您所在的位置: 首页 > 学术交流 > 学科发展

2010-2011基础农学学科发展综合报告

时间:2012年04月18日  来源:学术交流处  点击量:      【 】  

  一、引  言

  农业是国民经济的基础,而基础农学学科发展又是农业科技进步、发展的基础。当前,我国正处在以城带乡、以工促农的历史阶段,促进农业发展方式转变已经成为我国重要的战略选择。随着我国经济社会的快速发展,基础农学在发展现代农业、建设中国特色农业现代化中的重要作用日益凸显。

  “2010年基础农学学科发展研究”是在“2006—2007年基础农学学科发展研究”、“2008—2009年基础农学学科发展研究”基础上进行的,是近年基础农学学科发展提高的体现。连续开展基础农学学科发展研究,一方面表明了基础农学在我国农业科技中具有基础性、全局性、前瞻性的重要作用,反映了基础农学近年来受到农业科技界倍受重视、学术活跃和学科快速发展的状况;另一方面,也表明了基础农学的内涵丰富、领域众多与博大精深,需要我们根据现代农业科技发展不断地去研究、去拓展、去创新。

  在“2006—2007年基础农学学科发展研究”中,选择了农业植物学、植物营养学、昆虫病理学、农业微生物学、农业分子生物学与生物技术、农业数学、农业生物物理学、农业气象学、农业生态学、农业信息科学等10大分支领域开展专题研究。在“2008—2009年基础农学学科发展研究”中,选择了作物种质资源学、作物遗传学、作物生物信息学、作物生理学、作物生态学、农业资源学、农业环境学等7大分支领域开展专题研究。“2010年基础农学学科发展研究”根据基础农学学科及其分支领域的进展实际以及未来发展的引领作用,确定了农业生物技术、植物营养、灌溉排水、耕作学与农作制度、农业环境、农业信息、农产品贮藏与加工、农产品质量安全、农业资源与区划9大分支领域进行专题研究。从这3次基础农学学科发展研究来看,其中2次选择了农业生物技术、植物营养、农业信息、农业资源、农业环境、作物遗传等最为活跃、进展最快、最为急需的分支领域作为研究专题;而农产品质量安全、农产品贮藏与加工、农业资源环境是近年来农业科学中的热点、难点和焦点问题,与农业可持续发展和城乡居民健康生活息息相关,引起了全社会的普遍关注;灌溉排水、耕作学与农作制度既是一个传统的命题,也是一个应该继续加强的现代农业热点课题,应赋予新的内容的新的使命。

  基础农学学科是农业科学的技术基础;它不仅可以促进农业科技进步和创新,而且可以推动农业和农村经济持续稳定发展。基础农学是基础研究在农业领域中的应用和体现,包括农业基础研究和农业应用基础研究两个方面;基础农学是农业应用和开发研究的基石,是农业高新技术产生和发展的源泉。因此,基础农学学科发展在一定程度上决定着农业科技以及农业发展方式的走势和未来。

  基础农学学科是生物学的一个分支学科,是认识与农业有关的自然现象、揭示农业客观规律及其原理,研究农业生产体系中的自然现象及其现象本质的学科,其目的是为充分开发利用和保护农业自然资源,协调农业生产与环境之间的关系,防止有害生物和不良环境对农业的破坏,以期获得农业生产的最佳组合,提高农产品的产量和品质及其生产效率,促进高产、优质、高效、生态、安全农业的发展,有效保障国家食物安全、生态安全,持续增加农民收入,提高农产品的国际竞争力。

  基础农学学科概念是一个综合、动态、发展的概念,随着经济和科技的发展,在不同历史时期有着不同的内涵。早在几千年前,人类在进行农耕、放牧的实践中,通过观察、描述、认识、总结,积累了有关植物、动物、微生物的丰富知识。我国《诗经》、《齐民要术》上就记载了大量的草木鸟虫鱼的名称及其实际应用。人类生产、生活实践,催生了传统农学的形成、发展。进入19世纪,受物理学、化学、生物学等基础科学发展的影响,特别是受近年来生物技术、信息技术的影响,基础农学及其相关分支领域开始形成并得到了迅速发展,从此跨入了现代科学的行列。20世纪90年代以来,随着现代科学技术的迅猛发展,特别是数、理、化、天、地、生等基础科学对农业科学的渗透,以及物联网、云计算技术等信息技术手段的应用,基础农学学科研究出现了新特点、新趋势。即:农业基础研究与农业科技、农业生产结合越来越密切,正在走向一体化和综合化;基础科学对农业基础研究的渗透日趋明显,不断产生新的边缘学科、交叉学科和综合学科;农业基础研究向微观和宏观两个方向发展,既结合又促进,加快了科研进展与突破;农业基础研究借助现代实验工具和理论方法,实现了试验研究手段的现代化;农业基础研究国际竞争与合作、交流与限制并存,形成了十分复杂的态势。随着基础农学研究及其成果转化与推广,必将为解决全球人口高峰期的食物安全问题做出新的贡献。

  我国从19世纪引进基础农学,历经清王朝、北洋政府和国民党政府三个时期,学科发展一直停滞不前。新中国诞生后,基础农学学科发展进入了一个新的时代,其历程大致可划分为四个阶段:一是全面起步阶段(1949—1965年),新中国成立之初即组建了相关科研机构,到20世纪50年代中期,我国农业科研机构已发展到205个,科研人员增加到近万人。虽然也受到了一些干扰,但是已经全面起步,为基础农学的健康发展奠定了基础。二是曲折与破坏阶段(1966—1976年),1966年开始持续10年之久的“文化大革命”,使我国基础农学事业受到严重破坏。三是恢复与调整阶段(1977—1985年),党中央在百废待举的形势下,恢复重建了科研机构,落实了知识分子政策,组织制定了全国科技发展规划纲要,并在1978年3月召开了全国科学大会,标志着科学春天的到来。四是改革与发展阶段(1986年—至今),通过实施一系列的改革与发展措施,基础农学学科发展与农业生产“两张皮”问题有所好转,一批学科研究成果实现了商品化、产业化,学科结构调整进一步优化,自主创新能力显著提升。

  近年来,我国高度重视基础农学学科建设,取得了基础农学研究和应用的累累硕果。例如,在农业生物技术领域,抗虫棉实现了转基因作物的产业化。抗虫棉是我国独立开展转基因育种,打破跨国公司垄断,抢占国际生物技术制高点的成功范例。1991年,“863”计划启动转基因抗虫棉研究项目,仅用五年时间成功研制出拥有自主知识产权的转基因抗虫棉,使我国成为世界上第二个拥有抗虫棉自主知识产权的国家。10多年来,我国先后成功研制了单价、双价转基因抗虫棉,得到了转化与推广,创造了巨大的经济、社会和生态效益。截止2009年,Bt棉花的种植面积已达400万hm2,占棉花种植总面积的75%;国产抗虫棉累计推广面积1.27亿亩以上,增收节支约338亿元人民币。在灌溉排水技术领域,节水农业技术取得突破。初步形成了抗旱节水型作物鉴定评价技术,筛选出一批抗旱节水新材料和新品种,提出了水分亏缺补偿响应机制的节水高产与营养补偿技术,建立了主要作物调亏灌溉、控制性分根交替灌溉等技术。开发了激光控制平地铲运设备和相应的液压升降控制系统,使灌水均匀度提高20%~30%,灌溉水利用率提高30%~40%。建立了微灌产品快速开发平台,研发了一批环保高效低成本的雨水集蓄新材料,研制出SWR-4型管式土壤剖面水分传感器实验样机,开发了PY系列、ZY系列和GJY系列喷头。我国在重点缺水地区建立了现代节水农业技术集成示范区,大田棉花膜下滴灌、旱作雨水集蓄高效利用和行走式蓄水保墒抗旱灌溉等综合节水技术的应用面积达到世界之最。在农业资源与区划领域,丰富和发展了土壤质量内涵,拓展了农业土壤功能;研发了缓解水资源胁迫、应对气候变化的抗旱节水技术,以及增强农业水资源生产效率技术;研究发展了农业气候资源区划、调控理论和灾害防御技术;加强了农业微生物菌种资源收集和保藏,数量显著增加;研发了一系列的高效施肥技术及新型肥料;探索形成了农业废弃物资源高附加值化利用技术;强化了农业资源监测技术研发与应用;完善了农产品产业带理论,加强了农业功能区划研究。围绕农产品产业带发展,农业部先后颁布实施了《优势农产品区域布局规划》和《特色农产品区域布局规划》,经过建设和发展,初步形成了具有中国特色的优势农产品产业带、特色农产品产业带,为现代农业建设奠定了重要的地域空间基础。

  随着知识经济、市场经济的发展,第一产业在GDP中的比例越来越小,但农业的功能不仅没有减弱,而且得到了进一步加强。与此相适应,农业基础研究的地位与作用日益凸显,主要体现在:农业基础研究是衡量国家农业科研水平的重要标志;农业基础研究提出新概念、新理论、新方法是推动农业科技进步和创新的动力;农业基础研究定位观察和基础数据积累是国家农业宏观决策重要的科学依据;农业基础研究的成果转化与推广应用,可以促进农业和农村经济持续稳定发展。

  目前,我国基础农学学科及各分支领域逐步发展起来,形成了门类比较齐全的学科体系,并获得了重要进展与突破,产生了新理论、新方法、新技术,涌现出一些新思路、新见解、新观点,某些领域已接近或达到世界先进水平。但是,我国基础农学学科起步晚,发展滞后,同发达国家比较,还存在较大差距。我们要按照“自主创新,重点跨越,支撑发展,引领未来”要求,密切联系我国农业、农村、农民实际,充分认识加强基础农学发展的战略需求,加快改革和发展,完善体制机制,加大投入力度,加强国际交流与合作,以人才建设为核心,组织精干高效的科研队伍,选择有基础、有优势的国际学科前沿以及影响国计民生、具有全局性的重点领域和急需服务“三农”的重大理论、技术问题,联合攻关,实现跨越式发展,为发展现代农业奠定坚实的技术基础。

  二、最新研究进展

  新中国成立以来,尤其在改革开放以后,基础农学发展获得了长足发展,形成了许多新方法、新技术、新成果、新见解、新观点,进展喜人,并且在许多领域取得了重大进展与突破。现从农业生物技术、植物营养学、灌溉排水、耕作学与农作制度、农业环境、农业信息学、农产品贮藏与加工学、农产品质量安全学、农业资源与区划等9大分支领域分别阐述其最新研究进展。

  (一)农业生物技术

  农业生物技术是以农业应用为目的,以农业生物为主要研究对象,以基因工程、细胞工程、微生物工程、蛋白质(酶)工程等现代生物技术为主体的综合性技术体系;或者说,它是以作物为研究对象,主要采用植物转基因技术和分子标记辅助育种技术。

  1.农业生物技术发展概述

  20世纪以来,生命科学领域的一系列重大科学与技术成果,加快了农业生物技术的产生和发展,如功能基因的克隆、鉴定和开发应用,转基因技术,基因药物,重组疫苗,生物反应器等前沿和关键技术均取得重大突破。特别是进入20世纪90年代以来,生物技术领域不断取得新突破,农业生物技术特别是转基因技术的突飞猛进正形成新的农业产业革命;随着基因组学的迅速发展,拟南芥、水稻等农作物以及众多动植物病原微生物和杀虫、固氮等有益微生物的基因组测序完成,显示出巨大的应用价值和商业前景,一个全球性的农业生物技术产业正在蓬勃发展。

  当前,农业基础研究进入“分子农业时代”,形成了以功能基因组和蛋白组学研究为方向,以多学科交叉为基础,微观与宏观相结合的研究体系;以探索重要农作物农艺、生产、品质等重要性状表达的遗传、生长、发育分子调控机理的研究,已全面展开。当今世界,农业生物技术已经成为国际生物技术领域的竞争焦点。

  我国高度重视发展农业生物技术,把发展生物技术作为促进农业发展、增强农业国际竞争力的重要举措。我国于20世纪80年代启动了农业生物技术研究,并于列入国家高技术发展计划(即“863”计划);2008年,国家正式启动了转基因生物新品种培育重大科技专项。在《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006—2010)》确定的十六个国家重大专项中,转基因生物新品种培育及其产业化是唯一的一个农业项目。经过20多年的发展,我国涉及农业生物技术的各类研究机构已达到200多家,在国家层面上,初步形成了从基础研究、前沿技术研究到产品开发相互衔接、相互促进、相互协调的创新体系,农业生物技术已经成为了农业发展的新的增长点。

  2.农业生物技术研究进展

  基因组学的研究由以大规模测序为代表的结构基因组学研究正在向以功能鉴定为主的功能基因组学研究转移,农作物育种思想也从传统杂交育种转变到分子育种及分子与传统相结合的育种。中国农业科学院蔬菜花卉研究所发起和主导的国际黄瓜基因组计划,完成了黄瓜基因组的精细图,共有约3.5亿个碱基对,取得了重大成果。我国科学家主导的有14个国家参加的联合团队开展了马铃薯基因组的全序列测定工作,目前围绕基因组序列的转录组测序、基因注释、比较基因组分析等工作正在紧张有序的进行,基因组“蓝图”绘制完成。我国科学家对40个品系的家蚕基因组序列进行了分析,绘制完成了世界上第一张基因组水平上的蚕类单碱基遗传变异图谱。继我国科学家参与的水稻基因组框架图和精细图完成后,又成功地使用全基因组寡核苷酸微阵列调查了超级杂交水稻LYP9的转录组谱及其亲本,进一步探索研究了控制杂种优势的表达基因。中国农业科学院于2005年完成了分离自我国南方水稻根际的联合固氮斯氏假单胞菌全基因组测序及功能注释工作,为进一步深入研究联合固氮基因网络调控奠定了良好的工作基础。从微生物中克隆了36种新杀虫晶体蛋白基因,并广泛应用于新的抗虫玉米和棉花品种的选育;从极端污染环境中分离鉴定了一批抗逆、抗除草剂等新基因,并获得抗草甘膦转基因油菜、玉米、小麦、棉花以及耐盐转基因油菜。

  我国在功能基因突变体研究中取得了重大进展,已获得在水稻的T-DNA插入突变体超过30万个,居于世界前列;同时,也获得了大量的EMS诱变的水稻突变体,建立了世界第一个植物hpRNA基因沉默突变体库,居于世界领先地位。我国植物代谢组学的研究正在逐步展开,中国农业科学院生物技术研究所范云六院士主持的“Harvest Plus-China”项目于2004年启动,目前进展顺利,已经培育出一批富含微量营养素的作物新品种/品系,并建立了全国性的生物强化研发队伍和组织机构。

  蛋白质组学诞生大约仅仅15年的时间,作为一门新兴学科,蛋白质组学已经渗透到我国作物科学研究中的各个领域。我国在蛋白质组学的总体研究中居于世界前列,近几年我国科学家在国际蛋白质组学主要刊物《分子细胞蛋白质组学》、《蛋白质组研究》和《蛋白质组学》上发表的论文数量列世界第二位。在作物抗逆研究方面,我国加深了对于植物逆境耐受分子机理的认识,提出玉米的低磷耐受性可能与根细胞的碳代谢和细胞增殖调控等有关;在作物种种子和果实发育研究方面,我国筛选鉴定了小麦种子优质贮藏蛋白,提出在水稻灌浆过程中心碳代谢向乙醇酵解途径的转化是籽粒适应低氧环境并保证输入糖流向淀粉合成的关键代谢环节之一,鉴定了棉纤维发育的一些关键蛋白,分析了麻疯树种子油体蛋白质组学。

  近10多年来,小分子RNA研究异军突起,植物小RNA的克隆工作已经获得长足的进步。我国在作物小RNA的研究中取得很大进展,如我国对水稻,小麦,玉米,油菜,大豆,棉花,马铃薯,短柄草,衣藻中的小RNA均进行了高通量测序工作;其中,对小麦,油菜,棉花, 短柄草,衣藻的小RNA高通量测序工作均是世界上首次。伴随着研究的开展,同时获得了一些新的功能性小RNA。

  目前,全球共有50多种转基因植物产品被正式批准投入商品化生产。2008年全球转基因作物种植达1.34亿hm2,约占全球耕地面积的8%以上;2007年转基因作物种子销售和技术转让费高达100亿美元,预计2010年全球转基因作物市场价值将达到1,500亿美元以上。农业生物技术在在基因工程疫苗、新型饲料酶制剂、动植物生物反应器、动物体细胞克隆技术等领域,均有重大进展。

  3.农业生物技术重大成果

  近年来,农业生物技术领域取得了以下重大成果。一是抗虫棉实现了转基因作物的产业化。抗虫棉是我国独立开展转基因育种,打破跨国公司垄断,抢占国际生物技术制高点的成功范例。1991年,“863”计划启动转基因抗虫棉研究项目,仅用五年时间成功研制出拥有自主知识产权的转基因抗虫棉,使我国成为世界上第二个拥有抗虫棉自主知识产权的国家。十多年来,我国先后研制成功了单价、双价转基因抗虫棉,得到了转化与推广,创造了巨大的社会、经济和生态效益。截止2009年,Bt棉花的种植面积已达400万hm2,占棉花种植总面积的75%;国产抗虫棉累计推广面积1.27亿亩以上,增收节支约338亿元人民币。二是抗虫转基因水稻获得生产应用安全证书。我国已育成一批抗病虫性好、产量高、品质优的转基因水稻品系,如“华恢1号”、“Bt汕优63”等。2009年,转基因水稻在湖北省获得了生产应用的安全证书,在国内外引起了高度关注和反响。转基因水稻是我国即将推广生产应用的首例转基因粮食作物。三是转基因植酸酶玉米获得生产应用安全证书。转基因植酸酶玉米通过了转基因安全性评价,2009年获得在山东省生产应用的安全证书。我国拥有转基因植酸酶玉米的全部知识产权,转植酸酶基因玉米是全球第一例通过绿色农业生产模式替代工业生产模式来生产植酸酶,堪称低碳农业的典范。

