中國科學院農業科技發展的回顧與展望*

白春禮

（中國科學院 北京 100864）

自2003年我國實施糧食生產的恢復性增長以來，已經實現了連續7年增長，產量突破萬億斤大關，對促進和保障國家經濟發展和社會穩定發揮了重大作用。我們在欣慰于這些成績的同時也清醒地看到，我國農業發展面臨著極端天氣和自然災害常態化、農業人口城鎮化、要素驅動增長方式枯竭化的嚴峻挑戰。創新增長方式，推動農業生產方式由傳統向現代化方式轉變，是黨中央、國務院根據“三農”工作新形勢提出的重大戰略目標。中科院也為此進行了有益的探索，2007年與河南、山東等省區合作啟動了“耕地保育與持續高效現代農業試點工程”重大項目，2009年與沈陽軍區合作開展了農業現代化生產方式的探索與試驗。面向國家糧食和食品安全，謀求糧食增產的新途徑、實現資源節約與高效利用、探索我國現代農業的發展模式，將是中科院農業科技領域今后一段時期的發展目標。

1 中國農業面臨的挑戰與中科院的作用

溫總理在今年的政府工作報告中指出，解決13億中國人的吃飯問題始終是頭等大事，任何時候都不能掉以輕心。中央和各級政府一直堅持把“三農”工作放在重中之重，不斷促進農業基礎地位的鞏固和加強。2010年糧食總產再創歷史新高，達到1.09萬億斤，實現了連續7年增產，為我國的社會穩定、治國安邦和抵御外來勢力的影響起到了至關重要的作用。但是我們必須看到，我國的農業，特別是糧食生產在取得巨大成就的同時，也迎來了前所未有的挑戰。

首先是堅守18億畝耕地紅線的形勢不容樂觀。從1996年國家第一次土地詳查起，到2008年共減少耕地面積達1.25億畝（833億公頃），現有耕地面積已減至18億畝紅線（1.2億公頃）。但是各地追求土地經濟的熱度仍然不減，紅線已經面臨易破難守的局面。其次是國家糧食安全和供需平衡越來越依賴于缺水的北方糧食生產，其持續性和穩固性令人擔憂。僅占我國水資源20%的北方地區，目前生產了我國糧食總量的一半以上。過去20年，平均每年北糧南運達270億公斤左右，等于平均每年水資源緊缺的北方地區調出了250億立方水，2008年已超過500億立方，相當于79.5萬平方公里黃河流域全年降雨量的1/7流到了南方，這樣的糧食安全基礎不僅脆弱，也難以持續。第三是連續7年增產的背后，隱藏著出現拐點的機率越來越大。盡管我們戰勝了2009年的大旱和2010年的低溫災害，但極端氣候頻繁發生，我們必須要有更加強有力的應對災害能力，才能確保持續增產。第四是農村勞動力大量外移，糧食生產正面臨著前所未有的方式轉變的壓力。加快生產方式的轉變，彌補從事農業和糧食生產人力資源的不足，已經迫在眉睫。第五是大豆等農產品大量進口，預示著我國農業對國際市場的依賴度增加，能否擺脫西方國家對我國糧食的控制已經成為必須要回答的現實問題。以大豆為例，2010年進口量達5480萬噸，占到了全球大豆貿易量的一半以上，差不多是國內產量的3倍。若按中國目前的農業生產水平計算，中國進口的農產品至少相當于利用了境外6億畝以上的農作物播種面積。今后數年中國將不得不向國外求助糧食，如果由于中國推高美國和國際糧價，可能會遭到對華糧食出口的限制。這是關系到國家長治久安的戰略問題。

概括而言，我國的農業和糧食生產正處于一個轉折關口，上述挑戰如果沒有應對戰略和途徑，我國的糧食安全、農業發展、社會穩定將受到嚴重威脅，國民經濟的發展計劃也難以得到落實。要攻關成功，除了加大政策引導和投入支持力度外，依靠科學技術的創新是應對挑戰的必由之路。如果我們能在節約水土資源的新技術或替代技術方面取得突破，就能從根本上解決水土資源對糧食生產的約束問題。如果能發展出系列現代化生產技術，實現農業生產方式的轉變，就能大幅度提高單位面積產能和工作效率，有效緩解農業勞動力的不足，擺脫對國際市場的依賴。這實際上是落實“科學發展觀”的具體體現。

中科院作為我國最大的國立研究機構，有責任在解決國家農業戰略問題上做出貢獻，特別是在攻克農業重大科技難點，占領農業戰略科技制高點、提出農業重大問題解決方案和樹立關鍵科技示范樣板方面，發揮出先鋒和引領的作用，為農業生產方式的轉變和可持續發展提供關鍵性和戰略性科技支持。

2 中科院在我國農業發展中重大貢獻回顧

上世紀建院之初，中科院就提出：研究任務首先是全力支援國家建設。建院62年來，我們一直秉持這樣的原則，始終將關系到國民經濟建設和社會發展全局的農業研究列為工作的重點之一，并抓住我國農業不同發展階段的戰略性、前瞻性問題，組織全院最強有力的研究陣容，開展攻關式研究，取得一個又一個突破，為我國農業發展做出了重大貢獻。今天當我們重新回顧這些成績時，不僅可以發現，它們對我國的農業發展影響極為深遠，同時也為中科院未來農業研究再創輝煌提供了極其寶貴的經驗。

2.1 全面清查農業自然資源為我國農業規劃與發展做出了奠基性貢獻

新中國成立伊始，百業待興。為了摸清家底，規劃未來，中科院承擔了最為艱苦的自然資源綜合考察的國家任務，成為中國農業發展的先鋒隊。科學家們不畏艱辛、跋山涉水，走前人未走之路，獲得了大量的第一手資料，為我國農業規劃和發展奠定了堅實的基礎。自上世紀50年代起，中科院先后參與、組織、領導了對華北和南方土壤，新疆自然資源，東北農業資源，南方山區資源，黃土高原生態，草地生態等多類型、多區域、長周期的科學考察，積累了大量寶貴數據，為推動國家開展資源普查，促進區域農業發展，控制蝗蟲等生物災害發生，形成數個新的商品糧和經濟作物基地，實現生態環境保護與可持續發展奠定了科學基礎。這些成果時至今日仍是指導我國區域農業發展、生物災害區域控制、科學施肥、特別是中低產田治理、草地牧業開發和生態環境建設與保護的科學依據。基于科學考察提出的區域農業開發、國家商品糧基地和經濟作物基地建設、山區農業開發基地等建議都已經成為現實，并正在為我國農產品生產做出重要貢獻。

2.2 創建黃淮海農業綜合開發模式推動全國農業綜合開發和糧食產量的全面提升

今天的黃淮海平原是我國重要的農業和糧食生產基地，但其昔日長期飽受旱、澇、鹽堿、風沙等多種自然災害的危害，糧食產量長期低而不穩。

上世紀70年代末，中科院作為先鋒隊，利用20多年在黃淮海平原的研究積累，于1979年組織大兵團深入山東、河南、安徽等地，創建農業綜合開發模式。通過突破關鍵技術，集成配套綜合治理技術和農業高產栽培技術，建立萬畝示范區，糧食畝產由原來的194公斤上升到508公斤。1988年，由李振聲副院長組成的專家組，在周光召院長的支持下，與山東、河南等省聯合提出了以大幅度提高糧棉油產量為目標，開展黃淮海平原農業綜合開發的請戰報告。1988年6月李鵬總理親臨禹城試區視察時指出：“這里取得的成果，對整個黃淮海平原開發，乃至對全國農業的發展都提供了有益的經驗”。從此拉開了黃淮海平原農業綜合開發序幕。中科院組織了院內32個所、幾百名科技人員參與的大兵團，北京農業大學、中國農科院等多家科研部門也組織了研究隊伍，會戰黃淮海。5年后使黃淮海地區的糧食年生產能力提高了500億斤，獲得了國家科技進步特等獎。黃淮海模式和開發經驗隨后在全國迅速推廣，中央和各級地方政府陸續成立了農業綜合開發辦，進行長期農業開發，為我國的糧食生產邁上新臺階做出了舉世矚目的貢獻。

2.3 開拓雜交育種和生物技術育種，促進了我國品種創新和農業生物戰略高技術的發展

中科院始終關注育種前沿發展趨勢，1956年就開始了高粱雜種優勢及應用研究，率先育成了雜交高粱新品種，不僅帶動了全國雜交高粱新品種的選育和大面積推廣，也為后來全國大規模開展雜交玉米和雜交水稻等農作物雜交育種提供了思路和成功經驗。

1956年我國發生了歷史上最嚴重的小麥條銹病，也因此開啟了李振聲院士對小麥與長穗偃麥草遠緣雜交育種研究。經過20年的努力，他帶領課題組克服了一系列難題，育成小偃麥系列及衍生新品種達79個，累計推廣面積超過3億畝，增產超過75億公斤，開創了小麥遠緣雜交品種推廣面積最大的先例。

隨著生物技術的快速發展，中科院在我國又率先開創了花藥培養、單倍體育種、染色體工程育種等新領域；創建了動植物組織培養技術、轉基因技術、基因克隆技術體系；獲得了包括小麥原生質體培養再生植株，率先在國內獲得克隆羊、牛胚胎分割繁殖種牛、克隆牛群體等一大批具有引領作用的科研成果。這些成果對全國開展各種農作物和農業動物的相關研究發揮了技術先導和示范帶動作用。

2.4 啟動中國水稻基因組研究，為水稻分子育種從理論走向生產應用奠定了基礎

水稻是最重要的糧食作物之一，直接關系到世界一半人口的生活質量。我院啟動的中國水稻基因組研究，完成了世界第一張水稻（秈稻）基因組“精細圖”和參加了國際水稻基因組（粳稻）4號染色體精細圖的構建，為大規模分離抗病、高產、優質的相關基因奠定了基礎，成為基因組研究史上的重要里程碑，并由此推動了水稻功能基因組研究走向深入和蓬勃發展。李家洋院士的科研團隊以水稻株型等發生改變的突變體為切入點，系統發現決定水稻品質與產量的相關基因及調控網絡，克隆了一系列控制水稻株型的關鍵基因，并在其作用機理探索方面取得了原創性研究成果，為新一代水稻分子育種奠定了基礎。

2.5 引領家魚人工繁育與遺傳改良，推動海水養殖產業的興起

我國淡水與海水養殖的成功與產業興起與中科院貢獻密切關聯。四大家魚的人工繁殖的成功，開啟了我國淡水養殖產業的發展，這一成就曾于1964年在北京召開的科學大會上宣講。從國家“六五”攻關開始，我院陸續馴化與繁殖成功了武昌魚、細鱗鲴，培育成功雌核發育的異育銀鯽，改良鯉魚品種，并于1984年獲得了世界上第一批轉魚生長激素全基因的轉基因魚。從1976年開始經過20多年的努力，成功培育出國家大宗淡水魚類第一個推介的新品種——中科3號，新增產值50多億元。

海水養殖是漁業產業的一個重要方面，中科院以海帶、對蝦、扇貝的苗種繁育與品種研發為先導引領了幾次海水養殖產業的興起與發展，對我國海水養殖產業發展為世界第一養殖大國起到重要帶動和支撐作用。以“大連1號”雜交鮑等為代表的海珍品養殖推動了我國新一輪海水養殖產業的快速發展，雜交鮑年產值已逾80億元，成為我國海水養殖產業的龍頭產業。

2.6 開展農業政策相關研究，為國家農業健康發展提供有效支撐。

中科院相關研究單元及時準確地把握國家重大戰略需求，長期以來圍繞農業科技布局與政策、資源與環境政策、城鄉協調發展和基層鄉鎮政府治理、農產品政策分析與決策支持系統開展了系統化的長期研究，在國際上率先開展轉基因技術經濟和政策研究，為中央制定農業和農村發展政策做出了重要貢獻，提供了有力的科技支撐。

應用綜合系統方法開展的長達31年的糧食估產，年度預測比國際同類研究提早3—4個月，平均誤差小于1.8%,為我國每年糧食相關計劃的制定提供了重要依據，受到黨和國家領導人的持續關注，得到了各相關部門的高度認可和支持。

3 中科院未來農業科技的發展戰略

已有的成功經驗已經告訴我們，中科院在我國農業發展中必須成為先鋒隊和開拓者，才能發揮引領作用，實現在國家農業創新體系中的優勢互補。在農業科技領域，我院的定位是“主導上游，引領中游，聯合下游”。為此，在未來的農業發展戰略中，第一我們將以發展生態高值農業為主要方向，深入實施農業科技領域的知識創新，開展戰略先導研究，為我國農業的可持續發展夯實理論基礎。第二是瞄準農業戰略高新技術，在已有的工作基礎上，進一步強化分子生物學技術、信息農業技術、農用新材料技術和現代農業裝備方面的研究，提升我國農業產業的自主創新能力和國際競爭力，推動我國農業產業的技術革命。第三是針對農業生產方式向現代化轉變過程中急需解決的技術難點和可持續發展問題，進行共性關鍵技術的突破和生態綠色化改造，引領農業向綠色和生態高值的現代化方式轉變。第四是應對資源緊缺的挑戰，全方位挖掘技術替代潛力，使資源通過技術實現增效。第五是面對國家農業重大戰略問題，及時提出可示范驗證的解決方案，為國家農業戰略目標的實現提供決策支持和可參照的模式。第六是加強高素質人才隊伍和高水準研究平臺建設，為全面提升我國農業科技能力做出重要貢獻。

