農(nóng)業(yè)科技的未來5至10年將發(fā)生顯著變化

趙其國(guó)　黃季焜

我們?cè)诜治鑫磥磙r(nóng)業(yè)科技發(fā)展趨勢(shì)的基礎(chǔ)上，從如下5個(gè)領(lǐng)域分別介紹其發(fā)展的新趨勢(shì)新特點(diǎn)。

植物種質(zhì)資源與現(xiàn)代育種科技發(fā)展

大規(guī)模生物種質(zhì)資源發(fā)掘和在植物上的利用技術(shù)將快速發(fā)展。

科技發(fā)展主要特征：生物種質(zhì)資源的收集和利用將進(jìn)一步加速，系統(tǒng)生物學(xué)將為大規(guī)模基因資源發(fā)掘和利用提供系統(tǒng)的理論與技術(shù)基礎(chǔ)，通過基因型分析，綜合應(yīng)用細(xì)胞工程、染色體工程、分子標(biāo)記輔助選擇、基因克隆與轉(zhuǎn)基因等技術(shù)成為高效種質(zhì)創(chuàng)新的主體思路。

光合作用研究的可能突破將加快未來植物現(xiàn)代育種大變革的速度。

科技發(fā)展主要特征：加快探索碳循環(huán)調(diào)控的遺傳控制規(guī)律，在提高光合效率上產(chǎn)生新的思路和手段，為提高光能利用效率和增加作物產(chǎn)量提供理論依據(jù)和可能途徑；產(chǎn)生“設(shè)計(jì)作物”新概念，并開始顯示在農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)中引領(lǐng)作用。

系統(tǒng)生物學(xué)將為大規(guī)模基因資源發(fā)掘和利用提供系統(tǒng)的理論與技術(shù)基礎(chǔ)。

科技發(fā)展主要特征：系統(tǒng)生物學(xué)研究將在轉(zhuǎn)錄水平（轉(zhuǎn)錄組學(xué)）、蛋白質(zhì)水平（蛋白組學(xué)）以及代謝水平（代謝組學(xué)）等三個(gè)主要層次對(duì)影響一個(gè)或多個(gè)復(fù)雜生物學(xué)過程的多個(gè)基因及其互作網(wǎng)絡(luò)開展功能研究，并將形成高通量、配套的研究技術(shù)；系統(tǒng)生物學(xué)將為大規(guī)模研究基因功能提供了系統(tǒng)的理論與技術(shù)基礎(chǔ)，從而顯著地改善人類對(duì)復(fù)雜性狀分子機(jī)理的認(rèn)識(shí)，以及加快改良生物學(xué)性狀和物種特性的實(shí)踐活動(dòng)。

分子設(shè)計(jì)育種將提供大量突破性品種并催生智能植物品種的誕生。

科技發(fā)展主要特征：植物質(zhì)量性狀的分子標(biāo)記定位和分子標(biāo)記輔助選擇在理論上將趨于成熟，技術(shù)上將得到更廣泛的應(yīng)用；功能基因組學(xué)和系統(tǒng)生物學(xué)研究將產(chǎn)生的大量基因資源和對(duì)關(guān)鍵基因功能解析的進(jìn)步，并為作物轉(zhuǎn)基因育種提供材料和快速發(fā)展的動(dòng)力；到2020 年，主要糧油作物的基因轉(zhuǎn)移和優(yōu)異種質(zhì)創(chuàng)新技術(shù)接近完善。

第二代生物質(zhì)原料生產(chǎn)將成為大農(nóng)業(yè)重要組成部分。

科技發(fā)展主要特征：由于以糧食為原料的第一代生物質(zhì)能源發(fā)展對(duì)全球糧食安全造成威脅，以農(nóng)林廢棄物和能源專用植物為原料的第二代生物質(zhì)生產(chǎn)技術(shù)和原料生產(chǎn)技術(shù)工將得到快速發(fā)展；基因組學(xué)技術(shù)的發(fā)展將在能源植物的研發(fā)速度上產(chǎn)生主要影響。