  (二)植物营养学

  植物营养学是农业生物学的一个重要分支,是一门与多学科相互联系、相互交叉和相互渗透的学科,它是研究土壤物质的形态转化、植物吸收、运输和利用的规律以及植物与外界环境之间物质和能量交换的科学。具体来说,植物营养学是以“土壤-植物”系统为对象,研究植物营养物质在土壤中的形态、转化与生物有效性,植物活化、吸收、转运和利用、及养分的生理功能,植物响应营养胁迫的机制与适应途径,以及通过合理施用肥料或遗传改良技术,实现资源高效利用、作物高产优质、生态环境安全的目标。

  1.植物营养学发展概述

  植物营养学研究的核心内容包括:维持和改善实现作物高产高效的土壤条件,研究植物营养的土壤环境与过程,并揭示植物活化、吸收、利用土壤养分的生理与遗传机制,阐明”土壤-植物”的互作机制及其调控途径,实现作物高产与资源高效、可持续农业发展的重大需求。

  植物营养学的发展经历了碳素阴阳学说、腐殖质阴阳学说、氮素阴阳学说、矿质营养学说等几个阶段,其诞生源自十九世纪中期德国化学家李比希(Liebig)的“矿质营养学说”、“最小养分律”理论和“养分归还学说”三大学说,这三大学说开创了植物营养的基本理论。20世纪,植物营养学快速发展壮大,并逐步形成多个分支学科。到目前,植物营养学已经从简单的现象描述发展到机理研究,从单一学科发展到一个高度分化又高度综合的学科体系。广义的植物营养学主要包括植物营养元素的土壤化学、植物营养生理学、植物营养生态学、肥料学与现代施肥技术、植物营养遗传学等研究方向。

  我国植物营养学科建立于20世纪初期,在农业生产中一直具有举足轻重的作用。近年来,学科研究快速发展,已经成为以“植物-土壤”互作的根际理论为核心,以作物高产、资源高效和环境保护为目标,充分挖掘植物和微生物等生物资源潜力,综合利用生物调控及养分管理技术来实现作物高产高效的研究体系,并形成了以植物营养生理与遗传,“土壤-植物”互作与调控、养分资源管理、污染物控制和治理等为主要研究领域的系统综合学科。

  2.植物营养学研究进展

  当前,植物营养学的理论研究和应用正处在快速发展阶段。一是现代植物营养理论不断用于指导传统生产实践体系和多样化的自然生态系统;二是不断吸纳自然科学、技术科学和其它应用科学的理论、方法及技术,形成了以系统观测、定量实验为基础,以多组分、多形态和多尺度物质性质、分异与变化为中心的综合研究体系;三是分子生物学和生物技术促进了植物营养生理学和植物营养遗传学的快速发展,使植物营养的生物学研究进入到分子水平。

  植物营养学的研究热点和前沿技术主要包括以下五个方面:一是植物营养的土壤环境与过程。植物养分有效性与质地、水分、热量、通气性和pH等土壤条件的关系,土壤中水热盐耦合、吸附与解吸附、氧化与还原以及气体交换等过程对养分释放、固定、沉淀和挥发等的影响机制成为当前研究的热点。二是植物养分高效的分子机理和遗传改良。有关植物吸收和感应养分的分子机制研究成为新的热点。三是植物根际营养与调控机制。研究并揭示作物的根际对话过程及养分活化机制,是植物营养科学的研究前沿。四是养分资源管理与新型肥料。研究热点包括:作物专用的复合(混)肥生产,实现常规肥料的技术升级;开发可降解型聚合物包膜控释肥。五是养分循环及其生态环境效应。农业生态系统中氮磷的流失和气态损失,一直是发达国家相关研究的热点;有机废弃物的资源化综合利用已成为当前的重大问题。

  3.植物营养学重大成果  近年来,植物营养学在理论、方法及技术应用上的重大突破,主要表现在以下三个领域。一是植物营养生理与遗传领域:在植物根系高效吸收利用氮磷营养的分子机制方面取得了较大的进展,例如植物硝、铵、磷等特异性转运蛋白基因的克隆和功能解析等;开展了玉米、水稻、小麦、大豆、油菜等作物的氮磷高效种质资源筛选及相关遗传基础的研究,不断培育出养分高效作物新品种如豆磷高效品种、玉米氮高效品种和小麦氮磷高效新品种等,并得到了大面积的推广应用。二是“植物-土壤-微生物”互作领域:在植物根际过程研究方面,揭示了根分泌物活化土壤养分以及菌丝际养分活化和利用的机理,阐明植物通过根际过程实现了对养分胁迫的适应性反应和调控,建立了以根际-根层调控为理论指导的现代施肥技术。在植物-微生物互作研究方面,构建了“分子生物技术”和“稳定性同位素示踪技术”相结合的新方法,实现了作物根际碳流、甲烷形成和微生物种类鉴定的原位连结。三是养分资源管理领域:通过氮磷钾养分的空间有效性、生物有效性和时空变异特征,根层土壤养分的调控技术,氮素实时监控技术,磷钾恒量监控技术和区域养分总量控制技术等,实现了氮素精确、实时的分期调控和基于养分平衡和土壤监测的磷钾恒量推荐施肥,保障了高产作物养分需求并最大限度地减少养分向环境的排放。

  (三)灌溉排水技术

  灌溉排水技术是一门研究农田水分状况和地区水情变化规律,采取人工补充土壤水分或将一个地区内多余的地表水和地下水排除到该地区以外等技术措施,消除或减少旱、涝(渍)、盐(碱)等自然灾害的影响和损失,提高农田抗御旱、涝灾害的能力,改善农田水分状况,促进农业稳产、高产、高效和水资源可持续利用以及生态、环境等良性循环的学科。灌溉排水技术内容涉及土壤、植物、工程、环境及经济等多个学科,其主要内容包括五个方面:农田灌排基本理论研究、灌排工程规划设计与施工、灌排新技术的研究、灌溉排水系统管理、灌溉排水系统环境影响评价。

  随着人口的增加和社会经济的快速发展,农业用水供需矛盾更加突出。灌溉排水学科将在解决我国面临的水危机和生态安全等重大问题中发挥越来越重要的作用,对实现国民经济持续发展,保障我国粮食和水安全具有重要的意义。

  1.灌溉排水发展概述

  灌溉排水工程是农业和国民经济的基础设施,是农田水利基本建设的核心。2008年我国农业用水量3663.4亿m3,占总用水量62%;全国灌溉面积9.62亿亩,全国农田有效灌溉面积8.77亿亩,占耕地总面积的48%,还有一半以上的耕地没有得到灌溉。全国灌溉用水利用系数平均值为0.483。目前农业每年缺水量约300亿m3,受旱农田有2亿~3亿亩。农业缺水量很大,还有8000万农村人口的饮水也很困难。与此同时,进入21世纪以来,全国易涝耕地治理面积基本保持了动态平衡,截止到2007年,全国除涝面积达到3.21亿亩,占易涝耕地总面积的87%。据统计,我国水旱灾害直接经济损失占各类自然灾害直接经济总损失的60%左右。

  人们在长期的生产实践中研究和解决农田灌溉和排水问题所逐渐积累的经验,是灌溉排水学科形成的基础。人类发展的历史从某种程度上来说就是一部与水旱灾害的斗争史,在与水旱灾害斗争的过程中,逐渐认识了水分运动的某些规律,掌握并积累了一些从河流引水、开发利用地下水、排除积水的技术,形成和发展了灌溉排水学科。两千多年前修建的都江堰工程,在水利规划、工程技术和管理制度等方面都丰富了灌溉排水学科的内容。

  随着灌溉排水事业的进一步发展,灌溉排水作为一门科学逐渐形成,不断发展完善。到20世纪30年代,我国开始形成了以现代科学技术为基础的灌溉排水科学,并在一些农业院校开设了灌溉排水课程。新中国成立后,我国即着手灌溉排水工程的恢复和重建工作,并于20世纪50—60年代在全国建立灌溉试验站(场),开展灌排制度试验研究、传统灌溉排水技术研究、盐碱地和低产地改良研究。这一时期,国际上灌溉排水科学得到了快速发展,并于1950年6月成立了国际灌溉排水委员会,我国于1983年10月加入该组织。

  20世纪90年代,灌溉排水建设的速度明显加快,由于持续干旱,全国重新掀起了发展节水灌溉的高潮,水利事业也逐步走向良性循环的发展道路。进入21世纪,随着经济社会的迅速发展,水少、水多、水脏问题的突出,充分灌溉理论、生态环境保护和恢复理论成为热点,劣质水应用研究受到重视,系统科学、经济学、管理学理论在农业水管理中得到广泛应用,计算机技术、自动化技术、新材料技术开始在灌排工程系统中得到应用,节水、节能、低碳、高效、环保已经成为学科发展的新内容。

  2.灌溉排水研究进展

  近年来,灌排科技已从过去的侧重工程技术向多学科融合发展,包括土壤物理学、土壤水动力学、农业水文学、植物水分生理学、作物栽培学、农业气象学、农田生态学、水力学、水资源学、地下水动力学、溶质动力学、水环境学等,形成多学科的交叉和渗透。在灌溉原理及农业水资源高效利用技术、农田排水及水盐调控技术、灌排工程及设备、灌排系统管理及评价和农业水环境灌排调控与修复等方面取得了如下进展。

  (1)灌溉原理及农业水资源高效利用技术:突出了以节水高效为目标的土壤水调控模型和各环节水量转化效率的原理与方法研究,突出了研究区域范围内的作物水分生产函数及其水分敏感指数的时空分布研究,进一步探索了作物的适度缺水效应;更加重视局部灌溉和不同农业耕作条件下的水分养分运移规律的研究,更加重视技术模式的标准化和生理节水的可控性研究。

  (2)农田排水及水盐调控技术:农田排水技术研究由单一目标转向涝渍碱兼治等多目标综合治理,单一工程技术类型转向多种措施相结合的综合类型;排水对水环境的影响日益受到普遍关注,由简单的水量、水位控制调节研究转移到水质控制、溶质运移、污染防治和水环境保护等技术的研究。排水指标研究由静态发展到动态,由涝、渍分开发展到涝渍兼治,由一次涝渍过程的影响发展到多次涝渍过程;节水灌溉和设施农业的发展给农田排水提出了新的要求。

  (3)灌排工程及设备:灌排工程的研究主要集中于提水工程、输配水工程和田间节水工程。在提水工程中,研究了提水工程的结构,优化了提水工程布局,分析了各种水泵的工作参数,相继开发了一系列灌溉用水泵。在输配水工程中,对渠道防渗材料进行了一系列塑料薄膜防渗试验研究,研究推广了U形防渗渠道断面,成功研制了膨胀珍珠岩板和矿渣护板等,并研制出多种材料的管道,如薄壁PVC管、双壁波纹PVC管等。在田间节水工程中,研究并制订了喷灌有关标准,研制出多种喷头、喷灌专用管道系统、喷灌专用泵及大、中、小、轻型多功能喷灌机等喷灌设备;研究了各种微灌灌水器的水力性能和工作机理,提出了微灌灌水器流道设计原理并相继研制开发出了一系列灌水器及配套设备。在农田排水方面,研究了农田排水中盐分、氮磷等营养物质的运移规律,研究了利用农田排水再次灌溉对土壤和作物的影响,研究了农田排水对地下水和地表水体的影响。

  (4)灌排系统管理及评价:开始注重水质约束、水资源环境效益、水资源质与量的统一管理以及可持续利用方面的研究,并与“3S”技术及自动控制技术进行有机集成,实现了以水质、水量及土壤水分监测信息为基础的灌排信息综合管理和优化调度;灌排系统的评价也从单纯的经济效益目标转到综合考虑经济、社会、环境等的综合目标发展,构建了多目标节水灌溉评价系统。

  (5)农业水环境灌排调控及修复:系统研究了农田氮素、磷素、农药在降雨以及短沟灌、小畦灌、滴灌等节水灌溉条件下的淋溶渗漏机理及影响因素,建立了农田生态系统中氮、磷迁移转化模拟模型,构建了以农产品安全、土壤安全、地下水安全为目标的再生水安全灌溉技术体系,筛选出再生水灌溉安全控制指标,研究了控制面源污染的节水灌溉技术和水肥综合管理技术,探讨了化肥和农药在农田中的转化迁移规律和预测分析模型。

  (6)学科平台建设取得了重要进展:在北京、杨陵、新疆分别建立了三个“国家节水灌溉工程技术中心”,在南京建立了“水资源高效利用与工程安全国家工程研究中心”,在河南商丘等地建设了涉及灌溉排水学科的国家野外科学观测研究台站等国家重点实验室;同时,农业部、教育部、水利部也建立了与灌溉排水相关的重点实验室和野外试验观测台站和工程中心,加快了学科建设步伐。

  3.灌溉排水重大成果

  近年来,在国家“863”、“973”计划支持下,灌溉排水学科在滴灌灌水器设计开发方法、膜下滴灌和节水农业示范推广方面取得重大成果。“基于迷宫流道流动特性的抗堵设计及一体化开发方法”采用流体力学数值分析和可视化方法对迷宫流道内的流动特性进行研究,揭示了流道内水压、流量、流阻以及流场的变化和分布规律,建立了流量与结构特征之间的数学模型,解决了当前灌水器定量设计中无据可依的难题。“西部干旱地区节水技术及产品开发”实现了农业生产方式“从大水漫灌到浸润灌溉、浇地到浇作物和浇水到浇营养液”的三大转变,其产品和技术已出口到非洲、中亚等国家和地区。“西北地区农业高效用水技术与示范”在旱作雨水利用技术、灌区农业高效用水技术和节水灌溉关键设备研究与开发三方面进行了深入研究,提出了适合我国西北地区旱作农业和灌溉农业高效用水综合技术体系与发展模式。“西北地区农业高效用水原理与技术及应用研究”建立了基于生命需水信息的作物高效用水调控理论与技术体系,提出了不同作物节水调控指标,形成了适合于西北地区的农业综合节水技术集成模式。“宁夏干旱地区节水灌溉关键技术研究与应用” 把工程技术节水、装置节水、农艺节水和管理节水有机结合起来,形成了宁夏干旱地区四个不同区域的节水灌溉技术体系和模式,全区节水技术覆盖率达80%以上,累计节水面积430多万亩,节水11亿m3。

  (四)耕作学与农作制度  耕作学,亦称农作学,是研究建立合理耕作制度的技术体系及其理论的一门综合性应用科学,是农艺学的一个分支,属于自然科学范畴,但与社会科学有着密切关系,实践性强、涉及面广,以布局决策和技术组装配套指导农业生产,是一门技术性很强的宏观农学应用科学。种植制度与养地制度是耕作制度(耕作学)研究的重要内容。

  农作制度是从系统角度研究农作物生产与自然环境及人工环境关系,以及农业系统中种、养、加及农、林、牧产业协调发展的综合技术体系,其研究内容主要包括五个方面:分析农作制总体及其诸多亚系统的结构与功能、分析农作制类型及其演替规律、研究农作制类型的变化规律、研究区域农作制发展战略与对策、构建农作制的技术体系。

  1.耕作学与农作制度发展概述

  自20世纪50年代以来,我国耕作学从体系框架、理论原理、技术内容等都在不断调整完善,尽管期间经历多次起伏和波折,但总体上在走向成熟壮大,已与作物栽培学一起成为作物学的二级学科。

  我国耕作学的发展历程可以分如下几个阶段:20世纪50年代基本是国外引入应用阶段,60—70年代中期是耕作学探索发展阶段,70年代后期到80年代初是耕作学的中国化阶段,80年代以后是耕作学成熟发展阶段,进入21世纪,保证国家粮食安全、增加农民收入、缓解资源环境约束和增强农产品国内外市场竞争力已经成为耕作制度的挑战和机遇,因地制宜地构建区域新型现代农作制成为中国耕作制度发展的方向和任务。

  农作制研究(Farming System Research, FSR)兴起于20世纪70年代,自80年代以来,国外在FSR的理论和实际操作上作了大量的探讨,国际发展研究中心、FAO等许多有关农村发展研究把焦点集中在发展中国家的小农身上,对农作制研究(FSR)模式的实地操作进行了许多开创性的探索,农作制研究项目得到了众多机构的资助。21世纪初,为了适应经济全球化的挑战,联合国粮农组织(FAO)和世界银行组织了40多位专家立项研究并编写的《Global Farming System Study: Challenges and Priorities to 2030》一书。

  2.耕作学与农作制度研究进展

  进入21世纪,耕作学作为一门综合性应用学科,围绕推进农业结构调整和转变农业生产方式,正在努力建设有中国特色和符合区域社会经济发展需求的现代农作制。我国农作制是在传统耕作制度研究基础上延伸和拓展的,随着我国现代农业建设进程加快,在种植制度、农牧结合、土壤耕作及农田生态、旱作节水农业、农业资源环境与可持续发展等领域进行了大量研究,农作制度研究取得重大进展。

