一、引言
农业与粮食安全、生态安全、经济社会发展关系重大，作为战略性产业，农业的快速健康发展是国民经济持续、稳定和协调发展的重要保证。在“四化同步”、创新驱动发展的新时期，农业科技对农业增长的贡献率已超过50％，而基础农学学科发展又是农业科技进步和创新的原动力，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，为保障农产品的有效供给和实现农业可持续发展奠定了科学基础。中央“一号文件”连续10年关注“三农问题”，其中，2012年指出要“把农业科技摆在更加突出位置”，进一步明确了农业科技发展的战略定位，指出“农业科技的创新重点包括稳定支持基础性、前沿性、公益性科技研究”，明确了农业科技创新的重点任务，包括：“大力加强农业基础研究，突破一批重大理论和方法”，“加快推进前沿技术研究，抢占现代农业科技制高点”。
基础农学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，协调作物与环境之间的关系，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，随着经济和科学技术的发展，在不同历史时期有着不同的内涵。人类生产、生活实践，催生了基础农学的形成、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，特别是受现代生物技术、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年代以后，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，基础农学学科出现了新特点、新趋势。进入21世纪，随着新一轮科技革命和产业变革的孕育兴起，一些重要科学问题和关键核心技术呈现出革命性突破的先兆，带动了关键科学技术交叉融合、群体跃进，变革突破的能量正在不断积累，成为推动基础农学发展的强大潜力。一方面，基础科学对农业基础研究的推动日趋明显，不断产生新的边缘学科、交叉学科和综合学科，带动了基础农学学科的高速进展；另一方面，农业基础研究与农业科技和生产结合越来越密切，正在走向一体化、集成化和综合化，加速了新兴产业升级。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，必将在新一轮的科技革命浪潮中为解决全球人口高峰期的食物安全问题做出重大贡献。
近年来，基础农学学科研究得到了加强。在国家层面，基础农学研究的地位日益提升，在“国家重大专项”、“973”计划、国家自然科学基金项目等国家基础研究计划的大力支持下，取得了重要进展。农业基础研究队伍健康发展，在“国家特支计划”、“百千万人才工程”、“中青年科技创新领军人才”、“中青年科技创新团队”等计划的支持下，培养和造就了一批高层次领军人才。基础农学研究的投入稳步增长，“十一五”期间，科技部管理的相关科技计划农业农村领域187亿元人民币，其中基础研究约占5%~8％。2012年“中央一号”文件明确提出“要持续加大农业科技投入，确保增量和比例均有提高”，近二年基础研究又有新的较大幅度增长。国际合作日益深化，我国与美国、欧盟、日本、澳大利亚等140多个国家和地区的农业部门、科研院所，以及主要国际农业机构建立了稳定的双边、多边农业合作关系，不断提升我国在国际上的影响力。中国科技部和盖茨基金会在2011年还签署战略合作备忘录，2013年双方已确定了主要作物育种、农村信息化等7个优先合作领域，并启动了绿色超级稻等首批合作试点项目。所有这些，为我国基础农学学科建设和发展，奠定了坚实的物质基础和智力支撑。
“2012~2013年基础农学学科发展报告”是在2006~2007、2008~2009和2010~2011年三轮基础农学学科发展研究的基础上进行的，是近年基础农学学科发展研究进展与成果的体现。持续开展三轮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、前瞻性的重要作用，反映了基础农学学科发展研究倍受重视、学术活跃和快速发展的状况；另一方面，也表明了基础农学学科发展研究内涵丰富与博大精深，需要我们不断地去研究、去探索、去创新。
在“2006~2007年基础农学学科发展报告”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报告”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。在“2010~2011年基础农学学科发展报告”中，选择了农业生物技术、植物营养学、灌溉排水技术、耕作学与农作制度、农业环境学、农业信息学、农产品贮藏与加工技术、农产品质量安全技术、农业资源与区划学等9大分支领域开展专题研究。“2012~2013年基础农学学科发展报告”根据基础农学学科及其分支学科（领域）的进展以及未来发展的引领作用，确定了作物遗传育种、农业土壤、植物营养、农田灌溉与排水、作物病虫害、作物栽培、耕作学与农作制度、农产品加工与保鲜、农产品质量安全、农业信息、农业环境、农业资源与区划等12个分支学科（领域）进行专题研究，基本覆盖了基础农学主要分支学科（领域），强化了研究广度和深度。
从这4轮基础农学学科发展研究来看，随着农业科技和基础农学分支学科（领域）的发展变化，选择的专题在深度和广度上也随之有所调整，其中3轮选择了农业生物技术、作物遗传、植物营养、昆虫病理、农业信息、农业资源、农业环境等最为活跃、进展最快、最为急需的分支（学科）领域作为研究专题；而农产品贮藏与加工、农产品质量安全、农业土壤等是农业科技中的热点、难点和焦点问题，直接影响到城乡居民生活和生命安全，引起了社会的普遍关注；作物栽培、病虫害防治、灌溉排水技术、耕作学与农作制度等既是传统的研究领域，也是一个持续的科研方向，在新的历史时期赋予了新的内容、新的使命。
目前，我国基础农学学科及分支学科（领域）的快速发展，初步形成了门类比较齐全的学科体系，并产生了新理论、新方法、新技术，涌现出一些新思路、新观点、新亮点，在一些领域已接近或达到世界先进水平。然而，从基础农学学科研究整体水平来看，同发达国家比较还有较大差距和不足，我们要以科学发展观为指导，在“自主创新，重点跨越，支撑发展，引领未来”方针指引下，通过深化科研体制改革，培养精干、高效的创新队伍，加快重点实验室和基地平台建设，积极推进国际间双边和多边的交流与合作，创造有利于基础农学研究持续稳定发展的社会环境等政策措施，实现跨越式发展，为我国现代农业和社会主义新农村建设奠定坚实的技术基础。
二、最新研究进展
（一）作物遗传育种
作物遗传育种是当代农业科学发展的前沿学科之一，是基础农学研究的核心和重要组成部分。作物遗传育种是研究运用遗传变异规律，能动地进行作物遗传改进，促进生产稳定增长，提高劳动生产率的重要理论和技术基础，加强作物遗传育种研究可推动农业向高产、高效、优质、低耗的方向发展。
1. 研究进展
近五年来，我国在作物高产和品质育种、亲本创新及生物技术应用等方面取得显著进展，产量潜力进一步提高。虽然常规育种在品种选育中仍然占主导地位，但基于基因组学的基因资源发掘、抗病及品质分子育种研究与应用进展迅速，为作物生产持续发展提供了强有力的技术支撑。
（1）遗传育种理论和方法创新 随着分子生物学技术的迅猛发展，常规技术与生物技术正在越来越紧密地结合，现代分子生物学为农作物育种提供更有效的方法与技术。特别是分子标记辅助选择、植物基因工程、分子设计育种等高新技术的应用，将在提高选择准确性、加速育种进程并最终提高育种效率等方面发挥越来越重要的作用。目前，我国在抗病、抗虫等主基因控制的性状改良上，分子标记辅助选择的育种技术和方法已基本成熟，但对于产量、适应性等QTLs控制的复杂性状，其对应的分子育种的理论和方法，还有待完善和创新。
（2）种质材料的创新 充分利用我国较好的水稻和小麦种质创新基础，利用远缘杂交和野栽杂交等方式，开展新株型和强优势材料的新种质创新与优异基因的挖掘，创制骨干亲本材料，选育新品种。进一步加强了国内外玉米种质资源收集引进，强化种质资源的精准鉴定工作，从中挖掘新基因和有益等位基因，创制出适合未来育种目标的新材料。完成了白菜型、甘蓝型油菜等全基因组测序分析，开发了大量SNP、SSR标记；创造了芸薹属-诸葛菜的附加和代换材料、芸薹属亚倍体等新材料；通过EMS诱变等多种手段获得了一大批优异新种质。建成“棉花规模化转基因技术体系平台”，实现了基因遗传转化的流水线操作，做到了棉花转基因规模化和工厂化；转基因优质纤维品种培育及材料创制方面获得重大突破，获得一批产量性状有明显改良T4代转基因棉花植株，单铃重最高增加49.9%，且棉纤维的长度显著增加、棉纤维强度提高；完成二倍体棉花-雷蒙德氏棉的全基因组测序的完成，为棉花新种质创新奠定了基础。
（3）新品种选育 面向小麦主产区育成和推广了一批高产、优质、多抗、广适的新品种，实现了又一次品种更新换代，代表性品种有石4185等26种。一批高产优质玉米品种如农大108、郑单958等对促进我国玉米生产整体水平提高发挥了重要作用，抗逆及品质改良的转基因玉米材料创新和新品种培育进展明显，转基因玉米产业化将成为新的趋势。结合我国各棉区的产业需求，育成适合于黄河流域棉区的春棉品种、西北内陆棉区的常规棉品种、长江流域广适高产品种等等；育成适宜麦棉两熟麦后机械化直播种植的第一个国审早熟转基因抗虫棉品种中棉所74；国产转基因抗虫棉的推广应用，迅速提高了我国抗虫棉的市场份额，实现了国产转基因抗虫棉占有面积从1999年的5%提高到2012年的98%，致使美国抗虫棉几乎退出了我国市场。2009~2012年全国共审定大豆新品种420个，每年平均审定新品种100个左右；2011年推广面积超过100万亩的大豆品种有15个，东北大豆主产区主推品种含油率接近美国、巴西等国家水平；选育出广适高产优质大豆品种中黄13，截止2012年累计推广面积7000多万亩，社会经济效益70多亿元，是迄今为止跨纬度最大适应种植范围最广的大豆品种；大豆特异优质育种和特用品质育也均取得进展。
（4）杂种优势利用研究 当前小麦杂种优势利用研究主要基于化学杂交剂（CHA）和两系法，小麦光温敏不育-育性恢复技术体系研究与应用取得重要进展，育成一批两用不育系，培育出一批两系杂交小麦，进入较大面积试种。
我国玉米杂优模式的创建和优势群的划分不断向明晰、简化和创新方向发展，针对骨干自交系的系谱、表型、重要性状基因和等位基因功能、互作效应等开展了系统研究，创立骨干自交系配合力的早期预测模型和人工创造或改良骨干亲本途径的新理论和新方法正在形成。
全国已育成一大批符合超级稻产量标准的新组合（品种），截至2012年，农业部认定的超级稻品种已达到96个，培育了一批旗舰型水稻品种单个品种推广面积达到1000万亩以上的有14个品种。
我国大豆在实现三系配套、育成世界第一个杂交品种基础上，近年在杂交大豆制种技术实用化方面进展明显，表明杂交大豆具有潜在的应用前景。
我国甘蓝型油菜杂种优势利用的隐性核不育材料有2套，S45AB和9012AB。开发出多个油菜化学杀雄剂，探讨了利用欧洲春油菜改良我国半冬性油菜、利用半冬性油菜改良春油菜以提高杂种优势强度潜力，分离了新型细胞质雄性不育型恢复基因与不育基因，开发了大量细胞质及显、隐性细胞核不育与恢复及自交不亲和基因的特异性分子标记。近5年来，我国选育的新品种85％以上为杂交种，个别品种通过多个区域的国家审定，具有广适性和丰产稳产性。
棉花杂种优势利用杂交制种杂交种外，利用现有的转抗虫Bt基因材料和细胞质雄性不育系育成三系材料，育成3个转基因三系杂交棉，其产量水平达目前生产上大面积推广种植的人工制种杂交种，打破了几十年来三系杂交种性状差、产量低，无法在生产上种植应用的局面。
在小杂粮杂种优势利用方面，随着谷子杂优利用的突破，杂交谷子系列新品种的育成，杂交谷子的种植面积不断增加。张杂谷5号创造了谷子亩产达到811.9 kg国内外最高产量记录。在芝麻杂种优势利用方面中国走在了世界前列，育成世界上第一个二系芝麻杂交种豫芝9号和强优势杂交种郑杂芝H03。
2. 重大成果
小麦遗传育种学科重大进展主要是品种品质评价体系和矮败小麦方面。中国小麦品种品质评价体系建立与分子改良技术研究，从分子标记-生化标记-籽粒和面粉性状-食品加工品质四个层次首次创立了符合国际标准的中国小麦品种品质评价体系，建立了中国面条的标准化实验室制作与评价方法，提出并验证了面条小麦的选种指标和分子标记选择体系。矮败小麦及其高效育种方法的创建与应用，在国际上首创矮败小麦特异种质资源，创建了基于矮败小麦的轮回选择技术，构建完成了矮败小麦高效育种平台和全国矮败小麦育种协作网。利用矮败小麦高效育种方法育成国家或省级审定新品种42个，累计推广1.85亿亩，累计增产小麦56亿公斤，增收82亿元，应用前景广阔。
大豆遗传育种学科取得的重大进展主要集中在广适应和超高产大豆新品种的培育和推广应用方面。提出了不同纬度与遗传远缘的亲本杂交培育广适大豆的育种新方法，创建了广适高产大豆育种技术体系，创制广适新种质；培育出广适高产优质大豆新品种中黄13，是迄今国内纬度跨度最大、适应范围最广的大豆品种。在黄淮海地区创亩产312.4 kg的大豆高产纪录，蛋白质含量高达45.8%，籽粒大，商品品质好。
我国超级稻育种取得成功，形成了以“理想株型塑造与籼粳亚种间杂种优势利用相结合”的超级稻育种的理论和方法。我国科学家发现的水稻光（温）敏核不育基因可使杂交水稻免除保持系，使杂交水稻由“三系法”发展为“二系法”，广亲和基因的研究和利用消除了籼粳亚种间杂交种不育性问题，使我国利用亚种间杂种优势得以异军突起。
在棉花抗病品种选育方面，创新了黄萎病抗性鉴定和选择技术，实现了抗病、丰产、优质同步改良和突破，育成5个棉花新品种，在黄河流域棉区累计种植5867.13万亩，豫杂35和豫杂37在河南、山东、河北、江苏及安徽北部等省累计推广1204万亩。在杂交棉品种选育方面，育成创“千斤棉”的丰产品种中棉所63，目前为黄河流域和长江流域棉区的主栽培品种，在棉花生产中发挥着重要作用；优质渐渗系与转基因抗虫的聚合育种方面成效显著，育成优质转基因杂交棉中棉所70，适纺60支、80支等中高支纱。
（二）农业土壤
农业土壤学以农业土壤为研究对象，是土壤学的重要分支学科。凡是与农业生产有关的土壤问题都属于农业土壤学的研究内容，主要包括农业土壤肥力及其演变规律、农业土壤障碍因素的发生过程与防治技术、数字化农业土壤和土壤养分循环及其环境效应等方面。因此,农业土壤学不仅是对一般土壤学理论的补充和完善，而且是一般土壤学创造性的发展。近年来，农业土壤肥力、土壤生物与土壤信息研究有了新的进展，不但创建了新的领域，而且在研究内容上有新的推进。土壤时空变化、土壤性质与过程、土壤的利用与管理、土壤在社会发展与环境中的作用等四个方面是当前农业土壤科学领域发展的新方向。
1. 研究进展
（1）土壤肥力演变与培肥 20世纪90年代以来，施肥造成的环境问题日益突出，我国在土壤肥力方面的研究出现了新的变化，主要体现在：①加强了氮肥去向及其环境效应的研究工作，在施肥领域开始注意到高产与环境保护的协调问题；②开始重视通过生物学途径提高养分资源利用效率的问题；③随着对全球变化的关注，近年来开始了土壤作为大气CO2的汇的定量化研究工作。
（2）土壤障碍与中低产田改良 近年来，面临着中低产田改造一些新的科学问题：①从传统有机无机配施技术如何转变以改善土壤结构、土壤水肥调理、固碳减排为主体的技术；②从大田试验为主体的研究方法如何转变以流域、区域性研究为主体的研究方法；③水土肥等多学科技术交叉、集成技术如何融合在耕地质量建设中发挥最大效用；④新材料、生物技术、现代装备、信息技术如何在耕地质量建设中应用。这些新的需求，迫切需要中低产田改造技术的创新研究与突破。
（3）土壤水肥耦合与高效利用 近20年来，水肥调控技术研究已经在不同旱农类型区广泛展开，已经从雨养农区水肥管理发展到节水灌溉农田氮肥管理方面，农作物产量、水分（灌水）利用效率一直为研究重点。随着灌区氮肥环境污染日趋严重，灌溉农田水肥关系研究重点逐渐转移到如何通过调节水氮减少氮肥损失及提高水氮利用率等问题。近些年来，水氮关系研究，特别是运用农田生态系统水氮模型进行农田或区域尺度的作物水氮管理模拟、预测和评估等方面至今仍为国际上研究的热点。
