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2008-2009基础农学学科发展综合报告

时间:2010年04月18日  来源:学术交流处  点击量:      【 】  

  一、引言

  以研究农作物生长、发育规律及其资源环境关系与调控途径为主体的基础农学学科,既是生物学的一个分支,也与资源环境学等密切关联,涵盖的内容非常广泛。本报告在“2006-2007农业科学学科发展报告(基础农学)”基础上,重点进行了作物种质资源学、作物遗传学、农业生物信息学、作物生态学、农业资源学、农业环境学等7个分支学科的专题研究。

  进入21世纪以来,以生物技术和信息技术为先导的现代农业发展迅速,基础研究和原始创新越来越受到重视,理论创新、技术创新不断深化。基础研究是为农业发展提供科学的理论依据,虽然在短期内无法得到经济回报,但一旦突破,将会引发农业技术革命和产业革命;强化基础研究和注重原始性创新,是世界各国农业科技当前普遍重视的领域。围绕人口、资源、环境和可持续发展的战略需求,生物技术、信息技术、材料技术等高技术不断向农业科技领域渗透和融合,衍生发展出以动植物分子育种、转基因技术、数字农业、高效节水农业、新型食品加工、现代装备等为代表的农业高技术领域,它们已深刻改变着现代农业的面貌,为保障粮食安全、生态安全和提高资源利用率提供了可靠支撑,另一方面为人类健康与生活质量、经济社会与自然的和谐发展提供可靠保障。总体看,农业科学的基础研究近年来呈现出的发展趋势是:基础生物学研究发展为农业科学研究注入了强大活力,基础农学学科与基因组学、分子生物学、生态学、资源环境等学科的交叉渗透愈加明显,推动着基础农学分支学科的交叉融合和快速发展;注重将生物技术、信息技术、新材料技术等新方法与常规方法有机结合,多学科、多层次研究农业基础科学问题,使基础农学学科的技术支撑能力不断提高;以农作物高产、优质、高效、抗逆育种和栽培耕作技术需求及基础科学问题为目标,不断创新和拓展研究领域,为农作物高产潜力开发、新品种培育、资源高效利用及生态环境保护等提供理论、方法和新技术支撑。

  目前,农业基础研究和技术开发不断向纵深发展,农作物基因资源的争夺和发掘成为竞争的焦点,开发与应用新型分子标记、发展虚拟设计分子育种技术成为分子育种技术的重要发展方向;在资源利用技术领域,养分资源管理精准化和肥料复合化、专用化、缓释化,废弃物处理无害化、利用资源化,生物节水、农艺节水、工程节水和管理节水有机结合,非传统水资源开发与精准灌溉技术等得到普遍重视;在生产领域,农作物生产管理数字化及决策智能化,工厂化农业生产的无害化栽培、生物防治、环境智能化控制发展进程不断加快;农业有害生物预防与控制研究向有害生物监测预警自动化、防治决策信息化、农药高效安全友好化、灾害风险的最低化和治理效益最大化方向发展;农业生物质能源技术向优先发展利用农业废弃物原料的生物质能源转化技术和能源生物技术的方向发展。同时,锚点保障粮食安全、生态安全、食品安全及公共卫生安全,对农业科技发展提出越来越多的需求和挑战。在全球人口剧增、资源短缺、环境污染和生态蜕变的严峻形势下,促进经济发展与人口、资源、环境相协调,建设资源节约型、环境友好型农业成为主流趋势。由于粮食安全成本剧增,耕地减少、水资源短缺和农业面源污染等生态环境问题日趋加剧,农田与农产品的污染与健康质量已开始成为制约农业持续发展的障碍,需要有效解决资源环境约束和转变农业增长方式。这就要求农业科技进步必须在更高层次和更广泛领域取得新的突破,必须通过农业科技成果的密集使用来提高农业资源开发利用的广度、深度和精度,从根本上改变农业资源配置的机制、结构和效率,实现农业资源的合理开发利用和生态环境改善。

  从发展趋势看,我国基础农学学科需要围绕国家战略需求和科学前沿问题,不断拓宽学科发展空间,促进学科交叉融合,培育新的学科生长点。加强国际合作与交流,吸收国外先进的研究方法和管理经验,在逐步实现我国基础农学学科与国际接轨的同时,提高国际竞争力。努力加强科技创新和人才队伍建设,培养和造就一批优秀基础农学学科队伍,切实增强科技创新能力和解决制约经济社会发展的重大瓶颈问题的能力。同时,要加强基础农学学科发展平台建设,努力改善和提高研究条件。要积极推进科技机制与体制创新,创造良好学科发展环境,提升基础农学学科的自主创新能力和综合实力,取得更多具有重大理论创新价值和自主知识产权的研究成果,有力支撑我国农作物持续稳定增产与农业持续发展。

  二、学科发展现状

  (一)作物种质资源学科

  作物种质资源是作物育种和农业可持续发展的重要物质基础。作物种质资源学作为作物科学领域的重要学科之一,近年来在我国得到了长足的发展,学科建设越来越完善,人才队伍逐渐壮大。在本学科理论指导下,在作物种质资源的考察收集、整理编目、鉴定评价、种质创新、安全保存和共享利用等方面都取得了显著成效,产生了巨大的社会和经济效益。

  近年来,作物种质资源资源学科的发展主要体现在作物种质资源考察收集更加科学、系统和全面,注重了收集资源的遗传完整性和多样性;野生种质资源的原生境保护鼓励农民参与,强调在利用中保护,增加了可持续性;作物种质资源的低温库保存与活力监测更加规范;作物种质资源的鉴定评价实现了传统技术与现代生物技术的有机结合,目标性状更加符合育种需求;种质创新更加注重引入远缘基因,拓宽遗传基础;在种质资源民族植物学方面,努力探索少数民族生存繁衍与种质资源的相关性,为建立长效保护和可持续利用机制奠定基础。

  1、作物种质资源考察收集更加科学、系统,成效显著。

  作物种质资源考察收集是本领域基础性的工作,全面、系统地考察收集分布于不同的生态环境,如沿海地区的耐盐碱种质资源、西部干旱地区的抗旱种质资源、边远山区的古老农家品种和野生种质资源,是保护我国生物多样性的重要组成部分,对维系人类生存繁衍和生态平衡发挥着不可替代的作用。在作物种质资源考察收集方法与技术上,借鉴和引进国外先进经验,结合我国考察实际,形成了作物种质资源考察收集技术规范。野生种质资源的收集以居群取样代替个体取样,更加注重群体的遗传完整性。野生资源通常以居群为生存繁衍群体,居群内形成遗传平衡,居群间遗传变异明显。因此,收集取样时,每一居群构成一份样品,而非过去以单株为单位采集取样。GPS 定位已广泛应用于野生资源的调查和收集,样品收集和信息(含图像)采集同步进行,建立野生资源分布、生境、特性数据库,一方面为野生资源的研究利用和原位保护提供更多信息,同时也为有效监测野生资源的消长和变异进化奠定了良好基础。

  我国大规模作物种质资源考察收集和国外引种工作始于20世纪80年代初,截止2008年,通过直接考察,收集各类作物种质资源99000余份,从世界120余个国家引进作物种质资源47200余份,极大地丰富了我国作物种质资源的遗传多样性。近年来,在国家有关重大项目的支持下,正在实施“云南及周边地区生物资源调查”,主要围绕云南及周边地区少数民族生存繁衍所依赖的农作物、家养动物、食用菌、药用植物等,深入调查和分析其生物多样性与少数民族社会经济发展的关系,收集种质资源6000份;我国沿海地区抗旱耐盐碱农作物种质资源调查,旨在全面了解沿海地区作物种质资源的分布及变化现状,收集抗旱耐盐碱农作物种质资源3000份,为抗旱耐盐碱农作物育种,开发利用盐碱地奠定材料基础;另外,还开展了与粮食安全密切相关的作物野生种、边远地区的古老农家品种、近10年新推广种植的育成品种的考察收集、整理编目等。作物种质资源的考察收集,进一步丰富了国家种质资源基因库,保护了生物多样性,必将为我国农业的可持续发展发挥积极作用。

  2、 作物种质资源保存与监测技术日趋成熟,安全保存得以实现。

  经过近20多年的不断发展和完善,我国已基本建立起长期库、复份库、中期库、种质圃、原生境保护点等相配套的作物种质资源保护体系,研究制定了一整套种子入库操作技术和贮藏标准,并入库(圃)保存了39.2万份作物种质资源,长期贮藏数量位居世界首位,其成果获得了2003年度国家科技进步一等奖。主要作物野生种质资源原生境保护取得重要进展。系统研究了原生境保护的位点选择原则、技术标准、隔离方式、保障措施,形成了比较完善的原生境保护技术规范。在此规范指导下,建立了野生稻、小麦野生近缘植物、野生大豆、野生蔬菜、野生苹果等86个原生境保护保护点。另外,制定了鼓励农民参与的作物种质资源策略,在开发利用中实现可持续保护的意识和观念逐渐被接受,农民参与式保护取得一定成效。

  另外,我国在云南、贵州、川西、湘西等地区,通过鼓励农民多样化种植,控制病虫害,降低生产成本,增加经济收益,实现了种质资源的“农场保护”。 研究和发展了作物种质资源异位保存理论与技术,制定了作物种质资源繁殖更新与保存技术规范,包括种质资源繁殖更新和入库保存技术程序、技术指标和描述规范。完成了25万份中期库种质资源的繁殖更新和3万份无性繁殖作物的更新复壮,极大地提高了种质资源的供种能力,显著提高了资源利用率。同时,首次在世界上研究制定了低温种子库、种质圃、试管苗库和超低温库的设计、规划与建设技术规范。依据这些规范,完善了19座中期库(包括国家和省级)、32个种质圃保存设施条件,新建了8座低温种质库和7个种质圃,有效改善了我国作物种质资源的保存设施条件和种质保存质量。

  低温库种子安全的监测预警理论与技术获得突破性进展。通过对不同贮藏条件下种子生活力和遗传完整性的大量检测,首次发现在低温贮藏条件下,种子生活力存活曲线呈反S型,生活力快速下降 “拐点”为73%~75%,为安全预警提供了技术和信息支撑。

  3、作物种质资源鉴定初步实现了由表现型向基因型的跨越。

  遗传多样性评价与核心种质建立取得重大进展。综合利用形态学、蛋白质、DNA标记等分析方法,重点开展了不同年代育成品种的遗传多样性变化、地方品种的遗传构成、多样性的地理分化等方面的研究,建立了水稻、小麦、玉米、大豆、食用豆、棉花等核心种质和应用核心种质,以5%~10%的样品代表了80%~90%的全部种质的遗传多样性,极大地方便了研究和利用。表型鉴定呈现精准化。对主要农作物种质资源开展了多年多点的精准鉴定,并依据各类作物种质资源描述标准、数据标准和数据控制规范,鉴定性状,采集和处理数据,实现了作物种质资源鉴定评价的规范化、科学化,提高了鉴定数据和信息高效共享。同时,利用现代分子生物学技术,在表型鉴定的基础上,开展了大规模的基因型鉴定,明确了控制不同性状的基因及其遗传规律,初步实现了种质资源鉴定由表现型向基因型的跨越,鉴定数据和信息更加准确,利用更加方便和有效。新基因发掘初步走向高通量和规模化。

  现代分子生物学的迅猛发展,为高通量和规模化的新基因发掘提供了强大的技术支撑。标记定位和部分克隆了许多农作物重要性状基因/数量性状位点(QTL),分离克隆了有关产量、抗病虫、抗逆、品质、养分高效等相关基因300余个,其中包括水稻白叶枯病抗性基因 Xa26、Xa26、单秆基 因 Monoculm 1 和 脆 秆 基 因 Brttleculm1等。另外等位基因发掘已成为种质资源研究的重要领域。对水稻、小麦、大豆和玉米等作物的一些重要基因进行了单倍型分析,通过与表型进行关联分析,发掘出了一批等位基因。这些基因的发掘,将为常规育种和转基因育种提供基因源泉。

  4、种质创新更加注重引入外源基因,创新种质得到有效利用。

  优异种质是育种的直接亲本来源,创新质量好、数量足的种质,将极大地促进作物育种的快速发展。当前的种质创新技术也从传统的利用基因自然突变、种内杂交、远缘杂交、组织培养、无性系变异、人工诱变等手段,扩展到借助分子标记辅助改良、通过基因工程直接转移外源基因、3个以上优异基因(包括数量性状基因)聚合等,以此创造新的变异类型,培育新种质。为了拓宽育种遗传基础,通过远缘杂交等手段,将外源物种的期望基因转入栽培种,并在方法和材料创新方面取得显著进展。围绕高产、优质、抗病、抗逆、高效利用水肥等育种目标,创造出一批育种新材料和遗传材料,例如,将普通野生稻的yld1.1 和yld2.1两个高产基因位点转入栽培稻,创造出超级稻骨干亲本“Q611”(恢复系),并开始提供育种家利用;通过普通小麦与冰草(Agropyron cristatum  (L.) Gaertn)杂交,已创造出包含冰草多花多粒、抗旱、抗白粉病和条锈病等基因的普通小麦-冰草异源易位系30余个,育种家利用后已培育出普通小麦新品种2个;利用辐射诱变技术,创造出大铃、纤维品质优异的棉花新材料,培育出大铃优质杂交棉“中棉所48”,这些新品种目前正在生产上推广应用,产生了很大的社会经济效益。