  一是多熟农作制。近年来,多熟种植与现代农业新技术结合,并逐步拓展研究农田复合系统,在复合群体高光效模型与互补竞争原理、农田生物多样性利用和时空资源互补实现抗逆增产增效等方面的研究不断深入;在南方三熟区冬闲田高效利用、西北一熟灌区夏闲田高效利用及华北、长江中下游及西南丘陵区多元多熟模式及技术开发方面取得显著进展。二是农牧结合农作制。20世纪80年代以来,农牧结合农作制开始起步并逐步发展,围绕农牧产品转化功能、增值功能、生态功能等目标,在研究开发种植业与养殖业相互促进的生物链及生产系统,以及建设粮草、林草复合种植制度等方面,取得明显进展。三是节水农作制。围绕优化农业用水结构,探索建立节水型粮、经、饲三元结构和配套的种植模式优化,建立基于区域水资源约束的节水高效种植结构与布局体系等方面取得初步进展。四是保护性耕作制。围绕减轻农田水土侵蚀、培肥地力和节本增效,建立起以少免耕技术和秸秆还田、生物覆盖技术为核心的粮食主产区保护性耕作技术模式。五是区域农业结构调整与持续高效发展。在区域农业与农村发展、中国特色的可持续农业理论与区域化技术模式方面,从农作制优化角度进行了大量研究,并取得重大进展。

  3.耕作学与农作制度重大成果

  我国耕作学与农作制度的重大成果体现在以下5个方面:一是制定了耕作制度区划及区域农作制发展优先序。在大量实地调查与科研积累基础上,先后完成了《中国耕作制度区划》与《中国农作制度》,奠定了我国区域农业和农作制研究的分区原则;并于2010年完成了《中国农作制发展优先序》,提出我国农作制的资源利用、环境保护、科技发展、政策支持等战略优先序与技术需求。二是构建了不同类型区新型农作制模式与配套技术体系。在我国长江中下游、黄淮海、东北、西北、西南、华南等主要农业区域,通过技术创新研究与示范,探索了一批新型高产高效农作制模式,显示出良好的经济、生态和社会效益。三是建立了集约农区和水网密集区环境友好型农作制模式与配套技术。重点开展了农作物秸秆机械化还田、农田有毒物质综合控制、农田养分高效综合利用等技术集成研究,构建了环境友好型农作制标准化模式与技术体系及规范。四是完善了保护性耕作制及配套技术体系。经过30多年的努力,基本明确了少免耕的技术原理、环境保护机理和节本增效机理;解决和突破了少免耕配套关键技术,形成了不同区域特点的少、免耕技术模式。五是初步确定了气候变暖对我国两熟制、三熟制的种植北界的影响程度,分析了气候变化背景下不同区域农业气候资源空间分布规律和年代际演变特征,以及不同熟型农作物品种布局及产量变化可能影响。

  (五)农业环境学

  农业环境科学是研究农业生产活动中工业“三废”和农业生产自身对光、温、水、气、土、生等农业环境和农业生物的影响、及其保护与修复的一门科学。农业环境学主要包括全球气候变化及其农业影响、农业污染控制与清洁生产、产地环境保护与修复、农业环境工程、农业环境信息与管理等内容。

  1.农业环境学发展概述

  农业环境学作为一门新兴的学科,其发展大体上经历了三个阶段:第一个阶段是萌芽阶段(1980年前)。从工业文明兴起开始,随着世界人口剧增,资源过度消耗、生态破坏等问题开始凸显,环境问题开始受到关注。1960年《寂静的春天》问世,开始唤醒全球公众的环境意识。农业科学与环境科学开始走向交叉和融合,但这一阶段学科方向仍不明确。第二个阶段是基本成型阶段(1981—2000年)。人们开始把环境问题与社会经济发展结合起来研究,探讨它们之间的相互影响和相互依托的关系。随着农业科学与环境科学进一步交叉与融合,农业环境研究范畴不断拓展,所研究的问题也从单一的点源污染控制转到非点源污染的发生机理及调控技术等。第三个阶段是成长发展阶段(2001年至今)。突出了农业环境科学的生态化、工程化、网络化和法制化研究,以及农业环境保护的实践价值与应用功能;环境污染化学、农业环境监测、产地环境保护、农业环境工程、农业环境管理等新的分支学科不断形成并得到发展,农业废弃物资源化工程、农业清洁生产工艺、乡镇工业污染治理及污染土壤修复技术获得长足发展,生物工程技术、膜分离技术、核技术等在农业环境保护中的应用不断加强,农业环境监测系统得以建立和发展。

  2.农业环境学研究进展

  农业环境科学的研究进展从如下5个方面阐述:

  (1)全球气候变化及其农业影响。全球气候变化研究自20世纪80年代兴起以来,已逐步成为最活跃、发展最快的科学领域之一。全球气候变化及其农业影响主要涉及农业生态系统与大气温室气体源汇功能及其影响因素研究、全球气候变化对农业生产的影响研究以及适应对策研究等。近年来,我国开展了一系列重大项目,围绕我国农业碳储量、CO2、CH4和N2O等温室气体排放、CO2浓度升高对农业影响及适应对策等开展了大量工作。

  (2)农业污染控制。围绕农业污染防控中的重大技术需求,我国先后启动了科技支撑重大项目“生态农业技术体系与示范”、“973”计划“肥料减施增效与农田可持续利用基础研究”、科技支撑计划“农田污染综合防控关键技术研究与示范”和“沿湖地区农业面源污染防控与综合治理技术研究”等一系列科研项目,取得了重大研究进展,为我国推行农业清洁生产、治理农业面源污染奠定了良好的基础。

  (3)农业产地环境保护与修复。在产地环境保护研究方面:重点结合农业投入品中有害物质的监测,确立不同来源污染物的贡献率和输入通量,并在全国范围内实施完成了污染源普查工作;注重产地环境质量监测与生态风险评估,确立以控制污染物的生物有效性为目的的产地环境风险阈值标准;划分了产地环境质量安全等级,实现因地制宜及分区规划管理模式;确立了针对不同农产品安全等级的产地环境生产过程控制规范与技术规程。

  在重金属污染修复方面:开展了重金属在“土壤-作物-水体”系统中迁移转化规律与生物地球化学行为及污染修复理论的研究,利用改变重金属的存在状态、降低其活性以及利用工程措施和特殊植物修复重金属的原位和异位修复技术迅速发展。目前,重金属污染修复技术不断趋于成熟。

  在有机污染修复方面:开展了POPs类污染物摸底调查和风险评估,进行了POPs污染修复与污染控制原理研究,化学修复技术、功能微生物降解技术、现代生物修复技术等不断发展和完善。

  (4)农业环境工程。通过“863”项目“基于环境模型的日光温室结构优化与数字化设计”、“十一五”科技支撑计划“现代高效设施农业工程技术研究与示范装备”、“畜禽健康养殖与新型工业化生产模式研究及示范”,揭示了农业环境要素与农业生物间的相互作用规律,阐明了农业环境控制机理,实现了可控环境农业系统模拟,研发了现代植物、动物设施环境控制关键设备,提出了保障动植物生长环境的工程措施和环境安全生产技术。

  (5)农业环境风险管理。一是关于农业环境监测。中国农业环境监测网络为国家环境监测网的二级网,负责中国农业生态环境质量的监测,随着监测设备的逐渐完善,检测技术和手段日益先进,监测数据质量也得以整体提升。目前农业环境信息数据共享研究还处于初步阶段,正着手逐步制定农业环境质量标准、质量控制标准、监测方法标准、采样方法标准等。二是关于农业气象灾害风险管理。“十一五”科技支撑重点项目“农业重大气象灾害监测预警与调控技术研究”,提升了农业重大气象灾害监测预警准确率和时效性,增强了农业防灾减灾能力。

  3.农业环境学重大成果

  农业环境科学在气候变化农业影响与适应对策、农业污染控制、产地环境保护与修复技术、动植物环境工程、农业生物多样性保护与利用技术、农业环境风险管理等5个方面取得重大研究成果。

  (1)气候变化农业影响与适应对策取得了重大进展。中国科学家在全球变化背景下的农业环境领域研究取得了一批具有国际影响的研究成果,在IPCC获得的诺贝尔和平奖名单里,有多位中国科学家的名字。以中国农业科学院环发所为主完成的“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”,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,为制定我国的中长期经济发展战略和气候变化政策提供了科学基础数据。

  我国建立了全球第一个户用沼气CDM项目减排核算和监测方法学,被《联合国气候变化框架公约》清洁发展机制方法学专家委员会批准。到2009年,我国已开发18个户用沼气CDM项目,共涉及132.2万个农户,年减排量可达266万tCO2当量,每年可获经济效益2.7亿元人民币。

  (2)农业污染控制取得突破性进展。农业污染源头控制方面:研发了一系列关键技术,化肥科学减量技术、田面水控制技术、种植制度优化技术、高效生态拦截沟渠技术、农药科学减量及源头替代技术、蔬菜种子新型包衣技术,揭示并验证了化肥减量的可行性与额度,提出一整套与减量相配套的组合技术:根层氮磷减量调控技术、水肥一体化-苗期促根技术、种植制度优化技术、研制了一系列新型微生物及环保型肥料。农业污染过程阻断方面:将肥药精准施用、多级阻控、生态沟渠拦截等相结合,形成了农田科学施肥与多级阻控相结合的过程阻断关键技术体系,为我国农田清洁生产技术体系的完善与发展了提供了技术支撑。农业污染末端治理与循环利用方面:将农业废水与固体废物污染控制与循环利用相结合,形成了一系列废弃物生态化处置、资源化提升和农田安全利用一体化的技术体系,为切实解决好农业废弃物对农田的污染问题提供了技术支撑。

  (3)产地环境保护与修复技术发展迅速。在红壤区旱地肥力演变与调控方面取得了重大进展,2009年“南方红壤区旱地的肥力演变、调控技术及产品研制与应用”获得国家科技进步二等奖。农田土壤重金属污染修复技术快速发展,已筛选出对砷具有高累积和挥发功能的微生物;利用基因工程技术,从微生物、植物、动物中陆续分离出与金属化合物形态转化有关的基因;同时,联合修复技术日益成熟。农田土壤POPs类农药污染修复获得重大进展,筛选出毒死蜱代谢体TCP及三唑磷的降解菌,分离出有机磷农药的降解菌株,克隆水解酶MPH基因,筛选出能对水稻稻瘟病、纹枯病有显著防效的产酶溶杆菌菌株OH11,荧光假单胞菌菌株BOH3,淀粉芽孢杆菌菌株。

  (4)动植物环境工程取得了重大进展。生猪垫料养殖工艺技术得到应用;植物工厂技术获得突破,已开发出国内第一批用于植物工厂育苗和蔬菜生产用的红蓝LED光环境控制装置,并在此基础上开发成功LED节能植物工厂和家庭用智能箱式植物工厂生产系统。

  (5)农业环境风险管理重大进展。在远程监控硬件系统的基础上,初步开发出了二项远程监控诊断管理系统,可用于大田农作物灾害和温室环境质量的监测诊断与调控管理。2010年第一次公布了全国污染源普查结果,我国农业源COD、总氮、总磷排放量已经超过生活源和工业源,成为我国水体的主要污染源。同时,农业灾害风险转移技术也取得突破性进展。

  (六)农业信息学

  农业信息学是农业科学和信息科学的交叉学科,是通过运用系统科学理论和现代科学技术,研究农业信息获取、传输、存贮、处理、交换以及反馈等一般发展变化规律的科学,其目的是为农业决策提供依据。农业信息学是一门处于发展初期的新兴学科,其学科体系由理论基础、关键技术、应用系统三个方面组成,亦称农业信息科学。

  1.农业信息学发展概述

  农业信息学是信息技术在农业中具体实践过程中,逐步建立、发展起来的。从国际上看,20世纪50—60年代,农业信息科技研究的重点是计算机应用于农业数据的科学计算;70年代,重点是应用计算机技术处理农业数据,开发农业数据库;80年代,重点是专家系统研究,开展模拟模型研究;90年代,重点是网络技术农业应用研究;21世纪以来,重点是卫星数据传输系统在农业领域的应用研究。

  从我国看,农业信息学起步较晚,经历了三个发展阶段。20世纪80年代的艰难起步阶段、20世纪90年代的逐步发展阶段和21世纪之后的学科成熟阶段。目前,我国农业信息学的研究对象进一步细化、研究方法逐步成熟、学科理论逐步形成、学科体系日趋完善。

  2.农业信息学研究进展

  近年来,随着信息科学和技术的发展以及在农业领域中的应用,农业信息学取得了重要研究进展,主要体现在如下三个方面。

  (1)农业信息学学科理论和方法研究体系日趋完善和丰富。目前,农业信息学的基础理论体系和方法已经基本建立。2004年3月,中国农科院农业信息研究所提出从农业信息技术、农业信息管理、农业信息分析三个分支学科建立农业信息学科系统,并明确界定了三个分支学科的研究领域、学科理论等基本内容。随着信息技术向农业生产、加工、贮存、运输、管理等各行业各领域的渗透,农业信息学学科理论和方法研究体系更加完善,研究内容几乎涉及到所有农产品以及农业生产、农村经济、农村环境、农民生活的各方面。

  (2)农业信息技术和工程应用取得长足发展。一是精准和数字农业技术。2004年以来,我国组织实施“数字农业科技行动”,建立了数字农业技术平台,开发了国家农业信息资源数据库,研究开发了一批实用性强的农业信息服务系统,初步建立了我国以提高自动化和智能化水平的设施农业数字化生产技术体系,初步构建中国“数字农业”的技术框架。“十一五”以来,我国在精准农业农田信息采集、智能变量农业装备、精准生产管理决策模型、精准农业集成技术等方面取得一批重大共性关键技术,全面提升我国农业科技的原始创新能力。二是农业、农村信息智能化管理与服务技术。在农业信息资源管理方面,建立了国家农业科学数据共享中心,形成一套完整的农业科学数据共享标准体系,为农业科技创新和农业科技发展提供了数据支撑;在农业基础网络建设方面,据不完全统计,截止到2009年,全国涉农网站已经有两万多个,“三网融合”技术在农村信息化中取得了突破;在实时信息采集方面,运用了地理信息技术、遥感技术、全球定位技术和计算机网络技术等现代高新技术,开展了信息采集、数据处理、判译分析、存贮传输等具有明确的时空尺度和定位含义的农业资源信息的输出与决策;在现代农村信息化技术方面,初步建立了现代农村信息化技术体系,根据我国不同区域特点开展农村信息化技术的典型应用示范,建设了“信息化乡镇”、“信息化村”和“信息化农场”,提升了农村基层信息服务能力。三是农业物联网和云计算技术。近几年,农业物联网技术研究与应用已卓有成效,我国较早地开展了基于M2M技术和物联网理念的研究开发,其网络化技术和产品已经在设施农业、农田作物、野外台站、工厂化养殖等领域示范应用。2008年中国农业科学院农业信息研究所与中国科学院计算技术研究所网格与服务计算研究中心签订了“农业网格技术”合作协议,并合作研发了农业计算网格平台。

  (3)农业信息学学科支撑平台建设逐步搭建。一是强化了重点实验室和工程技术研究中心建设。组建了“智能化农业预警技术”、“现代精细农业系统集成研究”、“资源遥感与数字农业”、“农业信息技术”、“信息农业高技术研究”等农业部(或教育部及省级)重点实验室和国家农业信息化、国家农业智能装备工程技术研究中心等机构。二是加强了国家农业图书馆和国家农业科学数据共享中心建设。国家农业图书馆项目被国家发改委于2007年7月正式批复立项,并于2009年3月批复项目初步设计和概算。批复建筑面积31936 m2,其中新建22902 m2,改造9034 m2,项目总投资为20232万元。新馆将采用先进技术和设备,建成21世纪开放性、综合性的现代化农业图书馆,使其具有保存文化遗产、集散农业信息、服务农业科技等多种职能,中文信息保障率达到90%以上,外文信息保障率达到80%以上。按照合同工期,将于2011年8月建成并交付使用。加强了国家农业科学数据共享中心建设,使其成为涵盖600多个数据库的数据集,形成覆盖全国、联结世界、可提供快速共享服务的网络体系。大力推进“金农工程”,实现农业决策、监管和服务的信息化,建立起基本适应我国农村经济发展要求的农业信息体系。

  3.农业信息学重大成果

  近几年,国家在农业信息学领域部署了许多科技支撑计划、“863”计划等项目,促进了农业信息技术研究与开发,推动了农业信息学学科发展。先后有精准农业关键技术研究与示范、基于模型的作物生长预测与精确管理技术、数字农业测控关键技术产品与系统、农业智能系统技术体系研究与平台研发及其应用等多项成果获得国家科技进步二等奖等奖项。完善了国家级农业信息学学科支撑平台,先后成立了国家农业智能装备工程技术研究中心和中国农业物联网研发中心。