（4）土壤污染与修复 目前，污染土壤修复技术主要包括两个方面：遏制与去除。因此，污染土壤修复技术主要有：稳定化、阻隔化、固定化、降解或移除等。污染土壤修复的理论与技术已成为当前整个环境科学与技术研究的前沿。我国的污染土壤修复研究，目前正经历着由实验室研究向实用规模研究的过渡阶段，即将进入一个快速发展时期。
（5）土壤资源信息化与数字土壤学 我国对精细数字土壤普查的理论和技术及其应用进行了系统的研究，基于土壤图、地质图、土地利用现状图、GIS、模糊聚类等进行了某些区县的数字土壤制图，运用模糊均值算法和地统计学相结合的方法进行小区域土壤预测制图。
2. 重大成果
我国历来重视农业土壤学研究，近年来取得了许多重要进展。第一，农业土壤学基础理论得到发展和完善。第二，农业土壤学应用技术研究不断更新，重要研究成果推广应用不断扩展。在障碍土壤改良利用方面，一批综合性、实用性、环保型成果促进了区域性农业的持续发展。在农业土壤水资源高效利用研究方面，既重视发展和完善工程技术及其与生物措施相结合，注重区域性水土流失的综合治理，又重视水肥一体化技术研究。第三，新构建的实验研究平台极大促进了农业土壤学科的发展。
（1）土壤有机质提升原理与技术 根据土壤有机质演变规律与有机物投入量之间的关系，确定土壤有机质的维持与提升技术。不同施肥模式下，我国东北、西北、华北、华南和长江流域五大典型区域农田土壤有机质演变特征差异较大。
（2）保护性耕作原理与新技术 我国进行了长期的免耕、深松、覆盖等技术的试验研究、示范和推广，形成了适合不同地区特点的多种形式的保护性耕作新技术。东北地区的深松机间隔深松，西北、华北地区的高垄作种植、深松耕作、少免耕技术，陕西渭北高原的留茬深松起垄覆膜沟播技术和小麦高留茬少耕全程覆盖技术等，均在旱作农业水分高效利用和水土保持方面取得了显著的经济和生态效益。
（3）水肥一体化技术 目前研究较多且应用较广的是滴灌水肥一体化技术，我国的水肥一体化技术主要在一些经济价值较高的作物上应用。如新疆的棉花膜下滴灌施肥技术已作为棉花生产的标准技术得到大面积推广，技术处于世界领先水平，应用面积近900万亩。除在棉花上大面积应用外，目前已推广到温室蔬果、花卉、果树、烤烟等作物，该技术近几年在农业覆盖面积最大、灌溉水资源需求最大且旱情相对比较严重的华北、东北小麦、玉米种植区也得到了发展和应用。
（4）土壤重金属污染原位钝化修复原理与技术 目前，并没有专门的针对重金属污染土壤的化学固化稳定化技术修复后土壤的评估技术，许多研究采用的都是评判土壤污染或表征土壤重金属生物有效性的方法来评估土壤修复的效果。对于这一方面的研究方法主要集中于：①基于化学方法的评估；②基于生物学模拟的一些体外方法。这类方法主要用于评价重金属污染土壤中重金属对人体的健康风险；③基于生物学的一些方法，主要体现在利用高等植物、动物或微生物进行的一系列针对重金属污染土壤、污染土壤修复后或修复后土壤淋洗液中重金属毒性的相关实验，从被测生物的反应与土壤重金属的剂量建立起来某种关系，从而判定土壤中重金属的毒性。
（三）植物营养
1．概述
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。
近年来，植物营养学科研究快速发展，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．研究进展及标志性成果
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应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，形成了以系统观测与定量实验为基础，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7个方面：（1）植物营养的土壤环境与过程。土壤中物理、化学和生物学过程对养分地球化学循环的影响及其机制是研究热点，土壤中养分生物有效性的土壤水分条件与过程，养分转化过程的实时、原位监测技术，不同土壤条件下水分和养分的耦合机制等是前沿技术。（2）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已成为研究热点。（3）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。（4）养分资源管理与新型肥料。当前研究的热点是快速简便的养分定量技术，区域总量控制技术，田块精细调控技术。新型肥料的研究热点包括作物专用的复合（混）肥生产以及价廉、控释性能优良的可降解型聚合物包膜控释肥的研发。（5）养分循环及其生态环境效应。定量生态系统中环境养分数量、氮磷的流失和氮素气态损失，是国际上的研究热点；废弃物的资源化综合利用已成为当前重要的生态环境问题。（6）土壤生产力及其调控。高强度物质循环条件下土壤生产力的演变规律，作物高产的土壤条件及其培育机制，土壤酸化、盐渍化和土壤生态系统退化等土壤质量下降的原因及其修复与调控途径等将成为研究重点。（7）废弃物农业资源化再循环利用。有机废物高效无害化处理工艺与技术，创制有机废物高效快速发酵菌剂和功能性有机废物资源利用将成为研究重点和发展方向。
（四）农田灌溉排水
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。其内容涉及土壤、植物、工程、环境及经济等多个学科，主要内容包括：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、灌溉排水系统管理和灌溉排水系统环境影响评价。
1．研究进展
（1）作物需水与调控技术 在作物需水量与耗水量的估算方面：研究工作更多向区域尺度发展；作物需水的内涵向理想状态下的最优需水量或理想耗水量拓展。在作物需水信息采集与诊断方面：向能够实现原位长时间连续监测、或快速大范围监测方向发展；研究尺度向区域尺度发展；重点探索作物需水时空变异与尺度转换问题；侧重利用多源信息融合技术来诊断作物是否缺水及缺水程度。在作物高效用水调控方面：侧重于通过改变根系层土壤湿润方式与灌溉制度或者使用外源激素来调节作物气孔运动行为，在不牺牲作物对CO2吸收的前提条件下大大减少作物的水分消耗、提高水分利用效率，已成为当前研究的热点之一；相继提出了调亏灌溉（RDI）、分根区交替灌溉（ARDI）和痕迹灌溉等新的灌溉技术。
（2）灌水技术 在地面灌溉技术方面，研究热点紧密围绕创建现代地面灌溉技术应用平台、提高地面灌溉过程控制能力、开发区域地面灌溉系统管理实用工具等方面展开，在地面灌溉设计理论、土地精细平整和田间工程配套布置方法、水肥同步高效利用新技术等方面取得了一系列突破。在喷灌技术方面，研究重点向大型喷灌机转变，喷灌系统多目标利用和变量喷洒的研究日益受到重视。在设备研发方面，降低能耗、实现灌溉施肥的精量控制是喷灌技术研发的重点，高新技术的大量应用成为喷灌技术发展的一大亮点。在系统设计和管理方面，喷灌管网水力计算和优化设计已趋于成熟，以提高水肥利用率为目标的灌水技术参数优化组合正在成为研究的热点。在微灌技术方面，在微灌系统设计理论、微灌土壤水分调控、关键设备设计技术和田间应用管理技术等方面部取得了很大的进展，形成了具有自主知识产权的理论和技术。
（3）农田排水技术 农田排水面临一些新课题：一是农田排水应向综合考虑水资源高效利用和农田面源污染防治的多重目标转变；二是农业排水与生态工程和生物技术结合，有效处理排水水质；三是特殊的种植方式和微气候条件对农田排水的功能提出了新的要求；四是渍害田治理、农田排水和城市排水协调发展。在技术方面，设施地控制排水、湿地水处理综合调控、生物反应床水质处理系统等成为农田排水的代表性技术。此外，干排水作为从区域尺度上控制耕地盐分平衡和盐渍化的技术，重新引起科研工作者的关注。我国迫切需要研究长期灌溉条件下水盐运动规律和盐渍化演变趋势，建立适合干旱区特点的淋洗技术和排水系统设计理论。
（4）再生水灌溉技术 国外相关研究主要集中在再生水灌溉对植物生长、土壤质量、地下水质量的影响以及安全灌水技术方面；国内学者开始研究再生水灌溉对作物及环境的影响机理、污染物迁移转化规律、再生水适宜的灌溉技术与灌溉制度、再生水灌区规划等问题；再生水安全利用技术标准化、系统化、集成化将是研究重点和难点。
2．重大成果
（1）作物需水与调控 在植物应答干旱胁迫的气孔调节机制方面，创造性地探讨植物干旱反应调节的基因表达分子机制，为基因工程技术提高植物的水分利用效率开辟了新途径，获得2012年度国家自然科学二等奖。在都市型现代农业高效用水原理与集成技术研究方面，研制了基于大型高精度杠杆称重式、水位可控式蒸渗仪和信息实时监控的智能化植物需水诊断平台，构建了设施农业水肥一体化高效节水技术集成模式、果园智能化精量灌溉技术集成模式和都市绿地“清水零消耗”生态节水技术集成模式，获得2012年度国家科技进步二等奖。在“干旱内陆河流域考虑生态的水资源配置理论与调控技术及其应用”方面，提出了有限水资源的合理配置理论及调控技术，于2013年获国家科技进步二等奖。
（2）地面灌技术 我国精细地面灌溉技术研究初步形成了基于土地精细平整和过程精确控制的现代高效地面灌溉技术应用体系。在应用基础理论方面，建立了模拟田面微地形空间分布状况的方法，提出了根据畦田内水流运动特征采用遗传算法自动优化反演土壤入渗参数和地面糙率系数的模型，初步建立了基于田间部分灌溉数据对整个灌溉过程进行反馈控制的理论方法。在支撑技术方面，建立了以土地精细平整为特征的激光控制平地技术应用体系，提出了基于土地精细平整的地面灌溉田间灌排工程布局模式。在主导技术方面，建立了地面灌溉过程精量控制技术，为实现地面灌溉过程自动化与量配水可控化提供了有效手段。
（3）喷灌技术 喷灌技术的进步主要体现在：一是进一步阐明喷灌的节水机理，提出喷灌技术参数的优化方法。二是研发低能耗精量控制喷灌施肥装备，实现喷灌系统的多目标利用。三是利用高新技术对传统喷灌技术升级改造，提高喷灌系统的运行管理水平。
（4）微灌技术 在微灌系统设计理论与方法上：提出了综合考虑水力偏差、制造偏差和田面高差的滴灌系统流量偏差的计算方法；提高了系统灌水均匀度；揭示了灌水器工作水头取值与灌水器水力性能以及灌区田面高差的关系。在地下滴灌技术方面：开发了一批具有自主知识产权的地下滴灌设备。在设备设计技术方面：建立了灌水器内部水流、泥沙多相流流体动力学模型；研发了支管、毛管流量调节器或压力调节器等系统压力均衡调控产品；开发了自动反冲洗叠片过滤器、水力驱动旋转反冲洗网式过滤器和系统流量、压力、土壤墒情等信息监测和控制设备。在田间应用管理技术方面，提出了包括种植模式和水肥一体化技术及农艺的操作管理规程；提出了作物微咸水安全高效滴灌技术体系。
（5）农田排水技术 在设施农业排水方面：提出了设施农业的控制排水技术；提出了大棚合理灌溉制度的设计准则与方法；提出了大棚作物的控制排水暗管间距、埋深和出口控制高程的控制排水措施；提出了南方地区雨季揭棚、合理施肥与控制排水相结合大棚栽培与水管理技术。在与湿地、生物反应器相结合的减污控排技术方面：引进和发展了以生态工程为基础的控制排水、节水灌溉和湿地系统相结合的农田水循环系统。在灌区排水污染物控制技术方面：形成了排水污染控制标准体系；实现动态排水条件下水质水量过程场景分析和模拟预测；通过田间调控，实现源头控制；通过“工程-生物-生态”相结合，实现水功能区达标。在农田排水径流计算方面：建立了排水径流计算的概念性与分布式水文模型；初步建立了农田排水区自然-农业复合水循环系统的排水径流形成机理和模型。在排水工程的调度与控制运用方面：提出了排水系统优化调度的建模技术及其相应的求解技术；提出了非凸、非连续排水系统调度问题的寻优技术。在区域水盐均衡调控技术方面：提出了利用内部盐荒地的干排水控盐新方法，构建了干排水系统设计理论；提出了干旱区的井渠结合模式、地下水位控制标准以及井渠灌溉面积比与水量比的确定方法。
（6）再生水灌溉 近年来，再生水灌溉方面取得了一系列的重要进展，体现在：再生水灌溉牧草、草坪及林木；再生水在粮食作物和蔬菜作物灌溉上的适用性和安全性；再生水灌溉系统研发与再生水灌溉区划等方面。
（五）作物病虫害
农业昆虫学学科是植物保护学科的最古老且最重要的分支学科，是以农业害虫及其天敌为研究对象的科学。为了应对全球气候变化、产业结构调整和国际贸易全球化对我国农业害虫发生和危害产生的新影响，以及随着现代生命科学等新兴学科的新理论与新方法对本学科的渗透、交叉与融合，特别是国家加大了对农业昆虫学科研究的投入，使农业昆虫学学科在害虫成灾机制与防控基础理论，以及高效、持久、安全的农业害虫监测预警、应急处理与可持续治理的技术体系的建立等方面已取得了可喜的成就。
植物病理学是阐述植物病害发生发展规律及其防治的一门应用学科。植物病理学主要研究植物病害发生的各种生物因子（病原物）和非生物因子（如各种环境条件）及其引起病害的机制、病害发生流行规律及其成灾机理、病原物与寄主及其它生物的互作关系、寄主抗病性及其利用、以及各种病害控制的理论和技术方法。植物病理学研究的主要目的是保护植物免受或减轻病害的为害，保障农作物的高产、优质、安全。该学科是以植物学、微生物学和生态学等为基础，同时又和作物栽培学、育种学、土壤学、农业气象学、农业昆虫学、农药学等学科有着密切的联系。近年来，随着学科的相互渗透，植物病理学在理论技术上有了极大的突破，有力促进了植物病理学的快速发展；同时植物病理学领域形成的新理论和新技术也极大地推动相关学科的进步。
1. 研究进展
（1）农业昆虫
1）发育生物学。昆虫发育生物学涉及昆虫蜕皮与变态等生命活动现象，近年来，我国有关该领域的研究多已上升至相关功能基因克隆与表达及内分泌调控的研究，并取得了明显的进展。另外，昆虫变态发育激素和营养调控分子调控、基因组学、蛋白组学等方面相续取得最新研究进展和成果。
2）种群遗传控制。目前害虫遗传调控技术主要在医学昆虫方面得到很好的应用，而在农业昆虫方面的应用，目前国内还处于起步阶段，仅中国少数几家单位开展了部分前期基础研究工作，应用方面研究较少。
3）监测预警信息技术。随着农业昆虫学学科发展，我国科学家利用3S技术建立了多种农业害虫的监测预警系统，显著地提高了监测预警水平与能力。开发了农作物虫害疫情地理信息系统，建成全国农作物虫害监控中心信息网络和信息系统、分布式虫害预警预报Web-GIS系统、迁飞性害虫实时迁入峰预警系统、田间昆虫数据采集和计算机网络化的数据传输和管理技术、田间小气候实时监测技术和影响农作物虫害的关键气候因素和预警指标的分析提取技术和中长期预测预报技术等关键技术问题。
4）转基因抗虫作物。我国自1997年开始种植转基因抗虫棉花，到2012年种植面积已经达到380万hm2，占棉花总种植面积的70%。种植Bt棉花已经成为防控棉花害虫的关键措施，对有效控制棉铃虫和红铃虫的为害发挥了重要作用。随着转基因育种高新技术和交叉学科的发展，近年来，转基因抗虫作物也由原来的抗虫或抗病等单性状改良向第二代复合性状改良发展。同时，植物介导的RNA干扰技术应用于转基因抗虫作物的改良。
5）生态调控技术。通过作物品种多样性、生态系统多样性和诱集植物的利用，发展了主要农作物重大害虫生物生态调控技术体系，应用效果十分显著。目前，针对烟粉虱、小麦害虫、蚜虫等农业害虫的相关生态调控技术研究取得较好进展。
（2）植物病理
1）植物与病原物互作机理。近年来，在植物与病原物互作机理方面的突出进展表现在以下几方面：①识别的分子机理和抗病信号传导网络解析。②互作的分子共进化（co-evolution）机理解析。③在研究方法和技术方面，蛋白质组学、基因组学和转录组学等各种组学技术越来越普遍地被应用于互作相关基因的鉴定及其功能分析。
2）抗病基因资源的鉴定与分子评价。我国在水稻等主要农作物抗病基因资源的鉴定与利用方面处于国际先进水平，部分内容达到国际领先水平，获得国外同行的高度评价。我国学者对主要农作物抗病基因资源开展了系统的挖掘、鉴定与评价工作，获得了一大批水稻、小麦、大麦、玉米等农作物及其近缘野生种质材料中的抗病基因资源，为克隆鉴定具有应用价值的新抗病基因奠定了基础。
3）病原物遗传结构、寄生适应性变异及致病力分化研究。目前病原物群体遗传学研究总体上存在群体量小、样本来源范围窄、样本的采集缺少系统性、科学性等问题，而且大部分工作只局限于对群体的遗传多样性及其地理分布进行简单分析，对群体遗传结构的时空动态及其进化机制的研究不够深入；很多研究关注单一病原物群体遗传变异、不同病原物群体之间的互作关系的研究很少；这些研究内容将成为未来一段时期群体遗传学的发展趋势。
4）植物病害流行学研究与防治策略。近年来，信息和生物技术向病害流行学和病害防治领域的渗透，极大地推动了病害流行和防控技术的发展，宏观与微观的方法将有机的结合使得人们的研究思路更加清晰，许多传统的方法得到改进和更新，不少疑难问题得到或有望得到解决。
2. 重大成果
（1）农业昆虫 1）蝗虫迁飞与居留型转化的调控机理。我国的科研团队利用代谢组技术和基因干涉技术，并结合行为学测定，发现了飞蝗两型转变调控机制，为控制蝗灾提供了理论依据，也为人类代谢疾病的研究提供了很好的动物模型；发现放牧活动会降低植物的含氮量，蝗虫取食这样的植物有利于蝗虫种群的生长和发育，从而导致草原蝗灾的形成；如果未来能证明植物营养状态可通过调控脂肪代谢，从而影响蝗虫群居型的形成，这将是该领域的又一项重要发现。
2）Bt棉花生态系统昆虫种群的演化机制。我国的科研团队系统研究阐明了种植Bt作物对农业生态系统的显著生防功能，这是国际上首次从景观生态学尺度对Bt作物生态服务功能和机制进行系统研究，对发展利用Bt植物可持续控制重大害虫区域性灾变的理论与方法有重要科学意义。
3）小菜蛾基因组学。成功破译重大农业害虫小菜蛾基因组，百分之百中国人拥有自主知识产权的研究成果——小菜蛾基因组研究成果。该工作宣告世界上首个鳞翅目昆虫原始类型基因组的完成，同时也是第一个世界性鳞翅目害虫的基因组。
4）棉铃虫对Bt棉花的抗性机制与治理。通过10多年的攻关研究，在国际上创造性地提出了利用小农模式下玉米、小麦、大豆和花生等棉铃虫寄主作物所提供的天然庇护所治理棉铃虫对Bt棉花抗性的策略；首次揭示了棉铃虫对Bt棉花产生抗性的分子机制，建立了棉铃虫抗性早期预警与监测技术体系，可分别进行抗性基因、抗性个体和抗性种群三个水平的抗性检测和监测。揭示了棉铃虫田间种群对Bt棉花的抗性基因存在遗传多样性，首次发现并证实非隐性抗性基因在Bt作物抗性演化中具有关键性作用，对于合理设计靶标害虫对Bt作物抗性的治理策略和措施具有重要指导意义，标志着Bt抗性研究已由实验室品系抗性规律的研究转入田间种群抗性分子遗传机理的研究，并为该方向的研究提供了一套示范性的解决方案。
5）烟粉虱入侵机制和防控技术。研究发现研究发现烟粉虱“非对称交配互作”的行为机制，揭示了害虫的普遍入侵并取代土著烟粉虱的征象和规律，对其进一步入侵和地域扩张的预警提供了重要的理论基础。
6）害虫抗药性机制与治理技术。我国经过20年的潜心研究，明确了棉铃虫、小菜蛾、稻飞虱等重大害虫抗药性主导机制和抗性早期预警技术体系及其抗药性种群遗传特性，研制的杀虫剂新品种共毒系数超过200，甚至高达500以上，增效显著，减少了药剂用量，在棉铃虫、斑潜蝇、水稻螟虫、稻飞虱等抗药性严重的害虫相继暴发过程中，表现出突出防治效果，取得了巨大的经济和社会效益。
7）捕食螨的规模化生产技术。该技术为我国害螨的综合治理提供了一个优良天敌品种的有效途径；建成我国第一个年生产能力达到8000亿只的捕食螨商品化生产基地；建成“以螨治螨”为核心的绿色防控体系；研制成功捕食螨田间慢速释放器，提高了天敌田间控害效能。
8）农业害虫灯光诱杀技术。由公司和推广中心等单位联合完成的农业害虫监测系统，解决测报工作者劳动强度大、工作效率低、有毒物质对测报人员及环境的危害和识别率低和病虫信息传递、远程实时监控等问题。采集气象参数比国内外同类系统多3项；对病虫可实施远程实时监控，实现全国各病虫测报站信息共享。建立了企业、科研院所、大专院校、推广部门、用户相结合的研究、生产、示范、推广、应用一体化技术体系，加速科研技术的物化利用。
（2）植物病理
1）小麦条锈病菌源基地综合治理技术体系的构建与应用。从1991年起开展全国大协作，对中国小麦条锈病菌源基地综合治理技术体系进行了连续科技攻关，取得重大创新与突破，研究成果在生产上大规模推广应用，防病保产效果极其显著。同时，丰富和发展了《植物病害分子流行学》和《植物生态病理学》理论、技术和方法，为国家小麦条锈病的防控决策提供了重要科学依据和技术支撑，作为“公共植保、绿色植保”的典型范例，为研究其他气传病害提供了借鉴和参考。总体研究处于国际领先地位，经济、社会和生态效益巨大。
2）重要作物病原菌抗药性机制及监测与治理关键技术。自上世纪80年代中期开始，连续20多年采集和检测了10多万分标本，探明了水稻恶苗病菌、小麦赤霉病菌和油菜菌核病菌抗药性群体发展规律，探明了抗药性发生的机制，依据抗药性病原群体发展规律及抗药性机制，开发了一系列抗药性高效治理新技术，并与企业和技术推广部门合作全部实现了产业化和大面积推广应用。为我国保持20年来没有发生重大抗药性病害流行，提高植物病害绿色防控和农药创制的科技水平做出了重要贡献。
3）柑橘病毒类和检疫类病害分子检测及无病毒三级繁育体系技术。建立并优化了我国7种柑桔病毒类和检疫类病害的分子快速检测技术，创新了柑桔分子检测微量取样制备技术和柑桔茎尖脱毒微量快速评价技术；建立了柑桔无病毒良种三级繁育体系；制定了行业标准和技术规程４个，培训技术人员8780人次。有机整合了科研院所、农技推广部门、龙头企业和农民等各方优势，实现了基础研究与生产应用的结合，形成了繁育柑桔无病毒容器苗1730万株的能力，新建柑桔无病毒良种示范基地44万亩，企业和农民增收15351万元，促进了柑桔无病毒良繁技术的产业化，推动了我国柑桔产业的可持续发展。
4）作物多样性在抗病增产中的作用。基于农田生态系统层面，从栽培角度提出了作物多样性优化配置解决难题的新途径，即从时间上和空间上优化配置异质作物群体，增加农田作物多样性丰度，解决单一作物大面积种植病虫害流行的难题。
5）植物天然免疫机制。揭示了AvrAC独特的生化功能和分子机制。AvrAC是目前报道的唯一一个具有尿苷单磷酸转移酶活性的细菌效应蛋白，阐明了病原细菌是如何利用一种独特的生化和分子机制来精确攻击植物免疫系统的。
6）病原真菌致病机理。近几年，我国在稻瘟病菌致病性分子机制取得较大进展，发现了一系列调控稻瘟病菌形态发育与侵染致病过程中重要调控因子，研究结果有助于理解其他作物真菌病害致病分子机理，对该病害的控制具有重要的实践指导意义。
7）卵菌致病机理。克隆了一个新的大豆疫霉无毒基因，可以抑制植物的抗病反应，促进病菌侵染；发现疫霉菌抑制植物抗病性的一种共有机制和一种新机制；成功克隆了新无毒基因PsAvr3b，为其他真核病菌无毒基因的克隆提供了新的思路；发现多数RxLR类效应分子可以抑制植物抗病反应，病菌对效应分子的转录进行精确编程，效应分子之间以“团队作战”的方式抑制植物的抗病反应，为认识卵菌的致病机理提供了新的知识。
8）双生病毒致病机理。以伴随有卫星DNA的中国番茄黄曲叶病毒（TYLCCNV）为研究对象解析了病毒克服植物甲基化修饰及TGS反应的分子机制，对诠释作物抵御双生病毒侵染及双生病毒逃避作物防御的分子机制具有重要意义，并为植物抗病毒提供了新理论和新策略。采用反向遗传学策略，结合分子生物学和生物化学等方法，发现了病毒与植物寄主在长期协同进化过程中的其中一种博弈场面，也揭示了SAMDC1在甲基化介导的基因沉默途径中的重要作用，对诠释26S蛋白酶体介导的蛋白降解途径调节通过调控寄主de novo甲基化介导的基因沉默信号过程具有重要意义。
（六）作物栽培
作物栽培学是一门综合性很强的农业应用科学，经过我国作物栽培学家几十年的探索，作物栽培学形成了区别于其他农业基础学科的具有自身规律的理论体系。特别是近年来我国农业生产正在向良种良法的结合，农机农艺的融合，生产生态的兼顾、高产与高效同步的现代农业技术发展中作物栽培起到了关键作用，体现出学科综合性优势。作物栽培学正在向机械规模化、信息精确化、可持续简化、气候变化适应性、抗逆稳产等技术的发展，为实现现代农业发挥了越来越重要的作用。
1. 研究进展
（1）作物栽培学理论创新 作物栽培技术的发展越来越依赖于理论突破，特别是产量形成、生长发育规律、作物与环境等成为作物重要栽培理论研究方向，有效地指导作物高产、优质、高效、生态、安全的技术创新。主要进展包括：作物生育过程中器官相关与肥水效应理论，作物高产形成定量化理论，以及作物营养高效平衡理论等方面的研究。
（2）作物关键技术创新 近年来，密植高产技术、土壤耕层优化技术、作物定向化控技术和资源优化配置技术等作物关键技术研究得到深入发展。此外，配方施肥技术等的推广应用，改变了以往盲目施肥为定量施肥，同时也改变了单一施肥为：以有机肥为基础、氮磷钾等多种元素配合施用，特别是对化肥结构调整起着更重要的作用，在农业生产中取得了增产、改善农产品品质、节肥、增收和平衡土壤养分效果十分显著。
（3）作物栽培技术集成创新 ①作物高产优质高效栽培技术集成。经过多年的研究，我国在不同的作物与不同的区域技术集成出了不同的技术模式，为各种作物的高产高效，增产增收起到了重要技术支撑作用。②作物精准、简化、高效栽培技术集成。近年来，开展了精确定量栽培、数字化农作技术和作物生产信息化服务技术的研发，在作物生产管理中正在发挥重要作用。③生态安全、环境友好型作物栽培技术集成。在科技支撑计划支持下，开展了主要粮食作物丰产节水节肥技术集成与示范、玉米膜下滴灌节水高产高效技术，主要粮食作物高产栽培与资源高效利用的基础研究等研究工作，此外，还研制出多种技术的“缓控释肥”。④作物机械规模化生产技术集成创新。近年来，在玉米、水稻、小麦等主要粮食作物相继开展了机械化技术研究，为推进我国作物机械规模化生产提供技术支撑。
（4）作物栽培技术应用与推广 在国家粮食丰产科技工程项目支持下，紧紧围绕我国三大平原三种作物高产高效目标，开展了技术集成与创新研究，以丰产高效栽培为核心的粮食丰产科技工程应用与推广效果显著。基于关键技术创新与区域生产特点，在万亩创建连片高产，采取“统一整地播种、统一肥水管理、统一技术培训、统一病虫防治、统一机械收获”的五统一的方式在小麦、水稻等的示范片生产中，增产效果良好，以核心技术集成高产创建在粮食安全发挥了重要作用。
2. 重大成果
近两年来，继续实施了国家粮食丰产科技工程、作物高产创建、科技入户等一批以作物栽培为核心的重点项目，有力地推动了我国作物栽培学创新与发展，显著提升了作物栽培技术与理论的研究应用水平，为我国粮食实现“十连增”发挥了重要作用。
在玉米高产高效方面，构建了玉米产量差（潜力）模型，明确了我国主要生态区玉米高产潜力突破和大面积高产高效生产的主要制约因素及技术优先序，提出了高产突破途径与关键技术，建立了13套适应不同生态区域的玉米高产高效生产技术体系，发布实施地方标准9部，10项技术模式被遴选为农业部主推技术，创造了一批玉米高产纪录。
围绕作物资源高效利用以进一步挖掘作物周年高产潜力，在一年两（熟）协调高产高效关键技术上取得了重大的突破，建立了进一步挖掘资源内涵两（多）熟制协调高产高效理论与技术体系，有效地提高资源利用率和作物周年产量。在黄淮区小麦夏玉米一年两熟方面，实现了小麦夏玉米均衡增产，“十一五”期间累计增产粮食674.2万吨，创造社会经济效益95.08亿元，为河南粮食持续增产提供了重要的科技支撑。在海河平原，通过光温资源高效利用、节水节肥、农艺农机配套和丰产高效理论与技术的创新，支撑了河北小麦、玉米单产大幅度提升，总产连续7年创历史新高，2008~2010年，在冀、鲁、豫、津应用7261万亩，增产469.1万吨，增加经济效益76.2亿元，年节水8~10亿m3。
随着生育进程、群体动态指标、栽培技术措施的精确定量的研究不断深入，推进了栽培方案设计、生育动态诊断与栽培措施实施的定量化和精确化，有效地促进栽培技术由定性为主向精确定量的跨越，为统筹实现作物“高产、优质、高效、生态、安全”提供了重大技术支撑。水稻丰产精确定量栽培技术及其应用研究取得重大进展，该技术应用后，比对照技术增产10%以上，节工20%以上，节氮10%以上，节水20%以上，增效20%以上。在20多个省(市、区)示范，累计应用9918万亩，增稻谷640.1万吨，增效益163.5亿元。并创造了江苏稻麦两熟制条件下水稻亩产937.2 kg、云南亩产1287 kg的世界纪录。
近两年来，在作物栽培方案的定量设计、作物生长指标的光谱监测、作物生产力的模拟预测，以及相关的软、硬件产品研发等得了显著的进展，推动我国数字农作的发展。数字农业测控关键技术产品与系统研究在作物与环境信息传感探测上，研究了农作物个体生命信息无损监测方法，研制了叶片/茎秆/果实等7种生命信息传感器，开发了农作物营养、病害、水分胁迫等监测技术产品和诊断系统；提出了集光学传感/农学模型于一体的作物群体生物量/叶面积指数、氮素/水分营养生理指标的监测方法，研制了小麦/水稻便携式作物综合长势信息测定仪，可实现作物群体长势信息的无损探测及诊断，填补了国内空白。成果在设施农业和大田生产的环境监控/灌溉/施肥/施药等方面大面积应用，节能20%~30%，节肥水药20%~50%。在全国14个省市累计应用560万亩、技术培训1.3万人次，增收节支21.2亿元。
（七）耕作学与农作制度
耕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, 注重整体性、综合性，强调技术环节有机衔接与技术组装集成。农作制度也称耕作制度，是农业生产的基本性制度，指一个地区或生产单位作物种植制度以及与之相适应的养地制度的综合技术体系，内容包括熟制、作物布局、种植方式、轮连作等种植制度，以及土壤耕作、地力培育、农田保护等养地制度。
作物种植制度与养地制度是耕作制度（耕作学）研究的重要内容。作物种植制度包括一个地区作物组成、配置、熟制与种植方式等内容，决定着区域农作物种植结构与布局、种植模式及生态经济效益等，是促进农业增产增收的根本性措施和重要标志。农田养地制度是与种植制度相适应的以地力培育及保护为中心的技术体系。农田养地制度主要目的是为农作物生长发育提供所需的水、肥、气、热等生活因素，保证地力常新和作物持续高产。
1．研究进展
（1）气候变化对种植制度的影响研究进展 气候变化与气候波动对种植制度和作物生产的可能影响已经引起了科学家的高度关注。近两年，农业科研人员对我国气候变化背景下的种植制度变化趋势进行了大量研究，具体内容包括气候变暖对我国多熟种植北界和粮食产量的影响、对中国冬小麦种植北界影响、对东北三省玉米种植界限和产量的影响以及对热带作物种植界限和柑桔适宜区的影响。
（2）高产低碳农作技术模式构建 农田生产系统的减排增汇技术对缓解全球气候变化有重要意义。紧密围绕保障粮食安全、资源生态安全和增强农业综合生产能力等国家重大需求和任务，积极探索作物生产系统低碳栽培耕作技术体系构建和推广应用。研究内容包括：一是作物高产与资源高效农作技术；二是水稻高产与CH4减排农作技术；三是旱作农田增产与N2O减排农作技术；四是作物高产与土壤增碳农作技术。
（3）保护性耕作研究进展 当前国际上保护性耕作研究已经从单项技术的研究上升为一项系统工程的研究，更加注重技术的集成和综合应用，逐步向保护性农业的研究发展。具体变化趋势如下：一是由以研制少免耕机具为主向农艺农机结合并突出农艺措施的方向发展；二是由单纯的土壤耕作技术向综合性可持续技术方向发展；三是由单一作物、土壤耕作技术研究逐步向轮作、轮耕体系发展；四是由单纯技术效益向长期效应及理论机制研究发展；五是由简单粗放技术逐步向规范化、标准化方向发展；六是保护性耕作的环境效应及其应对气候变化成为研究的热点。
2．重大成果
我国保护性耕作领域的研究工作取得了突出成果：一是保护性耕作技术概念与内涵在发展中得到规范，对我国进一步开展保护性耕作研究和推广具有重要的指导作用。二是形成了适合我国区域气候资源与种植制度的保护性耕作技术及模式。三是保护性耕作机理研究不断深化，我国保护性耕作机理研究不断深化。我国保护性耕作的研究内容不断拓宽，其生态环境效应及其相应的机理研究越来越深入。各区域在保护性耕作在土壤的固碳减排、水热效应、地力培育、作物生长与产量效应及机理等方面进行了深入系统研究，并取得了一定的进展。研究表明秸秆还田能够增加土壤有机碳，具有“碳汇”效应，实施少、免耕等保护性耕作措施，能够减少CO2等温室气体排放，为构建“节能减排”的保护性耕作技术提供了理论依据。
