智能裝備 肥水精量實施、農(nóng)機作業(yè)智能指揮調(diào)度、精量播種、田間自動導航等方面均取得了重大的突破;傳感器網(wǎng)絡(luò)、決策支持、Web服務(wù)、3S、智能控制等精準農(nóng)業(yè)技術(shù)在農(nóng)業(yè)智能裝備得到廣泛應(yīng)用;變量施肥裝備的研發(fā)解決了我國缺乏適用的變量施肥裝備難題;擠壓加工與裝備關(guān)鍵技術(shù)得以發(fā)展,并在農(nóng)產(chǎn)品高值化擠壓加工工藝、擠壓裝備應(yīng)用以及擠壓機性能提高等方面取得突破;拖拉機GPS自動導航系統(tǒng)的研發(fā)在國內(nèi)產(chǎn)生了良好的影響。
?。?)遙感監(jiān)測 首次建立了農(nóng)作物信息天(遙感)地(地面)網(wǎng)(無線傳感網(wǎng))一體化獲取技術(shù),在國內(nèi)率先研制了面向農(nóng)作物遙感監(jiān)測的光譜響應(yīng)診斷技術(shù),建成了國內(nèi)首個唯一穩(wěn)定運行超過10年的國家農(nóng)作物遙感監(jiān)測系統(tǒng);開展了土地資源評價數(shù)據(jù)一體化采集和數(shù)據(jù)自動整合等關(guān)鍵技術(shù)研究,自主開發(fā)了全數(shù)字化多用途土地資源評價業(yè)務(wù)系統(tǒng)平臺,構(gòu)建了我國全數(shù)字化土地資源評價成套技術(shù)體系。
?。?)物聯(lián)網(wǎng) 我國在農(nóng)業(yè)傳感器、RFID、數(shù)據(jù)采集與傳輸、數(shù)據(jù)決策與管理、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用等各細分領(lǐng)域取得了關(guān)鍵的技術(shù)進步。在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)試點示范方面,已在上海、江蘇等地建立了近30萬畝的“智慧農(nóng)業(yè)綜合應(yīng)用示范區(qū)”,自主研發(fā)了“田間環(huán)境綜合感知站”,采用空中移動傳感技術(shù)、超遠距高清視頻感知技術(shù),實現(xiàn)水稻全產(chǎn)業(yè)鏈的智慧生產(chǎn)和管理。天津市以設(shè)施農(nóng)業(yè)和水產(chǎn)養(yǎng)殖為重點,集成示范物聯(lián)網(wǎng)感知、傳輸、決策及應(yīng)用相關(guān)技術(shù)和設(shè)備,形成農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)體系,制定了《天津農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺實施方案》。在大田生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用示范方面,安徽省以大宗農(nóng)作物“四情”(苗情、墑情、病蟲情、災情)監(jiān)測服務(wù)為重點,通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的集成應(yīng)用,實現(xiàn)了大田作物全生育期動態(tài)監(jiān)測預警和生產(chǎn)調(diào)度。
?。?)農(nóng)業(yè)智能信息服務(wù) 在農(nóng)業(yè)信息規(guī)范化采集環(huán)節(jié),提出了三維模型農(nóng)業(yè)信息分類標準體系構(gòu)建方法,制定了基礎(chǔ)性標準及規(guī)范。在信息智能處理環(huán)節(jié),創(chuàng)建了具有自組織能力的小麥、玉米、花生、甘薯協(xié)同模擬技術(shù),建立了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)時空信息處理與分析技術(shù)系統(tǒng),研發(fā)出應(yīng)用系統(tǒng)27個。在個性化、精準化信息服務(wù)環(huán)節(jié),創(chuàng)建了數(shù)據(jù)字典與元數(shù)據(jù)映射技術(shù)方法,開發(fā)了農(nóng)業(yè)農(nóng)村綜合信息服務(wù)系統(tǒng),研發(fā)了農(nóng)業(yè)新品種、良種電子商務(wù)交易平臺等系統(tǒng)。
(十一)農(nóng)業(yè)環(huán)境
農(nóng)業(yè)環(huán)境科學是研究農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動和農(nóng)業(yè)環(huán)境之間相互作用、相互影響的一門科學,主要探索人類生產(chǎn)活動條件下,光、溫、水、氣、土、生等農(nóng)業(yè)環(huán)境要素的時空演變規(guī)律及其對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響,以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動對環(huán)境要素的影響,農(nóng)業(yè)環(huán)境調(diào)控理論、技術(shù)與方法、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境變化的適應(yīng)對策等。其科學使命在于通過對農(nóng)業(yè)-農(nóng)村生態(tài)環(huán)境問題以及對介于環(huán)境科學與農(nóng)業(yè)科學之間有關(guān)科學問題的系統(tǒng)研究,保護、改善和調(diào)控農(nóng)業(yè)環(huán)境,促進農(nóng)業(yè)和農(nóng)村的可持續(xù)發(fā)展。
1. 研究進展
2012年,黨的十八大報告提出推進生態(tài)文明建設(shè),要在資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會建設(shè)方面取得重大進展,走農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化道路。當此歷史時期,如何依靠科技,擺脫資源環(huán)境約束,建設(shè)新型現(xiàn)代農(nóng)業(yè)和農(nóng)業(yè)生態(tài)文明,成為今后農(nóng)業(yè)環(huán)境學科發(fā)展的機遇和挑戰(zhàn)。
?。?)全球氣候變化及其農(nóng)業(yè)影響 “十二五”以來,國家進一步加強了全球氣候變化規(guī)律和觀測技術(shù)研究,開發(fā)多源、多尺度觀測數(shù)據(jù)同化、融合與集成技術(shù),發(fā)展全球變化背景下極端天氣及氣候事件預測技術(shù),建立溫室氣體排放的監(jiān)測、統(tǒng)計和核查技術(shù)體系。當前研究的熱點集中在氣候變化對農(nóng)業(yè)的影響評估和農(nóng)業(yè)適應(yīng)氣候變化技術(shù)方面,偏重應(yīng)用和應(yīng)用基礎(chǔ)研究以滿足國家實際需求的態(tài)勢明顯。
?。?)農(nóng)業(yè)污染控制 “十二五”水污染物總量控制首次把農(nóng)業(yè)源納入總量控制范圍,2012~2013年,在農(nóng)業(yè)面源污染防治方面,國家水體污染治理重大科技專項更加強調(diào)水質(zhì)的改善作用,明確把水質(zhì)改善作為首要考核指標,突出技術(shù)示范的空間尺度要求,重視技術(shù)與政策的配套,以形成技術(shù)體系。與此同時,農(nóng)業(yè)清潔流域的概念開始受到關(guān)注,與水土遷移相伴的由土壤侵蝕造成的碳和污染物遷移過程及其環(huán)境影響研究逐步開展,放射性核素與穩(wěn)定性同位素環(huán)境示蹤技術(shù)受到關(guān)注。在農(nóng)業(yè)廢棄物安全處理與資源化利用方面,發(fā)酵床養(yǎng)殖技術(shù)日趨成熟。秸稈來源的生物炭施用技術(shù)及其環(huán)境影響已經(jīng)成為當前的研究熱點之一,近兩年科學家研究了不同原料來源生物炭的性質(zhì),研究了生物炭對不同作物產(chǎn)量的影響,以及施用生物炭對土壤溫度、反射率和熱傳導的影響以及對土壤硝態(tài)氮累積的影響。
?。?)產(chǎn)地環(huán)境保護與修復 從源頭控制重金屬排放污染是農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地重金屬污染防治的關(guān)鍵,2011年我國第一個“十二五”專項規(guī)劃《重金屬污染綜合防治“十二五”規(guī)劃》總量控制的重金屬主要有五種,即汞、鉻、鎘、鉛和類金屬砷,農(nóng)業(yè)部自2012年起在全國統(tǒng)一部署了農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地土壤重金屬污染防治普查工作,進一步完善農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地土壤環(huán)境質(zhì)量檔案,建立農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地分級管理制度,為今后防止和治理農(nóng)產(chǎn)品重金屬污染提供可靠的科學依據(jù)。
?。?)農(nóng)業(yè)環(huán)境工程 近兩年,設(shè)施農(nóng)業(yè)和非耕地農(nóng)業(yè)的的智能化技術(shù)和裝備研究和開發(fā)成為熱點,設(shè)施作物節(jié)能工程技術(shù)研究和精準量化栽培等技術(shù)研究取得重要進展。此外,陸續(xù)啟動一系列科研專項,重點開展生態(tài)養(yǎng)殖技術(shù)、養(yǎng)殖環(huán)境控制和廢棄物利用技術(shù),從低碳養(yǎng)殖和節(jié)能減排等方面進行重點研究。2013年10月8日,國務(wù)院審議通過《畜禽規(guī)模養(yǎng)殖污染防治條例(草案)》,為今后畜牧業(yè)轉(zhuǎn)型升級提出了明確的要求。
(5)生物多樣性農(nóng)業(yè)利用 當前生物多樣性農(nóng)業(yè)利用的趨勢,除了傳統(tǒng)的輪作、間作、套種技術(shù)以外,還關(guān)注農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中田埂、林地等景觀要素的作用,特別是從流域乃至區(qū)域和全國的大尺度上,關(guān)注種養(yǎng)布局及其種養(yǎng)系統(tǒng)間的物質(zhì)循環(huán)利用,以期優(yōu)化農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能。
(6)農(nóng)業(yè)環(huán)境風險管理 “十二五” 國家科技支撐計劃項目“農(nóng)林氣象災害監(jiān)測預警與防控關(guān)鍵技術(shù)研究”于2011年啟動,表明國家對農(nóng)業(yè)氣象災害監(jiān)測預警及防控高度重視。
2. 重大成果
?。?)氣候變化農(nóng)業(yè)影響與適應(yīng)對策 科學家已經(jīng)關(guān)注到氣候變化使中國高緯度地區(qū)作物生育期延長,喜溫作物界限北移,作物種植結(jié)構(gòu)發(fā)生了調(diào)整,未來中國農(nóng)業(yè)種植制度將可能發(fā)生較大變化。氣候變化使中國農(nóng)作物病蟲害的危害加重,一般年份因病、蟲、草等造成的損失約為農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值的20%~25%,未來氣候變暖使農(nóng)業(yè)病蟲害發(fā)生界限北移,發(fā)生范圍、危害程度呈擴大、加重趨勢。氣候變化已經(jīng)對中國糧食產(chǎn)量產(chǎn)生明顯的影響,近30年的氣候變化使中國小麥和玉米的產(chǎn)量下降,下降幅度在5%左右,使水稻和大豆的產(chǎn)量少許上升;據(jù)模擬,如果不采取任何適應(yīng)性措施,未來氣候變化將導致中國水稻、玉米和小麥等主要糧食作物的減產(chǎn)在未來氣候變化的背景下,水資源因素將成為糧食總產(chǎn)量提高的最主要限制因子。
?。?)農(nóng)業(yè)污染控制 在重點流域的農(nóng)業(yè)面源污染及水土流失研究方面,取得了一系列的集成創(chuàng)新。針對流域坡耕地,通過改變農(nóng)藝措施和梯級網(wǎng)絡(luò)化調(diào)控體系提高了水資源利用效率,通過調(diào)整和構(gòu)建復合生態(tài)農(nóng)業(yè)技術(shù)減少了土壤的營養(yǎng)流失,控制了面源污染,保護了農(nóng)業(yè)產(chǎn)地的環(huán)境。針對湖泊流域的平地農(nóng)田,通過減量施肥、緩控釋肥、優(yōu)化栽培、農(nóng)田養(yǎng)分流失減控、生物農(nóng)藥替代、農(nóng)藥生物降解等技術(shù)集成,有效實現(xiàn)肥藥減量及優(yōu)化施用,控制了農(nóng)田養(yǎng)分流失。針對河網(wǎng)地區(qū)的農(nóng)田環(huán)境,構(gòu)建了“源頭減量-生態(tài)攔截-循環(huán)利用-生態(tài)修復”四級技術(shù)體系,實行了“點-面-線”的系統(tǒng)防控與工程示范。針對坡臺地露地蔬菜種植模式中存在的農(nóng)業(yè)產(chǎn)地污染問題,集成保護性耕作技術(shù)、菜-糧輪作技術(shù)、減量施肥技術(shù)、植保綜合技術(shù)、集水補灌技術(shù),實現(xiàn)了水土資源利用率的提高、農(nóng)田土壤侵蝕量的降低以及氮、磷污染負荷輸出的削減。
?。?)產(chǎn)地環(huán)境保護與修復技術(shù) 研究發(fā)現(xiàn)植物對有機農(nóng)藥的吸收量與農(nóng)藥的理化性質(zhì)密切相關(guān),植物不僅本身能從環(huán)境中吸收、積累與降解有機污染物,而且通過促進根際微生物的活動可加速有機污染物的生物降解。對于微生物,其除對有機物具有優(yōu)良的修復效果外,還能降解轉(zhuǎn)化環(huán)境中的重金屬污染。
(4)動植物環(huán)境工程 LED(發(fā)光二極管)光源在植物領(lǐng)域應(yīng)用研究實現(xiàn)重大技術(shù)突破,為現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)、植物組培、植物工廠等領(lǐng)域的節(jié)能高效生產(chǎn)提供了重要的技術(shù)支撐。2013年,“日光溫室主動蓄放熱關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用”項目通過農(nóng)業(yè)部科技成果鑒定,顯著提高了溫室蓄放熱量和抗低溫冷害的能力,對日光溫室墻體結(jié)構(gòu)進行了改進,實現(xiàn)了日光溫室結(jié)構(gòu)的輕簡化。