  农业信息智能服务技术取得了重大突破,农业信息智能服务技术包括农情精准获取技术、数据自动处理技术和信息推送应用技术等三方面。在农情精准获取技术方面的农情数据采集标准技术、多源异构农情信息自动采集技术;在数据自动处理技术方面的作物生长模拟技术、农产品信息智能分析预警技术、农业数据建模工具技术、农业信息数据融合技术;在信息推送应用技术方面的农业生产适用技术个性化推送服务技术、作物品种优化布局辅助决策服务技术、农业信息智能服务技术平台建设技术等,不仅取得了重大研究进展,而且得到了广泛的推广应用,产生了良好的经济效益、社会效益和生态效益。农业信息智能服务技术的逐步推广应用,给农民带来了实实在在的利益和好处。如:“基于可寻址广播的个性化信息服务系统”是中国农业科学院农业信息研究所于2006年起在河北省怀来县建立示范基地的示范项目;实现了定向广播,农民可以利用手机短信定制自己所需要的广播内容。目前,广播节点安装已发展到全县17个乡镇中的11个,共61个村,总安装节点达到2000多个,制作并广播节目包括农情信息、农业生产实用技术等28个栏目,建成了有线广播“村村响”工程。

  (七)农产品贮藏与加工技术

  农产品贮藏与加工科技包括粮油加工、果蔬加工、畜产加工、水产加工以及采后保鲜等5个方面,本报告的学科发展概述、研究进展和重大成果也是分别从这5个方面予以阐述。

  1.农产品贮藏与加工技术发展概述

  粮油加工是我国农产品贮藏与加工科技中建立最早的学科方向。1947年我国已建立与粮食加工相关的学科——面粉专修科。新中国成立60年来,粮油加工学科方向随着我国粮食生产的快速发展而不断发展。目前我国约有146所高校设置与粮油加工相关的食品科学技术与工程专业。

  果蔬加工在我国已经历了半个多世纪的发展,进入20世纪90年代以后,在果蔬贮藏与加工技术、装备等方面取得了快速发展。果蔬高效榨汁、高温短时杀菌、无菌包装、酶液化与澄清、膜浓缩、非热加工等技术等在生产中得到了广泛应用。

  畜产品加在我国已有一百多年的历史,新中国成立以来,畜产品加工业发展很快。20世纪70—80年代,开始建立冷冻猪分割肉车间及冷却肉小包装车间,从国外引进了分割肉和肉类小包装生产线;同时,乳品机械业应运而生,技术和工艺水平不断提高。90年代以来,中式传统肉制品进入新的发展阶段。

  水产加工在我国历史悠久,加工方式多样,以腌制和干制为主。20世纪70年代,水产加工得到了快速发展;80年代,水产品冷藏保鲜方面的研究取得突破,冰鲜、冷海水和微冻保鲜技术得以推广。进入21世纪,着眼于大宗水产品深加工及产物资源综合开发利用,重点是开展功能食品和海洋药物的相关研究。

  采后保鲜手段的发展经历了最初的土窖、通风库等简易方法及后来的机械冷藏方式,现在发展到机械气调方式。20世纪80年代保鲜技术得到规模应用,20世纪90年代以来,化学保鲜,生物保鲜、冷藏保鲜向智能冷库、优质保鲜材料研发、酶活及基因调控方向发展。此外,随着纳米技术的发展,纳米包装材料在果蔬保鲜中得到了应用。

  2.农产品贮藏与加工技术研究进展

  (1)在粮油加工方面:以发展粮油食品为重点的粮油深加工得到快速发展,适应粮油食品消费趋向膳食方便化、营养化、多样化,需要,粮油主食品工业化进程速度加快,传统主食品的各种生产工艺和设备的研究也得到较快发展。油脂加工机械性能和处理量达到了国外20世纪末先进水平。

  (2)在果蔬加工方面:我国改革开放后果蔬加工业发展较快,特别是近年来果蔬加工业在一些方面得到了突破,一是果蔬加工区域化格局日益明显,形成优势产业带;二是高新技术得到了逐步应用,装备水平显著提高;三是国际市场比较优势日益明显,国内市场逐步扩大;四是标准体系与质量控制不断完善。

  (3)在畜产品加工方面:近年来,不断研究并开发了大批现代化工艺技术与装备。肉品加工深入研究了成熟、凝胶、风味形成机理,建立了传统肉制品工业化生产线;乳品加工实现了乳酸菌乳粉生产关键技术的突破,开发了干酪制品及益生菌高端制品,建立了乳制品安全检测技术体系;蛋品加工发明了系列禽蛋制品加工、监测设备和技术,不断开发了各种类型新产品。

  (4)在水产加工方面:主要体现在:一是水产品冷藏链保鲜技术快速发展;二是我国水产品加工呈现出综合性、高值化、多品种的态势,形成较为完善的水产品加工生产体系;三是低值水产品的精深加工和加工废弃物的综合利用水平进一步提高,生产出多种新颖水产食品、海鲜调味品、海洋酶、壳聚糖、海藻化工制品等系列产品。水产品精深加工技术以及冷藏链保鲜加工技术方面也取得了很大进展。

  (5)在采后保鲜方面:目前,冰点贮藏、超声波处理、抗病诱导剂、抑制乙烯作用与高效安全的保鲜剂开发、以及农药清除剂的开发等已成为采后贮藏保鲜技术的主要研究内容和方向。跃变乙烯启动生成的机理和调控果蔬品质的机制问题是采后保鲜研究的热点和难点问题,紫外线辐照技术对果蔬进行保鲜也是采后保鲜方面目前值得关注的成果之一。

  3.农产品贮藏与加工技术重大成果

  (1)在粮油加工方面:油脂机械装备水平逐步提高,能够满足油脂工业的设备需求;油料资源综合利用获得长足发展,水酶法制备花生蛋白和花生油技术、棉籽饼粕脱酶制取棉籽蛋白粉技术、菜籽饼粕脱毒制取浓缩蛋白技术等已经或正在应用到实际生产中。

  (2)在果蔬加工方面:2006年“柑桔加工技术研究与产业化开发”获国家科学技术进步二等奖,2008年“苹果深加工关键技术研究”获北京市科技进步二等奖。在果蔬加工装备方面,研制出具有自主知识产权的容量大、压力高的超高压设备,打破了国外发达国家对我国超高压装备技术的封锁。

  (3)在畜产品加方面:冷却肉生产是我国肉品加工业近年来取得的巨大成就之一,干腌火腿、板鸭、风鹅、盐水鸭、卤肉等传统肉制品的加工理论得到很大的发展,涌现出一批具有较高质量的产品研发及技术手段。超高温瞬时灭菌乳(UHT乳)和发酵乳加工关键技术取得重大进展,共轭亚油酸牛乳加工技术和牛乳去乳糖技术的研究成果在整体上处于世界领先水平,已经推广到企业,并投入生产。

  (4)在水产加工方面:无论在海洋捕鱼业,还是淡水鱼养殖方面都有质的飞跃,实现了从养殖业到不同品种的水产品选择研究再到加工业一条龙的发展模式。目前,我国水产品加工行业已建立了几十个产业门类,逐步实现了规模化、集团化和自动化生产,形成了一批在国内外有着较高声誉的知名企业和名牌产品。

  (5)在采后保鲜方面:在果蔬成熟衰老过程中,基因组学、蛋白质组学的发展和应用促进了对乙烯跃变的研究,基因芯片技术、2-D电泳技术也加快了水果蔬菜采后成熟衰老过程中乙烯作用机制的研究,这些研究已经应用在番茄、草莓采后保鲜中。研究出一套荔枝保鲜、香蕉保鲜和蔬菜保鲜配套技术,建立了较系统的果实生物力学与运输生理学研究体系。

  (八)农产品质量安全技术

  农产品质量安全技术是研究农产品从田间到餐桌全程质量安全控制、确保消费安全的一门科学。它主要采用其他学科的理论和方法,研究从生产到消费全过程及食物链中与质量安全有关的理论、方法和规律,揭示生产过程、环境、原料、消费环节与农产品质量安全关系的科学。

  1.农产品质量安全技术发展概述

  我国改革开放以来,农产品供需关系发生了重大的变化,尤其是农业发展进入新阶段以后,农产品实现了总量基本平衡、丰年有余的历史性转变。人民生活水平开始由温饱型向小康型过渡,消费者对质量安全的要求越来越高,农产品质量安全事件频繁发生,国内外农产品技术性贸易措施越来越严格,质量安全问题越来越突出,社会关注度越来越高。适应国内外形势需要,农产品质量安全学逐渐形成的一门新兴学科。

  该技术起源于20世纪80年代后期,并2000年后取得了进一步发展。与此相适应,农产品质量安全经历了两个时期。

  (1)初建期(20世纪80年代后期—2000年)。改革开放使我国农业取得了举世瞩目的伟大成就,创造了以7%的世界更低养活了22%的世界人口的辉煌成绩。到1992年,温饱问题基本解决,但部分地区、部分农产品出现“卖难”现象,国务院提出了我国农业在继续重视产品数量的基础上,转入高产优质并重、提高效益为主的新思路,并部署尽快建立健全农业标准体系和监测体系。1993年,农业部颁布实施了《农业部标准化管理办法》和《农业部国家(行业)标准的计划编制、制定和审查管理办法》,并组织农业系统专家开展农业标准制定、修订及前期研究。1999年,农业部和财政部联合启动“农业行业标准制修订财政专项计划”,作为农产品质量安全研究的一部分,农产品质量安全标准研究得到快速发展和完善。

  (2)发展期(2000年—至今)。为突破农产品质量安全瓶颈,2001年,农业部启动了“无公害食品行动计划”,对农产品质量安全实施从“农田到餐桌”的全程控制。这一时期,农产品质量安全检测技术、全程质量安全控制理论与技术、农产品质量安全管理理论等得到了极大的发展。2001年,教育部批准在60所大专院校开设食品安全招生专业或相关的专业课程。中国农业科学院,把农产品质量安全学科作为9大优势学科群之一,开展了农产品质量安全风险评估技术、过程控制技术、快速检测技术、溯源技术等研究。

  2.农产品质量安全技术研究进展

  农产品质量安全研究起步较晚,在学科发展的理论、方法方面十分欠缺。目前,进展主要集中在以下几个应用技术方面:

  (1)环境控制及源头治理技术(全程质量控制理论与技术)。我国在农产品种养殖过程中,过量施用或者滥用农药、兽药、植物生长调节剂等农业投入品以及休药期、间隔期规定执行不力等现象普遍存在,成为农产品有毒有害物质残留超标的重要原因。产地环境、种养殖过程农业投入品污染是农业污染的源头,也是农产品污染的源头。对产前阶段,初步开展了农产品产地安全主导因子的评价及产地质量安全分级、禁产区划分等方面的关键技术标准研究;对于产中阶段,建立危害分析与关键控制点(HACCP)方法识别、评价和控制农产品质量安全危害。

  (2)农产品质量安全检测技术。一是高通量、低成本、现场快速筛选检测技术发展迅速。目前发展较好和极具潜力的快速筛选检测技术主要包括发光检测法、酶抑制技术、免疫分析技术以及传感器技术等。在有机磷农药快速检测发面,随着抗体技术的发展,检测的灵敏度得到了很大的提高,农兽药的免疫检测技术和酶联免疫(ELISA)技术作为快速筛选检测方法受到许多发达国家的高度重视,并因此得到了快速发展。目前,已成为农产品质量安全领域进行农兽药监察必不可少的重要手段。生物传感器(Biosensor)得到了迅速发展,在农药残留分析上得到了广泛的应用。

  二是以质谱技术为基础的高灵敏度多残留确证检测技术成为主流。随着质谱技术的发展,近年来出现了串联质谱仪(MS/MS)及傅里叶变换离子回旋共振质谱仪等高灵敏度和高稳定性的仪器,特别是与气相色谱、液相色谱联用技术的发展,使得同时检测复杂农产品样品中的多种痕量污染物成为可能。以质谱技术为基础的高灵敏度多残留确证检测技术成为农兽药监控的主流技术。该技术不仅可以用于分析同一类农药中的不同成分,而且可以分析不同种类农药中的不同成分。

  (3)农产品质量安全标准体系。2007年4月23日,胡锦涛强调:“没有农业标准化,就没有农业现代化,就没有食品安全保障”。1999年实施“农业行业标准制修订专项计划”以来,农业部共下达9批2979项农业行业标准计划项目,组织制定农业国家标准800余项,制定并发布兽药残留及检测方法、转基因生物安全评价国家标准73项;指导地方制定农业地方标准8000余项,已基本建立起以国家和行业标准为骨干、地方标准为基础、企业标准为补充的农业标准体系框架。2001年,农业部实施“无公害食品行动计划”,到目前,农业部组织创建了各类标准化示范区539个,带动各省共建立了农产品标准化示范基地3500多个,示范面积8000万亩,带动面积超过5亿亩。2006年,农业部实施“国家级农业标准化示范县(场)创建工作”,已经创建220个示范县。

  (4)农产品质量安全风险评估技术。1995年,国际食品法典委员会将风险分析的概念应用到具体的工作程序中,风险评估技术成为制定农兽药残留限量标准的科学基础。风险评估在农产品质量安全领域,特别是农兽药的残留限量标准的制定过程中的应用更为广泛。2007年,农业部成立了国家农产品质量安全风险评估专家委员会,作为我国开展农产品质量安全风险评估工作的最高学术和咨询机构。

  (5)品质评价及溯源技术。同位素溯源技术、虹膜技术以及DNA指纹技术是国际上目前用于追溯不同来源食品和实施产地保护的有效工具之一。利用这些技术,结合数字分类方法及编码技术,人们就能够建立大型动物源性食品从消费-屠宰-养殖环节的溯源技术体系,从而进行动物源性食品(牛、猪、羊等)个体鉴别和产地鉴别。

  (6)农产品质量安全管理。经过多年建设,以《农产品质量安全法》为核心,统一领导、分工负责的管理体制和统分结合、上下联动、整体推进的监管格局初步建立。法律法规体系、农业标准体系、质量监测体系、农产品认证体系等不断发展并趋于完善。

  3.农产品质量安全技术重大成果

  农产品质量安全技术的重大成果主要体现在以下6个方面:

  (1)我国以中国农业科学院农业质量标准与检测技术研究所为龙头,已初步组建了一批农产品质量安全研究专业机构。近年来,农业部分5批规划建设了323个部级和国家级农业质检机构,到2009年4月,共有288个质检机构正式对外开展检测工作。2006年,我国实施《全国农产品质量安全检验检测体系建设规划(2006-2010年)》,总投资59.06亿元,目前已基本建立了部、省、县相互配套和互相补充的农产品质量安全检验检测体系,为农产品质量安全科学研究提供了强有力的技术平台。

  (2)以污染物限量为重点,制定了一批农产品质量安全标准。通过实施“农业行业标准制修订计划”,截至2008年底,农业部门组织制定农业国家标准1000余项,农业行业标准2899项,指导地方制定农业地方标准8000余项,已初步形成了以国家和行业标准为骨干、地方标准为基础、企业标准为补充的农业标准体系框架。

  (3)以无损、痕量、快速免疫、多残留确证检测和高通量分析为重点,研发了一批农产品质量安全检测技术。通过实施“十五”、“十一五”国家攻关重大项目、国家重大科技专项、科技支撑计划、“863”等一系列科研项目,开展农产品分等分级以及快速、无损、在线检测技术和设备研发、残留确证检测技术研究、食品及农产品多残留免疫快速检测技术及产品研发等,取得了重大研究进展。

  (4)以有毒有害物质安全控制为重点,集成了一批农产品质量安全全程控制技术。提出了农产品产地环境质量评价技术导则,制定了设施蔬菜产地环境质量评价技术导则,提供了霉菌、微生物、重要兽药及其代谢产物残留的预测模型和在线监控技术。

  (5)以风险评估、溯源与预警为重点,初步开展农产品质量安全高新技术研究。逐步建立了我国食品中病原微生物、农药和兽药残留、化学污染物(含生物毒素)等风险评估技术体系、模型,指南。在溯源技术方面,正在逐步开展原产地溯源、污染物溯源、大型动物个体溯源和电子标签溯源等方面的研究。

  (6)以“三品一标”为抓手,形成了农产品质量安全认证的理论和技术体系。按照市场经济的要求,牢牢抓住农业标准化和产业化这两大基础,紧紧把握住了发展“三品”(绿色食品、无公害农产品、有机农产品)、开展农产品地理标志登记和推荐认定名牌农产品三个着力点,形成了农产品质量安全认证的理论和技术体系。

  (九)农业资源与区划学

  农业资源是人类从事农业生产或农业经济活动所利用或可利用的各种资源的总称,包括农业自然资源和农业社会资源。农业区划是在农业资源调查与评价的基础上,从自然、经济、技术的综合角度,对农业资源的时空分布规律和农业生产的地域分异规律进行科学分类的一种方法。农业资源是农业区划的基础,为农业区划提供根本保障。农业区划则为农业资源科学合理配置,实现农业生产综合效益最大化提供指导。

  农业资源与区划学是一门分析农业资源的时空分布规律,调查、监测和评价农业资源的利用现状,研究农业资源的高效利用和合理保护,揭示农业生产地域分异规律,指导农业生产力合理配置,实现农业资源可持续利用和区域农业生产可持续发展的农业基础科学。其研究内容包括农业资源调查与评价、农业资源利用与保育,以及农业分区与区域战略三个方面。

