一、引 言
農業是國民經濟的基礎，而基礎農學學科發展又是農業科技進步、發展的基礎。當前，我國正處在以城帶鄉、以工促農的歷史階段，促進農業發展方式轉變已經成為我國重要的戰略選擇。隨著我國經濟社會的快速發展，基礎農學在發展現代農業、建設中國特色農業現代化中的重要作用日益凸顯。
“2010年基礎農學學科發展研究”是在“2006—2007年基礎農學學科發展研究”、“2008—2009年基礎農學學科發展研究”基礎上進行的，是近年基礎農學學科發展提高的體現。連續開展基礎農學學科發展研究，一方面表明了基礎農學在我國農業科技中具有基礎性、全局性、前瞻性的重要作用，反映了基礎農學近年來受到農業科技界倍受重視、學術活躍和學科快速發展的狀況；另一方面，也表明了基礎農學的內涵豐富、領域眾多與博大精深，需要我們根據現代農業科技發展不斷地去研究、去拓展、去創新。
在“2006—2007年基礎農學學科發展研究”中，選擇了農業植物學、植物營養學、昆蟲病理學、農業微生物學、農業分子生物學與生物技術、農業數學、農業生物物理學、農業氣象學、農業生態學、農業信息科學等10大分支領域開展專題研究。在“2008—2009年基礎農學學科發展研究”中，選擇了作物種質資源學、作物遺傳學、作物生物信息學、作物生理學、作物生態學、農業資源學、農業環境學等7大分支領域開展專題研究?！?010年基礎農學學科發展研究”根據基礎農學學科及其分支領域的進展實際以及未來發展的引領作用，確定了農業生物技術、植物營養、灌溉排水、耕作學與農作制度、農業環境、農業信息、農產品貯藏與加工、農產品質量安全、農業資源與區劃9大分支領域進行專題研究。從這3次基礎農學學科發展研究來看，其中2次選擇了農業生物技術、植物營養、農業信息、農業資源、農業環境、作物遺傳等最為活躍、進展最快、最為急需的分支領域作為研究專題；而農產品質量安全、農產品貯藏與加工、農業資源環境是近年來農業科學中的熱點、難點和焦點問題，與農業可持續發展和城鄉居民健康生活息息相關，引起了全社會的普遍關注；灌溉排水、耕作學與農作制度既是一個傳統的命題，也是一個應該繼續加強的現代農業熱點課題，應賦予新的內容的新的使命。
基礎農學學科是農業科學的技術基礎；它不僅可以促進農業科技進步和創新，而且可以推動農業和農村經濟持續穩定發展?；A農學是基礎研究在農業領域中的應用和體現，包括農業基礎研究和農業應用基礎研究兩個方面；基礎農學是農業應用和開發研究的基石，是農業高新技術產生和發展的源泉。因此，基礎農學學科發展在一定程度上決定著農業科技以及農業發展方式的走勢和未來。
基礎農學學科是生物學的一個分支學科，是認識與農業有關的自然現象、揭示農業客觀規律及其原理，研究農業生產體系中的自然現象及其現象本質的學科，其目的是為充分開發利用和保護農業自然資源，協調農業生產與環境之間的關系，防止有害生物和不良環境對農業的破壞，以期獲得農業生產的最佳組合，提高農產品的產量和品質及其生產效率，促進高產、優質、高效、生態、安全農業的發展，有效保障國家食物安全、生態安全，持續增加農民收入，提高農產品的國際競爭力。
基礎農學學科概念是一個綜合、動態、發展的概念，隨著經濟和科技的發展，在不同歷史時期有著不同的內涵。早在幾千年前，人類在進行農耕、放牧的實踐中，通過觀察、描述、認識、總結，積累了有關植物、動物、微生物的豐富知識。我國《詩經》、《齊民要術》上就記載了大量的草木鳥蟲魚的名稱及其實際應用。人類生產、生活實踐，催生了傳統農學的形成、發展。進入19世紀，受物理學、化學、生物學等基礎科學發展的影響，特別是受近年來生物技術、信息技術的影響，基礎農學及其相關分支領域開始形成并得到了迅速發展，從此跨入了現代科學的行列。20世紀90年代以來，隨著現代科學技術的迅猛發展，特別是數、理、化、天、地、生等基礎科學對農業科學的滲透，以及物聯網、云計算技術等信息技術手段的應用，基礎農學學科研究出現了新特點、新趨勢。即：農業基礎研究與農業科技、農業生產結合越來越密切，正在走向一體化和綜合化；基礎科學對農業基礎研究的滲透日趨明顯，不斷產生新的邊緣學科、交叉學科和綜合學科；農業基礎研究向微觀和宏觀兩個方向發展，既結合又促進，加快了科研進展與突破；農業基礎研究借助現代實驗工具和理論方法，實現了試驗研究手段的現代化；農業基礎研究國際競爭與合作、交流與限制并存，形成了十分復雜的態勢。隨著基礎農學研究及其成果轉化與推廣，必將為解決全球人口高峰期的食物安全問題做出新的貢獻。
我國從19世紀引進基礎農學，歷經清王朝、北洋政府和國民黨政府三個時期，學科發展一直停滯不前。新中國誕生后，基礎農學學科發展進入了一個新的時代，其歷程大致可劃分為四個階段：一是全面起步階段（1949—1965年），新中國成立之初即組建了相關科研機構，到20世紀50年代中期，我國農業科研機構已發展到205個，科研人員增加到近萬人。雖然也受到了一些干擾，但是已經全面起步，為基礎農學的健康發展奠定了基礎。二是曲折與破壞階段（1966—1976年），1966年開始持續10年之久的“文化大革命”，使我國基礎農學事業受到嚴重破壞。三是恢復與調整階段（1977—1985年），黨中央在百廢待舉的形勢下，恢復重建了科研機構，落實了知識分子政策，組織制定了全國科技發展規劃綱要，并在1978年3月召開了全國科學大會，標志著科學春天的到來。四是改革與發展階段（1986年—至今），通過實施一系列的改革與發展措施，基礎農學學科發展與農業生產“兩張皮”問題有所好轉，一批學科研究成果實現了商品化、產業化，學科結構調整進一步優化，自主創新能力顯著提升。
近年來，我國高度重視基礎農學學科建設，取得了基礎農學研究和應用的累累碩果。例如，在農業生物技術領域，抗蟲棉實現了轉基因作物的產業化?？瓜x棉是我國獨立開展轉基因育種，打破跨國公司壟斷，搶占國際生物技術制高點的成功范例。1991年，“863”計劃啟動轉基因抗蟲棉研究項目，僅用五年時間成功研制出擁有自主知識產權的轉基因抗蟲棉，使我國成為世界上第二個擁有抗蟲棉自主知識產權的國家。10多年來，我國先后成功研制了單價、雙價轉基因抗蟲棉，得到了轉化與推廣，創造了巨大的經濟、社會和生態效益。截止2009年，Bt棉花的種植面積已達400萬hm2，占棉花種植總面積的75%；國產抗蟲棉累計推廣面積1.27億畝以上，增收節支約338億元人民幣。在灌溉排水技術領域，節水農業技術取得突破。初步形成了抗旱節水型作物鑒定評價技術，篩選出一批抗旱節水新材料和新品種，提出了水分虧缺補償響應機制的節水高產與營養補償技術，建立了主要作物調虧灌溉、控制性分根交替灌溉等技術。開發了激光控制平地鏟運設備和相應的液壓升降控制系統，使灌水均勻度提高20%~30%，灌溉水利用率提高30%~40%。建立了微灌產品快速開發平臺，研發了一批環保高效低成本的雨水集蓄新材料，研制出SWR-4型管式土壤剖面水分傳感器實驗樣機，開發了PY系列、ZY系列和GJY系列噴頭。我國在重點缺水地區建立了現代節水農業技術集成示范區，大田棉花膜下滴灌、旱作雨水集蓄高效利用和行走式蓄水保墑抗旱灌溉等綜合節水技術的應用面積達到世界之最。在農業資源與區劃領域，豐富和發展了土壤質量內涵，拓展了農業土壤功能；研發了緩解水資源脅迫、應對氣候變化的抗旱節水技術，以及增強農業水資源生產效率技術；研究發展了農業氣候資源區劃、調控理論和災害防御技術；加強了農業微生物菌種資源收集和保藏，數量顯著增加；研發了一系列的高效施肥技術及新型肥料；探索形成了農業廢棄物資源高附加值化利用技術；強化了農業資源監測技術研發與應用；完善了農產品產業帶理論，加強了農業功能區劃研究。圍繞農產品產業帶發展，農業部先后頒布實施了《優勢農產品區域布局規劃》和《特色農產品區域布局規劃》，經過建設和發展，初步形成了具有中國特色的優勢農產品產業帶、特色農產品產業帶，為現代農業建設奠定了重要的地域空間基礎。
隨著知識經濟、市場經濟的發展，第一產業在GDP中的比例越來越小，但農業的功能不僅沒有減弱，而且得到了進一步加強。與此相適應，農業基礎研究的地位與作用日益凸顯，主要體現在：農業基礎研究是衡量國家農業科研水平的重要標志；農業基礎研究提出新概念、新理論、新方法是推動農業科技進步和創新的動力；農業基礎研究定位觀察和基礎數據積累是國家農業宏觀決策重要的科學依據；農業基礎研究的成果轉化與推廣應用，可以促進農業和農村經濟持續穩定發展。
目前，我國基礎農學學科及各分支領域逐步發展起來，形成了門類比較齊全的學科體系，并獲得了重要進展與突破，產生了新理論、新方法、新技術，涌現出一些新思路、新見解、新觀點，某些領域已接近或達到世界先進水平。但是，我國基礎農學學科起步晚，發展滯后，同發達國家比較，還存在較大差距。我們要按照“自主創新，重點跨越，支撐發展，引領未來”要求，密切聯系我國農業、農村、農民實際，充分認識加強基礎農學發展的戰略需求，加快改革和發展，完善體制機制，加大投入力度，加強國際交流與合作，以人才建設為核心，組織精干高效的科研隊伍，選擇有基礎、有優勢的國際學科前沿以及影響國計民生、具有全局性的重點領域和急需服務“三農”的重大理論、技術問題，聯合攻關，實現跨越式發展，為發展現代農業奠定堅實的技術基礎。
二、最新研究進展