  5、努力探索作物种质资源与少数民族社会经济发展的相关性,为建立作物种质资源长效保护和可持续利用机制奠定基础。 通过云南及周遍地区少数民族生物资源调查,基本查清了该地区作物种质资源的分布状况、多样性程度与变化趋势,以及少数民族对作物种质资源的认知、利用与保护措施。探索了作物种质资源与少数民族社会经济发展的相关性,为建立作物种质资源长效保护和可持续利用机制奠定了良好的基础。

  云南部分科研单位还探索了民族植物学与作物起源和进化的关系,以及在作物种质资源保护和开发利用中的作用。认为民族知识对种质资源特性鉴定、发掘名特优产品、研究制定高效农业生产和生态保护技术有重要作用。

  6、作物种质资源学科对产业发展贡献显著

  作物种质资源学科最新研究成果对产业发展产生了重大影响,主要体现在:一是建立和完善技术标准和服务平台,为作物育种、生命科学研究和政府决策提供材料和信息,充分体现了本学科的社会公益性特点;二是建立和完善了作物种质资源保护体现,考察收集、安全保护了大量濒临消失的珍贵种质,减缓了因人口增加、生态环境恶化、城市化发展等造成的生物多样性快速下降的趋势,对维系生态平衡,确保农业可持续发展奠定了基础;三是新基因的发掘和种质创新,极大地促进了作物育种的发展,对解决我国粮食安全、确保生态安全发挥了巨大作用。

  (1)建设作物种质资源技术规范与服务平台,实现了种质资源实物与信息的社会共享。近年来,研究制定了110种作物的描述规范、数据标准和数据质量控制规范;研究制定了110种作物种质资源技术指标3824个,重点涵盖了品质(营养品质、感官品质、加工品质、贮藏保鲜品质等)、抗病虫、抗逆性等新的技术指标,集成创新了1793个技术指标,改进规范了9436个技术指标;首次统一了作物种质资源鉴定评价的实验设计、样本数、取样方法、计量单位、精度和允许误差、等级划分规则等10大类度量指标。实现了农作物种质资源收集、整理、保存、评价和利用全过程的规范化和数字化,创建了作物种质资源科学分类、统一编目、统一描述的技术规范体系。以规范化和数字化带动作物种质资源共享和利用,标准化整理、数字化表达了20万份种质资源,实现了实物和信息的共享。据不完全统计,利用分发的11.18万份种质育成的新品种累计推广面积9.17亿亩,极大提高了资源利用效率和效益。另外,为国家制定作物种质资源保护和开发利用战略提供了信息服务,得到了国家有关部门的认可。

  (2) 建立和完善了作物种质资源安全保存体系,有效保护了我国生物多样性。我国已经建立和完善了作物种质资源安全保存体系。其作用主要体现在:一是加强了各类作物种质资源的保护力度,野生种质资源、古老农家品种以及分散在全国各地的濒临丢失资源得到了比较妥善的保存,防止了国家战略性资源的丢失;二是有效保护了生物多样性,维系了生态平衡,遏制了因人口增加、生态环境恶化、城市化发展等造成的生物多样性快速下降的趋势,为确保农业可持续发展奠定了良好基础;三是作物种质资源保存体系中各种质库、种质圃、原生境保护点作为科普基地,为提高全民尤其是中心学生保护生物多样性意识发挥了积极作用;四是为广大科研人员提供了研究基地和材料,极大地促进了我国作物种质资源学科的发展。

  (3)创新种质为作物育种提供了优良基础材料,产生了巨大的社会经济效益。种质创新是为生命科学基础研究和作物育种应用研究提供材料的,前者可以发表高水平论文,后者可以产生巨大的社会经济效益。例如,利用水稻“野败型”不育系,实现了水稻三系配套,培育出几百个杂交水稻新品种,单产提高了15%以上;以小麦矮孟牛新种质,育成了13个小麦品种,1983~1996年累计推广3.09亿亩,1997年获国家发明一等奖。近5年来,作物种质资源保存体系各单位共向4076个单位提供了505752份次的种质资源,直接利用这些种质资源已经育成了29个新品种,分别通过了国家、省(市)级审定。上述新品种的培育和推广应用,为解决我国乃至世界人民的粮食供给问题做出了突出贡献。

  (二)作物遗传学

  作物遗传学是一门发展极快的科学,差不多每十年就有一次重大的突破。现阶段的作物遗传学在广度上和深度上都有着飞跃的发展,已从孟德尔、摩尔根时代的细胞学水平,深入发展到现代的分子水平。

  1、作物杂种优势及其利用的遗传学基础研究取得重要进展。

  20世纪作物杂交品种在农业生产上的大规模推广和应用,产生了巨大经济和社会效益。最近,我国科学家采用“永久F2群体”这一新颖的实验设计,对以水稻、玉米、小麦和油菜等作物的QTL互作方式与玉米杂种优势的关系研究发现,所有类型的遗传效应,包括单位点的部分显性,完全显性和超显性以及二位点间的三种类型互作都对杂种优势有所贡献。对不同作物杂种优势位点的比较分析发现,性状QTL和杂种优势QTL位于相同位点的现象很少,一般在30%以下,表明大部分性状QTLs和杂种优势QTLs由不同位点所控制。另外,还完成了一些重要性状及其杂种优势QTLs的精细定位或物理定位。我国经过长期系统地对当代杂种优势效应和油分的花粉直感效应的研究,提出了利用普通玉米杂交种生产高油玉米的新方法,即“普通玉米高油化三利用技术”,在不降低普通玉米产量的情况下生产高油玉米,实现了高产与优质的结合,这是杂种优势利用方式的一个新的途径。我国杂交水稻的研究和利用处于国际领先水平。

  我国学者阐明了水稻CMS-BT型雄性不育和育性恢复的分子机理。在包台型细胞质雄性不育水稻的一个异常的线粒体的开放读码框orf79与atp6基因共转录,编码一个细胞毒素肽。orf79在水稻中表达导致花粉呈雄配子体雄性不育。在第10号染色体Rf-1遗传位点上发现一个编码PPR蛋白的多基因簇,其中有2个成员Rf1a和Rf1b被证明对BT型有育性恢复功能。两个基因的蛋白(RF1A和RF1B)均为线粒体定位,RF1A以内切方式切断B-atp6/orf79 mRNA来阻止ORF79蛋白的产生而使育性恢复,而RF1B则通过降解B-atp6/orf79 mRNA使育性恢复。我国学者在第1染色体的籼粳杂种花粉不育基因座Sa克隆了2个相邻的基因:SaM+(籼型indica)或SaM-(粳型japonica)、SaF+ (indica)或SaF-(japonica),提出Sa座位杂种不育与亲和的分子作用机理模型:双基因/三因子互作模型, 揭示了植物的杂种雄性不育的分子基础。由于光(温)敏核不育系基因的发现,实现了杂交水稻生产由三系到两系的转变和突破。最近,我国又相继发现了新型油菜生态型细胞质雄性不育两用系、显性和隐性细胞核雄性不育两系及新型的小麦光温敏不育系。

  2、在作物细胞遗传学的某些研究领域取得创新性的发展。

  我国学者发明了在单细胞水平进行的小麦与近缘及远缘野生种高频率的体细胞杂交技术,并首次通过调控染色质的消减和渐渗,使不同亲缘关系植物的微量染色质转移到小麦基因组,创制了12种小麦体细胞杂种渐渗系以及小麦与长穗偃麦草遗传多样、快速稳定的特异6大类新种质及耐盐、耐旱推广新品种山融3号,揭示出小麦体细胞杂交的染色质消减及渐渗的主要影响因素是射线和亲缘关系,在国际上率先建立了普通小麦/禾草体细胞杂交创建小麦渐渗系的技术体系。

  另外,我国学者建立了甘薯、马铃薯、柑橘等植物的体细胞杂交技术体系,获得大批种间体细胞杂种植株。我国率先培育出的高油型单倍体诱导系,已经大规模应用于玉米育种中,从而实现了传统育种程序的革新,大大加快了育种进程。

  3、作物数量遗传学研究取得重要进展。

  20世纪80年代,我国学者提出了不同于质量性状和数量性状的质量-数量性状,之后又提出了质量-数量性状的聚类分析法、F2群体混合遗传分析的最大似然方法、多个世代的联合分析方法,在提出参数估计的EIM算法基础上拓展了两对主基因+多基因的分离分析法并研制了相应的软件包。最近提出了基于混合线性模型的一对主基因+多基因的混合遗传方法,拓展了多性状的分离分析法。我国学者将最小范数二次无偏估计法用于成对数量性状遗传协方差的估计,并建议协方差初值取0而方差初值取1,这称为MINQUE(0/1)方法,并将其应用于作物数量性状遗传分析和QTL定位研究。

  最近,又利用方差组分估计的Henderson III法进行QTL定位研究,将遗传模型推进至包括主效、互作和环境效应的全模型并研制了QTLNetwork软件包,推动了我国数量遗传学的发展。我国分子数量遗传学理论研究已基本与国际同步,在理论与应用研究中都有一定影响,近10年有不少应用研究成果,如成功克隆了一因多效的野生型Ghd7基因。Ghd7基因可使抽穗期大大延迟、株高和每穗粒数显著增加,且茎杆粗壮抗倒和单株产量提高50%。

  4、作物基因工程技术日趋成熟,部分转基因作物已经或即将进入产业化阶段。

  自1996年转基因作物规模化应用以来,10年间,全球转基因作物研究迅速发展,被誉为“人类历史上应用最为迅速的重大技术”。抗除草剂、抗虫的转基因大豆、玉米、棉花等已大规模商业化,转基因作物的全球种植面积从1996年的170万公顷增至2005年的9000万公顷,连续10年增长了53倍。近年来,我国已经建立了模式植物拟南芥和水稻突变体库及功能基因组研究技术平台,初步建立起了一个包含80000个单株的拟南芥突变体库,构建了含50000个条件性功能获得和缺失性水稻突变体库。在转基因技术研究方面,初步建立了主要作物基因研究的技术平台,获得了具有重要应用价值并拥有自主知识产权的新基因390余个;创制了大批转基因抗虫、抗病、抗逆、品质改良、抗除草剂等水稻、玉米、小麦、棉花、油菜、大豆、甘薯、马铃薯以及主要蔬菜、林草等新材料;在遗传转化核心技术创新方面,初步建立了棉花、水稻、油菜、玉米、大豆、甘薯等主要作物高效、安全转基因技术体系,如无选择标记技术、选择标记基因删除技术和目的基因产物定时降解技术等。

  目前,我国的转基因抗虫棉、转基因抗虫水稻处于世界领先水平,高油转基因油菜等已向发达国家进行技术转让,抗虫玉米和抗病小麦等已蓄势待发。目前,我国生物安全评价体系已经初步建立,已对水稻、玉米、油菜、大豆等转基因作物中外源基因向相关物种漂流频率、最大距离、Bt作物种植区棉铃虫庇护所进行了定量评价,探索了在模拟胃肠道消化试验、转基因生物(产品)非期望效应的检测方法,建立了我国主要商业化转基因产品的筛选检测方法。经国家农业转基因生物安全委员会评审,共批准了转基因生物中间试验456项、环境释放211项、生产性试验181项,安全证书176项。其中最显著的例子是转基因棉,培育了具有国际竞争力并通过商品化生产审批的转基因棉花新品种58个,新品种累计推广1亿多亩。

  5、作物基因组学研究取得了迅速进展,部分研究领域达到了国际领先水平。

  我国在水稻等主要作物基因组研究上的进展顺利,继独立完成籼稻全基因组测序和粳稻第4号染色体测序,结果在《科学》和《自然》上发表后,抗病、耐盐、抗旱、氮磷高效利用、分蘖、脆杆、茎杆伸长、高产、不定根生长等一批有潜在应用价值的重要农艺性状基因的克隆取得了突破,获得上百个功能明确的基因,21个在优质、高产和抗逆品种改良方面具有应用前景的功能基因,确立了我国在世界水稻科技方面的领先地位。在小麦和玉米等作物上精细定位了多个控制抗病、生育期和高产等重要农艺性状的基因,为进一步的基因克隆和开展标记辅助育种奠定了基础;完整地测定了水稻染色体着丝粒的DNA序列,为进一步分析着丝粒结构与功能、染色体的稳定性和染色体的复制提供了必要的结构基础,也为开发可新型转化载体 “人工水稻或植物染色体”的构建提供了基础。

  近年来,我国科学家在作物比较遗传作图、基因结构区域的微共线性、ESTs和蛋白质水平的比较以及基于比较基因组学的基因和QTL的克隆等方面开展了研究,并在水稻栽培稻籼粳两个亚种的比较基因组学研究上取得了重要突破。在国际上率先完成了籼稻4号染色体基因组精确测序,并系统地对籼、粳稻4号染色体基因结构、组成和顺序的异同进行分析和比较,同时包括对单核苷酸的多态性和插入或缺失的比较分析,获得了籼粳基因组差异的重要遗传信息;鉴定了两个主要栽培稻亚种间的亲缘和进化关系;完成了水稻4号染色体特异DNA芯片的研制及部分表达谱分析,并结合精确的4号染色体序列信息,鉴定和验证了预测的基因表达信息,获得了一个完整系统的单条染色体所含基因的表达分析。