動(dòng)物種質(zhì)資源與現(xiàn)代育種科技發(fā)展

大規(guī)模生物種質(zhì)資源發(fā)掘和在動(dòng)物上的利用技術(shù)將快速發(fā)展。

科技發(fā)展主要特征：動(dòng)物遺傳多樣性，種質(zhì)資源評(píng)價(jià)、發(fā)掘、保存和利用的分子和細(xì)胞技術(shù)，以及與之配套的技術(shù)體系將得到快速發(fā)展；系統(tǒng)生物學(xué)將為大規(guī)模動(dòng)物基因資源發(fā)掘和利用提供系統(tǒng)的理論與技術(shù)基礎(chǔ)；有市場(chǎng)價(jià)值的生物種質(zhì)資源發(fā)掘?qū)⒃诮?jīng)濟(jì)動(dòng)物上得到初步應(yīng)用。

傳統(tǒng)育種和基因工程相結(jié)合培育新的動(dòng)物品系是動(dòng)物遺傳育種發(fā)展方向。

科技發(fā)展主要特征：利用傳統(tǒng)育種方法擴(kuò)繁優(yōu)質(zhì)種群和利用基因工程手段培育新的畜禽品系相結(jié)合，是今后5～10 年動(dòng)物遺傳育種的重要發(fā)展方向；畜禽水產(chǎn)動(dòng)物的分子設(shè)計(jì)育種還處于起步階段，但分子設(shè)計(jì)育種將依賴系統(tǒng)生物學(xué)、生物信息學(xué)和遺傳學(xué)的知識(shí)，得到顯著發(fā)展；重要畜禽水產(chǎn)動(dòng)物主要經(jīng)濟(jì)性狀的功能基因組和分子設(shè)計(jì)育種基礎(chǔ)研究已受到發(fā)達(dá)國(guó)家的重視和關(guān)注。

動(dòng)物克隆技術(shù)和轉(zhuǎn)基因動(dòng)物將進(jìn)一步取得突破。

科技發(fā)展主要特征：動(dòng)物克隆技術(shù)將在更多的國(guó)家和更大規(guī)模上研發(fā)發(fā)展；提高動(dòng)物克隆成功率的新技術(shù)將取得重要突破；克隆轉(zhuǎn)基因動(dòng)物將在藥物產(chǎn)業(yè)得到初步應(yīng)用并將顯示巨大的開發(fā)和市場(chǎng)潛力。

優(yōu)質(zhì)經(jīng)濟(jì)動(dòng)物的良種化和健康養(yǎng)殖科技發(fā)展將出現(xiàn)新的突破。

科技發(fā)展主要特征：低脂肪、高蛋白的優(yōu)質(zhì)畜禽水產(chǎn)品科技將成為動(dòng)物良種化的重要研發(fā)方向；養(yǎng)殖生物特別是海水養(yǎng)殖生物生長(zhǎng)速度、抗病能力和產(chǎn)量等諸多經(jīng)濟(jì)性狀方面的遺傳改良潛力技術(shù)將引起關(guān)注；動(dòng)物養(yǎng)殖的生態(tài)學(xué)管理、健康養(yǎng)殖和資源環(huán)境改善科技發(fā)展加速現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技發(fā)展，實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖布局科學(xué)、優(yōu)質(zhì)高效、節(jié)能減排等目標(biāo)。

資源節(jié)約型農(nóng)業(yè)科技發(fā)展

資源節(jié)約型農(nóng)業(yè)主要包括節(jié)地、節(jié)水和節(jié)能型農(nóng)業(yè)，其科技發(fā)展的新趨勢(shì)主要體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：

