梁宗正,閆金定,趙 可,孟麗君
(1.科學技術部高技術研究發展中心,北京 100044;2.復旦大學國際事務與公共管理學院,上海 200433;3.湖北省科技信息研究院,湖北武漢 430071;4.中國農業科學院深圳農業基因組研究所,廣東深圳 518172)
基礎科學研究是整個科學體系的源頭,事關中國科技長遠發展的根基[1]。基礎科學的研究水平與科技成果轉化率決定著國家自主創新能力與經濟發展的速度,是建立創新國家的基石,而加強和發展基礎研究是提升國家創新能力的重要途徑[2]。在如今激烈的國際競爭形勢面前,世界科技強國都把發展基礎研究作為重要發展戰略,中國也越來越重視基礎研究的發展[3]。國家重點實驗室建設作為發展基礎研究戰略、貫徹科教興國戰略的重要措施[4],為基礎學科的建設與發展起到了推動作用[5],同時也為國民經濟與社會可持續發展提供理論基礎和科技儲備。經過37 年長期建設與發展,我國的國家重點實驗室已經成為孕育重大原始創新、推動學科領域發展和解決國家重大需求的戰略科技力量,發展成為中國組織開展基礎研究、應用基礎研究和前沿技術研究,凝聚培養創新領軍人才、開展高水平創新合作、產出重大原創成果的重要科技創新基地[6];代表了中國基礎、應用基礎研究和前沿技術研究的最高水平,是中國科技創新體系的重要組成部分,對中國的科學研究特別是基礎研究的發展起到了無可替代的作用[7]。通過聚焦世界科技前沿重要發展領域,國家重點實驗室已取得了一系列自主科技成果,培養了一大批科技領軍人才,但由于長期積累不足,現階段中國與科技發達國家在基礎研究方面仍還有不少差距。近年來,黨中央、國務院高度重視國家重點實驗室的發展,特別是黨的十八大以來,在以習近平同志為核心的黨中央堅強領導下,國家重點實驗室體系迎來新的發展機遇。本研究基于我國農業領域國家重點實驗室相關數據,總結實驗室建設概況、梳理發展現狀,分析建設及運行管理中存在的不足,探究今后發展趨勢并提出對策與建議,以期促進農業領域國家重點實驗室更好地發揮領頭羊作用,并為國家重點實驗室的重組提供參考。
國家重點實驗室作為中國組織開展高水平科研互動的前沿基地,對中國基礎研究的發展有著重要作用,中國學者對國家重點實驗室的關注從未降低,且從多個角度對國家重點實驗室進行了研究討論。有學者從宏觀角度出發,如閆金定[7]、聶繼凱等[8]、楊芳娟等[9]從國家重點實驗室體系建設發展現狀進行綜合分析,提出政策建議。有學者從評估視角出發,如吳根等[10-11]基于國家重點評估體系提出學術論文定量評價指標及數據采集與分析方法;李旭彥等[12]通過論文數據對國家重點實驗室的發展與啟示進行研究;李芙蓉等[13]通過文獻計量學對藥學領域國家重要實驗室進行評價。有的學者從橫向對比出發,如危懷安等[14]通過分析發達國家的國家實驗室運行管理經驗,總結我國重點實驗室發展的啟示。更多學者從專門領域入手,例如李旭彥等[6]、王劍[15]、韓銳[16]、宋建麗等[17]分別針對煤炭領域、海洋領域、醫學領域和機械工程類等國家重點實驗室進行分析展望。還有學者從自身研究重點出發,如聶繼凱等[18]基于國家重點實驗室創新捕獲過程進行研究。
近年來,中國政府高度關注重點實驗室發展,尤其是黨的十八大以來,國家重點實驗室體系迎來了新的發展機遇。2018 年,科技部、財政部聯合發布《關于加強國家重點實驗室建設發展的若干意見》,進一步完善了國家重點實驗室發展體系;同年,習近平總書記在兩院院士大會上強調,要著力完善國家創新體系,國家技術創新中心、國家重點實驗室等創新基地形成系統布局[19]。此外,2018 年12 月的中央經濟工作會議、2020 年的國務院政府工作報告,以及黨的十九屆五中全會審議通過的《中共中央關于制定國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和二○三五年遠景目標的建議》,都明確提出要重組國家重點實驗室體系。