  (三)生物信息学

  生物信息学与现代农业科学特别是农业生物技术密切结合,在与农业相关的基因组学、比较基因组学、功能基因组学、蛋白质组学、代谢组学等领域中进行深入应用和分析,称为农业生物信息学(Agro-bioinformatics)。生物信息学作为多学科交叉的新兴学科,有利于生命过程的定量研究和系统整合,农业生物信息学将成为农业基础研究与应用研究工作中必不可少的技术手段和支撑平台,将进一步推动动植物遗传改良,有利于农业可持续发展。

  1、从本世纪初开始,随着我国在农业基因组学、转录组学等方面开始大规模独立产出数据(其标志是水稻(籼稻)基因组“工作框架图”的发布),农业生物信息学在我国才真正进入一个发展的阶段。鉴于我国在植物科学研究领域扎实基础,我们在以水稻为主农作物方面的生物信息方面的积累和进展都在国际上占有一席之地。

  2、近几年来,随着基因组学、转录组学、蛋白组学数据的不断积累,与水稻功能基因组学相关的数据库数量也在不断上升:目前释放的水稻突变体库数据库至少有三个,分别在上海、武汉、和杭州,均包括查询、定位等功能,有的数据库还提供表型的查询。为水稻基因注释和表达分析的EST或全长cDNA 数据也有多个来源,目前可以查询到的自主采集的全长cDNA已有上万条。服务于水稻表达谱分析的数据库、分析算法和注释系统也有多家,如籼稻全基因组微阵列数据库,粳稻cDNA微阵列数据库,水稻全基因组芯片注释数据库等等。关于水稻比较基因组学方面,针对水稻籼粳两个亚种之间的基因组差异也有较为深入的研究。另外,我国在水稻种子发育过程的蛋白组学和水稻胁迫条件下小RNA的表达谱方面也有一定的数据积累。同时,针对植物/作物数据整合、查询、分析的农业生物信息学平台也有长足发展。其中包括EasyGO(基于Gene Ontology的功能注释归类工具),可以支持15个农业相关物种,多达40种数据类型的功能注释与分析;GOEAST(GO分析软件),可以支持多物种、多平台、自定义的Gene Ontology的功能注释分析服务;KOBAS(基于代谢途径分类分析)可以通过KO传递的方法对多种物种(包括农业物种)进行KO注释以及统计学分析网络化服务;拟南芥基因相互作用网络和稻瘟菌蛋白相互作用预测网络等等。另外,基于农业生物信息数据挖掘,得到了一些有意义的结果:通过对动物基因组G4 DNA元件的分析,包括其保守性、分布规律、与基因分布的相关性以及与基因表达水平的相关性,探讨了G4 DNA元件调控潜能和可能的作用机理。

  (四)作物生理学

  上个世纪上半叶,我国作物学和植物生理学家已开展了作物生理学方面的探索性研究。新中国建立以后,大批植物生理学家与农业生产结合,发展了具有中国特色的作物生理学科----作物栽培生理。20世纪50年代系统总结了各地劳模看苗诊断进行肥水管理的高产经验,探讨了叶色变化与碳、氮代谢的关系;将作物一生划分为若干生育阶段和生育时期,研究了不同阶段、不同时期生育特性和形态特征。20世纪60年代广泛开展了群体生理研究,提出合理群体动态结构概念,分析了作物与环境、个体与群体的辩证关系,揭示了群体自动调节规律,提出了高产群体结构特征和合理密植原则。围绕产量形成过程,研究了产量构成因素与器官建成的关系、器官同伸规律及其调节控制原理。20世纪70年代,从提高作物光能利率出发,进一步开展了作物光合性能、物质生产与分配研究;在对作物需肥、需水规律和肥水效应研究基础上提出作物肥水促控原则与指标;组织全国力量,系统研究了主要作物温光反应特性;针对各地作物生产中的问题开展了逆境生理与抗逆增产途径研究。20世纪80年代,作物高产机制与高产途径研究深入发展,总结出稻麦高产几条基本生物学规律,高产途径从以扩大群体规模为主转向优化群体、强化个体;研究了主要作物群体光合特征;开展了作物源库关系研究,特别是对水稻品种源库类型划分及小麦品种源库生态型的研究,为分区因种栽培提供了新的理论依据;在多种作物上建立了叶龄模式;出版了多种作物的栽培生理著作。20世纪90年代以来,围绕高产、优质、高效目标,作物生理学研究向深度和广度发展,在高光效生理、产品器官形成与退化机理、水肥高效利用生理、超高产株型与栽培生理、品质形成生理、激素调节与化控生理、根-冠关系、抗逆生理、生长模拟、群体质量与源库系统结构、功能优化协调机理等多方面研究取得重要进展。近期的进展突出表现在如下方面:

  1、在作物生育生理与调控方面,阐明了主要作物高产生育规律,建立了多种作物生育进程“叶龄模式”,作物高产栽培与管理提供了重要理论依据和调控指标;进一步明确了小麦等作物的光温发应特牲,在一些作物上发现了光温敏不育种质材料,探讨了育性转换机制;作物生育的化学调控理论与技术研究有较大发展,中国农业大学等单位建立的“棉花化控栽培理论与技术体系”,获得重要成果。

  2、在作物光合生理方面,围绕作物光合性能开展了深入研究。中国科学院植物所等单位,对我国小麦、水稻不同年代大量品种的测定表明,高产品种光合速率高于低产品种。许多单位对作物光合午休机理开展了探讨,初步明确光抑制与午休的关系。通过基因工程改善作物的耐光抑制特性的研究,也取得了较好的效果。在水稻、大豆上筛选出具有高光效特性或对广谱光强有较强适应性的种质资源材料。中国农业大学、中国科学院植物研究所对小麦非叶器官(穗、茎、鞘等)的结构与功能进行了较系统的研究,并发现这些非叶器官具有较强的C4代谢酶活性,并具有比叶片较强的光合耐逆性,充分发挥作物非叶器官的光合耐逆功能,对提高作物整体光合能力具有重要意义。江苏农科院对转PEPC基因水稻高光效机制开展了一系列有益的探索。围绕作物后期叶片早衰与防衰机制开展了大量研究。南京农业大学提出了“叶片光合速率高值持续期”的概念,并认为现代品种高产的重要原因之一是延长了叶片光合高值持续期。山东农业大学将小麦叶片衰老过程划分为缓衰期和速衰期,认为延长缓衰期、推迟速衰期、保持较长的光合速率高值持续期是高产向超高产发展的重要途径,并通过研究表明,氮肥后移可以延缓叶片衰亡,以此为基础,建立了“冬小麦超高产技术体系”。

  3、在作物源库关系及其调控方面,已在多种作物上已开展了不同品种、不同生态环境下产量源库关系分析,为高产栽培实践提供了指导。源库生理的研究也更加深入,如在源库形成的激素调控与酶学机制、主要谷类作物籽粒灌浆特性及其与叶片光合功能协调性、强势粒与弱势粒库活性差异机理、茎鞘贮藏物再运转机制、源库层次分析及其数量与质量指标、源库信息联系与互作机制等方面开展了有益探索。同时,源库关系的研究对象也已从单纯碳同化物扩展到氮素及其他物质。源库生理与源库生态研究的结合及其模拟模型研究已成为下一步工作的重要方向。

  4、在作物营养与养分高效利用方面,围绕水稻、小麦、玉米、水稻、棉花等作物优质高产、超高产形成的养分吸收、分配、再利用等,开展了了大量细致的工作。另外,对于S、Zn、Mo、Mn、B等元素在产品形成中的生理功能、运输、分配等也有了新的认识。中国科学院遗传与发育所从细胞、染色体和分子水平,较为系统而深入地开展了植物磷高效吸收关键基因功能与调控研究,探讨了小麦磷高效的生理学机制。对作物体内在养分平衡和农田系统养分平衡的研究已受到更多关注,并开展了相关研究。中国农业大学在作物根区养分调控、养分资源综合管理、轮作与间作系统养分高效机制方向开展了多年系统研究,取得重要成果。作物营养状况(主要是氮营养)速测诊断技术有了较大发展。

  5、在作物水分关系与节水机理方面,中国农业大学、西北农业大学、中科院水土保持研究所、山东农业大学等单位开展了较为深入的研究,围绕适度水分亏缺对作物生长、物质分配、根-冠关系等的调控效应及其补偿机制的研究取得重要进展。作物抗旱生理理论研究促进了节水灌溉理论与技术在我国的发展,以非充分灌溉、调亏灌溉、局部灌溉、分根区交替灌溉和部分根干燥等技术为代表,通过时间(生育期)或空间(水平或垂直方向的不同根系区域)上的主动的水分调控,可实现高产优质和提高水分利用效率之目的。中国农业大学将小麦非叶器官光合性能与抗逆性的理论研究应用于节水生产实践,提出“控制叶面积,增加穗数,构建大群体、小个体、高穗/叶比(穗数/群体叶面积)结构,扩大群体非叶光合面积,充分发挥非叶器官光合耐逆机能,实现节水与高产的统一”的技术思想,建立了“冬小麦节水高产技术体系”,已在华北地区推广应用。

  6、在作物品质生理与调控方面,近年来的研究取得较大进展。例如:制定了主要作物品质生态区划;棉花纤维发育形态与生理机制及相关基因克隆、环境影响效应研究较快发展;创新了高油、高蛋白、高糖等玉米种质并对其遗传生理特性进行了研究;开发了“双低”油菜品种并开展了相关生理研究;山东农业大学、南京农业大学等针对不同类型小麦,从植株碳和氮代谢、籽粒蛋白质和淀粉组分含量与相关酶活性、强弱势粒代谢差异、环境与措施效应等方面较系统研究了籽粒品质形成的生理基础,并建立了优质栽培技术,取得重要成果。国家农业信息工程研究中心、南京农业大学等单位开展了有关作物品质的遥感检测,已取得较好进展。

  7、在作物群体生理与株型研究方面,突出的成就是扬州大学建立的“群体质量”理论,提出了稻、麦、棉、玉米、油菜等作物高产群体应具有的几项共性形态生理综合质量指标,主要是:(1)提高经济器官生长期群体光合生产积累量;(2)花期达到适宜叶面积值;(3)在适宜叶面积条件下,扩大总库容量;(4)在适宜叶面积 范围内提高粒叶比或铃叶比;(5)调整叶系组成,提高有效和高效叶面积率;等。沈阳农业大学提出理想株形和杂种优势相结合的稻作育种策略,对直立穗形高产、超高产水稻品种的培育和生理基础的研究独具特色,产生了很大影响。袁隆平提出超级杂交稻株型特征:高冠层,上三叶长、直、窄、凹、厚, 矮穗层,中大穗。我国学者殷新佑将作物生长模拟与QTL 定位结合,并用于理想株型选择,具有重要意义。

  8、我国在作物抗逆栽培及其生理研究方面有较多成就。根据不同地区环境限制因素,有针对性地研究了不同时期旱害与涝害、热害与寒害、盐碱、土壤缺素或低营养、病虫害及其他灾害对作物的影响机理,并提出相应栽培对策措施,为大面积高产稳产提供了支持。

  (五)作物生态学

  作物生态学主要研究作物与环境的相互关系及其作用机制,从分子、细胞、组织、器官、个体到种群、群落甚至生态系统等都可以开展有关研究,但核心是探讨作物生长发育及产量形成对环境因素的响应机智与调控途径。随着现代生态学、生理学、信息学理论与方法的不断创新和拓展,作物生态学的理论和技术正在得到不断的充实和提高,并在农业生产管理与环境资源利用方面发挥着日益显著的作用。

  1、从作物生长发育及产量、品质形成与环境要素关系出发进行的作物生态适应性研究,为推进我国作物品质生态区划、优势农作物产业带建设等奠定良好理论基础和科技支撑。近年来,随着GIS等地理信息技术在作物生态学的应用,使得作物生态适应的评价和布局上更为直观和准确,我国开展了大量的区域作物生产潜力和品质气候生态领域的研究,取得的相关研究成果对指导国家及各地农业生产结构调整、区域农作物生产优化布局及优势产业带建设等起到积极作用,对实现作物高产、优质、高效、生态、安全做出重要贡献。在作物生产潜力研究方面,已经从最初的作物的光合潜力研究,逐步在充分考虑光照、温度、水分等综合因素考虑作物的生产潜力,并开始将农业气候生产潜力数值模拟与资源量化评价结合,模拟一定气候因子背景下农业生产所能达到的最高产量;利用计算机技术建立农业气候资源数据库,实现对农业气候资源信息的有效管理,并分析和评估光、热、水等农业气候资源配置对作物生长发育、产量形成的影响,为农业气候资源的有效利用提供了基础。近年来,大气CO2浓度升高为主题的全球变化问题成为热点领域,围绕作物对全球变化中的生理生态响应,植物适应和进化的机理以及对有限资源的合理利用等问题,已经开展了人工模拟CO2增加的大气环境中对作物生理、生长的变化进行研究,或在实验室或野外进行控制条件的实验或观测,研究种群生长与竞争、群落结构与生产力及生态系统功能等;另一方面,将全球气候变化模型GCMs与作物模拟模型结合起来,对农作物生产进行敏感性分析,包括温度升高和CO2浓度升高对作物光合作用、蒸腾作用、气孔导度、水分利用效率的生态生理变化影响,以及作物生育期、熟制及复种指数变化等。此外,针对作物之间的化感作用研究已经步入了理论与应用相结合的全面发展阶段, 在化感作用的遗传、化感物质分离与鉴定、作用方式及其机制等方面研究不断深入,并取得了重要研究进展,尤其在运用现代系统生物学技术研究非生物因子的化感作用方面不断深入。