新中國成立以來，尤其在改革開放以后，基礎農學發展獲得了長足發展，形成了許多新方法、新技術、新成果、新見解、新觀點，進展喜人，并且在許多領域取得了重大進展與突破?，F從農業生物技術、植物營養學、灌溉排水、耕作學與農作制度、農業環境、農業信息學、農產品貯藏與加工學、農產品質量安全學、農業資源與區劃等9大分支領域分別闡述其最新研究進展。
?。ㄒ唬┺r業生物技術
農業生物技術是以農業應用為目的，以農業生物為主要研究對象，以基因工程、細胞工程、微生物工程、蛋白質（酶）工程等現代生物技術為主體的綜合性技術體系；或者說，它是以作物為研究對象，主要采用植物轉基因技術和分子標記輔助育種技術。
1.農業生物技術發展概述
20世紀以來，生命科學領域的一系列重大科學與技術成果，加快了農業生物技術的產生和發展，如功能基因的克隆、鑒定和開發應用，轉基因技術，基因藥物，重組疫苗，生物反應器等前沿和關鍵技術均取得重大突破。特別是進入20世紀90年代以來，生物技術領域不斷取得新突破，農業生物技術特別是轉基因技術的突飛猛進正形成新的農業產業革命；隨著基因組學的迅速發展，擬南芥、水稻等農作物以及眾多動植物病原微生物和殺蟲、固氮等有益微生物的基因組測序完成，顯示出巨大的應用價值和商業前景，一個全球性的農業生物技術產業正在蓬勃發展。
當前，農業基礎研究進入“分子農業時代”，形成了以功能基因組和蛋白組學研究為方向，以多學科交叉為基礎，微觀與宏觀相結合的研究體系；以探索重要農作物農藝、生產、品質等重要性狀表達的遺傳、生長、發育分子調控機理的研究，已全面展開。當今世界，農業生物技術已經成為國際生物技術領域的競爭焦點。
我國高度重視發展農業生物技術，把發展生物技術作為促進農業發展、增強農業國際競爭力的重要舉措。我國于20世紀80年代啟動了農業生物技術研究，并于列入國家高技術發展計劃（即“863”計劃）；2008年，國家正式啟動了轉基因生物新品種培育重大科技專項。在《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006—2010）》確定的十六個國家重大專項中，轉基因生物新品種培育及其產業化是唯一的一個農業項目。經過20多年的發展，我國涉及農業生物技術的各類研究機構已達到200多家，在國家層面上，初步形成了從基礎研究、前沿技術研究到產品開發相互銜接、相互促進、相互協調的創新體系，農業生物技術已經成為了農業發展的新的增長點。
2.農業生物技術研究進展
基因組學的研究由以大規模測序為代表的結構基因組學研究正在向以功能鑒定為主的功能基因組學研究轉移，農作物育種思想也從傳統雜交育種轉變到分子育種及分子與傳統相結合的育種。中國農業科學院蔬菜花卉研究所發起和主導的國際黃瓜基因組計劃，完成了黃瓜基因組的精細圖，共有約3.5億個堿基對，取得了重大成果。我國科學家主導的有14個國家參加的聯合團隊開展了馬鈴薯基因組的全序列測定工作，目前圍繞基因組序列的轉錄組測序、基因注釋、比較基因組分析等工作正在緊張有序的進行，基因組“藍圖”繪制完成。我國科學家對40個品系的家蠶基因組序列進行了分析，繪制完成了世界上第一張基因組水平上的蠶類單堿基遺傳變異圖譜。繼我國科學家參與的水稻基因組框架圖和精細圖完成后，又成功地使用全基因組寡核苷酸微陣列調查了超級雜交水稻LYP9的轉錄組譜及其親本，進一步探索研究了控制雜種優勢的表達基因。中國農業科學院于2005年完成了分離自我國南方水稻根際的聯合固氮斯氏假單胞菌全基因組測序及功能注釋工作，為進一步深入研究聯合固氮基因網絡調控奠定了良好的工作基礎。從微生物中克隆了36種新殺蟲晶體蛋白基因，并廣泛應用于新的抗蟲玉米和棉花品種的選育；從極端污染環境中分離鑒定了一批抗逆、抗除草劑等新基因，并獲得抗草甘膦轉基因油菜、玉米、小麥、棉花以及耐鹽轉基因油菜。
我國在功能基因突變體研究中取得了重大進展，已獲得在水稻的T-DNA插入突變體超過30萬個，居于世界前列；同時，也獲得了大量的EMS誘變的水稻突變體，建立了世界第一個植物hpRNA基因沉默突變體庫，居于世界領先地位。我國植物代謝組學的研究正在逐步展開，中國農業科學院生物技術研究所范云六院士主持的“Harvest Plus－China”項目于2004年啟動，目前進展順利，已經培育出一批富含微量營養素的作物新品種/品系，并建立了全國性的生物強化研發隊伍和組織機構。
蛋白質組學誕生大約僅僅15年的時間，作為一門新興學科，蛋白質組學已經滲透到我國作物科學研究中的各個領域。我國在蛋白質組學的總體研究中居于世界前列，近幾年我國科學家在國際蛋白質組學主要刊物《分子細胞蛋白質組學》、《蛋白質組研究》和《蛋白質組學》上發表的論文數量列世界第二位。在作物抗逆研究方面，我國加深了對于植物逆境耐受分子機理的認識，提出玉米的低磷耐受性可能與根細胞的碳代謝和細胞增殖調控等有關；在作物種種子和果實發育研究方面，我國篩選鑒定了小麥種子優質貯藏蛋白，提出在水稻灌漿過程中心碳代謝向乙醇酵解途徑的轉化是籽粒適應低氧環境并保證輸入糖流向淀粉合成的關鍵代謝環節之一，鑒定了棉纖維發育的一些關鍵蛋白，分析了麻瘋樹種子油體蛋白質組學。
近10多年來，小分子RNA研究異軍突起，植物小RNA的克隆工作已經獲得長足的進步。我國在作物小RNA的研究中取得很大進展，如我國對水稻，小麥，玉米，油菜，大豆，棉花，馬鈴薯，短柄草，衣藻中的小RNA均進行了高通量測序工作；其中，對小麥，油菜，棉花， 短柄草，衣藻的小RNA高通量測序工作均是世界上首次。伴隨著研究的開展，同時獲得了一些新的功能性小RNA。
目前，全球共有50多種轉基因植物產品被正式批準投入商品化生產。2008年全球轉基因作物種植達1.34億hm2，約占全球耕地面積的8%以上；2007年轉基因作物種子銷售和技術轉讓費高達100億美元，預計2010年全球轉基因作物市場價值將達到1,500億美元以上。農業生物技術在在基因工程疫苗、新型飼料酶制劑、動植物生物反應器、動物體細胞克隆技術等領域，均有重大進展。
3.農業生物技術重大成果
近年來，農業生物技術領域取得了以下重大成果。一是抗蟲棉實現了轉基因作物的產業化?？瓜x棉是我國獨立開展轉基因育種，打破跨國公司壟斷，搶占國際生物技術制高點的成功范例。1991年，“863”計劃啟動轉基因抗蟲棉研究項目，僅用五年時間成功研制出擁有自主知識產權的轉基因抗蟲棉，使我國成為世界上第二個擁有抗蟲棉自主知識產權的國家。十多年來，我國先后研制成功了單價、雙價轉基因抗蟲棉，得到了轉化與推廣，創造了巨大的社會、經濟和生態效益。截止2009年，Bt棉花的種植面積已達400萬hm2，占棉花種植總面積的75%；國產抗蟲棉累計推廣面積1.27億畝以上，增收節支約338億元人民幣。二是抗蟲轉基因水稻獲得生產應用安全證書。我國已育成一批抗病蟲性好、產量高、品質優的轉基因水稻品系，如“華恢1號”、“Bt汕優63”等。2009年，轉基因水稻在湖北省獲得了生產應用的安全證書，在國內外引起了高度關注和反響。轉基因水稻是我國即將推廣生產應用的首例轉基因糧食作物。三是轉基因植酸酶玉米獲得生產應用安全證書。轉基因植酸酶玉米通過了轉基因安全性評價，2009年獲得在山東省生產應用的安全證書。我國擁有轉基因植酸酶玉米的全部知識產權，轉植酸酶基因玉米是全球第一例通過綠色農業生產模式替代工業生產模式來生產植酸酶，堪稱低碳農業的典范。
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植物營養學是農業生物學的一個重要分支，是一門與多學科相互聯系、相互交叉和相互滲透的學科，它是研究土壤物質的形態轉化、植物吸收、運輸和利用的規律以及植物與外界環境之間物質和能量交換的科學。具體來說，植物營養學是以“土壤-植物”系統為對象，研究植物營養物質在土壤中的形態、轉化與生物有效性，植物活化、吸收、轉運和利用、及養分的生理功能，植物響應營養脅迫的機制與適應途徑，以及通過合理施用肥料或遺傳改良技術，實現資源高效利用、作物高產優質、生態環境安全的目標。
1.植物營養學發展概述
植物營養學研究的核心內容包括：維持和改善實現作物高產高效的土壤條件，研究植物營養的土壤環境與過程，并揭示植物活化、吸收、利用土壤養分的生理與遺傳機制，闡明”土壤-植物”的互作機制及其調控途徑，實現作物高產與資源高效、可持續農業發展的重大需求。
植物營養學的發展經歷了碳素陰陽學說、腐殖質陰陽學說、氮素陰陽學說、礦質營養學說等幾個階段，其誕生源自十九世紀中期德國化學家李比希（Liebig）的“礦質營養學說”、“最小養分律”理論和“養分歸還學說”三大學說，這三大學說開創了植物營養的基本理論。20世紀，植物營養學快速發展壯大，并逐步形成多個分支學科。到目前，植物營養學已經從簡單的現象描述發展到機理研究，從單一學科發展到一個高度分化又高度綜合的學科體系。廣義的植物營養學主要包括植物營養元素的土壤化學、植物營養生理學、植物營養生態學、肥料學與現代施肥技術、植物營養遺傳學等研究方向。
我國植物營養學科建立于20世紀初期，在農業生產中一直具有舉足輕重的作用。近年來，學科研究快速發展，已經成為以“植物-土壤”互作的根際理論為核心，以作物高產、資源高效和環境保護為目標，充分挖掘植物和微生物等生物資源潛力，綜合利用生物調控及養分管理技術來實現作物高產高效的研究體系，并形成了以植物營養生理與遺傳，“土壤-植物”互作與調控、養分資源管理、污染物控制和治理等為主要研究領域的系統綜合學科。