  1.农业资源与区划学发展概述

  我国农业资源与区划学科发展大致可以分为三个阶段:一是萌芽期(20世纪初—1949年)。我国科学家断断续续地开展了农业资源与区划方面的调查和研究工作,整个学科发展缓慢。二是创建初期(1949—1978年)。国家组织了较大力量开展农业资源调查和全国综合自然区划的研究,全面调查了土壤、水、农业生物和农业气候资源等状况,基本明确了农业资源分布、生态环境特征和开发利用前景。三是发展期(1978年至今)。从国家到各省、地、县,都比较全面、系统地开展了农业资源调查、农业部门区划、综合农业区划、专题调查研究等。全国共有2108个县(除西藏外)完成了农业资源调查和农业区划,首次形成了国家、省、地、县纵向配套的农业资源与区划体系。

  2.农业资源与区划学研究进展

  农业资源与区划的研究进展,从农业土壤资源、农业水资源、农业气候资源、农业微生物资源、农业肥料资源、农业废弃物资源、农业资源遥感监测、农业区划等方面分别阐述如下:

  (1)在农业土壤资源方面:开展了土壤性质的系统研究,深入研究的土壤形成演变规律、土壤养分时空分布特征等问题,为改善和提高农业土壤资源质量提供了理论和技术基础。

  (2)在农业水资源方面:围绕雨水资源利用、土壤水高效利用、作物水分高效利用、灌溉水高效利用、区域水资源高效利用等方面,开展了一系列的研究及应用。研究方法开始由传统实验统计性质向多尺度理论、动力学理论和系统工程理论方法转变,并与现代信息学、分子生物学、材料工程学等学科交叉融合,成为解决深层次、动态化、定量化和系统化实际问题的关键。

  (3)在农业气候资源方面:重点开展了农业气候资源分析与区划、农业气候资源与主要农作物布局及种植制度关系、农业气候(自然)生产潜力模拟与资源量化评价、农业气候资源信息的管理与分析等方面的研究。获取了精细化的农业气候资源时空分布数据,编制了精细化农业气候区划和大宗特色农作物气候区划;论证了粮食生产基地建设和作物新品种引进的气候可行性;实现了通过建立量化指数或数学模型来综合评价区域农业气候资源;利用农业气候资源数据库对农业气候资源信息进行有效管理,应用GIS技术定量采集、管理、分析具有空间特性的农业气候资源。

  (4)在农业微生物资源方面:加强了农业微生物菌种资源的收集、整理与保藏工作,围绕土壤微生物、农业环境微生物、植物病原微生物开展了大量研究,取得了重要进展。

  (5)在农业肥料资源方面:平衡施肥方法(基于土壤养分丰缺指标的测土施肥法、基于田间试验的肥料效应函数法、基于植物组织养分含量分析的作物营养诊断法)得到发展应用;世界各国纷纷研制养分缓/控释肥料,使肥料养分的释放过程与作物的养分吸收基本同步;有机资源肥料化利用是养分循环和资源高效利用的重要方向,工厂化处理畜禽粪便技术得到迅速发展;功能有机肥、作物专用肥和复合肥的研究、开放不断深入。

  (6)在农业废弃物资源方面:农业废弃物资源综合利用理论研究取得重要进展,主要包括循环农业理论、低碳经济理论、农业清洁生产理论、资源替代理论等。

  (7)在农业资源遥感监测方面:开展了农作物遥感监测、农业资源动态监测、农业灾害遥感监测方面的研究,推动了精准农业与数字农业的发展。

  (8)在农业区划方面:开展了农业资源调查评价、农业区域划分、农业区域布局和区域农业发展等方面的研究,取得了重要进展。

  3.农业资源与区划学重大成果

  在农业资源与区划领域,取得了以下重大成果:

  (1)丰富和发展了土壤质量内涵,拓展了农业土壤功能。土壤质量的内涵被扩展包括:土壤肥力质量、土壤环境质量和土壤健康质量;土壤的生产功能是土壤的基本属性,土壤的环境功能是土壤资源可持续利用的根本,土壤的社会功能是国家粮食安全和社会经济稳定发展的保证。

  (2)缓解水资源胁迫、应对气候变化的抗旱节水技术,以及增强农业水资源生产效率技术等领域都取得重大突破。近年来,农业水资源成为发展较快的研究领域,尤其是在农业水资源与水生态环境、水与土壤养分有效性、土壤水演化规律、作物水分高效利用、节水灌溉技术和雨水集蓄利用等领域取得了标志性成果。

  (3)农业气候资源区划、调控理论和灾害防御技术进展迅速。研究提出了中国农业气候界限和作物生态适应性理论、农田水热平衡与作物光能利用模式、若干重大气象灾害发生规律与减灾途径等有关理论、方法。

  (4)农业微生物菌种资源收集和保藏数量显著增加。目前保藏量已达到600多属2000余种,1.5万株,约30万份。

  (5)高效施肥技术及新型肥料的研制取得丰硕成果。在高效施肥技术方面,攻克了一批养分诊断与平衡施肥、精准养分管理、秸秆快速腐解、有机肥资源综合利用等关键技术,为国家“测土配方施肥工程”、“沃土工程”、“丰粮工程”提供了重要科技支撑;在新型肥料研制方面,2008年、2009年、2010年均有课题研究获得国家科技进步二等奖。

  (6)农业废弃物资源高附加值化利用技术取得重大进展。规模化畜禽养殖场沼气工程模式优化、畜禽养殖废弃物生态循环利用技术、“三沼”综合利用技术、秸秆生物反应堆技术和秸秆快腐还田技术、秸秆热解气化焦油高效去除技术、秸秆饲料加工高效养畜技术、秸秆替代木材加工板材技术等取得新的进展和突破。

  (7)农业资源监测和数字农业方面取得突破。作物和农田特点的辐射传输模型、作物和农田参数的定量反演技术、遥感数据同化技术、基于卫星遥感平台的作物品质反演技术等都取得了重要进展。

  (8)农产品产业带理论日趋完善,农业功能区划研究取得重大进展。开展农产品产业带的概念内涵、形成发展机制研究,系统阐述了农产品产业带的要素论和阶段论,丰富和发展了农产品产业带建设理论,全国和大部分省(自治区)的大宗农产品和特色农产品区域布局规划相继完成。

  三、国内外比较

  总体上来讲,我国农业科技水平和国际领先水平相比,还有相当大的差距。据有关资料显示,目前,我国农业科技创新水平在诸多领域仍落后于发达国家10~15年,农业科技成果的转化率不足40%,而发达国家达70%以上。在基础农学领域,我们既要看到已经取得的进展和成就,也要清醒认识我们的差距与不足,现将农业生物技术、植物营养学、灌溉排水、耕作学与农作制度、农业环境、农业信息学、农产品贮藏与加工学、农产品质量安全学、农业资源与区划等9大分支领域的国内外研究比较分别阐述如下。

  (一)农业生物技术

  在农业生物技术领域,总的来看,我国农业生物技术的整体水平在发展中国家处于领先地位,在一些领域已经进入国际先进行列;但与世界先进水平比较仍有较大差距,面临着严峻挑战。

  一方面,我国农业生物技术具有的优势。一是具有丰富的生物物种资源。我国物种丰富,是全球12个“高度生物多样性国家”之一,也是世界微生物资源最为丰富的国家之一。二是部分技术特别是在植物生物技术方面处于发展中国家领先水平。我国转基因水稻等研究处于国际领先地位,重组禽流感-新城疫病毒活载体二联弱毒疫苗的研制和产业化已经达到国际先进水平。三是具有稳定的科研队伍。国家通过各类计划的支持,不断增加投入力度,取得了丰硕成果,同时使人才队伍已逐步稳定和不断发展壮大。

  另一方面,我国农业生物技术面临的挑战。一是人力、财力投入不足。和发达国家相比,我国农业生物技术研发力量薄弱分散,投入较小且缺乏持续投入机制,产业化投资力度不足及投资渠道少,已成为制约我国生物产业发展的重大瓶颈,严重制约了农业生物技术的创新能力,使得我国农业生物技术产品产业化基础薄弱、市场竞争力较低,难以与国外跨国公司相抗衡。二是主要农艺性状基因发掘和功能研究有待提高。我国虽然对水稻、小麦、玉米等主要作物中开展了大量的基因定位研究,但不同遗传背景和环境条件下QTL效应、QTL的复等位性以及不同QTL之间的互作研究不够系统全面、深入;重要农艺性状的遗传基础、形成机制和代谢网络等分子设计育种的信息基础还很欠缺;转录组学、蛋白组学、代谢组学以及表型组学等方面的研究非常有限;分子设计育种理论研究相对滞后,等等。

  (二)植物营养学

  不同国家和地区的植物营养学研究,各具特色。例如,美国在土壤环境与过程、植物营养的生物学过程、根际互作过程与调控、养分资源与养分循环以及”土壤-植物”系统的环境效应与污染控制等方面具有突出优势。欧盟国家在生物学过程、根际互作过程与调控、养分资源与养分循环以及“土壤-植物”系统的环境效应与污染控制等方面具有一定优势。澳大利亚在土壤环境与过程、植物营养的生物学过程、根际互作过程与调控等方面具有特色和优势。日本在植物营养的土壤环境与过程、根际互作过程与调控以及“土壤-植物”系统的环境效应与污染控制等方面具有一定优势。

  和国外相比,我国植物营养学研究具有自身的特色和优势。在养分资源管理方向,研究涵盖了从应用基础研究到应用技术研究各个方面,在多个研究领域处于国际领先水平,是学科的优势方向之一。但是,与国际上研究相比,养分管理有关的基础理论研究方面起步晚,存在一定差距。在根际过程与调控机制方向,我国将根际过程和调控机制与我国农业生产实际实现了紧密结合,形成了具有鲜明特色的团队。研究涵盖了植物营养生理学、根际生态学、根际微生物学、植物营养分子生物学、根际养分调控等不同领域。在作物养分高效的分子机理与遗传改良方向,分子生物学技术促进了作物养分高效利用机理研究,在许多领域取得了重大进展;但与国际同行相比,我国作物养分高效利用的理论创新还需要进一步加强。

  (三)灌溉排水技术

  近年来,我国在灌排工程技术方面取得较大进步并形成了许多具有特色的成果。我国以作物生长盈余调控理论、作物缺水补偿效应理论、作物控水调质理论和作物有限水量最优配置理论为基础,提出了作物高效用水生理调控的新途径,以及植物生长调节物质的新配方、调控效果及适用范围;研发了无压根区局部控水地下灌溉技术及其与之相适应的田间配套技术与设备;建立了主要作物水分生产函数模型,确定了不同水文年有限水量在作物生育期内的最优分配模式,得到与非充分灌溉制度相适应的技术;开发了主要作物非充分灌溉的需水、耗水和用水网络化软件系统,建立了非充分灌溉预报器的数据库、模型和决策支持系统。以上述理论和技术为核心的基于生命需水信号与环境信息的作物高效用水调控理论与技术在国际上受到广泛关注。

  目前,我国灌排技术领域已与国外相当,但在学科发展上主要差距表现在:一是没有形成多学科有机结合的研究群体,研究思路较窄;二是各边缘学科之间缺少必要的交流,不能相互借鉴;三是灌排管理工作者不具备所需要的多学科的基本理论知识和技能,不能综合吸收有关边缘学科的最新研究成果,阻碍了灌排学科的发展。和发达国家相比,研究方法和技术手段比较落后,仪器设备较差;灌排设备的材料、产品生产技术较落后,大宗产品如喷、微灌设备等大都是仿制国外的,具有先进水平且拥有自主知识产权的技术产品很少;灌排管理中信息技术应用水平低,灌排发展政策和制度研究滞后,灌排的生态环境效应与控制技术研究仍是最薄弱的环节。

  (四)耕作学与农作制度

  我国耕作学与农作制的特色和优势主要体现在与生产实际密切结合上,具有强烈中国特色。与国外同类学科比较,我国耕作学与农作制研究的特色和不足表现在:

  一是我国耕作学与农作制研究一直致力于高产潜力开发和资源高效利用,其特色和优势主要体现在与生产实际密切结合。二是国际农作制研究不断向深度与广度扩展,而我国农作制研究领域和范围较窄,技术手段比较单一,学科交叉能力较弱。三是在保护性耕作基础上提出的保护性农业,是一种新的农业耕作制度和技术体系,一些国际组织或国际公约已经开始在世界各地示范推广保护性农业;我国在该领域相对起步较慢,基础研究积累少,关键技术研发和技术集成配套不足,与国际先进水平有明显差距。四是我国精准农作技术发展相对缓慢,与发达国家差距很大,尤其缺乏从耕作制度系统层次上的整体设计与配套技术模式,这也成为了我国未来耕作学科和耕作制度发展需要拓展的重要领域。

  (五)农业环境学

  在农业环境领域,我国虽然取得了一定成绩,但是总体上来讲,和发达国家相比还有较大差距。

  1. 气候变化农业影响与适应对策方面。我国对于气候变化的脆弱性评价大多停留在定性水平,侧重于描述脆弱性的来源和特点;对于气候变化脆弱性的定量评估,还缺乏更为客观的基础,没有形成统一的评价标准及体系。我国已提出了一些农业适应气候变化的措施,多数还停留在研究层面上,离实际的应用还有较大的距离。

  2. 农业污染方面。发达国家对农业污染主要是采用源头控制的对策,欧美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。在农田面源污染控制上,从源头控制污染物的排放。相比之下,我国农业污染引起水域富营养化的程度和范围已远远超过发达国家,而潜在的压力更是其它国家无法与之相比的。我国现有研究多以跟踪、借鉴国外经验为主,尚未形成具有中国特色的理论与方法体系,许多问题还有待进一步深入探讨,尤其是在污染物类型上,对N、P等营养元素的研究较多,而对有毒污染物、生物累积类污染物的研究较少;在污染物形态研究等方面尤其薄弱。

  3. 土壤退化或污染农业环境修复方面。我国农业环境修复研究与欧美等发达国家还存在较大差距,主要表现在农业环境修复研究多限于实验室阶段,在实际应用方面明显不足;土壤污染修复近年来成为农业环境修复的重点,但相关研究主要停留于严重污染土壤,对于大面积中低度污染(或高风险)农田的关注很少;在修复技术上,对单一的物理、化学或生物修复技术关注较多,而对多种修复技术的联合应用研究则较少。

  4. 农业环境工程方面。与发达国家比较,我国的现代化设施农业离真正的工厂化农业还有较大差距,主要表现为设施水平低,抗御自然灾害的能力差;设施栽培机械化程度低,缺乏专用的小型作业机具;不能适应当前农业发展规模化、标准化、信息化的需要。我国畜禽环境工程在研究范围和深度上与国外发达国家相比也存在一定差距,目前仅局限于大中型畜禽养殖场的通风降温技术、污水工业化处理达标排放技术研究,而对畜禽环境质量、清洁生产工艺模式、废弃物生态处理和利用等的研究则刚刚起步,

  5. 农业环境风险管理方面。与世界先进国家相比,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,农业环境质量信息化建设亟待开展。我国虽然制定了农业环境相关法律法规,但尚缺乏操作层面上的技术指标和规程,存在内容重叠、重要领域出现空白的现象,且还没有将环境成本纳入到整个经济运行体系中。

  (六)农业信息学

  发达国家从20世纪50年代就开展了计算机在农业上的应用研究,70年代以后逐步成为一个热门领域——农业信息技术。目前许多发达国家都制定了国家发展战略规划,作为农业科技优先支持领域,许多大学已开设了这一专业。我国农业信息学涉及领域比较宽泛,能够跟踪世界先进水平,但创新能力薄弱,目前农业信息化支持技术装备产业和咨询服务产业尚未完全健全形成。

  1. 在农业自然资源监测预警与精准农业技术方面。我国目前在空间信息融合、农田信息采集、智能变量农业装备、精准生产管理决策模型等方面研究已达到国外先进水平,但在适合国情的便携式精确农业作业设备、智能化农业装备和设施等方面开发不足。

  2. 在农业网络技术方面。我国农业信息网络建设比国外稍晚,目前全国农业网站已有两万多家。但我国农业行政部门的管理服务工作电子化水平依然很低,网络办公系统和开放的管理数据库还没有建立,也尚未实现行政许可和市场监督管理事务的网络化处理,没有支撑共性业务的网络办公统一平台,难以为监管主体和公众提供“一站式”的网络化高效服务。

  3. 在农业信息资源管理技术方面。我国近年来虽然建立了农业科学数据中心和农业科技文献信息平台等一批有影响的农业信息资源。但在农业生产和经营方面的信息资源的组织、管理以及获取等方面,在整体上仍处于缺乏规划、分散无序、部门分割的状态,造成信息资源共享度低、数据库总量不足、结构欠缺和重复建设并存等问题。

  4. 在专家系统和作物建模方面。目前,我国农业智能化专家系统和作物建模的研究与应用,在国际上有一定的影响。但在农业知识整理和收集,农业专家知识获取、作物模拟模型,以及农业宏观管理专家系统等方面还需要做大量的工作。对物联网、3G等新一代信息技术在农业领域中应用,目前国内外研究基本处于同步阶段。

  (七)农产品贮藏与加工技术

  农产品贮藏与加工学的国内外研究比较,从粮油加工、果蔬加工、畜产品加工、水产加工、采后保鲜等方面分别阐述如下:

  1. 在粮油加工方面:与发达国家相比,我国在稻米深加工、小麦制粉生产、油脂加工业等方面仍存在较大差距,高新技术没有得到广泛应用,自主创新能力不足,高水平的研究成果缺乏。