（八）农产品加工与保鲜
农产品加工与保鲜技术，主要包括粮油加工、果蔬加工、畜产加工、水产加工及采后保鲜等5个方面，本报告的学科发展也是分别从这5个方面予以阐述。
粮油加工是指对原粮、油料等基本原料进行处理制成成品粮油及其制品的过程，是研究粮食和油料作物的加工理论和加工工艺的应用科学。果蔬加工是指以新鲜果蔬为原料，依照不同的理化特性，采用不同的方法和机械制成各种制品的过程。畜产品加工是指对畜产品进行加工处理的过程，涉及肉、乳、蛋及其副产品特性和变化、产品加工工艺、贮藏、包装、流通等技术领域，包括从畜产原料生产到成为供人们消费的产品为止的全部环节。水产品加工包括以鱼、虾、贝、藻等可食用部分为原料，制成冷冻品、腌制品、干制品、罐头制品、熟食品等食品加工业，也包括以食用价值较低或不能食用的水产动植物以及加工废弃物为原料，加工成鱼粉、鱼油、鱼肝油、水解蛋白、鱼胶、藻胶、碘、甲壳质等非食品加工业。采后保鲜是随着果蔬采后生理变化的研究进程而发展起来的，除有效的保鲜技术外，先进的贮藏及物流手段也是农产品采后保鲜的重要组成部分。
1．研究进展
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。在果蔬加工方面：近年来，果蔬加工业取得了一定突破：一是产业化经营的水平越来越高；二是加工技术与设备越来越高新化；三是深加工产品越来越多样化；四是产品标准体系和质量控制体系越来越完善。在畜产品加工方面：畜产加工突破了冷却肉加工新技术，研发了大批现代化工艺技术与装备，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，建立了乳制品安全检测技术体系；蛋品加工方面发明了系列禽蛋制品加工、监测设备和技术。在水产加工方面：一是加工水平大幅提高；二是产品种类呈现精深化、高值化、多样化的态势；三是科技创新进一步推动产业升级；四是产品质量安全意识不断加强。在采后保鲜方面：果蔬保鲜技术向复合技术方向发展；冷链物流不断壮大；贮藏保鲜技术得以发展。
2．重大成果
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。在果蔬加工方面：在大宗水果苹果和柑橘加工中存在的质量安全研究方面，取得了重大进展；果蔬加工装备在耗能低的超高压设备的开发上取得了重大突破，研制出具有自主知识产权的容量大、压力高的超高压设备。在畜产品加方面：在冷却肉生产方面取得了巨大成就；传统肉制品的加工工艺及其理论基础得到了一定的研究；肉制品加工中危害物的控制技术逐渐兴起；涌现出一批高质量的副产物精深加工技术手段；超高温瞬时灭菌乳和发酵乳加工关键技术取得重大进展；国产无菌包装材料及高速无菌灌装机实现了重大技术突破；超高温瞬时灭菌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。在水产加工方面：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；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。在采后保鲜方面：我国果蔬产业的科技水平不断提高，新技术、新设施和新材料在果蔬采后保鲜上得到了广泛应用；在鲜活农产品现代物流保鲜、流通包装、全程质量监控物流标准化、信息化等关键技术研究方面，获得了许多研究成果；开发了综合保鲜贮运技术和果汁果酒护色澄清关键技术，使水果保鲜期延长5-10倍，并开发出系列加工产品。
（九）农产品质量安全
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，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．研究进展
（1）农产品质量安全检测及评价研究
在农药残留监测技术和产品研发方面：已合成了有机磷类、菊酯类、磺酰脲类农药半抗原，合成了磺酰脲类、三嗪类和三唑类特异性人工抗体聚合物，完成了有机磷类、菊酯类、磺酰脲类农药的半抗原与载体蛋白的偶联，构建了完全抗原并免疫小鼠，制备得到了三唑磷农药单克隆抗体，建立了荧光标记与三嗪类农药竞争性检测方法；筛选得到了性能优良的化学发光增敏液，合成了对硫磷及克百威农药半抗原，并与载体蛋白偶联，构建了完全免疫抗原；针对筛选出的常用和残留超标频率较高的农药品种，研究建立了148种农药的串联质谱谱库。
在兽药残留监测技术和产品研发方面：合成了12种小分子化合物的免疫原，制备了上述药物的特异性单克隆抗体；建立了氟喹诺酮类等化合物的免疫分析技术，研发出了阿维菌素等兽药残留检测的ELISA试剂盒和胶体金试纸条8种；研究建立了氯霉素、氟苯尼考和氟苯尼考胺残留检测的化学发光免疫分析方法；研究建立了检测动物组织中30种非甾体抗炎药残留超UPLC-MS/MS法，猪组织中硝基咪唑、苯并咪唑、氯霉素3类药物的UPLC-MS/MS方法，牛奶中阿莫西林和泼尼松龙的UPLC-MS/MS方法。
在违禁及未知添加物综合分析技术方面：以莱克多巴胺和苯乙醇胺A为模板分子，形成了分子印迹薄膜和分子印迹聚合物，形成了基于荧光标记的检测卡读卡器，初步建立了基于纳米金粒子均相体系的尿液中克伦特罗的表面增强拉曼光谱速测方法；建立了动物组织、血液、尿液中苯乙醇胺A的UPLC-MS/MS检测方法和饲料中苯乙醇胺A的UPLC检测方法；研究建立了克伦特罗在反刍动物组织、血液、尿液及唾液中高精度确证技术4个，并配套研发了反刍动物毛发、血液、唾液及组织采集技术。形成克伦特罗可视化检测体，研发了基于纳米增强拉曼光谱检测香兰素、孔雀石绿、苏丹红、三聚氰胺的检测技术。
（2）农产品质量安全风险评估技术研究
在风险监测方面：对食用农产品或初加工产品进行连续动态立体式风险隐患摸底排查和专项评估，共获得第一手风险监测数据23万余条。在风险评估共性技术方面：初步确立了我国剂量反应评估中基准剂量评估技术；研究并建立农产品中化学污染物累积性膳食暴露评估方法和阶梯式暴露评估方法；开展农产品质量安全风险建模技术研究，通过风险监测平台进行表达，形成完整4套子系统；研发了概率评估的U-V模拟分析方法，在评估准确性和精度上完全能满足现阶段农产品质量安全风险评估的需要。在农药风险评估方面：建立了食物摄入量调整系数、急性风险安全界限和消费者保护水平的计算模型，形成了比较完善的农药残留风险评估和MRL值推荐技术方法；提出了10项MRL标准建议。在重金属风险评估方面：研究提出了《农产品中重金属危害膳食暴露评估指南》；提出重要农产品主要争议性重金属风险评估模型5个；设计开发了基于BASIC语言的桌面版SAMDE评估模型；设计开发了基于网络应用技术的“国家农产品质量安全信息监测平台风险评估系统”。
（3）农产品质量安全溯源技术研究
在牛肉产地溯源与真实性识别研究方面：筛选了17对微卫星DNA（SSR）引物，初步构建了不同种类牛肉的鉴别方法；开展了基于稳定性同位素牛肉溯源方法研究。在有机猪肉溯源与真实性识别研究方面：引进了有机猪肉表征成分筛选与特征表征因子识别鉴定技术、产地溯源与鉴别指纹图谱解析与多变量化学计量学拟合技术以及利用化学计量学构建溯源模型的技术；初步建立基于某些特征因子的有机猪肉溯源识别模型。在鸡肉、茶叶和蜂蜜溯源技术研究方面：建立了鸡肉中稳定同位素、矿物元素的检测方法；分析了茶叶与产地环境间元素指纹特征的相关性，以及不同产地和不同品种蜂蜜稳定同位素与矿物元素的指纹特征和分布范围。
（4）农产品质量安全源头治理及种养殖过程控制技术研究
在产地环境质量安全评价与安全性划分方面：建立了包括土地支持系统、作物支持系统、产地环境支持系统三大系统在内的46个指标；形成了一套完整的基于空间变异理论的土壤重金属空间分布估计精度的控制技术方法；研究形成了农产品产地土壤重金属污染区边界划分的技术方法。在兽药残留代谢研究方面：建立了喹烯酮和乙酰甲喹毒及其代谢物的检测方法，并制定出最高残留限量标准。
2．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4个方面：
（1）农产品质量安全研究专业机构不断健全。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，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。2012年，农业部成立了65家农业部农产品质量安全风险评估实验室，进一步建立健全了农产品质量安全研究专业机构。
（2）黄曲霉毒素高灵敏检测技术取得重大突破。创建了黄曲霉毒素杂交瘤细胞株半固体培养基-梯度两步筛选法和阳性噬菌体展示抗体库，发明了黄曲霉毒素高灵敏和高特异性系列抗体细胞株1C11、2C9、3G1等；克隆出黄曲霉毒素单克隆抗体重链、轻链可变区基因；研制出基因重组单链抗体1A7和2G7；建立了黄曲霉毒素总量和M1、B1分量流动滞后免疫层析、时间分辨荧光及免疫亲和荧光检测技术，并研制出试剂盒、免疫亲和微柱及免疫亲和荧光检测仪、单光谱成像检测仪和免疫时间分辨荧光检测仪。
（3）分子印迹技术的高效识别样品前处理技术取得可喜进展。研制出了具有高度“类”特异性和选择性的分子印迹聚合物，并进一步制备分子印迹固相萃取（MIP-SPE）柱，实现三嗪类农药、磺酰脲类农药、氯霉素和三聚氰胺等的特异性分离富集；创新性地研制出表面等离子共振仪（SPR）核心敏感部件-分子印迹敏感芯片，并在此基础上建立了SPR-MIP敏感芯片检测技术；研制的三嗪类MIP-SPE小柱实现了17种三嗪类农药高效分离富集和测定，解决了传统SPE柱吸附特异性差、洗脱步骤复杂、再生能力弱等问题；建立了富集技术应用体系，回收率64%~117%；研制的磺酰脲类MIP-SPE柱能同时分离富集氯磺隆和单嘧磺隆、噻吩磺隆，填补了国内的空白；建立的磺酰脲类MIP-SPE富集技术应用体系，回收率75%~110%；在合成分子印迹膜的基础上，开展了分子印迹膜-芯片-表面等离子共振检测氯磺隆的创新性研究，为实现小分子物质检测奠定基础；研制的氯霉素、三聚氰胺MIP及其MIP-SPE小柱，对氯霉素、三聚氰胺具有高度的特异性和选择性；建立了氯霉素、三聚氰胺MIP-SPE富集技术应用体系；开发的分子印迹快速检测技术和产品不仅打破了国外技术垄断的局面，还实现了创新和发展。
（4）奶及奶制品中重要化合物残留快速检测技术取得丰硕成果。构建了最佳半抗原；建立了抗原-抗体的定量构效关系模型；采用了组合抗体和多点设计模式，解决了同时检测结构不同多类药物的同时检测技术瓶颈；建立奶及奶制品等动物性产品快速检测技术，并研制出相应的检测卡和试剂盒。
（十）农业信息
农业信息学是以农业科学的基本理论为基础，以农业生产活动信息为对象，以信息技术为支撑，进行农业信息采集、处理、分析、存储、传输等具有明确时空尺度和定位含义的农业信息管理与决策，研究和解决农业生产活动信息变化规律的科学。简要地说，农业信息学是运用现代高新技术研究和调控农业生产活动中信息流的科学，也可以概括为研究农业信息、认识农业信息和利用农业信息的科学。农业信息学是一门快速发展的新兴学科，其学科体系由理论基础、技术体系、应用系统三个方面组成。
1．研究进展
（1）农业信息学科理论和技术发展呈现出智能化、装备化特征。现阶段，农业信息学的理论体系和技术方法正在走向成熟，农业信息学的研究更加面向实际农业科学问题的解决，并越来越注重研究深度和实用性的结合。随着农业物联网技术的发展，农用无线传感器、RFID 电子标签技术在农业领域得到了广泛应用；云计算技术的发展为农业数据和信息的融合、关联提供了技术支撑；大数据技术则进一步将已有技术进行集成，并提供了更加强大的数据抽取、转换、装载，数据分析和数据可视化技术。
（2）现代农业信息技术体系日益完善 ①智慧农业技术体系。开发了小麦、玉米及其连作智能决策系统和用于大田作物、茶树、苹果、梨的824种病虫草害的数据库和9个诊断知识库系统；构建了小麦、水稻管理知识模型、生长过程模型及决策支持技术；将水质监测无线传感网络运用到河蟹养殖环境监测等。②农业生产机械与装备。在节水灌溉技术领域，先后研制开发并改进了微喷灌设备、微灌带、等流量滴灌设备、压力补偿式滴头等设备；在田间管理机械领域，管理机械能够依据作物和土壤的特性，利用传感器收集信息；实现了物联网与大型农业机械的融合；研制了智能化数字植物工厂。③农业监测预警。在农产品数量安全预警研究方面，开展了12种主要农（畜）产品的生产、市场信息搜集、分析预警技术研究；在农产品市场价格预警技术研究方面，开展了市场价格预警模型及其应用研究；在农产品市场信息分析预测技术方面，开发了第一个在Linux操作系统及Oracle数据库管理系统环境下，实现了基于XML和Java以及其他Internet技术综合集成的农产品市场信息分析预测网络化平台；开发了一种多功能一体化农产品市场信息采集终端——“农信采”，用于田头、批发、零售等不同类型市场价格数据的采集上报。④农业信息管理与服务。在农业文献资源信息管理方面，建成了我国农业科技领域第一个大型集成服务系统中国农业科技文献与信息集成服务平台（NAIS）；开展农业科学数据共享中心研发，引领多项技术创新；通过“12316”三农热线、农业信息网站、广播电视节目、手机短彩信服务平台等方式，提升信息化服务“三农”的水平。
2．重大成果
（1）作物丰产关键技术应用领域 我国在玉米高产高效生产理论及技术体系研究方面建立了13套适应不同生态区域的玉米高产高效生产技术体系，发布实施地方标准9部，构建了构建科技推广网络和信息化服务平台；创立了水稻高产共性生育模式与形态生理精确定量指标及其使用诊断方法，构建了水稻丰产精确定量栽培技术体系；作物丰产关键技术应用领域形成丰富的技术积累。
（2）农业生产智能装备 肥水精量实施、农机作业智能指挥调度、精量播种、田间自动导航等方面均取得了重大的突破；传感器网络、决策支持、Web服务、3S、智能控制等精准农业技术在农业智能装备得到广泛应用；变量施肥装备的研发解决了我国缺乏适用的变量施肥装备难题；挤压加工与装备关键技术得以发展，并在农产品高值化挤压加工工艺、挤压装备应用以及挤压机性能提高等方面取得突破；拖拉机GPS自动导航系统的研发在国内产生了良好的影响。
（3）遥感监测 首次建立了农作物信息天（遥感）地（地面）网（无线传感网）一体化获取技术，在国内率先研制了面向农作物遥感监测的光谱响应诊断技术，建成了国内首个唯一稳定运行超过10年的国家农作物遥感监测系统；开展了土地资源评价数据一体化采集和数据自动整合等关键技术研究，自主开发了全数字化多用途土地资源评价业务系统平台，构建了我国全数字化土地资源评价成套技术体系。
（4）物联网 我国在农业传感器、RFID、数据采集与传输、数据决策与管理、物联网应用等各细分领域取得了关键的技术进步。在农业物联网试点示范方面，已在上海、江苏等地建立了近30万亩的“智慧农业综合应用示范区”，自主研发了“田间环境综合感知站”，采用空中移动传感技术、超远距高清视频感知技术，实现水稻全产业链的智慧生产和管理。天津市以设施农业和水产养殖为重点，集成示范物联网感知、传输、决策及应用相关技术和设备，形成农业物联网应用技术体系，制定了《天津农业物联网平台实施方案》。在大田生产物联网应用示范方面，安徽省以大宗农作物“四情”（苗情、墒情、病虫情、灾情）监测服务为重点，通过物联网技术的集成应用，实现了大田作物全生育期动态监测预警和生产调度。
（5）农业智能信息服务 在农业信息规范化采集环节，提出了三维模型农业信息分类标准体系构建方法，制定了基础性标准及规范。在信息智能处理环节，创建了具有自组织能力的小麦、玉米、花生、甘薯协同模拟技术，建立了农业生产时空信息处理与分析技术系统，研发出应用系统27个。在个性化、精准化信息服务环节，创建了数据字典与元数据映射技术方法，开发了农业农村综合信息服务系统，研发了农业新品种、良种电子商务交易平台等系统。
（十一）农业环境
农业环境科学是研究农业生产活动和农业环境之间相互作用、相互影响的一门科学，主要探索人类生产活动条件下，光、温、水、气、土、生等农业环境要素的时空演变规律及其对农业生产的影响，以及农业生产活动对环境要素的影响，农业环境调控理论、技术与方法、农业生产对环境变化的适应对策等。其科学使命在于通过对农业-农村生态环境问题以及对介于环境科学与农业科学之间有关科学问题的系统研究，保护、改善和调控农业环境，促进农业和农村的可持续发展。
