agriculture

知识创新工程试点领域方向研究专题报告之一

农业高新技术领域研究报告

（征求意见稿）

农业高新技术领域研究组

一九九九年八月 农业高新技术领域专家名单

组长： 李振声 遗传所

副组长： 朱祯 遗传所

甘国辉 地里所

成员： 薛勇彪 发育所

武志杰 沈阳应用生态所

张相歧 遗传所

戈 峰 动物所

陈 凡 发育所

周健民 南京土壤所

董丽松 长春应化所

宋庆元 动物所

康跃虎 地址所

联络员： 苏荣辉 生物局

刘 健 资环局

专家组秘书 陈 蕾 遗传所

徐鸿林 遗传所 重点领域、重要方向、重大项目设置简表

分类 重点前沿领域（5项） 重要研究方向（12项） 重大项目（4项）

农业基因

组学  生物学复杂性状的基因控制途径

和网络  基因芯片 水稻基因组测序、功能基因的分离及应用（前瞻性预竞争研究，已立项）

农业生物

育种技术  外源基因失活机理的研究

 植物离子束转化方法  转基因育种技术研究

 细胞、染色体工程育种技术研究

 动物克隆及转基因技术

 重要农业基因及元件克隆

 转基因作物安全性和基因稳定性 抗虫转基因水稻的应用和产业化示范工程（战略性产业工程，可马上立项）

信息

农业  数字农业  智能农业 国家数字化农业模拟系统（基础通过技术研究，可于条件成熟时立项）

农业生态

技术  植物抗病分子机制  环境友好缓释、控释肥料

 新型可降解地膜和多功能棚膜

 设施农业

 农业病虫鼠害生态控制

 节水灌溉关键技术 肥料资源高效利用（2116项目） 目 录

摘 要

项目设置简表

1． 农业高新技术是推动农业发展的动力 6

1． 1 第一次农业技术革命 6

1．1 第一次农业技术革命对农业发展的重要贡献 6

1．1． 2农作物育种的成就 6

1．1． 3农用化学品的广泛应用 7

1．1． 4灌溉 技术的发展 7

1．2． 第一次农业技术革命 7

1．2．1第二次农业技术革命的特点 8

1．3． 2第二次农业技术革命的内容 8

1．2． 3现代农业生产面临的巨大变革 8

2． 有关领域国内钻研的发展趋势

2．1农业基因组学

2．2农业生物技术领域

2．2．1转基因植物技术

2．2．2细胞与染色体工程育种技术

2．2．3动物克隆技术和转基因动物技术

2．3农业信息技术领域

2．3．1农业生产上的信息技术

2．3．2农业信息服务和农业管理信息技术 摘 要

农业是国民经济的基础。这去五十年间，我国以占世界7%的耕地养活了世界22%的人口，取得了举世公认的巨大成就。然而，在世纪之交，由于人口的迅速增长、资源短缺与环境恶化以及人民需求增长及经济的飞速发展，我国农业正面临越来越严峻的挑战。

农业生产力的提高主要取决于科技进步。发端于19世纪后半叶，一直持续到20世纪后半叶的第一次农业技术革命，是建立在品种改良、农用化学品的广泛应用、改善灌溉条件，以及农业机械化的基础上取得的。在此期间，世界粮食亩产量以2.8公斤的速度递增。我国从本世纪50年代至80年代30年内，粮食亩产从78公斤增长到252公斤，年增长5.89公斤，是世界平均增长的一倍以上。本世纪80年代迎来了第二次农业技术革命的曙光，此次技术革命是一次以生物技术和信息技术为主导的新的农业技术革命。

本世纪80年代迎来了第二次农业技术革命的曙光，以次技术革命是一次以生物技术和信息技术为主导的新的农业技术。生命科学、信息科学、航天科学、材料科学、环境科学、系统科学、控制科学在农业领域中的应用为农业科技的进步注入了强大的动力。与第一次农业技术革命不同的是，此技术革命强调的不仅仅是规模和产量，同时还关注资源的合理使用和人类生存环境的保护。信息科学介入到农业科技各学科中，有力地促进了农业总体水平的提升。这次革命将使全球农业和农业技术得到全面、深刻的变革，并将使全球农业的总体水平提升到一个崭新的高度。

第二次农业技术革命的内容可分为三个层次：第一层次，核心问题依然是农业生物品种的遗传改良，主要技术依托为农业生物技术和传统育种技术的结合；第二层次，旨在改善农业生物品种生长条件的现代农业生态及工程技术，第二层次，旨在改善农业品种生长条件 现代农业工程技术，主要包括农用生物制剂技术、高效肥技术、新型农用节水技术和设施农业技术等；第三层次，为农业发展提供服务的农业信息技术，其中主要包括农业宏观管理、宏观测报等内容，其核心是3S技术；农业信息技术是第二次农业技术革命的最显著的特征，它强调信息技术与各项农业技术的结合和集成。环境问题是制约农业可持续发展重要因素，关注资源的合理使用和人类生存环境的保护是第二次农业技术革命的显著特点，环境科学已介入到农业科技的各学科中，环境科学为农业发展指出了新的方向，同时也对农业生产提出了更高的要求。

第二次农业技术革命的序幕才刚刚拉开，目前，对它的革命性作用进行全面评价还为时过早。然而，在短短的十几年内，某些研究领域已取得了令人瞩目的进展，并已开始在农业生产实践中应用，并显示出巨大威力。人们充分认识到随着农业生物技术研究的不断深入，全球农业生产方式正面临着革命性的变化。