本研究以農業領域為例,通過梳理農業領域國家重點實驗室總體發展現狀,結合中國農業未來發展需求與國際農業發展趨勢,為相關國家重點實驗室重組提供參考。
1984 年,科技部、國家教育委員會和中國科學院等多部門聯合組織實施國家重點實驗室建設計劃,把國家有限的資源集中利用,提升基礎研究水平,縮小基礎研究領域與國際先進科技水平的差距[20],至今已取得一系列重大原創性科研成果,為中國基礎科學發展和經濟發展提供了可持續發展的動力,有效提升中國基礎研究領域自主創新能力[21]。農業是國民經濟中最基本的物質基礎,農業的發展也直接影響著國民經濟全局的發展。中國政府高度重視農業發展,自工業化基礎建設基本完成后,實行反哺農業的政策,將農業發展作為衡量國民經濟發展水平的重要指標,并由此開始啟動農業領域國家重點實驗室的建設工作。農業領域國家重點實驗室體系是農業領域國家科技創新體系的重要組成部分,是中國農業科學組織開展基礎研究、應用基礎研究與前沿研究的核心力量,是培育新興學科、建設特色優勢學科、突破重大科學問題和核心關鍵技術的重要平臺,是凝聚和培養優秀科技人才、開展高水平學術交流的重要基地[22]。
農業領域國家重點實驗室實行分級分類管理制度,同時實行依托單位領導下的主任負責制、學術委員會學術指導制等內部管理體制(見圖1)。科技部作為宏觀管理部門,負責對農業領域國家重點實驗室總體建設與發展進行宏觀決策與管理,主要包括制定發展規劃、政策等。主管部門指國務院或地方科技管理部門,負責農業領域國家重點實驗室的行政管理工作,包括貫徹執行國家有關建設方針、聘任實驗室主任等,是連接科技部與實驗室依托單位的紐帶。依托單位指承擔實驗室建設、運行的具體負責單位,負責實驗室的日常建設與運行管理。實驗室內部管理實行主任負責制,實驗室主任一般由本學科領域高水平的學科帶頭人擔任,全權負責實驗室建設、運行和管理工作;同時實驗室設立獨立的學術委員會,由優秀同行專家組成,目的是把握研究方向、確立研究目標、審議學術活動等。基于開放、流動、聯合、競爭的運行機制,實驗室通過開放基金和開放課題,吸引國內外高水平研究人員,積極開展合作交流,鼓勵人員流動,打破科技資源的單位壁壘,鼓勵競爭,堅持優勝劣汰,保持實驗室創新活力的同時保障實驗室高效運行。此外,評估機制也是國家重點實驗室管理的重要環節,可以幫助管理決策部門全面掌握實驗室的運行情況,本著公開、公平、公正的原則對實驗室定期組織評估,動態調整和定期評估相結合,建立了優勝劣汰的競爭機制,保證實驗室發展活力的同時促進實驗室整體水平不斷提高。

圖1 農業領域國家重點實驗室管理體系
農業領域國家重點實驗室始建于1986 年,最早建設的是獸醫生物技術國家重點實驗室。1987 年,北京大學和中國農業大學獲批建設中國高等院校的第一批農業重點實驗室。中國國家重點實驗室都是基于優勢學科的基礎上建立起來的[23],農業學科深厚的學術積累為后續農業領域國家重點實驗室的建設與發展奠定了堅實的基礎。首批獲批建設較多農業領域國家重點實驗室的高校中,如中國農業大學、華中農業大學、西北農林科技大學等,都是國內具有傳統農業科學歷史、綜合實力較強的農業類大學。