  2. 在果蔬加工方面:和发达国家相比,我国果蔬加工科技创新与转化能力薄弱,加工科技成果转化率只有30%~40%,而发达国家科研成果转化率一般为60%~80%;专用加工品种缺乏和原料基地不足,如胡萝卜品种以黑田五寸系列为主,适合鲜销和速冻、罐藏,但是制浆和制汁品质较差,胡萝卜浓缩汁类胡萝卜素含量在30 mg/100g左右,国际市场要求在60 mg/100g甚至80 mg/100g以上;果蔬加工技术与加工装备制造水平低;标准体系与质量控制体系不完善;新型高附加值产品少,综合利用水平低;加工企业规模小、行业集中度不高;;

  3. 在畜产品加工方面:发达国家将畜产品加工与现代科技相结合,一批新的研究领域和研究成果正在出现。例如,对畜禽宰后肉的成熟嫩化机理、乳品化学及保健因子等的清晰认识;基于计算机技术的生物信息学的出现,使得可以从细胞水平或组织水平认识DNA的表达方式、蛋白质种类的完整性及代谢产物;纳米技术的出现,使得可以从分子水平鉴别影响外在重要特征的分子结构,并对其进行控制,而我国这方面差距较大,有待加强。

  4. 在水产加工方面:与发达国家相比依然存在很大差距。我国水产品加工基础研究起步较晚,应用研究和高技术研究较为薄弱,学科间的相互渗透不够,缺乏自主技术创新,成果转化率低,缺少适应于支撑水产品加工业快速发展的技术支撑和科技储备。

  5. 在采后保鲜方面:和发达国家相比差距较大。美国真空预冷在生菜、菠菜等叶菜类蔬菜上应用比较广泛,在20~30 min内温度降至0~4 ℃。而我国预冷技术基本上还未使用。同时,压差预冷效率低。

  (八)农产品质量安全技术

  在农产品质量安全学领域,国内外研究的比较主要集中在以下几个方面:

  1. 国际农产品质量安全监控趋向全程化、智能化、速测化与预警化。目前,我国适应于农产品现场监测的高通量、快速检测技术和产品非常缺乏,难以满足农产品质量安全监管的要求。国内现有速测产品的准确度和稳定性很差,使用的大部分产品都是从国外进口,检测成本很高,而且产品都是以单一污染物的检测为主,检测效率低。

  2. 我国农产品质量安全检测与标准理论研究少。我国从事农产品质量安全技术研发工作的专业机构少,技术力量十分薄弱,协作攻关能力不强,研发工作严重滞后。在农产品质量快速检测方面,我国技术手段少,对在国际贸易中十分敏感的污染物,如二恶英及其类似物、氯丙醇和某些真菌毒素的关键检测技术尚未解决。在兽药残留及环境污染物检测方面,发达国家拥有针对二恶英及其类似物的超痕量检测及对瘦肉精、激素、氯丙醇的痕量检测技术和大型精密仪器,而我国尚缺乏对这些污染物的有效快速检测方法、技术和设备。另外,我国在农产品检测技术缺乏纵深研究,食源性危害是目前农产品食品安全的主要问题,而我国现在缺乏食源性危害的系统监测与评价背景资料。

  3. 农产品质量安全标准体系不完善、配套性差。我国虽然制定了一系列有关农产品及食品安全的标准,但许多标准技术落后,缺乏科学性与可操作性,在技术内容方面与WTO有关协定和CAC标准存在较大差距。至今尚未形成完善的既符合中国国情,又与国际接轨的农产品及其加工品的质量安全标准体系。

  4. 农产品安全性风险评估理论与技术方面差距大。首先,风险发现滞后,我国农业部门还未建立有效的发现机制,而发达国家更多的是通过国家风险监控网络或有关监控计划来实现。其次,技术支撑不足,国家农产品质量安全风险评估专家委员会仅作为一个咨询机构,并未组建专门的风险评估队伍。与国外相比,特别是缺乏一批风险评估所需的、专门从事生物学和毒理学研究、分析与检测的授权实验室。第三,基础数据缺乏,风险评估的每一步骤都需要大量基础数据。

  (九)农业资源与区划学

  农业资源与区划学的国内外研究比较,从农业土壤资源、农业水资源、农业气候资源、农业微生物资源、农业肥料资源、农业废弃物资源、农业资源遥感监测、农业区划等方面分别阐述如下:

  1. 在农业土壤资源方面:欧美发达国家逐步建立了国家层面的土壤质量预警和技术研发机构或平台,以管理监测各国土壤肥力质量、土壤环境质量和土壤健康质量的动态变化;环境友好耕地保育技术正全面替代高能量投入的土壤管理技术模式。而我国土壤质量培育技术仍然停留在传统技术水平,不能很好的适应现代农业生产方式。土壤质量提升应用技术严重不足,各地不合理的土壤培肥、耕作、轮作现象十分普遍。

  2. 在农业水资源方面:我国基于作物生理特性的调亏灌溉、膜下滴灌和旱地雨水高效利用等方面现已达到国际先进水平,但农业水资源利用研究与发达国家差距很大,特别是在灌溉设备自动化研发、水分精准利用技术、系统土壤水信息采集与利用、雨水资源化精细利用、作物水分高效利用和现代农业水管理等领域还存在一定的差距。

  3. 在农业气候资源方面:我国在农业气候区划、农业气候资源利用等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、棉花种植向西北转移、山区农业气候资源开发利用为代表。但与发达国家相比,在基础研究与气候模型、农业气候资源监测网络建设、农业气象灾害防灾减灾技术等方面,还有较大差距。

  4. 在农业微生物资源方面:与欧美发达国家相比,我国农业微生物资源的发掘与保藏工作发展速度很快,收集资源种类多、数量大,但保藏技术及条件落后,基础研究深度不够,对资源的功能和作用机理研究不足,对菌种资源的开发、利用程度低。

  5. 在农业肥料资源方面:我国尚未建立农田高强度利用下高效施肥理论和技术体系,高产条件下养分诊断方法缺乏,肥料推荐具有盲目性。控释材料创新滞后,微生物肥料机理尚未明确,有机肥料快速发酵技术有待突破,新型肥料应用基础和关键技术薄弱、产业化程度不高。

  6. 在农业废弃物资源方面:与发达国家相比,我国农业废弃物资源化利用研究差距主要有:一是大中型沼气中高温发酵、高效增温和保温技术;二是沼气提纯加压灌装技术;三是秸秆发电和沼气发电上网适用技术;四是秸秆乙醇高效水解酶低成本生产技术;五是污泥无害化处理和肥料化利用技术。

  7. 在农业资源遥感监测方面:针对农作物遥感、农业资源动态监测、农业灾害遥感、精准农业和数字农业等研究和应用,和国际先进水平相比,还有相当的差距。

  8. 在农业区划方面:农业区划理论基础薄弱;农业空间模型原创性研究成果较少,缺少具有自主知识产权的专业空间模型分析软件;农业区划基础数据采集手段相对落后,可靠性差,农业资源监测数据共享程度低,监测数据未得到有效的利用。

  四、未来发展趋势及展望

  基础农学的未来发展,既要遵循基础科学的发展规律,又要突出农学的本质特点。通过对我国基础农学发展现状的分析,充分借鉴发达国家的先进经验,基础农学研究的发展趋势可以概况为研究内容应用化、学科发展融和化、研究方向两极化、研究手段现代化等方面。

  一是基础农学研究内容应用化。基础农学与农业技术、农业科学的结合越来越密切,呈现综合化、一体化的发展态势,许多基础农学的研究成果将直接应用于农业生产实践,转化为生产力。广义上来讲,科学和技术的高度融合是当代科学技术发展一个基本的特征,科学和技术的相互作用、相互转化更加迅速,形成了统一的科学技术体系。在科技体系中,基础科学的作用日益增强,不断为技术的进步开辟新的方向,并且以更快的速度向应用研究、开发研究以及产业化方向转移。未来基础农学研究和生产、生活的结合将会更加紧密,市场需求和生产需要将是研究的重点和热点,研究的出发点和落脚点将是实践应用,更加着眼于产学研的结合。基础农学的发展取决于其成果转化和应用前景。伴随着市场经济的完善,企业将逐步成为基础农学研究的生力军。企业根据其战略目标,在价值规律作用下,针对生产经营中遇到的某些关键技术,建立R&D基金,引领学科应用与开发研究的前沿。这种研究,课题来源于实践,又应用于实践,极其易于转化和应用。

  二是基础农学学科发展融合化。基础农学各学科之间有着密切的联系,各学科间相互交叉、渗透、融和已经成为现代农业科学发展的重要特征,尤其当科学发展进入“大科学”时代,学科间的交叉、交融、渗透更是较之以往紧密。在这个融合、碰撞中,将不断产生新的火花、新的亮点、新的构思、新的见解和新的理论等等;同样,这些结晶又反作用于基础农学研究,进一步丰富、完善和发展基础农学研究。学科发展的融合化趋势,要求我们要因势利导,按照国民经济和社会发展的需要,以市场为导向,积极加速这种融合化的发展趋势,采取各种有效措施促进各大学科之间、农学各学科之间、基础农学各学科之间相互渗透、融合、交叉和综合。我国作为发展中大国,科研资源相对有限,集中力量重点扶持“带头学科”,从而在科技全球化格局下形成相对优势,以点带面,提高我国基础农学研究整体水平。

  三是基础农学研究方向两极化。基础农学研究正在宏观和微观两个层面上向着最复杂、最基本的方向发展,呈现两极化快速发展的态势,并且出现日益繁荣、日新月异的新进展。一方面,在宏观层面上,建立在多学科基础上的复杂系统研究已经列入重大科学研究的议事日程,国家也出台了许多相关科研项目予以扶持。如强化对地球资源卫星和地理信息技术的研究,特别是遥感技术和“3S”技术等,将普遍应用于作物产量预测、农田宏观管理、植物保护等领域;如强化对资源环境系统、生态系统、生命系统的研究,将对经济、社会和人类自身的发展产生重大影响。另一方面,在微观层面上,基础农学研究将不断细分、具体和精准,如对作物分子技术、基因组学技术、数字农业技术、配方施肥技术、病虫害防治技术等,可能引起全新的技术革命。最近几十年以来,科学的发展越来越依赖多种学科的综合、渗透和交叉,用于解决生产、生活实践中所面临的各种难题,也导致了一系列新的跨学科研究领域的出现以及微观研究领域的繁荣,如基因、微机械、微加工和纳米材料的研究等等。

  四是基础农学研究手段现代化。世界科学技术的先进成果以及先进的研究方法、手段和工具等,将不断惠及、应用于基础农学研究之中。在应用过程中,人类对基础农学的认识越来越深刻,而基础农学的研究成果同样反作用于其它科学技术领域。如:当前航空育种技术、分子生物技术、核物理技术、基因组学技术等高技术都在逐步应用于基础农学研究领域。基础农学研究的国际化趋势将明显加快。在研究手段上,高新技术的运用走向成熟,研究资源将进一步整和优化,跨地区、跨部门合作、网上合作以及全球合作等联合攻关的协作方式,将是未来研究的主流。凭借全球性的信息网络,世界各国基础农学研究人员、科研机构以及仪器设备、文献资料等基础设施的流动和共享,将会明显加快。研究手段的现代化,将会大幅度降低研究成本,使得研究资源有了可以充分流动和利用的巨大空间,甚至出现虚拟实验室、网络实验室等多种新型的研究组织形式。

  五是基础农学研究项目管理课题化。原来分散的、零星的基础农学研究项目将会逐步减少,针对一些重大项目将会建立项目基金,采用基金化的方式,加强对项目的管理。在国家、地区等区域层面上,针对重大攻关课题,实行课题招标、择优委托;在课题研究的方式上,将借鉴发达国家现行的课题制,明确课题负责人,组成课题组,逐步建立具有中国特色的课题制;在用人机制上,根据课题研究的实际需要,全面推行人员聘任制度,面向社会公开招聘所需人员,逐步打破目前用人模式,加快科研人员的合理流动,优化人力资源。

  现将农业生物技术、植物营养学、灌溉排水、耕作学与农作制度、农业环境、农业信息学、农产品贮藏与加工学、农产品质量安全学、农业资源与区划等9大分支领域未来发展的重点领域和优先方向阐述如下。

  (一)农业生物技术

  我国发展农业生物技术,具有强烈的产业需求。农业生物技术的发展战略目标:通过15~20年的努力,使农业生物技术与产业化进入世界先进行列。发展方向为:加强农业生物技术共性关键技术及平台、农业生物功能基因组和比较基因组、动植物分子标记辅助育种、作物品种设计、转基因植物、动物体细胞克隆技术等方面的研究开发;进一步促进农业微生物工程新产品、生物质能新产品、动植物生物反应器、新型畜禽基因工程疫苗和诊断试剂、新型饲料酶制剂、人畜共患重大疫病防控新产品等的产业化。未来的研究重点为:农作物基因组学、作物分子设计育种、农作物蛋白组学研究、植物信息传递的网络机制和系统生物学的研究、农业生物优异基因资源挖掘和重要性状的功能研究、农作物表观遗传学与小分子RNA的研究等。

  (二)植物营养学

  加强植物营养学学科建设,其重要性和必要性表现在:是满足我国未来15亿人口的吃饭问题粮食单产年均增长2%的重要举措;是提高养分资源利用效率,减少肥料不合理施用造成环境污染,实现农业可持续发展的重要保障;是挖掘植物遗传资源潜力,解决生态脆弱区生态、资源和环境问题的重要途径。

  植物营养学的未来研究方向为:以土壤-植物系统物质转化、营养过程与调控为核心,突出土壤-植物相互作用特色,涵盖从土壤过程、到根际互作过程、再到植物过程相互关联的7个分支学科或研究领域:植物营养的土壤环境与过程、植物营养生理、植物营养遗传与改良、根际互作过程与调控、肥料与施肥科学、养分资源与养分循环、土壤-植物系统的环境效应与污染控制。

  我国植物营养学要以“学科交叉、瞄准前沿、强化基础、应用优先、突出特色”为发展理念,重点支持面向国家战略性需求的基础研究和应用基础研究,优先支持具有比较优势的前沿领域和交叉领域的创新研究,使我国在未来10-20年间成为国际植物营养基础科学创新与技术创新研究的先进国家。未来研究的重点领域,要围绕国家粮食安全、环境安全、资源高效与可持续发展等重大需求蕴含的土壤与植物营养科学等问题,开展土壤养分水分生物有效性、土壤生产力及其调控、植物养分高效的分子生理基础及其遗传改良、作物高产优质的营养基础、根际互作机理与调控、高产高效施肥原理与方法、养分资源利用与养分循环、养分和污染物的环境效应与控制、”土壤-植物”系统过程定量化等9个领域的研究。

  (三)灌溉排水技术

  灌溉排水技术未来发展的战略思路应与农业结构战略性调整相结合,以保障国家食物安全与生态安全为前提,以提高农业用水效率为中心,以北方缺水地区南方季节性干旱地区和田间节水为重点,加强节水高效农业研究,大幅度提高农业单方用水的产出,建立符合区域特色和具有中国特色的节水高效农业技术体系与发展模式。

  未来5年,灌溉排水技术将围绕提高农业用水效率、保护农业水环境和维持灌溉农业持续发展等主题,优先发展资源节约型和环境友好型灌溉排水技术以及节水节能低碳高效、保护生态环境等综合技术。重点研究领域及优先发展方向:一是灌溉排水应用基础研究,重点放在土壤水参数的测定和空间变异性、土壤水分运动的随机模型,水平畦田灌、波涌灌溉、地下滴灌、控制性分根交替灌溉的节水增产机理,不同节水灌溉条件下水分转化理论及尺度效应,高效用水调控机理与非充分灌溉理论等;二是灌溉排水应用技术研究,主要包括农业水资源合理开发技术、输配水节水工程技术、田间节水灌溉工程技术等应用技术研究;三是灌溉排水关键设备新产品新材料研发,重点将是节省劳力、生产效率高、自动化程度高的节水灌溉机具;四是雨水及劣质水开发和高效利用研究,即加强雨水汇集利用技术研究,再生水灌溉高效安全利用技术研究;五是灌溉排水对环境的影响和调控研究,继续开展明沟排水、竖井排水、二元结构水文地质条件下的竖井排水、暗管排水、辐射井排水研究,加强化肥农药施用对水污染负荷的影响和计算预测方法研究;六是灌溉排水管理新技术研究,重点是高新技术在灌溉排水现代化管理中的应用,灌区工程老化诊断与工程状况评估技术,灌溉用水效率与效益评价理论与方法,农业水土环境效应评估与水土环境整治技术等。

  (四)耕作学与农作制度

  耕作学与农作制度研究,其战略需求主要体现在:一是创新农作制模式与技术,提高复种指数。20世纪90年代以来,由于粮食比较效益低、农村劳务经济发展快及轻简农业技术应用扩大,南方水田的冬闲田面积增加,目前冬闲田面积近2亿亩。如何将冬闲田开发利用与高效经济作物生产及农产品加工紧密结合,切实保障冬季农业增效和农民增收,是我国现代农业发展的战略需求。同时,需要开发利用蔬菜产区的夏闲田,实现粮食安全与农业高效同步,推进粮经作物协调发展。二是优化农艺和农机技术,推进主体种植模式的全程机械化进程。目前,全国机械化耕地、播种和收获作业水平分别为57%、33%和27%,耕种收综合机械化水平达到41%,迫切需求提高劳动生产率的农作技术以满足规模生产的需要。三是创新资源节约与环境友好农作制度,推动农业生产方式转变。持续提高我国农业生产能力的关键在于提高水、土、肥等资源投入效率,需要尽快建立多学科、多专业、多部门联合协作机制,积极推进农业技术优化配置和制度性技术进步,研究制定相应的技术规程和技术补贴政策,将多熟高产高效、秸秆还田与地力提升、旱作节水与养分管理等集成配套,探索建立适合不同类型区域的资源低耗高效型农作制度。四是强化地力培育及提高耕地质量,保障农作物生产可持续发展。通过农作物品种、栽培管理技术、土壤管理技术等方面取得突破,有效解决耕地有有机质和养分比例不协调,以及土壤酸化、盐碱化、沙化及耕层变浅、结构变劣等问题,以保护和提高耕地质量、土壤肥力及抗逆能力,建立起可持续的农田耕种技术体系。

  耕作学与农作制度的重点领域与研究方向,一是区域农作制发展优先序。评价和预测我国未来二十年主要农作制发展趋势、机遇与限制因素,提出我国农作制的资源利用、环境保护、科技发展、政策支持等战略优先序,以及现代农作制发展的运行战略、路线方法与技术需求。二是新型农作制构建技术。重点开展种植-加工、种植-养殖及种植-养殖一体化和规范化农作制模式与技术支撑研究,建立与国际接轨的试验示范基地,将理论与技术研究、生产示范、产业发展有机结合,构建起区域现代农作制雏形。三是资源节约与环境保护性农作制。以节地、节水、节肥农作制度为核心,通过技术开发、集成、示范、推广等措施,改革传统资源高耗低效农作制度,构建新型资源节约和生态安全的农作制度。四是保护性农作制。以保护性种植技术和保护性耕作技术为主体,探索建立适宜不同区域的保护性农作制,逐步与国际上近年来积极倡导的保护性农业接轨。五是防灾减灾农作制。针对我国大陆性季风性气候的旱、涝灾害频繁的特点,研究探索趋利避害、防灾减灾的品种选择、种植模式和作物布局调整技术,提高农业防灾减灾能力。

  (五)农业环境学

  我国未来农业环境学研究的任务还十分艰巨,必须在以下几方面大力加强:一是在气候变化农业影响与适应对策领域,开展农业领域温室气体减排技术研发与潜力评估,开发推广农业领域适应气候变化的技术和措施,加强气候变化农业影响与适应综合评估研究,研究高效实用型农业气象灾害调控技术;二是在农业污染控制领域,要调查摸清我国农业面源污染物排放消纳特征与入湖入河负荷,抓紧制定我国农业清洁生产技术清单;三是在产地环境保护与修复领域,尽快开展产地环境分区分类管理研究和产地环境调控机理与途径研究;四是在农业环境工程领域,开展植物工厂关键技术研发,并构建标准化技术体系,同时加强畜禽养殖源头减排和防控技术研究;五是在农业环境风险管理领域,抓紧建立气候变化与农业影响的监测网络,加快天气指数农业保险产品研发。

  (六)农业信息学

  发展现代农业,对农业信息学具有重要的战略需求,主要体现在:一是现代农业的发展需要网络化、标准化和协同化的农业信息服务系统提供支撑;二是农业高效现代化生产需要精准化技术和智能化技术进行武装;三是农业自然资源和灾害的监测与预警需要数字技术提供手段;四是农业高新产业的发展有赖于农业信息技术的推进;五是大规模农业研究活动和复杂农业生产过程设计优化需要构建虚拟化研究平台。围绕现代农业的信息化需求,一方面,需要丰富和完善农业信息学科学理论和方法体系;另一方面,需要凝练学科重点研究领域及优先发展方向,加强农业信息技术推广和应用。

  围绕国家的战略需求,我国农业信息学学科未来几年发展的重点领域及优先发展方向为:农业信息学科基础条件建设和完善、精准农业实用化、智能化农业机械和装备开发、海量农业信息智能处理、面向“三农”的低成本信息服务技术、农业物联网研发与示范等。农业信息智能服务技术将成为农学信息学未来发展的热点和焦点,传感器的发展将大幅提高信息采集能力,云计算技术将推动农业信息处理服务的新革命,IPv6应用发展指日可待、物联网迅速崛起,智能服务技术将使农业信息无所不在、无所不能,农业信息智能服务技术将有力促进传统农业改造和现代农业实现。

  (七)农产品贮藏与加工技术

  农产品贮藏与加工学未来发展的重点领域和优先方向,从粮油加工、果蔬加工、畜产品加工、水产加工、采后保鲜等方面分别阐述如下:

  1. 在粮油加工方面:粮油资源高效利用是粮油加工学科方向发展的优先方向。一是强化原料配置技术、原料预处理技术、科学加工方法、质量控制体系技术,加强粮食主食品精准化环节的技术开发和研究;二是大力开展特色杂粮清洁加工技术装备及方便化食品产业化加工关键技术的研究;三是开发利用特种油料,生产调和油及功能性油脂;四是充分开发利用粮油加工中的副产品。

  2. 在果蔬加工方面:属于朝阳产业,国际上正在快速发展。其重点研究方向为原料品种专用化研究、高新技术产业化研究、加工装备智能化研究、资源利用高效化研究、质量控制体系标准化研究。

  3. 在畜产品加工方面:要进一步加强与畜产品加工有关的关键技术及装备研究,尽快实现产业化经营。在肉制品方面,发展冷却肉、中式制品为主,适当发展西式低温肉制品。应加强生物技术方面如高档发酵制品核心关键技术生物发酵剂和生物防腐剂研究,基因诊断与生物传感技术用于质量安全控制的研究;应加强信息化技术如智能化、无损检测技术及软件开发、计算机可视化或虚拟技术等的研究;加强加工过程中的节能环保技术、低碳技术研究等。

  4. 在水产加工方面:推进淡水鱼、贝类、中上层鱼类、藻类加工体系的建立,积极发展高营养、低脂肪、无公害、环保型水产食品。发展水产品精深加工,开发高档新产品、复合制品和水生生物保健品等高附加值产品。重点做好淡水鱼类、海水中上层鱼类加工综合利用、贝类净化加工等的基地和配套冷链设施建设。

  5. 在采后保鲜方面:大力完善仓储、交通运输、配送、批发和零售等为一体的流通保鲜系统,研究推广节能、高效、低成本和无污染的保鲜新技术,开发适合我国国情的技术和设施,建立冷冻冷藏产品加工配送中心,推进集约化共同配送。

  (八)农产品质量安全技术

  农产品质量安全学未来几年发展的战略需求、重点领域及优先发展方向如下:一是农产品品质形成机理、风险污染物污染、积累机制研究。如主要农产品生化组分代谢运转规律及与籽粒品质形成的内在机理研究。二是农产品安全性风险评估与预警技术研究与应用。开展农产品中重要化学污染物的剂量-反应评估关键技术研究,暴露评估方法优化与风险关键因子研究以及农产品安全性风险指数(RI)研究。三是智能型数字化高通量定量快速检测技术体系研究与应用。包括基于选择性功能材料的高效前处理技术、农产品质量安全快速检测技术、农产品中主要化学性有害物质及代谢物的确证检测技术等研究与应用。四是农产品质量安全标准体系建立与完善。包括我国农兽药残留准许列表体系的创建、基于风险评估的农兽药残留等污染物限量标准制定模式研究、特色小宗作物农药合理使用准则与残留限量标准研究、畜禽产品和饲料农药残留消解转化行为及其限量标准研究和种植业产品产地主要污染物限量标准与安全评价分类技术研究。五是开展农产品质量安全溯源技术和真假识别技术研究及推广应用,为农产品质量安全市场监管和身份鉴定提供技术支撑。

  (九)农业资源与区划学

  未来几年,结合我国农业、农村和农民的实际,农业资源与区划的重点领域及优先发展方向如下:

  一是农业土壤质量培育关键技术研究。包括基础研究、高新技术研究、共性及关键技术研究、技术中试及工程化产业化开发区域示范研究等方面。二是农业水资源高效利用与调控理论与技术研究。在加强节水高效理论基础研究的同时,实现传统节水技术全面升级、设备与产品全面更新换代、现代高新技术与传统技术的有机融合,重点开展作物高效用水研究、土壤水资源高效利用研究、雨水集蓄利用研究、农业水资源高效管理研究等方面的研究。三是气候变化农业影响机理与适应对策研究。包括研究全球气候变化背景下我国农业主产区水分、热量资源时空格局演变趋势,研究气候变化介导的我国农业生物灾害和非生物灾害的发生、演变趋势和流行规律,研究气候变化对我国农业种植制度、空间格局和生产布局的影响机理,研究极端天气气候事件与农业风险管理等方面。四是农业微生物资源开发与养护技术研究。包括农业微生物资源基础研究与重要功能微生物挖掘和评价、功能微生物农田行为研究与农用微生物制剂产品创制、农田污染阻控与有机废弃物微生物转化利用研究等方面。五是植物养分转化原理与农业肥料开发研究。包括养分高效的作物品种选育、农田可持续利用高效施肥技术、环境友好的缓/控释肥料研制、功能有机肥开发、建立农田土壤养分信息化管理决策系统和精准施肥技术体系、新型肥料研制等方面。六是农业废弃物资源综合利用技术研究。包括农业废弃物资源化利用的管理和决策支持研究、农业废弃物高效利用的前沿技术和关键技术研究、农业废弃物高值化利用实用技术组合与模式研究、农业废弃物综合利用与节能减排技术研究等方面。七是农业资源“地-空-天”一体化遥感监测研究。包括农业遥感基础研究、农业定量遥感研究与应用、以及遥感在精准农业和数字农业方面的应用研究等方面。八是农业区划理论和应用研究。要加强农业区划基础理论与方法、农业资源监测管理与利用、农业区划与区域布局、区域农业战略与规划等方面的研究。

  五、政策建议

  加强基础农学学科建设和发展,是我国经济社会发展的必然战略选择。一是基础农学的发展,可以促进农业发展方式转变、加快新农村建设步伐,为农业和农村经济发展提供技术支撑;二是基础农学的发展,可以促进分支学科发、加快成果转化进程,为提高农业综合生产能力、抗风险能力、市场竞争能力奠定科学基础;三是基础农学的发展,可以有效防控农业污染问题、提高资源利用效率,为人口资源环境问题提供优化路径;四是基础农学的发展,可以实现农业增产增收目标,为粮食安全和食物安全提供保障措施。

  鉴于发展基础农学的战略需求,要从政治、经济、科技、文化等多方面,构建有利于基础农学发展的体制机制。当前,我国基础农学的发展,我们要按照“自主创新,重点跨越,支撑发展,引领未来”要求,紧密联系我国农业、农村、农民实际,进一步深化科技体制改革,完善机构、队伍、人才、条件建设,加强国际合作和交流,积极促进我国农学学科发展上台阶、上水平。

  (一)加快改革步伐,完善基础农学研究的体制机制  要结合我国目前所处的以工促农、以城带乡特定历史阶段,按照发展现代农业和建设中国特色农业现代化的总体要求,针对现行的农业科研机构不适应国家需求和国际发展新趋势的状况,必须加快改革和发展,强化开放、流通、联合、竞争机制,加大科技体制改革力度,构建既适应社会主义市场经济又符合基础农学学科自身规律的新型国家创新体制。农业基础研究要以国家级农业科研机构、研究型高等农业院校和中国科学院相关科研机构为主体,适当吸收有优势、有特色省级农业科研机构参与,通过人才分流、组合、优化,建立起学科齐全、布局合理、精干高效的农业基础研究体制;创造稳定、宽松的人才发展环境,建立开放、流动、竞争、协作的农业科技运行机制;通过政策引导和经费支持,加强农业基础研究和战略高技术研究,逐步形成国家新型的农业基础研究的科研体制。

  (二)培养人才队伍,提升基础农学研究的创新能力  科技创新,关键在人才。基础农学创新型人才培养和队伍建设,特别是一个创新团队的形成,不是一朝一夕的事情,而是一项长期的艰巨任务。创新型人才和队伍建设,不仅要强调个体,更要重视团队,要“涌现出一批具有世界水平的科学家和研究团队”。我国基础农学的发展,必须有一支适应当代农业基础和技术前沿性研究、高水平精干的研究队伍。要采取各种综合措施,加速造就一批学术带头人和科技骨干,从而建设一支结构合理、流动竞争、团结协作、高效精干的国家基础农学研究队伍。这支队伍以基础农学及分支学科为主体、相关学科人员参加的优秀群体,集中以中青年为骨干的尖子人才和学术带头人、领军人物,以及引进的国外留学有成专家和优秀境外专家、学者,所组建的一支高水平农业基础研究队伍。

  科学研究的本质是创新,创新的实践要依靠人才。随着世界各国综合国力的竞争从对自然资源和市场资源的争夺,拓展到对知识资源和人力资源的争夺,加强基础科学研究的意义比以往任何时候都更加重大。要始终坚持“在创新实践中发现人才、在创新活动中培育人才、在创新事业中凝聚人才”的基本原则,下决心以提高创新能力和弘扬科学精神为核心,加快培育和造就一批具有世界前沿水平的优秀科学家,特别是抓紧培养造就一批中青年高级专家。基础研究是培养优秀创新人才的摇篮,要注重在在科研项目的实践中发现人才,培养人才;要针对目前基础农学发展向宏观、微观两个方向快速发展的实际,注重从综合型大学选拔人才、吸收人才,同时也要注重从国外引进优秀人才。

  (三)加大投入力度,夯实基础农学学科的发展基础  资金投入是开展基础实验研究、培养创新人才、更新仪器设备的物质保障和必要条件。离开了稳定、持续的资金投入,基础农学学科发展将成为无源之水、无本之木。我国和发达国家相比,基础农学研究资金投入的差距明显。要牢固树立支持基础农学研究就是投资未来农业的战略理念。要正确处理好农学基础研究与应用研究的关系,统筹配置科技经费,稳步加大基础农学的支持力度,实现农业科学的基础研究、应用研究和开发研究的协调发展。

  针对农业基础研究周期长、地域性强、风险大、公益性的特点,应建立财政扶持为主的投入机制,财政投入的比重应逐年提高直至接近或达到发达国家的水平,基础农学研究投入增长率应高于农业生产总值的增长率。农业基础研究占整个农业科研投入比例,应从大幅度提高,以夯实农业科技的发展基础。同时,国家各项科技计划也应向农业基础研究倾斜,建议国家自然科学基金委员会应设立农业基础学科专项基金,拨出专项经费,加大支持力度。

  农业基础研究需要先进设备和试验手段作为支撑。由于投入较少,我国农业研究机构的仪器设备比较陈旧、不配套,亟待补充和更新。在现行财政状况的条件下,建议采取重点装备的政策。在国家农业科研机构、研究型高等农业院校和少数省级农业科研机构,分期分批建设农业基础研究及分支学科国家重点实验室和现代化试验基地,建设土壤、水、生物资源、环境、灾害监测预报系统,配备先进仪器设备和必要的基础设施,努力改善和提高农业基础研究条件。

  (四)强化合作交流,提高基础农学学科的国际地位  面对经济全球化、贸易一体化的新形势,加强农业基础研究的国际合作与交流成为至关重要的问题,已经成为推进农业科技进步、促进农业发展的重要途径。必须跟踪世界科技发展前沿,利用世界科学技术的最新成就,推动我国农业基础研究的发展。要理性面对我国基础农学研究和发达国家的差距,积极参与并分享人类基础研究的成果和贡献。要实施“走出去”和“请进来”相结合战略,进一步扩大国际学术和人才交流,提升我国基础农学的自主创新能力。建议加强全国农业科技文献信息共享工作,建立国内外信息交流网络。要全方位地开展国际科技合作,充分利用我国对外开放的有利条件,扩大多种形式的国际和地区科技合作与交流,要鼓励科研院所、高等院校与海外研究开发机构建立联合实验室或研究开发中心;支持在双边、多边科技合作协议框架下,实施国际合作项目。要支持科学家参加国内外学术活动,积极主动参与国际大科学工程和国际学术组织,支持我国科学家和科研机构参与或牵头组织国际和区域性大科学工程,支持我国科学家在重要国际学术组织中担任领导职务。

  (五)营造发展氛围,保障基础农学发展的可持续性  基础农学研究不仅需要良好的政策、机制、投入等方面的保障,更需要一个宽松的、自由的人文环境。针对农业基础研究的现状和问题,建议创造良好的外部环境,确保农业基础研究计划、项目的稳定性和连续性;发扬学术民主,倡导“百家争鸣,百花齐放”,鼓励创新学术思想和自由探索精神;加强精神文明建设,杜绝学术腐败,树立良好的科学道德和学风;弘扬创新文化,提倡科学精神,营造基础农学研究的良好社会氛围;改善科研人员生活待遇,稳定农业基础研究队伍;改进成果奖励政策,鼓励跨学科协作研究。

  参考文献

  [1]   Ai P, Sun S, Zhao J, Fan X, et al. Two rice phosphate transporters, ORYsa;Pht1;2 and ORYsa;Pht1;6, have different functions and kinetic properties in uptake and translocation. The Plant Journal. 2009,57: 798-809.

  [2]  Alexander J S and Emilio Rodríguez-C. International trade and the global pipeline of new GM corps, Nature Biotechnology. 2010, 28(1):23-25.