  2.近年来,复合群体在提高资源利用效率的优势在国内外已得到广泛证实,并被作为解决粮食安全、实现作物产品多样化、推动农业可持续发展以及解决农村剩余劳动力的重要手段而大面积推广应用。作物复合群体生态作为我国特色和优势研究领域,针对复合群体的光能利用、作物竞争与产量的关系及生产潜力的系统研究、多熟种植模式的田间小气候的特征、调控技术的研究及群体结构优化研究等方面都取得了许多重要的成果,并在指导多熟制生产实践方面发挥了重要作用。在充分利用不同作物生态位差异与互补原理,发挥作物复合群体在时间、空间资源集约高效利用特点,建立高产高效多熟种植模式原理及技术方面取得突出进展。在应用基础研究上,系统深入地研究了主要作物间套作复合群体结构中田间光能分布与利用,复合群体农田微气象因子动态变化规律,土壤水分、养分、生物活性的动态变化,土壤培肥与养分平衡,复合群体作物间的养分、水分竞争及互利关系及对产量、品质的影响机理;基于多样性种植系统中作物种间相互作用对根际养分、土壤养分、作物养分吸收的影响,揭示多样性种植系统中养分资源吸收利用与病虫害控制间的内在关系和相互作用等;研究提出了不间断复合伞形结构、复合群体共生作物的主辅换位、复合群体的时空协调统一等多熟种植复合群体的理想动态结构的构建规则等。在技术应用上,基于农田多熟制复合群体构建规则与关键调控技术,提出多熟群体的品种搭配优化,种植带型、间距、行比、密度优化,以及配套栽培管理技术等,在大幅度提高农田产生力同时,促进资源利用效率提高。近年来,国内外对农田作物及品种混合种植的病虫害防治、水分养分高效利用等开展了较为深入的研究。如通过不同抗性水稻品种多样性种植系统中养分吸收利用的基本规律及其与稻瘟病控制、水稻产量优势形成的相互作用研究,从分子水平上探索农作物多样性机理及其应用已经取得进展;通过研究大麦/蚕豆、油菜/蚕豆、玉米/魔芋、玉米/辣椒等多样性种植系统中作物种间相互作用,及其对根际养分、土壤养分、作物养分吸收的影响效果,揭示了多样性种植系统中养分资源吸收利用特征与提高资源利用效率途径。此外,

  3.作物信息生态是随着计算机及信息科学技术高速发展背景下开展的,目前已经是作物生态学研究和应用中最为活跃的一个领域。作物信息生态在实际应用中主要采用作物生态系统信息采集、信息处理技术、信息管理和利用技术等;作物生产系统模拟技术是指采用系统分析方法和计算机模拟技术对具有不同时空尺度的作物生产系统内部各成分的状态、相互关系及随时间的变化过程进行定量表达和动态模拟,包括从宏观的作物分布、种植制度、土壤与气候分布到微观的作物光合作用、干物质与养分积累和分配、产量与品质形成过程的定量描述与模拟。20世纪80年代以来,我国学者引进国外先进的建模思想和一些模型(如CERES),在水稻、小麦、玉米、棉花等主要作物的模拟模型及个别生理过程模拟研究方面取得了一定成绩,已经研制出了一些具有自主版权的大型实用模型。 近年来,在作物生长模拟模型基础上开发作物知识模型,以及利用模拟模型与知识模型的集成应用方面已经取得突出进展。作物知识模型作为描述作物与环境之间定量关系的动态量化模型技术,受到国内外农业信息技术研究的普遍重视。一方面,知识模型的开发为机理性的模拟模型与实用系统接轨创造了桥梁,弥补了模拟模型在实际应用上的局限性;另一方面,知识模型的解释性和通用性强,尤其在农业决策支持系统、专家系统的应用上,克服了单纯利用知识规则推理的功能单一性。作物管理知识模型系统的构建与应用,将作物生长模拟研究中的系统分析原理和动态建模方法应用于作物生产管理知识体系的定量化分析和数字化表达,有效解决了传统作物管理专家系统和作物栽培模式经验性强、适应性窄、定量化弱等难题,实现了作物栽培管理知识表达的模型化和数字化,以及作物栽培管理决策的精确化和科学化。近年来,在作物管理知识模型系统的设计与开发框架、作物管理知识模型的定量化算法、基于知识模型的作物管理决策支持系统及精确农作管理决策系统等方面,取得了较为突出的创新性进展,开发的小麦、水稻、棉花等主要农作物的智能化作物生产信息管理系统,已经有效服务于生产决策管理,推动了我国作物栽培学科理论和技术创新。

  4.协调作物与土壤环境间的关系,提高资源的利用效率,在保证粮食安全,改善环境质量,推动农业的可持续发展是作物养分生态的重要任务。近年来,我国科学家先后在农田养分利用及其高效利用上作了大量的工作,通过对华北平原与太湖地区作物-土壤系统的氮素利用,揭示了施氮量增加,当季氮吸收率下降以及损失增加的规律,阐述了不同形态的氮损失与栽培条件的关系;围绕“产量效应与环境效应相协调”的要求,提出了“区域宏观控制与田块微调相结合”的施氮量推荐原则,建立了以根层氮素调控为理论基础,土壤硝态氮测试手段的氮素实时监控的技术及相应的控制指标,运用模型计算与GIS系统,建立了基于县域的氮素管理系统。随着人们对作物养分生态研究的深入,提出了最佳养分管理技术。最佳养分管理是基于作物养分需求,是发达国家为了解决高产与环境保护的矛盾在长期生产时间中探索出来一套集成技术。最佳养分管理强调充分发挥作物品种的生物学潜力,通过综合利用土壤、植物和环境养分,最大限度地提高各种养分自用的利用效率。我国先后实施了配方施肥等项目,有效地提高了作物养分利用效率。目前最佳养分管理技术已经得到相应管理部门的重视,并给予了支持,推动了相关技术的研发和推广,对于我国养分资源地高效利用起到了积极的推动作用。提高作物水分生态适应性和水分利用效率一直是作物生态学研究的重点领域,随着水分短缺问题日趋突出,如何用好有限得水资源,对降雨、土壤水以及地下水的充分合理利用已成为农业领域重大问题。多年来,围绕作物水分利用参数作物需水量、耗水量及其与自然降水的耦合度及生态适应指数等研究不断完善,为明确作物对水分的吸收、利用和需水规律,对作物布局、种植模式及水分生产管理提供理论指导。另一方面,结合对作物水分胁迫生理及非充分灌溉效应研究,对农田保墒、培肥地力、水肥耦合、建立适宜种植制度、选育抗旱品种、化学制剂保水、灌溉制度和灌溉模式等农艺节水技术研究也取得显著进展,为我国旱作节水农业发展提供了强有力和技术支持。近年来,基于“土壤-作物-大气连续体(SPAC)概念的作物水分生态研究在不断深入,借用数学方法定量分析农田系统内的水分循环与平衡过程,并描述水分在SPAC系统中不同部分得能量状态及运移规律,为深入分析农田实际蒸散、作物蒸腾奠定良好基础,并推动了作物水分生态模型模拟的发展。

  5、随着分子生物学技术的普遍应用,从分子水平研究作物与环境的关系及其作用规律是近年来的一个作物生态学的热点领域。一方面,探索作物相关基因的遗传分子生态特性,即作物基因功能通过特定环境条件及其作用模式完成的分子信息传递的机制,相关基因在不同发育阶段或特定基因在不同环境条件下的分子行为等。另一方面,在分子水平上解释作物生长发育过程中环境因素的变化规律、成因、机制及其生态效果,并由此影响作物生长发育的相应变化及其分子响应机理与调控技术。随着基于基因组学和蛋白组学的研究成果的不断涌现,对作物表观遗传学与环境之间的关系研究逐步取得突破,对作物分子适应与分子进化的理解不断深入。从分子水平上解析作物形态建成及生长发育的机制,对明确作物生理生态作用机理及进行分子水平调控,提高作物产量、品质及抗逆能力有重大意义和发展前景。如探讨作物光周期现象、春化现象的分子机理已经取得显著进展,通过研究作物生理生态过程的信号传递、功能基因定位等,能够深入解释其作用机理和调控途径。针对作物对逆境响应的分子机理研究也是近年来广泛重视的研究领域,对作物温度胁迫、水分胁迫、盐分胁迫、营养胁迫的响应基因及其蛋白质识别,与作物抗性有关的调控元件和因子分析,对各类胁迫信号的传导途径及基因定位等,对提高作物分子调控水平和挖掘作物抗逆能力有重大意义。近几年,研究气候变化对作物生产的影响受到广泛重视,对温室效应产生的成因及其对作物生长发育影响的分子生态效应进行了大量研究,对紫外线 辐射增强和CO2浓度提高的环境分子生态学过程与机理,以及作物对其响应的遗传分子生态学特性与调控对策等国内外已经有大量研究成果。

  (六)农业资源学

  近年来,农业资源学在资源时空分布与配置、资源高效利用等方面的基础理论和关键技术取得较大突破,我国耕地资源、水资源、农业气象资源、社会资源等的开发利用均达到较高水平,农业废弃物资源的循环利用得到了快速发展,为现代农业的快速发展奠定了十分坚实的基础。

  1、在农业土壤资源开发利用方面,完成了覆盖我国各主要农区的耕地质量评价指标体系,建立了适合我国不同地区农业特点的耕地质量培育技术模式和技术体系;探索了不同类型区后备耕地开发适应性评价已取得初步的进展;采取深耕和适度免耕等技术以及应用土壤改良剂快速熟化后备耕地已受到广泛关注;初步明确了我国土壤污染现状及成因,提出了土壤污染优先控制区及控制对象;开展了土壤污染综合防控体系和土壤环境保护标准体系的建设。现代科学技术的使用促进了农业土壤学的应用更加模式化、数字化、智能化、准确化和网络化,有力地推动了农业土壤学的发展进程。全球变化与土壤过程的相互作用机制已成为当前农业土壤资源研究的热点。

  2、在农业水资源领域,近年来多尺度理论、动力学理论和系统工程理论已在水资源高效利用与作物节水等研究方面得到广泛应用,与现代信息、生物和材料工程学的交叉融合也日益广泛。农田-区域-流域多尺度降水转化过程机制模拟与调控技术得到较快发展,降水资源利用技术已从过去的经验性总结向高技术应用和工业化技术产品生产迈进。与集蓄雨水高效利用相配套的免耕技术及机械化机具的应用,在一定程度上解决了半干旱地区作物播种出苗和抗旱补灌问题。作物WUE基因工程改良研究开始受到广泛重视,通过基因工程改良培育高WUE型和抗旱节水型作物新品种,已成为农业水资源学研究的一个新亮点。作物高效用水生理调控与非充分灌溉理论研究不断深入,相应的调控制剂研发日新月异,原材料开始由传统的化工原料转向绿色环保天然生物材料,功能由单一化向多功效转变。灌溉新理论、新技术和产品的研发速度显著加快,低成本、高效的微灌、喷灌及移动式抗旱灌溉机具逐步走向市场并实现大面积应用,产品日趋标准化、系统化。高新技术在农业水资源现代化管理中的应用日益广泛,3S技术的应用提升了农业水管理的现代化水平,数字渠道、数字灌区的发展大大促进了精准灌溉和农业水资源高效调度。农业水资源管理系统更加重视工程措施、农艺生物措施与管理措施的有机结合,并向标准化、规范化、模式化、定量化和智能化方向迈进。

  3、在农业气候资源利用与减灾方面,通过对特定区域(国家或省、市、县)从定性或半定量方面进行农业气候资源的时间与空间特征分析,为研究相应区域农业气候资源的充分利用和评价分析提供了有效依据。在区域农业气候资源数据分析的基础上,探索特定区域内农作物的适宜种植程度和作物本身及作物之间的组合、熟制以及复种指数等,已受到研究者的广泛重视。同时,根据区域农业气候条件以及作物的气候生态适宜性来确定区域的种植制度和作物区划,以从时间上充分利用农业气候资源,也是近年的研究热点。根据“最适因子律”和“最低因子限制率”,通过定量分析,分别从光能生产潜力、光温生产潜力、光温水生产潜力和农业自然生产潜力等不同层次,研究、模拟一定气候因子背景下农业生产所能达到的最高产量,是近年受到研究者关注的重要方向;利用数学方法在多年平均气候资料的基础上,通过建立量化的指数或数学模型来综合评价与分析区域农业气候资源,在近年农业气候资源量化评价与分析研究方面开始得到广泛应用。利用计算机技术建立农业气候资源数据库,对农业气候资源信息进行有效管理,分析和评估光、热、水等农业气候资源配置对作物生长发育、产量形成的影响,为农业气候资源的有效利用提供了基础。应用GIS定量采集、管理、分析具有空间特性的气候资源,如数字高程模型、GIS农业气候资源数据、空间分析模型、农业气候资源分析计算、气候分区与定量分析及评价等,以及利用GIS技术快速方便地进行农业气候资源小网格推算模式研究,也逐步受到重视。