目前中科院正全面推進“創新2020”實施方案，在農業研究領域，整合全院有關力量，已對上述6個方面進行了部署。在“十二五”計劃中，將重點開展下列工作：

（1）在農業知識體系創新方面，將計劃部署包括 “植物分子設計育種創新技術體系”戰略性先導科技專項、“食品安全源頭技術創新”、“土壤生物功能與調控”等在內的一批重大項目，建立農作物育種的新型技術體系，通過5—10年努力，取得農業科技創新的重大突破，為生物育種戰略新興產業形成和未來20—30年的農業發展提供科技支撐，帶動全國的農業研究從跟蹤向自主創新方式轉變。

（2）在農業戰略高新技術方面，重點研發多基因轉移和多性狀改良品種，完善主要糧油作物的基因轉移和優異種質創新技術，結合分子標記和安全轉基因技術，實現主效基因和其互作網絡的高效轉移和聚合。保護重要畜禽水產動物的種質資源，開發分子標記技術和對特殊價值種質資源的發掘，增強畜禽水產優良品種的遺傳改良力度和創新潛力，獲得具有自主知識產權和市場應用前景的重要新技術、新基因、新材料和新品種。

針對農業信息和裝備技術，重點開展土壤和作物信息快速獲取、農業數字化管理、農田精準作業方面的研究，建設土壤、水資源、氣象等農業資源的數字化系統和農村信息多功能網絡平臺，研發專業搜索引擎和農業共性軟件、傳感器以及空天一體的智能化作業煮裝備。提高農業高技術裝備水平和精準管理能力。

針對農用新材料新制劑，重點研發功能型環保地膜、高效生物制劑、生物農藥、環保肥料、土壤改良劑。

（3）在共性關鍵技術及其綠色生態化改造方面，重點部署耕作—勻播—施肥一體化的機械高產栽培和精準管理技術，利用資源的循環再生和能量多級利用、病蟲害生物防治、生物農藥等技術對生產過程進行改造，大幅降低化肥農藥的施用量，節約成本，提高效率，實現農業的可持續發展。

（4）在應對水土資源緊缺的技術替代方面，重點加強灌溉節水、旱農節水、生物節水和非常規水資源利用等關鍵技術研究，推進節水農業發展。加強可農用廢棄地及灘涂等土地資源整理與復墾開發、占補地快速改良等技術研究，促進新墾土地優質高效生產。突破耕地綜合生產力提升、退化耕地修復的制約因素，提高耕地綜合生產能力；強化農林可再生資源循環高效利用技術研究，建立不同區域循環農業高效生產技術體系。

（5）在面向國家農業發展，提供可參照的模式和解決方案方面，主要針對糧食生產能力的持續提升、資源可持續利用、農業生產方式轉變，在黃淮海、東北、南方稻作區以及新疆旱作區，開展新一代中低產田改造、豐產節資的大面積均衡增產技術體系以及規模化現代生產模式的新技術集成和開發，創建示范區，進行大面積推廣。

發展現代農業，推進結構的戰略性調整，轉變農業增長方式，是黨中央、國務院針對我國農業發展態勢做出的重大戰略部署。現代農業是繼原始農業、傳統農業之后農業發展的新階段，其核心就是科學化、集約化、產業化和智能化。這一過程要求科技對農業的貢獻率在80%以上，農產品商品率平均95%以上，農業投入占當年農業總產值的比重至少在40%以上。現代農業的實現途徑存在荷蘭及以色列模式、法國模式、日本模式和美國模式。我國人口眾多，人口結構和分布也在發生重大變化；同時，我國生態類型多樣，地域、氣候復雜。國情社情不同，這些發達國家的成熟范例無法為我國現代農業的發展提供對應模式。為確保糧食安全和主要農產品有效供給，必須立足實際，緊緊依靠農業科技進步和創新，走具有中國特色的現代農業之路。

牢記使命，勇于擔當。中國科學院將按照黨中央、國務院的部署，銳意創新，勇于實踐，為我國現代農業和城鄉協調一體化可持續發展做出重要的創新性貢獻。