2.植物營養學研究進展
當前，植物營養學的理論研究和應用正處在快速發展階段。一是現代植物營養理論不斷用于指導傳統生產實踐體系和多樣化的自然生態系統；二是不斷吸納自然科學、技術科學和其它應用科學的理論、方法及技術，形成了以系統觀測、定量實驗為基礎，以多組分、多形態和多尺度物質性質、分異與變化為中心的綜合研究體系；三是分子生物學和生物技術促進了植物營養生理學和植物營養遺傳學的快速發展，使植物營養的生物學研究進入到分子水平。
植物營養學的研究熱點和前沿技術主要包括以下五個方面：一是植物營養的土壤環境與過程。植物養分有效性與質地、水分、熱量、通氣性和pH等土壤條件的關系，土壤中水熱鹽耦合、吸附與解吸附、氧化與還原以及氣體交換等過程對養分釋放、固定、沉淀和揮發等的影響機制成為當前研究的熱點。二是植物養分高效的分子機理和遺傳改良。有關植物吸收和感應養分的分子機制研究成為新的熱點。三是植物根際營養與調控機制。研究并揭示作物的根際對話過程及養分活化機制，是植物營養科學的研究前沿。四是養分資源管理與新型肥料。研究熱點包括：作物專用的復合（混）肥生產，實現常規肥料的技術升級；開發可降解型聚合物包膜控釋肥。五是養分循環及其生態環境效應。農業生態系統中氮磷的流失和氣態損失，一直是發達國家相關研究的熱點；有機廢棄物的資源化綜合利用已成為當前的重大問題。
3.植物營養學重大成果 近年來，植物營養學在理論、方法及技術應用上的重大突破，主要表現在以下三個領域。一是植物營養生理與遺傳領域：在植物根系高效吸收利用氮磷營養的分子機制方面取得了較大的進展，例如植物硝、銨、磷等特異性轉運蛋白基因的克隆和功能解析等；開展了玉米、水稻、小麥、大豆、油菜等作物的氮磷高效種質資源篩選及相關遺傳基礎的研究，不斷培育出養分高效作物新品種如豆磷高效品種、玉米氮高效品種和小麥氮磷高效新品種等，并得到了大面積的推廣應用。二是“植物-土壤-微生物”互作領域：在植物根際過程研究方面，揭示了根分泌物活化土壤養分以及菌絲際養分活化和利用的機理，闡明植物通過根際過程實現了對養分脅迫的適應性反應和調控，建立了以根際-根層調控為理論指導的現代施肥技術。在植物-微生物互作研究方面，構建了“分子生物技術”和“穩定性同位素示蹤技術”相結合的新方法，實現了作物根際碳流、甲烷形成和微生物種類鑒定的原位連結。三是養分資源管理領域：通過氮磷鉀養分的空間有效性、生物有效性和時空變異特征，根層土壤養分的調控技術，氮素實時監控技術，磷鉀恒量監控技術和區域養分總量控制技術等，實現了氮素精確、實時的分期調控和基于養分平衡和土壤監測的磷鉀恒量推薦施肥，保障了高產作物養分需求并最大限度地減少養分向環境的排放。
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灌溉排水技術是一門研究農田水分狀況和地區水情變化規律，采取人工補充土壤水分或將一個地區內多余的地表水和地下水排除到該地區以外等技術措施，消除或減少旱、澇（漬）、鹽（堿）等自然災害的影響和損失，提高農田抗御旱、澇災害的能力，改善農田水分狀況，促進農業穩產、高產、高效和水資源可持續利用以及生態、環境等良性循環的學科。灌溉排水技術內容涉及土壤、植物、工程、環境及經濟等多個學科，其主要內容包括五個方面：農田灌排基本理論研究、灌排工程規劃設計與施工、灌排新技術的研究、灌溉排水系統管理、灌溉排水系統環境影響評價。
隨著人口的增加和社會經濟的快速發展，農業用水供需矛盾更加突出。灌溉排水學科將在解決我國面臨的水危機和生態安全等重大問題中發揮越來越重要的作用，對實現國民經濟持續發展，保障我國糧食和水安全具有重要的意義。
1.灌溉排水發展概述
灌溉排水工程是農業和國民經濟的基礎設施，是農田水利基本建設的核心。2008年我國農業用水量3663.4億m3，占總用水量62%；全國灌溉面積9.62億畝，全國農田有效灌溉面積8.77億畝，占耕地總面積的48%，還有一半以上的耕地沒有得到灌溉。全國灌溉用水利用系數平均值為0.483。目前農業每年缺水量約300億m3，受旱農田有2億~3億畝。農業缺水量很大，還有8000萬農村人口的飲水也很困難。與此同時，進入21世紀以來，全國易澇耕地治理面積基本保持了動態平衡，截止到2007年，全國除澇面積達到3.21億畝，占易澇耕地總面積的87%。據統計，我國水旱災害直接經濟損失占各類自然災害直接經濟總損失的60%左右。
人們在長期的生產實踐中研究和解決農田灌溉和排水問題所逐漸積累的經驗，是灌溉排水學科形成的基礎。人類發展的歷史從某種程度上來說就是一部與水旱災害的斗爭史，在與水旱災害斗爭的過程中，逐漸認識了水分運動的某些規律，掌握并積累了一些從河流引水、開發利用地下水、排除積水的技術，形成和發展了灌溉排水學科。兩千多年前修建的都江堰工程，在水利規劃、工程技術和管理制度等方面都豐富了灌溉排水學科的內容。
隨著灌溉排水事業的進一步發展，灌溉排水作為一門科學逐漸形成，不斷發展完善。到20世紀30年代，我國開始形成了以現代科學技術為基礎的灌溉排水科學，并在一些農業院校開設了灌溉排水課程。新中國成立后，我國即著手灌溉排水工程的恢復和重建工作，并于20世紀50—60年代在全國建立灌溉試驗站（場），開展灌排制度試驗研究、傳統灌溉排水技術研究、鹽堿地和低產地改良研究。這一時期，國際上灌溉排水科學得到了快速發展，并于1950年6月成立了國際灌溉排水委員會，我國于1983年10月加入該組織。
20世紀90年代，灌溉排水建設的速度明顯加快，由于持續干旱，全國重新掀起了發展節水灌溉的高潮，水利事業也逐步走向良性循環的發展道路。進入21世紀，隨著經濟社會的迅速發展，水少、水多、水臟問題的突出，充分灌溉理論、生態環境保護和恢復理論成為熱點，劣質水應用研究受到重視，系統科學、經濟學、管理學理論在農業水管理中得到廣泛應用，計算機技術、自動化技術、新材料技術開始在灌排工程系統中得到應用，節水、節能、低碳、高效、環保已經成為學科發展的新內容。
2.灌溉排水研究進展
近年來，灌排科技已從過去的側重工程技術向多學科融合發展，包括土壤物理學、土壤水動力學、農業水文學、植物水分生理學、作物栽培學、農業氣象學、農田生態學、水力學、水資源學、地下水動力學、溶質動力學、水環境學等，形成多學科的交叉和滲透。在灌溉原理及農業水資源高效利用技術、農田排水及水鹽調控技術、灌排工程及設備、灌排系統管理及評價和農業水環境灌排調控與修復等方面取得了如下進展。
?。?）灌溉原理及農業水資源高效利用技術：突出了以節水高效為目標的土壤水調控模型和各環節水量轉化效率的原理與方法研究，突出了研究區域范圍內的作物水分生產函數及其水分敏感指數的時空分布研究，進一步探索了作物的適度缺水效應；更加重視局部灌溉和不同農業耕作條件下的水分養分運移規律的研究，更加重視技術模式的標準化和生理節水的可控性研究。
?。?）農田排水及水鹽調控技術：農田排水技術研究由單一目標轉向澇漬堿兼治等多目標綜合治理，單一工程技術類型轉向多種措施相結合的綜合類型；排水對水環境的影響日益受到普遍關注，由簡單的水量、水位控制調節研究轉移到水質控制、溶質運移、污染防治和水環境保護等技術的研究。排水指標研究由靜態發展到動態，由澇、漬分開發展到澇漬兼治，由一次澇漬過程的影響發展到多次澇漬過程；節水灌溉和設施農業的發展給農田排水提出了新的要求。
?。?）灌排工程及設備：灌排工程的研究主要集中于提水工程、輸配水工程和田間節水工程。在提水工程中，研究了提水工程的結構，優化了提水工程布局，分析了各種水泵的工作參數，相繼開發了一系列灌溉用水泵。在輸配水工程中，對渠道防滲材料進行了一系列塑料薄膜防滲試驗研究，研究推廣了U形防滲渠道斷面，成功研制了膨脹珍珠巖板和礦渣護板等，并研制出多種材料的管道，如薄壁PVC管、雙壁波紋PVC管等。在田間節水工程中，研究并制訂了噴灌有關標準，研制出多種噴頭、噴灌專用管道系統、噴灌專用泵及大、中、小、輕型多功能噴灌機等噴灌設備；研究了各種微灌灌水器的水力性能和工作機理，提出了微灌灌水器流道設計原理并相繼研制開發出了一系列灌水器及配套設備。在農田排水方面，研究了農田排水中鹽分、氮磷等營養物質的運移規律，研究了利用農田排水再次灌溉對土壤和作物的影響，研究了農田排水對地下水和地表水體的影響。
?。?）灌排系統管理及評價：開始注重水質約束、水資源環境效益、水資源質與量的統一管理以及可持續利用方面的研究，并與“3S”技術及自動控制技術進行有機集成，實現了以水質、水量及土壤水分監測信息為基礎的灌排信息綜合管理和優化調度；灌排系統的評價也從單純的經濟效益目標轉到綜合考慮經濟、社會、環境等的綜合目標發展，構建了多目標節水灌溉評價系統。
?。?）農業水環境灌排調控及修復：系統研究了農田氮素、磷素、農藥在降雨以及短溝灌、小畦灌、滴灌等節水灌溉條件下的淋溶滲漏機理及影響因素，建立了農田生態系統中氮、磷遷移轉化模擬模型，構建了以農產品安全、土壤安全、地下水安全為目標的再生水安全灌溉技術體系，篩選出再生水灌溉安全控制指標，研究了控制面源污染的節水灌溉技術和水肥綜合管理技術，探討了化肥和農藥在農田中的轉化遷移規律和預測分析模型。
?。?）學科平臺建設取得了重要進展：在北京、楊陵、新疆分別建立了三個“國家節水灌溉工程技術中心”，在南京建立了“水資源高效利用與工程安全國家工程研究中心”，在河南商丘等地建設了涉及灌溉排水學科的國家野外科學觀測研究臺站等國家重點實驗室；同時，農業部、教育部、水利部也建立了與灌溉排水相關的重點實驗室和野外試驗觀測臺站和工程中心，加快了學科建設步伐。
3.灌溉排水重大成果
近年來，在國家“863”、“973”計劃支持下，灌溉排水學科在滴灌灌水器設計開發方法、膜下滴灌和節水農業示范推廣方面取得重大成果?！盎诿詫m流道流動特性的抗堵設計及一體化開發方法”采用流體力學數值分析和可視化方法對迷宮流道內的流動特性進行研究，揭示了流道內水壓、流量、流阻以及流場的變化和分布規律，建立了流量與結構特征之間的數學模型，解決了當前灌水器定量設計中無據可依的難題?！拔鞑扛珊档貐^節水技術及產品開發”實現了農業生產方式“從大水漫灌到浸潤灌溉、澆地到澆作物和澆水到澆營養液”的三大轉變，其產品和技術已出口到非洲、中亞等國家和地區?！拔鞅钡貐^農業高效用水技術與示范”在旱作雨水利用技術、灌區農業高效用水技術和節水灌溉關鍵設備研究與開發三方面進行了深入研究，提出了適合我國西北地區旱作農業和灌溉農業高效用水綜合技術體系與發展模式?！拔鞅钡貐^農業高效用水原理與技術及應用研究”建立了基于生命需水信息的作物高效用水調控理論與技術體系，提出了不同作物節水調控指標，形成了適合于西北地區的農業綜合節水技術集成模式?！皩幭母珊档貐^節水灌溉關鍵技術研究與應用” 把工程技術節水、裝置節水、農藝節水和管理節水有機結合起來，形成了寧夏干旱地區四個不同區域的節水灌溉技術體系和模式，全區節水技術覆蓋率達80%以上，累計節水面積430多萬畝，節水11億m3。
?。ㄋ模└鲗W與農作制度 耕作學，亦稱農作學，是研究建立合理耕作制度的技術體系及其理論的一門綜合性應用科學，是農藝學的一個分支，屬于自然科學范疇，但與社會科學有著密切關系，實踐性強、涉及面廣，以布局決策和技術組裝配套指導農業生產，是一門技術性很強的宏觀農學應用科學。種植制度與養地制度是耕作制度（耕作學）研究的重要內容。
農作制度是從系統角度研究農作物生產與自然環境及人工環境關系，以及農業系統中種、養、加及農、林、牧產業協調發展的綜合技術體系，其研究內容主要包括五個方面：分析農作制總體及其諸多亞系統的結構與功能、分析農作制類型及其演替規律、研究農作制類型的變化規律、研究區域農作制發展戰略與對策、構建農作制的技術體系。
1.耕作學與農作制度發展概述
自20世紀50年代以來，我國耕作學從體系框架、理論原理、技術內容等都在不斷調整完善，盡管期間經歷多次起伏和波折，但總體上在走向成熟壯大，已與作物栽培學一起成為作物學的二級學科。
我國耕作學的發展歷程可以分如下幾個階段：20世紀50年代基本是國外引入應用階段，60—70年代中期是耕作學探索發展階段，70年代后期到80年代初是耕作學的中國化階段，80年代以后是耕作學成熟發展階段，進入21世紀，保證國家糧食安全、增加農民收入、緩解資源環境約束和增強農產品國內外市場競爭力已經成為耕作制度的挑戰和機遇，因地制宜地構建區域新型現代農作制成為中國耕作制度發展的方向和任務。
農作制研究（Farming System Research, FSR）興起于20世紀70年代，自80年代以來，國外在FSR的理論和實際操作上作了大量的探討，國際發展研究中心、FAO等許多有關農村發展研究把焦點集中在發展中國家的小農身上，對農作制研究（FSR）模式的實地操作進行了許多開創性的探索，農作制研究項目得到了眾多機構的資助。21世紀初，為了適應經濟全球化的挑戰，聯合國糧農組織（FAO）和世界銀行組織了40多位專家立項研究并編寫的《Global Farming System Study: Challenges and Priorities to 2030》一書。
2.耕作學與農作制度研究進展
進入21世紀，耕作學作為一門綜合性應用學科，圍繞推進農業結構調整和轉變農業生產方式，正在努力建設有中國特色和符合區域社會經濟發展需求的現代農作制。我國農作制是在傳統耕作制度研究基礎上延伸和拓展的，隨著我國現代農業建設進程加快，在種植制度、農牧結合、土壤耕作及農田生態、旱作節水農業、農業資源環境與可持續發展等領域進行了大量研究，農作制度研究取得重大進展。
一是多熟農作制。近年來，多熟種植與現代農業新技術結合，并逐步拓展研究農田復合系統，在復合群體高光效模型與互補競爭原理、農田生物多樣性利用和時空資源互補實現抗逆增產增效等方面的研究不斷深入；在南方三熟區冬閑田高效利用、西北一熟灌區夏閑田高效利用及華北、長江中下游及西南丘陵區多元多熟模式及技術開發方面取得顯著進展。二是農牧結合農作制。20世紀80年代以來，農牧結合農作制開始起步并逐步發展，圍繞農牧產品轉化功能、增值功能、生態功能等目標，在研究開發種植業與養殖業相互促進的生物鏈及生產系統，以及建設糧草、林草復合種植制度等方面，取得明顯進展。三是節水農作制。圍繞優化農業用水結構，探索建立節水型糧、經、飼三元結構和配套的種植模式優化，建立基于區域水資源約束的節水高效種植結構與布局體系等方面取得初步進展。四是保護性耕作制。圍繞減輕農田水土侵蝕、培肥地力和節本增效，建立起以少免耕技術和秸稈還田、生物覆蓋技術為核心的糧食主產區保護性耕作技術模式。五是區域農業結構調整與持續高效發展。在區域農業與農村發展、中國特色的可持續農業理論與區域化技術模式方面，從農作制優化角度進行了大量研究，并取得重大進展。
3.耕作學與農作制度重大成果
我國耕作學與農作制度的重大成果體現在以下5個方面：一是制定了耕作制度區劃及區域農作制發展優先序。在大量實地調查與科研積累基礎上，先后完成了《中國耕作制度區劃》與《中國農作制度》，奠定了我國區域農業和農作制研究的分區原則；并于2010年完成了《中國農作制發展優先序》，提出我國農作制的資源利用、環境保護、科技發展、政策支持等戰略優先序與技術需求。二是構建了不同類型區新型農作制模式與配套技術體系。在我國長江中下游、黃淮海、東北、西北、西南、華南等主要農業區域，通過技術創新研究與示范，探索了一批新型高產高效農作制模式，顯示出良好的經濟、生態和社會效益。三是建立了集約農區和水網密集區環境友好型農作制模式與配套技術。重點開展了農作物秸稈機械化還田、農田有毒物質綜合控制、農田養分高效綜合利用等技術集成研究，構建了環境友好型農作制標準化模式與技術體系及規范。四是完善了保護性耕作制及配套技術體系。經過30多年的努力，基本明確了少免耕的技術原理、環境保護機理和節本增效機理；解決和突破了少免耕配套關鍵技術，形成了不同區域特點的少、免耕技術模式。五是初步確定了氣候變暖對我國兩熟制、三熟制的種植北界的影響程度，分析了氣候變化背景下不同區域農業氣候資源空間分布規律和年代際演變特征，以及不同熟型農作物品種布局及產量變化可能影響。
（五）農業環境學
農業環境科學是研究農業生產活動中工業“三廢”和農業生產自身對光、溫、水、氣、土、生等農業環境和農業生物的影響、及其保護與修復的一門科學。農業環境學主要包括全球氣候變化及其農業影響、農業污染控制與清潔生產、產地環境保護與修復、農業環境工程、農業環境信息與管理等內容。
1.農業環境學發展概述
農業環境學作為一門新興的學科，其發展大體上經歷了三個階段：第一個階段是萌芽階段（1980年前）。從工業文明興起開始，隨著世界人口劇增，資源過度消耗、生態破壞等問題開始凸顯，環境問題開始受到關注。1960年《寂靜的春天》問世，開始喚醒全球公眾的環境意識。農業科學與環境科學開始走向交叉和融合，但這一階段學科方向仍不明確。第二個階段是基本成型階段（1981—2000年）。人們開始把環境問題與社會經濟發展結合起來研究，探討它們之間的相互影響和相互依托的關系。隨著農業科學與環境科學進一步交叉與融合，農業環境研究范疇不斷拓展，所研究的問題也從單一的點源污染控制轉到非點源污染的發生機理及調控技術等。第三個階段是成長發展階段（2001年至今）。突出了農業環境科學的生態化、工程化、網絡化和法制化研究，以及農業環境保護的實踐價值與應用功能；環境污染化學、農業環境監測、產地環境保護、農業環境工程、農業環境管理等新的分支學科不斷形成并得到發展，農業廢棄物資源化工程、農業清潔生產工藝、鄉鎮工業污染治理及污染土壤修復技術獲得長足發展，生物工程技術、膜分離技術、核技術等在農業環境保護中的應用不斷加強，農業環境監測系統得以建立和發展。
2.農業環境學研究進展
農業環境科學的研究進展從如下5個方面闡述：
?。?）全球氣候變化及其農業影響。全球氣候變化研究自20世紀80年代興起以來，已逐步成為最活躍、發展最快的科學領域之一。全球氣候變化及其農業影響主要涉及農業生態系統與大氣溫室氣體源匯功能及其影響因素研究、全球氣候變化對農業生產的影響研究以及適應對策研究等。近年來，我國開展了一系列重大項目，圍繞我國農業碳儲量、CO2、CH4和N2O等溫室氣體排放、CO2濃度升高對農業影響及適應對策等開展了大量工作。
?。?）農業污染控制。圍繞農業污染防控中的重大技術需求，我國先后啟動了科技支撐重大項目“生態農業技術體系與示范”、“973”計劃“肥料減施增效與農田可持續利用基礎研究”、科技支撐計劃“農田污染綜合防控關鍵技術研究與示范”和“沿湖地區農業面源污染防控與綜合治理技術研究”等一系列科研項目，取得了重大研究進展，為我國推行農業清潔生產、治理農業面源污染奠定了良好的基礎。
?。?）農業產地環境保護與修復。在產地環境保護研究方面：重點結合農業投入品中有害物質的監測，確立不同來源污染物的貢獻率和輸入通量，并在全國范圍內實施完成了污染源普查工作；注重產地環境質量監測與生態風險評估，確立以控制污染物的生物有效性為目的的產地環境風險閾值標準；劃分了產地環境質量安全等級，實現因地制宜及分區規劃管理模式；確立了針對不同農產品安全等級的產地環境生產過程控制規范與技術規程。
在重金屬污染修復方面：開展了重金屬在“土壤-作物-水體”系統中遷移轉化規律與生物地球化學行為及污染修復理論的研究，利用改變重金屬的存在狀態、降低其活性以及利用工程措施和特殊植物修復重金屬的原位和異位修復技術迅速發展。目前，重金屬污染修復技術不斷趨于成熟。
在有機污染修復方面：開展了POPs類污染物摸底調查和風險評估，進行了POPs污染修復與污染控制原理研究，化學修復技術、功能微生物降解技術、現代生物修復技術等不斷發展和完善。
?。?）農業環境工程。通過“863”項目“基于環境模型的日光溫室結構優化與數字化設計”、“十一五”科技支撐計劃“現代高效設施農業工程技術研究與示范裝備”、“畜禽健康養殖與新型工業化生產模式研究及示范”，揭示了農業環境要素與農業生物間的相互作用規律，闡明了農業環境控制機理，實現了可控環境農業系統模擬，研發了現代植物、動物設施環境控制關鍵設備，提出了保障動植物生長環境的工程措施和環境安全生產技術。
?。?）農業環境風險管理。一是關于農業環境監測。中國農業環境監測網絡為國家環境監測網的二級網，負責中國農業生態環境質量的監測，隨著監測設備的逐漸完善，檢測技術和手段日益先進，監測數據質量也得以整體提升。目前農業環境信息數據共享研究還處于初步階段，正著手逐步制定農業環境質量標準、質量控制標準、監測方法標準、采樣方法標準等。二是關于農業氣象災害風險管理?！笆晃濉笨萍贾沃攸c項目“農業重大氣象災害監測預警與調控技術研究”，提升了農業重大氣象災害監測預警準確率和時效性，增強了農業防災減災能力。
3.農業環境學重大成果
農業環境科學在氣候變化農業影響與適應對策、農業污染控制、產地環境保護與修復技術、動植物環境工程、農業生物多樣性保護與利用技術、農業環境風險管理等5個方面取得重大研究成果。
?。?）氣候變化農業影響與適應對策取得了重大進展。中國科學家在全球變化背景下的農業環境領域研究取得了一批具有國際影響的研究成果，在IPCC獲得的諾貝爾和平獎名單里，有多位中國科學家的名字。以中國農業科學院環發所為主完成的“氣候變化對主要脆弱領域的影響閾值及綜合評估”和“溫室氣體排放貿易及京都議定書相應對策”，綜合評估了氣候變化對我國的影響和脆弱性，分析了《京都議定書》批準生效后對世界經濟和政治可能產生的影響，為制定我國的中長期經濟發展戰略和氣候變化政策提供了科學基礎數據。
我國建立了全球第一個戶用沼氣CDM項目減排核算和監測方法學，被《聯合國氣候變化框架公約》清潔發展機制方法學專家委員會批準。到2009年，我國已開發18個戶用沼氣CDM項目，共涉及132.2萬個農戶，年減排量可達266萬tCO2當量，每年可獲經濟效益2.7億元人民幣。
?。?）農業污染控制取得突破性進展。農業污染源頭控制方面：研發了一系列關鍵技術，化肥科學減量技術、田面水控制技術、種植制度優化技術、高效生態攔截溝渠技術、農藥科學減量及源頭替代技術、蔬菜種子新型包衣技術，揭示并驗證了化肥減量的可行性與額度，提出一整套與減量相配套的組合技術：根層氮磷減量調控技術、水肥一體化-苗期促根技術、種植制度優化技術、研制了一系列新型微生物及環保型肥料。農業污染過程阻斷方面：將肥藥精準施用、多級阻控、生態溝渠攔截等相結合，形成了農田科學施肥與多級阻控相結合的過程阻斷關鍵技術體系，為我國農田清潔生產技術體系的完善與發展了提供了技術支撐。農業污染末端治理與循環利用方面：將農業廢水與固體廢物污染控制與循環利用相結合，形成了一系列廢棄物生態化處置、資源化提升和農田安全利用一體化的技術體系，為切實解決好農業廢棄物對農田的污染問題提供了技術支撐。
?。?）產地環境保護與修復技術發展迅速。在紅壤區旱地肥力演變與調控方面取得了重大進展，2009年“南方紅壤區旱地的肥力演變、調控技術及產品研制與應用”獲得國家科技進步二等獎。農田土壤重金屬污染修復技術快速發展，已篩選出對砷具有高累積和揮發功能的微生物；利用基因工程技術，從微生物、植物、動物中陸續分離出與金屬化合物形態轉化有關的基因；同時，聯合修復技術日益成熟。農田土壤POPs類農藥污染修復獲得重大進展，篩選出毒死蜱代謝體TCP及三唑磷的降解菌，分離出有機磷農藥的降解菌株，克隆水解酶MPH基因，篩選出能對水稻稻瘟病、紋枯病有顯著防效的產酶溶桿菌菌株OH11，熒光假單胞菌菌株BOH3，淀粉芽孢桿菌菌株。
?。?）動植物環境工程取得了重大進展。生豬墊料養殖工藝技術得到應用；植物工廠技術獲得突破，已開發出國內第一批用于植物工廠育苗和蔬菜生產用的紅藍LED光環境控制裝置，并在此基礎上開發成功LED節能植物工廠和家庭用智能箱式植物工廠生產系統。
?。?）農業環境風險管理重大進展。在遠程監控硬件系統的基礎上，初步開發出了二項遠程監控診斷管理系統，可用于大田農作物災害和溫室環境質量的監測診斷與調控管理。2010年第一次公布了全國污染源普查結果，我國農業源COD、總氮、總磷排放量已經超過生活源和工業源，成為我國水體的主要污染源。同時，農業災害風險轉移技術也取得突破性進展。
（六）農業信息學
農業信息學是農業科學和信息科學的交叉學科，是通過運用系統科學理論和現代科學技術，研究農業信息獲取、傳輸、存貯、處理、交換以及反饋等一般發展變化規律的科學，其目的是為農業決策提供依據。農業信息學是一門處于發展初期的新興學科，其學科體系由理論基礎、關鍵技術、應用系統三個方面組成，亦稱農業信息科學。
1.農業信息學發展概述
農業信息學是信息技術在農業中具體實踐過程中，逐步建立、發展起來的。從國際上看，20世紀50—60年代，農業信息科技研究的重點是計算機應用于農業數據的科學計算；70年代，重點是應用計算機技術處理農業數據，開發農業數據庫；80年代，重點是專家系統研究，開展模擬模型研究；90年代，重點是網絡技術農業應用研究；21世紀以來，重點是衛星數據傳輸系統在農業領域的應用研究。
從我國看，農業信息學起步較晚，經歷了三個發展階段。20世紀80年代的艱難起步階段、20世紀90年代的逐步發展階段和21世紀之后的學科成熟階段。目前，我國農業信息學的研究對象進一步細化、研究方法逐步成熟、學科理論逐步形成、學科體系日趨完善。
2.農業信息學研究進展
近年來，隨著信息科學和技術的發展以及在農業領域中的應用，農業信息學取得了重要研究進展，主要體現在如下三個方面。
?。?）農業信息學學科理論和方法研究體系日趨完善和豐富。目前，農業信息學的基礎理論體系和方法已經基本建立。2004年3月，中國農科院農業信息研究所提出從農業信息技術、農業信息管理、農業信息分析三個分支學科建立農業信息學科系統，并明確界定了三個分支學科的研究領域、學科理論等基本內容。隨著信息技術向農業生產、加工、貯存、運輸、管理等各行業各領域的滲透，農業信息學學科理論和方法研究體系更加完善，研究內容幾乎涉及到所有農產品以及農業生產、農村經濟、農村環境、農民生活的各方面。
?。?）農業信息技術和工程應用取得長足發展。一是精準和數字農業技術。2004年以來，我國組織實施“數字農業科技行動”，建立了數字農業技術平臺，開發了國家農業信息資源數據庫，研究開發了一批實用性強的農業信息服務系統，初步建立了我國以提高自動化和智能化水平的設施農業數字化生產技術體系，初步構建中國“數字農業”的技術框架?！笆晃濉币詠?，我國在精準農業農田信息采集、智能變量農業裝備、精準生產管理決策模型、精準農業集成技術等方面取得一批重大共性關鍵技術，全面提升我國農業科技的原始創新能力。二是農業、農村信息智能化管理與服務技術。在農業信息資源管理方面，建立了國家農業科學數據共享中心，形成一套完整的農業科學數據共享標準體系，為農業科技創新和農業科技發展提供了數據支撐；在農業基礎網絡建設方面，據不完全統計，截止到2009年，全國涉農網站已經有兩萬多個，“三網融合”技術在農村信息化中取得了突破；在實時信息采集方面，運用了地理信息技術、遙感技術、全球定位技術和計算機網絡技術等現代高新技術，開展了信息采集、數據處理、判譯分析、存貯傳輸等具有明確的時空尺度和定位含義的農業資源信息的輸出與決策；在現代農村信息化技術方面，初步建立了現代農村信息化技術體系，根據我國不同區域特點開展農村信息化技術的典型應用示范，建設了“信息化鄉鎮”、“信息化村”和“信息化農場”，提升了農村基層信息服務能力。三是農業物聯網和云計算技術。近幾年，農業物聯網技術研究與應用已卓有成效，我國較早地開展了基于M2M技術和物聯網理念的研究開發，其網絡化技術和產品已經在設施農業、農田作物、野外臺站、工廠化養殖等領域示范應用。2008年中國農業科學院農業信息研究所與中國科學院計算技術研究所網格與服務計算研究中心簽訂了“農業網格技術”合作協議，并合作研發了農業計算網格平臺。
?。?）農業信息學學科支撐平臺建設逐步搭建。一是強化了重點實驗室和工程技術研究中心建設。組建了“智能化農業預警技術”、“現代精細農業系統集成研究”、“資源遙感與數字農業”、“農業信息技術”、“信息農業高技術研究”等農業部（或教育部及省級）重點實驗室和國家農業信息化、國家農業智能裝備工程技術研究中心等機構。二是加強了國家農業圖書館和國家農業科學數據共享中心建設。國家農業圖書館項目被國家發改委于2007年7月正式批復立項，并于2009年3月批復項目初步設計和概算。批復建筑面積31936 m2，其中新建22902 m2，改造9034 m2，項目總投資為20232萬元。新館將采用先進技術和設備，建成21世紀開放性、綜合性的現代化農業圖書館，使其具有保存文化遺產、集散農業信息、服務農業科技等多種職能，中文信息保障率達到90%以上，外文信息保障率達到80%以上。按照合同工期，將于2011年8月建成并交付使用。加強了國家農業科學數據共享中心建設，使其成為涵蓋600多個數據庫的數據集，形成覆蓋全國、聯結世界、可提供快速共享服務的網絡體系。大力推進“金農工程”，實現農業決策、監管和服務的信息化，建立起基本適應我國農村經濟發展要求的農業信息體系。
3.農業信息學重大成果
近幾年，國家在農業信息學領域部署了許多科技支撐計劃、“863”計劃等項目，促進了農業信息技術研究與開發，推動了農業信息學學科發展。先后有精準農業關鍵技術研究與示范、基于模型的作物生長預測與精確管理技術、數字農業測控關鍵技術產品與系統、農業智能系統技術體系研究與平臺研發及其應用等多項成果獲得國家科技進步二等獎等獎項。完善了國家級農業信息學學科支撐平臺，先后成立了國家農業智能裝備工程技術研究中心和中國農業物聯網研發中心。
農業信息智能服務技術取得了重大突破，農業信息智能服務技術包括農情精準獲取技術、數據自動處理技術和信息推送應用技術等三方面。在農情精準獲取技術方面的農情數據采集標準技術、多源異構農情信息自動采集技術；在數據自動處理技術方面的作物生長模擬技術、農產品信息智能分析預警技術、農業數據建模工具技術、農業信息數據融合技術；在信息推送應用技術方面的農業生產適用技術個性化推送服務技術、作物品種優化布局輔助決策服務技術、農業信息智能服務技術平臺建設技術等，不僅取得了重大研究進展，而且得到了廣泛的推廣應用，產生了良好的經濟效益、社會效益和生態效益。農業信息智能服務技術的逐步推廣應用，給農民帶來了實實在在的利益和好處。如：“基于可尋址廣播的個性化信息服務系統”是中國農業科學院農業信息研究所于2006年起在河北省懷來縣建立示范基地的示范項目；實現了定向廣播，農民可以利用手機短信定制自己所需要的廣播內容。目前，廣播節點安裝已發展到全縣17個鄉鎮中的11個，共61個村，總安裝節點達到2000多個，制作并廣播節目包括農情信息、農業生產實用技術等28個欄目，建成了有線廣播“村村響”工程。
?。ㄆ撸┺r產品貯藏與加工技術
農產品貯藏與加工科技包括糧油加工、果蔬加工、畜產加工、水產加工以及采后保鮮等5個方面，本報告的學科發展概述、研究進展和重大成果也是分別從這5個方面予以闡述。
1.農產品貯藏與加工技術發展概述
糧油加工是我國農產品貯藏與加工科技中建立最早的學科方向。1947年我國已建立與糧食加工相關的學科——面粉專修科。新中國成立60年來，糧油加工學科方向隨著我國糧食生產的快速發展而不斷發展。目前我國約有146所高校設置與糧油加工相關的食品科學技術與工程專業。
果蔬加工在我國已經歷了半個多世紀的發展，進入20世紀90年代以后，在果蔬貯藏與加工技術、裝備等方面取得了快速發展。果蔬高效榨汁、高溫短時殺菌、無菌包裝、酶液化與澄清、膜濃縮、非熱加工等技術等在生產中得到了廣泛應用。
畜產品加在我國已有一百多年的歷史，新中國成立以來，畜產品加工業發展很快。20世紀70—80年代，開始建立冷凍豬分割肉車間及冷卻肉小包裝車間，從國外引進了分割肉和肉類小包裝生產線；同時，乳品機械業應運而生，技術和工藝水平不斷提高。90年代以來，中式傳統肉制品進入新的發展階段。
水產加工在我國歷史悠久，加工方式多樣，以腌制和干制為主。20世紀70年代，水產加工得到了快速發展；80年代，水產品冷藏保鮮方面的研究取得突破，冰鮮、冷海水和微凍保鮮技術得以推廣。進入21世紀，著眼于大宗水產品深加工及產物資源綜合開發利用，重點是開展功能食品和海洋藥物的相關研究。
采后保鮮手段的發展經歷了最初的土窖、通風庫等簡易方法及后來的機械冷藏方式，現在發展到機械氣調方式。20世紀80年代保鮮技術得到規模應用，20世紀90年代以來，化學保鮮，生物保鮮、冷藏保鮮向智能冷庫、優質保鮮材料研發、酶活及基因調控方向發展。此外，隨著納米技術的發展，納米包裝材料在果蔬保鮮中得到了應用。
2.農產品貯藏與加工技術研究進展
?。?）在糧油加工方面：以發展糧油食品為重點的糧油深加工得到快速發展，適應糧油食品消費趨向膳食方便化、營養化、多樣化，需要，糧油主食品工業化進程速度加快，傳統主食品的各種生產工藝和設備的研究也得到較快發展。油脂加工機械性能和處理量達到了國外20世紀末先進水平。
?。?）在果蔬加工方面：我國改革開放后果蔬加工業發展較快，特別是近年來果蔬加工業在一些方面得到了突破，一是果蔬加工區域化格局日益明顯，形成優勢產業帶；二是高新技術得到了逐步應用，裝備水平顯著提高；三是國際市場比較優勢日益明顯，國內市場逐步擴大；四是標準體系與質量控制不斷完善。
?。?）在畜產品加工方面：近年來，不斷研究并開發了大批現代化工藝技術與裝備。肉品加工深入研究了成熟、凝膠、風味形成機理，建立了傳統肉制品工業化生產線；乳品加工實現了乳酸菌乳粉生產關鍵技術的突破，開發了干酪制品及益生菌高端制品，建立了乳制品安全檢測技術體系；蛋品加工發明了系列禽蛋制品加工、監測設備和技術，不斷開發了各種類型新產品。
?。?）在水產加工方面：主要體現在：一是水產品冷藏鏈保鮮技術快速發展；二是我國水產品加工呈現出綜合性、高值化、多品種的態勢，形成較為完善的水產品加工生產體系；三是低值水產品的精深加工和加工廢棄物的綜合利用水平進一步提高，生產出多種新穎水產食品、海鮮調味品、海洋酶、殼聚糖、海藻化工制品等系列產品。水產品精深加工技術以及冷藏鏈保鮮加工技術方面也取得了很大進展。
?。?）在采后保鮮方面：目前，冰點貯藏、超聲波處理、抗病誘導劑、抑制乙烯作用與高效安全的保鮮劑開發、以及農藥清除劑的開發等已成為采后貯藏保鮮技術的主要研究內容和方向。躍變乙烯啟動生成的機理和調控果蔬品質的機制問題是采后保鮮研究的熱點和難點問題，紫外線輻照技術對果蔬進行保鮮也是采后保鮮方面目前值得關注的成果之一。
3.農產品貯藏與加工技術重大成果
?。?）在糧油加工方面：油脂機械裝備水平逐步提高，能夠滿足油脂工業的設備需求；油料資源綜合利用獲得長足發展，水酶法制備花生蛋白和花生油技術、棉籽餅粕脫酶制取棉籽蛋白粉技術、菜籽餅粕脫毒制取濃縮蛋白技術等已經或正在應用到實際生產中。
?。?）在果蔬加工方面：2006年“柑桔加工技術研究與產業化開發”獲國家科學技術進步二等獎，2008年“蘋果深加工關鍵技術研究”獲北京市科技進步二等獎。在果蔬加工裝備方面，研制出具有自主知識產權的容量大、壓力高的超高壓設備，打破了國外發達國家對我國超高壓裝備技術的封鎖。
?。?）在畜產品加方面：冷卻肉生產是我國肉品加工業近年來取得的巨大成就之一，干腌火腿、板鴨、風鵝、鹽水鴨、鹵肉等傳統肉制品的加工理論得到很大的發展，涌現出一批具有較高質量的產品研發及技術手段。超高溫瞬時滅菌乳（UHT乳）和發酵乳加工關鍵技術取得重大進展，共軛亞油酸牛乳加工技術和牛乳去乳糖技術的研究成果在整體上處于世界領先水平，已經推廣到企業，并投入生產。
?。?）在水產加工方面：無論在海洋捕魚業，還是淡水魚養殖方面都有質的飛躍，實現了從養殖業到不同品種的水產品選擇研究再到加工業一條龍的發展模式。目前，我國水產品加工行業已建立了幾十個產業門類，逐步實現了規?；?、集團化和自動化生產，形成了一批在國內外有著較高聲譽的知名企業和名牌產品。
?。?）在采后保鮮方面：在果蔬成熟衰老過程中，基因組學、蛋白質組學的發展和應用促進了對乙烯躍變的研究，基因芯片技術、2-D電泳技術也加快了水果蔬菜采后成熟衰老過程中乙烯作用機制的研究，這些研究已經應用在番茄、草莓采后保鮮中。研究出一套荔枝保鮮、香蕉保鮮和蔬菜保鮮配套技術，建立了較系統的果實生物力學與運輸生理學研究體系。
（八）農產品質量安全技術
農產品質量安全技術是研究農產品從田間到餐桌全程質量安全控制、確保消費安全的一門科學。它主要采用其他學科的理論和方法，研究從生產到消費全過程及食物鏈中與質量安全有關的理論、方法和規律，揭示生產過程、環境、原料、消費環節與農產品質量安全關系的科學。
1.農產品質量安全技術發展概述
我國改革開放以來，農產品供需關系發生了重大的變化，尤其是農業發展進入新階段以后，農產品實現了總量基本平衡、豐年有余的歷史性轉變。人民生活水平開始由溫飽型向小康型過渡，消費者對質量安全的要求越來越高，農產品質量安全事件頻繁發生，國內外農產品技術性貿易措施越來越嚴格，質量安全問題越來越突出，社會關注度越來越高。適應國內外形勢需要，農產品質量安全學逐漸形成的一門新興學科。