  4、在农业微生物资源开发和应用方面,目前我国共收藏了菌种166属510种约4000株,促进了食用菌、根瘤菌、生物肥料、生物饲料、生物农药等领域研究和生产的迅速发展,但土壤中仍约有80%-99%的微生物还未被认识和鉴别,细菌、真菌及病毒的已知种占估计种的比例分别仅5%、10%和4%。微生物肥料研究与制造取得较快发展,固氮菌肥、磷细菌肥、钾细菌肥、复合微生物肥料均已得到一定规模应用。有益微生物资源如抗病虫害的农用抗菌素和杀虫剂,轻工产品蛋白酶制剂、多糖、食用菌等,微生物发酵生产的燃料乙醇以及天敌生物的研究和利用等,也得到较快发展。根际微生物生态研究得到广泛重视,利用分子生态学方法与同位素标记技术对根际微生物群落结构和功能及其与植物-土壤生态系统物质流的关系进行了深入研究。此外,微生物农药研究和应用也取得了突破性进展,开发了细菌、真菌和病毒杀虫剂,比较典型的有Bt杀虫剂、白僵菌和链霉菌等产品,在应用病毒和放线菌代谢产物控制杂草研究方面也取得相应进展。

  5、农业废弃物资源化利用已成为近年来农业资源循环利用的重要内容,其核心理论是农业生态学的物质循环利用原理,在可持续发展思潮的推动下,形成以减量化、可控化、再利用、再循环为原则,以低消耗、低排放、高效率为基本特征的循环农业体系,对农业废弃物资源化利用产生了积极影响。此前,关于农业废弃物资源化利用的相关理论还涉及到生态农业、资源循环再生、食物链、农业清洁生产、无废弃物生产体系、循环经济、生态经济协调和可持续发展理论等,它们对农业废弃物资源化利用有着重要影响。秸秆资源化技术包括秸秆还田、秸秆饲料化、秸秆多级利用与食用菌养殖、秸秆气化、复合材料和化工产品等;畜禽粪便资源化利用技术主要包括沼气工程、有机肥料化和饲料化等。农业废弃物资源化利用技术的发展,不仅对资源循环、高效利用,而且对农业生态环境建设等,均具有十分重要的促进作用。

  6、在农业社会资源方面。目前我国化肥资源现状一是总量不足,品种结构不合理;二是平衡施肥水平低,肥料效益低;三是新型肥料研发进展缓慢,科技水平不高;四是配方施肥等基础工作薄弱,施肥盲目性大;五是植物营养与肥料科学知识普及不足,将有机肥与化肥对立起来,把铵态氮、硝态氮与酰氨态氮对立起来,导致土壤板结和土地生产力下降。当前及今后一段时间内,在化肥资源利用方面一是要借助信息技术、网络技术实现肥料资源在全国和区域内的合理配置与高效利用;二是加快土壤养分信息化管理决策系统和精准平衡施肥技术的推广和应用;三是解决规模化畜禽养殖下粪便的无害化、资源化利用,以及作物秸秆、城镇生活垃圾综合处理等,减轻环境压力;四是开发低成本、高性能缓/控释作物专用肥料;五是加快作物高产优质高效施肥理论与信息化施肥技术的集成与提升。

  7、生物农药由于其生产原料来源广泛,对非靶标生物安全、毒副作用小、对环境兼容性好等特点,已成为全球农药产业发展的新趋势。由于生物农药具有的节能、环保、保护资源等优越特性,因此,近年来已逐步成为世界各国的研究热点和竞争的焦点,我国在生物农药研制方面具有一定的优势,农抗120、中生菌素、白僵菌、绿僵菌等已在生产实际中得到较广泛应用并产生了较好的经济和社会效益。在植物源农药研究与开发方面,目前皂素烟碱可溶性乳剂、鱼藤酮乳油、双素碱水剂、油酸烟碱、茴蒿素水剂、楝素杀虫乳油已取得登记或小规模商品化生产。

  8、我国70年代末才开始在农业生产上使用塑料地膜覆盖技术,但目前塑料农膜产量和使用量均居世界第一,大致相当于世界其他国家总和的1.6倍。地膜覆盖栽培已在80多种作物上均获得成功,有实用价值与经济效益的覆盖栽培作物有40多种,通过地膜覆盖栽培,使作物产量提高30%-50%,经济效益增加40%-60%。农用塑料薄膜主要是棚膜和地膜,另外还包括遮阳网、防虫网、饲草用膜以及农用无纺布等,2004年我国农用塑料薄膜使用量达168万吨,其中棚膜耗用量达90万吨,覆盖面积400万公顷;地膜年消耗量约78万吨,覆盖面积1500万公顷。我国大面积使用地膜历史较长,地膜残留也相当严重,残留量平均达60 kg•hm-2,最高达135 kg•hm-2,由于缺乏有力的残膜回收措施,再加上使用的农膜越来越薄(< 0.008mm),造成地膜强度低,易破碎,土壤中残留多和回收难,残留在土壤中的农膜严重影响作物生长和土壤耕作,已成为较严重的环境问题。

  8、近年来我国农业资源领域的重大成果有:全国农业资源现状与区划、配置;测土配方与平衡施肥技术;作物生理节水灌溉技术与膜下滴灌;作物气候生产潜力理论与重大气象灾害减灾技术;微生物农药;农林废弃物循环利用技术;硫铵包膜肥和杂交水稻制种专用包膜复合肥;农用地膜覆盖技术等。

  (七)农业环境学

  近半个世纪以来,农业环境学在全球变化农业影响、农业污染控制与清洁生产、农业产地环境污染与修复、农业环境工程、生物多样性农业利用、农业生态系统健康、农业环境信息管理等方面取得了重要进展,为国家生态文明建设和可持续发展提供了有效保障。

  1、我国在全球气候变化背景下的农作物生理生态反应、全球气候变化对土壤演变影响等方面研究取得了显著成果。研究发现气候变暖伴随着蒸发加剧,将导致北方一些地区土壤盐渍化加剧,长江以南亚热带丘陵和低丘地带红壤砂化、地力衰退,东北黑土肥力迅速下降,西北地区盐碱危害进一步加重,湿地的地理分布也可能会随温度和降水的变化而迁移。为研究气候变化对农业的影响,科学家们引入了脆弱性和敏感性的概念及其相关评估方法,分析了气候变化对特定区域造成影响的可能性、范围和程度,划分了脆弱地域及分布特征,并给出了减缓不利影响的对策和建议。同时,利用相关模型估算了气候变化情景下农业温室气体排放量的变化,认为我国农业甲烷排放主要来源于饲养家畜、种植水稻、动物排泄物,农业氧化亚氮排放主要来源于化肥使用和动物排泄物。

  2、在农业污染控制和清洁生产方面,研究者从源头控制入手,近年在优化配方施肥技术、高效廉价缓/控释肥料研究方面取得较大进展,初步建立了一批适合中国农村和农民的农田养分管理与施肥技术,如区域农田养分管理技术、诊断施肥技术等。围绕氮磷等物质的迁移转化规律、流域环境治理及实用型水处理技术等方面开展了大量工作,开发了生态沟渠、人工湿地等新型模式,取得了一定进展。

  3、在产地环境保护与修复方面,研究并颁布了产地环境构成要素(水、土、气)的质量安全标准,对不同安全等级的产地环境实行分级分区管理,逐步实施农产品产地环境评价及农产品质量认证制度,并在不适宜的种植地带设立禁止生产区,推动了一批无公害农产品、绿色食品和有机食品生产示范基地的建立。同时,针对特征污染物在环境中的迁移、转化与归趋、污染物环境化学、环境毒理学、人体健康效应、生态安全风险及特征污染物的修复过程与机理方面开展研究。近年来,农业环境修复研究重点逐渐从单一污染向复合污染、从单一修复技术向多种修复技术联合并重的方向发展,由多种重金属、持久性有机污染物(POPs)等形成的有机无机复合污染及其修复问题,已日渐成为研究热点。

  4、围绕农业环境工程调控技术,在农业环境控制机理、环境安全生产、可控环境农业系统模拟、现代设施环境控制机理及关键设备、集约化养殖场环境控制工程、农村废弃物无害化处理等领域取得了一系列新理论和新方法。超高亮度LED开发成功,并被广泛应用于植物设施栽培和设施园艺,以及在光形态发生、光合作用及叶绿素合成等植物生理或栽培的研究中。种苗工厂的材料、环境控制系统、包括温度和湿度控制、营养液供液系统,空气循环系统等植物种苗工厂建设的关键技术方面都有长足的进展。在规模化畜牧业“清洁生产”工艺、设施技术、养殖业温室气体排放与减排技术、畜禽废弃物无害化与资源化利用技术、畜禽场排出空气净化技术等方面做了大量研究,并取得一系列新方法和新技术。

  5、生物多样性农业利用与农业生态系统健康方面,重点开展了物种多样性、生态系统多样性及其利用、外来物种入侵及其防控方面的研究。利用物种多样性进行作物病虫草害防治以及利用特定地段不同农业生物多层次配置的垂直空间开发技术,使资源和养分得到最优化利用;开展了生态系统多样性调查与编目、生物群落多样性的测度方法、生物多样性对生态系统功能的影响、人类活动对生态系统多样性的影响及相关的理论研究,并取得相应的进展。此外,通过制定外来物种防治的法律法规,建立了防治和控制外来物种的管理制度和技术体系,采用多学科、预防性的措施对外来入侵物种进行管理。

  6、农业环境信息与管理方面。研究构建了农业环境监测网络组织结构,逐步建成了从农业部至各省、重点地县的农业环境监测网络系统,能够反映农业环境质量状况、发展趋势的各类监测指标体系逐渐完善;监测对象从工业源的“三废”污染到农业源的氮磷富营养化、农药残留以及重金属超标,检测技术和手段由传统的化学分析法转向高、精、尖的仪器分析方法,在线监测仪器应用逐步普及,监测数据质量得以整体提升。研究并颁布了农业环境质量标准、质量控制标准、监测方法标准、采样方法标准等,促进了相关研究的标准化。

  7、我国在“气候变化对主要脆弱领域的影响阈值及综合评估”和“温室气体排放贸易及京都议定书相应对策”研究方面取得显著进展,综合评估了气候变化对我国的影响和脆弱性,分析了《京都议定书》批准生效后对世界经济和政治可能产生的影响,为我国政府代表团参加联合国《气候变化框架公约》缔约方大会和重大国际谈判提供了有针对性的科学支持。

  8、围绕农业环境污染问题,在各大湖泊、主要流域、粮食主产区,点面结合开展了污染治理和退化修复研究与示范、污染物阻控与消减关键技术、污染物减排和废弃物资源循环利用等研究,其研究结果对改善农田环境、减少农田温室气体排放,污染农业环境修复与预警等发挥了重要作用。以污染物“源头控制-过程阻断-末端治理”为主体思路,强化了对农业污染链的研究,并在理论、技术上取得一定突破,为农业环境保护提供了有效的技术保障。

  9、通过多年发展,初步建立了农业产地环境评价的指标体系和评价方法,确立了农产品从产地到餐桌全过程控制和农业清洁生产理念。以物理方法(吸附、萃取、蒸馏、汽提)、化学方法(湿式氧化法、超临界水氧化、光催化氧化、声化学氧化法)、生物方法(利用微生物、植物、菌根)为代表的POPs污染修复技术发展迅速且日益成熟,已筛选出艾氏剂降解菌、狄氏剂降解菌,以白腐真菌为主的DDT降解菌、梭状芽胞杆菌等,对土壤中农药残留具有较好修复效果。研究发现蜈蚣草(Pteris vittata)对As、东南景天(Sedumalfredii)对Zn、海州香薷(Elsholtaia splendes)对Cu、宝山堇菜(Viola baoshanensis)对Cd具有良好的超富集效果。同时,将重金属生物有效性控制、种植业结构调整、农艺辅助措施等途径相结合,在解决重金属高风险农田的安全农用方面取得一定进展,为深入开展多种联合修复技术的研究与运用推广奠定良好基础。

  10、近年来,高新技术在环境控制方面得到应用得到突破性进展,如利用图像处理和信息技术,研发了新的环境质量监督与检测技术;通过研究综合环境因子对动物行为和生产性能及品质的影响,研发了生态型新型建筑材料和工艺设备,并综合环境、畜牧、营养、工程等技术,实现了畜禽生产的精准控制。在废弃物处理和综合利用方面,相继完成了畜禽养殖废水处理工艺和配套设备,并取得良好效果,畜禽养殖场粪水处理工艺得到有效改进与提高。通过研究,开发出国内第一批用于植物工厂育苗的红蓝LED光环境控制装置,并进行了人工光与自然光环境下的作物栽培与育苗试验,为植物工厂的研究提供了重要的试验依据。