转基因技术、细胞工程和染色工程在内的生物技术在农业中的应用，以及这些技术与常规育种技术相结合，在动植物遗传改良取得了新的突破，在农业生产上引发了一场新的绿色革命。在短短的十几年时间内，植物转基因技术已取得了令人瞩目的成就。1998年，转基因作物在全球范围内种植面积已达到2，780万公顷，占世界总耕地的3%以上，创造价值200亿美元。转基因技术已形成了一个别巨大的新兴高技术产业。基因资源狭窄是制约当前农作物育种的一个主要制约因素，染色体工程育种技术是解决目前育种问题的一个最为有效的手段。李振声院士等培育的优良小麦品种小偃6号20年长种不衰，累计种植面积达1.2亿亩，增产粮食15亿公斤。动物克隆技术是无性繁殖动物的一种方式，1997年英国科学家成功地克隆绵羊“多莉”。转基因动物是指将外源基因插入动物的基因组中，使其在细胞内进行表达。动物克隆与动物转基因相结合是一项很有前途和实用价值的技术，在二十一世纪初有望形成新兴的高技术产业。基因组学是90年代发展起来的一门新学科，是当前生物学研究的领头学科，农业基因组学为农业遗传育种开拓了新的领域。

农业生态工程技术为农业生产提供了新型肥料及其施肥技术和节水技术，以及新型的环保农用产品；在光、温、水、肥资源高效利用和农业可持续发展方面取得了重要进展，使农业资源的使用更为合理，更有利于人类的环境的改善。 提高肥料利用率、减少环境污染、多功能、环境友好和可控释放的新型化肥是世界肥料发展的总趋势。其中，环境友好可控释放肥料是新肥料研究的发展方向。设施农业技术是多项农业高新技术的整合，为工厂化农业提供了技术的保障，工厂化农业的全面推广预示着现代农业生产格局将产生重大的变化。七十年代以来，发达国家如荷兰、英国等大力发展集约化温室产业，形成了一整套规范的技术体系。农用膜在我国已经得到了广泛的使用，但大量、长期使用造成的环境污染给农业可持续发展带来了严重的负面影响，千百万的减产高达15-30%。可降解的新型农用膜可避免上述问题，一些具有特殊用途的农用膜也可在农业生产中也发挥重要作用。

虫鼠害生态控制是在充分研究作物—害虫—天敌的基础上，加强生物防治，尽可能地少用化学农药，综合使用各种生态调控手段，发展虫鼠害防治的高新技术，以促进我国农业可持续发展。

信息技术的介入使农业生产的每一个步骤有可能实现智能化管理，使农业生产过程和管理更加具有科学性、可控性、稳定性和高效率；在农业宏观测报方面将为农业生产的高速、合理发展提供更为准确的依据，并极大地提高了农业抗灾、减灾的能力。美国于80年代初期提出“精细农业”或计算机辅助农业的要概念和设想。精细农业在美国、英国等发达国家倍受农民的欢迎，并已经成为一种高新技术产业。目前，国内外就农作物栽培、施肥、病虫害防治、杂草控制、作物轮作、家畜饲养等方面研制了不少专家系统。

本研究报告根据第二次农业科技革命发展的趋势，结合我国的国情及我院的战略定位，提出了我院知识创新工程农业高新技术重点领域和重要方向，并对选择依据、研究内容和预期目标进行了阐述。在研究报告的第一部分，我们简要地介绍了农业技术革命对农业作用。在第二部分，我们对国内外发展趋势进行了较为祥尽的介绍，以期对研究背景有所了解。在第三部分，我们从国家需求、科技目标和我院具体情况出发，对我院在农业高新技术研究领域的总体战略进行了分析。遵循常中央和院常组的指示精神，以及路甬祥院长“重点领域，重要方向和重大项目的思考”的指导思想，综合考虑国内外研究进展和发展趋势、我院的研究基础、以及我国农业发展的需要，在第四部分，我们确定了5个重点前沿领域，12个重要研究方向和4个重大项目（见领域方向项目简表），并对研究内容、实施方案和研究目标进行了介绍。最后，为了确保我院创新工程的顺利实施，在第五部分中，我们提出了若干政策和措施建议。

中国科学院《知识创新工程》

农业高新技术领域研究报告

对于我国这样一个世界上人口众多、粮食消费量最大的农业大国来说，粮食问题历来是我国政府关注的头等大事。在坚持“农业是国民经济的基础”的正确方针指导下，我国在过去的五十年间，以占世界7%的耕地养活了占世界22%的人口，取得了举世公认的巨大成就。

然而，在世纪之交，由于人口的迅速增长、资源短缺与环境恶化、以及人民需求增加及经济的飞速发展，我国粮食生产正面临越来越严峻的挑战，中国的粮食问题又一次成为世界关注的焦点。据测算，到2030年，我国人口将达到16亿，届时我国人民的生活水平将达到小康水平，全国年需粮食达7200-8000亿公斤。按现有的科技发展速度，届时我国的粮食生产可达到5500亿公斤，这一水平距离我国的实际需要尚存在着巨大的缺口。

党和政府对于我国粮食面临的严峻形势非常重视。江泽民同志特别指出：“中国的农业问题，粮食问题，要靠中国人自己解决。这就要求我们的农业科技必须有一个大的发展，必须要进行一次新的农业科技革命。

1． 农业高新技术是推动农业发展的动力