經過多年發展,國家重點實驗室體系日漸完善,圍繞國家重大需求與人民生活相關的領域,符合“三高一優兩重點”的建設原則[24](“三高”即高水平的研究機構、高校和高科技企業;“一優”即優秀的部門(行業)或地方實驗室;“兩重點”指具有突擊前沿獲取原始科學創新能力的專門學科實驗室和集成關鍵性、原創性科學技術能力的跨學科綜合實驗室。)。截至2020 年,正在運行的農業領域國家重點實驗室為50 家,占國家重點實驗室總數的10%左右,從研究類別來看,側重基礎研究的實驗室有5 家,側重應用基礎研究的有31 家,側重前沿技術研究的有14 家;從涵蓋學科來看,涵蓋了兩大學科門類(農學、工學)、11 個一級學科領域(作物學、園藝學、農業資源利用、植物保護、畜牧學、獸醫學、林學、水產學、草學、農業工程、食品科學與工程)、22 個二級學科;從地區分布來看,分布在全國25 個省份,其中北京和山東兩個地區擁有數量最多,分別有9 家和4 家;從人員隊伍整體情況來看,作為農業類高層次人才培養基地,聚集了一批高層次、高水平人才,形成了一支以院士領銜、中青年科研人員為骨干的研究隊伍,共擁有兩院院士38 人、國家杰出青年科學基金獲得者(以下簡稱“杰青”)122 人、國家優秀青年基金獲得者(以下簡稱“優青”)62 人、國家百千萬人才工程入選者(以下簡稱“百千萬人才”)74 人。
農業領域國家重點實驗室是中國農業科技發展、創新的引領者,對于促進農業學科交叉和融合及農業領域基礎研究的發展具有不可替代的作用。主要體現在以下幾個方面:(1)滿足國家重大需求。農業領域國家重點實驗室取得了水稻功能基因組學、禽流感致病機制、作物抗棉鈴蟲和銹病流行學與防控機制等重大原創突破,創制了優質綠色超級稻、基因工程疫苗、氨基酸平衡飼料、靶標生物農藥等重大產品。(2)搶占前沿科技制高點。農業領域國家重點實驗室是農業領域創新活動與成果產出的重要源頭,圍繞前瞻性與基礎性科學問題承擔一大批國家科技項目計劃,突破了作物雜種優勢利用、旱作節水、動物全基因組選擇、畜禽營養調控等一系列關鍵核心技術。(3)加強學科建設。農業領域國家重點實驗室成為農業優勢學科發展和新興學科培育的重要載體,提升了一批有特色的前沿農業學科水平,拓展了新興交叉學科,初步形成了支撐農業發展的學科結構和學科群體。(4)聚集和培養高層次農業人才。農業領域國家重點實驗室充分發揮體制優勢,持續加大人才引進培養力度,深入開展學術交流活動,構建了支撐基礎農業發展的人才梯隊和交流平臺。(5)積累農業相關數據。農業領域國家重點實驗室通過野外試驗點對不同地區的農業條件、區域生態環境、氣候條件等多方面信息進行長期追蹤和大面積監測,積累了大量周期性農業實驗數據,為農業基礎研究方向的確定和農業政策的制定提供了重要依據。
農業領域國家重點實驗室努力把對科學前沿的探索與國家目標在戰略方向上統一起來,在重要研究方向上不斷拓展,為解決重大基礎性和關鍵性問題提供助力。在農業領域國家重點實驗室帶領下,中國的農業科技水平已躍居世界前列,農業領域技術總體處于領跑、并跑和跟跑并存的局面。
中國農業領域整體科技水平不斷提高,國際影響力也明顯增強,與世界發達國家之間的差距不斷縮小,總體呈現點狀突破、局部引領的現狀,在多個方面取得了重大突破。
(1)助力鄉村脫貧攻堅方面。農業領域國家重點實驗室圍繞“三農”、脫貧攻堅、新農村建設等方面,結合自身學科和行業優勢,圍繞綠色農業高質量發展的技術需求,聚焦農業生產、經濟作物育種、畜牧養殖、農產品加工等33 個農業研究方向,積極促進脫貧攻堅進程;同時,通過引進示范新品種、新技術、新模式,不斷強化科技服務,應用農業前沿技術帶動產業轉型升級,不斷發揮科技支撐作用和專業人才優勢,切實解決“三農”問題,助力脫貧攻堅和鄉村振興,有效促進地方經濟發展。
(2)面向世界農業科技前沿發展方面。農業領域國家重點實驗室不斷推進基礎研究的發展,不斷深化應用基礎研究,在前沿技術方向不斷變革。在基礎研究方面,率先構建水稻、棉花、油菜、黃瓜等重要農業生物的全基因組序列框架圖,解析了產量、品質、抗性等多種重要性狀形成的分子基礎;在應用基礎研究方面,創建獨具中國特色的農業生物高產種養理論,闡明農田生態系統的土壤和植物養分供需規律以及主要農作物養分高效利用機理,明確農業重要生物災害的流行發生規律,揭示抗性及免疫應答機制,進一步完善了重要病蟲害的預測預報技術,成功研制出一系列生物農藥和動物疫苗;在前沿技術方面,雜種優勢利用技術居國際先進水平,基因編輯技術研發應用與國際同步,轉基因技術進入國際第一方陣,性別控制、干細胞、胚胎工程等育種技術達到國際先進水平。
(3)面向國家重大需求方面。農業領域國家重點實驗室支撐國家糧食安全,突破了作物雜種關鍵技術,不斷深化科技創新。中國部分重要農作物的雜種優勢利用技術國際領先,倍數性育種、遠緣雜交及細胞與染色體工程育種技術得到廣泛應用,以綠色超級稻為代表的一批作物新品種成功育成,主要農作物高產栽培技術模式和精確栽培技術得到快速發展。農業領域國家重點實驗室大力推動農業產業的綠色發展,保障農業生物安全。不斷完善生物安全、條銹病、葉銹病、稻飛虱等重要病蟲害的預測預報技術,并構建了全國性預報預警平臺;農藥和疫苗的研究技術和產品逐步跟上國際水平,成功研制出一系列生物農藥和動物疫苗。農業綠色發展、農業水資源、林草資源高效利用等方面的技術水平不斷提高,并逐步達到國際領跑水平。創新適于中國生產條件的農作物節水技術,提出多功能人工林經營技術體系和結構化森林經營理論與技術。
目前,農業領域國家重點實驗室日漸形成一支在多學科領域有科研領軍人物帶領的科研團隊,但在不同類別的農業領域國家重點實驗室中均存在人才分布不均衡現象(見圖2)。其中,學科類農業重點實驗室的學術帶頭人數量最多,其次是省部共建類,企業類的最少。在農業領域國家重點實驗室的固定人員中,學科類的兩院院士共計31 人,省部共建類的兩院院士共計6 人,企業類僅有科學院院士1人;此外,學科類的杰青總人數是省部共建類的16倍之多,平均每家學科類實驗室的杰青為4.91 人,省部共建類為0.54 人,企業類僅為0.14 人。企業類農業領域國家重點實驗室發展較晚,從事基礎研究和應用基礎研究的科研人員匱乏,缺乏原始創新能力,研究能力有待提高,這直接關系到中國農業產業化及成果轉化率。近年來,雖然中國農業技術創新能力有所增強,但整體成果轉化率較低,較發達國家有較大差距,究其原因是基礎研究科研人員的首要目標是發表論文,而論文發表與成果投入應用還存在一定差距。

圖2 不同類別國家農業重點實驗室學術帶頭人類型分布
單一學科實驗室要實現學科交叉和前沿探索的目的,科研人員過少不利于實驗室的發展。通過對相關數據整理,農業領域國家重點實驗室共擁有固定人員約4 000 余人,平均每家實驗室約擁有固定人員80 人、流動人員300 人,固定人員與流動人員的比例為1 ∶3.75,而美國國家級別實驗室的這一比例為1 ∶1[16],可見我國農業領域國家重點實驗室整體規模偏小。學科類農業領域國家重點實驗室雖然匯聚了國內相關高等院校和研究機構的優勢研究力量,但與美國國家實驗室多達萬余人的龐大規模相比,明顯規模偏小,整體學科交叉融合不足,跨學科協同創新能力不夠。
農業領域國家重點實驗室的分布與中國農業發展的分布情況一致,即農業發達與經濟發達地區的農業科技保持較高水平[25],農業領域國家重點實驗室在這些地區的數量較多,而在西部地區分布較少,空間分布存在明顯的不均衡。地理環境在一定程度上也影響著農業領域國家重點實驗室的分布[26]。農業發達地區通常有較好的農業研究基礎與發展條件,而相關農業類支持政策傾斜以及大規模開展適合農業類研究能夠對農業領域國家重點實驗室的發展起到促進作用。區域經濟發展更是對國家重點實驗室的發展有著顯著影響,良好的經濟基礎和政策支撐是一個地區科技發展和人才發展的重要條件。從農業領域國家重點實驗室的地域分布可以看出,中國西部地區由于經濟發展水平較低,自主創新能力不足,在農業科技人才、科技創新平臺建設、重大項目申報等多方面存在明顯劣勢,與國內其他地區在農業科技創新水平上的差距越來越大。
網絡作為當前媒體傳播資訊的主要手段,具有傳播速度快、范圍廣的優勢。網站主頁是外界了解農業領域國家重點實驗室建設成效和科研成果等情況的主要手段,但筆者在查閱農業領域國家重點實驗室網站時發現,部分實驗室網站的更新速度較慢,甚至長時間不更新,不能有效反映實驗室的最新發展情況。農業領域國家重點實驗室應充分利用網絡多媒體渠道,加強網站建設、及時更新信息,加深民眾對實驗室的了解,同時充分發揮實驗室的科普作用。
4.1.1 保障糧食安全是國家安全的重要基礎
當前國際競爭嚴峻,保障糧食安全是中國未來發展的重要保障。中國目前已實現谷物基本自給,但現階段存在人口不斷增長、耕地面積減少,作物單產及品質差異嚴重,農藥化肥使用過度等問題,糧食安全與生態環境形勢日趨嚴峻;同時食物消費結構也在不斷變化,在滿足人們營養健康需求的同時也要關注食品多樣化需求[27]。因此,保障糧食安全任重道遠。
4.1.2 農業人才培養是中國農業領域發展的未來需求
隨著城鎮化的快速發展,農村勞動力大量流失,農業從業人口老齡化等問題突顯,因此保障農業領域科技人才是解決問題的關鍵[28]。打造農業領軍人才,加快培養具有復合技能的新型農業人才,解決農業生產發展瓶頸,減少經濟投入的同時節省人工人力,使農業生產實現正規化、高效化、智能化,推動農業全面轉型升級和高質量發展。
4.1.3 保障農業科技發展的前瞻性
農業發展正逐漸摒棄資源和勞動的粗放投入,呈現出集約化和可持續發展特征,農業科學未來主要集中在精細農業、生態農業等多方面,將會與其他學科領域有越來越多的交集。農業領域的發展要在保證基礎研究的前提下,結合未來發展趨勢,把握國際農業發展前沿,凝練研究方向,及時調整學科方向,搶占農業科學發展的先機,保證農業科學研究的前瞻性。
4.1.4 促進農業產業健康持續發展
促進農業產業健康持續發展是農業領域的未來需求之一。近年來,中國農業產業發展迅猛,但由于中國規模化農業歷史較短,相關技術和發展與發達國家還有較大差距[29],因此,加強農業產業發展,壯大農業產業規模,提高農業產業投入,不斷提高農產品市場競爭力,才能促進中國農業產業健康、持續發展。
(1)農業生物技術研究與應用發展加快。隨著生物技術的不斷發展,分子育種、基因測序、轉基因研究等農業領域的生物技術也不斷完善和投入應用,這是未來農業發展的趨勢。如今發達國家大力發展轉基因生物技術,加快轉基因技術研發與推廣應用,搶占現代農業發展的制高點,如美國和英國資助了多項糧食作物分子標記輔助育種的研究。
(2)現代農業發展與互聯網大數據技術密切相關。現代農業發展越來越依靠互聯網大數據技術,將大數據技術深度融合農業生產經營,通過遙感等技術對土情、氣候、作物進行實時監測,結合大數據分析為生產管理、精準控制提供決策輔助,后續更是將互聯網技術廣泛應用于作物銷售、產品安全溯源等多方面,實現農業生產全鏈條的智能化、精準化。
(3)農業與工業、制造業的深度結合。未來農業競爭是經營主體的競爭,世界各國通過將農業與工業的深度結合,加快培育適應現代農業發展的組織機構,進一步提高農業生產經營的組織化、規模化以及標準化。
