農業重大科技基礎設施建設現狀、問題及優化路徑

于輝, 閆琰

(1.中國農業科學院， 北京 100081; 2.中國農業科學院農業經濟與發展研究所， 北京 100081)

重大科技基礎設施是原創成果產出和關鍵核心技術突破的重要條件，是國家創新驅動轉型的利器，是大國競爭博弈的焦點，更是引領經濟高質量發展的重要源動力。農業重大科技基礎設施作為重大科技基礎設施的重要組成部分，具有行業、科學、工程、使命和平臺等多重屬性，是落實“四個面向”指示精神和強化國家農業戰略科技力量的關鍵內容，可為我國應對大國科技競爭新態勢、全面塑造競爭優勢、爭創世界科技制高點及實現高水平科技自立自強提供有力支撐。黨的十九屆五中全會強調，科技自立自強是國家發展的重要戰略支撐，是國家創新體系完善的重要保障，更是強化國家科技戰略力量的重要舉措。國際科技戰略力量肩負著創新國家科技，攻克關鍵核心技術的艱巨任務。然而，當前國際社會新一輪科技革命正加速演變，國內社會也已步入新的發展階段，我國農業科技面臨前所未有的挑戰，農業科技亟需創新[1]。本文從新發展階段強化國家戰略科技力量、加快農業科技自立自強的戰略需要出發，在分析我國農業重大科技基礎設施建設與國家戰略科技力量豐富內涵及關系的基礎上，進一步梳理我國農業重大科技基礎設施建設現狀及存在的問題，以探究強化農業國家戰略科技力量的重要舉措和具體優化路徑。

1 重大科技基礎設施與國家戰略科技力量的內涵及關系

1.1 重大科技基礎設施內涵

重大科技基礎設施是為探索未知世界、發現自然規律、實現科技變革提供極限研究手段的大型復雜科學研究系統，是突破科技前沿、解決經濟社會發展和國家安全重大科技問題的物質技術基礎[2]。其通常由國家統籌布局，依托高水平創新主體建設，由面向社會開放共享的大型復雜科學研究裝置或系統組成，是長期為高水平研究活動提供服務、具有較大國際影響力的國家公共設施。農業重大科技基礎設施是國家重大科技基礎設施的重要組成部分，通常具有以下特點：一是行業屬性。農業重大科技基礎設施是針對國家農業戰略任務部署，以建設提升國家農業領域科技基礎能力，強化國家農業戰略科技力量，支撐農業領域重大科技活動的基礎性設施，并長期穩定運行和持續的科研活動，充分發揮其在農業領域的科學價值，最終推動國家經濟社會科技發展。二是科學屬性。農業重大科技基礎設施是針對解決重大科學問題而建立一個研究設施或實驗平臺，重在通過資源集成，完成農業領域關鍵核心技術從“0到1”的突破。三是工程屬性。農業重大科技基礎設施必須符合并依賴于農業科學研究規范的具體工程項目，其建設規模和投資規模與國家設施略有不同，但仍具有投資規模大、建設周期長、公益性強的特點，建成的工程實體能夠在農業領域開展實驗研究和技術攻關。四是使命屬性。農業重大科技基礎設施建設的重要目標是實現農業科技自主化，加快農業關鍵核心技術攻關，著力解決種子和耕地問題，落實藏糧于地、藏糧于技戰略，具有重要的使命屬性。五是平臺屬性。農業重大科技基礎設施是開展與實現農業領域前沿研究的重要載體，它具有技術集成、綜合服務、前沿展示等核心功能，可為國內外農業科研院所的前沿技術提供科研實驗、信息共享等服務，以促進各類用戶之間良性互動與合作[3-4]。

可見，農業重大科技基礎設施的建設是落實“四個面向”指示精神和強化國家農業戰略科技力量的關鍵內容，可為我國應對大國科技競爭新態勢、塑造競爭優勢、爭創世界科技制高點及實現高水平科技自立自強提供有力支撐。