1. 研究进展
2012年，党的十八大报告提出推进生态文明建设，要在资源节约型、环境友好型社会建设方面取得重大进展，走农业现代化道路。当此历史时期，如何依靠科技，摆脱资源环境约束，建设新型现代农业和农业生态文明，成为今后农业环境学科发展的机遇和挑战。
（1）全球气候变化及其农业影响 “十二五”以来，国家进一步加强了全球气候变化规律和观测技术研究，开发多源、多尺度观测数据同化、融合与集成技术，发展全球变化背景下极端天气及气候事件预测技术，建立温室气体排放的监测、统计和核查技术体系。当前研究的热点集中在气候变化对农业的影响评估和农业适应气候变化技术方面，偏重应用和应用基础研究以满足国家实际需求的态势明显。
（2）农业污染控制 “十二五”水污染物总量控制首次把农业源纳入总量控制范围，2012~2013年，在农业面源污染防治方面，国家水体污染治理重大科技专项更加强调水质的改善作用，明确把水质改善作为首要考核指标，突出技术示范的空间尺度要求，重视技术与政策的配套，以形成技术体系。与此同时，农业清洁流域的概念开始受到关注，与水土迁移相伴的由土壤侵蚀造成的碳和污染物迁移过程及其环境影响研究逐步开展，放射性核素与稳定性同位素环境示踪技术受到关注。在农业废弃物安全处理与资源化利用方面，发酵床养殖技术日趋成熟。秸秆来源的生物炭施用技术及其环境影响已经成为当前的研究热点之一，近两年科学家研究了不同原料来源生物炭的性质，研究了生物炭对不同作物产量的影响，以及施用生物炭对土壤温度、反射率和热传导的影响以及对土壤硝态氮累积的影响。
（3）产地环境保护与修复 从源头控制重金属排放污染是农产品产地重金属污染防治的关键，2011年我国第一个“十二五”专项规划《重金属污染综合防治“十二五”规划》总量控制的重金属主要有五种，即汞、铬、镉、铅和类金属砷，农业部自2012年起在全国统一部署了农产品产地土壤重金属污染防治普查工作，进一步完善农产品产地土壤环境质量档案，建立农产品产地分级管理制度，为今后防止和治理农产品重金属污染提供可靠的科学依据。
（5）农业环境工程 近两年，设施农业和非耕地农业的的智能化技术和装备研究和开发成为热点，设施作物节能工程技术研究和精准量化栽培等技术研究取得重要进展。此外，陆续启动一系列科研专项，重点开展生态养殖技术、养殖环境控制和废弃物利用技术，从低碳养殖和节能减排等方面进行重点研究。2013年10月8日，国务院审议通过《畜禽规模养殖污染防治条例（草案）》，为今后畜牧业转型升级提出了明确的要求。
（5）生物多样性农业利用 当前生物多样性农业利用的趋势，除了传统的轮作、间作、套种技术以外，还关注农业生态系统中田埂、林地等景观要素的作用，特别是从流域乃至区域和全国的大尺度上，关注种养布局及其种养系统间的物质循环利用，以期优化农业生态系统服务功能。
（6）农业环境风险管理 “十二五” 国家科技支撑计划项目“农林气象灾害监测预警与防控关键技术研究”于2011年启动，表明国家对农业气象灾害监测预警及防控高度重视。
2. 重大成果
（1）气候变化农业影响与适应对策 科学家已经关注到气候变化使中国高纬度地区作物生育期延长，喜温作物界限北移，作物种植结构发生了调整，未来中国农业种植制度将可能发生较大变化。气候变化使中国农作物病虫害的危害加重，一般年份因病、虫、草等造成的损失约为农业总产值的20%~25%，未来气候变暖使农业病虫害发生界限北移，发生范围、危害程度呈扩大、加重趋势。气候变化已经对中国粮食产量产生明显的影响，近30年的气候变化使中国小麦和玉米的产量下降，下降幅度在5%左右，使水稻和大豆的产量少许上升；据模拟，如果不采取任何适应性措施，未来气候变化将导致中国水稻、玉米和小麦等主要粮食作物的减产在未来气候变化的背景下，水资源因素将成为粮食总产量提高的最主要限制因子。
（2）农业污染控制 在重点流域的农业面源污染及水土流失研究方面，取得了一系列的集成创新。针对流域坡耕地，通过改变农艺措施和梯级网络化调控体系提高了水资源利用效率，通过调整和构建复合生态农业技术减少了土壤的营养流失，控制了面源污染，保护了农业产地的环境。针对湖泊流域的平地农田，通过减量施肥、缓控释肥、优化栽培、农田养分流失减控、生物农药替代、农药生物降解等技术集成，有效实现肥药减量及优化施用，控制了农田养分流失。针对河网地区的农田环境，构建了“源头减量-生态拦截-循环利用-生态修复”四级技术体系，实行了“点-面-线”的系统防控与工程示范。针对坡台地露地蔬菜种植模式中存在的农业产地污染问题，集成保护性耕作技术、菜-粮轮作技术、减量施肥技术、植保综合技术、集水补灌技术，实现了水土资源利用率的提高、农田土壤侵蚀量的降低以及氮、磷污染负荷输出的削减。
（3）产地环境保护与修复技术 研究发现植物对有机农药的吸收量与农药的理化性质密切相关，植物不仅本身能从环境中吸收、积累与降解有机污染物，而且通过促进根际微生物的活动可加速有机污染物的生物降解。对于微生物，其除对有机物具有优良的修复效果外，还能降解转化环境中的重金属污染。
（4）动植物环境工程 LED（发光二极管）光源在植物领域应用研究实现重大技术突破，为现代设施农业、植物组培、植物工厂等领域的节能高效生产提供了重要的技术支撑。2013年，“日光温室主动蓄放热关键技术研究与应用”项目通过农业部科技成果鉴定，显著提高了温室蓄放热量和抗低温冷害的能力，对日光温室墙体结构进行了改进，实现了日光温室结构的轻简化。
畜禽粪便沼气处理清洁发展机制方法学研究取得重大进展，建立了户用沼气CDM项目减排量核算的计算公式和户用沼气CDM的监测方法。该方法学的建立使得包括我国和广大发展中国家开发量大、分散的户用沼气CDM项目成为可能，对定量核算农村沼气减排贡献并获得经济补偿具有重要意义。
（5）农业环境风险管理 我国目前通过地面观测、数值模拟和3S技术相结合基本实现了对农业气象灾害进行天基、空基、地基相结合的立体动态监测，初步形成了重大农业气象灾害立体监测体系，研制了我国主要农业气象灾害指标体系。
农业环境风险远程监测形成网络。基于物联网技术研发了多功能环境远程监控系统，可对野外农田、温室设施环境及农业气象灾害等进行实时动态监测、远程传输、信息网络发布，进一步提高了监测数据的针对性和代表性，为农业灾害远程监控、诊断管理提供了现场数据支撑。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。
（十二）农业资源与区划
农业资源与区划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，也是一门横跨自然生态、社会经济和多种技术的高度综合性交叉学科。其基本研究方向包括：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3个方面。
1. 研究进展
（1）农业土地资源 围绕农业土地资源的保护和高效利用，当前研究主要包括农业土地利用/覆被变化研究、农业土地资源评价研究，以及土壤质量研究，包括土壤肥力质量、土壤健康质量和土壤环境质量的提高等方面。
（2）农业水资源 在应用基础研究方面，水资源科学研究已由传统实验统计学、多尺度理论、动力学理论和系统工程理论，向与现代信息学、分子生物学、材料工程学和生态环境学等学科交叉融合的方向发展。在实践应用方面，在水肥资源综合管理、保护性土壤水库建设、水肥养分管理的水环境污染物扩容、新型水肥调理、节水节能灌溉、水肥一体化等技术方面开展了大量的研究，达到实现水资源高效利用、作物高产优质、生态环境安全的目标。
（3）农业气候资源 主要在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研究、农业光温生产潜力和气候生产潜力评价、重大农业气象灾害演变规律及应对技术研究等4个方面开展研究。
（4）农业微生物资源 重视微生物资源收集、保藏与共享，近年来菌种资源的信息化整理和网络建设得到了加强，全社会对农业微生物菌种资源的信息和实物共享水平显著提升。腐熟秸秆、固氮溶磷、改土培肥、抗病促生等微生物资源研究日益深入，筛选到了大量高效功能菌株，为微生物肥料产业化提供了技术保障；作物根际微生物和作物内生菌研究取得进展，为微生物资源的利用提供了理论基础。农业环境微生物方面，针对农田持久性有机污染物、残留农药降解微生物资源的研究逐步深入，利用微生物资源和技术处理城乡有机废弃物取得阶段性技术成果。植物病原微生物方面，针对作物、蔬菜病原微生物致病菌株的收集、整理工作取得阶段性进展，为作物抗病、生物防治和生态调节剂研制提供了靶标菌种。
（5）农业肥料资源 开展肥料资源与养分管理的战略研究，建立全国肥料施用状况数据库与作物肥料利用率数据库，建立作物体系肥料需求预测系统。建立了化肥生产、销售、储存、运输和生产原料数据库，开展新型肥料产业发展研究。综合考虑与肥料相关的矿产资源、作物生产体系、动物生产体系、人类营养与消费、环境和经济等多方面因素，建立食物链养分流动模型，研究养分流动规律，寻找养分资源最优管理技术。与联合国粮农组织（FAO）、国际肥料工业协会（IFA）、国际植物营养研究所（IPNI）等组织及美国、欧洲等国家合作，研究国际肥料贸易、产业发展，以及肥料养分管理的最新研究资料和数据。
（6）农业废弃物资源 农业废弃物资源综合利用理论取得重要进展，逐步开展了以碳足迹、生命周期评价等理论为基础的农业废弃物资源综合利用技术节能减排效果评价研究。此外，有关农业废弃物资源化综合利用管理的法制研究也开始逐步细化，为进一步促进和规范未来我国农业废弃物资源化综合利用做好准备。在技术领域，纤维素乙醇、沼气高值化利用等取得了新的突破，将进一步改善农民生活用能，促进农村节能。
（7）农业资源遥感监测 农作物遥感监测、农业资源动态遥感监测等方面的基础研究和应用技术研究不断深入，更高分辨率、多源遥感信息及其数据产品、定量遥感等遥感新技术等不断得到应用，在作物生理监测、作物灾害监测以及作物产量检测与预测等领域取得创新成果。精准农业与数字农业。定量遥感、物联网以及无人机低空遥感等技术的发展，进一步提高了遥感等空间信息技术在精准农业与数字农业中应用深度与广度。
（8）农业区划 结合“三农”工作实际和农业多功能性的特点，继续深入开展农业资源监测评价研究，重点开展耕地流转、耕地质量、草地、水资源、转基因作物、知识产权等领域的跟踪调查，研究新形势下农业资源合理利用与保护。加强连片特困地区区划研究、农业区域格局演变研究、区域农业战略规划研究等。
2. 重大成果
（1）农业土地资源 农业土壤肥力培育、中低产田改良及农业面源污染防控机理与技术研究取得重要进展。我国农业土壤质量整体水平呈现提升趋势，局部地区有机质退化速率有所减缓。土壤肥力质量、土壤健康质量和土壤环境质量的协同提高越来越受到关注，相关基础研究取得了较大进展。与此同时，构建了一批土壤质量实验研究平台，如耕地培育技术国家工程实验室、农业部面源污染控制重点开放实验室等，促进了土壤质量相关研究的持续深入开展。
（2）农业水资源 近年来，农业水资源学科发展迅速，尤其是在农业水资源利用与水环境保护、基于水驱动的土壤养分生物有效性、土壤水肥反演、作物抗旱生理、灌溉施肥技术和雨水集蓄痕量灌溉利用等研究领域取得了标志性成果。
（3）农业气候资源 农业气候资源分析应用研究、气候变化对我国种植制度和作物结构布局的影响取得重要进展，作物光能利用潜力理论方面取得重大突破；农田生态系统物质与能量传输进程及调控理论研究方面，提出了农田水热平衡与作物光能利用模式，温室气体通量测定等相关成果达到国际领先水平；农业气象灾害规律和防控技术研究取得显著进展，提出了“生物避灾、制度救灾、技术减灾”减灾理念。
（4）农业微生物资源 从全国各地的作物根际土壤和植株样品中分离获得了自生及联合固氮微生物菌种资源1500余株。筛选出一批具有固氮酶活性高等特性的特色微生物资源，在中低产田改良培肥等农业生产实践中发挥了积极的作用。发现了作物根际和农田环境中可培养自生及联合固氮微生物的优势种群类，以及水稻、小麦、玉米等作物内生固氮菌的优势种群。
（5）农业肥料资源 在农业肥料资源方面，以肥料养分持续高效利用为核心，围绕无机肥料氮磷养分无效化阻控与增效、有机肥料氮磷生物转化与碳氮互作，以及农田养分协同优化原理与方法三个科学问题开展研究。阐明了通过革新氮肥生产技术、改善农田养分管理技术，每年可以减少温室气体排放量相当于全国温室气体排放总量的6%，推进向低碳农业的转变；氮肥减排增效存在巨大潜力，通过技术革新，优化氮肥工业生产和农业使用，温室气体排放量可减到2005年的49%，国家应将氮肥减排纳入减排重点领域。新型缓控释肥与有机肥的重大共性关键技术研究、新产品开发与产业化示范三个层次均取得重要进展，建成“缓控释肥技术创新平台”。
（6）农业废弃物资源 围绕纤维素乙醇取得的新进展和新突破，主要体现在秸秆乙醇产业化示范关键技术开发、秸秆降解微生物的构建及发酵工艺优化、秸秆乙醇酶解发酵关键技术研发、秸秆乙醇工程放大及关键设备开发等方面。
（7）农业资源遥感监测 农业定量遥感反演技术、遥感数据同化技术、天（遥感）-地（地面）-网（无线传感网）一体化的农作物信息获取理论方法和技术等取得重要进展。在精准施肥的土壤作物信息获取、施肥处方生成、变量作业等的技术环节取得创新成果；针对我国复杂地形和复杂种植结构，发展和完善了农作物遥感监测理论方法和技术体系，创建了服务于农业主管部门的全国农作物遥感监测业务运行系统，为掌握全国粮食生产状况、指导粮食生产和农产品贸易发挥了重要作用。
（8）农业区划 开展农业区域协调发展研究，在界定农业区域协调发展概念的基础上，探讨了农业区域协调发展的机制及其模型表达，建立了规模报酬递增条件下两地区一般均衡模型，构建了农业区域协调发展的评价指标与方法体系。开展中国农业资源安全保障研究，在分析农业综合生产能力安全的基本理论与资源保障机制的基础上，构建了基于农业综合生产能力安全的资源阈值模型与资源供给保障程度评测标准，测算了2020~2030年农业综合生产能力安全的国家目标及其耕地、农用水、草地和水产四大资源阈值，评估了同期我国农业综合生产能力安全的资源保障程度，结合国情提出了农业综合生产能力安全的资源保障体系。
三、国内外研究比较
基础研究是农业科学的重要组成部分，是农业技术进步的源泉，是推动农业可持续发展的动力。近年来，我国基础农学研究取得了长足进步，在与生产相结合、解决生产应用实践上的整体研究实力显著增强，新兴学科和交叉学科不断进步，研究水平大幅提升，在一些前沿技术取得了高水平成果，正在由“量”的扩张向“质”的提升转变。我国在作物杂种优势育种、作物病虫害综合防控、作物栽培技术、耕作制与农作制度、农业气候区划等方面研究居世界领先水平。然而，我国基础农学研究在整体上创新能力和研究水平方面，与发达国家先进水平比较还有较大差距，具体表现在以下四方面：
一是科研领军人物缺乏。从基础农学研究队伍看，我国缺少一批世界级的科研领军人物，在主要分支学科领域还未形成具有前瞻眼光、站在国际科技前沿的学科带头人，以及通过他们的交流合作和互动取得具有世界先进水平的研究成果。为此，要继续实施“新世纪百千万人才工程”、“中青年科技创新领军人才”和“新世纪神农计划”，加快培养代表国家最高水平的高层次领军人物；依托国家重大科学工程、国家重点实验室、各类重大科技计划，积聚和培养优秀尖子人才和领军人物，在重点科技领域整合人才资源，形成优秀创新团队。扩大农业科技合作与交流，吸引和引进农业科研急需的高层次创新型人才。
二是基础性、原创性研究匮乏。农业原始性创新研究是一个国家农业科技综合实力和潜力的重要表现，原创性的科研成果不仅能主导和指引该研究方向的一系列后续研究，还可以开辟新学科、新领域，取得具有创新性的科研成果，从而使一个国家在该领域保持领先地位。然而，长期以来，我国基础农学重视应用开发研究，以解决生产应用实践问题为主，而基础农学研究多为跟踪模仿，源头创新极为薄弱。相比之下，发达国家基础农学研究体系较为完善，并形成不同学派进行交流，使科学家之间能够各取所长，使科学思想撞击出绚烂的学术火花，从而推动基础农学研究不断向纵深发展。我们要根据国家重大需求，着眼于农业的长远发展，切实组织力量，超前部署发展，加强农业基础和前沿技术研究，在作物基因组学、功能基因组学、生物信息学、农作物杂种优势机理及利用、重大病虫害发生规律及防控机理等取得重大进展。在几个学科前沿领域，如光合作用、生物固氮、抗性机理、免疫机理、遗传工程、农业物联网等取得新的突破，为从根本上解决农业问题提供科学依据。