  三、学科国内外比较分析

  由于我国农业生物资源及作物生产系统的多样性和复杂性突出,我国基础农学学科研究的理论提升和技术创新与生产需求结合比较紧密,在许多领域具有特色和优势,许多独特之处。但总体比较,我国基础农学学科与国外同类学科仍存在明显差距,主要表现在: 理论研究深度与原始创新性不足,缺乏长期系统的研究积累和知识发现;在研究方法与技术的创新方面相对落后,随着分子生物学、现代信息学和新材料学等现代学科的快速发展,发达国家在农学学科领域不断挖掘新的方法和技术,我国多数是以引进和集成应用为主;学科交叉创新能力不足,学科之间的联合协作较少,导致有国际影响力的研究成果缺乏。

  (一)作物种质资源

  我国作物种质资源研究起步较晚,但进展较快。经过广泛调研和实际考察,深入分析比较了与国外同类学科的差距,认为我国作物种质资源在研究的广度和深度方面还有不足之处,主要表现在以下几个方面:

  1. 作物种质资源考察收集尚未建立长效机制。截止目前,我国已收集农作物种质资源39.2万份。但因受项目和经费的限制,并没有进行全面系统的实地调查和收集。据估计,国内还有15%的作物种质资源尚未收集保存。国外,尤其是发达国家,一般都具有比较长远的考察收集计划,收集过的地区,10-15年后还需要进行再次收集,因为,这里的种质资源可能又发生了新的变异。另外,我国一直没有重视对特殊遗传材料特别是基因组学研究材料的收集保存,如何收集、如何保存都急需研究。我国还基本没有开展国外作物种质资源的实地考察收集,国外资源占有比例(约18%)远比美国、俄罗斯和日本等国低。

  2. 作物种质资源保护体系还需继续完善。目前,我国虽然已经建立了原生境保护与非原生境保护(长期库、复份库、中期库、种质圃等)相结合的作物种质资源保护体系,但与美国、日本、印度相比,离体保存规模小、技术还不成熟,DNA保存设施尚未建立。标准化、规模化、自动化和网络化的安全保护技术体系尚不完善。另外,对原生境保护和长期库保存种质的安全监测和预警机制还有待进一步完善。

  3. 作物种质资源的基因型鉴定任重道远。我国虽然已经完成了39.2万份种质资源的基本农艺性状初步鉴定,但对其深入鉴定,尤其是基因型鉴定仍处于起步阶段,优异基因发掘也仅限于水稻、小麦、玉米、大豆等少数作物。近年来,通过构建重组近交系、近等基因系、创建突变体,开展了大规模新基因发掘和基因型鉴定以及等位基因多样性分析和发掘工作,但整体水平远低于国际先进水平。

  4. 作物种质资源利用效率不高。我国虽然对现有的作物种质资源进行了初步鉴定评价,建立了部分作物的核心种质和应用核心种质,大力开展种质创新和新基因挖掘,并不断提供生命科学和作物育种利用,但总体看,作物种质资源的利用率偏低,仅为3-5%,有效利用率仅为2.5-3.0‰。如何加速开发库存种质资源,提高起利用效率,已成为我国政府和科学界高度关注的焦点问题之一。

  (二)作物遗传学

  1、中国的杂交水稻、杂交油菜、杂交玉米、杂交小麦、杂交大豆的研究和利用在世界上产生了重要影响,处于国际领先水平或先进水平。我国分子数量遗传学理论研究已基本与国际同步,在理论与应用研究中都有一定影响。

  2、我国在水稻等作物的优质、高产和抗逆基因克隆方面做了不少工作,克隆出一批基因,但对基因功能的解析及应用有待加强。我国的转基因抗虫棉、转基因抗虫水稻处于世界领先水平,但是主要作物的大规模基因转化技术同美国等国家有较大差距;抗除草剂、抗虫转基因大豆、玉米、油菜等尚未大规模产业化。

  3、我国作物基因组学研究起步较晚,但是同美国等发达国家的差距正在逐步缩小,特别是我国在水稻基因组学研究方面处于世界先进行列,但在玉米和小麦等其他作物基因组学上的研究相对滞后。

  (三)农业生物信息学

  长期以来,国际上生物学,尤其是分子生物学信息的主要数据库由美国的NCBI、欧洲的EBI和日本的DDBJ控制,我国在生物信息科学数据和生物信息资源方面严重依赖国外。直到20世纪末,我国参与到人类基因组计划和水稻第四条染色体测序计划后,才开始有了我国自己的生物信息科学数据和数据库。

  国内的农业信息学发展与美欧日等领先国家仍有较大差距,包括数据积累与整合、数据库的种类与规模、与产业化链条的衔接等等。相比较而言,农业生物学的研究在我国的信息化水平较低,很多国内相关机构的研究方法和思路仍然停留在基因组时代之前。我国政府和学术管理机构应该加大对农业信息学的推动和支持,才能防止与国外相关领域的差距的进一步增大。

  (四)作物生理学

  作物生理学是优良品种培育和栽培技术合理化的基础,与作物生产密切相关。21世纪需要兴起新的绿色革命,新的绿色革命包括三大重要目标:一是生产率目标, 即大幅度提高作物单产,确保人类粮食安全;二是可持续性目标,即在提高产量的同时,提高水肥资源利用效率,保护环境,实现可持续发展; 三是营养安全目标,即改善食物营养成分,特别是提高微营养含量,解决“隐性饥饿”问题。作物生理学将在这场革命中发挥重要作用。如何提高作物产量潜力、突破产量限制、特别是在资源限制条件下实现作物的可持续高产?如何调节品质形成过程、改善品质性状、实现高产与优质的同步提高?如何提高作物抗逆性,提高资源利用效率,并实现水肥有限投入下的高产高效生产?这是新世纪作物生理学需要重点研究的三大方向与问题。在这些方向,目前国际上研究十分活跃,并已取得许多重要进展。

  与国外同类学科相比,我国作物生理学科研究具有与大田栽培实践密切结合的传统和特色,并且在作物高产生育规律、高产群体创建及调控指标等方面具有研究优势,但总体而言,在理论研究的深度与创新性等方面还存在明显差距,突出表现在:(1)作物生理研究低水平重复现象相当普遍,对重要理论问题缺乏系统性和创新性研究;(2)作物生理学研究与分子生物学的结合不够,分子生理研究方面有待加强;(3)作物生理学研究与计算机模拟模型研究结合较少,作物生理模拟方面需要拓展;(4)作物生理学研究与作物育种的结合不够,作物生理育种方面需要重视。

  (五)作物生态学

  由于我国作物生产系统的多样性和复杂性突出,我国作物生态研究的理论提升和技术创新与生产需求结合很紧密,尤其在作物生产生态学、作物复合群体生态学等方向有许多独特之处,与国际同类学科相比优势突出。但与国外同类学科比较也存在明显不足,主要表现在:

  1、作物生态基础研究与原始创新方面不足。随着分子生物学、现代信息学和新材料学等现代学科的快速发展,以及社会对作物产品品质、资源利用、质量安全、生态安全、应对全球气候变化等要求越来越高,国际上作物生态学学科发展方向得到了快速拓展。作物分子生态、作物信息生态、等是近年来国际上新兴研究热点领域,我国的总体研究水平相对落后,原创性的模拟模型、实验方法较少,基本以引进、消化和集成应用为主。

  2、学科交叉创新能力不足。与国外一流研究机构比较,我国作物生态学科的人员组成、专业人员组合和学术团队的综合性劣势明显。我国作物生态学科的学术队伍多数源于农业气象、作物栽培与耕作、农业生态等传统专业,新兴学科方向的高水平人才少;学科之间的联合协作较少,学术团队专业背景多样性差。

  3、缺乏有国际影响力的学科带头人。我国作物生态学的学科队伍多数是在国内培养成长的,对国内作物生产非常熟悉,在理论研究上多针对具体的生产实际问题,但在基础理论与技术创新方面缺乏优秀人才,整体上与国际接轨的研究相对教少。

  (六)农业资源学

  与国外农业资源学应用先进理论和技术,在相关方面已取得全面、快速发展相比较,我国在农业资源学的某些领域尽管具有一定的特色和优势,但总体比较仍然落后,在今后的发展中必须结合我国国情,注重农业资源高效利用理论、方法和技术的创新,逐步形成具有中国特色的农业资源学科。

  1、发达国家十分重视现代土壤科学方法论与技术的研究,如微观物理观察手段(同步辐射等)、分子生态学与基因组技术的应用,并且重视多尺度的模型与信息系统技术研究,以及基础科学与应用技术的结合。我国在农业土壤学的某些分支,如土壤表面化学、土壤电化学、土壤水分、盐渍土、红壤发生与利用等,目前尚处于领先地位,但从整体看,学科发展缺乏明确的战略研究前沿与方向,且发展不平衡,学科间缺乏综合、交叉与融合,同时,在农业土壤学新技术的研究与应用等方面也缺乏全面安排。

  2、近年来,我国在农田水量转化与最优调控技术研究方面取得了较大的发展,尤其是在基于作物生理特性的亏缺灌溉、膜下滴灌和旱地雨水资源高效利用方面已达到国际先进水平,但与农业和国民经济持续快速发展的要求相比还有较大的差距。由于经济发展水平的限制,我国农业水资源利用技术总体落后发达国家20-30年,特别是在灌溉设备研发、雨水资源化利用、作物水分高效利用改良和现代农业水管理等领域还存在较大差距。

  3、与发达国家在农业气候资源研究方面全面推进相比较,尽管目前我国在农业气候区划、农业气候资源利用方面处于国际领先地位,其中尤以农业区域布局、橡胶种植界线北移为代表,但在基础理论研究与气候模式、农业气候资源全国监测网络建设、农业气候资源监测技术及设备、农业气候资源利用技术等方面还有较大差距。

  4、国外在病毒杀虫剂、植物杀虫剂等研制和应用以及转基因抗病虫育种的开发已取得了重要的进展和突破,并且十分注重微生物肥料的研究和应用,特别是在根瘤菌肥及有益微生物的研究和应用方面做了大量工作。近年来,我国在病毒杀虫剂、植物杀虫剂研制方面已取得了初步成果,一些成果已经在生产中得到应用,但整体研究与发达国家比较尚有一定差距,特别是在利用真菌代谢产物防治害虫研究方面较薄弱,需要大力加强研究和开发。

  5、在农业废弃物资源化研究方面,发达国家在废弃物能源化、肥料化、饲料化和材料化等四个方面具有较大优势,且在农业废弃物利用与管理政策、立法方面较为成熟。我国在废弃物能源化、特别是在秸秆气化和畜禽粪便发电方面相对落后,但在农村户用沼气技术方面处于国际领先地位。目前,我国农业废弃物开发利用的难点主要是废弃物数量多、利用难度大且开发成本高,同时缺乏政策引导及资金投人不足,导致农业废弃物对环境的污染日益严重。

  6、尽管我国在新型肥料和生物农药研制方面已做了不少探索性工作,并在缓/控释肥料、纳米肥料研制与开发等方面取得一定进展,但与发达国家比较,在施肥信息化技术、降解地膜(如光降解膜、植物纤维基地膜和液态喷洒式可降解地膜等)等研究方面尚有较大差距,需要通过加强与发达国家的合作尽快提高相关领域的研究水平。

  (七)农业环境学

  1、我国针对气候变化农业影响与适应对策的研究方面与欧美发达国家比较还存在一定差距。主要表现在对气候变化脆弱性的评价目前还停留在定性水平,对其定量评估缺乏更为客观的基础;适应性措施研究方面多停留在有限的理想适应战略和措施探讨,尚未制定出农业适应气候变化的技术清单,缺乏长期固定的温室气体排放监测网络。当前和今后一段时期内需要重点加强的研究领域包括:气候变化背景下农业气象灾害的新特征,农业适应气候变化的新技术、新策略,不同区域应对气候变化的对策和技术清单;农业源温室气体排放规律与减排技术、温室气体排放监测网络建设等。

  2、近年我国在农业环境污染控制研究方面虽取得了较大进展,但尚未形成具有中国特色的理论与方法体系,而发达国家最重要的控制原则是对点源污染和面源污染实行分类控制与监测,推行农田最佳养分管理。因此,未来需围绕农业环境污染控制及作物清洁生产技术中的科学问题,以污染物“源头控制-过程阻断-末端治理”为主体思路,重点研究并揭示农田质量演变规律与调控机制,研究污染物在农田生态系统中的循环途径和机制,探讨其源头阻控技术与措施;研究农田质量提高与综合生产力提升的技术与方法,探索农田质量培育的技术模式及产品。

  3、我国在退化农业环境修复研究方面目前多限于实验室阶段,在实际应用方面明显不足,相关理论创新性明显不够;过于侧重单一修复技术,对多种修复技术的联合应用研究较少,严重制约了研究成果的推广应用。因此,当前和今后较长时期内,必需围绕农业生态系统健康、产地环境安全与农产品安全生产中的科学问题,重点开展产地环境评价的理论与方法、产地环境污染源解析、污染物(POPs及重金属)在多界面间的迁移转化规律及生物地球化学循环研究;探讨植物、微生物对污染农业环境的修复机理,以及高风险农田的耕作、种植制度等农艺修复与调控措施,开发相应技术产品和模式,保障农产品质量安全。