畜禽糞便沼氣處理清潔發(fā)展機制方法學研究取得重大進展,建立了戶用沼氣CDM項目減排量核算的計算公式和戶用沼氣CDM的監(jiān)測方法。該方法學的建立使得包括我國和廣大發(fā)展中國家開發(fā)量大、分散的戶用沼氣CDM項目成為可能,對定量核算農(nóng)村沼氣減排貢獻并獲得經(jīng)濟補償具有重要意義。
?。?)農(nóng)業(yè)環(huán)境風險管理 我國目前通過地面觀測、數(shù)值模擬和3S技術(shù)相結(jié)合基本實現(xiàn)了對農(nóng)業(yè)氣象災害進行天基、空基、地基相結(jié)合的立體動態(tài)監(jiān)測,初步形成了重大農(nóng)業(yè)氣象災害立體監(jiān)測體系,研制了我國主要農(nóng)業(yè)氣象災害指標體系。
農(nóng)業(yè)環(huán)境風險遠程監(jiān)測形成網(wǎng)絡(luò)?;谖锫?lián)網(wǎng)技術(shù)研發(fā)了多功能環(huán)境遠程監(jiān)控系統(tǒng),可對野外農(nóng)田、溫室設(shè)施環(huán)境及農(nóng)業(yè)氣象災害等進行實時動態(tài)監(jiān)測、遠程傳輸、信息網(wǎng)絡(luò)發(fā)布,進一步提高了監(jiān)測數(shù)據(jù)的針對性和代表性,為農(nóng)業(yè)災害遠程監(jiān)控、診斷管理提供了現(xiàn)場數(shù)據(jù)支撐。在遠程監(jiān)控硬件系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,初步開發(fā)出了二項遠程監(jiān)控診斷管理系統(tǒng),可用于大田農(nóng)作物災害和溫室環(huán)境質(zhì)量的監(jiān)測診斷與調(diào)控管理。
?。ㄊ┺r(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃
農(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃是一門分析農(nóng)業(yè)資源的時空分布規(guī)律,調(diào)查、監(jiān)測和評價農(nóng)業(yè)資源的利用現(xiàn)狀,研究農(nóng)業(yè)資源的高效利用和合理保護,揭示農(nóng)業(yè)生產(chǎn)地域分異規(guī)律,指導農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力合理配置,實現(xiàn)農(nóng)業(yè)資源可持續(xù)利用和區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展的農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)科學,也是一門橫跨自然生態(tài)、社會經(jīng)濟和多種技術(shù)的高度綜合性交叉學科。其基本研究方向包括:農(nóng)業(yè)資源調(diào)查與評價、農(nóng)業(yè)資源利用與保育,以及農(nóng)業(yè)分區(qū)與區(qū)域戰(zhàn)略3個方面。
1. 研究進展
?。?)農(nóng)業(yè)土地資源 圍繞農(nóng)業(yè)土地資源的保護和高效利用,當前研究主要包括農(nóng)業(yè)土地利用/覆被變化研究、農(nóng)業(yè)土地資源評價研究,以及土壤質(zhì)量研究,包括土壤肥力質(zhì)量、土壤健康質(zhì)量和土壤環(huán)境質(zhì)量的提高等方面。
?。?)農(nóng)業(yè)水資源 在應(yīng)用基礎(chǔ)研究方面,水資源科學研究已由傳統(tǒng)實驗統(tǒng)計學、多尺度理論、動力學理論和系統(tǒng)工程理論,向與現(xiàn)代信息學、分子生物學、材料工程學和生態(tài)環(huán)境學等學科交叉融合的方向發(fā)展。在實踐應(yīng)用方面,在水肥資源綜合管理、保護性土壤水庫建設(shè)、水肥養(yǎng)分管理的水環(huán)境污染物擴容、新型水肥調(diào)理、節(jié)水節(jié)能灌溉、水肥一體化等技術(shù)方面開展了大量的研究,達到實現(xiàn)水資源高效利用、作物高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、生態(tài)環(huán)境安全的目標。
?。?)農(nóng)業(yè)氣候資源 主要在農(nóng)業(yè)氣候資源分析與區(qū)劃、農(nóng)業(yè)氣候資源與主要農(nóng)作物布局及種植制度關(guān)系研究、農(nóng)業(yè)光溫生產(chǎn)潛力和氣候生產(chǎn)潛力評價、重大農(nóng)業(yè)氣象災害演變規(guī)律及應(yīng)對技術(shù)研究等4個方面開展研究。
(4)農(nóng)業(yè)微生物資源 重視微生物資源收集、保藏與共享,近年來菌種資源的信息化整理和網(wǎng)絡(luò)建設(shè)得到了加強,全社會對農(nóng)業(yè)微生物菌種資源的信息和實物共享水平顯著提升。腐熟秸稈、固氮溶磷、改土培肥、抗病促生等微生物資源研究日益深入,篩選到了大量高效功能菌株,為微生物肥料產(chǎn)業(yè)化提供了技術(shù)保障;作物根際微生物和作物內(nèi)生菌研究取得進展,為微生物資源的利用提供了理論基礎(chǔ)。農(nóng)業(yè)環(huán)境微生物方面,針對農(nóng)田持久性有機污染物、殘留農(nóng)藥降解微生物資源的研究逐步深入,利用微生物資源和技術(shù)處理城鄉(xiāng)有機廢棄物取得階段性技術(shù)成果。植物病原微生物方面,針對作物、蔬菜病原微生物致病菌株的收集、整理工作取得階段性進展,為作物抗病、生物防治和生態(tài)調(diào)節(jié)劑研制提供了靶標菌種。
?。?)農(nóng)業(yè)肥料資源 開展肥料資源與養(yǎng)分管理的戰(zhàn)略研究,建立全國肥料施用狀況數(shù)據(jù)庫與作物肥料利用率數(shù)據(jù)庫,建立作物體系肥料需求預測系統(tǒng)。建立了化肥生產(chǎn)、銷售、儲存、運輸和生產(chǎn)原料數(shù)據(jù)庫,開展新型肥料產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究。綜合考慮與肥料相關(guān)的礦產(chǎn)資源、作物生產(chǎn)體系、動物生產(chǎn)體系、人類營養(yǎng)與消費、環(huán)境和經(jīng)濟等多方面因素,建立食物鏈養(yǎng)分流動模型,研究養(yǎng)分流動規(guī)律,尋找養(yǎng)分資源最優(yōu)管理技術(shù)。與聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO)、國際肥料工業(yè)協(xié)會(IFA)、國際植物營養(yǎng)研究所(IPNI)等組織及美國、歐洲等國家合作,研究國際肥料貿(mào)易、產(chǎn)業(yè)發(fā)展,以及肥料養(yǎng)分管理的最新研究資料和數(shù)據(jù)。
(6)農(nóng)業(yè)廢棄物資源 農(nóng)業(yè)廢棄物資源綜合利用理論取得重要進展,逐步開展了以碳足跡、生命周期評價等理論為基礎(chǔ)的農(nóng)業(yè)廢棄物資源綜合利用技術(shù)節(jié)能減排效果評價研究。此外,有關(guān)農(nóng)業(yè)廢棄物資源化綜合利用管理的法制研究也開始逐步細化,為進一步促進和規(guī)范未來我國農(nóng)業(yè)廢棄物資源化綜合利用做好準備。在技術(shù)領(lǐng)域,纖維素乙醇、沼氣高值化利用等取得了新的突破,將進一步改善農(nóng)民生活用能,促進農(nóng)村節(jié)能。
?。?)農(nóng)業(yè)資源遙感監(jiān)測 農(nóng)作物遙感監(jiān)測、農(nóng)業(yè)資源動態(tài)遙感監(jiān)測等方面的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用技術(shù)研究不斷深入,更高分辨率、多源遙感信息及其數(shù)據(jù)產(chǎn)品、定量遙感等遙感新技術(shù)等不斷得到應(yīng)用,在作物生理監(jiān)測、作物災害監(jiān)測以及作物產(chǎn)量檢測與預測等領(lǐng)域取得創(chuàng)新成果。精準農(nóng)業(yè)與數(shù)字農(nóng)業(yè)。定量遙感、物聯(lián)網(wǎng)以及無人機低空遙感等技術(shù)的發(fā)展,進一步提高了遙感等空間信息技術(shù)在精準農(nóng)業(yè)與數(shù)字農(nóng)業(yè)中應(yīng)用深度與廣度。
?。?)農(nóng)業(yè)區(qū)劃 結(jié)合“三農(nóng)”工作實際和農(nóng)業(yè)多功能性的特點,繼續(xù)深入開展農(nóng)業(yè)資源監(jiān)測評價研究,重點開展耕地流轉(zhuǎn)、耕地質(zhì)量、草地、水資源、轉(zhuǎn)基因作物、知識產(chǎn)權(quán)等領(lǐng)域的跟蹤調(diào)查,研究新形勢下農(nóng)業(yè)資源合理利用與保護。加強連片特困地區(qū)區(qū)劃研究、農(nóng)業(yè)區(qū)域格局演變研究、區(qū)域農(nóng)業(yè)戰(zhàn)略規(guī)劃研究等。
2. 重大成果
?。?)農(nóng)業(yè)土地資源 農(nóng)業(yè)土壤肥力培育、中低產(chǎn)田改良及農(nóng)業(yè)面源污染防控機理與技術(shù)研究取得重要進展。我國農(nóng)業(yè)土壤質(zhì)量整體水平呈現(xiàn)提升趨勢,局部地區(qū)有機質(zhì)退化速率有所減緩。土壤肥力質(zhì)量、土壤健康質(zhì)量和土壤環(huán)境質(zhì)量的協(xié)同提高越來越受到關(guān)注,相關(guān)基礎(chǔ)研究取得了較大進展。與此同時,構(gòu)建了一批土壤質(zhì)量實驗研究平臺,如耕地培育技術(shù)國家工程實驗室、農(nóng)業(yè)部面源污染控制重點開放實驗室等,促進了土壤質(zhì)量相關(guān)研究的持續(xù)深入開展。
?。?)農(nóng)業(yè)水資源 近年來,農(nóng)業(yè)水資源學科發(fā)展迅速,尤其是在農(nóng)業(yè)水資源利用與水環(huán)境保護、基于水驅(qū)動的土壤養(yǎng)分生物有效性、土壤水肥反演、作物抗旱生理、灌溉施肥技術(shù)和雨水集蓄痕量灌溉利用等研究領(lǐng)域取得了標志性成果。
(3)農(nóng)業(yè)氣候資源 農(nóng)業(yè)氣候資源分析應(yīng)用研究、氣候變化對我國種植制度和作物結(jié)構(gòu)布局的影響取得重要進展,作物光能利用潛力理論方面取得重大突破;農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)與能量傳輸進程及調(diào)控理論研究方面,提出了農(nóng)田水熱平衡與作物光能利用模式,溫室氣體通量測定等相關(guān)成果達到國際領(lǐng)先水平;農(nóng)業(yè)氣象災害規(guī)律和防控技術(shù)研究取得顯著進展,提出了“生物避災、制度救災、技術(shù)減災”減災理念。
(4)農(nóng)業(yè)微生物資源 從全國各地的作物根際土壤和植株樣品中分離獲得了自生及聯(lián)合固氮微生物菌種資源1500余株。篩選出一批具有固氮酶活性高等特性的特色微生物資源,在中低產(chǎn)田改良培肥等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實踐中發(fā)揮了積極的作用。發(fā)現(xiàn)了作物根際和農(nóng)田環(huán)境中可培養(yǎng)自生及聯(lián)合固氮微生物的優(yōu)勢種群類,以及水稻、小麥、玉米等作物內(nèi)生固氮菌的優(yōu)勢種群。
?。?)農(nóng)業(yè)肥料資源 在農(nóng)業(yè)肥料資源方面,以肥料養(yǎng)分持續(xù)高效利用為核心,圍繞無機肥料氮磷養(yǎng)分無效化阻控與增效、有機肥料氮磷生物轉(zhuǎn)化與碳氮互作,以及農(nóng)田養(yǎng)分協(xié)同優(yōu)化原理與方法三個科學問題開展研究。闡明了通過革新氮肥生產(chǎn)技術(shù)、改善農(nóng)田養(yǎng)分管理技術(shù),每年可以減少溫室氣體排放量相當于全國溫室氣體排放總量的6%,推進向低碳農(nóng)業(yè)的轉(zhuǎn)變;氮肥減排增效存在巨大潛力,通過技術(shù)革新,優(yōu)化氮肥工業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)使用,溫室氣體排放量可減到2005年的49%,國家應(yīng)將氮肥減排納入減排重點領(lǐng)域。新型緩控釋肥與有機肥的重大共性關(guān)鍵技術(shù)研究、新產(chǎn)品開發(fā)與產(chǎn)業(yè)化示范三個層次均取得重要進展,建成“緩控釋肥技術(shù)創(chuàng)新平臺”。
?。?)農(nóng)業(yè)廢棄物資源 圍繞纖維素乙醇取得的新進展和新突破,主要體現(xiàn)在秸稈乙醇產(chǎn)業(yè)化示范關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)、秸稈降解微生物的構(gòu)建及發(fā)酵工藝優(yōu)化、秸稈乙醇酶解發(fā)酵關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)、秸稈乙醇工程放大及關(guān)鍵設(shè)備開發(fā)等方面。
?。?)農(nóng)業(yè)資源遙感監(jiān)測 農(nóng)業(yè)定量遙感反演技術(shù)、遙感數(shù)據(jù)同化技術(shù)、天(遙感)-地(地面)-網(wǎng)(無線傳感網(wǎng))一體化的農(nóng)作物信息獲取理論方法和技術(shù)等取得重要進展。在精準施肥的土壤作物信息獲取、施肥處方生成、變量作業(yè)等的技術(shù)環(huán)節(jié)取得創(chuàng)新成果;針對我國復雜地形和復雜種植結(jié)構(gòu),發(fā)展和完善了農(nóng)作物遙感監(jiān)測理論方法和技術(shù)體系,創(chuàng)建了服務(wù)于農(nóng)業(yè)主管部門的全國農(nóng)作物遙感監(jiān)測業(yè)務(wù)運行系統(tǒng),為掌握全國糧食生產(chǎn)狀況、指導糧食生產(chǎn)和農(nóng)產(chǎn)品貿(mào)易發(fā)揮了重要作用。