三是科研基础条件平台薄弱。基础农学研究是高度集约、需要采用先进设备和试验手段进行的科研工作。目前，我国与发达国家先进水平相比，我国在基础农学研究投入不足、实验平台建设整体水平仍有较大差距，缺少世界一流实验室和试验基地。我们要通过科技体制改革，按照“总量控制，统一规划，突出重点，分步实施”的原则，在基础农学的重要分支学科领域、学科前沿领域和交叉科学领域，加大投入力度，加快国家实验室和现代化试验基地平台建设，逐步形成布局合理、装备先进、共建共享、流动开放、高效运行的国家基础农学研究体系。
四是基础农学研究投入不足。长期以来，我国基础农学研究具有基础性、公益性，应以政府为主导，建立长期稳定的投入机制。但是，长期以来，三类研究（基础研究、应用研究、开展研究）投入比例失调，基础研究经费投入严重不足。据估计，“十一五”期间农业基础研究仅占5％~8％，同世界发达国家相比，我国农业基础研究投入偏低。根据有关资料表明，美国对农业基础研究投入约占研发经费的15%~20%，日本则在12%~17%，德国和法国稳定在20%左右，并有不断上升的势头。这种情况势必影响我国农业创新能力的提升。为逐步扭转我国基础研究投入强度偏低的状况，建议正确处理好农业三类研究的关系，统筹配置科技经费，创新支持方式，稳步加大基础农学的支持力度，实现农业科学的三类研究的协调发展。
总体来讲，在基础农学领域，我们既要看到已经取得的重要进展和成果，也要清醒认识我们存在的差距与不足。现将作物遗传育种、农业土壤、植物营养、农田灌溉排水、作物病虫害、作物栽培、耕作学与农作制度、农产品加工与保鲜、农产品质量安全、农业信息、农业环境、农业资源与区划等12个分支学科领域的国内外研究比较分别阐述如下。
（一）作物遗传育种
近年来，国际上小麦遗传育种学科发展的突出特点是越来越注重生物技术的研究与应用。我国小麦育种在产量改良方面取得了举世瞩目的成绩，抗旱转基因小麦、细胞工程和诱变育种、轮回选择育种等均居于国际领先水平，但总体上分子育种新技术应用慢，可用的分子标记数量少，有关产量和抗病性的功能标记更少。玉米生产发达国家跨国种业集团已经形成了以企业自身为主体的玉米育种创新体系，创建了种质资源鉴定与评价、基因挖掘与利用、育种材料创制与测试等程序化、规模化平台。我国国内玉米种子企业研发方面相对落后，种质资源创新不足，缺乏高效、规模化应用的种质改良技术，整体种质创新能力不足。我国的水稻育种成就卓著，水稻遗传育种技术长期引领世界。与国外相比，我国的大豆育种方法基本上是采用传统的选育方法，现代的分子辅助选择技术、机械化大规模选育技术等在育种研究中的实际应用较少。在分子标记实用化和辅助育种方面与国外差距较大，且在转基因大豆品种商业化方面存在较大差距。我国在油菜应用及应用基础研究领域具有一定优势，尤其是在杂种优势利用方面居世界领先地位，但在现代生物技术育种实践方面与加拿大等先进国家相比还存在较大差距。我国目前已经克隆若干棉花品种纤维品质改良基因，但与生产应用还有较大差距。
（二）农业土壤
在农业土壤信息系统、数字土壤研究方面：土壤调查与制图等研究越来越系统化，但全球各个国家数字土壤制图技术的发展情况不同。我国在数字土壤制图，如数字土壤制图方法、土壤特性制图、目的性采样方法等方面，开展了具有国际先进水平的研究和应用。在农业土壤化学、土壤微生物学和土壤物理学研究方面：土壤粘土矿物学的传统研究内容在进一步深入；土壤酶学目前的研究已发展成为分子水平和生态系统水平的土壤酶，并与农业生产和环境保护密切结合；在景观尺度上研究土壤和水分质量的空间变异，建立区域（或小流域）溶质与水分管理模型已成为现代土壤物理学在实际应用中一个最主要亮点。在农业土壤污染修复、土壤改良、土壤侵蚀与退化等研究方面：土壤污染修复机理的研究多集中在污染物在不同土壤中的生物、化学有效性，及其迁移转化的动力学过程；应用研究主要是采用石灰、有机物料、含铁矿物（矿渣）原位固定土壤中的污染物，通过改变pH等土壤性质来降低污染物的有效性，从而达到修复的目的。目前很多国外土壤侵蚀研究学者侧重于从更广泛、更综合的角度来评价土壤侵蚀标准，其次就是土壤颗粒组成、尺度，尤其是土表颗粒特性对侵蚀影响的研究；土壤退化研究主要侧重于土壤退化内在机制、退化演变过程、评价指标、土壤退化与生态环境安全等方面。
（三）植物营养
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。与上述国家相比，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。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，形成了特色鲜明的植物根际营养理论体系。在作物养分高效的分子机理与遗传改良方向，分子生物学技术的发展及其向农业资源利用研究领域的渗透极大促进了作物养分高效利用机理研究，包括：植物对氮、磷、钾、铁等养分吸收机制及其信号传递途径；利用遗传手段来改良植物的营养性状；通过转基因手段提高作物对主要养分的吸收和利用效率及籽粒的营养品质等。
（四）农田灌溉排水
在灌溉排水技术领域，国内外研究的比较主要集中在以下六个方面：一是作物需水和农田水分调控方面。我国总体水平已与国外相当，在作物水分生理调控及非充分灌溉模式方面具有明显的特色。在区域作物需水调控方面，与国外先进国家相比，我国作物缺水诊断存在一定误差，在多源灌溉信息的挖掘、融合及区域作物需水与调控决策服务系统等新技术、新产品研发方面差距明显。二是地面灌技术方面。我国地面灌溉技术研究在理论、技术应用模式等方面与国外基本处在同一层次，但在先进实用的地面灌溉设备和设施开发方面差距较大。三是喷灌技术方面。我国在喷头研制方面与国外发达国家相比在理论研究和技术水平上仍存在一定差距。在精准灌溉和灌溉系统的自动控制方面，我国与国际领先水平的差距较大：发达国家重视高新技术的应用，而我国已开始研究遥感、网络等高新技术在喷灌水肥自动化管理方面的应用，但在硬件和软件方面都有较大差距。四是微灌技术方面。我国地下滴灌技术在专门设备和应用管理技术参数等方面连续性研究不够，缺乏长期的示范应用实践。在微灌技术应用管理技术方面的研究基本与发达国家同步。五是农田排水技术方面。在设施农业排水、排水与生态工程及生物工程相结合、渍害田的标定与识别技术等方面，我国仍处于跟踪国际前沿、进行局部研发的阶段。国外农业面源污染控制已经总结出相对完善的制度和技术体系，而我国排水技术和法规的执行效果还非常有限。六是再生水灌溉。与国外相比，我国再生水灌溉研究领域与范围仍有一定差距，国外重视再生水灌溉法规体系建设、再生水灌溉标准制定、再生水灌溉环境评价与监测网络建设等。
（五）作物病虫害
在农业昆虫学研究方面：近年我国农业昆虫学已有很大发展，有的研究术或分支学科已达到国际先进水平，但总体上与发达国家相比，仍存在较大的差距。主要表现为：①高新技术、原创性研究、前沿科研手段与欧美发达国家相比，还存在很大的差距。②科研产品市场意识薄弱，专利意识淡薄，缺乏研究集成单项技术成果和大规模应用的配套技术，缺乏上规模的害虫防治、资源昆虫利用的企业，产学研结合不紧密。③我国科研投入有效机制欠缺，缺乏研究的系统性。④昆虫基因组与功能基因组研究相当滞后。而且，国外非常重视利用模式昆虫学深入开展昆虫的生长发育和调控的研究，但我国利用模式昆虫开展的研究仍然偏少。在植物病理学研究方面：近年来，我国在植物病理学基础和应用方面的研究水平得到迅速提升，但与欧美等发达国家相比整体水平仍存在较大差距。主要表现为：①缺乏在国际舞台上有重大影响的领军人才，能够引领植物病理学科研究方向的专家缺乏。②研究工作的原创性不强，许多研究工作还处于跟踪效仿国际发展前沿领域、追踪别人研究热点的阶段。③没有真正将新技术与我国农业生产和学科发展需要有机地结合起来，使得研究工作缺乏我们自己的特色。④主攻研究方向不够稳定持续，不少研究人员的注意力常常随资助项目发生变化，使得研究领域宽泛，难以形成长期的科研积累和沉淀，因而也难以取得具有特色的创新性成果。
（六）作物栽培
近年来全球出现了新一轮粮食、能源双重危机，粮食、能源价格持续大幅上扬，世界各国均把提高粮食产量作为农业的重中之重，寻求替代石油等能源作物的研究迅速兴起。近两年来，在应对化解这场粮食危机中，我国农业发展取得举世瞩目的成就，粮食实现八连增，其中作物高产栽培技术的普及应用发挥了不可替代的作用。我国作物栽培学科在作物高产、资源高效的理论与技术创新上，在同区域不同作物的高产高效技术模式上取得了重要进展。但在规模化机械化生产上，资源高效利用上，在生产效率上与先进国家相比相差较大的差距。我国作物生产要兼顾高产、优质和高效，主攻单产的提高将是进一步缓解人地矛盾的必然选择。随着世界和我国粮食等作物产品的持续增长需求，作物栽培以高产、优质、高效、生态、安全的综合目标，形成了超高产技术、优质高产协调技术、精准定量技术、资源高效利用与节能减排技术、全程机械化技术、轻简技术、大面积均衡增产技术等重要研究内容和主攻方向。
（七）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。
（八）农产品加工与保鲜
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。在果蔬加工方面：与发达国家相比，我国果蔬加工科技创新与转化能力薄弱，专用加工品种缺乏和原料基地不足，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，资源综合利用水平低，加工企业规模小、行业集中度不高。在畜产品加工方面：发达国家畜产品加工已实现与现代科技有机结合，并开展基于计算机技术的生物信息学研究。与之相比，我国在畜禽屠宰与加工方面差距巨大。在水产加工方面：我国水产加工科技发展水平与发达国家相比依然存在很大差距，尤其是基础研究起步较晚，应用研究和高技术研究较为薄弱，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。在采后保鲜方面：与发达国家相比，我国对采后保鲜与物流的全链条发展的研究起步较晚，差距较大：我国果品采收尚未做到按成熟度分期采收和采用专用机械采收；果蔬采后预冷处理还处于起步阶段；缺乏用于果蔬预冷的专用库；人均冷库占有量和现有冷库自动化程度较低；冷库区域分布不均衡。
（九）农产品质量安全
国内外研究的比较主要集中在四个方面：一是多类别污染物的综合分析技术已经开始得到了快速发展。在仪器确证检测方面：目前的方法标准检测污染物或产品都还比较单一，效率较低，有待完善和优化。在快速检测技术方面：污染物免疫分析技术在世界范围内被广泛应用，其发展不断趋向简单化和集成化。在未知污染物鉴别技术方面：国内外已开始利用液相色谱-高分辨飞行时间串联质谱的精准分子量测定，以及高通量筛查能力对潜在的污染物进行快速的筛查鉴别。二是多种化学污染物的协同或累积性风险评估逐渐得到重视。具体表现为：更注重高精尖前端技术为风险评估提供支撑；更关注农产品中混合污染物累积性风险；更关注农产品中混合污染物之间联合作用对累积性风险的影响；注重风险评估系统平台对风险评估技术的整合以及风险预警管理。三是污染物在农产品代谢、迁移和消解等行为机制有待进一步研究。在农产品药物污染方面：我国农兽药残留在农产品中的残留代谢行为和控制技术研究取得了一定的成效，但对很多具有高风险的农兽药残留行为仍不清楚。在生物毒素方面：国内外对粮油产品中生物毒素研究不断深入，对油料生物毒素的产生菌种及其菌落的形态特征以及培养条件等，已有大量深入的研究。在重金属和持久性有机污染物方面：稻米镉的污染状况基本明确，修复技术尚不成熟；我国持久性有机污染物的研究水平得到了一定提升，但对于环境污染物在农产品生产加工过程中的残留蓄积、迁移及代谢等行为研究较少。四是农产品标准的整合与协调仍需进一步重视。目前，食品安全标准呈现出向基础标准进行整合过度的趋势，与发达国家相比，我国农产品及食品安全标准技术落后，缺乏科学性与可操作性。
（十）农业信息
在农业信息学理论与方法研究方面：目前发达国家制定了相应的国家发展战略和规划，并已在高校开设了这一专业。而我国虽然在农业专家系统、农业模拟模型、虚拟农业、遥感系统、地理信息系统、农业决策支持系统，精准农业和数字农业等分支学科领域方面逐渐形成了理论及方法体系，但农业信息学学科理论体系还没有完全建立。在农业信息学三大分支学科发展方面：①农业信息技术。我国建立了支持农业科研的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，但在信息资源组织、共享与高效利用等方面的研究还不够深入；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；农业智能化专家系统和作物建模的研究与应用已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深入研究；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。②农业信息分析。近年来，我国在农业信息分析研究领域进展较快，在农业信息分析的理论、方法、技术等方面取得了重要进展，理论与技术体系逐渐完善，正逐渐与国外缩小差距。③农业信息管理研究。农业信息管理研究在发达国家发展较快，在农业本体、数据融合、知识关联、元数据、知识组织等方面研究一直处于技术前沿，在信息流处理、数据挖掘、知识服务等技术上原创性强、实用性强，均值得我们很好地参考和借鉴。
（十一）农业环境
在气候变化农业影响与适应对策方面，与国外同类研究相比，还缺乏系统性和深入研究，对机理的研究及试验研究还不多。我国研究距实际应用还有较大距离，且这些适应气候变化技术和措施的成本和效果也缺乏定量评估，在气候变化影响评估范围、资料收集、评估方法和评估工具方面还存在很大不足。在农业污染控制方面，发达国家对农业污染主要是采用源头控制的对策，而且对点源和面源污染进行分类控制。在退化或污染农业环境修复方面，我国与欧美等发达国家还存在较大差距，主要表现在无论是对酸化、盐渍、沙化等退化农业环境还是对重金属、难降解有机物染物、农膜等引起的污染农业环境的修复研究多限于实验室阶段，对产品开发和大面积的田间应用等研究相对缺乏。在农业环境工程方面，与达国家相比，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，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。在农业生物多样性利用与保护方面，我国在利用农业生物多样性开展作物病虫草害防治取得一定成效，在围绕间作、混作、混播不同基因型作物品种来防治病虫害，探讨物种多样性利用技术与模式取得较大成效，在国际上具有重要影响。在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。发达国家一直十分重视农业环境管理中的立法工作，而我国尚缺乏操作层面上的技术指标和规程。
（十二）农业资源与区划