  4、尽管多年来我国以环境控制、信息采集、系统模拟为主线,通过研究获得了一批具有自主知识产权的新技术及产品,对可控环境农业的升级换代起到了重要作用,但与发达国家相比差距很大,主要表现为设施水平低、抗御自然灾害能力差,距离产业“零”排放和洁净生产差距大,基质和营养液循环利用、环境调控等技术有待突破,畜禽环境工程基础研究亟待加强。今后一段时期,围绕国家对现代设施农业的战略需求,需要重点开展设施环境下作物与环境因子交互作用规律与仿真模型研究,并力求在设施环境与作物系统模型构建、环境数据采集与系统控制、植物逆境生理模拟与控制、植物工厂、畜禽养殖环境条件控制以及关键技术等方面取得突破。

  5、我国在农业生物多样性保护与利用方面与国外同类学科比较尚有较大差距,主要表现在生物多样性研究的理论创新性不够、生物多样性信息系统建设差距大、生物多样性农业利用研究有待拓展和深入等方面。未来需要围绕利用物种多样性和生态系统多样性进行作物病虫草害防治等问题,研究开发不同农作制度(间、套、轮作)、多熟/立体种植、生物防治的农业生产技术模式。研究探讨农业生态系统生物多样性与农业生态系统健康的关系,揭示外来入侵生物风险评价与防控途径,保障农业生态系统健康。

  6、农业环境信息与管理方面,发达国家一直十分重视农业环境保护,研发了大量应急监测技术和方法,并建立了多种以数学计算为基础的事故处理模型和仿真系统,而我国在环境应急监测技术和方法、预测和评价模型建立等方面还相当落后,虽然已初步建立了相关法律法规,但尚缺乏操作层面上的技术指标和规程,未将环境成本纳入整个经济运行体系中。因此,今后需要针对农业环境污染物种类繁多、环境基质复杂等特点,优先开发各类农业环境污染物的监测方法、技术及检测标准;根据农业环境污染动态变化特征,研究更灵敏、专一的环境指示物和指标体系;针对不同的污染物,研究开发在线检测的技术和方法;以现有农业环境监测网络为基础,形成全国农业环境质量安全发布信息系统;围绕提高环境监测数据质量建立相关技术标准与规范。通过加强相关研究,尽快缩小我国与发达国家的差距,为农业环境和农产品质量安全提供有效保障。

  四、学科展望与对策

  (一)趋势展望

  1、新的世界性农业科技革命正在兴起并向纵深发展,农业科学已呈现出与生物技术、信息技术等基础学科的更深层次的交叉、融合与渗透,学科发展综合化的趋势十分显著。其次,各类科学问题、经济问题、社会问题等往往都带有多学科特点,要解决制约我国经济与社会发展重大科学与技术问题,必须依靠多学科的集成才能承担起这一重任。如何在现有的基础农学学科基础上,培育新的学科生长点,推进学科相互交叉、渗透,提升学科综合实力和解决重大科技问题的能力,构建优势学科群及学科发展平台,是基础农学学科发展面临的重大任务。

  2、基础农学学科承担着国家农业科技原始创新、开展前瞻性研究的重要使命,起着支撑现代农业技术进步的核心作用,也是聚集和培养高级农业科研人才和进行农业科技国际合作与交流的主要依托。因此,基础农学学科除生产知识、理论、方法、技术等原始创新活动外,还要更好地服务国家经济与社会发展重大战略需求,围绕国家粮食安全、食物安全、营养健康、农民增收、资源高效利用、环境保护、新能源新材料等我国农业发展长期面临的重大问题,开展自主创新研究,为建设具有中国现代农业提供理论、方法、途径和技术指导。

  3、《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006━2020年)》提出了从增强国家创新能力出发,加强原始创新、集成创新和引进消化吸收再创新;坚持有所为、有所不为,选择具有一定基础和优势、关系国计民生和国家安全的关键领域,集中力量、重点突破,实现跨越式发展;从现实的紧迫需求出发,着力突破重大关键、共性技术,支撑经济社会的持续协调发展;着眼长远,超前部署前沿技术和基础研究,创造新的市场需求,培育新兴产业,引领未来经济社会的发展战略部署。在《纲要》确定的11个重点领域、68项优先主题、16个重大专项,以及重点安排的8个技术领域27项前沿技术和18个基础科学问题和4个重大科学研究计划中,有一半以上都涉及到基础农学学科。

  (二)重点发展领域

  1、作物种质资源学:积极开展国外作物种质资源收集与引进工作,深入开展作物种质资源安全保护与监测关键技术研究,研究建立库存资源生活力变化的动态监测体系,以及原生境、种质库、种质圃、试管苗和DNA库相配套的完整的现代化保存体系,确保我国作物种质资源的基因多样性和长期安全保存。加速作物种质资源重要性状鉴定评价技术研究及其应用,建立和完善作物种质资源表型评价国家标准或行业规范,开展针对性的作物种质资源鉴定评价,构建我国主要农作物的“核心优异资源库”。大规模开展作物种质资源等位基因多样性分析与新基因发掘,综合运用传统技术与现代分子生物学技术,以我国特有和具有重要价值的作物种质资源为对象,进行系统的基因型分析,明确等位基因的多样性变异范围,并阐明其遗传、生理生化特性和育种利用价值。发掘在高产、优质、抗逆、抗病虫、营养高效等方面具有重大应用前景的功能基因及其分子标记,创造具有高产、优质、多抗、高效等多个优异基因聚合、综合性状良好的突破性新种质,为新品种培育和基础理论研究提供必需的关键基因,并实现基因资源主权保护。建立和完善我国作物种质资源的电子基因库、分子指纹图谱数据库,建立快捷的作物种质资源信息分析、管理和查询系统,实现信息共享。

  2、作物遗传学:继续开展农作物杂种优势机理及利用新途径研究,我国有可能在杂种优势机理这个重大生物学问题研究上取得突破,使我国在杂种优势机理及利用途径研究上在国际上占有重要的地位。加强多QTL与上位性QTL检测、作物分子设计育种方法、种质资源新基因发掘方法和组学数据分析方法等理论研究。以培育抗病虫、抗逆、高产、优质等新品种为中心,重点突破功能基因克隆与验证、规模化转基因操作、生物安全评价三大核心技术;与常规育种技术结合,建立和完善优异种质创新、新品种培育和规模化制种三大技术平台;健全生物产业技术创新、生物安全评价和产业应用三大体系。加强作物基因组学中重要的理论和方法学等的基础研究,主要农作物重要经济性状的分子机理和分子改良的基础研究,重要性状形成的基因表达网络解析和作物的分子设计育种等。

  3、农业生物信息学:利用当前国际上已有的生物信息学研究成果并结合我国实际,建立一批重要动植物功能基因组数据平台,研制并整合数据挖掘与分析的算法和软件,构建基因功能注释分析系统。选择与农业分子育种生产实践关系密切的一些基因家族,根据这些基因的特点,在表达调控、信号转导、或蛋白结构等方面进行深入的数据挖掘,建立一批跨物种、跨平台的二次数据库。利用农业生物信息学对生物信号转导与基因表达网络调控机制进行深入研究,通过对大规模基因表达谱的分析,寻找未知的与相关的基因及其转录调控途径,运用系统方法和计算机算法建立动植物信号转导和基因表达分子调控网络模型;应用比较基因组研究分析手段,寻找不同作物种类中的同源基因,预测并验证关键基因的功能及生物学效应。

  4、作物生理学:围绕提高作物产量潜力及资源限制条件下作物可持续高产,调节品质形成过程、改善品质性状、实现高产与优质的同步,以及提高作物抗逆性和资源利用效率等需求,重点开展作物高光效机理与调节机制研究,作物产品器官物质贮积与代谢调控机理研究,提高主要粮食作物微量营养素含量的遗传生理研究,提高作物水分利用效率的生理生态研究,提高作物养分利用效率的生理生态研究,作物抗逆栽培生理机制研究,作物激素生理与信息调控研究,作物高效根群结构、机能及其调控研究,作物源库关系的生理与生态研究,作物发育特性的分子机理与生育调控研究,作物叶片衰亡机理与“持绿性”的调控研究,作物生理模拟及高产高效新株形设计与群体优化调控机理研究。

  5、作物生态学:开展作物对气候变化响应与适应的地上地下相互作用的生物学机制研究,明确未来气候模式下我国作物生产的应对技术途径和发展策略。开展作物产品质量安全的生态环境调控理论与技术研究,明确主要作物类型对典型污染物的生态响应特征,作物产品对典型污染物的富集特征,并通过作物系统调控、产地生态环境调控,降低产地污染物的生物有效性,阻隔污染物在人类食物链中的传递,确保农产品质量安全。充分运用现代作物生理学、作物生化与分子生物学的原理与研究手段,研究作物产量与品质形成、资源高效利用、抗(耐)非(耐)生物逆境(温度、水分、污染物等)胁迫的生态学机理及调控原理。将系统科学和信息技术应用于作物生长及生产系统的定量化分析和数字化表达,构建基于作物生态过程的作物生育与产品(产量和品质)形成的机理模型,设计和实现数字农作管理决策系统。加强作物优质高产复合系统的构建理论与技术研究,为单一作物长期连作下形成的土壤理化障碍、病虫草害、品种退化等问题的解决提供理论基础和技术途径。

  6、农业资源学:建立适合区域水资源特点的节水型农作制度,突破节水抗旱超级品种选育的重大基础理论和关键技术,构建挖掘作物节水抗旱生物潜能的应用基础理论与技术,创建节水高效农业技术模式的设计平台。加快信息技术、生物技术和材料科学在农业水资源研究中的应用,优先开发灌溉、旱作与生物综合配套技术,重点突破精量灌溉技术、智能化农业用水管理技术及设备。重点开展气候变化、极端气候事件和农业气候资源变化对农业影响研究,开展农作物对气候变化及极端天气事件的响应机制、应对气候变化战略研究,发展应对气候变化的理论和技术体系等研究。建立规模化、成熟、高效的植物遗传转化再生体系,加强转基因植物的安全性评估,尽快开展重要农作物功能性基因组研究。开展改善肥料利用率用于农业的控制释放肥等新型专用肥料研究,开发低浓度、低能耗、低排放和零排放的肥料工艺,开发城市垃圾新肥源,开发具有抗虫、杀菌、增产和抗旱等功能的新型复合肥料。

  7、农业环境学:开展农业源温室气体排放规律与减排技术、温室气体排放监测网络建设等。研究并揭示农田质量演变规律与调控机制,污染物在农田生态系统中的循环途径和机制,农田质量提高与综合生产力提升的技术与方法。开展产地环境评价的理论与方法、产地环境污染源解析、污染物(POPs及重金属)在多界面间的迁移转化规律及生物地球化学循环研究;探讨植物、微生物对污染农业环境的修复机理,以及高风险农田的耕作、种植制度等农艺修复与调控措施。开展设施环境下作物与环境因子交互作用规律与仿真模型研究,并力求在设施环境与作物系统模型构建、环境数据采集与系统控制、植物逆境生理模拟与控制、植物工厂、畜禽养殖环境条件控制以及关键技术等方面取得突破。研究探讨农业生态系统生物多样性与农业生态系统健康的关系,揭示外来入侵生物风险评价与防控途径,保障农业生态系统健康。开发各类农业环境污染物的监测方法、技术及检测标准,提高环境监测数据质量建立相关技术标准与规范。

  (三)对策建议

  1、在保持我国基础农学学科有效服务生产的特色和优势同时,快速提升在基础和应用基础方面的自主创新能力,加快与国际同类学科接轨步伐。我国基础农学学科在指导我国作物高产、高效、优质生产中也发挥了重要作用,应该在进一步加强传统优势学科方向建设力度的基础上,吸纳现代生物学科和现代信息学科的先进理论、技术和研究手段,将生物技术、信息技术等新方法与常规方法有机结合,多学科、多层次研究农业基础科学问题,大力提高基础理论与技术研究水平。使基础农学学科在为国家粮食安全、生态安全、环境健康、产品质量方面发挥更重要作用同时,快速提升国家影响力和竞争力。

  2、加大学科调整力度,拓宽学科发展空间,促进学科交叉。世界学科发展总的趋势是更加走向综合化,呈现出高度交叉、渗透、融合的趋势。基础农学学科要适应跨学科合作以及复合型人才培养的需求,促进学科之间相互交流和渗透,处理好传统优势学科与新型特色学科的关系,营造具有中国特色的学科生态,构建一个学科特色更加鲜明、竞争优势更加突出、结构布局更加合理的学科体系。要瞄准学科前沿和国家重大需求,准确把握基础农学学科的发展趋势,积极发展新兴学科和边缘学科,培养新的学科增长点,实现学科建设的跨越发展,使更多的重点学科进入国际先进行列。

  3、加强人才培养和学科团队建设,精心打造高素质学科队伍。针对目前我国基础农学学科队伍综合实力较弱,优秀人才持续向分子生物学、现代信息学等学科转移的现实,要创造良好环境和条件,吸引和凝聚国内外高水平科技人才从事基础农学研究。首先要构建有利于创新人才成长的文化环境,树立求真务实、勇于创新、团结协作的科学精神,倡导学术自由和民主;建立并完善一种数量、质量并重,个人、团队兼顾,短期、长效结合,以质量为主的学术评价机制。其次,围绕学科发展加大高层次拔尖创新人才引进力度,造就一大批具有创新能力和发展潜力的学科带头人和学术骨干,有针对性地组建一批本学科学术团队及创新团队。要在保障现有队伍稳定与提高的同时,应着力挖掘青年学术骨干和研究生的培养潜力,为学科发展提供更多的后备力量,增强发展后劲。

  4、加强国际交流合作,推进学科人才培养和科技创新与国际接轨,提升我国基础农学学科的国际影响力。开展多层次、多渠道的国际合作与交流,有效吸收国外先进的研究方法、技术和管理经验,利用全球科技资源提升学科的科技创新能力,促进我国基础农学学科的跨越式发展和自主创新,提高学科国际竞争力。一方面,要不断寻求国内学者广泛参与区域和国际合作研究的机会和渠道,能够在更多领域与国际研究机构和一流专家共同开展相关研究,融入国际研究团队中;另一方面,大力促进与国际高水平大学和研究机构建立实质性合作,为学术带头人和青年教师创造条件到国外进行学术交流和开展合作研究,鼓励和吸引国际优秀科学家到国内兼职,开展教学和科研活动,联合培养研究生等。

  撰稿人:陈阜

  参考文献

  An-Yuan Guo, Xin Chen, Ge Gao, He Zhang, Qi-Hui Zhu, Xiao-Chuan Liu, Ying-Fu Zhong, Xiaocheng Gu, Kun He* and Jingchu Luo. PlantTFDB: a comprehensive plant transcription factor database. Nucleic Acids Research. 2008 36: 966-969Birchler J A, Auger D L, Riddle,N C, et al. In search of the molecular basis of heterosis. Plant Cell , 2003,15: 2236–2239Birchler J A, Yao H , Chudalayandi S. Unraveling the genetic basis of hybrid vigor. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2006,103:12957–12958Christos A. Ouzounis, Alfonso Valencia. Early bioinformatics: the birth of a discipline - a personal view. BIOINFORMATICS 2003 19:2176–2190Evans L T.作物进化、适应性与产量(王志敏 译). 北京:中国农业大学出版社,2005Hoffert M I, Caldeira K, Benford O, et al. Advanced technology paths to global climate stability: energy for a greenhouse planet. Science, 2002, 11(5 595): 981-987.

  Hu XH, Wang MH, Tan T, Li JR, Yang H, Leach L, Zhang RM, Luo ZW. 2007. Genetic Dissection of Ethanol Tolerance in the Budding Yeast Saccharomyces cerevisiae. Genetics 175: 1479-1487Hua J P, Xing Y Z, Wu W R, et al. Single-locus heterotic effects and dominance by dominance interactions can adequately explain the genetic basis of heterosis in an elite rice hybrid. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2003, 100:2574-2579Jianwei Zhang, Caishun Li, Changyin Wu, Lizhong Xiong, Guoxing Chen, Qifa Zhang and Shiping Wang. RMD: a rice mutant database for functional analysis of the rice genome. Nucleic Acids Research 2006 34:D745-D748Kim S J, Hahn E J, Heo J W, et al. Effects of LEDs on net photosynthetic rate, growth and leaf stomata of chrysanthemum plantlets in vitro. Scientia Horticulturae, 2004,101,143-151Li H, Ye G, Wang J. 2007. A Modified Algorithm for the Improvement of Composite Interval Mapping. Genetics 175: 361-374Liping Wei, Jun Yu. Bioinformatics in China: A Personal Perspective. PLoS Comput Biol 4(4): e1000020.Long Y, Zhao L, Niu B, Su JP, Wu H, Chen Y, Zhang Q, Guo J, Zhuang C, Mei M, Xia J, Wang L, Wu H, and Liu YG. 2008. Hybrid male sterility in rice controlled by interaction between divergent alleles of two adjacent genes. Proceedings of the National Academy of Sciences,105, 18871-18876Melillo J M, Steudler P A, Aber J D, et al. Soil warming and carbon-cycle feedbacks to the climate system. Science, 2002, 12(5 601): 2173-2176.Michael Y. Galperin, Guy R. Cochrane. Nucleic Acids Research annual Database Issue and the NAR online Molecular Biology Database Collection in 2009. Nucl. Acids Res. 2009 37: D1-D4Qi J, Wang B, Hao BI. Whole proteome prokaryote phylogeny without sequence alignment: a K-string composition approach. J Mol Evol. 2004 58:1–11.Qi Zheng, Xiu-Jie Wang. GOEAST: a web-based software toolkit for Gene Ontology enrichment analysis. Nucleic Acids Research, doi:10.1093/nar/gkn276Ren Zhang, Yan Lin and Chun-Ting Zhang. Greglist: a database listing potential G-quadruplex regulated genes. Nucleic Acids Res.  2007  36:D372-D376.Tan L, Li X, Liu F, Sun X, Li C, Zhu Z, Fu Y, Cai H, Wang X, Xie D, Sun C. Control of a key transition from prostrate to erect growth in rice domestication. Nature Genetics 40: 1360- 1364Wang Z, Zou Y, Zhang Q, Li X, Chen L, Wu H, Su D, Guo J,Chen Y, Luo D, Long Y,Zhong Y, and Liu YG. 2006. Cytoplasmic male sterility of rice with Boro II cytoplasm is caused by a toxic peptide and is restored by two related PPR motif genes via distinct modes of mRNA silencing. Plant Cell 18: 676 - 687Wedin D A, Tilman D. Influence of nitrogen loading and species composition on the carbon balance of grasslands. Science, 1996, 12(5 293): 1 720-1 723.Wenming Zhao, Jing Wang, Ximiao He, Xiaobing Huang, Yongzhi Jiao, Mingtao Dai, Shulin Wei, Jian Fu, Ye Chen, Xiaoyu Ren, Yong Zhang, Peixiang Ni, Jianguo Zhang, Songgang Li, Jian Wang, Gane Ka-Shu Wong, Hongyu Zhao, Jun Yu, Huanming Yang, Jun Wang. BGI-RIS: an integrated information resource and comparative analysis workbench for rice genomics. Nucleic Acids Research 2004 32:D377-D382Wu J, Mao X, Cai T, Luo J, Wei L. KOBAS server: a web-based platform for automated annotation and pathway identification. Nucleic Acids Res  2006  34: W720–724.Xia Q, Zhou Z, Lu C, Cheng D, Dai F, et al. A draft sequence for the genome of the domesticated silkworm (Bombyx mori). Science  2004 306: 1937–1940.Xue W, Xing Y, Weng X, Zhao Y, Tang W, Wang L, Zhou H, Yu S, Xu C, Li X, Zhang Q. 2008. Natural variation in Ghd7 is an important regulator of heading date and yield potential in rice. Nature Genetics 40: 761-767Yu J, Wong GK, Liu S, Wang J, Yang H A comprehensive crop genome research project: the Superhybrid Rice Genome Project in China. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. 2007 362: 1023–1034.Zhang R, Zhang CT. Z curves, an intuitive tool for visualizing and analyzing the DNA sequences. J Biomol Struct Dyn   1994  11: 767–782Zhou X, Su Z EasyGO: Gene Ontology based annotation and functional enrichment analysis tool for agronomical species. BMC Genomics  2007  8: 246.Zhu J. 1995. Analysis of conditional effects and variance components in developmental genetics. Genetics,141(4) : 1633-1639曹宏鑫等,基于WEB与模型的小麦栽培数字化设计国内外研究进展,全国小麦栽培科学学术研讨会论文集 , 2006 年曹宏鑫等,中国作物模型系列的研究与应用,,   曹卫星.作物栽培学总论. 北京:中国农业出版社,2006曹卫星等,基于生长模型与Web应用的小麦管理决策支持系统,,曹卫星等,数字农作技术研究的若干进展与发展方向,,陈润生.生物信息学及其研究进展[J]医学研究通讯,2002.31.丛振涛等,气候变化对冬小麦潜在产量影响的模型模拟分析,丁一汇.IPCC第二次气候变化科学评估报告的主要科学成果和问题.地球科学进展,1997,12(20:158-163董玉琛,2001。作物种质资源学科的发展和展望。中国工程科学3(1):1-5。董玉琛,曹永生,2003。粮食作物种质资源的品质特性及其利用。中国农业科学36(1):111-114董玉琛,我国作物种质资源研究的现状与展望,中国农业科技导报,1999,2:34-38郭维俊; 黄高宝,土壤-植物根系复合体本构关系的理论研究,,贾继增,1999。应用植物基因组学的理论与方法开发我国丰富的作物种质资源。中国农业科技导报(2):41-45。贾继增,黎裕,2004。植物基因组学与种质资源新基因发掘。中国农业科学37(11):1585-1592。焦德茂,芮仁廉,宋长铣. 我国作物生理学四十年研究进展.作物杂志,1989,(3):21-22金继运,我国肥料资源利用中存在的问题及对策研究,中国农技推广,2005,11:3-5康绍忠等,基于生命需水信息的作物高效节水调控理论与技术,   ,基础农学发展现状及趋势分析,,匡廷云,卢从明,李良璧等. 作物光能利用效率与调控. 山东科学技术出版社,2004李丹等,稻米营养品质研究现状与展望,,林而达.气候变化与农业——最新的研究成果与政策考虑.地学前缘,1997,4(1-2):221-226林孝松,农业气候资源研究进展,湖南师范学院学报(自然科学版),2003,16(4):87-91).凌启鸿,张洪程等. 水稻高产群体质量及其优化控制探讨. 中国农业科学,1993(6)刘文科,杨其长,张成波.论设施农业在循环农业中的运作模式.2006年中圈农学会学术年会,282-284刘旭,1999。种质创新的由来与发展。作物品种资源(2):1-4。刘旭,1999。作物种质资源与农业科技革命。中国农业科技导报(2):31-35。刘旭等,我国粮食安全框架下种质资源价值评估探析——以改革开放以来小麦种质资源利用为例,, 。刘祖祺,张石城.植物抗性生理学. 中国农业出版社,1994。卢良恕.21世纪的农业和农业科学技术.世界科技技术与发展-院士论坛.1996,3:10-16。吕江南,王朝云,易永健,农用薄膜应用现状及可降解农膜研究进展,中国麻类科学,2007,29(3):150-157宁堂原等,不同品种组合下春夏玉米套作的氮素利用特征研究,,农业专题总体战略研究课题组,国家中长期科学与技术发展规划战略研究—灌溉技术升级战略研究报告.邱德文,我国生物农药的发展现状与研究进展,山西农业,2008,2:42任军、边秀芝、郭金瑞,我国肥料研究领域的新进展,吉林农业科学,2007,32(3):28-31山仑,徐萌. 节水农业及其生理生态基础. 应用生态学报,1991,2(1):70-76山仑、康绍忠、吴普特,中国节水农业,北京:中国农业出版社,2004石铁流,李亦学. 系统生物学的现状与展望. 中国科学基金. 2005 第5期282-286石玉林、卢良恕,中国农业需水与节水高效农业建设,北京:中国水利水电出版社,2001孙铁珩,周启星,李培军.污染生态学.北京:科学出版社,2001,314孙先良,新型化肥发展新趋势,化肥设计,2002,20:40-44孙永明,李国学,张夫道等,中国农业废弃物资源化现状与发展战略,农业工程学报,2005,21(8):169-254.汪永华,陈北光,苏志尧. 物种多样性研究进展. 生态科学,2000,19(3) :50-54王灿发.论我国环境管理体制立法存在的问题及其完善途径.政法论坛(中国政法大学学报),2003,21(4):50-58王发生  毛君莲,生物信息学的原理、应用及前景,,王述民,2002。中国农作物种质资源保护与利用现状。中国种业(10):8-11。王志敏等,论作物生产系统产量分析的理论模式及其发展,,王忠华,俞挺捷,稻米淀粉品质形成的关键酶及其分子生物学研究进展,,伍芬琳等,保护性耕作下双季稻农田甲烷排放特征及温室效应,,向昌盛,周建军.我国生物信息学的现状与展望. 科技咨询导报. 2007 No.5 234信乃诠 许世卫 孔繁涛,我国基础农学学科发展战略研究,,信乃诠,走向2020年的世界农业和农业科技(上) ,信乃诠,. ,锚点主编,2006-2007农业科学学科发展报告(基础农学),中国科学技术出版社,2007年3月,新时期我国科技发展的战略与对策《 》2006年 6期许秀成,21世纪化肥展望,磷肥与复肥,2002,17(5):1-5薛伟,薛敏.关于环境管理手段实施条件和影响的若干分析.中国环境科学,1998,18(1): 83-86尹澄清,毛战坡.用生态工程技术控制农村非点源水污染.应用生态学报,2002,13(2):229-232于振文. 小麦产量与品质生理及栽培技术. 北京:中国农业出版社,2006张福锁,巨晓棠.对我国持续农业发展中氮肥管理与环境问题的几点认识.土壤学报,2002,39:41-55张维理,徐爱国,冀宏杰,Kolbe H.中国农业面源污染形势估计及控制对策.中国农业科学,2004,37(7):1026-1033赵其国,提升对土壤认识,创新现代土壤学,土壤学报,2008,45:771-777郑广华. 植物栽培生理.济南:山东科学技术出版社,1980郑丕尧.作物生理学导论.北京:中国农业大学出版社,1992中国粮食和农业植物遗传资源状况报告(1996-2007),2008中华人民共和国国务院,国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006—2020年),200年2月周启星.世界农业环境科学研究动态与展望.农业环境科学学报,2006,25(1):1- 6.赵秉强、梅旭荣,对我国土壤肥料若干重大问题的探讨,科技导报,2007,25:65-70

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