該技術起源于20世紀80年代后期，并2000年后取得了進一步發展。與此相適應，農產品質量安全經歷了兩個時期。
?。?）初建期（20世紀80年代后期—2000年）。改革開放使我國農業取得了舉世矚目的偉大成就，創造了以7%的世界更低養活了22%的世界人口的輝煌成績。到1992年，溫飽問題基本解決，但部分地區、部分農產品出現“賣難”現象，國務院提出了我國農業在繼續重視產品數量的基礎上，轉入高產優質并重、提高效益為主的新思路，并部署盡快建立健全農業標準體系和監測體系。1993年，農業部頒布實施了《農業部標準化管理辦法》和《農業部國家（行業）標準的計劃編制、制定和審查管理辦法》，并組織農業系統專家開展農業標準制定、修訂及前期研究。1999年，農業部和財政部聯合啟動“農業行業標準制修訂財政專項計劃”，作為農產品質量安全研究的一部分，農產品質量安全標準研究得到快速發展和完善。
?。?）發展期（2000年—至今）。為突破農產品質量安全瓶頸，2001年，農業部啟動了“無公害食品行動計劃”，對農產品質量安全實施從“農田到餐桌”的全程控制。這一時期，農產品質量安全檢測技術、全程質量安全控制理論與技術、農產品質量安全管理理論等得到了極大的發展。2001年，教育部批準在60所大專院校開設食品安全招生專業或相關的專業課程。中國農業科學院，把農產品質量安全學科作為9大優勢學科群之一，開展了農產品質量安全風險評估技術、過程控制技術、快速檢測技術、溯源技術等研究。
2.農產品質量安全技術研究進展
農產品質量安全研究起步較晚，在學科發展的理論、方法方面十分欠缺。目前，進展主要集中在以下幾個應用技術方面：
?。?）環境控制及源頭治理技術（全程質量控制理論與技術）。我國在農產品種養殖過程中，過量施用或者濫用農藥、獸藥、植物生長調節劑等農業投入品以及休藥期、間隔期規定執行不力等現象普遍存在，成為農產品有毒有害物質殘留超標的重要原因。產地環境、種養殖過程農業投入品污染是農業污染的源頭，也是農產品污染的源頭。對產前階段，初步開展了農產品產地安全主導因子的評價及產地質量安全分級、禁產區劃分等方面的關鍵技術標準研究；對于產中階段，建立危害分析與關鍵控制點(HACCP)方法識別、評價和控制農產品質量安全危害。
?。?）農產品質量安全檢測技術。一是高通量、低成本、現場快速篩選檢測技術發展迅速。目前發展較好和極具潛力的快速篩選檢測技術主要包括發光檢測法、酶抑制技術、免疫分析技術以及傳感器技術等。在有機磷農藥快速檢測發面，隨著抗體技術的發展，檢測的靈敏度得到了很大的提高，農獸藥的免疫檢測技術和酶聯免疫（ELISA）技術作為快速篩選檢測方法受到許多發達國家的高度重視，并因此得到了快速發展。目前，已成為農產品質量安全領域進行農獸藥監察必不可少的重要手段。生物傳感器(Biosensor)得到了迅速發展，在農藥殘留分析上得到了廣泛的應用。
二是以質譜技術為基礎的高靈敏度多殘留確證檢測技術成為主流。隨著質譜技術的發展，近年來出現了串聯質譜儀（MS/MS）及傅里葉變換離子回旋共振質譜儀等高靈敏度和高穩定性的儀器，特別是與氣相色譜、液相色譜聯用技術的發展，使得同時檢測復雜農產品樣品中的多種痕量污染物成為可能。以質譜技術為基礎的高靈敏度多殘留確證檢測技術成為農獸藥監控的主流技術。該技術不僅可以用于分析同一類農藥中的不同成分，而且可以分析不同種類農藥中的不同成分。
?。?）農產品質量安全標準體系。2007年4月23日，胡錦濤強調：“沒有農業標準化，就沒有農業現代化，就沒有食品安全保障”。1999年實施“農業行業標準制修訂專項計劃”以來，農業部共下達9批2979項農業行業標準計劃項目，組織制定農業國家標準800余項，制定并發布獸藥殘留及檢測方法、轉基因生物安全評價國家標準73項；指導地方制定農業地方標準8000余項，已基本建立起以國家和行業標準為骨干、地方標準為基礎、企業標準為補充的農業標準體系框架。2001年，農業部實施“無公害食品行動計劃”，到目前，農業部組織創建了各類標準化示范區539個，帶動各省共建立了農產品標準化示范基地3500多個，示范面積8000萬畝，帶動面積超過5億畝。2006年，農業部實施“國家級農業標準化示范縣（場）創建工作”，已經創建220個示范縣。
?。?）農產品質量安全風險評估技術。1995年，國際食品法典委員會將風險分析的概念應用到具體的工作程序中，風險評估技術成為制定農獸藥殘留限量標準的科學基礎。風險評估在農產品質量安全領域，特別是農獸藥的殘留限量標準的制定過程中的應用更為廣泛。2007年，農業部成立了國家農產品質量安全風險評估專家委員會，作為我國開展農產品質量安全風險評估工作的最高學術和咨詢機構。
?。?）品質評價及溯源技術。同位素溯源技術、虹膜技術以及DNA指紋技術是國際上目前用于追溯不同來源食品和實施產地保護的有效工具之一。利用這些技術，結合數字分類方法及編碼技術，人們就能夠建立大型動物源性食品從消費－屠宰－養殖環節的溯源技術體系，從而進行動物源性食品（牛、豬、羊等）個體鑒別和產地鑒別。
?。?）農產品質量安全管理。經過多年建設，以《農產品質量安全法》為核心，統一領導、分工負責的管理體制和統分結合、上下聯動、整體推進的監管格局初步建立。法律法規體系、農業標準體系、質量監測體系、農產品認證體系等不斷發展并趨于完善。
3.農產品質量安全技術重大成果
農產品質量安全技術的重大成果主要體現在以下6個方面：
?。?）我國以中國農業科學院農業質量標準與檢測技術研究所為龍頭，已初步組建了一批農產品質量安全研究專業機構。近年來，農業部分5批規劃建設了323個部級和國家級農業質檢機構，到2009年4月，共有288個質檢機構正式對外開展檢測工作。2006年，我國實施《全國農產品質量安全檢驗檢測體系建設規劃（2006－2010年）》，總投資59.06億元，目前已基本建立了部、省、縣相互配套和互相補充的農產品質量安全檢驗檢測體系，為農產品質量安全科學研究提供了強有力的技術平臺。
?。?）以污染物限量為重點，制定了一批農產品質量安全標準。通過實施“農業行業標準制修訂計劃”，截至2008年底，農業部門組織制定農業國家標準1000余項，農業行業標準2899項，指導地方制定農業地方標準8000余項，已初步形成了以國家和行業標準為骨干、地方標準為基礎、企業標準為補充的農業標準體系框架。
?。?）以無損、痕量、快速免疫、多殘留確證檢測和高通量分析為重點，研發了一批農產品質量安全檢測技術。通過實施“十五”、“十一五”國家攻關重大項目、國家重大科技專項、科技支撐計劃、“863”等一系列科研項目，開展農產品分等分級以及快速、無損、在線檢測技術和設備研發、殘留確證檢測技術研究、食品及農產品多殘留免疫快速檢測技術及產品研發等，取得了重大研究進展。
?。?）以有毒有害物質安全控制為重點，集成了一批農產品質量安全全程控制技術。提出了農產品產地環境質量評價技術導則，制定了設施蔬菜產地環境質量評價技術導則，提供了霉菌、微生物、重要獸藥及其代謝產物殘留的預測模型和在線監控技術。
?。?）以風險評估、溯源與預警為重點，初步開展農產品質量安全高新技術研究。逐步建立了我國食品中病原微生物、農藥和獸藥殘留、化學污染物（含生物毒素）等風險評估技術體系、模型，指南。在溯源技術方面，正在逐步開展原產地溯源、污染物溯源、大型動物個體溯源和電子標簽溯源等方面的研究。
?。?）以“三品一標”為抓手，形成了農產品質量安全認證的理論和技術體系。按照市場經濟的要求，牢牢抓住農業標準化和產業化這兩大基礎，緊緊把握住了發展“三品”（綠色食品、無公害農產品、有機農產品）、開展農產品地理標志登記和推薦認定名牌農產品三個著力點，形成了農產品質量安全認證的理論和技術體系。
（九）農業資源與區劃學
農業資源是人類從事農業生產或農業經濟活動所利用或可利用的各種資源的總稱，包括農業自然資源和農業社會資源。農業區劃是在農業資源調查與評價的基礎上，從自然、經濟、技術的綜合角度，對農業資源的時空分布規律和農業生產的地域分異規律進行科學分類的一種方法。農業資源是農業區劃的基礎，為農業區劃提供根本保障。農業區劃則為農業資源科學合理配置，實現農業生產綜合效益最大化提供指導。
農業資源與區劃學是一門分析農業資源的時空分布規律，調查、監測和評價農業資源的利用現狀，研究農業資源的高效利用和合理保護，揭示農業生產地域分異規律，指導農業生產力合理配置，實現農業資源可持續利用和區域農業生產可持續發展的農業基礎科學。其研究內容包括農業資源調查與評價、農業資源利用與保育，以及農業分區與區域戰略三個方面。
1.農業資源與區劃學發展概述
我國農業資源與區劃學科發展大致可以分為三個階段：一是萌芽期（20世紀初—1949年）。我國科學家斷斷續續地開展了農業資源與區劃方面的調查和研究工作，整個學科發展緩慢。二是創建初期（1949—1978年）。國家組織了較大力量開展農業資源調查和全國綜合自然區劃的研究，全面調查了土壤、水、農業生物和農業氣候資源等狀況，基本明確了農業資源分布、生態環境特征和開發利用前景。三是發展期（1978年至今）。從國家到各省、地、縣，都比較全面、系統地開展了農業資源調查、農業部門區劃、綜合農業區劃、專題調查研究等。全國共有2108個縣（除西藏外）完成了農業資源調查和農業區劃，首次形成了國家、省、地、縣縱向配套的農業資源與區劃體系。