在农业土壤资源方面：在研究方法学上，各国科学家都十分重视土壤学与其它学科的交叉与融合，重视信息技术、生物技术及现代分析技术的应用；在研究对象上，重视土壤圈与其它圈层的物质与能量交换、土壤生产功能的同时，开始重视土壤的社会功能、环境功能的研究。在农业水资源方面：我国在土壤生物配位模型、抗旱生理调亏灌溉、膜下痕（微）量滴灌施肥和旱地生态涵养水源等水资源高效利用、水环境保护理论与方法研究方面现已达到国际先进水平，农艺节水技术一直保持着与国外同步发展的态势，但在农业水资源利用学科基础、节水设备工程和材料等领域的研究与发达国家差距很大。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，但与发达国家相比，在基础理论研究与气候模型、农业气候资源监测网络建设、农业气候资源监测仪器和农业气象灾害防灾减灾技术等方面，还有较大差距。在农业微生物资源方面：与欧美发达国家相比，我国对农业微生物资源的认识不足，研究不深，利用程度较低，科研力量严重不足。在农业肥料资源方面：发达国家较为关注的是环境与食品安全问题，优化施肥的目标是改善作物品质，且施肥理论与方法研究更偏重于农机农艺相结合。在农业废弃物资源方面：同发达国家相比，我国农业废弃物资源化利用研究在秸秆乙醇高效水解酶低成本生产技术、沼气提纯加压灌装技术、秸秆发电和沼气发电上网适用技术、污泥无害化处理和肥料化利用技术等方面存在较大差距。在农业资源遥感监测方面：我国在农作物遥感、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方面，与国际先进水平相比还有很大差距。在农业区划方面：农业区域的形成演变规律、农业区域发展的动力机制及其模型表达、区域协调及其区域调控政策设计、区域发展规划方法等方面的研究急待深入系统地开展；急需加强现代信息采集技术的应用采集研究数据，改善农业区划研究的数据支持能力。
四、未来发展趋势及展望
（一）战略需求与未来挑战
党的十八大将创新驱动作为国家战略摆在了国家发展全局的核心位置，将科技创新提到了前所未有的高度。这是国家应对日趋激烈的国际科技竞争的必然选择，也是解决当前经济社会发展中诸多瓶颈问题的战略需求。在农业科技领域，我国面临着发达国家“蓄势占势”和发展中国家“追赶比拼”的强大压力，国家迫切需要通过科技创新解决粮食增产、农民持续增收等问题，突破农业生产高投入、高消耗和资源环境约束日益趋紧的制约，率先抢占世界农业科技制高点，掌握未来农业发展的主动权。推动我国农业科技发展，基础农学研究带来的科技进步是有力支撑和先锋引领。要立足全局，增强基础农学研究、加快农业科技创新的紧迫感和使命感。提升原始创新能力、突破农业科技关键技术、解决“三农”重大科技需求。
（二）未来趋势和重点领域 基础农学的未来发展，既要遵循基础科学的发展规律，又要突出农学学科的自身特点。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，基础农学研究的未来趋势可以概况为以下几点：
一是基础农学研究与农业科技、农业生产结合紧密。基础农学研究的一体化、集成化、综合化成为新趋势、新特点。随着我国经济社会快速发展，粮食安全与地方经济、农民增收，集约化高产与农产品质量安全，生产力持续提高与资源生态安全，农户生产模式与农业产业化等矛盾日趋突出，应对复杂的重大科学问题和社会问题，如作物生产、资源利用、气候变化、农产品安全、产业发展等“从产地到餐桌”的各个环节，提供一体化、集成化、综合化的解决方案成为基础农学研究的新特点。深入探索和不断发展基础农学及分支学科领域的理论、技术与方法，多角度剖析科学前沿问题，集成多种先进技术手段，综合解决农业生产发展遇到的诸多问题，是现阶段基础农学研究的重点任务和方向。为此，切实加强基础农学研究，不断提高自主创新能力，着力突破农业重大关键技术和共性技术，促进成果推广与应用 ，以保障国家粮食安全、生态安全、农民持续增收，提高农业生产机械化、信息化水平，全面提升农业现代化水平，推动现代农业的可持续发展。
二是基础农学研究宏观、微观发展相结合。基础农学研究正在宏观和微观两个层面上分别向着最复杂、最基本的方向快速发展，并随着科学发展进入“大科学”时代，学科间相互交叉、渗透、融合，不断产生新的亮点和新的理论，宏观、微观发展有机结合，出现日益繁荣、日新月异的新进展。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，如强化对资源环境、气候变化、生态系统的研究，将对经济、社会和人类自身的发展产生重大影响。在微观层面上，随着基础科学研究的纵深发展和研究手段的不断进步，基础农学研究将不断细化、具体和精准，如对作物分子技术、基因组学、功能基因组学、生物信息学、数字农业、生物制品创制、病虫害综合防控等，可能引起全新的技术革命。今后要努力促进多学科、多层次地研究农业基础科学问题，瞄准学科前沿和国家重大需求，准确把握学科的发展趋势，积极发展综合学科和交叉学科，培养新的学科增长点，实现基础农学学科良性、健康、快速发展。
三是现代研究手段将推进基础农学进程，现代生物技术、信息技术将成为新的生长点。世界科学技术成果以及先进的研究手段、方法和工具等，不断惠及、应用于基础农学研究之中。现代生物技术是当今发展最快的高技术领域之一，正在解决人类面临的粮食、资源、环境、能源及效率等可持续发展瓶颈问题，将发挥着巨大的作用。目前已进入至关重要的抢占技术制高点与经济增长点的战略机遇期，我国农业生物技术的快速发展，加上生物资源优势和潜在的市场需求，未来生物技术将成为高产、优质、高效农业的助推器。而信息科技日新月异的发展，正在以前所未有的速度改造着农业、工业和服务业，催生了新的行业革命，信息化已经成为各行业现代化的制高点。在信息技术不断渗透农业生产、经营、管理和服务的过程中，农业信息技术已经成为农业信息化的不竭动力，是新一轮农业现代化的关键支撑。
四是基础农学国际合作广度、深度不断拓展，但竞争局面日趋复杂。依靠科学技术实现农业的可持续利用，促进农业、食物与经济社会和谐发展愈益成为各国共同面对的战略选择，科学技术作为核心竞争力愈益成为国家间竞争的焦点。基础农学研究的国际化趋势将明显加快，在研究内容上，全球性气候变化及其对农业影响、全球性和区域性气象灾害及病虫害预测与防控、农业水资源开发及合理利用、环境跨界污染防治、作物基因组研究、生物多样性及其农业利用等成为国际合作的重要切入点；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、跨部门合作及全球合作等交流与协作方式，将成为新潮流。但在这个过程中，国际间竞争必将日益激烈，国家经济利益与政治利益不断博弈，基础农学研究不可避免的要受其限制，并将反之影响农业的可持续发展。
现将作物遗传育种、农业土壤、植物营养、农田灌溉排水、作物病虫害、作物栽培、耕作学与农作制度、农产品加工与保鲜、农产品质量安全、农业信息、农业环境、农业资源与区划等12个分支领域未来发展的重点领域和优先方向阐述如下。
1. 作物遗传育种
高产、优质、多抗品种依然是我国作物遗传育种的重点，同时应注意适应资源高效利用及机械化种植的新品种的培育，以提高农业生产效率，增加农民收人，增强产业国际竞争力。未来几年作物遗传育种的发展需要加强育种理论、方法、技术和材料的研发与创新，加强传统育种技术与现代高新技术的结合，充分利用国外先进的研究成果，广泛挖掘作物种质资源中高产、高抗和优质的新基因，创新一批突破性新种质，将其尽快地应用到育种实践中。同时，加强农机与农艺的结合，推进农业机械化，提高玉米生产水平，改善传统的玉米耕作栽培技术和作业程序，以保证增产增收。
2. 农业土壤
农业土壤学的发展趋势可以从以下4个方面阐述：①研究方法的规范化、标准化和定量化。信息技术、计算机技术、土壤分析技术等的迅速发展和在土壤学研究中的应用，促进了土壤学研究方法不断走向规范化、标准化和定量化。②新技术、新方法的应用更加广泛。当前，各种现代实验手段和方法及计算技术正不断应用于土壤学研究，特别是计算技术、现代分析测试技术和3S技术（GIS、GPS和RS技术）在土壤学研究中的应用明显加快，并已成为现代土壤学研究的重要方法。③更重视土壤资源高效利用与生态环境保护。我国土地资源人均占有量少、后备耕地资源匮乏，农业生态环境污染对农业生产、特别是农产品质量已带来了十分严重的影响，在今后相当长一段时期内，与土壤资源高效利用与生态环境保护有关的研究将会受到愈来愈多的重视。④长期的定位研究越来越重要，必须建立长期的定位试验站来监测土壤的时空变化规律及人类活动对它的影响及其反馈。目前，一些发达国家多有几十年甚至几百年的长期试验站，如英国洛桑试验站对土壤的监测至今已有160年的历史，即使像发展中国家的印度，这种长期试验站亦有数十年历史。因而，为长期和稳定的获得土壤变化的各种信息，长期定位研究就成为必不可少的重要手段。
重点研究方向有：①土壤养分资源高效利用技术研究，②土壤有机质提高机制与生产力关系的研究，③土壤肥力演变规律与评价体系研究，④障碍及低产土壤改良研究，⑤土壤污染环境及修复重建研究。
3. 植物营养
植物营养学科发展将以国家发展实际需求为目标，通过理论深化、技术发展和服务推广，着力于保障国家粮食安全问题、努力提高资源利用效率、保护环境、提高作物品质和人体营养，促进农业经济发展。未来植物营养学科的总体布局是：以土壤-植物系统营养物质转化、营养过程与调控为核心，突出土壤-植物相互作用这一特色，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主要研究领域。未来我国植物营养学的重点和优先发展方向包括：土壤生产力及其调控、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等，同时需加强在全球变化背景下植物营养学科的创新性研究。
4. 农田灌溉与排水
灌溉排水技术未来几年发展的战略需求、重点领域及优先发展方向如下：
（1）作物高效用水理论与节水调控
研究明确节水灌溉条件下主要作物的需水特征、需水规律和需水指标体系，研发区域作物需水用水信息系统；构建作物高效用水的非充分灌溉理论体系，提出田间墒情和作物水分信息的快速监测与诊断技术，构建区域农田墒情监测和灌溉预报网络，建设功能较为完备的农田高效用水管理远程技术服务系统；明确田间水分转化与消耗规律，提出农田蓄雨保墒、减蒸抑耗的农艺节水技术，实施按作物需水过程控制的适宜节水调控技术。
（2）节水高效灌溉技术与装备
在规模化灌溉系统优化设计理论方面，研究土地精细平整条件下的大系统灌溉管网优化设计、畦（沟）规格田间工程布置形式及安全高效运行管理技术。在节水高效灌溉技术与设备研发方面，优先发展：①地面灌溉反馈控制技术、先进实用的首部控制设备和设施、地面灌溉水肥同步高效利用技术、地面灌溉专用施肥装置等；②以大型喷灌机组为对象的变量喷水与施肥技术、低能耗精量喷灌设备、多目标利用喷灌技术研究及设备开发；③开发新型灌水器、流量压力调节设备和过滤器等微灌产品和设备；研制成本更低的一次性微灌设备；④区域地面灌溉系统信息化管理技术及智能化喷、微灌自动控制设备研制。
（3）控制排水技术与装备
农田排水研究的重点发展方向包括：①涝渍兼治的农田排水标准，排水系统优化及评价技术，配套的排水材料及机械；②西北干旱区灌溉绿洲土壤次生盐渍化的演变理论及适宜的排水技术模式；③设施农业区减污控排模式和水资源高效利用技术；④农田排水区自然-农业-生态系统径流形成机理和预报调度技术；⑤农业排水系统溶质转化、运移机理，面源污染控制技术，排水资源化控制装置。
（4）非常规水资源安全高效利用技术
非常规水资源安全高效利用技术研究的重点方向包括：①非常规水水质提升技术与装备；②主要作物非常规水安全高效灌溉技术与灌溉模式；③适宜于非常规水灌溉的系统与设备研发；④非常规水利用灌区环境监测与评价技术；⑤非常规水灌溉法规体系建设与标准制定。
5. 作物病虫害
（1）农业昆虫
①重要农业昆虫的基因组学与功能基因解析研究，为害虫成灾机制的揭示以及害虫控制与天敌利用提供理论依据。在研究角度上转向多基因或基因家族的功能分析，更要关注基因转录与表达的调控研究。
②天敌与害虫协同进化机制与营养互作关系是当今进化生态学和化学生态学研究领域的前沿课题，也是寻找害虫可持续控制途径的重要基础。
③植物对害虫的抗性机制研究。未来几年内，将重点开展寄主植物对昆虫的抗性机制，这样为有效利用抗性品种及新型杀虫剂等 来减轻昆虫对农作物造成的损失提供科学理论依据。
④产业结构调整对农业昆虫发生规律的影响。研究农业产业结构调整和种植制度变革（如保护地的增加、免耕技术和秸秆还田等）后，棉花、蔬菜和主要粮食作物有害生物的演变和发生危害新特点,研究种植制度改革对主要农业害虫发生规律的影响,制定和提出关键控制对策和治理技术。
⑤全球气候变化对农业害虫的作用机制。在全球气候变暖对农业生产的影响以及大气温室气体对害虫种群发生的影响效应方面，应从目前研究仅关注响应特征，转到响应的机制研究，再到模拟分析；从单个种群转到多个种群到食物链，再到地上和地下的互作的研究；从CO2影响分析，转到O3影响分析，再到CO2与O3等温室气体综合影响分析，以全面揭示温室气体对农业害虫及其天敌的效应及其机理。
⑥害虫灾变监测预警技术。研究利用昆虫雷达、卫星遥感和地理信息系统等先进手段的实时监测害虫种群动态的早期预警技术。研究计算机网络化的信息收集、发布技术和远程诊断平台，提高害虫监测、预警和治理的信息化水平。
⑦害虫抗药性治理技术。靶标害虫对农药和转基因抗虫作物的抗性是国内外研究的主要方向之一，我国在这方面研究已有良好的基础，未来继续加强开展深入研究，既有助于对主要害虫的持续控制，也可以形成我国农药和转基因生物安全性研究的特色。
（2）植物病理
当前我国正处于传统农业向现代农业转型跨越的关键时期，建设现代植保是确保国家粮食安全及主要农产品有效供给的重大举措，也是适应农业生产经营方式变化的客观需要，更是确保农产品质量安全的有效途径、促进农业可持续发展的必然选择。根据国家战略需求，未来5~10年植物病理学重点研究领域和优先发展方向如下：
①植物病原生物比较基因组。重点开展以下研究：选择目前国内外尚未进行基因组测序的作物重要病害病原物开展测序研究，解析其基因组序列的结构特征；开展重要病原物致病基因及致病机制研究；利用比较基因组学、代谢组学技术构建重要病原物的代谢网络，探索病原物中致病必须基因或代谢途径作为高效杀菌剂设计靶标的潜力。
②重大植物病害的发生规律。新型耕作制度下植物病害发生规律将成为未来几年我国植物病理学研究的重要任务；评估外来入侵病原物引起的作物病害的发生风险、研究病害发生规律将成为保障我们农业生产和生态安全的重要课题；媒介昆虫-病毒-植物互作关系复杂多样，阐明三者之间的互作关系将研究植物病毒病害和虫害的流行成灾规律的重要内容。
③病原菌与寄主植物互作机理。鉴定新的病原物PAMP、植物DAMP、及其植物PRR受体；阐明PRR识别PAMP和DAMP、以及R蛋白识别Avr/Effector的分子机理；深入分析植物与病原物共进化的分子机理；系统解析PTI和ETI抗病信号传导网络等，将是揭示病原物与寄主植物互作机理的核心内容和制高点，是未来几年系统深入理解病原物与寄主植物互作机理、发展植物病理学的战略需求。
④植物抗病毒机制的研究。解析寄主植物抗病毒机制，可为建立有效及持久的防治病害措施提供理论依据；鉴定和发现新的病毒抗性基因，明确其参与抗病的机制，将为有效控制重大农作物病毒病害提供新基因资源和新策略；此外，通过人工RNAi和miRNA干涉病毒复制关键因子，将会是一种目前比较有效的抗病策略，值得研究和探讨。
⑤植物抗病资源挖掘与抗病性合理利用。重点开展以下研究：利用分子手段系统挖掘、鉴定、评价主要农作物及其近缘物种资源中针对重要病害的高效抗病基因及其利用价值；分离鉴定主要农作物中主效抗病基因，重点是广谱和持久抗病基因和抗病QTLs，研究抗病基因的作用机制与基因网络及其与作物生长发育、产量等农艺性状的关系；探索高效利用具有广谱和持久抗性的优良基因改良水稻抗性的途径，开展新型抗病基因的分子设计，解决生产上抗病品种抗病性快速丧失的问题；深入研究主要病原物毒性变异的机制及其致病型的时空分布规律，探索抗病品种多样性和合理布局控制作物重大病害的新理论和新途径，研究制定针对水稻稻瘟病、小麦条锈病等主要粮食作物重大病害的抗性品种布局方案；开展抗病基因的转基因研究，培育高水平、宽抗谱的抗病转基因主要农作物新品种，进行安全性评价，为抗病转基因作物新品种的推广应用和产业化生产提供技术储备。
⑥植物病原生物检测与病害诊断技术体系的研究。以核心基因为基础，设计通用分子探针，建立以核心基因为靶标的基于PCR和PCR-基因芯片的分子检测技术是发展趋势之一。及时快速准确地对植物病原生物进行检测是植物病原生物预警体系的核心内容之一。
⑦植物病害的预测预报及防控技术。植物病害预测预报的研究重点：利用遥感技术、地理信息系统及全球定位技术，系统研究植物真菌病害发生的时空变化动态、传播蔓延与流行规律；建立重要病害的早期快速监测与诊断技术，结合气象信息和田间小气候因子，建立重大农作物重大病害发生监测与预警技术体系。