耕地資源的集約利用與耕地質(zhì)量定向培育科技研發(fā)體系在不斷加強(qiáng)。

科技發(fā)展主要特征：基于衛(wèi)星遙感等信息技術(shù)和自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展，建設(shè)智能化無線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)體系與分布式數(shù)據(jù)采集和管理平臺(tái)；土壤肥力評(píng)價(jià)和土壤肥力演變規(guī)律的研究；土壤環(huán)境質(zhì)量、健康質(zhì)量的培育技術(shù)和土壤質(zhì)量的恢復(fù)重建技術(shù)體系，障礙土壤改良的生物、耕作和化學(xué)改良劑技術(shù)。

發(fā)展農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)節(jié)水技術(shù)體系和建設(shè)流域水資源保障體系。

科技發(fā)展主要特征：通過工程技術(shù)，建立最低水消耗的輸水系統(tǒng)；水源配水、墑情預(yù)報(bào)、田間灌溉等自動(dòng)化控制系統(tǒng)和綜合農(nóng)業(yè)技術(shù)措施的集成體系；旱地節(jié)水農(nóng)業(yè)發(fā)展綜合技術(shù)體系；利用封閉型農(nóng)田氣候工程，抑制棵間土壤蒸發(fā)；發(fā)展抗蒸化學(xué)劑抑制土壤蒸發(fā)和減少作物蒸騰；開發(fā)基于ET 管理的真實(shí)農(nóng)業(yè)節(jié)水新技術(shù)；基于流域知識(shí)管理的農(nóng)業(yè)節(jié)水型社會(huì)科技和政策。

高效新肥料的研制和集成農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分和能源的高效利用技術(shù)研發(fā)。

科技發(fā)展主要特征：肥料技術(shù)向復(fù)合高效、緩釋/控釋和環(huán)境友好等多方向發(fā)展，特別是可控釋肥料研發(fā)技術(shù)的創(chuàng)新（如生化抑制劑型緩釋肥料、低水溶性無機(jī)或有機(jī)合成肥料等技術(shù)）；利用親水性高分子材料作為養(yǎng)分控釋載體的膠粘肥料技術(shù)代表了可控釋新肥料發(fā)展的新方向；農(nóng)田化肥養(yǎng)分和有機(jī)廢棄物養(yǎng)分的高效利用技術(shù)創(chuàng)新；降低能源消耗、增加水土保持能力的少免耕措施與技術(shù)。

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與食品安全科技發(fā)展

支撐食品安全的生產(chǎn)技術(shù)將成為食品安全的重要技術(shù)。科技發(fā)展主要特征：注重有機(jī)食品和自然食品科技支撐體系；將環(huán)境與健康作為優(yōu)先發(fā)展的領(lǐng)域，注重替代化學(xué)品的農(nóng)業(yè)生物技術(shù)、生物肥料與農(nóng)藥的開發(fā)；加速發(fā)展生物綜合防治技術(shù)和新型農(nóng)藥的研發(fā)；注重植物抗性誘導(dǎo)因子的開發(fā)并應(yīng)用到植物病害的防治實(shí)踐中；注重畜禽水產(chǎn)營(yíng)養(yǎng)代謝及其調(diào)控、動(dòng)物環(huán)境控制及其飼養(yǎng)技術(shù)、動(dòng)物排泄物無害化增值處理方法研究、動(dòng)物養(yǎng)殖過程疾病控制和健康養(yǎng)殖標(biāo)準(zhǔn)制定等將繼續(xù)成為國(guó)際動(dòng)物科學(xué)研究的核心內(nèi)容；生態(tài)環(huán)境質(zhì)量安全科技將得到更大的關(guān)注，特別是土壤污染和水質(zhì)污染的生物修復(fù)技術(shù)。

基于完善的農(nóng)業(yè)信息服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，建立模擬及調(diào)控模型、智能農(nóng)業(yè)決策支持系統(tǒng)以及智能機(jī)械精準(zhǔn)作業(yè)等的科技發(fā)展。

