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我國大豆產業發展還需夯實基石

2018-10-07 21:39:30來源: 中國食品報網

   大豆是重要的糧食作物和經濟作物,為人類提供豐富、優質的油脂和蛋白資源。無論大豆油還是作為飼料的豆粕,我國一直都是消費大國,消費量居世界第一位。我國擁有世界上最為豐富的大豆種質資源,而大豆生產和科研水平與國外相比,還存在不小的差距。數據顯示,美國的大豆相關研究論文總量占全球總發文量的44%,在大豆相關發明專利授權數量上也占據優勢。如何加強大豆的基礎科學研究和產業化創新,實現我國大豆的“綠色革命”,讓我們來聽聽專家的分析——

  大豆生產和科研水平亟待迎頭趕上

  大豆是我國重要的糧食作物和經濟作物,為人類提供豐富、優質的油脂和蛋白資源。無論大豆油還是作為飼料的豆粕,我國一直都是消費大國,消費量居世界第一位。2017年,我國消費大豆油1740萬噸,占全球消費總量的30.9%;消費豆粕7407萬噸,占全球消費總量的31.7%。

  隨著人口增長、人民生活水平的提高和飲食結構的變化,我國對大豆的需求逐年增加,供求矛盾日益突出。1995年以前我國一直是大豆凈出口國;1995年,國家調整大豆進出口政策,增加進口,減少出口,我國首次成為大豆進口國,隨后呈逐年上升趨勢;2000年進口突破1000萬噸;2010年突破5000萬噸;2017年高達9553萬噸。目前,我國大豆對外依存度高達87%以上,為世界最大的大豆進口國,且2017年的進口主要來源于巴西、美國和阿根廷,分別占我國進口總量的53%、34%和7%。

  近年來,我國大豆科研水平有了明顯的提升,但與美國相比還有不小的差距。對近年來大豆相關研究的SCI論文進行統計,結果表明,美國以絕對的數量和質量優勢占據全球大豆研究發文量的首位,其研究論文總量占全球總發文量的44%,且發文量排名前10位的機構均來自美國。在大豆相關發明專利授權數量上,美國也雄踞榜首。

  通過大豆核心專利的技術布局分析發現,核心專利和相關技術主要掌握在外國公司手中,這些公司通過對大豆種子技術的掌控來實現對產業鏈源頭的壟斷。在育種技術上,美國育種公司已經開始了分子育種,而我國基本以傳統育種方式為主,在育種效率和對具體性狀的精確改良上明顯落后于美國。

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  制約我國大豆產業發展的三大短板

  大豆單產未有突破進展,顯著低于其他主要作物 隨著育種技術的發展,作物單產都有了不同程度的提高。美國農業部(USDA)統計結果顯示,自20世紀60年代至今,全球小麥、玉米和水稻單產都有了質的提高。小麥平均單產從40—50公斤/畝提高到了約350公斤/畝,水稻從130公斤/畝左右提高到約440公斤/畝,玉米從80公斤/畝左右提高到約400公斤/畝。然而,大豆單產相對增長緩慢,目前平均單產僅約120公斤/畝。

  基礎平臺建設落后,制約大豆科技創新的長遠發展 目前,國外已經建立了若干與大豆相關的數據庫,這些數據庫整合了大豆基礎研究的不同類型成果。尤為重要的是,美國農業部有機認證(USDA)建立了完全免費共享的種質資源數據庫,其中涵蓋了所收集到的世界各地的大豆種質資源、一系列的重組自交系、單片段替換系,多年多點的系統性狀考察及遺傳分析結果。這些數據庫的建立,在促進科學研究與生產實踐相結合的同時,避免了一些重復性的工作。我國對大豆的基礎科學研究也正在逐步趕上,但從目前來看,在數據共享方面相較于國外仍存在較大差距。

  大豆研發經費投入低于其他主糧作物 總體上看,大豆研究水平總體低于其他主要作物。我國對大豆研發經費投入較少,是制約我國大豆科技創新的重要原因之一。對近年來國家自然科學基金委員會在水稻、小麥、玉米、大豆4種主要作物研究的資助金額統計表明,大豆的資助金額最少,為4.61億元,僅為水稻資助金額的26%;對2016—2017年國家重點研發計劃中“農林科技”類項目的資助統計表明,對大豆的資助金額最少,僅為0.89億元。

  增強大豆生產能力是發展關鍵

  我國大豆需求持續增加,缺口逐步加大 隨著人口的持續增長,城鎮化建設的進一步推進,膳食結構的不斷升級,我國對糧食的剛性需求還將持續增加。如果我國大豆生產不能實現突破性進展,那么在未來相當長的一段時間內,我國的大豆消費還將依賴進口,并且進口量還將繼續增加。

  增強大豆生產能力是解決我國大豆需求的根本途徑 目前,我國的進口大豆主要來源于巴西、美國和阿根廷。然而,巴西和阿根廷的大豆種子基本來源于美國種業,所以從某種意義上講,我國大豆進口90%以上受控于美國種業,這極大地影響了我國的大豆產業乃至糧食安全。一方面,大豆高進口比例會導致我國食物結構和供給的不穩定。另一方面,目前大豆定價權完全掌控于國外。

  從長遠發展來看,增強大豆生產能力,是解決我國大豆需求、保障國家糧食安全的根本途徑。

  我國大豆科研應圍繞八個方面進行

  開展高產突破性技術研究 單產低是我國大豆產業面臨的最大困境,所以提高大豆單產是扭轉我國大豆被動局面的首要任務。在過去幾十年中,水稻、小麥、玉米等作物單產的提高,很大程度上得益于半矮稈基因和雜種優勢等“綠色革命”技術的突破。對于大豆而言,雖然育種學家在過去的育種過程中針對一些性狀進行了改良,單產有了一定的提高,但尚未形成突破性技術,大豆單產并未實現質的提高。未來,應大膽開拓創新思維,開展大豆超高產的分子基礎和育種技術研究,創制革命性品種,實現大豆的“綠色革命”。

  開展大豆耐逆適應性研究 增加大豆種植面積耕地面積是保障糧食生產的首要因素,除了18億畝“紅線”耕地外,我國還有11.7億畝的鹽堿、灘涂、高寒、高旱等邊際土地可改造使用,這為我國大豆發展提供了新方向。此外,通過開拓新的海外大豆市場,如非洲、拉美等,豐富大豆進口來源地,也是解決我國大豆進口渠道單一的重要途徑之一。這些都需要加強大豆耐逆適應性(如抗旱、耐鹽堿、廣適性等)研究,從而拓展大豆種植區域,增加大豆生產能力。

  研發豆粕替代飼料 以緩解大豆缺口對下游產業的沖擊和影響,豆粕飼料是我國大豆的最主要用途之一,我們應加大豆粕替代飼料研發,以解決大豆缺口對下游產業的沖擊和影響。近年來,我國飼草產業快速發展可在一定范圍內替代豆粕,如苜蓿、甜高粱、棉籽粕、菜籽粕等。但是,目前這些替代品還需要添加別的產品,并進行合理搭配,才能取得好的效果。飼用大豆雖然已展現了很好的應用前景,但其相應的品種還很少,且配套技術匱乏。加強飼用大豆選育,并及時應用于畜牧生產,也是解決我國大豆缺口的重要途徑之一。

  加快分子設計育種創新體系建設 分子設計育種創新體系建設為我國育種技術發展帶來了新的機遇。抓住機遇,加快分子設計育種創新體系建設,將引領大豆育種實現跨越式發展,從而有機會趕超國外大豆生產。

  推動人工智能育種技術的發展 引領大豆育種技術的創新人工智能,為未來育種技術的革新提供了巨大的契機,也成為我國引領國際大豆育種技術創新的一個新機遇。通過三維大豆形態模擬重建表型關聯基因組學,將實現計算機數字化模擬基因不同組合方式下的植株表型特征,這將會帶來育種技術的新變革。實現人工智能育種方案的設計,將極大推動我國由傳統育種及分子設計輔助育種向人工智能育種的轉變,可以針對不同區域智能培育高產、優質、多抗品種。同時,人工智能育種系統的高效性,能夠極大加速新品種培育的速度。

  加大種質資源的系統評價、挖掘利用、創制與共享大力開展種質資源研究與創新 開展我國特有野生資源的基因組、表型組分析,構建大豆育種核心資源數據庫,分析大豆優異親本形成的系譜特征及其遺傳演變規律,深入解析大豆的起源與進化路徑,為大豆發展奠定基礎材料。

  推動自主性整合公共數據庫建設 健全數據共享機制,整合各種組學數據,建立系統的整合型公共數據庫,實現公共數據庫實時性、系統性、高效性、共享性,為功能基因組和種質創新奠定基礎。

  組建大豆創新國家實驗室 以國家重大需求為導向,整合目前各機構的優勢力量,完善大豆科技創新鏈的研發布局。通過國家實驗室的建設和人才培養,進一步提高我國大豆科技原始創新能力,實現大豆產業的高質量發展。

  (田志喜 劉寶輝)

 

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