6. 作物栽培
作物栽培学科是以实现作物高产、优质、高效、生态、安全为研究目标，是关系到国家粮食安全和社会、经济稳定。尽管2012年全国粮食总产量58957万吨，实现了“九连增”，2013年有望“十连增”，可以达到2020年粮食产能规划水平。但从中长期发展趋势看，受人口、耕地、水资源、人力资源、气候、能源、国际市场等因素变化影响，长期面临着粮食消费需求呈刚性增长，耕地与水资源紧缺与减少，作物间、区域间、田块间产量和增产潜力差异巨大，我国粮食和食物安全将面临严峻挑战。未来作物栽培优先发展方向应为：①作物超高产栽培理论与技术，挖掘作物更高产潜力，并转化为作物大面积高产的新途径，为作物高产创建提供强有力的技术支撑。②优质高效协调栽培理论与技术。④作物机械化、轻简化栽培技术。⑤节水和抗旱栽培技术。⑥化学控制新技术。⑦作物信息化栽培技术。
7. 耕作学与农作制度
现阶段农作制度发展重大任务和方向是有效协调增加农民收入与保障国家粮食安全、集约化生产与农产品质量安全、提高农业生产力与资源生态安全、拓展农业新型产业与城乡统筹发展等。主要包括如下4方面内容：①应对气候变化与防灾减灾的农作制度调整优化，具体包括基于气候变化脆弱性和适应性评估的农作制应对策略研究、应对气候变化的种植制度调整优化研究、适应气候变化的耕作栽培技术优化研究等。②区域新型农作制度模式与技术体系构建，具体包括双季稻三熟区稻田多熟高效农作制模式与配套技术研究、麦-稻两熟区高产高效及环保农作制模式与配套技术研究、麦-玉两熟区节本高效农作制模式及配套技术研究、东北平原地力培育与持续高产农作制模式及配套技术研究、西北地区水土资源高效利用农作制模式及配套技术研究与示范、西南丘陵避旱减灾多熟农作制模式及配套技术研究与示范、华南地区多熟高效农作制模式及配套技术研究与示范。③基于产量差分析的作物高产潜力开发和农作制度优化，包括不同区域主要粮食作物产量差及其制约因素评价、基于产量差的粮食作物高产潜力评价、作物高产技术优先序。④推进农艺和农机结合的全程机械化农作制。
8. 农产品加工与保鲜
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：未来应重点发展如下领域：维护粮食安全；促进粮油资源高效利用；开发节能、高效、智能化、大型集约化的粮油加工机械与设备；实现主食工业化。
（2）在果蔬加工方面：国际上果蔬加工行业正在快速发展，应重点发展如下领域：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；应以发展冷却肉、中式制品为主，适当发展西式低温肉制品；优先发展乳品资源高值化加工利用；促进高新技术在畜产品加工与安全控制中的广泛应用；提高畜副产品利用的附加值。
（4）在水产加工方面：重视水产食品精深加工的技术创新，提高水产品综合利用水平，开展水产品精深加工，实现产品高附加值化是水产加工的发展方向。要推进淡水鱼、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；重点做好淡水鱼类、海水中上层鱼类的基地和配套冷链设施建设；进行贝类产品保活和净化技术与装备的研发。
（5）在采后保鲜方面：优先发展采收、保鲜、贮藏、运输、配送、销售为一体的保鲜流通体系，加快重点工程和装备的配套；发展新型保鲜技术，开发天然保鲜剂；研究推广节能、高效、低成本和无污染的保鲜新技术；利用信息化技术研究分级、检测、包装、运输的新技术；积极开展鲜切果蔬保鲜研究。
9. 农产品质量安全
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：
（1）农产品综合分析技术
针对不同类农产品中多种污染同时存在的共性问题，攻克污染物特异性单克隆分子抗体研制与批量制备技术、有机荧光染料偶联技术、时间分辨荧光乳胶标记材料制备技术、污染物特异性抗体与荧光乳胶稳定标记技术、乳胶-抗体及固定化抗原等关键试剂组合与集成技术、混合污染物提取净化技术、人体细胞芳香烃受体克隆技术、精准分子量匹配拟合技术、离子迁移谱技术等技术难题。研究建立农产品中各类污染物混合污染同步筛查前处理、快速排查和确证检测方法，研发相关产品。
以畜禽产品、粮油、果蔬、乳制品及茶叶等农产品主要污染物为研究对象，攻克新型正相硅胶除油技术、多级碎裂质谱等技术、碎片拟合技术、二维核磁共振结构鉴别技术、污染物的化学结构解析技术等关键技术、计量学辅助指纹谱图判定技术等关键技术。研究建立基于LTQ Orbitrap高效液相色谱-质谱-质谱、全二维气相色谱-飞行时间质谱、二维核磁共振等未知污染物分析技术。
（2）农产品安全性风险评估与预警技术
攻克相应浓度、剂量相加等毒法关键技术问题；建立有机磷类和氨基甲酸酯类杀虫剂累积性风险评估技术；建立混合抗雄性技术活性污染物毒性效能因子及其累积性暴露评估模型以及混合污染物综合评估风险排序技术和相应模型。
（3）农产品质量安全混合污染全程控制
通过解决关键控制点与风险预警阈值，预测模型和评价模型，有效生物的选用等关键技术，结合采用适合我国农业生产的栽培措施，研究农产品生产、加工过程混合污染防控技术。
（4）农产品质量安全管理及技术支撑体系
主要开展农产品质量安全管理体系与政策法规研究，农产品质量安全信息分析、预测及管理研究，农产品技术性贸易措施研究以及农产品质量安全标准体系及标准物质研究。
10. 农业信息
推进农业信息化，实现农业现代化对农业信息学具有重要的战略需求，主要体现在：①我国农业资源严重不足、需求刚性增长，农产品供给安全压力增大，迫切需要提高农业资源利用率、劳动生产率，提高农业生产的智慧化水平；②我国农产品市场价格波动剧烈、滞销卖难的痼疾，亟需建立农产品市场监测预警技术体系，提高农产品市场透明化、有序化程度和政府调控水平；③我国农产品质量安全事故频发，迫切需要突破从“农田到餐桌”的全供应链监测和追溯技术，为农产品生产者、消费者和政府提供服务；④我国农民无法有效获取生产技术、市场等信息已成为制约农民增收的关键因素，亟需创新信息服务，提高政府公共服务能力、培育新型农民；⑤我国农业生产中化肥、农药投入严重过度，农业生态环境恶化，开展农业生态环境监测预警，提高我国农业的可持续发展能力成为新的战略需求。
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和优先发展方向为：以农业生产环境数据、农业资源数据、动植物生命体数据、农产品生产加工过程数据、农产品市场流通和交易数据的融合和智能挖掘为目标，开展农业“大数据”理论、方法和技术研究；以提高我国农业生产环境监测能力、农业生产和流通智慧化水平、保障农产品质量安全为目标，大力发展农业物联网技术；以解决我国农产品市场价格波动剧烈、滞销卖难问题为目标，加强主要农产品供求和预警模型的研究，突破农产品市场监测预警关键技术；以向2亿多农户和成千上万其他农业经营主体提供全流程、多层次，低成本、个性化信息服务为目标，研发农业“云服务”平台。
11. 农业环境
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：①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；②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；③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；④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。
12. 农业资源与区划
全球变化、资源危机和粮食安全等全球性问题，我国粮食供求总量仍不容乐观，而且结构性矛盾愈发突出，2012年我国粮食自给率远远低于95%的红线，甚至跌破90%，未来几年我国农业资源短缺问题更加突出，给我国农业资源与区划学科发展提出了更高要求。紧紧围绕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等三个方面，力争在肥料资源的高效利用、农业遥感、气候变化响应机理与机制等基础理论和应用基础研究领域实现突破。
（1）土壤质量提升和稳定持续提高土地生产力仍是未来几年发展的战略需求，基于此，以下重点领域和方向应优先发展：①土壤肥力质量、土壤健康质量和土壤环境质量的协同提高机制研究。②土壤地力提升的时空演变规律和不同区域、不同土壤类型耕地质量的综合提升技术、耕地质量退化的综合防控技术、农田氮、磷损失途径与阻控技术研究。③农业土壤质量监测信息平台建设。
（2）未来围绕农业水资源利用面临的重大科学问题，应重点研究水在“土壤-植物-大气”物质循环系统及其生态环境系统中的调控作用基础；水力驱动下的物质高效转化过程与调控规律；水肥协同作用下植物-土壤-微生物-大气间水分高效利用、耐旱营养生理与抗旱遗传基因改良及调控、污染链全程控制等基本内容和主要领域。
（3）科学阐明气候变化对我国农业生产活动的影响途径和机理机制，提出响应的适应对策与技术，降低气候变化对我国农业的负面影响，是未来我国农业气候资源研究的重要任务。
（4）农业微生物重点资源开发与配套技术研究。农业微生物资源重点研究领域和优先发展方向包括：①碳（分解秸秆等）、氮（生物固氮等）代谢微生物资源及其高效利用；②功能菌株在土壤环境中稳定发挥作用的机制；③微生物转化有机废弃物与资源化利用。
（5）在在肥料与施肥科学研究方面，将传统的植物营养学、土壤学和肥料学的理论与技术与新近快速发展的信息科学和生物技术相结合，围绕养分资源的高效利用，紧密结合我国农田高强度利用的特点，研究我国主要农田生态系统养分循环的主要过程、通量及其影响因素和调控，充分利用一切可以利用的有机养分资源，科学施用化肥，实现包括各种植物必需的大中微量元素的均衡供应，最大限度发挥肥料的增产增收和提高地力的效能，最大限度减少肥料不合理使用对环境的不良影响。
（6）未来几年，针对农业废弃物污染严重、农村人居环境差、能源短缺等问题，按照节能降耗、降低经济成本的原则，加强农业废弃物循环综合利用技术，重点研究领域和优先发展方向包括：①农业废弃物资源化利用与节能减排技术研究；②农业废弃物资源化利用的管理和决策支持研究；③农业废弃物高效利用的关键技术研究；④农业废弃物资源化利用的国际合作研究。
（7）在农业资源遥感监测方面，围绕农业资源“天（遥感）-地（地面）-网（无线传感网）”一体化遥感监测能力提高和精度改进，其重点研究领域和优先发展方向包括：加强农业遥感基础研究，加强农业定量遥感研究与应用，全面加强作物遥感、资源遥感、灾害遥感以及遥感在精准农业和数字农业方面的应用研究，以提高业务化应用水平。
（8）未来我国农业区划的重点研究领域和优先发展方向是：①加强农业资源配置与资源安全研究，研究国家农业资源安全战略与政策，研究农业生态补偿政策，创新农业资源和农业知识产权管理制度；②深化农业布局与区域发展战略研究，探索农业区域形成演变规律与区域协调发展的机制，研究区域现代农业发展战略与推进路径，构建农业空间关系模型，进行区域政策设计；③农业空间信息平台建设研究，建立健全全国农业资源与经济空间信息采集体系与信息管理平台，推动基础信息互通共享。
（三）重大措施和对策建议
加强基础农学学科建设和发展，提高学科研究质量和创新能力，是我国经济社会发展的必然选择。基础农学的发展，可以促进农业结构调整、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；可以促进分支学科领域发展、加快科技成果转化进程，为提高农业综合生产能力、市场竞争能力奠定科学基础；可以实现农业增产、农民持续增收，为粮食安全和食物安全提供保障。
当前，基础农学面临严峻的挑战，科研领军人才短缺，基础性、原创性研究匮乏，部分学科研究交叉重复、力量分散，科技基础条件平台薄弱，研究经费投入不足，围绕国家中长期发展目标集中力量、持久攻关和重大突破的能力不强，创新体制机制缺乏活力等问题亟待解决。我国基础农学的发展要以科学发展观为指导，按照“自主创新，重点跨越，支撑发展，引领未来”的要求，把增强自主创新能力作为学科发展的战略基点，坚持以“服务产业重大科技需求、跃居世界农业科技高端”为使命，着力解决我国现代农业发展重大科技问题，进一步提高基础农学研究的活力和创新效率，以全球视野谋划科技开放合作，促进农业科研大联合、大协作，加快创新步伐。通过创新体制机制、加大投入力度、优化科研环境，加强基础研究和前沿技术研究、可持续发展相关研究，加快把知识和技术转化为现实生产力，完善机构、队伍、人才、条件建设，加强国际合作和交流，推动我国农学学科的跨越式发展。
进一步深化农业科研体制改革
我国现行庞大的农业科研机构交叉重叠，结构松散，远不适应国家需求和国际科技发展的新趋势，必须通过深化科技体制改革，在建设国家农业科技创新体系中，推进结构调整，人才分流步伐，建立起学科齐全、布局合理、精干高效的基础农学研究体制。基础农学研究无需自上而下大范围地开展工作，而要以国家级农业科研机构、研究型高等农业院校为主体，适当吸收有优势、有特色的省级农业科研机构参与，建立起精干、高效的基础农学创新研究队伍。基础农学研究要明确科研方向，按照其自身规律，保持相对稳定性和连续性，长期坚持不懈地开展课题研究。应通过政策引导和经费支持，加强基础农学学科的基础研究、原创性研究和战略高技术研究，努力攀登科学高峰，逐步形成国家新型的基础农学科学科研体制。同时，要通过深化改革，合理配置资源，处理好政府和市场的关系，打通科技和经济社会发展的通道，将科研资金分类剥离，提高基础研究投入比例，提高课题经费投入强度，促进基础农学研究持续、稳定、快速发展。
造就一支精干高效的研究队伍
科学研究的本质是创新，创新的实践要依靠人才。基础农学的发展，关键是要有一支适应当代基础农学研究、精干高效的基础农学创新人才队伍，要培养和造就一批具有世界先进水平的科学家、学术带头人和科技骨干，加强高层次创新型的基础农学人才队伍建设，引领和带动基础农学人才的发展，打造创新人才培养示范基地，为提高自主创新能力提供有力的人才支撑。要用好用活人才，建立更为灵活的人才管理机制，打通人才流动、使用、发挥作用中的体制机制障碍。充分利用国内外两种人才资源，坚持自主培养开发和引进海外人才并重，立足国内，集中培养以中青年为骨干的尖子人才、学术带头人及领军人物，同时加大引进人才、引进智力工作的力度，尤其是要引进海外基础农学高层次紧缺人才。
继续优化学术氛围，创造良好创新环境
基础农学研究需要建立有利于科技人员潜心研究和开拓创新的良好氛围，确保农业基础研究计划、项目的稳定性和连续性。一是要发扬学术民主，倡导“百家争鸣，百花齐放”。要努力营造生动活泼、求真务实的学术环境，提倡不同学术观点、学术流派的争鸣和切磋，鼓励创新学术思想和自由探索精神，最大限度地激发和保护科技人员的创新激情和活力。二是要加强科学道德和学风建设，坚持严谨治学、实事求是的学风。要深入实际，在科学实践中提出真知灼见，创造学术精品。要增强社会责任感，加强学术道德修养，严格遵守学术规范，坚决抵制各种不正之风，树立基础农学科学工作者的良好形象。三是要弘扬创新文化，提倡科学精神。要增强创新意识，努力发现新问题、把握新情况、明确新任务；要积极接受新知识、学习新方法、形成新观念，勇于超越别人和自己。要把创新意识贯穿于研究的全过程，落实在选题、立项、成果产出和转化等各个关键环节，营造基础农学良好的科研创新氛围。
加强国际合作与交流，充分利用全球创新资源
面临全球经济结构深度调整，围绕市场、资源、人才、技术、标准等方面的竞争日趋激烈，我国农业发展面临的外部环境更加复杂，迫切需要加快培育农业基础研究的国际合作，构建开放新型合作关系。要把握世界农业科技发展趋势，充分利用全球创新资源，在更高起点上推进基础农学研究，并同国际农业科技界携手努力为应对全球共同挑战作出应有贡献；围绕我国基础农学学科建设，广泛开展国际合作，鼓励我国农业科学家发起和组织国际重大项目。支持国际有关组织来华设立相关科研机构，吸引全球优秀农业科学家来华创新创业。注重完善政府间农业科技合作机制，努力提高对外农业科技合作水平。
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