?。?)農(nóng)業(yè)區(qū)劃 開展農(nóng)業(yè)區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展研究,在界定農(nóng)業(yè)區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展概念的基礎(chǔ)上,探討了農(nóng)業(yè)區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展的機制及其模型表達,建立了規(guī)模報酬遞增條件下兩地區(qū)一般均衡模型,構(gòu)建了農(nóng)業(yè)區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展的評價指標與方法體系。開展中國農(nóng)業(yè)資源安全保障研究,在分析農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力安全的基本理論與資源保障機制的基礎(chǔ)上,構(gòu)建了基于農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力安全的資源閾值模型與資源供給保障程度評測標準,測算了2020~2030年農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力安全的國家目標及其耕地、農(nóng)用水、草地和水產(chǎn)四大資源閾值,評估了同期我國農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力安全的資源保障程度,結(jié)合國情提出了農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力安全的資源保障體系。
三、國內(nèi)外研究比較
基礎(chǔ)研究是農(nóng)業(yè)科學的重要組成部分,是農(nóng)業(yè)技術(shù)進步的源泉,是推動農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的動力。近年來,我國基礎(chǔ)農(nóng)學研究取得了長足進步,在與生產(chǎn)相結(jié)合、解決生產(chǎn)應(yīng)用實踐上的整體研究實力顯著增強,新興學科和交叉學科不斷進步,研究水平大幅提升,在一些前沿技術(shù)取得了高水平成果,正在由“量”的擴張向“質(zhì)”的提升轉(zhuǎn)變。我國在作物雜種優(yōu)勢育種、作物病蟲害綜合防控、作物栽培技術(shù)、耕作制與農(nóng)作制度、農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃等方面研究居世界領(lǐng)先水平。然而,我國基礎(chǔ)農(nóng)學研究在整體上創(chuàng)新能力和研究水平方面,與發(fā)達國家先進水平比較還有較大差距,具體表現(xiàn)在以下四方面:
一是科研領(lǐng)軍人物缺乏。從基礎(chǔ)農(nóng)學研究隊伍看,我國缺少一批世界級的科研領(lǐng)軍人物,在主要分支學科領(lǐng)域還未形成具有前瞻眼光、站在國際科技前沿的學科帶頭人,以及通過他們的交流合作和互動取得具有世界先進水平的研究成果。為此,要繼續(xù)實施“新世紀百千萬人才工程”、“中青年科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才”和“新世紀神農(nóng)計劃”,加快培養(yǎng)代表國家最高水平的高層次領(lǐng)軍人物;依托國家重大科學工程、國家重點實驗室、各類重大科技計劃,積聚和培養(yǎng)優(yōu)秀尖子人才和領(lǐng)軍人物,在重點科技領(lǐng)域整合人才資源,形成優(yōu)秀創(chuàng)新團隊。擴大農(nóng)業(yè)科技合作與交流,吸引和引進農(nóng)業(yè)科研急需的高層次創(chuàng)新型人才。
二是基礎(chǔ)性、原創(chuàng)性研究匱乏。農(nóng)業(yè)原始性創(chuàng)新研究是一個國家農(nóng)業(yè)科技綜合實力和潛力的重要表現(xiàn),原創(chuàng)性的科研成果不僅能主導和指引該研究方向的一系列后續(xù)研究,還可以開辟新學科、新領(lǐng)域,取得具有創(chuàng)新性的科研成果,從而使一個國家在該領(lǐng)域保持領(lǐng)先地位。然而,長期以來,我國基礎(chǔ)農(nóng)學重視應(yīng)用開發(fā)研究,以解決生產(chǎn)應(yīng)用實踐問題為主,而基礎(chǔ)農(nóng)學研究多為跟蹤模仿,源頭創(chuàng)新極為薄弱。相比之下,發(fā)達國家基礎(chǔ)農(nóng)學研究體系較為完善,并形成不同學派進行交流,使科學家之間能夠各取所長,使科學思想撞擊出絢爛的學術(shù)火花,從而推動基礎(chǔ)農(nóng)學研究不斷向縱深發(fā)展。我們要根據(jù)國家重大需求,著眼于農(nóng)業(yè)的長遠發(fā)展,切實組織力量,超前部署發(fā)展,加強農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)和前沿技術(shù)研究,在作物基因組學、功能基因組學、生物信息學、農(nóng)作物雜種優(yōu)勢機理及利用、重大病蟲害發(fā)生規(guī)律及防控機理等取得重大進展。在幾個學科前沿領(lǐng)域,如光合作用、生物固氮、抗性機理、免疫機理、遺傳工程、農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等取得新的突破,為從根本上解決農(nóng)業(yè)問題提供科學依據(jù)。
三是科研基礎(chǔ)條件平臺薄弱。基礎(chǔ)農(nóng)學研究是高度集約、需要采用先進設(shè)備和試驗手段進行的科研工作。目前,我國與發(fā)達國家先進水平相比,我國在基礎(chǔ)農(nóng)學研究投入不足、實驗平臺建設(shè)整體水平仍有較大差距,缺少世界一流實驗室和試驗基地。我們要通過科技體制改革,按照“總量控制,統(tǒng)一規(guī)劃,突出重點,分步實施”的原則,在基礎(chǔ)農(nóng)學的重要分支學科領(lǐng)域、學科前沿領(lǐng)域和交叉科學領(lǐng)域,加大投入力度,加快國家實驗室和現(xiàn)代化試驗基地平臺建設(shè),逐步形成布局合理、裝備先進、共建共享、流動開放、高效運行的國家基礎(chǔ)農(nóng)學研究體系。
四是基礎(chǔ)農(nóng)學研究投入不足。長期以來,我國基礎(chǔ)農(nóng)學研究具有基礎(chǔ)性、公益性,應(yīng)以政府為主導,建立長期穩(wěn)定的投入機制。但是,長期以來,三類研究(基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究、開展研究)投入比例失調(diào),基礎(chǔ)研究經(jīng)費投入嚴重不足。據(jù)估計,“十一五”期間農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)研究僅占5%~8%,同世界發(fā)達國家相比,我國農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)研究投入偏低。根據(jù)有關(guān)資料表明,美國對農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)研究投入約占研發(fā)經(jīng)費的15%~20%,日本則在12%~17%,德國和法國穩(wěn)定在20%左右,并有不斷上升的勢頭。這種情況勢必影響我國農(nóng)業(yè)創(chuàng)新能力的提升。為逐步扭轉(zhuǎn)我國基礎(chǔ)研究投入強度偏低的狀況,建議正確處理好農(nóng)業(yè)三類研究的關(guān)系,統(tǒng)籌配置科技經(jīng)費,創(chuàng)新支持方式,穩(wěn)步加大基礎(chǔ)農(nóng)學的支持力度,實現(xiàn)農(nóng)業(yè)科學的三類研究的協(xié)調(diào)發(fā)展。
總體來講,在基礎(chǔ)農(nóng)學領(lǐng)域,我們既要看到已經(jīng)取得的重要進展和成果,也要清醒認識我們存在的差距與不足?,F(xiàn)將作物遺傳育種、農(nóng)業(yè)土壤、植物營養(yǎng)、農(nóng)田灌溉排水、作物病蟲害、作物栽培、耕作學與農(nóng)作制度、農(nóng)產(chǎn)品加工與保鮮、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全、農(nóng)業(yè)信息、農(nóng)業(yè)環(huán)境、農(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃等12個分支學科領(lǐng)域的國內(nèi)外研究比較分別闡述如下。
?。ㄒ唬┳魑镞z傳育種
近年來,國際上小麥遺傳育種學科發(fā)展的突出特點是越來越注重生物技術(shù)的研究與應(yīng)用。我國小麥育種在產(chǎn)量改良方面取得了舉世矚目的成績,抗旱轉(zhuǎn)基因小麥、細胞工程和誘變育種、輪回選擇育種等均居于國際領(lǐng)先水平,但總體上分子育種新技術(shù)應(yīng)用慢,可用的分子標記數(shù)量少,有關(guān)產(chǎn)量和抗病性的功能標記更少。玉米生產(chǎn)發(fā)達國家跨國種業(yè)集團已經(jīng)形成了以企業(yè)自身為主體的玉米育種創(chuàng)新體系,創(chuàng)建了種質(zhì)資源鑒定與評價、基因挖掘與利用、育種材料創(chuàng)制與測試等程序化、規(guī)模化平臺。我國國內(nèi)玉米種子企業(yè)研發(fā)方面相對落后,種質(zhì)資源創(chuàng)新不足,缺乏高效、規(guī)?;瘧?yīng)用的種質(zhì)改良技術(shù),整體種質(zhì)創(chuàng)新能力不足。我國的水稻育種成就卓著,水稻遺傳育種技術(shù)長期引領(lǐng)世界。與國外相比,我國的大豆育種方法基本上是采用傳統(tǒng)的選育方法,現(xiàn)代的分子輔助選擇技術(shù)、機械化大規(guī)模選育技術(shù)等在育種研究中的實際應(yīng)用較少。在分子標記實用化和輔助育種方面與國外差距較大,且在轉(zhuǎn)基因大豆品種商業(yè)化方面存在較大差距。我國在油菜應(yīng)用及應(yīng)用基礎(chǔ)研究領(lǐng)域具有一定優(yōu)勢,尤其是在雜種優(yōu)勢利用方面居世界領(lǐng)先地位,但在現(xiàn)代生物技術(shù)育種實踐方面與加拿大等先進國家相比還存在較大差距。我國目前已經(jīng)克隆若干棉花品種纖維品質(zhì)改良基因,但與生產(chǎn)應(yīng)用還有較大差距。
?。ǘ┺r(nóng)業(yè)土壤
在農(nóng)業(yè)土壤信息系統(tǒng)、數(shù)字土壤研究方面:土壤調(diào)查與制圖等研究越來越系統(tǒng)化,但全球各個國家數(shù)字土壤制圖技術(shù)的發(fā)展情況不同。我國在數(shù)字土壤制圖,如數(shù)字土壤制圖方法、土壤特性制圖、目的性采樣方法等方面,開展了具有國際先進水平的研究和應(yīng)用。在農(nóng)業(yè)土壤化學、土壤微生物學和土壤物理學研究方面:土壤粘土礦物學的傳統(tǒng)研究內(nèi)容在進一步深入;土壤酶學目前的研究已發(fā)展成為分子水平和生態(tài)系統(tǒng)水平的土壤酶,并與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和環(huán)境保護密切結(jié)合;在景觀尺度上研究土壤和水分質(zhì)量的空間變異,建立區(qū)域(或小流域)溶質(zhì)與水分管理模型已成為現(xiàn)代土壤物理學在實際應(yīng)用中一個最主要亮點。在農(nóng)業(yè)土壤污染修復、土壤改良、土壤侵蝕與退化等研究方面:土壤污染修復機理的研究多集中在污染物在不同土壤中的生物、化學有效性,及其遷移轉(zhuǎn)化的動力學過程;應(yīng)用研究主要是采用石灰、有機物料、含鐵礦物(礦渣)原位固定土壤中的污染物,通過改變pH等土壤性質(zhì)來降低污染物的有效性,從而達到修復的目的。目前很多國外土壤侵蝕研究學者側(cè)重于從更廣泛、更綜合的角度來評價土壤侵蝕標準,其次就是土壤顆粒組成、尺度,尤其是土表顆粒特性對侵蝕影響的研究;土壤退化研究主要側(cè)重于土壤退化內(nèi)在機制、退化演變過程、評價指標、土壤退化與生態(tài)環(huán)境安全等方面。
?。ㄈ┲参餇I養(yǎng)
不同國家和地區(qū)的植物營養(yǎng)學研究,各具特色。例如,美國在土壤環(huán)境與過程、植物營養(yǎng)的生物學過程、根際互作過程與調(diào)控、養(yǎng)分資源與養(yǎng)分循環(huán)以及土壤-植物系統(tǒng)的環(huán)境效應(yīng)與污染控制等方面具有突出優(yōu)勢。歐盟國家在生物學過程、根際互作過程與調(diào)控、養(yǎng)分資源與養(yǎng)分循環(huán)以及土壤-植物系統(tǒng)的環(huán)境效應(yīng)與污染控制等方面具有一定優(yōu)勢。澳大利亞在土壤環(huán)境與過程、植物營養(yǎng)的生物學過程、根際互作過程與調(diào)控等方面具有特色和優(yōu)勢。日本在植物營養(yǎng)的土壤環(huán)境與過程、根際互作過程與調(diào)控以及土壤-植物系統(tǒng)的環(huán)境效應(yīng)與污染控制等方面具有一定優(yōu)勢。與上述國家相比,我國植物營養(yǎng)學研究具有自身的特色和優(yōu)勢。在養(yǎng)分資源管理方向,研究涵蓋了從應(yīng)用基礎(chǔ)研究到應(yīng)用技術(shù)研究各個方面,在多個研究領(lǐng)域處于國際領(lǐng)先水平,是學科的優(yōu)勢方向之一。在根際過程與調(diào)控機制方向,我國將根際過程和調(diào)控機制與我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實際實現(xiàn)了緊密結(jié)合,形成了特色鮮明的植物根際營養(yǎng)理論體系。在作物養(yǎng)分高效的分子機理與遺傳改良方向,分子生物學技術(shù)的發(fā)展及其向農(nóng)業(yè)資源利用研究領(lǐng)域的滲透極大促進了作物養(yǎng)分高效利用機理研究,包括:植物對氮、磷、鉀、鐵等養(yǎng)分吸收機制及其信號傳遞途徑;利用遺傳手段來改良植物的營養(yǎng)性狀;通過轉(zhuǎn)基因手段提高作物對主要養(yǎng)分的吸收和利用效率及籽粒的營養(yǎng)品質(zhì)等。
?。ㄋ模┺r(nóng)田灌溉排水
在灌溉排水技術(shù)領(lǐng)域,國內(nèi)外研究的比較主要集中在以下六個方面:一是作物需水和農(nóng)田水分調(diào)控方面。我國總體水平已與國外相當,在作物水分生理調(diào)控及非充分灌溉模式方面具有明顯的特色。在區(qū)域作物需水調(diào)控方面,與國外先進國家相比,我國作物缺水診斷存在一定誤差,在多源灌溉信息的挖掘、融合及區(qū)域作物需水與調(diào)控決策服務(wù)系統(tǒng)等新技術(shù)、新產(chǎn)品研發(fā)方面差距明顯。二是地面灌技術(shù)方面。我國地面灌溉技術(shù)研究在理論、技術(shù)應(yīng)用模式等方面與國外基本處在同一層次,但在先進實用的地面灌溉設(shè)備和設(shè)施開發(fā)方面差距較大。三是噴灌技術(shù)方面。我國在噴頭研制方面與國外發(fā)達國家相比在理論研究和技術(shù)水平上仍存在一定差距。在精準灌溉和灌溉系統(tǒng)的自動控制方面,我國與國際領(lǐng)先水平的差距較大:發(fā)達國家重視高新技術(shù)的應(yīng)用,而我國已開始研究遙感、網(wǎng)絡(luò)等高新技術(shù)在噴灌水肥自動化管理方面的應(yīng)用,但在硬件和軟件方面都有較大差距。四是微灌技術(shù)方面。我國地下滴灌技術(shù)在專門設(shè)備和應(yīng)用管理技術(shù)參數(shù)等方面連續(xù)性研究不夠,缺乏長期的示范應(yīng)用實踐。在微灌技術(shù)應(yīng)用管理技術(shù)方面的研究基本與發(fā)達國家同步。五是農(nóng)田排水技術(shù)方面。在設(shè)施農(nóng)業(yè)排水、排水與生態(tài)工程及生物工程相結(jié)合、漬害田的標定與識別技術(shù)等方面,我國仍處于跟蹤國際前沿、進行局部研發(fā)的階段。國外農(nóng)業(yè)面源污染控制已經(jīng)總結(jié)出相對完善的制度和技術(shù)體系,而我國排水技術(shù)和法規(guī)的執(zhí)行效果還非常有限。六是再生水灌溉。與國外相比,我國再生水灌溉研究領(lǐng)域與范圍仍有一定差距,國外重視再生水灌溉法規(guī)體系建設(shè)、再生水灌溉標準制定、再生水灌溉環(huán)境評價與監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)建設(shè)等。
?。ㄎ澹┳魑锊∠x害
在農(nóng)業(yè)昆蟲學研究方面:近年我國農(nóng)業(yè)昆蟲學已有很大發(fā)展,有的研究術(shù)或分支學科已達到國際先進水平,但總體上與發(fā)達國家相比,仍存在較大的差距。主要表現(xiàn)為:①高新技術(shù)、原創(chuàng)性研究、前沿科研手段與歐美發(fā)達國家相比,還存在很大的差距。②科研產(chǎn)品市場意識薄弱,專利意識淡薄,缺乏研究集成單項技術(shù)成果和大規(guī)模應(yīng)用的配套技術(shù),缺乏上規(guī)模的害蟲防治、資源昆蟲利用的企業(yè),產(chǎn)學研結(jié)合不緊密。③我國科研投入有效機制欠缺,缺乏研究的系統(tǒng)性。④昆蟲基因組與功能基因組研究相當滯后。而且,國外非常重視利用模式昆蟲學深入開展昆蟲的生長發(fā)育和調(diào)控的研究,但我國利用模式昆蟲開展的研究仍然偏少。在植物病理學研究方面:近年來,我國在植物病理學基礎(chǔ)和應(yīng)用方面的研究水平得到迅速提升,但與歐美等發(fā)達國家相比整體水平仍存在較大差距。主要表現(xiàn)為:①缺乏在國際舞臺上有重大影響的領(lǐng)軍人才,能夠引領(lǐng)植物病理學科研究方向的專家缺乏。②研究工作的原創(chuàng)性不強,許多研究工作還處于跟蹤效仿國際發(fā)展前沿領(lǐng)域、追蹤別人研究熱點的階段。③沒有真正將新技術(shù)與我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和學科發(fā)展需要有機地結(jié)合起來,使得研究工作缺乏我們自己的特色。④主攻研究方向不夠穩(wěn)定持續(xù),不少研究人員的注意力常常隨資助項目發(fā)生變化,使得研究領(lǐng)域?qū)挿?,難以形成長期的科研積累和沉淀,因而也難以取得具有特色的創(chuàng)新性成果。
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近年來全球出現(xiàn)了新一輪糧食、能源雙重危機,糧食、能源價格持續(xù)大幅上揚,世界各國均把提高糧食產(chǎn)量作為農(nóng)業(yè)的重中之重,尋求替代石油等能源作物的研究迅速興起。近兩年來,在應(yīng)對化解這場糧食危機中,我國農(nóng)業(yè)發(fā)展取得舉世矚目的成就,糧食實現(xiàn)八連增,其中作物高產(chǎn)栽培技術(shù)的普及應(yīng)用發(fā)揮了不可替代的作用。我國作物栽培學科在作物高產(chǎn)、資源高效的理論與技術(shù)創(chuàng)新上,在同區(qū)域不同作物的高產(chǎn)高效技術(shù)模式上取得了重要進展。但在規(guī)?;瘷C械化生產(chǎn)上,資源高效利用上,在生產(chǎn)效率上與先進國家相比相差較大的差距。我國作物生產(chǎn)要兼顧高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)和高效,主攻單產(chǎn)的提高將是進一步緩解人地矛盾的必然選擇。隨著世界和我國糧食等作物產(chǎn)品的持續(xù)增長需求,作物栽培以高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效、生態(tài)、安全的綜合目標,形成了超高產(chǎn)技術(shù)、優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)協(xié)調(diào)技術(shù)、精準定量技術(shù)、資源高效利用與節(jié)能減排技術(shù)、全程機械化技術(shù)、輕簡技術(shù)、大面積均衡增產(chǎn)技術(shù)等重要研究內(nèi)容和主攻方向。
?。ㄆ撸└鲗W與農(nóng)作制度
我國耕作學與農(nóng)作制的特色和優(yōu)勢主要體現(xiàn)在與生產(chǎn)實際密切結(jié)合上,具有強烈中國特色。與國外同類學科比較,我國耕作學與農(nóng)作制研究的特色和不足表現(xiàn)在:一是我國耕作學與農(nóng)作制研究一直致力于高產(chǎn)潛力開發(fā)和資源高效利用,其特色和優(yōu)勢主要體現(xiàn)在與生產(chǎn)實際密切結(jié)合。二是國際農(nóng)作制研究不斷向深度與廣度擴展,而我國農(nóng)作制研究領(lǐng)域和范圍較窄,技術(shù)手段比較單一,學科交叉能力較弱。三是在保護性耕作基礎(chǔ)上提出的保護性農(nóng)業(yè),是一種新的農(nóng)業(yè)耕作制度和技術(shù)體系,一些國際組織或國際公約已經(jīng)開始在世界各地示范推廣保護性農(nóng)業(yè);我國在該領(lǐng)域相對起步較慢,基礎(chǔ)研究積累少,關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)和技術(shù)集成配套不足,與國際先進水平有明顯差距。四是我國精準農(nóng)作技術(shù)發(fā)展相對緩慢,與發(fā)達國家差距很大,尤其缺乏從耕作制度系統(tǒng)層次上的整體設(shè)計與配套技術(shù)模式,這也成為了我國未來耕作學科和耕作制度發(fā)展需要拓展的重要領(lǐng)域。
?。ò耍┺r(nóng)產(chǎn)品加工與保鮮
在糧油加工方面:與發(fā)達國家相比,我國在稻米深加工、小麥制粉生產(chǎn)、油脂加工業(yè)等方面仍存在較大差距,高新技術(shù)沒有得到廣泛應(yīng)用,自主創(chuàng)新能力不足。在果蔬加工方面:與發(fā)達國家相比,我國果蔬加工科技創(chuàng)新與轉(zhuǎn)化能力薄弱,專用加工品種缺乏和原料基地不足,果蔬加工技術(shù)與加工裝備制造水平低,標準體系與質(zhì)量控制體系不完善,新型高附加值產(chǎn)品少,資源綜合利用水平低,加工企業(yè)規(guī)模小、行業(yè)集中度不高。在畜產(chǎn)品加工方面:發(fā)達國家畜產(chǎn)品加工已實現(xiàn)與現(xiàn)代科技有機結(jié)合,并開展基于計算機技術(shù)的生物信息學研究。與之相比,我國在畜禽屠宰與加工方面差距巨大。在水產(chǎn)加工方面:我國水產(chǎn)加工科技發(fā)展水平與發(fā)達國家相比依然存在很大差距,尤其是基礎(chǔ)研究起步較晚,應(yīng)用研究和高技術(shù)研究較為薄弱,缺少適應(yīng)于支撐水產(chǎn)品加工業(yè)快速發(fā)展的技術(shù)支撐和科技儲備。在采后保鮮方面:與發(fā)達國家相比,我國對采后保鮮與物流的全鏈條發(fā)展的研究起步較晚,差距較大:我國果品采收尚未做到按成熟度分期采收和采用專用機械采收;果蔬采后預冷處理還處于起步階段;缺乏用于果蔬預冷的專用庫;人均冷庫占有量和現(xiàn)有冷庫自動化程度較低;冷庫區(qū)域分布不均衡。
(九)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全
國內(nèi)外研究的比較主要集中在四個方面:一是多類別污染物的綜合分析技術(shù)已經(jīng)開始得到了快速發(fā)展。在儀器確證檢測方面:目前的方法標準檢測污染物或產(chǎn)品都還比較單一,效率較低,有待完善和優(yōu)化。在快速檢測技術(shù)方面:污染物免疫分析技術(shù)在世界范圍內(nèi)被廣泛應(yīng)用,其發(fā)展不斷趨向簡單化和集成化。在未知污染物鑒別技術(shù)方面:國內(nèi)外已開始利用液相色譜-高分辨飛行時間串聯(lián)質(zhì)譜的精準分子量測定,以及高通量篩查能力對潛在的污染物進行快速的篩查鑒別。二是多種化學污染物的協(xié)同或累積性風險評估逐漸得到重視。具體表現(xiàn)為:更注重高精尖前端技術(shù)為風險評估提供支撐;更關(guān)注農(nóng)產(chǎn)品中混合污染物累積性風險;更關(guān)注農(nóng)產(chǎn)品中混合污染物之間聯(lián)合作用對累積性風險的影響;注重風險評估系統(tǒng)平臺對風險評估技術(shù)的整合以及風險預警管理。三是污染物在農(nóng)產(chǎn)品代謝、遷移和消解等行為機制有待進一步研究。在農(nóng)產(chǎn)品藥物污染方面:我國農(nóng)獸藥殘留在農(nóng)產(chǎn)品中的殘留代謝行為和控制技術(shù)研究取得了一定的成效,但對很多具有高風險的農(nóng)獸藥殘留行為仍不清楚。在生物毒素方面:國內(nèi)外對糧油產(chǎn)品中生物毒素研究不斷深入,對油料生物毒素的產(chǎn)生菌種及其菌落的形態(tài)特征以及培養(yǎng)條件等,已有大量深入的研究。在重金屬和持久性有機污染物方面:稻米鎘的污染狀況基本明確,修復技術(shù)尚不成熟;我國持久性有機污染物的研究水平得到了一定提升,但對于環(huán)境污染物在農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)加工過程中的殘留蓄積、遷移及代謝等行為研究較少。四是農(nóng)產(chǎn)品標準的整合與協(xié)調(diào)仍需進一步重視。目前,食品安全標準呈現(xiàn)出向基礎(chǔ)標準進行整合過度的趨勢,與發(fā)達國家相比,我國農(nóng)產(chǎn)品及食品安全標準技術(shù)落后,缺乏科學性與可操作性。
?。ㄊ┺r(nóng)業(yè)信息
在農(nóng)業(yè)信息學理論與方法研究方面:目前發(fā)達國家制定了相應(yīng)的國家發(fā)展戰(zhàn)略和規(guī)劃,并已在高校開設(shè)了這一專業(yè)。而我國雖然在農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)模擬模型、虛擬農(nóng)業(yè)、遙感系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)決策支持系統(tǒng),精準農(nóng)業(yè)和數(shù)字農(nóng)業(yè)等分支學科領(lǐng)域方面逐漸形成了理論及方法體系,但農(nóng)業(yè)信息學學科理論體系還沒有完全建立。在農(nóng)業(yè)信息學三大分支學科發(fā)展方面:①農(nóng)業(yè)信息技術(shù)。我國建立了支持農(nóng)業(yè)科研的農(nóng)業(yè)科學數(shù)據(jù)中心和農(nóng)業(yè)科技文獻信息平臺等一批有影響的農(nóng)業(yè)信息資源,但在信息資源組織、共享與高效利用等方面的研究還不夠深入;在空間信息融合、農(nóng)田信息采集、智能變量農(nóng)業(yè)裝備、精準生產(chǎn)管理決策模型等方面研究已達到國外先進水平,但在適合國情的便攜式精確農(nóng)業(yè)作業(yè)設(shè)備、智能化農(nóng)業(yè)裝備和設(shè)施等方面開發(fā)不足;農(nóng)業(yè)智能化專家系統(tǒng)和作物建模的研究與應(yīng)用已在國際上有一定的影響,但在農(nóng)業(yè)知識整理和收集,農(nóng)業(yè)專家知識獲取、作物模擬模型,以及農(nóng)業(yè)宏觀管理專家系統(tǒng)等方面還需要深入研究;物聯(lián)網(wǎng)、3G等新一代信息技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用,目前國內(nèi)外研究基本處于同步階段。②農(nóng)業(yè)信息分析。近年來,我國在農(nóng)業(yè)信息分析研究領(lǐng)域進展較快,在農(nóng)業(yè)信息分析的理論、方法、技術(shù)等方面取得了重要進展,理論與技術(shù)體系逐漸完善,正逐漸與國外縮小差距。③農(nóng)業(yè)信息管理研究。農(nóng)業(yè)信息管理研究在發(fā)達國家發(fā)展較快,在農(nóng)業(yè)本體、數(shù)據(jù)融合、知識關(guān)聯(lián)、元數(shù)據(jù)、知識組織等方面研究一直處于技術(shù)前沿,在信息流處理、數(shù)據(jù)挖掘、知識服務(wù)等技術(shù)上原創(chuàng)性強、實用性強,均值得我們很好地參考和借鑒。
(十一)農(nóng)業(yè)環(huán)境
在氣候變化農(nóng)業(yè)影響與適應(yīng)對策方面,與國外同類研究相比,還缺乏系統(tǒng)性和深入研究,對機理的研究及試驗研究還不多。我國研究距實際應(yīng)用還有較大距離,且這些適應(yīng)氣候變化技術(shù)和措施的成本和效果也缺乏定量評估,在氣候變化影響評估范圍、資料收集、評估方法和評估工具方面還存在很大不足。在農(nóng)業(yè)污染控制方面,發(fā)達國家對農(nóng)業(yè)污染主要是采用源頭控制的對策,而且對點源和面源污染進行分類控制。在退化或污染農(nóng)業(yè)環(huán)境修復方面,我國與歐美等發(fā)達國家還存在較大差距,主要表現(xiàn)在無論是對酸化、鹽漬、沙化等退化農(nóng)業(yè)環(huán)境還是對重金屬、難降解有機物染物、農(nóng)膜等引起的污染農(nóng)業(yè)環(huán)境的修復研究多限于實驗室階段,對產(chǎn)品開發(fā)和大面積的田間應(yīng)用等研究相對缺乏。在農(nóng)業(yè)環(huán)境工程方面,與達國家相比,我國的現(xiàn)代化設(shè)施農(nóng)業(yè)離真正的工廠化農(nóng)業(yè)還有較大差距,我國畜禽環(huán)境工程在研究范圍和深度上與國外發(fā)達國家相比也存在一定差距。在農(nóng)業(yè)生物多樣性利用與保護方面,我國在利用農(nóng)業(yè)生物多樣性開展作物病蟲草害防治取得一定成效,在圍繞間作、混作、混播不同基因型作物品種來防治病蟲害,探討物種多樣性利用技術(shù)與模式取得較大成效,在國際上具有重要影響。在農(nóng)業(yè)環(huán)境風險管理方面,與世界先進國家相比,我國在環(huán)境應(yīng)急監(jiān)測技術(shù)和方法、預測和評價模型建立等方面還相當落后,農(nóng)業(yè)環(huán)境質(zhì)量信息化建設(shè)亟待開展。發(fā)達國家一直十分重視農(nóng)業(yè)環(huán)境管理中的立法工作,而我國尚缺乏操作層面上的技術(shù)指標和規(guī)程。
?。ㄊ┺r(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃
在農(nóng)業(yè)土壤資源方面:在研究方法學上,各國科學家都十分重視土壤學與其它學科的交叉與融合,重視信息技術(shù)、生物技術(shù)及現(xiàn)代分析技術(shù)的應(yīng)用;在研究對象上,重視土壤圈與其它圈層的物質(zhì)與能量交換、土壤生產(chǎn)功能的同時,開始重視土壤的社會功能、環(huán)境功能的研究。在農(nóng)業(yè)水資源方面:我國在土壤生物配位模型、抗旱生理調(diào)虧灌溉、膜下痕(微)量滴灌施肥和旱地生態(tài)涵養(yǎng)水源等水資源高效利用、水環(huán)境保護理論與方法研究方面現(xiàn)已達到國際先進水平,農(nóng)藝節(jié)水技術(shù)一直保持著與國外同步發(fā)展的態(tài)勢,但在農(nóng)業(yè)水資源利用學科基礎(chǔ)、節(jié)水設(shè)備工程和材料等領(lǐng)域的研究與發(fā)達國家差距很大。在農(nóng)業(yè)氣候資源方面:我國在農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃、農(nóng)業(yè)氣候資源利用等方面處于國際領(lǐng)先地位,但與發(fā)達國家相比,在基礎(chǔ)理論研究與氣候模型、農(nóng)業(yè)氣候資源監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、農(nóng)業(yè)氣候資源監(jiān)測儀器和農(nóng)業(yè)氣象災害防災減災技術(shù)等方面,還有較大差距。在農(nóng)業(yè)微生物資源方面:與歐美發(fā)達國家相比,我國對農(nóng)業(yè)微生物資源的認識不足,研究不深,利用程度較低,科研力量嚴重不足。在農(nóng)業(yè)肥料資源方面:發(fā)達國家較為關(guān)注的是環(huán)境與食品安全問題,優(yōu)化施肥的目標是改善作物品質(zhì),且施肥理論與方法研究更偏重于農(nóng)機農(nóng)藝相結(jié)合。在農(nóng)業(yè)廢棄物資源方面:同發(fā)達國家相比,我國農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用研究在秸稈乙醇高效水解酶低成本生產(chǎn)技術(shù)、沼氣提純加壓灌裝技術(shù)、秸稈發(fā)電和沼氣發(fā)電上網(wǎng)適用技術(shù)、污泥無害化處理和肥料化利用技術(shù)等方面存在較大差距。在農(nóng)業(yè)資源遙感監(jiān)測方面:我國在農(nóng)作物遙感、農(nóng)業(yè)資源動態(tài)監(jiān)測、農(nóng)業(yè)災害遙感、精準農(nóng)業(yè)和數(shù)字農(nóng)業(yè)等研究和應(yīng)用方面,與國際先進水平相比還有很大差距。在農(nóng)業(yè)區(qū)劃方面:農(nóng)業(yè)區(qū)域的形成演變規(guī)律、農(nóng)業(yè)區(qū)域發(fā)展的動力機制及其模型表達、區(qū)域協(xié)調(diào)及其區(qū)域調(diào)控政策設(shè)計、區(qū)域發(fā)展規(guī)劃方法等方面的研究急待深入系統(tǒng)地開展;急需加強現(xiàn)代信息采集技術(shù)的應(yīng)用采集研究數(shù)據(jù),改善農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究的數(shù)據(jù)支持能力。
四、未來發(fā)展趨勢及展望
(一)戰(zhàn)略需求與未來挑戰(zhàn)
黨的十八大將創(chuàng)新驅(qū)動作為國家戰(zhàn)略擺在了國家發(fā)展全局的核心位置,將科技創(chuàng)新提到了前所未有的高度。這是國家應(yīng)對日趨激烈的國際科技競爭的必然選擇,也是解決當前經(jīng)濟社會發(fā)展中諸多瓶頸問題的戰(zhàn)略需求。在農(nóng)業(yè)科技領(lǐng)域,我國面臨著發(fā)達國家“蓄勢占勢”和發(fā)展中國家“追趕比拼”的強大壓力,國家迫切需要通過科技創(chuàng)新解決糧食增產(chǎn)、農(nóng)民持續(xù)增收等問題,突破農(nóng)業(yè)生產(chǎn)高投入、高消耗和資源環(huán)境約束日益趨緊的制約,率先搶占世界農(nóng)業(yè)科技制高點,掌握未來農(nóng)業(yè)發(fā)展的主動權(quán)。推動我國農(nóng)業(yè)科技發(fā)展,基礎(chǔ)農(nóng)學研究帶來的科技進步是有力支撐和先鋒引領(lǐng)。要立足全局,增強基礎(chǔ)農(nóng)學研究、加快農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新的緊迫感和使命感。提升原始創(chuàng)新能力、突破農(nóng)業(yè)科技關(guān)鍵技術(shù)、解決“三農(nóng)”重大科技需求。
?。ǘ┪磥碲厔莺椭攸c領(lǐng)域 基礎(chǔ)農(nóng)學的未來發(fā)展,既要遵循基礎(chǔ)科學的發(fā)展規(guī)律,又要突出農(nóng)學學科的自身特點。通過對我國基礎(chǔ)農(nóng)學發(fā)展現(xiàn)狀的分析,充分借鑒發(fā)達國家的先進經(jīng)驗,基礎(chǔ)農(nóng)學研究的未來趨勢可以概況為以下幾點:
一是基礎(chǔ)農(nóng)學研究與農(nóng)業(yè)科技、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)合緊密?;A(chǔ)農(nóng)學研究的一體化、集成化、綜合化成為新趨勢、新特點。隨著我國經(jīng)濟社會快速發(fā)展,糧食安全與地方經(jīng)濟、農(nóng)民增收,集約化高產(chǎn)與農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全,生產(chǎn)力持續(xù)提高與資源生態(tài)安全,農(nóng)戶生產(chǎn)模式與農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化等矛盾日趨突出,應(yīng)對復雜的重大科學問題和社會問題,如作物生產(chǎn)、資源利用、氣候變化、農(nóng)產(chǎn)品安全、產(chǎn)業(yè)發(fā)展等“從產(chǎn)地到餐桌”的各個環(huán)節(jié),提供一體化、集成化、綜合化的解決方案成為基礎(chǔ)農(nóng)學研究的新特點。深入探索和不斷發(fā)展基礎(chǔ)農(nóng)學及分支學科領(lǐng)域的理論、技術(shù)與方法,多角度剖析科學前沿問題,集成多種先進技術(shù)手段,綜合解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展遇到的諸多問題,是現(xiàn)階段基礎(chǔ)農(nóng)學研究的重點任務(wù)和方向。為此,切實加強基礎(chǔ)農(nóng)學研究,不斷提高自主創(chuàng)新能力,著力突破農(nóng)業(yè)重大關(guān)鍵技術(shù)和共性技術(shù),促進成果推廣與應(yīng)用 ,以保障國家糧食安全、生態(tài)安全、農(nóng)民持續(xù)增收,提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機械化、信息化水平,全面提升農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化水平,推動現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
二是基礎(chǔ)農(nóng)學研究宏觀、微觀發(fā)展相結(jié)合。基礎(chǔ)農(nóng)學研究正在宏觀和微觀兩個層面上分別向著最復雜、最基本的方向快速發(fā)展,并隨著科學發(fā)展進入“大科學”時代,學科間相互交叉、滲透、融合,不斷產(chǎn)生新的亮點和新的理論,宏觀、微觀發(fā)展有機結(jié)合,出現(xiàn)日益繁榮、日新月異的新進展。在宏觀層面上,建立在多學科基礎(chǔ)上的復雜系統(tǒng)研究已經(jīng)列入重大科學研究的議事日程,國家也出臺了許多相關(guān)科研項目予以扶持,如強化對資源環(huán)境、氣候變化、生態(tài)系統(tǒng)的研究,將對經(jīng)濟、社會和人類自身的發(fā)展產(chǎn)生重大影響。在微觀層面上,隨著基礎(chǔ)科學研究的縱深發(fā)展和研究手段的不斷進步,基礎(chǔ)農(nóng)學研究將不斷細化、具體和精準,如對作物分子技術(shù)、基因組學、功能基因組學、生物信息學、數(shù)字農(nóng)業(yè)、生物制品創(chuàng)制、病蟲害綜合防控等,可能引起全新的技術(shù)革命。今后要努力促進多學科、多層次地研究農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)科學問題,瞄準學科前沿和國家重大需求,準確把握學科的發(fā)展趨勢,積極發(fā)展綜合學科和交叉學科,培養(yǎng)新的學科增長點,實現(xiàn)基礎(chǔ)農(nóng)學學科良性、健康、快速發(fā)展。
三是現(xiàn)代研究手段將推進基礎(chǔ)農(nóng)學進程,現(xiàn)代生物技術(shù)、信息技術(shù)將成為新的生長點。世界科學技術(shù)成果以及先進的研究手段、方法和工具等,不斷惠及、應(yīng)用于基礎(chǔ)農(nóng)學研究之中?,F(xiàn)代生物技術(shù)是當今發(fā)展最快的高技術(shù)領(lǐng)域之一,正在解決人類面臨的糧食、資源、環(huán)境、能源及效率等可持續(xù)發(fā)展瓶頸問題,將發(fā)揮著巨大的作用。目前已進入至關(guān)重要的搶占技術(shù)制高點與經(jīng)濟增長點的戰(zhàn)略機遇期,我國農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的快速發(fā)展,加上生物資源優(yōu)勢和潛在的市場需求,未來生物技術(shù)將成為高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效農(nóng)業(yè)的助推器。而信息科技日新月異的發(fā)展,正在以前所未有的速度改造著農(nóng)業(yè)、工業(yè)和服務(wù)業(yè),催生了新的行業(yè)革命,信息化已經(jīng)成為各行業(yè)現(xiàn)代化的制高點。在信息技術(shù)不斷滲透農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)營、管理和服務(wù)的過程中,農(nóng)業(yè)信息技術(shù)已經(jīng)成為農(nóng)業(yè)信息化的不竭動力,是新一輪農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的關(guān)鍵支撐。
四是基礎(chǔ)農(nóng)學國際合作廣度、深度不斷拓展,但競爭局面日趨復雜。依靠科學技術(shù)實現(xiàn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)利用,促進農(nóng)業(yè)、食物與經(jīng)濟社會和諧發(fā)展愈益成為各國共同面對的戰(zhàn)略選擇,科學技術(shù)作為核心競爭力愈益成為國家間競爭的焦點?;A(chǔ)農(nóng)學研究的國際化趨勢將明顯加快,在研究內(nèi)容上,全球性氣候變化及其對農(nóng)業(yè)影響、全球性和區(qū)域性氣象災害及病蟲害預測與防控、農(nóng)業(yè)水資源開發(fā)及合理利用、環(huán)境跨界污染防治、作物基因組研究、生物多樣性及其農(nóng)業(yè)利用等成為國際合作的重要切入點;在研究手段上,高新技術(shù)的運用走向成熟,研究資源將進一步整和優(yōu)化,跨地區(qū)、跨部門合作及全球合作等交流與協(xié)作方式,將成為新潮流。但在這個過程中,國際間競爭必將日益激烈,國家經(jīng)濟利益與政治利益不斷博弈,基礎(chǔ)農(nóng)學研究不可避免的要受其限制,并將反之影響農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
現(xiàn)將作物遺傳育種、農(nóng)業(yè)土壤、植物營養(yǎng)、農(nóng)田灌溉排水、作物病蟲害、作物栽培、耕作學與農(nóng)作制度、農(nóng)產(chǎn)品加工與保鮮、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全、農(nóng)業(yè)信息、農(nóng)業(yè)環(huán)境、農(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃等12個分支領(lǐng)域未來發(fā)展的重點領(lǐng)域和優(yōu)先方向闡述如下。
1. 作物遺傳育種
高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、多抗品種依然是我國作物遺傳育種的重點,同時應(yīng)注意適應(yīng)資源高效利用及機械化種植的新品種的培育,以提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率,增加農(nóng)民收人,增強產(chǎn)業(yè)國際競爭力。未來幾年作物遺傳育種的發(fā)展需要加強育種理論、方法、技術(shù)和材料的研發(fā)與創(chuàng)新,加強傳統(tǒng)育種技術(shù)與現(xiàn)代高新技術(shù)的結(jié)合,充分利用國外先進的研究成果,廣泛挖掘作物種質(zhì)資源中高產(chǎn)、高抗和優(yōu)質(zhì)的新基因,創(chuàng)新一批突破性新種質(zhì),將其盡快地應(yīng)用到育種實踐中。同時,加強農(nóng)機與農(nóng)藝的結(jié)合,推進農(nóng)業(yè)機械化,提高玉米生產(chǎn)水平,改善傳統(tǒng)的玉米耕作栽培技術(shù)和作業(yè)程序,以保證增產(chǎn)增收。
2. 農(nóng)業(yè)土壤
農(nóng)業(yè)土壤學的發(fā)展趨勢可以從以下4個方面闡述:①研究方法的規(guī)范化、標準化和定量化。信息技術(shù)、計算機技術(shù)、土壤分析技術(shù)等的迅速發(fā)展和在土壤學研究中的應(yīng)用,促進了土壤學研究方法不斷走向規(guī)范化、標準化和定量化。②新技術(shù)、新方法的應(yīng)用更加廣泛。當前,各種現(xiàn)代實驗手段和方法及計算技術(shù)正不斷應(yīng)用于土壤學研究,特別是計算技術(shù)、現(xiàn)代分析測試技術(shù)和3S技術(shù)(GIS、GPS和RS技術(shù))在土壤學研究中的應(yīng)用明顯加快,并已成為現(xiàn)代土壤學研究的重要方法。③更重視土壤資源高效利用與生態(tài)環(huán)境保護。我國土地資源人均占有量少、后備耕地資源匱乏,農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境污染對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、特別是農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量已帶來了十分嚴重的影響,在今后相當長一段時期內(nèi),與土壤資源高效利用與生態(tài)環(huán)境保護有關(guān)的研究將會受到愈來愈多的重視。④長期的定位研究越來越重要,必須建立長期的定位試驗站來監(jiān)測土壤的時空變化規(guī)律及人類活動對它的影響及其反饋。目前,一些發(fā)達國家多有幾十年甚至幾百年的長期試驗站,如英國洛桑試驗站對土壤的監(jiān)測至今已有160年的歷史,即使像發(fā)展中國家的印度,這種長期試驗站亦有數(shù)十年歷史。因而,為長期和穩(wěn)定的獲得土壤變化的各種信息,長期定位研究就成為必不可少的重要手段。
重點研究方向有:①土壤養(yǎng)分資源高效利用技術(shù)研究,②土壤有機質(zhì)提高機制與生產(chǎn)力關(guān)系的研究,③土壤肥力演變規(guī)律與評價體系研究,④障礙及低產(chǎn)土壤改良研究,⑤土壤污染環(huán)境及修復重建研究。
3. 植物營養(yǎng)
植物營養(yǎng)學科發(fā)展將以國家發(fā)展實際需求為目標,通過理論深化、技術(shù)發(fā)展和服務(wù)推廣,著力于保障國家糧食安全問題、努力提高資源利用效率、保護環(huán)境、提高作物品質(zhì)和人體營養(yǎng),促進農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展。未來植物營養(yǎng)學科的總體布局是:以土壤-植物系統(tǒng)營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化、營養(yǎng)過程與調(diào)控為核心,突出土壤-植物相互作用這一特色,涵蓋從土壤過程、到根際互作過程、再到植物過程相互關(guān)聯(lián)的主要研究領(lǐng)域。未來我國植物營養(yǎng)學的重點和優(yōu)先發(fā)展方向包括:土壤生產(chǎn)力及其調(diào)控、養(yǎng)分高效的分子生理基礎(chǔ)及其遺傳改良、作物高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的營養(yǎng)基礎(chǔ)、根際互作機理與調(diào)控、高產(chǎn)高效施肥原理與方法、養(yǎng)分資源利用與養(yǎng)分循環(huán)、養(yǎng)分和污染物的環(huán)境效應(yīng)與控制等,同時需加強在全球變化背景下植物營養(yǎng)學科的創(chuàng)新性研究。
4. 農(nóng)田灌溉與排水
灌溉排水技術(shù)未來幾年發(fā)展的戰(zhàn)略需求、重點領(lǐng)域及優(yōu)先發(fā)展方向如下:
?。?)作物高效用水理論與節(jié)水調(diào)控
研究明確節(jié)水灌溉條件下主要作物的需水特征、需水規(guī)律和需水指標體系,研發(fā)區(qū)域作物需水用水信息系統(tǒng);構(gòu)建作物高效用水的非充分灌溉理論體系,提出田間墑情和作物水分信息的快速監(jiān)測與診斷技術(shù),構(gòu)建區(qū)域農(nóng)田墑情監(jiān)測和灌溉預報網(wǎng)絡(luò),建設(shè)功能較為完備的農(nóng)田高效用水管理遠程技術(shù)服務(wù)系統(tǒng);明確田間水分轉(zhuǎn)化與消耗規(guī)律,提出農(nóng)田蓄雨保墑、減蒸抑耗的農(nóng)藝節(jié)水技術(shù),實施按作物需水過程控制的適宜節(jié)水調(diào)控技術(shù)。
?。?)節(jié)水高效灌溉技術(shù)與裝備
在規(guī)?;喔认到y(tǒng)優(yōu)化設(shè)計理論方面,研究土地精細平整條件下的大系統(tǒng)灌溉管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計、畦(溝)規(guī)格田間工程布置形式及安全高效運行管理技術(shù)。在節(jié)水高效灌溉技術(shù)與設(shè)備研發(fā)方面,優(yōu)先發(fā)展:①地面灌溉反饋控制技術(shù)、先進實用的首部控制設(shè)備和設(shè)施、地面灌溉水肥同步高效利用技術(shù)、地面灌溉專用施肥裝置等;②以大型噴灌機組為對象的變量噴水與施肥技術(shù)、低能耗精量噴灌設(shè)備、多目標利用噴灌技術(shù)研究及設(shè)備開發(fā);③開發(fā)新型灌水器、流量壓力調(diào)節(jié)設(shè)備和過濾器等微灌產(chǎn)品和設(shè)備;研制成本更低的一次性微灌設(shè)備;④區(qū)域地面灌溉系統(tǒng)信息化管理技術(shù)及智能化噴、微灌自動控制設(shè)備研制。
(3)控制排水技術(shù)與裝備
農(nóng)田排水研究的重點發(fā)展方向包括:①澇漬兼治的農(nóng)田排水標準,排水系統(tǒng)優(yōu)化及評價技術(shù),配套的排水材料及機械;②西北干旱區(qū)灌溉綠洲土壤次生鹽漬化的演變理論及適宜的排水技術(shù)模式;③設(shè)施農(nóng)業(yè)區(qū)減污控排模式和水資源高效利用技術(shù);④農(nóng)田排水區(qū)自然-農(nóng)業(yè)-生態(tài)系統(tǒng)徑流形成機理和預報調(diào)度技術(shù);⑤農(nóng)業(yè)排水系統(tǒng)溶質(zhì)轉(zhuǎn)化、運移機理,面源污染控制技術(shù),排水資源化控制裝置。
?。?)非常規(guī)水資源安全高效利用技術(shù)
非常規(guī)水資源安全高效利用技術(shù)研究的重點方向包括:①非常規(guī)水水質(zhì)提升技術(shù)與裝備;②主要作物非常規(guī)水安全高效灌溉技術(shù)與灌溉模式;③適宜于非常規(guī)水灌溉的系統(tǒng)與設(shè)備研發(fā);④非常規(guī)水利用灌區(qū)環(huán)境監(jiān)測與評價技術(shù);⑤非常規(guī)水灌溉法規(guī)體系建設(shè)與標準制定。
5. 作物病蟲害
?。?)農(nóng)業(yè)昆蟲
①重要農(nóng)業(yè)昆蟲的基因組學與功能基因解析研究,為害蟲成災機制的揭示以及害蟲控制與天敵利用提供理論依據(jù)。在研究角度上轉(zhuǎn)向多基因或基因家族的功能分析,更要關(guān)注基因轉(zhuǎn)錄與表達的調(diào)控研究。
②天敵與害蟲協(xié)同進化機制與營養(yǎng)互作關(guān)系是當今進化生態(tài)學和化學生態(tài)學研究領(lǐng)域的前沿課題,也是尋找害蟲可持續(xù)控制途徑的重要基礎(chǔ)。
?、壑参飳οx的抗性機制研究。未來幾年內(nèi),將重點開展寄主植物對昆蟲的抗性機制,這樣為有效利用抗性品種及新型殺蟲劑等 來減輕昆蟲對農(nóng)作物造成的損失提供科學理論依據(jù)。
④產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整對農(nóng)業(yè)昆蟲發(fā)生規(guī)律的影響。研究農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和種植制度變革(如保護地的增加、免耕技術(shù)和秸稈還田等)后,棉花、蔬菜和主要糧食作物有害生物的演變和發(fā)生危害新特點,研究種植制度改革對主要農(nóng)業(yè)害蟲發(fā)生規(guī)律的影響,制定和提出關(guān)鍵控制對策和治理技術(shù)。
?、萑驓夂蜃兓瘜r(nóng)業(yè)害蟲的作用機制。在全球氣候變暖對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響以及大氣溫室氣體對害蟲種群發(fā)生的影響效應(yīng)方面,應(yīng)從目前研究僅關(guān)注響應(yīng)特征,轉(zhuǎn)到響應(yīng)的機制研究,再到模擬分析;從單個種群轉(zhuǎn)到多個種群到食物鏈,再到地上和地下的互作的研究;從CO2影響分析,轉(zhuǎn)到O3影響分析,再到CO2與O3等溫室氣體綜合影響分析,以全面揭示溫室氣體對農(nóng)業(yè)害蟲及其天敵的效應(yīng)及其機理。
?、藓οx災變監(jiān)測預警技術(shù)。研究利用昆蟲雷達、衛(wèi)星遙感和地理信息系統(tǒng)等先進手段的實時監(jiān)測害蟲種群動態(tài)的早期預警技術(shù)。研究計算機網(wǎng)絡(luò)化的信息收集、發(fā)布技術(shù)和遠程診斷平臺,提高害蟲監(jiān)測、預警和治理的信息化水平。
?、吆οx抗藥性治理技術(shù)。靶標害蟲對農(nóng)藥和轉(zhuǎn)基因抗蟲作物的抗性是國內(nèi)外研究的主要方向之一,我國在這方面研究已有良好的基礎(chǔ),未來繼續(xù)加強開展深入研究,既有助于對主要害蟲的持續(xù)控制,也可以形成我國農(nóng)藥和轉(zhuǎn)基因生物安全性研究的特色。
(2)植物病理
當前我國正處于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型跨越的關(guān)鍵時期,建設(shè)現(xiàn)代植保是確保國家糧食安全及主要農(nóng)產(chǎn)品有效供給的重大舉措,也是適應(yīng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營方式變化的客觀需要,更是確保農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全的有效途徑、促進農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。根據(jù)國家戰(zhàn)略需求,未來5~10年植物病理學重點研究領(lǐng)域和優(yōu)先發(fā)展方向如下:
?、僦参锊≡锉容^基因組。重點開展以下研究:選擇目前國內(nèi)外尚未進行基因組測序的作物重要病害病原物開展測序研究,解析其基因組序列的結(jié)構(gòu)特征;開展重要病原物致病基因及致病機制研究;利用比較基因組學、代謝組學技術(shù)構(gòu)建重要病原物的代謝網(wǎng)絡(luò),探索病原物中致病必須基因或代謝途徑作為高效殺菌劑設(shè)計靶標的潛力。
?、谥卮笾参锊『Φ陌l(fā)生規(guī)律。新型耕作制度下植物病害發(fā)生規(guī)律將成為未來幾年我國植物病理學研究的重要任務(wù);評估外來入侵病原物引起的作物病害的發(fā)生風險、研究病害發(fā)生規(guī)律將成為保障我們農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)安全的重要課題;媒介昆蟲-病毒-植物互作關(guān)系復雜多樣,闡明三者之間的互作關(guān)系將研究植物病毒病害和蟲害的流行成災規(guī)律的重要內(nèi)容。
?、鄄≡c寄主植物互作機理。鑒定新的病原物PAMP、植物DAMP、及其植物PRR受體;闡明PRR識別PAMP和DAMP、以及R蛋白識別Avr/Effector的分子機理;深入分析植物與病原物共進化的分子機理;系統(tǒng)解析PTI和ETI抗病信號傳導網(wǎng)絡(luò)等,將是揭示病原物與寄主植物互作機理的核心內(nèi)容和制高點,是未來幾年系統(tǒng)深入理解病原物與寄主植物互作機理、發(fā)展植物病理學的戰(zhàn)略需求。
④植物抗病毒機制的研究。解析寄主植物抗病毒機制,可為建立有效及持久的防治病害措施提供理論依據(jù);鑒定和發(fā)現(xiàn)新的病毒抗性基因,明確其參與抗病的機制,將為有效控制重大農(nóng)作物病毒病害提供新基因資源和新策略;此外,通過人工RNAi和miRNA干涉病毒復制關(guān)鍵因子,將會是一種目前比較有效的抗病策略,值得研究和探討。
?、葜参锟共≠Y源挖掘與抗病性合理利用。重點開展以下研究:利用分子手段系統(tǒng)挖掘、鑒定、評價主要農(nóng)作物及其近緣物種資源中針對重要病害的高效抗病基因及其利用價值;分離鑒定主要農(nóng)作物中主效抗病基因,重點是廣譜和持久抗病基因和抗病QTLs,研究抗病基因的作用機制與基因網(wǎng)絡(luò)及其與作物生長發(fā)育、產(chǎn)量等農(nóng)藝性狀的關(guān)系;探索高效利用具有廣譜和持久抗性的優(yōu)良基因改良水稻抗性的途徑,開展新型抗病基因的分子設(shè)計,解決生產(chǎn)上抗病品種抗病性快速喪失的問題;深入研究主要病原物毒性變異的機制及其致病型的時空分布規(guī)律,探索抗病品種多樣性和合理布局控制作物重大病害的新理論和新途徑,研究制定針對水稻稻瘟病、小麥條銹病等主要糧食作物重大病害的抗性品種布局方案;開展抗病基因的轉(zhuǎn)基因研究,培育高水平、寬抗譜的抗病轉(zhuǎn)基因主要農(nóng)作物新品種,進行安全性評價,為抗病轉(zhuǎn)基因作物新品種的推廣應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)提供技術(shù)儲備。
?、拗参锊≡餀z測與病害診斷技術(shù)體系的研究。以核心基因為基礎(chǔ),設(shè)計通用分子探針,建立以核心基因為靶標的基于PCR和PCR-基因芯片的分子檢測技術(shù)是發(fā)展趨勢之一。及時快速準確地對植物病原生物進行檢測是植物病原生物預警體系的核心內(nèi)容之一。
?、咧参锊『Φ念A測預報及防控技術(shù)。植物病害預測預報的研究重點:利用遙感技術(shù)、地理信息系統(tǒng)及全球定位技術(shù),系統(tǒng)研究植物真菌病害發(fā)生的時空變化動態(tài)、傳播蔓延與流行規(guī)律;建立重要病害的早期快速監(jiān)測與診斷技術(shù),結(jié)合氣象信息和田間小氣候因子,建立重大農(nóng)作物重大病害發(fā)生監(jiān)測與預警技術(shù)體系。
6. 作物栽培
作物栽培學科是以實現(xiàn)作物高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效、生態(tài)、安全為研究目標,是關(guān)系到國家糧食安全和社會、經(jīng)濟穩(wěn)定。盡管2012年全國糧食總產(chǎn)量58957萬噸,實現(xiàn)了“九連增”,2013年有望“十連增”,可以達到2020年糧食產(chǎn)能規(guī)劃水平。但從中長期發(fā)展趨勢看,受人口、耕地、水資源、人力資源、氣候、能源、國際市場等因素變化影響,長期面臨著糧食消費需求呈剛性增長,耕地與水資源緊缺與減少,作物間、區(qū)域間、田塊間產(chǎn)量和增產(chǎn)潛力差異巨大,我國糧食和食物安全將面臨嚴峻挑戰(zhàn)。未來作物栽培優(yōu)先發(fā)展方向應(yīng)為:①作物超高產(chǎn)栽培理論與技術(shù),挖掘作物更高產(chǎn)潛力,并轉(zhuǎn)化為作物大面積高產(chǎn)的新途徑,為作物高產(chǎn)創(chuàng)建提供強有力的技術(shù)支撐。②優(yōu)質(zhì)高效協(xié)調(diào)栽培理論與技術(shù)。④作物機械化、輕簡化栽培技術(shù)。⑤節(jié)水和抗旱栽培技術(shù)。⑥化學控制新技術(shù)。⑦作物信息化栽培技術(shù)。
7. 耕作學與農(nóng)作制度
現(xiàn)階段農(nóng)作制度發(fā)展重大任務(wù)和方向是有效協(xié)調(diào)增加農(nóng)民收入與保障國家糧食安全、集約化生產(chǎn)與農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全、提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力與資源生態(tài)安全、拓展農(nóng)業(yè)新型產(chǎn)業(yè)與城鄉(xiāng)統(tǒng)籌發(fā)展等。主要包括如下4方面內(nèi)容:①應(yīng)對氣候變化與防災減災的農(nóng)作制度調(diào)整優(yōu)化,具體包括基于氣候變化脆弱性和適應(yīng)性評估的農(nóng)作制應(yīng)對策略研究、應(yīng)對氣候變化的種植制度調(diào)整優(yōu)化研究、適應(yīng)氣候變化的耕作栽培技術(shù)優(yōu)化研究等。②區(qū)域新型農(nóng)作制度模式與技術(shù)體系構(gòu)建,具體包括雙季稻三熟區(qū)稻田多熟高效農(nóng)作制模式與配套技術(shù)研究、麥-稻兩熟區(qū)高產(chǎn)高效及環(huán)保農(nóng)作制模式與配套技術(shù)研究、麥-玉兩熟區(qū)節(jié)本高效農(nóng)作制模式及配套技術(shù)研究、東北平原地力培育與持續(xù)高產(chǎn)農(nóng)作制模式及配套技術(shù)研究、西北地區(qū)水土資源高效利用農(nóng)作制模式及配套技術(shù)研究與示范、西南丘陵避旱減災多熟農(nóng)作制模式及配套技術(shù)研究與示范、華南地區(qū)多熟高效農(nóng)作制模式及配套技術(shù)研究與示范。③基于產(chǎn)量差分析的作物高產(chǎn)潛力開發(fā)和農(nóng)作制度優(yōu)化,包括不同區(qū)域主要糧食作物產(chǎn)量差及其制約因素評價、基于產(chǎn)量差的糧食作物高產(chǎn)潛力評價、作物高產(chǎn)技術(shù)優(yōu)先序。④推進農(nóng)藝和農(nóng)機結(jié)合的全程機械化農(nóng)作制。
8. 農(nóng)產(chǎn)品加工與保鮮
農(nóng)產(chǎn)品貯藏與加工學未來發(fā)展的重點領(lǐng)域和優(yōu)先方向,從糧油加工、果蔬加工、畜產(chǎn)品加工、水產(chǎn)加工、采后保鮮等方面分別闡述如下:
?。?)在糧油加工方面:未來應(yīng)重點發(fā)展如下領(lǐng)域:維護糧食安全;促進糧油資源高效利用;開發(fā)節(jié)能、高效、智能化、大型集約化的糧油加工機械與設(shè)備;實現(xiàn)主食工業(yè)化。
?。?)在果蔬加工方面:國際上果蔬加工行業(yè)正在快速發(fā)展,應(yīng)重點發(fā)展如下領(lǐng)域:原料品種專用化研究;高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化研究;加工裝備智能化研究;資源利用高效化研究;質(zhì)量控制體系標準化研究。
(3)在畜產(chǎn)品加工方面:要進一步加強與畜產(chǎn)品加工有關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)及裝備研究,盡快實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營;應(yīng)以發(fā)展冷卻肉、中式制品為主,適當發(fā)展西式低溫肉制品;優(yōu)先發(fā)展乳品資源高值化加工利用;促進高新技術(shù)在畜產(chǎn)品加工與安全控制中的廣泛應(yīng)用;提高畜副產(chǎn)品利用的附加值。
?。?)在水產(chǎn)加工方面:重視水產(chǎn)食品精深加工的技術(shù)創(chuàng)新,提高水產(chǎn)品綜合利用水平,開展水產(chǎn)品精深加工,實現(xiàn)產(chǎn)品高附加值化是水產(chǎn)加工的發(fā)展方向。要推進淡水魚、貝類、中上層魚類、藻類加工體系的建立;積極發(fā)展高營養(yǎng)、低脂肪、無公害、環(huán)保型水產(chǎn)食品;重點做好淡水魚類、海水中上層魚類的基地和配套冷鏈設(shè)施建設(shè);進行貝類產(chǎn)品?;詈蛢艋夹g(shù)與裝備的研發(fā)。
?。?)在采后保鮮方面:優(yōu)先發(fā)展采收、保鮮、貯藏、運輸、配送、銷售為一體的保鮮流通體系,加快重點工程和裝備的配套;發(fā)展新型保鮮技術(shù),開發(fā)天然保鮮劑;研究推廣節(jié)能、高效、低成本和無污染的保鮮新技術(shù);利用信息化技術(shù)研究分級、檢測、包裝、運輸?shù)男录夹g(shù);積極開展鮮切果蔬保鮮研究。
9. 農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全
農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全學未來幾年發(fā)展的戰(zhàn)略需求、重點領(lǐng)域及優(yōu)先發(fā)展方向如下:
?。?)農(nóng)產(chǎn)品綜合分析技術(shù)
針對不同類農(nóng)產(chǎn)品中多種污染同時存在的共性問題,攻克污染物特異性單克隆分子抗體研制與批量制備技術(shù)、有機熒光染料偶聯(lián)技術(shù)、時間分辨熒光乳膠標記材料制備技術(shù)、污染物特異性抗體與熒光乳膠穩(wěn)定標記技術(shù)、乳膠-抗體及固定化抗原等關(guān)鍵試劑組合與集成技術(shù)、混合污染物提取凈化技術(shù)、人體細胞芳香烴受體克隆技術(shù)、精準分子量匹配擬合技術(shù)、離子遷移譜技術(shù)等技術(shù)難題。研究建立農(nóng)產(chǎn)品中各類污染物混合污染同步篩查前處理、快速排查和確證檢測方法,研發(fā)相關(guān)產(chǎn)品。
以畜禽產(chǎn)品、糧油、果蔬、乳制品及茶葉等農(nóng)產(chǎn)品主要污染物為研究對象,攻克新型正相硅膠除油技術(shù)、多級碎裂質(zhì)譜等技術(shù)、碎片擬合技術(shù)、二維核磁共振結(jié)構(gòu)鑒別技術(shù)、污染物的化學結(jié)構(gòu)解析技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)、計量學輔助指紋譜圖判定技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)。研究建立基于LTQ Orbitrap高效液相色譜-質(zhì)譜-質(zhì)譜、全二維氣相色譜-飛行時間質(zhì)譜、二維核磁共振等未知污染物分析技術(shù)。
?。?)農(nóng)產(chǎn)品安全性風險評估與預警技術(shù)
攻克相應(yīng)濃度、劑量相加等毒法關(guān)鍵技術(shù)問題;建立有機磷類和氨基甲酸酯類殺蟲劑累積性風險評估技術(shù);建立混合抗雄性技術(shù)活性污染物毒性效能因子及其累積性暴露評估模型以及混合污染物綜合評估風險排序技術(shù)和相應(yīng)模型。
(3)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全混合污染全程控制
通過解決關(guān)鍵控制點與風險預警閾值,預測模型和評價模型,有效生物的選用等關(guān)鍵技術(shù),結(jié)合采用適合我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的栽培措施,研究農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)、加工過程混合污染防控技術(shù)。
?。?)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全管理及技術(shù)支撐體系
主要開展農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全管理體系與政策法規(guī)研究,農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全信息分析、預測及管理研究,農(nóng)產(chǎn)品技術(shù)性貿(mào)易措施研究以及農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全標準體系及標準物質(zhì)研究。
10. 農(nóng)業(yè)信息
推進農(nóng)業(yè)信息化,實現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化對農(nóng)業(yè)信息學具有重要的戰(zhàn)略需求,主要體現(xiàn)在:①我國農(nóng)業(yè)資源嚴重不足、需求剛性增長,農(nóng)產(chǎn)品供給安全壓力增大,迫切需要提高農(nóng)業(yè)資源利用率、勞動生產(chǎn)率,提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的智慧化水平;②我國農(nóng)產(chǎn)品市場價格波動劇烈、滯銷賣難的痼疾,亟需建立農(nóng)產(chǎn)品市場監(jiān)測預警技術(shù)體系,提高農(nóng)產(chǎn)品市場透明化、有序化程度和政府調(diào)控水平;③我國農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全事故頻發(fā),迫切需要突破從“農(nóng)田到餐桌”的全供應(yīng)鏈監(jiān)測和追溯技術(shù),為農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)者、消費者和政府提供服務(wù);④我國農(nóng)民無法有效獲取生產(chǎn)技術(shù)、市場等信息已成為制約農(nóng)民增收的關(guān)鍵因素,亟需創(chuàng)新信息服務(wù),提高政府公共服務(wù)能力、培育新型農(nóng)民;⑤我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中化肥、農(nóng)藥投入嚴重過度,農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境惡化,開展農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測預警,提高我國農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展能力成為新的戰(zhàn)略需求。
圍繞國家的戰(zhàn)略需求,我國農(nóng)業(yè)信息學學科未來幾年發(fā)展的重點領(lǐng)域和優(yōu)先發(fā)展方向為:以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境數(shù)據(jù)、農(nóng)業(yè)資源數(shù)據(jù)、動植物生命體數(shù)據(jù)、農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)加工過程數(shù)據(jù)、農(nóng)產(chǎn)品市場流通和交易數(shù)據(jù)的融合和智能挖掘為目標,開展農(nóng)業(yè)“大數(shù)據(jù)”理論、方法和技術(shù)研究;以提高我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境監(jiān)測能力、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和流通智慧化水平、保障農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全為目標,大力發(fā)展農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù);以解決我國農(nóng)產(chǎn)品市場價格波動劇烈、滯銷賣難問題為目標,加強主要農(nóng)產(chǎn)品供求和預警模型的研究,突破農(nóng)產(chǎn)品市場監(jiān)測預警關(guān)鍵技術(shù);以向2億多農(nóng)戶和成千上萬其他農(nóng)業(yè)經(jīng)營主體提供全流程、多層次,低成本、個性化信息服務(wù)為目標,研發(fā)農(nóng)業(yè)“云服務(wù)”平臺。
11. 農(nóng)業(yè)環(huán)境
我國未來農(nóng)業(yè)環(huán)境學研究的任務(wù)還十分艱巨,必須在以下幾方面大力加強:①在氣候變化農(nóng)業(yè)影響與適應(yīng)對策領(lǐng)域,開展農(nóng)業(yè)領(lǐng)域溫室氣體減排技術(shù)研發(fā)與潛力評估,開發(fā)推廣農(nóng)業(yè)領(lǐng)域適應(yīng)氣候變化的技術(shù)和措施,加強氣候變化農(nóng)業(yè)影響與適應(yīng)綜合評估研究,研究高效實用型農(nóng)業(yè)氣象災害調(diào)控技術(shù);②在農(nóng)業(yè)污染控制領(lǐng)域,要調(diào)查摸清我國農(nóng)業(yè)面源污染物排放消納特征與入湖入河負荷,抓緊制定我國農(nóng)業(yè)清潔生產(chǎn)技術(shù)清單;③在產(chǎn)地環(huán)境保護與修復領(lǐng)域,盡快開展產(chǎn)地環(huán)境分區(qū)分類管理研究和產(chǎn)地環(huán)境調(diào)控機理與途徑研究;④在農(nóng)業(yè)環(huán)境工程領(lǐng)域,開展植物工廠關(guān)鍵技術(shù)研發(fā),并構(gòu)建標準化技術(shù)體系,同時加強畜禽養(yǎng)殖源頭減排和防控技術(shù)研究;五是在農(nóng)業(yè)環(huán)境風險管理領(lǐng)域,抓緊建立氣候變化與農(nóng)業(yè)影響的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。
12. 農(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃
全球變化、資源危機和糧食安全等全球性問題,我國糧食供求總量仍不容樂觀,而且結(jié)構(gòu)性矛盾愈發(fā)突出,2012年我國糧食自給率遠遠低于95%的紅線,甚至跌破90%,未來幾年我國農(nóng)業(yè)資源短缺問題更加突出,給我國農(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃學科發(fā)展提出了更高要求。緊緊圍繞農(nóng)業(yè)資源調(diào)查與評價、農(nóng)業(yè)資源利用與保育,以及農(nóng)業(yè)分區(qū)與區(qū)域戰(zhàn)略等三個方面,力爭在肥料資源的高效利用、農(nóng)業(yè)遙感、氣候變化響應(yīng)機理與機制等基礎(chǔ)理論和應(yīng)用基礎(chǔ)研究領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破。
?。?)土壤質(zhì)量提升和穩(wěn)定持續(xù)提高土地生產(chǎn)力仍是未來幾年發(fā)展的戰(zhàn)略需求,基于此,以下重點領(lǐng)域和方向應(yīng)優(yōu)先發(fā)展:①土壤肥力質(zhì)量、土壤健康質(zhì)量和土壤環(huán)境質(zhì)量的協(xié)同提高機制研究。②土壤地力提升的時空演變規(guī)律和不同區(qū)域、不同土壤類型耕地質(zhì)量的綜合提升技術(shù)、耕地質(zhì)量退化的綜合防控技術(shù)、農(nóng)田氮、磷損失途徑與阻控技術(shù)研究。③農(nóng)業(yè)土壤質(zhì)量監(jiān)測信息平臺建設(shè)。
(2)未來圍繞農(nóng)業(yè)水資源利用面臨的重大科學問題,應(yīng)重點研究水在“土壤-植物-大氣”物質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)及其生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)中的調(diào)控作用基礎(chǔ);水力驅(qū)動下的物質(zhì)高效轉(zhuǎn)化過程與調(diào)控規(guī)律;水肥協(xié)同作用下植物-土壤-微生物-大氣間水分高效利用、耐旱營養(yǎng)生理與抗旱遺傳基因改良及調(diào)控、污染鏈全程控制等基本內(nèi)容和主要領(lǐng)域。
?。?)科學闡明氣候變化對我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動的影響途徑和機理機制,提出響應(yīng)的適應(yīng)對策與技術(shù),降低氣候變化對我國農(nóng)業(yè)的負面影響,是未來我國農(nóng)業(yè)氣候資源研究的重要任務(wù)。
?。?)農(nóng)業(yè)微生物重點資源開發(fā)與配套技術(shù)研究。農(nóng)業(yè)微生物資源重點研究領(lǐng)域和優(yōu)先發(fā)展方向包括:①碳(分解秸稈等)、氮(生物固氮等)代謝微生物資源及其高效利用;②功能菌株在土壤環(huán)境中穩(wěn)定發(fā)揮作用的機制;③微生物轉(zhuǎn)化有機廢棄物與資源化利用。
(5)在在肥料與施肥科學研究方面,將傳統(tǒng)的植物營養(yǎng)學、土壤學和肥料學的理論與技術(shù)與新近快速發(fā)展的信息科學和生物技術(shù)相結(jié)合,圍繞養(yǎng)分資源的高效利用,緊密結(jié)合我國農(nóng)田高強度利用的特點,研究我國主要農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)的主要過程、通量及其影響因素和調(diào)控,充分利用一切可以利用的有機養(yǎng)分資源,科學施用化肥,實現(xiàn)包括各種植物必需的大中微量元素的均衡供應(yīng),最大限度發(fā)揮肥料的增產(chǎn)增收和提高地力的效能,最大限度減少肥料不合理使用對環(huán)境的不良影響。
?。?)未來幾年,針對農(nóng)業(yè)廢棄物污染嚴重、農(nóng)村人居環(huán)境差、能源短缺等問題,按照節(jié)能降耗、降低經(jīng)濟成本的原則,加強農(nóng)業(yè)廢棄物循環(huán)綜合利用技術(shù),重點研究領(lǐng)域和優(yōu)先發(fā)展方向包括:①農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用與節(jié)能減排技術(shù)研究;②農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用的管理和決策支持研究;③農(nóng)業(yè)廢棄物高效利用的關(guān)鍵技術(shù)研究;④農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用的國際合作研究。
(7)在農(nóng)業(yè)資源遙感監(jiān)測方面,圍繞農(nóng)業(yè)資源“天(遙感)-地(地面)-網(wǎng)(無線傳感網(wǎng))”一體化遙感監(jiān)測能力提高和精度改進,其重點研究領(lǐng)域和優(yōu)先發(fā)展方向包括:加強農(nóng)業(yè)遙感基礎(chǔ)研究,加強農(nóng)業(yè)定量遙感研究與應(yīng)用,全面加強作物遙感、資源遙感、災害遙感以及遙感在精準農(nóng)業(yè)和數(shù)字農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用研究,以提高業(yè)務(wù)化應(yīng)用水平。
?。?)未來我國農(nóng)業(yè)區(qū)劃的重點研究領(lǐng)域和優(yōu)先發(fā)展方向是:①加強農(nóng)業(yè)資源配置與資源安全研究,研究國家農(nóng)業(yè)資源安全戰(zhàn)略與政策,研究農(nóng)業(yè)生態(tài)補償政策,創(chuàng)新農(nóng)業(yè)資源和農(nóng)業(yè)知識產(chǎn)權(quán)管理制度;②深化農(nóng)業(yè)布局與區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略研究,探索農(nóng)業(yè)區(qū)域形成演變規(guī)律與區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展的機制,研究區(qū)域現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略與推進路徑,構(gòu)建農(nóng)業(yè)空間關(guān)系模型,進行區(qū)域政策設(shè)計;③農(nóng)業(yè)空間信息平臺建設(shè)研究,建立健全全國農(nóng)業(yè)資源與經(jīng)濟空間信息采集體系與信息管理平臺,推動基礎(chǔ)信息互通共享。
(三)重大措施和對策建議
加強基礎(chǔ)農(nóng)學學科建設(shè)和發(fā)展,提高學科研究質(zhì)量和創(chuàng)新能力,是我國經(jīng)濟社會發(fā)展的必然選擇?;A(chǔ)農(nóng)學的發(fā)展,可以促進農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、發(fā)展方式轉(zhuǎn)變、加快新農(nóng)村建設(shè)步伐,為農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展提供技術(shù)支撐;可以促進分支學科領(lǐng)域發(fā)展、加快科技成果轉(zhuǎn)化進程,為提高農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力、市場競爭能力奠定科學基礎(chǔ);可以實現(xiàn)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)、農(nóng)民持續(xù)增收,為糧食安全和食物安全提供保障。
當前,基礎(chǔ)農(nóng)學面臨嚴峻的挑戰(zhàn),科研領(lǐng)軍人才短缺,基礎(chǔ)性、原創(chuàng)性研究匱乏,部分學科研究交叉重復、力量分散,科技基礎(chǔ)條件平臺薄弱,研究經(jīng)費投入不足,圍繞國家中長期發(fā)展目標集中力量、持久攻關(guān)和重大突破的能力不強,創(chuàng)新體制機制缺乏活力等問題亟待解決。我國基礎(chǔ)農(nóng)學的發(fā)展要以科學發(fā)展觀為指導,按照“自主創(chuàng)新,重點跨越,支撐發(fā)展,引領(lǐng)未來”的要求,把增強自主創(chuàng)新能力作為學科發(fā)展的戰(zhàn)略基點,堅持以“服務(wù)產(chǎn)業(yè)重大科技需求、躍居世界農(nóng)業(yè)科技高端”為使命,著力解決我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展重大科技問題,進一步提高基礎(chǔ)農(nóng)學研究的活力和創(chuàng)新效率,以全球視野謀劃科技開放合作,促進農(nóng)業(yè)科研大聯(lián)合、大協(xié)作,加快創(chuàng)新步伐。通過創(chuàng)新體制機制、加大投入力度、優(yōu)化科研環(huán)境,加強基礎(chǔ)研究和前沿技術(shù)研究、可持續(xù)發(fā)展相關(guān)研究,加快把知識和技術(shù)轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實生產(chǎn)力,完善機構(gòu)、隊伍、人才、條件建設(shè),加強國際合作和交流,推動我國農(nóng)學學科的跨越式發(fā)展。
進一步深化農(nóng)業(yè)科研體制改革
我國現(xiàn)行龐大的農(nóng)業(yè)科研機構(gòu)交叉重疊,結(jié)構(gòu)松散,遠不適應(yīng)國家需求和國際科技發(fā)展的新趨勢,必須通過深化科技體制改革,在建設(shè)國家農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新體系中,推進結(jié)構(gòu)調(diào)整,人才分流步伐,建立起學科齊全、布局合理、精干高效的基礎(chǔ)農(nóng)學研究體制?;A(chǔ)農(nóng)學研究無需自上而下大范圍地開展工作,而要以國家級農(nóng)業(yè)科研機構(gòu)、研究型高等農(nóng)業(yè)院校為主體,適當吸收有優(yōu)勢、有特色的省級農(nóng)業(yè)科研機構(gòu)參與,建立起精干、高效的基礎(chǔ)農(nóng)學創(chuàng)新研究隊伍?;A(chǔ)農(nóng)學研究要明確科研方向,按照其自身規(guī)律,保持相對穩(wěn)定性和連續(xù)性,長期堅持不懈地開展課題研究。應(yīng)通過政策引導和經(jīng)費支持,加強基礎(chǔ)農(nóng)學學科的基礎(chǔ)研究、原創(chuàng)性研究和戰(zhàn)略高技術(shù)研究,努力攀登科學高峰,逐步形成國家新型的基礎(chǔ)農(nóng)學科學科研體制。同時,要通過深化改革,合理配置資源,處理好政府和市場的關(guān)系,打通科技和經(jīng)濟社會發(fā)展的通道,將科研資金分類剝離,提高基礎(chǔ)研究投入比例,提高課題經(jīng)費投入強度,促進基礎(chǔ)農(nóng)學研究持續(xù)、穩(wěn)定、快速發(fā)展。
造就一支精干高效的研究隊伍
科學研究的本質(zhì)是創(chuàng)新,創(chuàng)新的實踐要依靠人才?;A(chǔ)農(nóng)學的發(fā)展,關(guān)鍵是要有一支適應(yīng)當代基礎(chǔ)農(nóng)學研究、精干高效的基礎(chǔ)農(nóng)學創(chuàng)新人才隊伍,要培養(yǎng)和造就一批具有世界先進水平的科學家、學術(shù)帶頭人和科技骨干,加強高層次創(chuàng)新型的基礎(chǔ)農(nóng)學人才隊伍建設(shè),引領(lǐng)和帶動基礎(chǔ)農(nóng)學人才的發(fā)展,打造創(chuàng)新人才培養(yǎng)示范基地,為提高自主創(chuàng)新能力提供有力的人才支撐。要用好用活人才,建立更為靈活的人才管理機制,打通人才流動、使用、發(fā)揮作用中的體制機制障礙。充分利用國內(nèi)外兩種人才資源,堅持自主培養(yǎng)開發(fā)和引進海外人才并重,立足國內(nèi),集中培養(yǎng)以中青年為骨干的尖子人才、學術(shù)帶頭人及領(lǐng)軍人物,同時加大引進人才、引進智力工作的力度,尤其是要引進海外基礎(chǔ)農(nóng)學高層次緊缺人才。
繼續(xù)優(yōu)化學術(shù)氛圍,創(chuàng)造良好創(chuàng)新環(huán)境
基礎(chǔ)農(nóng)學研究需要建立有利于科技人員潛心研究和開拓創(chuàng)新的良好氛圍,確保農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)研究計劃、項目的穩(wěn)定性和連續(xù)性。一是要發(fā)揚學術(shù)民主,倡導“百家爭鳴,百花齊放”。要努力營造生動活潑、求真務(wù)實的學術(shù)環(huán)境,提倡不同學術(shù)觀點、學術(shù)流派的爭鳴和切磋,鼓勵創(chuàng)新學術(shù)思想和自由探索精神,最大限度地激發(fā)和保護科技人員的創(chuàng)新激情和活力。二是要加強科學道德和學風建設(shè),堅持嚴謹治學、實事求是的學風。要深入實際,在科學實踐中提出真知灼見,創(chuàng)造學術(shù)精品。要增強社會責任感,加強學術(shù)道德修養(yǎng),嚴格遵守學術(shù)規(guī)范,堅決抵制各種不正之風,樹立基礎(chǔ)農(nóng)學科學工作者的良好形象。三是要弘揚創(chuàng)新文化,提倡科學精神。要增強創(chuàng)新意識,努力發(fā)現(xiàn)新問題、把握新情況、明確新任務(wù);要積極接受新知識、學習新方法、形成新觀念,勇于超越別人和自己。要把創(chuàng)新意識貫穿于研究的全過程,落實在選題、立項、成果產(chǎn)出和轉(zhuǎn)化等各個關(guān)鍵環(huán)節(jié),營造基礎(chǔ)農(nóng)學良好的科研創(chuàng)新氛圍。
加強國際合作與交流,充分利用全球創(chuàng)新資源
面臨全球經(jīng)濟結(jié)構(gòu)深度調(diào)整,圍繞市場、資源、人才、技術(shù)、標準等方面的競爭日趨激烈,我國農(nóng)業(yè)發(fā)展面臨的外部環(huán)境更加復雜,迫切需要加快培育農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)研究的國際合作,構(gòu)建開放新型合作關(guān)系。要把握世界農(nóng)業(yè)科技發(fā)展趨勢,充分利用全球創(chuàng)新資源,在更高起點上推進基礎(chǔ)農(nóng)學研究,并同國際農(nóng)業(yè)科技界攜手努力為應(yīng)對全球共同挑戰(zhàn)作出應(yīng)有貢獻;圍繞我國基礎(chǔ)農(nóng)學學科建設(shè),廣泛開展國際合作,鼓勵我國農(nóng)業(yè)科學家發(fā)起和組織國際重大項目。支持國際有關(guān)組織來華設(shè)立相關(guān)科研機構(gòu),吸引全球優(yōu)秀農(nóng)業(yè)科學家來華創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)。注重完善政府間農(nóng)業(yè)科技合作機制,努力提高對外農(nóng)業(yè)科技合作水平。
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