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农业科技创新“加速度”
2015-12-01 09:07  点击数:

 ——农业部重点实验室(站)建设扫描

  农业科技创新“加速度”

  宁夏贺兰县一家现代农业示范园区工作人员正在育苗土壤内配置种子。新华社记者彭昭之摄

农业科技创新“加速度”

  14个国家农业科技创新平台

  

  编者按:2013年,农业部启动实施了《全国农业科技创新能力条件建设规划(2012-2016年)》。在国家发改委大力支持下,“十二五”期间,中央累计安排投资34.3亿元,支持了14个国家农业科技创新平台和28个学科群的农业部重点实验室(站)建设。本期选登其中8个学科群的基本情况和主要成就。

  《规划》建设框架

  从中央、省、市三级农业科研单位实际需求出发,统筹设计、系统部署,促进了同一学科群的科研单位协同攻关、共建共享,形成了功能衔接、相互支撑的良性运行机制。

  生物学、作物学、园艺学、植物保护学、畜牧学、兽医学、热带农业科学、水产科学、农业资源利用、环境科学与工程、农业工程、食品科学与工程、大气科学、农林经济管理等14个平台。

  28个学科群

  农业基因组学学科群

  作物基因资源与种质创制学科群

  水稻生物学与遗传育种学科群

  麦类生物学与遗传育种学科群

  玉米生物学与遗传育种学科群

  薯类作物学与遗传育种学科群

  棉花生物学与遗传育种学科群

  油料作物生物学与遗传育种学科群

  园艺作物生物学与种质创制学科群

  热带作物生物学与遗传资源利用学科群

  动物遗传育种与繁殖学科群

  淡水渔业与种质资源利用学科群

  作物有害生物综合治理学科群

  兽用药物与兽医生物技术学科群

  动物疫病病原生物学学科群

  海洋渔业与可持续发展学科群

  农业微生物资源利用学科群

  农业环境学科群

  植物营养与肥料学科群

  耕地保育学科群

  作物高效用水学科群

  农村可再生能源开发利用学科群

  动物营养与饲料学学科群

  作物生理生态与耕作学科群

  农产品加工学科群

  现代农业装备学科群

  农业信息技术学科群

  设施农业工程学科群

  作物有害生物综合治理学科群:

  突破以农药为主的防治观念

  作物有害生物综合治理学科群包括1个综合性重点实验室、3个专业性重点实验室、12个区域性重点实验室、2个企业实验室和29个农业科学观测实验站。

  通过项目建设,重大农业生物灾害预警监测检测技术取得进展。首次研制成功扫描昆虫雷达数据采集、分析系统及昆虫雷达长期监测技术,农作物病虫害疫情地理信息系统开发技术和计算机网络化的数据传输和管理技术,影响农作物病虫害的关键气象因素和预警指标的分析提取技术以及中长期预测预报技术等关键技术问题也初步得到解决。

  关键防控技术取得成效。针对我国农作物主要病虫害培育出了一批抗性好且农艺性状优良的品种或材料;研制出一批环境友好高效广谱的微生物制剂、合成了众多农用抗生素类产品,研制出一批生物源农药,赤眼蜂等多种天敌昆虫已开始在我国大规模应用,年释放天敌昆虫1万亿头,在玉米、水稻、棉花、柑橘等作物上应用面积100万公顷。开发出多种环境相容性药剂,田间病虫害抗药性基因的早期快速检测、抗药性基因的时空动态监测、抗性风险评估及害虫抗性治理措施也取得新进展。

  生态调控等非化学控害增收技术研究取得重要进展。突破了以农药为主导的传统病虫害防治观念,从稻田生态的整体性出发,研究出生物多样性、稻田养鱼、稻田养鸭、频振灯诱杀等效果显著的非化学单项控害、增收实用核心技术;提出了利用作物品种的合理布局,高茬收割,轮作换茬,实行水旱轮作或与非寄主作物的旱轮作等生态调控措施。

  关键技术的集成、示范与推广成效显著。根据不同生态区农作物主要病虫害的种类和危害特点,集成了与安全生产相协调的病虫害优化配套控制技术;通过相应试验示范与推广,基本控制了主要有害生物的暴发成灾。

  作物基因资源与种质创制学科群:

  基因研究从田间到大数据库

  作物基因资源与种质创制学科群由1个综合性重点实验室、3个专业性重点实验室、4个区域性重点实验室及31个实验站组成,覆盖了我国主要农作物、经济作物、热带作物和牧草等种质资源,建设单位分布于27个省、市、自治区,初步建成了基因资源研究从田间到实验室再到大数据库的完整体系。形成了以北京为中心,华北、东北、华中、西南、华南和黄土高原为分中心的作物基因资源收集、保存、评价、利用和深入研究的网络体系。

  目前主要开展以下四个方向的研究:作物遗传多样性、保护生物学与民族植物学;作物基因资源和新基因发掘的理论基础与技术创新;作物种质创制的理论基础与技术研究;主要农作物的应用基因组学研究。已取得的主要成就包括:牵头组织完成了小麦d基因组测序和基因组草图绘制,结束了小麦没有组装基因组序列的历史;构建了野生大豆泛基因组,拓宽了栽培大豆的遗传基础;在小麦多倍化杂种优势形成机理研究中取得新进展;对影响小麦粒重形成关键基因的进化及育种选择规律进行研究,为解析谷类作物产量形成的遗传基础找到了新的思路;成功克隆大豆耐盐基因,为进一步阐明大豆耐盐机理奠定了基础。

  通过项目建设,改善和提升了重点实验室的研究能力,提升了各实验站的野外观测和数据分析能力。大大改善了我国作物种质资源研究的硬件和数据共享条件;通过有用基因的发掘,特别是一批抗病、抗虫、耐低磷、耐低氮基因的发掘,显著减少了农药、水、肥用量,改善了我国的农业生态环境,为农业可持续发展提供了保障;一系列重要有影响力的论文的发表,显著提升了我国在作物基因资源领域的国际地位和影响。

  农业环境学科群:

  建立环境物联网数据中心

  农业环境学科群由1个综合性重点实验室、2个专业性重点实验室、4个区域性重点实验室、23个农业环境科学观测实验站以及2个共建区域性实验室、7个共建科学观测实验站组成。重点围绕气候变化与农业、农业气象减灾防灾、农业面源污染防治、产地环境保护、生物多样性利用以及农业环境管理理论等六大方向开展基础和应用基础研究。

  学科群针对农业环境领域的科学问题和现代农业发展的重大需求,重点开展学科体系、基础条件、人才队伍、运行机制、创新文化等方面的建设,组织本学科领域共性和区域重大关键技术的协同创新,开展长期的科学观测、科学试验和技术示范,引领农业环境科技进步,支撑现代农业发展。

  农业环境学科群自2012年被确定为农业部实验室条件能力建设项目的试点学科群以来,通过三年时间建设,学科群的实验室、实验站在基础条件、制度建设和机制建设方面都取得显著的提升,研发的一批技术和装备在农业环境发展中得到了广泛的应用,社会效益和环境效益显著。目前已形成了分工协作机制、学术交流机制、资源共享机制、综合性实验室牵头管理机制、动态考核机制。

  学科群积极推进农业环境物联网的建设,建立的基于农业环境监控物联网数据中心的“实时感知-稳定传输-集中决策管理”系统为开展长期科学实验和技术示范提供了科学数据和技术支撑,为应对农业气象灾害发生规律及其调控,农业产地环境演变、农业污染监测与预警、农业面源污染控制和退化农业生态系统修复等研究提供了第一手的应急预警预案和技术创新的物质条件支撑,有利于提高农业应对全球气候变化的能力和农业产量,提升农业防灾减灾能力,改善我国环境质量。通过这一系统,环境学科领域科研人员和决策管理部门不仅能够实时掌握全国范围农业环境监测数据信息、学科研究进展和研究成果,同时能够及时作出科学分析和决策管理。

  动物营养与饲料学学科群:

  创制畜禽健康养殖技术体系

  动物营养与饲料学学科群由1个综合性重点实验室、10个专业性(区域性)重点实验室、2个企业重点实验室、9个农业环境科学观测实验站组成。

  在学科群建设方面,通过14个项目的实施,新增固定资产8552万元,改善和提升了重点实验室的研究能力,提升了各实验站的野外观测和数据分析能力,推动了动物生理、代谢生化、动物营养、饲料科学、草业科学、养殖工艺等多学科的交互融合,促进了动物营养与饲料学科内涵和外延的拓展,推动我国畜禽水产营养学科创新,提升动物营养学科支撑养殖业可持续发展的能力;同时,在饲料资源及新型添加剂的开发和高效利用、畜禽水产优质安全生产、节能减排健康养殖工艺技术等方面取得一批科技成果,培养了优青等各类杰出人才40人次,发表了一系列高水平论文,支撑我国现代养殖业技术升级、实现可持续发展。

  “十二五”以来,动物营养与饲料学科群重点实验室在仔猪健康养殖营养饲料调控技术、肉鸡健康养殖的营养调控与饲料高效利用技术、优质乳生产的奶牛营养调控与规范化饲养关键技术、北京鸭新品种培育与养殖技术、建鲤健康养殖的系统营养技术、奶牛饲料高效利用及精准饲养技术、饲料用酶技术体系等畜禽健康养殖重大关键技术取得重大突破,研究形成畜禽健康养殖技术一系列的新技术、新理论和新方法成果,引领产业不断升级与发展。

  在带动农业发展方面,推动了畜禽营养代谢与营养需要、营养与健康、营养与畜产品品质和安全、饲料营养价值评定方法和数据库建立、营养与环境等领域科学研究,通过基础前沿研究、共性技术研发、重大产品开发的纵向联合协同创新模式,结合博士工作站和研究中心等形式强化与企业间的合作、成果示范和转化,在畜禽新型工业化养殖模式和工艺设备、畜禽养殖污染物减排和废弃物资源循环利用、畜禽产品质量检测与安全评价技术、畜禽健康养殖过程控制技术、畜禽产品质量可追溯技术等方面取得显著进展。

  作物高效用水学科群:

  使水资源综合效益提高58%

  作物高效用水学科群包括1个综合重点实验室、4个专业性重点实验室和3个科学观测实验站,主要是为了提高我国农业用水效率,缓解干旱缺水、保障粮食安全,促进作物高效用水领域相关学科发展。

  学科群围绕国家和行业产业重大需求,科学估算了区域作物需水量、节水灌溉技术与装备适宜性、农田抗逆减灾、作物高效用水模式与标准等,为宏观决策提供了基础数据;围绕服务农业生产实际,研究提出了农田集雨与高效利用技术、节水灌溉技术与装备、作物抗逆减灾技术与产品、作物高效用水模式与标准等一批技术并在生产中进行了应用。

  突破了旱作农业“集、蓄、保、提”共性关键技术,创造性地研制出“秋(夏)储冬保春用”核心技术,形成了旱区技术体系与模式,近3年累计应用2.13亿亩,新增粮食99.5亿公斤,新增产值200.3亿元。

  创建了考虑生态的干旱内陆河流域水资源科学配置理论与调控方法,使水资源综合效益提高58.05%。开发了果树、温室蔬菜、膜下滴灌棉花等作物的节水调质高效灌溉综合技术体系,形成了9套主要作物节水调质高效生产技术标准。

  节水技术新产品在宁夏固原市和陕北、渭北旱作农业区累计示范推广面积2470万亩,增产粮食57万吨,累计经济效益12亿元;研发的土壤扩蓄增容制剂及其施用技术在陕西、河南等地应用后,土壤贮水量增加20%~30%,亩减少灌溉用水50~100立方米。创建的黄土丘陵区红枣生态经济林高效用水综合技术模式,将红枣亩产(鲜重)由150公斤提高到1320公斤,被陕西省列入农民致富生态改善重点工程,推广应用16.4万亩,新增利润2.7亿元。

  设施农业工程学科群:

  让设施农业更高效更智能

  设施农业工程学科群由1个综合性重点实验室、4个专业性(区域性)实验室以及3个科学观测实验站组成。学科群重点研究解决设施养殖业与设施种植业领域的共性技术和区域关键技术问题,为现代农业产业发展提供科技创新成果,凝聚和培养一批设施农业工程领域的高水平科技创新人才,构建我国设施农业人才培养、科学研究和技术推广的综合性平台,从整体上提升我国设施农业产业科技创新能力。

  自学科群成立以来,在设施农业基础理论与方法、关键技术与装备等方面进行了系统的创新,形成了畜禽福利化健康养殖、微酸性电解水无害化消毒与环境净化、非耕地温室结构与建造技术、日光温室节能与环境调控、畜禽粪便沼气处理清洁发展机制、设施农业废弃物能源化等科研成果。

  目前我国设施农业产业规模很大,但总体技术水平还较低。通过学科群的建设,在畜禽健康养殖、植物工厂、日光温室、废弃物处理、生物质能源化等方面形成了一批突破性设施农业新技术、新材料与新装备;通过系统集成与综合应用,较为显著提升了我国特色的日光温室设施及设施农业健康高效生产技术水平。

  通过学科群建设,积极发挥区域性重点实验室和实验站作用,探索了我国不同区域条件和发展阶段的优势特点与差异,分别制定优势资源区先进设施农业生产模式与技术、都市型设施农业产业、非耕地设施农业关键技术等发展战略,构建了区域特色的优势产品、特色的设施农业生产方式、技术与装备等,推动产业持续健康发展。

  农业信息技术学科群:

  “互联网

  +现代农业

  ”的科技支点

  农业信息技术学科群包括综合性重点实验室项目2个、区域性(专业性)重点实验室项目2个、农业科学观测实验站项目2个。通过学科群的建设,突破农业信息获取、智能决策、集成控制与低成本服务等核心关键技术,研究获得具有应用价值的成果并进行推广示范,以加速科技成果向现实生产力转化。

  在研究方向上,适应“互联网+现代农业”的需求,学科群聚焦精准作业技术与系统、农情和农业资源遥感、农业空间信息获取与处理、农业信息服务与监测预警等优势研究方向,面向国际前沿技术和现代农业发展,重点发展农业传感器、农业物联网、农业定量遥感、农业资源遥感、农业监测预警、农业移动互联服务、农业信息技术标准等研究方向,集中突破一批原创性的农业信息获取、处理、分析和综合信息服务等的关键技术、核心产品和重大装备,整体研究水平达到国际先进。

  项目实施以来,学科群在种业信息化技术与装备、寒地水稻智能催芽技术及设备等重点领域取得了重要技术突破和科技创新,并围绕产品化、系列化、品牌化开展技术成果转化应用,加快技术熟化、成果物化、产品细化,逐步构建了具有自主知识产权的系列化、配套化、标准化的技术产品体系。研发的软硬件产品在北京、内蒙古、山西、陕西、安徽、新疆、东北等地得到示范推广应用,共签订产业化合同200余项,合同额达5000万元,取得了良好的社会效益与环境效益;同时大幅降低了农业投入品的数量,降低了农业生产的灾害风险,提高了农业产量和农产品质量,提高了经济效益和生态效益,降低了爆发性灾害造成的损失,加快推进资源节约型、环境友好型社会建设,促进了经济发展与人口、资源、环境相协调。

  农产品加工学科群:

  成果变现增收千万元

  农产品加工学科群包括1个综合性重点实验室和6个专业性重点实验室。学科群下设5个重点研究方向,分别为农产品加工品质与控制、农产品保鲜与物流、农产品加工过程危害物控制、农产品营养与功能和农产品加工装备。

  目前已有部分成果变成现实产品。例如农产品加工综合性实验室利用自主设计的传统主食工业化创制集成装备研发出马铃薯主食系列产品,第一代马铃薯馒头已于6月1日在北京地区多家超市上市销售,获得了消费者的一致好评。

  花生低温压榨制油与饼粕蛋白高值化利用关键技术及装备创制成果在9家企业转化应用,3年累计销售收入148.5亿元,新增利润8亿元。

  果蔬变温压差膨化组合干燥技术研究与应用成果已在8家企业进行了产业化应用,近五年企业实现新增销售收入累计达3亿多元,新增利润6200多万元,带动果蔬种植农户万余户实现加工增值。

  生鲜羊肉品质提升关键技术研发与应用成果首创了适用于我国肉羊品种、消费特点、加工方式的羊肉分级分割技术和装置,在内蒙古、宁夏、新疆等肉羊主产区的龙头加工企业中推广应用,新增利润10.96亿元,带动2万户农牧民养殖肉羊,增加农牧民收入约25亿元。

  基于果蔬冷链流通的多项共性核心技术研发主要以全程自动精准温控(冰温)为核心方法,采用“冰温保鲜冷链+ma+无公害保鲜剂”的模式在我国多个果蔬产地进行示范推广应用,使果蔬腐损率降低到5%,提高附加值

  50%~200%。

  (本版内容除署名外由农业部计划司提供)


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