人才是自主創新的主體與第一資源[30]。聚集和培養科研人才是農業領域國家重點實驗室發展的重中之重,但傳統的農業人才培養方式存在創新能力薄弱、跨學科知識缺乏等問題,影響農業科學的快速發展。農業領域國家重點實驗室作為中國農業人才凝聚和培養的主要基地,應通過立足實驗室發展實際構建農業領域多學科交叉融合人才培養體系,以滿足新時期農業發展的高素質跨學科人才需求[31]。具體而言,需要確立知識結構交叉的多學科人才培養理念,構建多學科融合高水平協同培養機制,課題研究融入學科交叉,鼓勵跨學科選課,完善優化學科交叉相應的課程管理與評價體系;同時,可在學院間或學校間進行不同學科的交叉合作,通過建立農業人才培養跨學科共享平臺,共享教學、科研和導師資源,為跨學科培養提供良好的實驗平臺,彌補單一學科教學不足,提升農業人才學科交叉能力,實現不同學科、不同單位的農業人才協同培養。
與其他科技強國相比,中國在農業基礎研究領域的穩定支持力度上仍有差距,尚缺乏完善、統一的基礎研究預算機制[32],科研經費主要通過基金形式發放,缺乏穩定支持,且企業類農業領域國家重點實驗室難以有效獲取有關基金經費支持。現階段,提高基礎研究投入強度是中國基礎研究投入政策急需解決的關鍵問題[33]。保持較高的基礎研究投入強度是創新的重要源泉,因此,中國需要進一步提高農業領域基礎科學研究的投入。要實現整體提升中國農業領域基礎研究水平,長期穩定的資金投入必不可少,可考慮如鼓勵風險投資機構對企業類農業領域國家重點實驗室進行投資[34],把實驗室研究內容與市場需求緊密結合,引導相關管理部門加大對企業類農業領域國家重點實驗室的財政支持,切實落實研發費用的稅前加計扣除、高新企業所得稅優惠政策等[35];鼓勵地方政府為省部共建類農業領域國家重點實驗室設立專項經費[36],通過統籌中央與地方相關專項資金等措施推動實驗室發展。
學科廣泛交叉、深度融合已經成為現代科學發展的趨勢[37],這也是農業科學未來發展的趨勢。綜合性強是美國聯邦實驗室與中國國家重點實驗室的重要差別[38]。農業科學與現代科學緊密結合是未來農業方向發展的關鍵,因此,農業領域國家重點實驗室應打破學科壁壘,聚焦農業科學交叉前沿研究方向,與其他機構科研人員組建聯合研究團隊,實現優勢互補與資源整合,滿足大型科研項目的需求;進一步拓展開放交流程度,推動實驗室平臺的設備儀器、科研數據等科技資源的有效開放共享,提高科技資源使用效率,為農業科學研究、技術進步和社會發展提供科技資源共享服務;注重基礎研究與應用實踐相結合,建立起論文與應用轉化的鏈條,形成以基礎性研究為基礎、支撐應用實踐的良性循環;加強對外交流,健全國際合作機制,深化與國際高水平科研機構的交流與合作,大力支持實驗室開展目標導向的國際科技合作,積極主導或參與國際大科學計劃,推動共建“一帶一路”聯合實驗室;不斷堅持對外開放,在開放和流動中競爭,推動農業領域國家重點實驗室良性發展。
雖然目前農業領域國家重點實驗室的學科布局在不斷完善,但缺少聚焦適應現代農業發展需要的農業資源環境、農業信息等方向的實驗室;部分實驗室設立時間較早、研究方向滯后,不能充分體現學科發展的新趨勢。應在農業關鍵領域新建國家重點實驗室,優化重組整體布局:調整部分實驗室的研究方向,將國家需求與科學探索緊密結合,推動形成國家戰略力量;準確定位實驗室的目標方向,著力提升其科技創新能力,聚焦地區產業特色,實現基礎研究與應用基礎研究融通發展,進一步加快研究成果的轉化速率。
經過多年發展,農業領域國家重點實驗室已發展成為中國農業領域高水平基礎研究和應用基礎、相關人才培養、學術交流的重要基地,也是中國科技創新體系的重要組成部分,在助力鄉村脫貧攻堅、面向科技前沿以及面向重大需求等多方面取得了突出成績,但也存在一定不足。結合未來農業科學發展方向及趨勢,后續可以通過培養交叉人才、加大經費支持、推動交流合作等多種方式,促進農業領域國家重點實驗室可持續發展,為加快中國國農業領域的科技發展作出貢獻。