1.2 國家戰略科技力量內涵

國家戰略科技力量是以國家戰略需求為定位，由國家提供支持且主要開展普通科研主體無意或不能開展的那些具有高風險、長周期、人員需求量大的科技創新活動的科研力量。通常由國家實驗室、國家科研機構、高水平研究型大學、科技領軍企業等優勢力量集聚而成，既是國家科技創新最高水平的代表，也是國家創新體系的中堅力量。國家戰略科技力量一般具有以下特點:善于進行原創性和領先性的科技突破；著力解決關系全局和長遠的重大科技問題，加快培育創新原動力，突破關鍵核心技術。

國家戰略科技力量要圍繞戰略競爭基礎、前沿技術和別人能控制的核心關鍵技術展開，主要從事體現國家意志的科學發現和理論方法創新，在農業農村全面發展中開展戰略性、基礎性、前瞻性、長期性、綜合性、公益性的科學研究，提高國家創新體系的整體效能。

1.3 重大科技基礎設施與國家戰略科技力量的關系

重大科技基礎設施是國家實驗室建設的重要物質平臺，國家科研機構、高水平研究型大學是重大科技基礎設施建設和運行的主體(圖1)。如，青島海洋科學與技術試點國家實驗室就是依托科考船、深海潛水器、水下機器人等一批國家科研基礎設施建立的；我國首個高重力離心模擬實驗裝置重大科技基礎設施項目由浙江大學牽頭建設。進一步觀察各國重大科技基礎設施空間布局和科技成果發現，重大科技基礎設施的集群化建設是打造區域創新高地和保障戰略科技力量創新能力持續領先地位的有力支撐。如，美國布魯克海文國家實驗室、英國哈威爾和達累斯堡、法國格勒諾布爾、日本東京灣，以及我國的上海張江、北京懷柔、廣東深圳市均是由單一重大科技基礎設施項目發展起來的綜合性國家科技創新中心。上海張江科創中心平臺先后在國際頂尖學術期刊《細胞》(Cell)、《自然》(Nature)等雜志發表了研究論文。截至2021年5月，我國首臺X射線自由電子激光裝置實現了2.0 nm波長自由電子激光光放大，步入國際先進行列。上述科創成果的不斷產出對保障國家戰略科技力量創新能力持續領先起到了重要作用。

圖1 重大科技基礎設施與國家戰略科技力量關系

2 農業重大科技設施建設的現狀

我國農業重大科技基礎設施建設工作始于20世紀90年代，國家從政策、資金等方面對農業重大科技基礎設施項目建設給予傾斜，取得了一些成績，具體表現在以下三個方面。

2.1 頂層設計和戰略規劃基本明確

從國家、部委頒布的相關政策看，自“十二五”時期以來，我國針對重大科技基礎設施建設頒布了《國家重大科技基礎設施建設中長期規劃(2012—2030年)》(簡稱“《中長期規劃》”)《國家重大科技基礎設施建設“十三五”規劃》等政策文件。《中長期規劃》指出，在農業科學方面要建成國家農業生物安全科學中心和模式動物研究設施，適時啟動農作物種質表型和基因、動物疫病、農業微生物研究設施建設，對推進中國農業重大科技基礎設施建設提供了良好的指導依據。此外，國家相關部門也陸續頒布了促進農業科技創新發展的政策性文件。農業農村部(原農業部)2016年頒布《農業科技創新能力條件建設規劃(2016—2020年)》，明確了農業科技創新能力發展過程中條件建設的重要性、建設思路、主要目標、建設任務、投資估算、項目運行機制、環境影響、效益狀況和保障措施；2017年頒布了《農業部直屬單位中長期基本條件能力建設規劃(2017—2025年)》，對農業農村部直屬單位基本條件能力建設的目標、任務等方面指明了方向。

2.2 關鍵核心技術攻關領域聚焦

從農業重大科技基礎設施建設情況看，我國錨定2035年遠景目標，堅持面向世界科技前沿、面向經濟主戰場、面向國家重大需求、面向人民生命健康，結合當前建設條件和資源基礎，圍繞解決好種子和耕地兩大要害問題，依據科學當前技術和人才隊伍等基礎條件，將農業重大科技基礎設施建設項目劃分為聚力優先項目10項、深化后備項目15項和設施建成和性能提升項目7項。截至目前，我國已建成的農業重大科技基礎設施共有2個，即農作物基因資源與基因改良國家重大科學工程和國家農業生物安全科學中心，分別主要聚焦三大主糧、棉花、大豆等重要農作物基因資源鑒定、功能基因組研究、重要性狀基因挖掘和分子育種技術，以及高危農林有害生物災變規律和防控理論與技術研究。上述農業重大科技基礎設施的建設為實現種業育種技術創新、農林病蟲害防治科技革新提供了良好的平臺支撐，進一步為守好種業“芯片”，打好種業翻身仗打下堅實的基礎。

