(此文档为word 格式，下载后您可任意编辑修改！)
国家高技术研究发展计划（863计划）
现代农业技术主题战略目标论证报告
主题名称：现代农业技术
所属领域：生物与现代农业技术
编报日期：二○○一年七月十七日
一、概要
当前，我国农业已进入新的发展阶段，正面临着由传统农业向现代农
业转变，由计划经济向市场经济转变，由粗放经营向集约化经营转变，由主要追求产量向同时注重产量、品质和效益的方向转变；同时我国农业还面临着资源环境的严重制约和进入WTO 后国际竞争的巨大冲击。因此，优化农业结构、提高农业整体效益、增加农民收入、改善农村生态环境、提高农产品质量、增强农业国际竞争力、实现农业和农村经济的可持续发展等，就成为我国现代农业发展和农业科技革命的重要任务。
863计划现代农业技术主题紧紧围绕源头创新，技术平台建设、重大产
品开发和人才培养，针对我国农业结构优化调整和农业可持续发展对重大技术的需求，开展农业高技术研究与产业化开发。
（1）研究制约我国农业实现跨越式发展的重大技术问题，攻克一批对
我国农业发展和农业高技术产业开发带动性强、覆盖面广、关联度高的核心技术、共性技术及配套技术。重点研究优质高产高效动植物新品种培育技术、现代农业节水技术、现代农业信息技术与精确农业、可控环境下农作物生产及其调控技术、绿色农产品生产、加工和检测技术，动植物无特定疫害生产技术等，建立我国农业高新技术创新体系，大幅度提升我国农业科技创新能力。为加强农业的基础地位，保证农业整体素质和效益的提高、实现农业的跨越式发展提供强大的技术支撑。
（2）重点开发一批农业高科技产品，建设一批农业高科技中试与产业
化基地，形成一批新兴农业科技产业和新的经济增长点，培育一批农业高科技企业集团。以此对我国传统农业产业进行大力改造，全面提升我国农业高新技术产业化水平，大幅度提高我国农业科技企业和技术产品在国际市场上的竞争力，推动传统农业向现代农业的转变。
（3）凝聚并吸引一批高水平的农业科技人才和生物技术人才投身农业
高科技研究和产业开发；培养和造就一支从事农业高科技研发的后备队伍。
“十五”期间，本主题在高技术研究与产业化方面，将形成50项拥有自主知识产权的重大农业高新技术成果，其中解决国民经济重大问题的科技成果20-30项；获得国内外专利20－30个；建立20－25个大中型中试与产业化示范基地，其中上规模的大型基地10-15个；在农业高科技种子产业、新型节水设备与材料产业、设施农业产业、绿色饲料生产与加工产业、绿色农产品产业、新型农药与新型肥料产业、农业环保产业、农业智能化信息产业等方面形成8-10个农业高新技术产业，实现效益500亿元；培育25－30个农业科技企业集团，其中名牌龙头高科技企业10个以上。凝聚200名高水平的农业高科技研发人才，培养和造就500－1000名从事农业高科技研发的后备人才。863农业主题的实施将促进我国优质高产高效种植业和畜牧业发展，提高种植业和畜牧业综合生产能力、水土资源高效利用能力，改善农业和农村生态环境，增加农民经济收入，提高我国农业高新技术产业化水平以及我国农业科技企业和技术产品在国际市场上的竞争力，促进农业和农村经济的可持续发展，为整个国民经济发展奠定生产坚实的基础。
二、国内外研究开发现状与技术发展趋势
从19世纪后半叶到20世纪后半叶，世界农业在以良种、化肥、农药
和灌溉为主体的第一次农业技术革命的推动下获得了高速发展。在此期间，世界粮食产量以每年2.8公斤长5.89公斤。然而，近年来第一次农业技术革命对农业生产的促进作用已显著下降，农作物平均单产的增幅已明显逐缓。第一次农业技术革命的特点是强调规模化和对最大利润的追求，表现为片面追求农业产量，忽视了自然资源的合理使用和人类生存环境的保护，我国在这方面的问题更为突出。20世纪80年代中期以来，以生物技术、
信息技术等为基础的第二次农业技术革命为传统和常规技术注入了新的活力，并使许多传统技术获得了新生。与第一次农业技术革命不同的是，此次技术革命强调的不仅仅是规模和直接经济效益，同时还关注资源的合理使用和人类生存环境的保护。第二次农业技术革命的序幕刚刚拉开，然而在短短的十多年中，一些高新技术与传统技术一起开始应用于农业生产实践，并在某些领域已取得了令人瞩目的进展。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。未来的一二十年间, 现代农业技术将出现如下一些发展趋势： （1）生物技术与常规技术相结合趋势。未来一二十年间, 生物技术将取得长足发展和显示其强大生命力和巨大潜力。农业生物技术一定要与常规农业技术相结合才能形成生产力, 特别是在动植物育种上。今后一二十年里, 常规育种技术仍将是培育良种工作的主体, 但也将越来越多地应用生物技术, 以取得常规技术所难以达到的效果和效率。微生物发酵工程、基因工程等及其与常规技术的联合运用将取得重要进展。
（2）集成化趋势。生物性生产的复杂性, 使农业技术存在经验性和分散性较强的弱点。随着技术的进步, 生产水平和组织化程度的提高, 将促进农业技术向着定量化、规范化和集成化方向发展。如设施种植养殖业、水肥药联合施用以及灌溉自动化、复混肥和控释肥、栽培饲养生产管理模式化等。
（3）可持续发展趋势。农业的可持续发展是世界和我国可持续发展战略的重要内容, 也是农业高技术发展的一个重要方向。土、水、肥、药、能源等的高效利用、农业资源和生态环境的监测保护、农业灾害预警和防治以及农产品和食物安全等方面的农业高技术将得到发展。
（4）信息化趋势。农业的区域性和分散性以及技术定量化、规范化和集成化程度不高的特点, 决定了对信息技术的强烈需求, 信息技术将在传统
农业的改造上产生广泛而深刻的影响。农业信息技术有其自身的特点, 要求与常规农业技术的紧密结合, 如智能化程度较高的农业专家系统、栽培饲养生产的辅助决策系统、服务于施肥、灌溉、气候和生物灾害控制的3S(RS,GIS,GPS)技术等。
下面就本主题各技术领域国内外研究开发现状和技术发展趋势作具体阐明：
（一） 优质专用动植物育种技术 植物育种：（1）在育种技术方面，发达国家越来越注重生物技术与常规育种技术相结合, 构建现代育种新体系，大力提高育种效率，加快新品种培育速度。今后一二十年里, 常规育种技术仍将是培育良种工作的主体, 但也将越来越多地应用生物技术, 以取得常规技术所难以达到的效果和效率，如功能基因的克隆，转基因植物新品种的培育等。目前美国已培育出系列转基因的优质抗逆农作物新品种，发展中国家在此领域也取得了很大成就，并在分子标记辅助育种方面取得了重大突破；（2）在品种选育方面，注重优质和专用品种的培育。发达国家越来越重视专用优质品种培育，如改善加工品质、营养品质等；（3）在资源利用方面，注重种质扩增、改良与创新。现代农业生产越来越集中使用少数优良品种，常用的育种材料集中在少数骨干种质，使科研和生产所依赖的遗传基础狭窄，农作物容易丧失抵御病虫害和不良环境的能力。针对以上问题发达国家把越来越多的经费投入到育种材料的扩增、改良和创新研究，拓宽遗传基础，实现品种多元化；
（4）在产业化方面，注重科研与企业紧密结合。种子产业化发展趋势是科研、生产和销售经营一体化，公司相互兼并形成大规模的跨国种业集团。 动物育种：（1）在育种技术方面，生物技术与常规育种技术的结合是动物育种的发展趋势，生物技术的出现，为常规动物育种开拓了一片新的
天地，使以往难以和无法克服的育种需求变成了可能；（2）在品种选育方面，注重专门化新品种（系）及配套系选育。如养牛业正向着提高品种质量和单产水平方向发展，不断进行专门化品系培育，奶肉产量显著提高；养羊业已由毛用细毛羊为主向毛肉并重、多向利用转轨，把毛肉高产性能和高繁殖力综合在一个品种内，从而实现高生产力和目标性状的高速周转；对优质型肉鸡的研究得到了普遍重视；养猪发展趋势是专门化品系选育和配套系生产，欧美的大型跨国公司PIC 、DEKALB 、HYPOR 、COSTWOLD 、SEGHER 等，均采用多系统配套组合，采用先进的测试手段，不断取得对畜禽遗传本质的新认识，同时也通过畜禽转基因的研究，导入外源基因进行种质创新；（3）在目标性状方面，将提高畜禽产品品质和畜禽品种的抗病力放到育种工作的重要位臵。畜禽主要经济性状分子遗传学基础的研究、数量性状主效基因的定位与利用技术的发展，将使畜禽育种真正实现基因育种。对影响免疫功能、畜产品品质遗传基础的进一步认识，将使畜禽育种局限于在单纯的提高个体生产性能这一狭小的领域，品质育种、抗病育种将成为畜禽育种的重要内容。
我国动植物育种在经过多年863计划和国家科技攻关等项目的重点资助后，在育种队伍培养、设施建设、育种技术与材料的创新方面，已奠定了良好的基础，尤其是“九五” 期间，植物育种在育种技术方面，形成了一批国际领先的研究成果和技术储备，如转基因植物新品种的培育技术，杂种优势的利用技术及杂交水稻、油菜的选育技术等。在高产优质、专用小麦和玉米的选育技术以及小麦与茅草的体细胞融合技术方面也取得了突破性进展；在品种与材料创新方面，获得了转基因棉花和番茄新品种，并进入商业化生产和大田应用。培育了水稻、小麦等18种农作物优质、高产、多抗新品种（组合）411个，新品种（组合）累计推广39.9亿亩，增产农产品1288亿公斤。在畜禽育种方面，广泛开展了畜禽新品系培育及其育种
技术研究。转基因鱼和超级猪的研究，我国整体水平，与发达国家水平相当。先后培育出瘦肉型猪新品系9个、筛选出12个配套组合，奶牛新品种1个，肉牛优化配套组合3个；培育出抗逆性强、生长速度快和产蛋多的3个矮脚新品系；选育出4个北京鸭配套系，两个父系和两个母系。在林草育种方面，初步建立了阔叶树种器官发生与针叶树种体细胞胚胎发生技术体系。选育出杉木、杨树、马尾松、落叶松、樟子松、云杉、桉、水曲柳等树种优良种源1,284个，优良家系2,550个，优树473株，优良无性系475个。还培育出了一些抗旱、抗虫林草新品种。一大批新品种、新种质已投入生产，其中108杨、110杨和三倍体白杨杂种正成为苗木市场的新热点。
（二） 现代节水农业技术
世界上节水农业先进国家，始终把减少田间和输水过程中蒸发量的“资源型”节水以及按作物需求供水和降低作物耗水系数的“效益型”节水作为研究重点，并十分重视节水技术的标准化、产业化和劣质水资源利用，在灌溉节水、作物节水、管理节水、技术标准化节水、劣质水应用等技术领域取得了领先的优势，代表了现代节水农业发展的方向。
节水灌溉中发展最快的是微灌技术。微灌的技术关键和前沿是防堵塞（泥沙、盐分、菌藻等）和肥药联用。近十年以来，在世界各国达到了飞速发展。目前全世界有80个国家和地区在推广，如以色列微灌占灌溉总面积的44％，澳大利亚的果蔬花卉多采用微灌，面积达8.5万hm 2。美国在1981 ～1991年的10年间，微灌面积增加了3倍多，以色列在微灌产品的开发利用上走在了世界的前列，微喷头、滴头、微灌带、过滤器、施肥器等，具有较好的材质和工艺水平，而且在防堵性能，出水均匀度方面均属一流水平。绝大部分微灌系统实行了自动控制，自动进行灌溉和施肥。地下微灌和大田移动式微灌技术也是当前研究的热点。地膜覆盖对保墒增温增产的良好效果已是公认，但当务之急是可降解农膜的研制。50年代开始
研究的高分子材料聚羟基脂肪酸酯（PHA ）可经微生物降解为CO 2和水，英
国ICI 公司80年代开始规模生产。因价高仅用于医疗等高附加值商品。低价位的农用生物全降解膜是当前的主攻方向。利用有机高分子材料保持土壤水分是农业节水的另一重要途径。70年代末，美国、法国以及日本的研制的土壤结构稳定剂是一种可溶于水的高分子材料，此类产品均已在世界许多国家应用。节水的另一个途径是按植物生长需求供水和减少植物叶面水分的蒸腾。根据作物的需求进行供水以及植物蒸腾抑制剂开发是目前节水技术研究的热点。
“六五”以来，农业部、水利部、中国科学院所属的研究单位、高等院校与地方科研机构及农机、化工、材料、铸造等相关产业与企业紧密协作，联合攻关，完成了上百项与本项目有关的国家攻关、国家自然科学基金项目，在喷微灌技术、低压管道输水灌溉技术、非充分灌溉技术、降水高效利用技术、农艺节水技术以及综合节水技术方面储备了一大批技术成果，保水剂、蒸发抑制剂和土壤结构改良剂的研制和开发也取得了较好的进展。建成了一批研发基地，并且形成了一定的节水技术产品生产能力，为节水农业的发展做了大量前期技术上与理论上的储备。
（三） 现代农业信息技术与精准农业
现代农业信息技术是由多种信息技术组成的技术群，包括农业信息获取技术、农业信息管理技术、农业信息利用技术和农业信息网络技术等。
（1）将专家知识和机理模型结合建立的智能化农业专家系统，是最早进入实用阶段的农业信息关键技术。1992年8月在我国黄山召开的农业专家系统国际会议和1996年在荷兰召开的国际计算机技术应用于农业的学术会议等，发表和介绍了上百个农业专家系统，应用于作物生产管理、肥料推荐、灌溉、品种选择、病虫害控制、温室管理、果园管理、牛奶生产管理、牲畜环境控制、土壤保持、食品加工、粮食储存、环境污染控制、市场分
析、农机选择、农机故障检测等。（2）农业专家系统与虚拟模型紧密结合使虚拟技术正受到日益广泛的重视和发展。将专家系统与虚拟模型紧密结合，法国CIRAD-INRA 开发的AMAP 系统从景观设计角度出发已成功实现了多个种类植物形态结构的模拟。加拿大Calgary 大学计算机研究人员建立了进行虚拟植物生长研究的Virtual Laboratory开发平台，澳大利亚的CTPM 以此平台为基础，通过进行棉花生长和昆虫在棉花群体中迁移的虚拟研究，探索了控制害虫的最佳喷药方法。新西兰研究人员为探索培育最佳风味果实的措施进行了虚拟猕猴桃生长的研究。而美国通过虚拟根系空间结构与磷在根系周围土壤中的亏空区域关系的研究，比较不同根系形态结构的资源利用效率，进行了缺磷土壤的大豆适宜品种的优选。（3）网络技术可以弥补农业的分散与闭塞弱势，已经成为农业信息技术发展的一个重要趋势。据权威杂志DHM 和SF 的调查，1995年美国41.6%的家庭农场和46.8％的奶牛场已经使用计算机管理和进入各种专业网和因特网；荷兰分别为11%、35%；欧洲和日本也已进入实用阶段。目前宽带计算机通讯网络已经达到很高的技术水平，网络化的各类计算机信息系统已经成为信息技术一个发展趋势。农业信息技术需要的GIS 系统也向网络化方向发展。（4）基于3S 技术的精准农业发展迅速，已成为当今国际现代化农业体系中一颗耀眼的新星。农田内以米为单位的小区作物产量、生长环境条件具有明显的时空差异性，从而提出了对作物栽培管理实施定位、按需变量投入。在进行“精准农业”的试验研究中，美、英、加的几个谷物联合收割机制造商五年前已开始提供带差分式全球卫星定位系统和产量自动计量的商业化产品。进入90年代之后，与精准农业技术体系有关的基础与应用技术研究，已经成为发达国家农业高新技术研究极其活跃的领域，在基于GPS 、GIS 技术重要突破的基础上，更注重进行多学科科技成果的集成组装，解决农业实际问题。
在农业信息化方面，农业部的中国农业信息网络已经成为我国农业发展的主干网络，各省市地方和一部分涉农企业也纷纷建立了面向不同服务对象的专业网络。目前涉农网站数2198个。在国家863计划支持下，开展了智能化农业信息技术应用示范工程，在全国建立了20个示范区，推出了5个农业专家系统开发平台，100多各实用农业专家系统，应用示范取得了显著成效。
在智能化专家系统方面，经过863计划、“九五”国家攻关项目和国家自然资金的资助，“九五“期间, 研究开发了20多个包括10多种作物的施肥专家系统，并在10多个省近200个县推广应用。研制了棉花、水稻、芒果等多种作物的生育全程调控和农事管理专家系统，以及鱼病防治、苹果生产管理专家系统。在全国推出了5种农业专家系统开发平台，100多各实用农业专家系统，在北京、安徽、吉林、云南等地建立了20各示范区应用。
与精确农业有关的工作，目前已完成了许多数据分类的基础工作，建立了多种专项数据库；并在系列传感器等设备研制方面拥有20多项专利。目前我国已能成功的对小麦、玉米等多种植物作物的分布、面积、长势、产量进行遥感监测和估算，并建立了中国农作物遥感动态监测与估产信息系统；在作物生长模拟和决策系统研究方面，已经初步建立的小麦、玉米等作物生长模型，并与专家决策系统、GIS 相结合，开展了农业管理决策系统的研制和技术集成，并在北京、上海等地开展了“精准农业”示范工程。将GPS 、GIS 、RS 、ES 和可控制的农业机械系统集成，充分展示了高技术在现代农业发展中的作用。
（四）可控环境农业生产技术
工业的发展和科技的进步是可控环境农业生产技术发展的基础。可控环境农业生产技术一直是世界农业高新技术发展的热点领域。七十年代以来，随着现代工业和高新技术向农业的渗透，可控环境农业生产在荷兰、
日本、以色列和美国等一些发达国家得到迅速发展，并形成了强大的支柱产业。目前，这些国家在环控设施优良品种的选育、新型材料的开发、环境调控、配套技术的完善以及产业化开发方面均形成了完整的技术体系，其现代化温室能根据作物对环境的不同需要，由计算机对设施内的温、光、水、气、肥等因子进行自动监测和调控，并可实现温室作物全天候、周年性的高效生产，黄瓜、西红柿产量可达50～70kgm 。目前，可控环境生产技术正朝着智能化、自动化管理的方向发展。
经过20多年的科技攻关，我国已筛选出了一批适宜于设施栽培的果菜类蔬菜、花卉、西甜瓜和果树专用品种，并通过规范化栽培技术的攻关研究，温室番茄、黄瓜单产已达到1.8万公斤以上；温室新型覆盖材料和保温材料的研究以及温室环境智能控制技术研究取得很大进展；适用于设施条件下使用的生防制剂、天敌以及植物疫苗的研究开发工作已经起步，为实现无害化生产积累了宝贵的经验；用于无公害蔬菜生产的有机生态型无土栽培技术、利用农作物秸秆等废弃资源生产的有机无机复混肥以及缓释肥技术与营养液循环利用技术的已得到大面积应用；适宜于温室内作业的小型机具、育苗专用机械和水灌溉设备等方面的研究也取得了一批重要成果。
（五）植物生长发育调控技术
进入20世纪90年代以后，植物生长发育化学调控技术从研究植物个体逐步深入到研究调控途径、机理。目前，可用于植物生长发育化学调控的物质越来越多，而且这些物质可以调控从植物种子发芽，到生长、开花、结果及果实发育等各个生育过程，为人们克服植物生产中的某些不利环境因素、提高植物光合作用效率、改变光合产物的分配方向、改变植物的生长形态、增进品质、便于采收、提高产品的耐贮性等方面提供了重要的措施和手段。近年来对抗旱剂、抗寒剂、和光合促进剂等研究，已初步研究出一些适宜物质，但还需要进一步研究，以便能在作物上广泛应用。此外，2
环保型植物生长调节物质研究刚刚起步，目前一些物质尚未在生产上应用。
。
近年来国内也相继开发出高活性细胞分裂素、天然型油菜素内脂和脱落酸等生长物质和配制出大量复合植物生长调节物质，如ABT 生根粉、各种坐果增产调节剂以及酵菌素、生物菌肥、具有光合作用促进作用和抗病毒作用的 BS-108生物调节剂等物质在农业生产应用方面取得了显著的社会经济效益。建立了一些针对植物生长发育的调控技术，如CO 2施肥技术（CO 2颗粒缓释剂）、设施黄瓜温光--光合速率模型等；对番茄、辣椒、茄子等蔬菜作物需肥规律进行了研究，积累了一定的数据参数。
一些有益微生物群产品也开始应用于生产。这些有益微生物群能够产生多种分解酶和抗生素类物质，添加在有机质中可以生产高质量有机肥，其液体肥料根施可以促进植物根系生长，增强根系活力；而叶面喷施可以改善作物品质，促进光合作用，消除天气不良对作物造成的减产和病害流行。但关于植物生长发育生物调控技术研究与应用仍需深入。
（六）动植物无疫害生产技术
由于动植物无疫害生产在生态环境保护以及农业可持续发展中的特殊位臵和作用，世界科技界已将动植物疫害的可持续控制作为农业可持续发展的主要内容之一，各国政府和非政府组织都投入了大量的人力、物力和研究经费开展相关内容的研究，并取得了一系列突破性进展。
利用细胞工程、基因工程的原理和技术进行动植物无疫害生产关键技术的研究和开发已成为动植物无疫害生产中最活跃和热门的部分；利用免疫学和核酸技术进行动植物重大疫情和外来疫情的诊断和监控，利用信息技术进行疫情的流行病学研究和疫害的预测预警已成为动植物无疫害生产的关键环节；逐步减少对传统化学药剂的依赖，研制并开发高效动植物疫
苗、发掘和利用动植物本身的抗性、改善农田（畜禽场）生态环境、大力开发和利用生物源药物及有益生物资源等已成为动植物无疫害生产的核心内容，受到国际上的普遍关注；开发和利用高效、低毒、安全、经济的化学药物新品种和新剂型，研究并使用微量、高效、精准施药技术，以提高化学药物的有效利用率，减轻对环境、生态的污染已成为农药兽药发展的重要方向；动植物疫害的免疫调控、生态调控、环境调控和生物调控等技术已成为动植物无疫害生产的新理念，日益受到重视。与此同时，欧美等发达国家在这些研究领域都取得了一批重要成果，如对外来疫情的监控、预防和扑灭体系的建立，抗病虫及特殊性状转基因动植物新品种的培育，动植物新型疫苗（佐剂）和生物农药的研制和开发，具有激发子功能的生物活性物质的研制和开发，高效、低毒、低残留的化学农药兽药新品种和新剂型的开发等等。这些动植物无疫害生产关键技术及其成果大大推动了发达国家农业的科技革命和农业的可持续发展。
自“六五”以来，我国一直将“动植物重大病虫害综合防治技术研究”列为国家和部门的重点科研计划加以实施，在培养和造就了一批从事相关研究工作的科研人员的同时，获得了一批重要的研究成果和技术、产品专利，使我国动植物重大疫害的研究与管理水平跨上了一个新的台阶，一大批重要动植物疫害得以控制或大幅度减轻为害，一批外来重要动植物疫情被御于国门之外。近5 年来，我国在动植物疫病发生、流行和灾变的生物学基础、规律和机理；有害生物群体遗传结构、种群变异和演替机制；有害生物、宿主、环境互作的细胞、生化和分子机制；外来和突发性动植物疫情的监测、预报预警和流行病学研究；高效、低毒、低残留新型化学药物和剂型的研制；高效、安全动植物疫苗的研制和开发，有益生物资源的开发应用等方面都有长足的进步。在植物无疫害生产关键技术研究和开发方面，取得了一批具有世界先进水平的重大成果。如：逐渐从农田生态系
统的整体观念出发，研究并建立了适合部分生态区的植物无疫害生产技术体系；部分重要病虫（如褐飞虱、稻纵卷叶螟、小麦锈病等）的迁飞规律、部分重要病虫（如棉铃虫性、小麦赤霉病等）的抗药性研究、生物源农药（如增产菌、B 系列微生物农药、昆虫信息素等）的研制等都曾获得过国家级科技进步奖和专利。在动物无疫害生产技术研究和开发方面，建立了一批重大疫情的监测和诊断技术，研制并开发了一大批疫苗和多联疫苗以及高效、低毒、低残留的畜禽药剂，为消灭牛瘟、牛肺疫, 控制口蹄疫、马传贫等重大急烈性传染病做出了重要贡献。在重大动物疫病的诊断检测、免疫预防和药物治疗等关键技术方面取得了重大突破，也获得了一批具有世界先进水平的重大成果和专利。中国农科院和部分省级农科院的畜牧所、植保所，国内重点农业高校如中国农业大学、南京农业大学等的相关院系都具有较好的研究工作基础和研究队伍。
（七）绿色农产品生产、加工与检测技术
九十年代以来，发达国家制定了严格的农产品安全质量标准，建立了完善的监测体系和法规制度，农产品生产实行“从田间到餐桌”全程质量控制。农产品生产已逐渐走向生态化、产业化，国际农产品贸易中无公害农产品的市场日益繁荣。从技术层次上可分为生物和化学两大类，前者突出现代生物工程技术的应用，旨在对某些生物性状进行有利于环境的改良；后者突出绿色化学的研究，旨在从加工工艺、作用机理等方面合成新型产品，替代传统常规化学品，减少废物的产生，包括各种新型化学肥料、农药及其助剂等的改进以及各种化学替代品的生产，如控释肥料、生物农药、生物饲料、安全饲料添加剂等。
应用高新技术改造传统的农产品加工业，制造现代绿色食品，成为当前食品加工生产发展的主要趋势。目前使用最广泛的两项技术是超临界流体萃取技术和膜分离技术。国际上，这两项技术的研究和应用都始于二十
世纪六十年代。1978年联邦德国建成了第一个从咖啡豆中脱除咖啡因的超临界CO 2萃取工业化装臵。1980年以来，世界各国投入大量人力、财力进
行研究，范围涉及食品、香料、药品等领域，都取得了长足进展，当前正是从研究逐步到走向工业化的发展阶段。膜分离技术最早用于海水淡化，特别实用于热敏物质，如果汁，酶、药品的分离、富集。分离过程不发生相变，而且具有杀菌中不影响食品的风味，操作简便，易回收痕量物质等特点。目前，膜分离技术在海水脱盐、乳品加工、酒类生产、果汁加工及酶制剂等的生产中都已经大量采用膜分离技术。
农用化学品残留高效检测一直是国际上农产品和食品安全性研究的一个重要热点。农产品质量安全监测体系的建立在很大程度上依赖快速、准确、灵敏的化学农药检测技术的发展。目前，农产品及环境中化学农药的残留分析大多采用生物测定、仪器分析法和生化测定等方法。但生物测定灵敏度不高，重复性差；而目前的一些仪器测定方法对设备要求较高，操作繁琐，且价格昂贵，工作程序较复杂，不能快速进行大批量样品的分析。能以满足残留快速检测的要求。免疫化学技术是近年来优先研究、开发和利用的农药残留分析技方法，成为农产品质量安全监测的重要手段。其中美国的Hammock 等对此进行了系统的研究，成功研制了多种化学农药的免疫检测试剂盒。目前国外已有60多种杀虫剂、杀菌剂和除草剂通过免疫测定方法分析了它们在食品、环境和农产品中的残留。应用免疫化学技术对小分子化学农药进行残留分析具有对仪器设备的要求不高，快速简便，灵敏度高，特异性强。而且价格便宜，易于标准化、自动化和适于大容量样本分析等优点。
60年代之前，各国生产的主要是单质低浓度化肥，如硫酸铵、过磷酸钙。以后向着高浓和复合方向发展，随着复合化的发展，为了方便农民和提高肥效，进一步向专用化方向发展。本领域的技术前沿是在平衡施肥基础上
的复（混）合专用肥技术。一种途径是控释肥料CAFS （Controlled availability fertilizers）, 可使肥料的释放与作物需肥规律同步。日本的艺的结合，是施肥技术的一次革命。随着全球生存环境的不断恶化及粮食危机，发展更多的无公害生物农药是大势所趋。90年代以来，全球生物农药产量每年以10-20％的速度递增，品种超过100多种，其中生物技术产品10余种，产值超过10亿美元。
国内在生物资源的利用以及新型替代产品研制方面则取得了许多成就。在缓释肥料研制方面，长效碳铵、长效尿素、涂层尿素、碳铵粒肥等已开始在生产上得到应用；在光生物降解地膜方面，国内已开展了多年的联合攻关研究，部分成果如光降解地膜已实现产业化；在完全生物降解地膜、光生态棚膜方面的研究已居世界先进水平，通过政府和企业的支持，可迅速实现规模生产；在生物源农药的开发方面，国内已有十多家研究机构和高等院校从事该领域的研究，已投入生产的厂家也有几十家，形成了一定的规模。规模化畜禽水产养殖技术、养殖场设计和环境控制以及粪污处理等方面都取得了很大进展，为进一步开发绿色农产品生产技术体系提供了条件。
三、国内外经济和社会发展需求分析
农业是国民经济的基础，改革开放以来，我国农业取得了惊人的成就，用占世界不足10％的耕地养活了世界22％的人口，农业和农村经济的发展为我国社会安定和经济发展奠定了坚实的基础。据统计，农业在国民生产总值（GDP ）实际增长中的贡献率约为20%，农产品食品消费支出占全国总支出的50%，农副产品及其加工业出口额占总出口额的40%；以农产品为主的轻工业产值占总量70%；农村零售额占社会消费零售的50%；乡镇企业产值约占国内生产总值的33%，年税金总额超过1000亿元，农民收入的30%来自乡镇企业。农业科技在我国农业发展的贡献率达到40%。在提高土地生产
率上，科技的贡献率为81%；在提高劳动生产率上，科技的贡献率为73%。
江泽民同志指出：“我们的农业科技必须有一个大的发展，必然要进行一次农业科技革命”。“农业将来可能要靠科学技术解决问题，要靠高技术”（邓小平）。当前，我国农业正面临着由传统农业向现代农业转变，由粗放经营向集约化经营转变，由片面的追求产量向同时追求产量、品质和效益的方向转变。随着全球经济一体化的进程加快，我国人口的增长、人民生活水平的不断提高和农村社会主义市场经济体制的基本建立，对农业科学技术提出了新的巨大需求。调整农业产业结构、提高农业效益；增加农民收入、实现农业和农村经济的持续稳定发展；改善农村生态环境、提高农产品质量安全和国际竞争力、解决资源“瓶颈”问题，使农业由高投入、高成本的粗放传统农业向集约化、信息化、智能化的现代农业发展以及加快提高我国农业工业化、产业化和农产品加工业水平都必须依靠农业科技的进步和创新。我国农业要实现传统农业向现代农业的跨越必须依靠农业技术的跨越，而我国现有的农业技术体系和技术水平显然难以符合现代农业发展的新要求。当前我国农业对高新技术的需求比历史上任何一个时期更强烈、更迫切，技术供需矛盾也越来越突出。面对我国农业跨越式发展对技术的需求，以及21世纪与世界发达国家进行经济和技术竞争的需要，大力发展我国的农业高技术和加速其产业化进程是历史的必然。
以下从一些具体方面也可以进一步说明对现代农业技术的需求。 -- 我国粮食单产仅相当于发达国家的40-60%,排在第十位左右。育种工作成绩虽大, 但远赶不上生产需求, 种子的合格率低也严重影响农业增产。
-- 我国作物病虫害每年造成12-15%的减产, 一些重大病虫害至今未能有效控制。
-- 我国猪的存栏数是美国的6倍, 产肉量只是2倍。我国鸡存栏40
亿只, 主要品种均受控于外国, 自己培育的品种不到5%。
-- 我国化肥总用量居世界第一位, 生产量第二位, 但氮肥的利用效率只有35%,低于世界一般水平15-20个百分点。
-- 我国每年有约30%的农田遭受旱灾, 干旱造成的减产一般在15-20%。淡水资源严重不足, 而又浪费惊人, 利用效率很低。
-- 我国现有各类温室16万公顷, 面积世界第一, 近十年还要扩大一倍。但技术含量和水平普遍较低, 少数大城市又盲目高价引进国外设备, 问题很多。
-- 一些地区农业的粗放经营, 造成水土资源破坏, 生态环境恶化, 形势严峻, 农业的可持续发展任重道远。
-- 农业生产急需科技成果, 而科技成果的转化率仅30%左右, 发达国家可达70%以上。
以上列举的现实说明, 农业生产对科技的急切需求和科技及其产品具有广阔的市场。863计划现代农业主题选择了一批对农业发展和高技术产业开发带动性强、覆盖面广、关联度高的核心技术、共性技术及配套技术进行重点研究和产业化开发，不仅符合我国农业和农业经济发展对技术的重大需求，而且也将推动农业生产力水平产生质的飞跃，提高农业科技对社会发展的贡献率。
（一） 优质高产动植物新品种培育
随着我国人口数量增加、整体经济实力的增长和人民生活水平的提高，我国农业生产必须保持数量和质量的持续增长才能满足养活14亿人的需要。动植物育种对我国农业增产的贡献率在40%以上，世界平均为30%，发达国家达到60%。建立高效的育种技术体系，培育优质高产动植物新品种不但能够全面改造我国传统农业，调整农业的经济、产业 、产品结构，有效提高生产效率、增加农民收入；而且能开辟农业生物技术的新产业，造就一批农
业生物技术领域民族的航空母舰——大型集团公司；还能形成新的经济生长点，创造新的就业机会，转移和吸纳农村富裕劳动力，繁荣农村经济，减小入关后国际农产品对我国农业的冲击，增强使我国农产品的国际竞争能力。（新品种）种子行业是有巨大发展潜力的新兴产业。全世低价位，每年售出8亿公斤杂交种子，销售额仅48亿元人民币，实现利润25亿元。加入WTO 以后，与跨国公司的竞争会推动国内种子市场价格合理上扬，销售额与利润都会翻番。周边国家的种子价格比国内高得多，这就使我国种子产业有较好的国际空间，预计短期内我国玉米种子的海外市场份额会超过20亿元人民币；杂交稻、蔬菜、西甜瓜、油菜种子在近期内至少有30亿元的技术市场。
优质专用木质原材料生产，环境建设高抗植物材料的培育都对新品种培育提出了更高的要求，由草浆向木浆造纸的过渡，需要大量的优质纤维用材林资源，纤维质量好，制浆污染小的原料品种是保证我国制浆造纸业健康发展的关键。西部大开发，生态建设是切入点和基础，对高抗性植物材料的需求非常迫切。
我国畜牧年产值达8000多亿元，大多畜禽品种急需更新换代，向优质专用和特色风味方向发展，因此畜禽优质专用有着广阔的市场，本项目预期预计每年可产生直接经济效益10—15亿元，同时每年可产生间接经济效益和社会效益30-50亿元以上。
（二） 现代节水农业技术
淡水资源不足是个全球性问题，将成为世界农业和社会发展的重要制约因素。我国人均水资源约为世界人均水资源量的14。近20年间，全国每年旱灾受灾面积占总耕地面积的30%左右。重要的问题还在于，在一个淡水资源严重不足、深受干旱威胁的人口和农业大国，存在着水资源严重浪费和水
(此文档为word 格式，下载后您可任意编辑修改！)
国家高技术研究发展计划（863计划）
现代农业技术主题战略目标论证报告
主题名称：现代农业技术
所属领域：生物与现代农业技术
编报日期：二○○一年七月十七日
一、概要
当前，我国农业已进入新的发展阶段，正面临着由传统农业向现代农
业转变，由计划经济向市场经济转变，由粗放经营向集约化经营转变，由主要追求产量向同时注重产量、品质和效益的方向转变；同时我国农业还面临着资源环境的严重制约和进入WTO 后国际竞争的巨大冲击。因此，优化农业结构、提高农业整体效益、增加农民收入、改善农村生态环境、提高农产品质量、增强农业国际竞争力、实现农业和农村经济的可持续发展等，就成为我国现代农业发展和农业科技革命的重要任务。
863计划现代农业技术主题紧紧围绕源头创新，技术平台建设、重大产
品开发和人才培养，针对我国农业结构优化调整和农业可持续发展对重大技术的需求，开展农业高技术研究与产业化开发。
（1）研究制约我国农业实现跨越式发展的重大技术问题，攻克一批对
我国农业发展和农业高技术产业开发带动性强、覆盖面广、关联度高的核心技术、共性技术及配套技术。重点研究优质高产高效动植物新品种培育技术、现代农业节水技术、现代农业信息技术与精确农业、可控环境下农作物生产及其调控技术、绿色农产品生产、加工和检测技术，动植物无特定疫害生产技术等，建立我国农业高新技术创新体系，大幅度提升我国农业科技创新能力。为加强农业的基础地位，保证农业整体素质和效益的提高、实现农业的跨越式发展提供强大的技术支撑。
（2）重点开发一批农业高科技产品，建设一批农业高科技中试与产业
化基地，形成一批新兴农业科技产业和新的经济增长点，培育一批农业高科技企业集团。以此对我国传统农业产业进行大力改造，全面提升我国农业高新技术产业化水平，大幅度提高我国农业科技企业和技术产品在国际市场上的竞争力，推动传统农业向现代农业的转变。
（3）凝聚并吸引一批高水平的农业科技人才和生物技术人才投身农业
高科技研究和产业开发；培养和造就一支从事农业高科技研发的后备队伍。
“十五”期间，本主题在高技术研究与产业化方面，将形成50项拥有自主知识产权的重大农业高新技术成果，其中解决国民经济重大问题的科技成果20-30项；获得国内外专利20－30个；建立20－25个大中型中试与产业化示范基地，其中上规模的大型基地10-15个；在农业高科技种子产业、新型节水设备与材料产业、设施农业产业、绿色饲料生产与加工产业、绿色农产品产业、新型农药与新型肥料产业、农业环保产业、农业智能化信息产业等方面形成8-10个农业高新技术产业，实现效益500亿元；培育25－30个农业科技企业集团，其中名牌龙头高科技企业10个以上。凝聚200名高水平的农业高科技研发人才，培养和造就500－1000名从事农业高科技研发的后备人才。863农业主题的实施将促进我国优质高产高效种植业和畜牧业发展，提高种植业和畜牧业综合生产能力、水土资源高效利用能力，改善农业和农村生态环境，增加农民经济收入，提高我国农业高新技术产业化水平以及我国农业科技企业和技术产品在国际市场上的竞争力，促进农业和农村经济的可持续发展，为整个国民经济发展奠定生产坚实的基础。
二、国内外研究开发现状与技术发展趋势
从19世纪后半叶到20世纪后半叶，世界农业在以良种、化肥、农药
和灌溉为主体的第一次农业技术革命的推动下获得了高速发展。在此期间，世界粮食产量以每年2.8公斤长5.89公斤。然而，近年来第一次农业技术革命对农业生产的促进作用已显著下降，农作物平均单产的增幅已明显逐缓。第一次农业技术革命的特点是强调规模化和对最大利润的追求，表现为片面追求农业产量，忽视了自然资源的合理使用和人类生存环境的保护，我国在这方面的问题更为突出。20世纪80年代中期以来，以生物技术、
信息技术等为基础的第二次农业技术革命为传统和常规技术注入了新的活力，并使许多传统技术获得了新生。与第一次农业技术革命不同的是，此次技术革命强调的不仅仅是规模和直接经济效益，同时还关注资源的合理使用和人类生存环境的保护。第二次农业技术革命的序幕刚刚拉开，然而在短短的十多年中，一些高新技术与传统技术一起开始应用于农业生产实践，并在某些领域已取得了令人瞩目的进展。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。未来的一二十年间, 现代农业技术将出现如下一些发展趋势： （1）生物技术与常规技术相结合趋势。未来一二十年间, 生物技术将取得长足发展和显示其强大生命力和巨大潜力。农业生物技术一定要与常规农业技术相结合才能形成生产力, 特别是在动植物育种上。今后一二十年里, 常规育种技术仍将是培育良种工作的主体, 但也将越来越多地应用生物技术, 以取得常规技术所难以达到的效果和效率。微生物发酵工程、基因工程等及其与常规技术的联合运用将取得重要进展。
（2）集成化趋势。生物性生产的复杂性, 使农业技术存在经验性和分散性较强的弱点。随着技术的进步, 生产水平和组织化程度的提高, 将促进农业技术向着定量化、规范化和集成化方向发展。如设施种植养殖业、水肥药联合施用以及灌溉自动化、复混肥和控释肥、栽培饲养生产管理模式化等。
（3）可持续发展趋势。农业的可持续发展是世界和我国可持续发展战略的重要内容, 也是农业高技术发展的一个重要方向。土、水、肥、药、能源等的高效利用、农业资源和生态环境的监测保护、农业灾害预警和防治以及农产品和食物安全等方面的农业高技术将得到发展。
（4）信息化趋势。农业的区域性和分散性以及技术定量化、规范化和集成化程度不高的特点, 决定了对信息技术的强烈需求, 信息技术将在传统
农业的改造上产生广泛而深刻的影响。农业信息技术有其自身的特点, 要求与常规农业技术的紧密结合, 如智能化程度较高的农业专家系统、栽培饲养生产的辅助决策系统、服务于施肥、灌溉、气候和生物灾害控制的3S(RS,GIS,GPS)技术等。
下面就本主题各技术领域国内外研究开发现状和技术发展趋势作具体阐明：
（一） 优质专用动植物育种技术 植物育种：（1）在育种技术方面，发达国家越来越注重生物技术与常规育种技术相结合, 构建现代育种新体系，大力提高育种效率，加快新品种培育速度。今后一二十年里, 常规育种技术仍将是培育良种工作的主体, 但也将越来越多地应用生物技术, 以取得常规技术所难以达到的效果和效率，如功能基因的克隆，转基因植物新品种的培育等。目前美国已培育出系列转基因的优质抗逆农作物新品种，发展中国家在此领域也取得了很大成就，并在分子标记辅助育种方面取得了重大突破；（2）在品种选育方面，注重优质和专用品种的培育。发达国家越来越重视专用优质品种培育，如改善加工品质、营养品质等；（3）在资源利用方面，注重种质扩增、改良与创新。现代农业生产越来越集中使用少数优良品种，常用的育种材料集中在少数骨干种质，使科研和生产所依赖的遗传基础狭窄，农作物容易丧失抵御病虫害和不良环境的能力。针对以上问题发达国家把越来越多的经费投入到育种材料的扩增、改良和创新研究，拓宽遗传基础，实现品种多元化；
（4）在产业化方面，注重科研与企业紧密结合。种子产业化发展趋势是科研、生产和销售经营一体化，公司相互兼并形成大规模的跨国种业集团。 动物育种：（1）在育种技术方面，生物技术与常规育种技术的结合是动物育种的发展趋势，生物技术的出现，为常规动物育种开拓了一片新的
天地，使以往难以和无法克服的育种需求变成了可能；（2）在品种选育方面，注重专门化新品种（系）及配套系选育。如养牛业正向着提高品种质量和单产水平方向发展，不断进行专门化品系培育，奶肉产量显著提高；养羊业已由毛用细毛羊为主向毛肉并重、多向利用转轨，把毛肉高产性能和高繁殖力综合在一个品种内，从而实现高生产力和目标性状的高速周转；对优质型肉鸡的研究得到了普遍重视；养猪发展趋势是专门化品系选育和配套系生产，欧美的大型跨国公司PIC 、DEKALB 、HYPOR 、COSTWOLD 、SEGHER 等，均采用多系统配套组合，采用先进的测试手段，不断取得对畜禽遗传本质的新认识，同时也通过畜禽转基因的研究，导入外源基因进行种质创新；（3）在目标性状方面，将提高畜禽产品品质和畜禽品种的抗病力放到育种工作的重要位臵。畜禽主要经济性状分子遗传学基础的研究、数量性状主效基因的定位与利用技术的发展，将使畜禽育种真正实现基因育种。对影响免疫功能、畜产品品质遗传基础的进一步认识，将使畜禽育种局限于在单纯的提高个体生产性能这一狭小的领域，品质育种、抗病育种将成为畜禽育种的重要内容。
我国动植物育种在经过多年863计划和国家科技攻关等项目的重点资助后，在育种队伍培养、设施建设、育种技术与材料的创新方面，已奠定了良好的基础，尤其是“九五” 期间，植物育种在育种技术方面，形成了一批国际领先的研究成果和技术储备，如转基因植物新品种的培育技术，杂种优势的利用技术及杂交水稻、油菜的选育技术等。在高产优质、专用小麦和玉米的选育技术以及小麦与茅草的体细胞融合技术方面也取得了突破性进展；在品种与材料创新方面，获得了转基因棉花和番茄新品种，并进入商业化生产和大田应用。培育了水稻、小麦等18种农作物优质、高产、多抗新品种（组合）411个，新品种（组合）累计推广39.9亿亩，增产农产品1288亿公斤。在畜禽育种方面，广泛开展了畜禽新品系培育及其育种
技术研究。转基因鱼和超级猪的研究，我国整体水平，与发达国家水平相当。先后培育出瘦肉型猪新品系9个、筛选出12个配套组合，奶牛新品种1个，肉牛优化配套组合3个；培育出抗逆性强、生长速度快和产蛋多的3个矮脚新品系；选育出4个北京鸭配套系，两个父系和两个母系。在林草育种方面，初步建立了阔叶树种器官发生与针叶树种体细胞胚胎发生技术体系。选育出杉木、杨树、马尾松、落叶松、樟子松、云杉、桉、水曲柳等树种优良种源1,284个，优良家系2,550个，优树473株，优良无性系475个。还培育出了一些抗旱、抗虫林草新品种。一大批新品种、新种质已投入生产，其中108杨、110杨和三倍体白杨杂种正成为苗木市场的新热点。
（二） 现代节水农业技术
世界上节水农业先进国家，始终把减少田间和输水过程中蒸发量的“资源型”节水以及按作物需求供水和降低作物耗水系数的“效益型”节水作为研究重点，并十分重视节水技术的标准化、产业化和劣质水资源利用，在灌溉节水、作物节水、管理节水、技术标准化节水、劣质水应用等技术领域取得了领先的优势，代表了现代节水农业发展的方向。
节水灌溉中发展最快的是微灌技术。微灌的技术关键和前沿是防堵塞（泥沙、盐分、菌藻等）和肥药联用。近十年以来，在世界各国达到了飞速发展。目前全世界有80个国家和地区在推广，如以色列微灌占灌溉总面积的44％，澳大利亚的果蔬花卉多采用微灌，面积达8.5万hm 2。美国在1981 ～1991年的10年间，微灌面积增加了3倍多，以色列在微灌产品的开发利用上走在了世界的前列，微喷头、滴头、微灌带、过滤器、施肥器等，具有较好的材质和工艺水平，而且在防堵性能，出水均匀度方面均属一流水平。绝大部分微灌系统实行了自动控制，自动进行灌溉和施肥。地下微灌和大田移动式微灌技术也是当前研究的热点。地膜覆盖对保墒增温增产的良好效果已是公认，但当务之急是可降解农膜的研制。50年代开始
研究的高分子材料聚羟基脂肪酸酯（PHA ）可经微生物降解为CO 2和水，英
国ICI 公司80年代开始规模生产。因价高仅用于医疗等高附加值商品。低价位的农用生物全降解膜是当前的主攻方向。利用有机高分子材料保持土壤水分是农业节水的另一重要途径。70年代末，美国、法国以及日本的研制的土壤结构稳定剂是一种可溶于水的高分子材料，此类产品均已在世界许多国家应用。节水的另一个途径是按植物生长需求供水和减少植物叶面水分的蒸腾。根据作物的需求进行供水以及植物蒸腾抑制剂开发是目前节水技术研究的热点。
“六五”以来，农业部、水利部、中国科学院所属的研究单位、高等院校与地方科研机构及农机、化工、材料、铸造等相关产业与企业紧密协作，联合攻关，完成了上百项与本项目有关的国家攻关、国家自然科学基金项目，在喷微灌技术、低压管道输水灌溉技术、非充分灌溉技术、降水高效利用技术、农艺节水技术以及综合节水技术方面储备了一大批技术成果，保水剂、蒸发抑制剂和土壤结构改良剂的研制和开发也取得了较好的进展。建成了一批研发基地，并且形成了一定的节水技术产品生产能力，为节水农业的发展做了大量前期技术上与理论上的储备。
（三） 现代农业信息技术与精准农业
现代农业信息技术是由多种信息技术组成的技术群，包括农业信息获取技术、农业信息管理技术、农业信息利用技术和农业信息网络技术等。
（1）将专家知识和机理模型结合建立的智能化农业专家系统，是最早进入实用阶段的农业信息关键技术。1992年8月在我国黄山召开的农业专家系统国际会议和1996年在荷兰召开的国际计算机技术应用于农业的学术会议等，发表和介绍了上百个农业专家系统，应用于作物生产管理、肥料推荐、灌溉、品种选择、病虫害控制、温室管理、果园管理、牛奶生产管理、牲畜环境控制、土壤保持、食品加工、粮食储存、环境污染控制、市场分
析、农机选择、农机故障检测等。（2）农业专家系统与虚拟模型紧密结合使虚拟技术正受到日益广泛的重视和发展。将专家系统与虚拟模型紧密结合，法国CIRAD-INRA 开发的AMAP 系统从景观设计角度出发已成功实现了多个种类植物形态结构的模拟。加拿大Calgary 大学计算机研究人员建立了进行虚拟植物生长研究的Virtual Laboratory开发平台，澳大利亚的CTPM 以此平台为基础，通过进行棉花生长和昆虫在棉花群体中迁移的虚拟研究，探索了控制害虫的最佳喷药方法。新西兰研究人员为探索培育最佳风味果实的措施进行了虚拟猕猴桃生长的研究。而美国通过虚拟根系空间结构与磷在根系周围土壤中的亏空区域关系的研究，比较不同根系形态结构的资源利用效率，进行了缺磷土壤的大豆适宜品种的优选。（3）网络技术可以弥补农业的分散与闭塞弱势，已经成为农业信息技术发展的一个重要趋势。据权威杂志DHM 和SF 的调查，1995年美国41.6%的家庭农场和46.8％的奶牛场已经使用计算机管理和进入各种专业网和因特网；荷兰分别为11%、35%；欧洲和日本也已进入实用阶段。目前宽带计算机通讯网络已经达到很高的技术水平，网络化的各类计算机信息系统已经成为信息技术一个发展趋势。农业信息技术需要的GIS 系统也向网络化方向发展。（4）基于3S 技术的精准农业发展迅速，已成为当今国际现代化农业体系中一颗耀眼的新星。农田内以米为单位的小区作物产量、生长环境条件具有明显的时空差异性，从而提出了对作物栽培管理实施定位、按需变量投入。在进行“精准农业”的试验研究中，美、英、加的几个谷物联合收割机制造商五年前已开始提供带差分式全球卫星定位系统和产量自动计量的商业化产品。进入90年代之后，与精准农业技术体系有关的基础与应用技术研究，已经成为发达国家农业高新技术研究极其活跃的领域，在基于GPS 、GIS 技术重要突破的基础上，更注重进行多学科科技成果的集成组装，解决农业实际问题。
在农业信息化方面，农业部的中国农业信息网络已经成为我国农业发展的主干网络，各省市地方和一部分涉农企业也纷纷建立了面向不同服务对象的专业网络。目前涉农网站数2198个。在国家863计划支持下，开展了智能化农业信息技术应用示范工程，在全国建立了20个示范区，推出了5个农业专家系统开发平台，100多各实用农业专家系统，应用示范取得了显著成效。
在智能化专家系统方面，经过863计划、“九五”国家攻关项目和国家自然资金的资助，“九五“期间, 研究开发了20多个包括10多种作物的施肥专家系统，并在10多个省近200个县推广应用。研制了棉花、水稻、芒果等多种作物的生育全程调控和农事管理专家系统，以及鱼病防治、苹果生产管理专家系统。在全国推出了5种农业专家系统开发平台，100多各实用农业专家系统，在北京、安徽、吉林、云南等地建立了20各示范区应用。
与精确农业有关的工作，目前已完成了许多数据分类的基础工作，建立了多种专项数据库；并在系列传感器等设备研制方面拥有20多项专利。目前我国已能成功的对小麦、玉米等多种植物作物的分布、面积、长势、产量进行遥感监测和估算，并建立了中国农作物遥感动态监测与估产信息系统；在作物生长模拟和决策系统研究方面，已经初步建立的小麦、玉米等作物生长模型，并与专家决策系统、GIS 相结合，开展了农业管理决策系统的研制和技术集成，并在北京、上海等地开展了“精准农业”示范工程。将GPS 、GIS 、RS 、ES 和可控制的农业机械系统集成，充分展示了高技术在现代农业发展中的作用。
（四）可控环境农业生产技术
工业的发展和科技的进步是可控环境农业生产技术发展的基础。可控环境农业生产技术一直是世界农业高新技术发展的热点领域。七十年代以来，随着现代工业和高新技术向农业的渗透，可控环境农业生产在荷兰、
日本、以色列和美国等一些发达国家得到迅速发展，并形成了强大的支柱产业。目前，这些国家在环控设施优良品种的选育、新型材料的开发、环境调控、配套技术的完善以及产业化开发方面均形成了完整的技术体系，其现代化温室能根据作物对环境的不同需要，由计算机对设施内的温、光、水、气、肥等因子进行自动监测和调控，并可实现温室作物全天候、周年性的高效生产，黄瓜、西红柿产量可达50～70kgm 。目前，可控环境生产技术正朝着智能化、自动化管理的方向发展。
经过20多年的科技攻关，我国已筛选出了一批适宜于设施栽培的果菜类蔬菜、花卉、西甜瓜和果树专用品种，并通过规范化栽培技术的攻关研究，温室番茄、黄瓜单产已达到1.8万公斤以上；温室新型覆盖材料和保温材料的研究以及温室环境智能控制技术研究取得很大进展；适用于设施条件下使用的生防制剂、天敌以及植物疫苗的研究开发工作已经起步，为实现无害化生产积累了宝贵的经验；用于无公害蔬菜生产的有机生态型无土栽培技术、利用农作物秸秆等废弃资源生产的有机无机复混肥以及缓释肥技术与营养液循环利用技术的已得到大面积应用；适宜于温室内作业的小型机具、育苗专用机械和水灌溉设备等方面的研究也取得了一批重要成果。
（五）植物生长发育调控技术
进入20世纪90年代以后，植物生长发育化学调控技术从研究植物个体逐步深入到研究调控途径、机理。目前，可用于植物生长发育化学调控的物质越来越多，而且这些物质可以调控从植物种子发芽，到生长、开花、结果及果实发育等各个生育过程，为人们克服植物生产中的某些不利环境因素、提高植物光合作用效率、改变光合产物的分配方向、改变植物的生长形态、增进品质、便于采收、提高产品的耐贮性等方面提供了重要的措施和手段。近年来对抗旱剂、抗寒剂、和光合促进剂等研究，已初步研究出一些适宜物质，但还需要进一步研究，以便能在作物上广泛应用。此外，2
环保型植物生长调节物质研究刚刚起步，目前一些物质尚未在生产上应用。
。
近年来国内也相继开发出高活性细胞分裂素、天然型油菜素内脂和脱落酸等生长物质和配制出大量复合植物生长调节物质，如ABT 生根粉、各种坐果增产调节剂以及酵菌素、生物菌肥、具有光合作用促进作用和抗病毒作用的 BS-108生物调节剂等物质在农业生产应用方面取得了显著的社会经济效益。建立了一些针对植物生长发育的调控技术，如CO 2施肥技术（CO 2颗粒缓释剂）、设施黄瓜温光--光合速率模型等；对番茄、辣椒、茄子等蔬菜作物需肥规律进行了研究，积累了一定的数据参数。
一些有益微生物群产品也开始应用于生产。这些有益微生物群能够产生多种分解酶和抗生素类物质，添加在有机质中可以生产高质量有机肥，其液体肥料根施可以促进植物根系生长，增强根系活力；而叶面喷施可以改善作物品质，促进光合作用，消除天气不良对作物造成的减产和病害流行。但关于植物生长发育生物调控技术研究与应用仍需深入。
（六）动植物无疫害生产技术
由于动植物无疫害生产在生态环境保护以及农业可持续发展中的特殊位臵和作用，世界科技界已将动植物疫害的可持续控制作为农业可持续发展的主要内容之一，各国政府和非政府组织都投入了大量的人力、物力和研究经费开展相关内容的研究，并取得了一系列突破性进展。
利用细胞工程、基因工程的原理和技术进行动植物无疫害生产关键技术的研究和开发已成为动植物无疫害生产中最活跃和热门的部分；利用免疫学和核酸技术进行动植物重大疫情和外来疫情的诊断和监控，利用信息技术进行疫情的流行病学研究和疫害的预测预警已成为动植物无疫害生产的关键环节；逐步减少对传统化学药剂的依赖，研制并开发高效动植物疫
苗、发掘和利用动植物本身的抗性、改善农田（畜禽场）生态环境、大力开发和利用生物源药物及有益生物资源等已成为动植物无疫害生产的核心内容，受到国际上的普遍关注；开发和利用高效、低毒、安全、经济的化学药物新品种和新剂型，研究并使用微量、高效、精准施药技术，以提高化学药物的有效利用率，减轻对环境、生态的污染已成为农药兽药发展的重要方向；动植物疫害的免疫调控、生态调控、环境调控和生物调控等技术已成为动植物无疫害生产的新理念，日益受到重视。与此同时，欧美等发达国家在这些研究领域都取得了一批重要成果，如对外来疫情的监控、预防和扑灭体系的建立，抗病虫及特殊性状转基因动植物新品种的培育，动植物新型疫苗（佐剂）和生物农药的研制和开发，具有激发子功能的生物活性物质的研制和开发，高效、低毒、低残留的化学农药兽药新品种和新剂型的开发等等。这些动植物无疫害生产关键技术及其成果大大推动了发达国家农业的科技革命和农业的可持续发展。
自“六五”以来，我国一直将“动植物重大病虫害综合防治技术研究”列为国家和部门的重点科研计划加以实施，在培养和造就了一批从事相关研究工作的科研人员的同时，获得了一批重要的研究成果和技术、产品专利，使我国动植物重大疫害的研究与管理水平跨上了一个新的台阶，一大批重要动植物疫害得以控制或大幅度减轻为害，一批外来重要动植物疫情被御于国门之外。近5 年来，我国在动植物疫病发生、流行和灾变的生物学基础、规律和机理；有害生物群体遗传结构、种群变异和演替机制；有害生物、宿主、环境互作的细胞、生化和分子机制；外来和突发性动植物疫情的监测、预报预警和流行病学研究；高效、低毒、低残留新型化学药物和剂型的研制；高效、安全动植物疫苗的研制和开发，有益生物资源的开发应用等方面都有长足的进步。在植物无疫害生产关键技术研究和开发方面，取得了一批具有世界先进水平的重大成果。如：逐渐从农田生态系
统的整体观念出发，研究并建立了适合部分生态区的植物无疫害生产技术体系；部分重要病虫（如褐飞虱、稻纵卷叶螟、小麦锈病等）的迁飞规律、部分重要病虫（如棉铃虫性、小麦赤霉病等）的抗药性研究、生物源农药（如增产菌、B 系列微生物农药、昆虫信息素等）的研制等都曾获得过国家级科技进步奖和专利。在动物无疫害生产技术研究和开发方面，建立了一批重大疫情的监测和诊断技术，研制并开发了一大批疫苗和多联疫苗以及高效、低毒、低残留的畜禽药剂，为消灭牛瘟、牛肺疫, 控制口蹄疫、马传贫等重大急烈性传染病做出了重要贡献。在重大动物疫病的诊断检测、免疫预防和药物治疗等关键技术方面取得了重大突破，也获得了一批具有世界先进水平的重大成果和专利。中国农科院和部分省级农科院的畜牧所、植保所，国内重点农业高校如中国农业大学、南京农业大学等的相关院系都具有较好的研究工作基础和研究队伍。
（七）绿色农产品生产、加工与检测技术
九十年代以来，发达国家制定了严格的农产品安全质量标准，建立了完善的监测体系和法规制度，农产品生产实行“从田间到餐桌”全程质量控制。农产品生产已逐渐走向生态化、产业化，国际农产品贸易中无公害农产品的市场日益繁荣。从技术层次上可分为生物和化学两大类，前者突出现代生物工程技术的应用，旨在对某些生物性状进行有利于环境的改良；后者突出绿色化学的研究，旨在从加工工艺、作用机理等方面合成新型产品，替代传统常规化学品，减少废物的产生，包括各种新型化学肥料、农药及其助剂等的改进以及各种化学替代品的生产，如控释肥料、生物农药、生物饲料、安全饲料添加剂等。
应用高新技术改造传统的农产品加工业，制造现代绿色食品，成为当前食品加工生产发展的主要趋势。目前使用最广泛的两项技术是超临界流体萃取技术和膜分离技术。国际上，这两项技术的研究和应用都始于二十
世纪六十年代。1978年联邦德国建成了第一个从咖啡豆中脱除咖啡因的超临界CO 2萃取工业化装臵。1980年以来，世界各国投入大量人力、财力进
行研究，范围涉及食品、香料、药品等领域，都取得了长足进展，当前正是从研究逐步到走向工业化的发展阶段。膜分离技术最早用于海水淡化，特别实用于热敏物质，如果汁，酶、药品的分离、富集。分离过程不发生相变，而且具有杀菌中不影响食品的风味，操作简便，易回收痕量物质等特点。目前，膜分离技术在海水脱盐、乳品加工、酒类生产、果汁加工及酶制剂等的生产中都已经大量采用膜分离技术。
农用化学品残留高效检测一直是国际上农产品和食品安全性研究的一个重要热点。农产品质量安全监测体系的建立在很大程度上依赖快速、准确、灵敏的化学农药检测技术的发展。目前，农产品及环境中化学农药的残留分析大多采用生物测定、仪器分析法和生化测定等方法。但生物测定灵敏度不高，重复性差；而目前的一些仪器测定方法对设备要求较高，操作繁琐，且价格昂贵，工作程序较复杂，不能快速进行大批量样品的分析。能以满足残留快速检测的要求。免疫化学技术是近年来优先研究、开发和利用的农药残留分析技方法，成为农产品质量安全监测的重要手段。其中美国的Hammock 等对此进行了系统的研究，成功研制了多种化学农药的免疫检测试剂盒。目前国外已有60多种杀虫剂、杀菌剂和除草剂通过免疫测定方法分析了它们在食品、环境和农产品中的残留。应用免疫化学技术对小分子化学农药进行残留分析具有对仪器设备的要求不高，快速简便，灵敏度高，特异性强。而且价格便宜，易于标准化、自动化和适于大容量样本分析等优点。
60年代之前，各国生产的主要是单质低浓度化肥，如硫酸铵、过磷酸钙。以后向着高浓和复合方向发展，随着复合化的发展，为了方便农民和提高肥效，进一步向专用化方向发展。本领域的技术前沿是在平衡施肥基础上
的复（混）合专用肥技术。一种途径是控释肥料CAFS （Controlled availability fertilizers）, 可使肥料的释放与作物需肥规律同步。日本的艺的结合，是施肥技术的一次革命。随着全球生存环境的不断恶化及粮食危机，发展更多的无公害生物农药是大势所趋。90年代以来，全球生物农药产量每年以10-20％的速度递增，品种超过100多种，其中生物技术产品10余种，产值超过10亿美元。
国内在生物资源的利用以及新型替代产品研制方面则取得了许多成就。在缓释肥料研制方面，长效碳铵、长效尿素、涂层尿素、碳铵粒肥等已开始在生产上得到应用；在光生物降解地膜方面，国内已开展了多年的联合攻关研究，部分成果如光降解地膜已实现产业化；在完全生物降解地膜、光生态棚膜方面的研究已居世界先进水平，通过政府和企业的支持，可迅速实现规模生产；在生物源农药的开发方面，国内已有十多家研究机构和高等院校从事该领域的研究，已投入生产的厂家也有几十家，形成了一定的规模。规模化畜禽水产养殖技术、养殖场设计和环境控制以及粪污处理等方面都取得了很大进展，为进一步开发绿色农产品生产技术体系提供了条件。
三、国内外经济和社会发展需求分析
农业是国民经济的基础，改革开放以来，我国农业取得了惊人的成就，用占世界不足10％的耕地养活了世界22％的人口，农业和农村经济的发展为我国社会安定和经济发展奠定了坚实的基础。据统计，农业在国民生产总值（GDP ）实际增长中的贡献率约为20%，农产品食品消费支出占全国总支出的50%，农副产品及其加工业出口额占总出口额的40%；以农产品为主的轻工业产值占总量70%；农村零售额占社会消费零售的50%；乡镇企业产值约占国内生产总值的33%，年税金总额超过1000亿元，农民收入的30%来自乡镇企业。农业科技在我国农业发展的贡献率达到40%。在提高土地生产
率上，科技的贡献率为81%；在提高劳动生产率上，科技的贡献率为73%。
江泽民同志指出：“我们的农业科技必须有一个大的发展，必然要进行一次农业科技革命”。“农业将来可能要靠科学技术解决问题，要靠高技术”（邓小平）。当前，我国农业正面临着由传统农业向现代农业转变，由粗放经营向集约化经营转变，由片面的追求产量向同时追求产量、品质和效益的方向转变。随着全球经济一体化的进程加快，我国人口的增长、人民生活水平的不断提高和农村社会主义市场经济体制的基本建立，对农业科学技术提出了新的巨大需求。调整农业产业结构、提高农业效益；增加农民收入、实现农业和农村经济的持续稳定发展；改善农村生态环境、提高农产品质量安全和国际竞争力、解决资源“瓶颈”问题，使农业由高投入、高成本的粗放传统农业向集约化、信息化、智能化的现代农业发展以及加快提高我国农业工业化、产业化和农产品加工业水平都必须依靠农业科技的进步和创新。我国农业要实现传统农业向现代农业的跨越必须依靠农业技术的跨越，而我国现有的农业技术体系和技术水平显然难以符合现代农业发展的新要求。当前我国农业对高新技术的需求比历史上任何一个时期更强烈、更迫切，技术供需矛盾也越来越突出。面对我国农业跨越式发展对技术的需求，以及21世纪与世界发达国家进行经济和技术竞争的需要，大力发展我国的农业高技术和加速其产业化进程是历史的必然。
以下从一些具体方面也可以进一步说明对现代农业技术的需求。 -- 我国粮食单产仅相当于发达国家的40-60%,排在第十位左右。育种工作成绩虽大, 但远赶不上生产需求, 种子的合格率低也严重影响农业增产。
-- 我国作物病虫害每年造成12-15%的减产, 一些重大病虫害至今未能有效控制。
-- 我国猪的存栏数是美国的6倍, 产肉量只是2倍。我国鸡存栏40
亿只, 主要品种均受控于外国, 自己培育的品种不到5%。
-- 我国化肥总用量居世界第一位, 生产量第二位, 但氮肥的利用效率只有35%,低于世界一般水平15-20个百分点。
-- 我国每年有约30%的农田遭受旱灾, 干旱造成的减产一般在15-20%。淡水资源严重不足, 而又浪费惊人, 利用效率很低。
-- 我国现有各类温室16万公顷, 面积世界第一, 近十年还要扩大一倍。但技术含量和水平普遍较低, 少数大城市又盲目高价引进国外设备, 问题很多。
-- 一些地区农业的粗放经营, 造成水土资源破坏, 生态环境恶化, 形势严峻, 农业的可持续发展任重道远。
-- 农业生产急需科技成果, 而科技成果的转化率仅30%左右, 发达国家可达70%以上。
以上列举的现实说明, 农业生产对科技的急切需求和科技及其产品具有广阔的市场。863计划现代农业主题选择了一批对农业发展和高技术产业开发带动性强、覆盖面广、关联度高的核心技术、共性技术及配套技术进行重点研究和产业化开发，不仅符合我国农业和农业经济发展对技术的重大需求，而且也将推动农业生产力水平产生质的飞跃，提高农业科技对社会发展的贡献率。
（一） 优质高产动植物新品种培育
随着我国人口数量增加、整体经济实力的增长和人民生活水平的提高，我国农业生产必须保持数量和质量的持续增长才能满足养活14亿人的需要。动植物育种对我国农业增产的贡献率在40%以上，世界平均为30%，发达国家达到60%。建立高效的育种技术体系，培育优质高产动植物新品种不但能够全面改造我国传统农业，调整农业的经济、产业 、产品结构，有效提高生产效率、增加农民收入；而且能开辟农业生物技术的新产业，造就一批农
业生物技术领域民族的航空母舰——大型集团公司；还能形成新的经济生长点，创造新的就业机会，转移和吸纳农村富裕劳动力，繁荣农村经济，减小入关后国际农产品对我国农业的冲击，增强使我国农产品的国际竞争能力。（新品种）种子行业是有巨大发展潜力的新兴产业。全世低价位，每年售出8亿公斤杂交种子，销售额仅48亿元人民币，实现利润25亿元。加入WTO 以后，与跨国公司的竞争会推动国内种子市场价格合理上扬，销售额与利润都会翻番。周边国家的种子价格比国内高得多，这就使我国种子产业有较好的国际空间，预计短期内我国玉米种子的海外市场份额会超过20亿元人民币；杂交稻、蔬菜、西甜瓜、油菜种子在近期内至少有30亿元的技术市场。
优质专用木质原材料生产，环境建设高抗植物材料的培育都对新品种培育提出了更高的要求，由草浆向木浆造纸的过渡，需要大量的优质纤维用材林资源，纤维质量好，制浆污染小的原料品种是保证我国制浆造纸业健康发展的关键。西部大开发，生态建设是切入点和基础，对高抗性植物材料的需求非常迫切。
我国畜牧年产值达8000多亿元，大多畜禽品种急需更新换代，向优质专用和特色风味方向发展，因此畜禽优质专用有着广阔的市场，本项目预期预计每年可产生直接经济效益10—15亿元，同时每年可产生间接经济效益和社会效益30-50亿元以上。
（二） 现代节水农业技术
淡水资源不足是个全球性问题，将成为世界农业和社会发展的重要制约因素。我国人均水资源约为世界人均水资源量的14。近20年间，全国每年旱灾受灾面积占总耕地面积的30%左右。重要的问题还在于，在一个淡水资源严重不足、深受干旱威胁的人口和农业大国，存在着水资源严重浪费和水