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我国大豆产业发展还需夯实基石


  大豆是重要的粮食作物和经济作物,为人类提供丰富、优质的油脂和蛋白资源。无论大豆油还是作为饲料的豆粕,我国一直都是消费大国,消费量居世界第一位。我国拥有世界上最为丰富的大豆种质资源,而大豆生产和科研水平与国外相比,还存在不小的差距。数据显示,美国的大豆相关研究论文总量占全球总发文量的44%,在大豆相关发明专利授权数量上也占据优势。如何加强大豆的基础科学研究和产业化创新,实现我国大豆的“绿色革命”,让我们来听听专家的分析——大豆生产和科研水平亟待迎头赶上

  大豆是我国重要的粮食作物和经济作物,为人类提供丰富、优质的油脂和蛋白资源。无论大豆油还是作为饲料的豆粕,我国一直都是消费大国,消费量居世界第一位。2017年,我国消费大豆油1740万吨,占全球消费总量的30.9%;消费豆粕7407万吨,占全球消费总量的31.7%。

  随着人口增长、人民生活水平的提高和饮食结构的变化,我国对大豆的需求逐年增加,供求矛盾日益突出。1995年以前我国一直是大豆净出口国;1995年,国家调整大豆进出口政策,增加进口,减少出口,我国首次成为大豆进口国,随后呈逐年上升趋势;2000年进口突破1000万吨;2010年突破5000万吨;2017年高达9553万吨。目前,我国大豆对外依存度高达87%以上,为世界最大的大豆进口国,且2017年的进口主要来源于巴西、美国和阿根廷,分别占我国进口总量的53%、34%和7%。

  近年来,我国大豆科研水平有了明显的提升,但与美国相比还有不小的差距。对近年来大豆相关研究的SCI论文进行统计,结果表明,美国以绝对的数量和质量优势占据全球大豆研究发文量的首位,其研究论文总量占全球总发文量的44%,且发文量排名前10位的机构均来自美国。在大豆相关发明专利授权数量上,美国也雄踞榜首。

  通过大豆核心专利的技术布局分析发现,核心专利和相关技术主要掌握在外国公司手中,这些公司通过对大豆种子技术的掌控来实现对产业链源头的垄断。在育种技术上,美国育种公司已经开始了分子育种,而我国基本以传统育种方式为主,在育种效率和对具体性状的精确改良上明显落后于美国。

  制约我国大豆产业发展的三大短板

  大豆单产未有突破进展,显著低于其他主要作物

  随着育种技术的发展,作物单产都有了不同程度的提高。美国农业部(USDA)统计结果显示,自20世纪60年代至今,全球小麦、玉米和水稻单产都有了质的提高。小麦平均单产从40—50公斤/亩提高到了约350公斤/亩,水稻从130公斤/亩左右提高到约440公斤/亩,玉米从80公斤/亩左右提高到约400公斤/亩。然而,大豆单产相对增长缓慢,目前平均单产仅约120公斤/亩

  基础平台建设落后,制约大豆科技创新的长远发展

  目前,国外已经建立了若干与大豆相关的数据库,这些数据库整合了大豆基础研究的不同类型成果。尤为重要的是,美国农业部有机认证(USDA)建立了完全免费共享的种质资源数据库,其中涵盖了所收集到的世界各地的大豆种质资源、一系列的重组自交系、单片段替换系,多年多点的系统性状考察及遗传分析结果。这些数据库的建立,在促进科学研究与生产实践相结合的同时,避免了一些重复性的工作。我国对大豆的基础科学研究也正在逐步赶上,但从目前来看,在数据共享方面相较于国外仍存在较大差距。

  大豆研发经费投入低于其他主粮作物

  总体上看,大豆研究水平总体低于其他主要作物。我国对大豆研发经费投入较少,是制约我国大豆科技创新的重要原因之一。对近年来国家自然科学基金委员会在水稻、小麦、玉米、大豆4种主要作物研究的资助金额统计表明,大豆的资助金额最少,为4.61亿元,仅为水稻资助金额的26%;对2016—2017年国家重点研发计划中“农林科技”类项目的资助统计表明,对大豆的资助金额最少,仅为0.89亿元。

  增强大豆生产能力是发展关键

  我国大豆需求持续增加,缺口逐步加大随着人口的持续增长,城镇化建设的进一步推进,膳食结构的不断升级,我国对粮食的刚性需求还将持续增加。如果我国大豆生产不能实现突破性进展,那么在未来相当长的一段时间内,我国的大豆消费还将依赖进口,并且进口量还将继续增加。

  增强大豆生产能力是解决我国大豆需求的根本途径目前,我国的进口大豆主要来源于巴西、美国和阿根廷。然而,巴西和阿根廷的大豆种子基本来源于美国种业,所以从某种意义上讲,我国大豆进口90%以上受控于美国种业,这极大地影响了我国的大豆产业乃至粮食安全。一方面,大豆高进口比例会导致我国食物结构和供给的不稳定。另一方面,目前大豆定价权完全掌控于国外。

  从长远发展来看,增强大豆生产能力,是解决我国大豆需求、保障国家粮食安全的根本途径。

  我国大豆科研应围绕八个方面进行

  开展高产突破性技术研究

  单产低是我国大豆产业面临的最大困境,所以提高大豆单产是扭转我国大豆被动局面的首要任务。在过去几十年中,水稻、小麦、玉米等作物单产的提高,很大程度上得益于半矮秆基因和杂种优势等“绿色革命”技术的突破。对于大豆而言,虽然育种学家在过去的育种过程中针对一些性状进行了改良,单产有了一定的提高,但尚未形成突破性技术,大豆单产并未实现质的提高。未来,应大胆开拓创新思维,开展大豆超高产的分子基础和育种技术研究,创制革命性品种,实现大豆的“绿色革命”

  开展大豆耐逆适应性研究

  增加大豆种植面积耕地面积是保障粮食生产的首要因素,除了18亿亩“红线”耕地外,我国还有11.7亿亩的盐碱、滩涂、高寒、高旱等边际土地可改造使用,这为我国大豆发展提供了新方向。此外,通过开拓新的海外大豆市场,如非洲、拉美等,丰富大豆进口来源地,也是解决我国大豆进口渠道单一的重要途径之一。这些都需要加强大豆耐逆适应性(如抗旱、耐盐碱、广适性等)研究,从而拓展大豆种植区域,增加大豆生产能力。

  研发豆粕替代饲料

  以缓解大豆缺口对下游产业的冲击和影响,豆粕饲料是我国大豆的最主要用途之一,我们应加大豆粕替代饲料研发,以解决大豆缺口对下游产业的冲击和影响。近年来,我国饲草产业快速发展可在一定范围内替代豆粕,如苜蓿、甜高粱、棉籽粕、菜籽粕等。但是,目前这些替代品还需要添加别的产品,并进行合理搭配,才能取得好的效果。饲用大豆虽然已展现了很好的应用前景,但其相应的品种还很少,且配套技术匮乏。加强饲用大豆选育,并及时应用于畜牧生产,也是解决我国大豆缺口的重要途径之一。

  加快分子设计育种创新体系建设

  分子设计育种创新体系建设为我国育种技术发展带来了新的机遇。抓住机遇,加快分子设计育种创新体系建设,将引领大豆育种实现跨越式发展,从而有机会赶超国外大豆生产。

  推动人工智能育种技术的发

  引领大豆育种技术的创新人工智能,为未来育种技术的革新提供了巨大的契机,也成为我国引领国际大豆育种技术创新的一个新机遇。通过三维大豆形态模拟重建表型关联基因组学,将实现计算机数字化模拟基因不同组合方式下的植株表型特征,这将会带来育种技术的新变革。实现人工智能育种方案的设计,将极大推动我国由传统育种及分子设计辅助育种向人工智能育种的转变,可以针对不同区域智能培育高产、优质、多抗品种。同时,人工智能育种系统的高效性,能够极大加速新品种培育的速度

  加大种质资源的系统评价、挖掘利用、创制与共享

  大力开展种质资源研究与创新开展我国特有野生资源的基因组、表型组分析,构建大豆育种核心资源数据库,分析大豆优异亲本形成的系谱特征及其遗传演变规律,深入解析大豆的起源与进化路径,为大豆发展奠定基础材料。

  推动自主性整合公共数据库建设

  健全数据共享机制,整合各种组学数据,建立系统的整合型公共数据库,实现公共数据库实时性、系统性、高效性、共享性,为功能基因组和种质创新奠定基础。

  组建大豆创新国家实验室

  以国家重大需求为导向,整合目前各机构的优势力量,完善大豆科技创新链的研发布局。通过国家实验室的建设和人才培养,进一步提高我国大豆科技原始创新能力,实现大豆产业的高质量发展。

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