2.3 農業重大科技基礎設施建設將有序部署

針對農業領域科技創新“卡脖子”技術問題，我國對未來農業重大科技基礎設施進行了系統布局。具體表現為如下幾方面：作物學科的水稻全生態研究室、國家作物表型與基因鑒設定設施和生物技術研究中心等項目；園藝學科的國家特色果樹資源綜合圃、國家蔬菜花卉產業技術創新中心和都市農業研究中心等項目；畜牧學科的國家畜禽種質資源庫項目；植物保護學科的國家農作物病蟲害資源保藏與利用中心項目；農業資源與環境學科的國家農業農村環境樣品保藏庫、國家農業重大災害模擬艙、國家農業微生物資源庫、國家農田科學中心重大科學工程和西部農業研究中心等項目；農業機械與工程學科的國家現代農業智能裝備重大科學工程項目；農業信息與經濟學科的國家農業數字科研協同創新平臺2.0項目。

3 農業重大科技設施建設存在的問題

中國通過投入大量人力物力進行了重大科技基礎設施的布局和建設，部分裝備的先進性已初步達到世界領先水平，但與國際上的部分發達國家相比，仍然存在以下問題：缺少頂層設計、建設投入不足、謀劃布局相對落后、生命周期管理不到位及開放共享不足的問題。聚焦到農業領域來看，雖然國家針對農業的創新發展制定了諸多促進農業科技創新發展的政策，頒布了一系列農業科技創新建設發展規劃，但與世界農業發達國家相比較，上述問題在我國農業重大科技基礎設施建設方面仍然存在。

3.1 缺少頂層設計

美國及西歐等發達國家或地區在農業重大科技基礎設施建設方面均具有較好的頂層設計和統籌安排，在充分關注今后農業發展過程中可能會面臨的嚴峻挑戰，尤其是科技發展給農業創新范式帶來的改變，在國家戰略需求和學科發展特點的基礎上，通過制定路線圖等方式對未來發展的優先領域和整體布局進行了明確。如，歐盟科研基礎設施戰略論壇(ESFRI)發布的《歐洲研究基礎設施戰略論壇路線圖2016》對歐洲未來十年重點支持建設和重點運行的項目進行了部署，其中包括生態系統分析實驗前基礎設施、歐洲海洋生物資源中心、氣候變化背景下糧食安全的多尺度植物表型和模擬基礎設施，以及歐洲生物庫和生物分子資源研究基礎設施聯盟、歐洲生命科學樣本資源與研究基礎設施等重點支持運行項目；法國發布的《法國研究基礎設施國家戰略2016》，重點支持家畜生物資源中心等重大科技基礎設施。相比而言，我國在農業重大科技基礎設施頂層設計方面較為薄弱，特別是在結合農業技術發展趨勢和應用系統解決方案上，缺乏適度先進和適用的總體架構。此外，尚缺乏明確的政策支撐文件，尤其是在哪些領域、哪些區域、如何建設等具體問題尚缺乏定論。

3.2 建設投入不足

我國關于農業的重大科技基礎設施建設投入不足主要體現在以下兩方面：一是農業科技設施建設數量少，目前國內已投入運行和在建的重大科技基礎設施總量約50個，覆蓋了能源、生命、地球系統與環境、材料、粒子物理和核物理、空間和天文、工程技術7 個科學領域，但以農業為主的設施僅有農作物基因資源與基因改良、農業微生物、農業生物安全3項。“十三五”期間，國家重點部署的10個重大科技基礎設施建設項目都不是農業相關項目。二是投資規模小，平均規模不到2億元，遠低于國家其他重大科技基礎設施建設投資，比如歐洲未來十年重點支持建設和重點運行的項目中，關于農業健康與食品方面的基礎設施項目共計8項，總資金預算規模超過11.295億歐元。就當前我國農業重大基礎設施發展現狀而言，無論是與我國實施鄉村振興戰略、實現農業高質量發展對重大科技基礎設施的迫切需求相比，還是與提升農業科技國際競爭力、建設世界農業科學中心對重大科技基礎設施的迫切需求相比，都存在明顯的不足。