營(yíng)養(yǎng)和保健功能食品的科技將得到更大關(guān)注。

科技發(fā)展主要特征：增加必需氨基酸（賴氨酸、色氨酸）、維生素（A、E）、微量元素（鐵、鈣、鋅、硒等）、抗氧化物質(zhì)（多酚、黃酮、胡蘿卜素、花色素）、不飽和脂肪酸（ω-3）等含量的科技；通過生物技術(shù)（如動(dòng)植物“生物強(qiáng)化”育種技術(shù)）和非生物技術(shù)（如施肥灌溉技術(shù)和飼養(yǎng)管理技術(shù)等）生產(chǎn)富含某些營(yíng)養(yǎng)素的特色食品；隨著基因組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)的發(fā)展，具有保健功能的食品科技將成為農(nóng)業(yè)科技新的發(fā)展方向，在預(yù)治貧血、降血壓、降血脂、預(yù)療糖尿病和冠心病等方面產(chǎn)生重要作用。

食品安全監(jiān)控技術(shù)體系研發(fā)將得到迅速發(fā)展。

科技發(fā)展主要特征：研發(fā)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全過程控制技術(shù)體系，實(shí)現(xiàn)從“農(nóng)田到餐桌”的全過程管理，建立從源頭治理到最終消費(fèi)的監(jiān)控體系；加快研發(fā)對(duì)食品安全的關(guān)鍵檢測(cè)技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用；建立危險(xiǎn)性快速評(píng)估技術(shù)體系。

農(nóng)業(yè)信息化和精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)科技發(fā)展

農(nóng)業(yè)信息服務(wù)網(wǎng)絡(luò)化科技將加速發(fā)展。

科技發(fā)展主要特征：農(nóng)業(yè)資源調(diào)查、動(dòng)植物生產(chǎn)過程中的信息采集系統(tǒng)；農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)資源與科研設(shè)備資源的管理與共享機(jī)制；農(nóng)業(yè)虛擬化研究網(wǎng)絡(luò)化平臺(tái)建設(shè)；農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、資源、氣象、運(yùn)輸、儲(chǔ)存、加工和市場(chǎng)等信息服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)化體系技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用；農(nóng)業(yè)信息、專家系統(tǒng)、市場(chǎng)預(yù)測(cè)模型和基于空間技術(shù)、遙感技術(shù)、傳感技術(shù)、GPS、GIS、智能化技術(shù)等重大關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)及其在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用。

種養(yǎng)業(yè)管理信息化科技發(fā)展。

科技發(fā)展主要特征：種業(yè)企業(yè)管理信息化技術(shù)，面向種子用戶和零售商的信息化服務(wù)技術(shù)，種業(yè)監(jiān)管信息化技術(shù)；種養(yǎng)業(yè)生產(chǎn)和資源信息管理系統(tǒng)技術(shù)；農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程環(huán)境和生物信息監(jiān)測(cè)無損化、實(shí)時(shí)化、功能復(fù)合化，農(nóng)作和畜禽水產(chǎn)模型及決策系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)表現(xiàn)為由局部性到系統(tǒng)化、數(shù)字化、智能化，由經(jīng)驗(yàn)性到普適性。

精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)科技進(jìn)入新的發(fā)展階段。

科技發(fā)展主要特征：基于完善的農(nóng)業(yè)信息服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，建立模擬及調(diào)控模型、智能農(nóng)業(yè)決策支持系統(tǒng)以及智能機(jī)械精準(zhǔn)作業(yè)等的科技發(fā)展；作物生長(zhǎng)過程的形態(tài)演變模型、生態(tài)生理模型和計(jì)算機(jī)可視化模型等研發(fā)和應(yīng)用；農(nóng)業(yè)機(jī)械及智能化裝備關(guān)鍵理論技術(shù)與相關(guān)產(chǎn)品；農(nóng)業(yè)裝備制造技術(shù)向大型、高速、復(fù)式作業(yè)等方向發(fā)展。

◎ 來源| 生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào)