中科院院士谈未来农业科技五大发展趋势

只看该作者 · 发表于 2015-9-7 14:47

作者|赵其国黄季焜

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。

植物种质资源与现代育种科技发展

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。

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。

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。

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。

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。

动物种质资源与现代育种科技发展

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。

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。

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。

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。

资源节约型农业科技发展

资源节约型农业主要包括节地、节水和节能型的农业，其科技发展的新趋势主要体现在如下几个方面：

耕地资源的集约利用与耕地质量定向培育科技研发体系在不断加强。

科技发展主要特征：基于卫星遥感等信息技术和自动化监测技术的发展，建设智能化无线网络监测体系与分布式数据采集与管理平台；土壤肥力评价和土壤肥力演变规律的研究；土壤环境质量、健康质量的培育技术和土壤质量的恢复重建技术体系，障碍土壤改良的生物、耕作和化学改良剂技术。

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。

科技发展主要特征：通过工程技术，建立最低水消耗的输水系统；水源配水、墒情预报、田间灌溉等自动化控制系统和综合农业技术措施的集成体系；旱地节水农业发展综合技术体系；利用封闭型农田气候工程，抑制棵间土壤蒸发；发展抗蒸化学剂抑制土壤蒸发和减少作物蒸腾；开发基于ET 管理的真实农业节水新技术；基于流域知识管理的农业节水型社会科技和政策。

高效新肥料的研制和集成农田生态系统养分和能源的高效利用技术研发。

科技发展主要特征：肥料技术向复合高效、缓释/控释和环境友好等多方向发展，特别是可控释肥料研发技术的创新（如生化抑制剂型缓释肥料、低水溶性无机或有机合成肥料等技术）；利用亲水性高分子材料作为养分控释载体的胶粘肥料技术代表了可控释新肥料发展的新方向；农田化肥养分和有机废弃物养分的高效利用技术创新；降低能源消耗、增加水土保持能力的少免耕措施与技术。

农业生产与食品安全科技发展

支撑食品安全的生产技术将成为食品安全的重要技术。

科技发展主要特征：注重有机食品和自然食品科技支撑体系；将环境与健康作为优先发展的领域，注重替代化学品的农业生物技术、生物肥料与农药的开发；加速发展生物综合防治技术和新型农药的研发；注重植物抗性诱导因子的开发并应用到植物病害的防治实践中；注重畜禽水产营养代谢及其调控、动物环境控制及其饲养技术、动物排泄物无害化增值处理方法研究、动物养殖过程疾病控制和健康养殖标准制订等将继续成为国际动物科学研究的核心内容；生态环境质量安全科技将得到更大的关注，特别是土壤污染和水质污染的生物修复技术。

营养和保健功能食品的科技将得到更大关注。

科技发展主要特征：增加必需氨基酸（赖氨酸、色氨酸）、维生素（A、E）、微量元素（铁，钙，锌，硒等）、抗氧化物质（多酚、黄酮、胡萝卜素、花色素）、不饱和脂肪酸（ω-3）等含量的科技；通过生物技术（如动植物“生物强化”育种技术）和非生物技术（如施肥灌溉技术和饲养管理技术等）生产富含某些营养素的特色食品；随着基因组学和蛋白质组学的发展，具有保健功能的食品科技将成为农业科技新的发展方向,在预治贫血、降血压、降血脂、预疗糖尿病和冠心病等方面产生重要作用。

食品安全监控技术体系研发将得到迅速发展。

科技发展主要特征：研发农产品质量安全过程控制技术体系，实现从“农田到餐桌”的全过程管理，建立从源头治理到最终消费的监控体系；加快研发对食品安全的关键检测技术创新和应用；建立危险性快速评估技术体系。

农业信息化和精准农业科技发展

农业信息服务网络化科技将加速发展。

科技发展主要特征：农业资源调查、动植物生产过程中的信息采集系统；农业数据资源与科研设备资源的管理与共享机制；农业虚拟化研究网络化平台建设；农业生产、资源、气象、运输、储存、加工和市场等信息服务的网络化体系技术的研发和应用；农业信息、专家系统、市场预测模型和基于空间技术、遥感技术、传感技术、GPS、GIS、智能化技术等重大关键技术的研发及其在农业中的应用。

种养业管理信息化科技发展。

科技发展主要特征：种业企业管理信息化技术，面向种子用户和零售商的信息化服务技术，种业监管信息化技术；种养业生产和资源信息管理系统技术；农业生产过程环境和生物信息监测无损化、实时化、功能复合化，农作和畜禽水产模型及决策系统的发展趋势表现为由局部性到系统化、数字化、智能化，由经验性到普适性。

精准农业科技进入新的发展阶段。

科技发展主要特征：基于完善的农业信息服务网络，建立模拟及调控模型、智能农业决策支持系统以及智能机械精准作业等的科技发展；作物生长过程的形态演变模型、生态生理模型和计算机可视化模型等研发和应用；农业机械及智能化装备关键理论技术与相关产品；农业装备制造技术向大型、高速、复式作业等方向发展。

（原载于《生态环境学报》）