  [3]   Antunes MD, Dandlen S, Cavaco AM, et al. Effects of post harvest application of 1-MCP and postcutting dip treatment on the quality and nutritional properties of fresh-cut kiwifruit[J] Agric Food Chem, 2010,58(10):6173-6181.

  [4]   Dai, Y, et al. Increased expression of MAP KINASE KINASE7 causes deficiency in polar auxin transport and leads to plant architectural abnormality in Arabidopsis. Plant Cell, 2006,18(2):308-20.

  [5]   FAO. Guidlines for the conduct of a training course in farming systems development. Rome, 1994.32:259.

  [6]   Giorgos M. Next generation classifiers: focusing on integration frameworks. Photogram metric Engineering & Remote Sensing, 2008,74(10):1178-1180.

  [7]   Global Status of Commercialized Biotech/GM Crops: 2009, ISSSA Briefs, 2009: 226

  [8]   Guo J, Liu X, Zhang Y, et al. Significant acidification in major Chinese croplands. Science. 2010,327:1008-1010.

  [9]   Hoffert M I, Caldeira K, Benford O, et al. Advanced technology paths to global climate stability: energy for a greenhouse planet. Science, 2002, 11(5595):981-987.

  [10] http://www.cnhubei.com/xwzt/2010zt/zjyshs/zjyzxbd/201003/t1031946.shtml.

  [11] http://www.moa.gov.cn/ztzl/zjyqwgz/zjyxwbd/201007/t20100719_1601861.htm.

  [12] Huang, S., et al., The genome of the cucumber, Cucumis sativus L. Nat Genet, 2009. 41(12):1275-81.

  [13] J. Dixon, A. Gulliver and D. Gibbon. Global farming systems study: Challenges and priorities to 2030. Rome:FAO,2001.

  [14] Ju X, Xing G, Chen X, et al. Reducing environmental risk by improving N management in intensive Chinese agricultural systems. Proceedings of National Academy of Sciences USA.2009,106: 3041-3046.

  [15] Kim 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, 2004,101:143-151.

  [16] Li L, Li S, Sun J, et al. Diversity enhances agricultural productivity via rhizosphere phosphorus facilitation on phosphorus-deficient soils. Proceedings of National Academy of Sciences USA. 2007,104:11192-11196.

  [17] Lu Y, R Conrad. In situ stable isotope probing of methanogenic archaea in the rice rhizosphere. Science. 2005,309:1088-1090.

  [18] Luo, A., et al., EUI1, encoding a putative cytochrome P450 monooxygenase, regulates internode elongation by modulating gibberellin responses in rice. Plant Cell Physiol, 2006,47(2):181-91.

  [19] Ma, H., et al., Fine mapping and in silicon isolation of the EUI1 gene controlling upper internodes elongation in rice. Plant Mol Biol, 2006. 60(1):87-94.

  [20] Melillo J M, Steudler P A, Aber J D, et al. Soil warming and carbon-cycle feedbacks to the climate system. Science, 2002, 12(5601): 2173-2176.

  [21] Norman, D.W. Norman, F.D. Siebert, T.D. et al. The farming systems approach to development and appropriate technology generation. Rome: FAO, 1995.

  [22] Rodoni L, Casadei N, Concellón A, et al. Effect of short-term ozone treatments on tomato (Solanum lycopersicum L.) fruit quality and cell wall degradation[J].Agric Food Chem, 2010,58(1):594-9.

  [23] S. FOUNTAS AND S. BLACKMORE. Farmer Experience with Precision Agriculture in Denmark and the US Eastern Corn Belt. Precision Agriculture, 2005,6:121–141.

  [24] Wang, L., et al., Rolling circle amplification-mediated hairpin RNA (RMHR) library construction in plants. Nucleic Acids Res, 2008,36(22):149.

  [25] Wedin 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.

  [26] Wei, G., et al., A transcriptomic analysis of super hybrid rice LYP9 and its parents. Proc Natl Acad Sci U S A, 2009,106(19):7695-701.

  [27] Yan X, Liao H, Beebe S E, et al. QTL mapping of root hair and acid exudation traits and their relationship to phosphorus uptake in common bean. Plant and Soil, 2004,265: 17-29.

  [28] Yi K, Wu Z, Zhou J, et al.OsPTF1, a novel transcription factor involved in tolerance to phosphate starvation in rice. Plant Physiology, 2005,138:2087-2096.

  [29] Zhao D Shen, L Fan B, Yu M Zheng, et al. Ethylene and cold participate in the regulation of LeCBF1 gene expression in post harvest tomato fruits FEBS Lett 2009 583(20): 3329-34.

  [30] Zhao X J, Hilliard L R, Tan W H. A rapid bioassay for single bacterial cell quantization using bioconjugated nanoparticles. PNAS, 2004, 101(42): 15027-15032.

  [31] Zhu, Y., et al., ELONGATED UPPERMOST INTERNODE encodes a cytochrome P450 monooxygenase that deoxidizes gibberellins in a novel deactivation reaction in rice. Plant Cell, 2006. 18(2):442-56.

  [32] 曹卫星.农业信息学[M].北京:中国农业出版社,2004.

  [33] 陈阜,任天志.中国农作制战略优先序[M].北京:中国农业出版社,2010.

  [34] 陈锡文,邓楠等.中国食品安全战略研究[M].北京:化学工业出版社,2004.

  [35] 陈至立.加强基础科学研究 增强国家创新能力[J].中国基础科学,2005(1):3-5.

  [36] 程津培.基础科学至关重要:新时期加强我国基础研究的意义及对策[J].中国软科学,2004(5):1-4.

  [37] 邓瑛,涂晓明.食品中农药和兽药残留检测技术现状[J].首都公共卫生,2007,1(4):166-168.

  [38] 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[J].地球科学进展,1997,12(20):158-163.

  [39] 冯锋,张福锁,杨新泉.植物营养研究进展与展望[M].北京:中国农业大学出版社,2000:229-233.

  [40] 高祥照.我国测土配方施肥进展情况与发展方向[J].中国农业资源与区划,2008,29(1):7-9.

  [41] 葛毅强,陈颖,张振华,等.我国果蔬加工业发展之管见[J].食品科学,2005(7):270-274.

  [42] 郭元裕.农田水利学[M].北京:中国水利水电出版社,1997.

  [43] 国家发展和改革委员会等.食品工业“十一五”发展纲要[R].2006年10月19.

  [44] 国家农业图书馆工程开工典礼隆重举行:http://aii.caas.net.cn/Z_Show.asp?ArticleID=1156.

  [45] 国家自然科学基金委员会工程与材料科学部.学科发展战略研究报告—水利科学与海洋科学[M].北京:科学出版社,2007.

  [46] 胡美英,钟国华,高燕.一种毒死蜱农药降解菌、其菌剂和制备方法.申请号: CN200810215259.2,公开号: CN101469313.

  [47] 胡跃高.20世纪中国农业科学进展[M].济南:山东教育出版社,2004.

  [48] 黄大昉.农业综合科技.当代世界农业[M].北京:农业出版社,284-287.

  [49] 黄雪莲,于新,马永全.蓄冷技术在果蔬保鲜中的研究与应用[J].农业工程学院学报,2010,23(2): 67-71.

  [50] 黄瑛,马婧昳.一种微能耗的食品保鲜器.申请号:CN200820155735.1,公开号: CN201360524.

  [51] 家蚕全基因组框架图[J].蚕学通迅,2008,28(4):1-16

  [52] 江夏,张毅,赵永平,等.希望田野上的斑斓画卷——探寻中国特色农业现代化道路[N].人民日报,2010-11-18.

  [53] 金攀.“物联网”在设施农业方面的应用[J].农业工程技术,2010(5):40-41.

  [54] 康绍忠,马孝义,韩克敏,等.21世纪的农业水土工程[J].干旱地区农业研究,1999,17(1):1-6.

  [55] 科技部.“十一五”国家科技支撑计划重大项目“现代农村信息化关键技术研究与示范”课题申请指南(内部材料).

  [56] 科技部农村与社会发展司,中国生物技术发展中心.中国农村科技发展报告[M].北京:中国农业出版社,2002,2003,2004.

  [57] 科技部农村与社会发展司,中国生物技术发展中心.2004中国生物技术发展报告[M].北京:中国农业出版社,2004.

  [58] 科学时报:中国蛋白质组学面临的机遇和挑战[N/OL],2010-11-29;http://news.sciencenet.cn/sbhtmlnews/2010/11/239064.html

  [59] 孔繁涛.基础农学发展现状及趋势分析[J].中国科技论坛,2007(7):100-104.

  [60] 黎其万.农产品质量安全学科建设和发展的思考与探索[J].农业质量标准,2007(6):14-16.

  [61] 李琳.土壤质量和国家粮食安全[J].农业考古,2006(6):277-208.

  [62] 李培武.农业质量标准与检测学科发展的思考[J].农业质量标准,2007(5):10-12.

  [63] 李瑞国,苗朝华.现代动物生物技术的发展及应用前景[J].生物技术通报,2010,8:82-87

  [64] 李晓青.农业水资源问题与高效利用[J].甘肃农业,2007(7):59-60.

  [65] 林而达.气候变化与农业——最新的研究成果与政策考虑[J].地学前缘,1997,4(1-2):221-226

  [66] 刘巽浩,高旺盛,陈阜,等.农作学[M].北京:中国农业大学出版社,2005.

  [67] 刘巽浩,陈阜.中国农作制[M].北京:中国农业出版社,2006.

  [68] 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

  [69] 卢良恕.21世纪我国农业科学技术发展趋势与展望[J].食品工业科技,2001(1):6-10.

  [70] 卢良恕.农学基础科学发展战略[M].北京:中国农业科技出版社,1993.

  [71] 陆景陵.植物营养学[M].北京:中国农业大学出版社,2003

  [72] 马铃薯基因组序列框架图全球发布[J].生物学通报,2009,44(10):47.

  [73] 牛盾.1978—2003年国家奖励农业科技成果汇编[M].北京:中国农业出版社,2004.

  [74] 农产品加工重大关键技术筛选研究报告编委会.农产品加工重大关键技术筛选研究报告[M].北京:中国农业出版社,2006.

  [75] 秦俭,袁联伟.我国家蚕基因组的最新研究[J].蚕业科学,2010,36(1):0115-0119

  [76] 任军,边秀芝,郭金瑞.我国肥料研究领域的新进展[J].吉林农业科学,2007,32(3): 28-31.

  [77] 石玉林,卢良恕.中国农业需水与节水农业高效建设[M].北京:中国水利水电出版社,2001.

  [78] 孙九林.农业信息工程的理论、方法和应用[J].中国工程科,2000(3): 87-91.

  [79] 孙九林.信息化农业总论[M].中国科学技术出版社,2001.

  [80] 孙九林.资源信息学的发展与展望[J].资源科学,2005,27(3):2-8.

  [81] 孙铁珩,周启星,李培军.污染生态学[M].北京:科学出版社,2001:314.

  [82] 孙忠富,杜克明,尹首一.物联网发展趋势与农业应用展望[J].农业网络信息,2010(5):5-8,21.

  [83] 唐华俊,吴文斌,杨鹏,等.农作物空间格局遥感监测研究进展[J].中国农业科学,2010,43(14):2879-2888.

  [84] 田志林,孙建勋.农业水资源高效利用与管理[J].水科学与工程技术,2010(3):29-30.

  [85] 汪永华,陈北光,苏志尧.物种多样性研究进展[J].生态科学,2000,19(3):50-54.

  [86] 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[M].政法论坛,2003,21(4):50-58.

  [87] 王宏广.中国耕作制度70年[M].北京:中国农业出版社,2006.

  [88] 王强,高春先.食用农产品质量安全问题及全程控制[J].浙江农业学报,2004,16(5):247-253.

  [89] 王强.浅谈农业质量标准与检测评价的学科建设和机构管理[J].农业质量标准,2007(5):13-14.

  [90] 王人潮等.农业信息学学科与农业信息技术[M].中国农业出版社,2003.

  [91] 王文生.将物联网应用于“三农”领域[J].农村工作通讯,2010(9):47.

  [92] 王锡昌.2006年、2007年、2008年中国水产食品加工业的发展 中国食品工业与科技发展报告[M].北京:中国轻工业出版社,2007,2008,2009.

  [93] 王兴华,曹彦波,马隽,等.农产品品质与安全快速检测技术的进展[J].现代科学仪器,2006(1):121-123.

  [94] 王毅.国际新一代对地观测系统的发展[J].地球科学进展,2005,20(9):980-989.

  [95] 王志学,信乃诠.世界农业和农业科技发展概况[M].北京:中国农业出版社,2004.

  [96] 吴平,印莉萍,张立平,等.植物营养分子生理学[M].北京:科学出版社,2001.

  [97] 武士威,李光哲,李娜,等.天然表面活性果蔬清洗剂及其制备方法.申请号: CN200910012352.8,公开号: CN101613640.

  [98] 信乃诠,许世卫,孔繁涛.我国基础农学学科发展战略研究[J].前沿科学,2008(3):9-18.

  [99] 信乃诠,许世卫.国内外农业科技体制调研报告[M].北京:中国农业出版社,2006:5.

  [100]      信乃诠.不同农业系统国家奖励科技成果的比较研究[J].农业科技管理,2006,25(3):1-5.

  [101]      信乃诠.科学技术与现代农业[M].北京:中国农业出版社,2005.

  [102]      熊运章,康绍忠.中国农业水土工程学科及其发展预测[J].农业工程学报,1996,12(4):6-9.

  [103]      许建中,李英能,李远华.农田水利科技新进展[J].中国水利.2004(9):35-38.

  [104]      许世卫,李哲敏.法国、荷兰农业科研体制及其启示[J].科学管理研究,2005,6.

  [105]      许世卫,信乃诠.当代世界农业[M].北京:中国农业出版社,2010.

  [106]      许世卫.中国食物发展与区域比较研究[M].北京:中国农业出版社,2001.

  [107]      许世卫.农业信息学学科进展与展望[A].中国农业信息科技创新与学科发展大会论文汇编[C].2007.

  [108]      许世卫.中国食物发展与区域比较研究[M].北京:中国农业出版社,2001.

  [109]      严小龙,张福锁.植物营养遗传学[M].北京:中国农业出版社,1997.

  [110]       杨金忠.农田水利学科发展[A].水利学科发展报告:2007—2008[C].北京:科学出版社,2007.

  [111]       杨鹏,吴文斌,周清波,等.基于光谱反射信息的作物单产估测模型研究进展[J].农业工程学报,2008,24(10):262-268.

  [112]       叶志华.推进农产品质量安全科技创新的战略思考[J].农业质量标准,2009(6):7-10.

  [113]       尹澄清,毛战坡.用生态工程技术控制农村非点源水污染[J].应用生态学报,2002,13(2):229-232.

  [114]       张宝文.新阶段中国农业科技发展战略研究[M].北京:中国农业出版社,2004.

  [115]       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[J].土壤学报,2002,39:41-55.

  [116]       张庆芳.果蔬有机磷和菊酯类农药残留的辐射降解及产物特性研究[D].北京:中国农业科学院,2009.

  [117]       张仁堂,潘红艳,谷端银.新型保温材料在现代果蔬物流中的应用研究[J].中国食物与营养,2010(6):40-44.

  [118]       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[J].中国农业科学,2004,37(7):1026-1033.

  [119]       张永茂,颉敏华,田世龙,等.纳米硅基氧化物(SiOx)保鲜果蜡研究与开发[J].技术装备,2010(6):42-46.

  [120]      赵春江.精准农业研究与实践[M].科学出版社,1999.

  [121]      赵其国.第18届国际土壤学大会综述[J].土壤,2007,39(1):11.

  [122]      赵其国.土壤科学发展的战略思考[J].土壤,2009,41(5):681-688.

  [123]      中国工程院信息与电子工程学部.中国信息化持续发展战略研究[M].北京:科学技术文献出版社,2007.

  [124]      中国科学技术协会,中国农学会.2006—2007农业科学学科发展报告(基础农学)[M].北京:中国科学技术出版社,2007.

  [125]      中国食品工业协会.2006—2016年食品行业科技发展纲要[R].2006年5月19日.

  [126]      中国至2050年农业科技发展路线图[M].北京:科学出版社,2009.

  [127]      中国至2050年信息科技发展路线图[M].北京:科学出版社,2009.

  [128]      中华人民共和国国务院新闻办公室.中国的食品质量安全状况白皮书[R].2007年8月17日.

  [129]      周德庆,李晓川.我国水产品质量安全问题与对策[J].渔业现代化,2004(2):3-5.

  [130]      周光宏.畜产品加工学[M].中国农业出版社,2002.

  [131]      周启星.世界农业环境科学研究动态与展望[J].农业环境科学学报,2006,25(1):1-6.

  [132]      周志鑫,吴志刚,季艳.空间对地观测技术发展与应用[J].中国工程科学,2008,10(6):28-32.

  [133]      朱祯.转基因水稻研发进展[J].中国农业科技导报,2010,12(2):9-16.

  [134]      祝钧,苏醒,张晓娟.纳米包装材料在果蔬保鲜中的应用[J].食品科学,2008,12.

  撰稿人:许世卫 孔繁涛 王全辉

打印】 【 关闭
中科汇联承办,easysite内容管理系统,portal门户,舆情监测,搜索引擎,政府门户,信息公开,电子政务