3.3 謀劃布局相對落后

隨著科學技術廣度和深度的不斷拓展，科技的革命性突破日益依賴于重大科技基礎設施的建設，國際上許多國家對此紛紛制定了重大科技基礎設施發展戰略規劃和發展線路圖。早在2003年，美國能源部就發布了《面向未來的科學設施：20年展望》，2014年又與國家科學基金會聯合發布了《為科學發展而建設：全球背景下美國粒子物理研究戰略規劃》。相比而言，我國重大科技基礎設施的系統性謀劃和前瞻性布局相對落后，支撐國家實現創新驅動發展戰略目標的能力也相對不足。雖然已經運行和在建的主要設施涉及能源、生命等多個領域，但當前大設施并未形成遠近結合的系統布局，生命科學、先進科學計算、材料等領域的重大科技基礎設施建設優先級還不夠。農業領域缺乏支撐應對當前挑戰、突破關鍵核心技術約束的重大科技基礎設施。

3.4 生命周期管理不到位

當代科學技術飛速發展，主要的新科學基礎設施通常允許更精確的測量或更大的計算，這在科學界引起了更多的關注。為強化重大科技基礎設施的科技屬性，嚴格增強科技設施建設價值及經濟效益，國際上許多國家十分重視科技設施全生命周期資源供給，設施性能的持續改進提升，以保障其生命力和國際競爭力。為此，還成立了第三方組織，專門針對科技設施運行績效進行評估，重點包含設施運行水平、管理模式、開放情況、科學應用產出情況、用戶評價等方面。總體而言，目前我國農業重大科技基礎設施通常注重新設施的科學技術，缺乏對現有設施的全生命周期管理，即在重大基礎設施生命周期的各個階段對科學技術進行監督和定期評價，如項目建議書的提出、實施、維護，直至最終退役的各個階段。一些重大科技基礎設施的運行缺乏對如何解決當前問題和如何升級設施以滿足未來需求的關注。從投資角度看，重大科技基礎設施建設主體投資較大，但對相關配套設施和實驗中斷的支持相對薄弱。相關科技計劃與重大科技基礎設施的匹配度不高，設施建成后不能迅速形成強大的科研支撐能力。后續設施能力提升的投入也相對不足，影響了重大科技基礎設施的先進維護和整體效益的發揮。

3.5 開放共享不夠

為促進重大科技基礎設施高效運營及持續發展，國外重大基礎設施的運營者會對經過專家小組評審合格的科研人員提供設施無償使用的便利。此外，在科學家、技術人員等重大科技基礎設施相關人才的引導培育方面也十分重視。如日本理化研究所為吸引高素質科學家及技術人員到重大科技基礎設施工作，設立了專門研究數據庫，為其提供良好的研究環境及豐富的研究機會。英國科學和技術設施理事會也為設施技術人員制定了專門的注冊計劃，以提高他們在各重大基礎設施之間的認可度，促進其就業和研究發展。相比國外農業科技建設，我國在農業科技平臺共享、產學研的融合方面缺乏核心機構力量。目前，中國農業科學院是負責中國農業重大基礎研究、應用研究和高新技術研究的國家級農業科研機構，但現有重大科技基礎設施建設僅有2項，吸納人才力度不強，對區域支撐能力也相對較弱。面對世界農業科技日益變化，我國亟需出臺農業重大科技基礎設施建設的相關政策和措施，推動未來我國農業科技創新發展，為占領全球農業科技制高點提供支撐。

4 加強農業重大科研基礎設施建設的思考與建議

縱觀國內外重大科技基礎設施建設具有良好的前瞻性，對引領科技創新領域起著重要作用。因此，重大農業科技基礎設施建設要聚焦國家未來農業發展方向，遵循“十四五”規劃農業發展目標，以“四個方向”為導向，并以加強國家農業戰略科技力量為使命。堅持攻克關鍵核心技術問題、增強核心關鍵短板領域科技力量為原則，結合國家農業重大科技基礎設施建設現狀，進一步細化國家農業重大科技基礎設施建設的戰略思路。明確加強國家農業戰略科技力量的規劃布局，突出建設重點，加強運營管理與監督機制，優化人才評估機制，推動農業重大科技基礎設施建設中長期穩定發展[6]。

4.1 聚焦關鍵核心技術問題

當前，全球農業發達國家在農作物基因組育種技術、園藝作物多品種測試技術、畜禽遺傳改良基因組編輯技術、水產養殖生物重要經濟性狀遺傳改良技術等方面取得了突破性進展。尤其在全基因組水平闡明種質資源遺傳變異規律及作物表型數字化，新一代基因組測序、功能基因調控網絡分析技術，農作物基因組學育種技術，新一輪雜種優勢利用與開發技術等研究方面，國際優勢明顯。在“十四五”規劃期和2035年遠景目標實現期間，我國應緊緊把握國際農業重大科技戰略發展趨勢，立足國內，瞄準農業國家重大科技戰略發展需求，從農業科技創新體系全產業鏈布局，突出重點，抓住種子和耕地兩個要害，圍繞突破育種、農業領域人工智能應用等關鍵技術研發的重大任務，重點打造一批系統謀劃、統籌布局、著眼長遠、與農業科技跨越發展需求相匹配的農業重大科技基礎設施，全面提升我國農業重大科技基礎設施平臺，促進科技人員及技術資源有效集聚[7]，強化農業國家科技戰略力量。

4.2 加快打造一批具有國際競爭力的創新高地

加快國家實驗室建設，健全國家重點實驗室體系，推進具有國家使命和創新績效的現代科研機構改革。支持龍頭企業組建創新聯盟，推動產業鏈上、中、下游企業和中小企業融合創新。支持領軍企業牽頭組建創新聯合體，推動產業鏈上、中、下游企業和中小企業融合創新。健全社會主義市場經濟條件下新型舉國體制，實行“揭榜掛帥”機制，實施一批具有前瞻性、戰略性的重大科技項目，打好關鍵核心技術攻堅戰[8]。加快在北京、上海等科技優勢區建設一批具有國際競爭力的科技創新中心，充分利用國家重大基礎設施平臺效應，以強化國家科技戰略。以長江經濟帶和粵港澳大灣區發展規劃為綱要，以雄安新區為總體規劃、“一帶一路”倡議、南繁硅谷及成渝經濟圈等國家重大區域戰略，結合農業綜合區劃、農業農村部重點工作部署和現有科技創新資源條件，當前我國應重點在北京、天津、雄安新區、深圳、四川、浙江、江蘇、湖北、黑龍江、吉林、新疆、內蒙古、山東、河南、海南等區域布局農業重大科技基礎設施。

4.3 完善農業科研院所及相關企業資源共享制度

重視政府、科研機構、企業等農業科技創新主體之間的大跨度整合，通過建設農業重大科技基礎設施，鼓勵各類農業科技創新主體充分發揮各自能力和優勢，整合互補資源，實現各方優勢互補，牢牢把握農業科技創新與發展的內涵要求，建立產學研協同創新機制。整合農業科技資源，推進農業科學儀器設備、科學文獻和科學數據的農業科技平臺建設，加快建立并完善共享運營服務管理模式。充分高效利用農業重大科技基礎設施資源，建立高效的運行機制，實現設施的充分利用。建立合理的管理制度和廉潔高效的保障機制，利用農業重大科技基礎設施平臺推動農業產業技術創新和科技成果產業化活動。

5 加強農業重大科研基礎設施建設的具體路徑

5.1 加強系統謀劃，統領設施布局

重大科技基礎設施是一個高度復雜系統工程，建設內容對國家科技創新影響深遠，因此，科學基礎設施建設必須加強系統謀劃和頂層設計。國外經驗也表明，科學制定戰略行動綱要和發展線路圖是歐美國家推進重大基礎設施建設的重要手段。具體來看，我國應借鑒歐美國家重點領域多層布局的方式，明確建設重點、實現步驟及具體措施，充分發揮國家重大科技創新組織者的作用，加強科技創新體系規劃布局，確立牽引目標、重大任務帶動目標，加強跨部門、學科、軍民優勢資源和力量的整合，建立更加系統、完善、高效的國家創新體系[9]。

5.2 強化集群建設，注重部門統籌協調

重大科技基礎設施建設類型多樣，在加強與產業匹配前提下，應全域均衡，注重農業重大科技基礎設施建設過程中的多方協同配合，形成加快推進工作的強大合力，項目建設工作領導小組與牽頭部門統籌協調、全面推進并開展各項工作，相關單位應主動與牽頭部門加強溝通、積極配合、細化措施，尤其是注重與地方政府之間的協作，統籌兼顧、統籌協調，及時協調并解決工作中出現的具體問題，切實順利推進各項重點工作[10-12]。

5.3 尊重科學規律，注重產業匹配

農業重大科技基礎設施需要圍繞功能定位展開學科布局，形成具有不同特色的、學科融合的國際化前沿科學研究和技術研發機構群，配套相關產業創新企業，從而形成推動區域相關經濟社會發展的科技創新高地，縱觀全球農業重大科研設施、大科學裝置、科學城建設經驗，規劃布局均選擇在資源豐富的區域，尤其是智力資源豐富區域，進而為產生具有全球影響力的農業科技成果提供有力支撐。重大科技基礎設施布局除了要考慮區域環境質量、配套服務、信息化程度等要素之外，對自然資源要素也具有一定的要求，尤其是與用于農業科學研究的土地、氣候條件、種質資源等自然資源和自然條件極為密切，因此，在進行農業重大科技基礎空間布局時，需要充分考慮農業生態區、作物主產區、降水條件、積溫條件、土壤類型等諸多因素[13-14]。

5.4 重視生命周期管理，加強監督與評估

農業重大科技基礎設施項目建設與以往注重設備購買不同，它更加強調原創性開發，注重科技從“0到1”的突破，是將工程技術、農業科研和現代管理相結合。它具有運營周期比較長、耗費資金巨大、維護成本高等特點，由于項目本身及周邊環境的變化，項目運行中會出現新的風險。基于此，在農業重大科技基礎設施項目建設和實施的各個階段，需要對這些新的風險因素采取識別、度量、分配、應對與監控工作，通過開展農業重大科技基礎設施全生命周期管理，應對設施建設和實施中的各種風險[15]。

5.5 堅持以人為本，加強人才隊伍建設

培養科研總工程師，重點解決科研人員不懂工程、工程人員不懂科研的難題。人才是第一資源，農業重大科技基礎設施作為聚集和培養高層次農業創新人才的開放平臺，是提高農業科研機構農業創新能力的稀缺資源基礎，也是提高國際影響力的重要窗口。建設和運行的技術基礎設施必須依靠聚集了國內不同地區的高水平科學家的創新和優質農業科研團隊，并以其開放共享的特點，能夠吸引國際頂尖的農業研究學者參與重大農業科技基礎設施建設和科學研究[16-17]。因此，堅持“人才是第一資源”的科學理念，立足國家使命，堅持引進與培養并重，圍繞產業鏈布局創新鏈，圍繞創新鏈布局人才鏈，協調創新、管理、轉型、支撐四大人才隊伍建設。大力引進高層次人才，實施高層次人才素質提升工程，優化農業科學院人才扶持政策，完善相關科研機構多層次培養體系，精準引進一批領軍人才，培養一大批優秀青年人才。堅決實行干部任期制、任免制、交流制，形成優勝劣汰的明確用人方向，完善以實力為核心的人才評價體系，建設高素質干部隊伍。

6 結語

在世界正經歷百年未有之大變局和中華民族偉大復興戰略背景下，農業科技創新是打贏農業領域關鍵核心技術攻堅戰的重要舉措。堅持把農業科技自立自強作為國家農業發展的戰略支撐，不僅是完善國家農業科技創新體系重要保障，強化國家農業科技戰略力量的重要舉措，還是實現農業技術革命的唯一出路。實現國家農業科技自立自強，需要從國家政策層面進行統籌規劃，加大對農業關鍵核心領域重大基礎設施建設的支持；需要從農業重大基礎建設集群化布局，統籌協調重大戰略科技力量和加強對農業重大科技基礎設施生命周期的管理、監督與評估等多個方面來完善農業科技創新體系，促進我國農業科技發展變革和農業核心科技國際競爭力的提升。