2.農業資源與區劃學研究進展
農業資源與區劃的研究進展，從農業土壤資源、農業水資源、農業氣候資源、農業微生物資源、農業肥料資源、農業廢棄物資源、農業資源遙感監測、農業區劃等方面分別闡述如下：
?。?）在農業土壤資源方面：開展了土壤性質的系統研究，深入研究的土壤形成演變規律、土壤養分時空分布特征等問題，為改善和提高農業土壤資源質量提供了理論和技術基礎。
?。?）在農業水資源方面：圍繞雨水資源利用、土壤水高效利用、作物水分高效利用、灌溉水高效利用、區域水資源高效利用等方面，開展了一系列的研究及應用。研究方法開始由傳統實驗統計性質向多尺度理論、動力學理論和系統工程理論方法轉變，并與現代信息學、分子生物學、材料工程學等學科交叉融合，成為解決深層次、動態化、定量化和系統化實際問題的關鍵。
?。?）在農業氣候資源方面：重點開展了農業氣候資源分析與區劃、農業氣候資源與主要農作物布局及種植制度關系、農業氣候（自然）生產潛力模擬與資源量化評價、農業氣候資源信息的管理與分析等方面的研究。獲取了精細化的農業氣候資源時空分布數據，編制了精細化農業氣候區劃和大宗特色農作物氣候區劃；論證了糧食生產基地建設和作物新品種引進的氣候可行性；實現了通過建立量化指數或數學模型來綜合評價區域農業氣候資源；利用農業氣候資源數據庫對農業氣候資源信息進行有效管理，應用GIS技術定量采集、管理、分析具有空間特性的農業氣候資源。
?。?）在農業微生物資源方面：加強了農業微生物菌種資源的收集、整理與保藏工作，圍繞土壤微生物、農業環境微生物、植物病原微生物開展了大量研究，取得了重要進展。
?。?）在農業肥料資源方面：平衡施肥方法（基于土壤養分豐缺指標的測土施肥法、基于田間試驗的肥料效應函數法、基于植物組織養分含量分析的作物營養診斷法）得到發展應用；世界各國紛紛研制養分緩/控釋肥料，使肥料養分的釋放過程與作物的養分吸收基本同步；有機資源肥料化利用是養分循環和資源高效利用的重要方向，工廠化處理畜禽糞便技術得到迅速發展；功能有機肥、作物專用肥和復合肥的研究、開放不斷深入。
?。?）在農業廢棄物資源方面：農業廢棄物資源綜合利用理論研究取得重要進展，主要包括循環農業理論、低碳經濟理論、農業清潔生產理論、資源替代理論等。
?。?）在農業資源遙感監測方面：開展了農作物遙感監測、農業資源動態監測、農業災害遙感監測方面的研究，推動了精準農業與數字農業的發展。
?。?）在農業區劃方面：開展了農業資源調查評價、農業區域劃分、農業區域布局和區域農業發展等方面的研究，取得了重要進展。
3.農業資源與區劃學重大成果
在農業資源與區劃領域，取得了以下重大成果：
?。?）豐富和發展了土壤質量內涵，拓展了農業土壤功能。土壤質量的內涵被擴展包括：土壤肥力質量、土壤環境質量和土壤健康質量；土壤的生產功能是土壤的基本屬性，土壤的環境功能是土壤資源可持續利用的根本，土壤的社會功能是國家糧食安全和社會經濟穩定發展的保證。
?。?）緩解水資源脅迫、應對氣候變化的抗旱節水技術，以及增強農業水資源生產效率技術等領域都取得重大突破。近年來，農業水資源成為發展較快的研究領域，尤其是在農業水資源與水生態環境、水與土壤養分有效性、土壤水演化規律、作物水分高效利用、節水灌溉技術和雨水集蓄利用等領域取得了標志性成果。
?。?）農業氣候資源區劃、調控理論和災害防御技術進展迅速。研究提出了中國農業氣候界限和作物生態適應性理論、農田水熱平衡與作物光能利用模式、若干重大氣象災害發生規律與減災途徑等有關理論、方法。
?。?）農業微生物菌種資源收集和保藏數量顯著增加。目前保藏量已達到600多屬2000余種，1.5萬株，約30萬份。
?。?）高效施肥技術及新型肥料的研制取得豐碩成果。在高效施肥技術方面，攻克了一批養分診斷與平衡施肥、精準養分管理、秸稈快速腐解、有機肥資源綜合利用等關鍵技術，為國家“測土配方施肥工程”、“沃土工程”、“豐糧工程”提供了重要科技支撐；在新型肥料研制方面，2008年、2009年、2010年均有課題研究獲得國家科技進步二等獎。
?。?）農業廢棄物資源高附加值化利用技術取得重大進展。規?；笄蒺B殖場沼氣工程模式優化、畜禽養殖廢棄物生態循環利用技術、“三沼”綜合利用技術、秸稈生物反應堆技術和秸稈快腐還田技術、秸稈熱解氣化焦油高效去除技術、秸稈飼料加工高效養畜技術、秸稈替代木材加工板材技術等取得新的進展和突破。
?。?）農業資源監測和數字農業方面取得突破。作物和農田特點的輻射傳輸模型、作物和農田參數的定量反演技術、遙感數據同化技術、基于衛星遙感平臺的作物品質反演技術等都取得了重要進展。
?。?）農產品產業帶理論日趨完善，農業功能區劃研究取得重大進展。開展農產品產業帶的概念內涵、形成發展機制研究，系統闡述了農產品產業帶的要素論和階段論，豐富和發展了農產品產業帶建設理論，全國和大部分?。ㄗ灾螀^）的大宗農產品和特色農產品區域布局規劃相繼完成。
三、國內外比較
總體上來講，我國農業科技水平和國際領先水平相比，還有相當大的差距。據有關資料顯示，目前，我國農業科技創新水平在諸多領域仍落后于發達國家10~15年，農業科技成果的轉化率不足40%，而發達國家達70%以上。在基礎農學領域，我們既要看到已經取得的進展和成就，也要清醒認識我們的差距與不足，現將農業生物技術、植物營養學、灌溉排水、耕作學與農作制度、農業環境、農業信息學、農產品貯藏與加工學、農產品質量安全學、農業資源與區劃等9大分支領域的國內外研究比較分別闡述如下。
（一）農業生物技術
在農業生物技術領域，總的來看，我國農業生物技術的整體水平在發展中國家處于領先地位，在一些領域已經進入國際先進行列；但與世界先進水平比較仍有較大差距，面臨著嚴峻挑戰。
一方面，我國農業生物技術具有的優勢。一是具有豐富的生物物種資源。我國物種豐富，是全球12個“高度生物多樣性國家”之一，也是世界微生物資源最為豐富的國家之一。二是部分技術特別是在植物生物技術方面處于發展中國家領先水平。我國轉基因水稻等研究處于國際領先地位，重組禽流感-新城疫病毒活載體二聯弱毒疫苗的研制和產業化已經達到國際先進水平。三是具有穩定的科研隊伍。國家通過各類計劃的支持，不斷增加投入力度，取得了豐碩成果，同時使人才隊伍已逐步穩定和不斷發展壯大。
另一方面，我國農業生物技術面臨的挑戰。一是人力、財力投入不足。和發達國家相比，我國農業生物技術研發力量薄弱分散，投入較小且缺乏持續投入機制，產業化投資力度不足及投資渠道少，已成為制約我國生物產業發展的重大瓶頸，嚴重制約了農業生物技術的創新能力，使得我國農業生物技術產品產業化基礎薄弱、市場競爭力較低，難以與國外跨國公司相抗衡。二是主要農藝性狀基因發掘和功能研究有待提高。我國雖然對水稻、小麥、玉米等主要作物中開展了大量的基因定位研究，但不同遺傳背景和環境條件下QTL效應、QTL的復等位性以及不同QTL之間的互作研究不夠系統全面、深入；重要農藝性狀的遺傳基礎、形成機制和代謝網絡等分子設計育種的信息基礎還很欠缺；轉錄組學、蛋白組學、代謝組學以及表型組學等方面的研究非常有限；分子設計育種理論研究相對滯后，等等。
（二）植物營養學
不同國家和地區的植物營養學研究，各具特色。例如，美國在土壤環境與過程、植物營養的生物學過程、根際互作過程與調控、養分資源與養分循環以及”土壤-植物”系統的環境效應與污染控制等方面具有突出優勢。歐盟國家在生物學過程、根際互作過程與調控、養分資源與養分循環以及“土壤-植物”系統的環境效應與污染控制等方面具有一定優勢。澳大利亞在土壤環境與過程、植物營養的生物學過程、根際互作過程與調控等方面具有特色和優勢。日本在植物營養的土壤環境與過程、根際互作過程與調控以及“土壤-植物”系統的環境效應與污染控制等方面具有一定優勢。
和國外相比，我國植物營養學研究具有自身的特色和優勢。在養分資源管理方向，研究涵蓋了從應用基礎研究到應用技術研究各個方面，在多個研究領域處于國際領先水平，是學科的優勢方向之一。但是，與國際上研究相比，養分管理有關的基礎理論研究方面起步晚，存在一定差距。在根際過程與調控機制方向，我國將根際過程和調控機制與我國農業生產實際實現了緊密結合，形成了具有鮮明特色的團隊。研究涵蓋了植物營養生理學、根際生態學、根際微生物學、植物營養分子生物學、根際養分調控等不同領域。在作物養分高效的分子機理與遺傳改良方向，分子生物學技術促進了作物養分高效利用機理研究，在許多領域取得了重大進展；但與國際同行相比，我國作物養分高效利用的理論創新還需要進一步加強。
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近年來，我國在灌排工程技術方面取得較大進步并形成了許多具有特色的成果。我國以作物生長盈余調控理論、作物缺水補償效應理論、作物控水調質理論和作物有限水量最優配置理論為基礎，提出了作物高效用水生理調控的新途徑，以及植物生長調節物質的新配方、調控效果及適用范圍；研發了無壓根區局部控水地下灌溉技術及其與之相適應的田間配套技術與設備；建立了主要作物水分生產函數模型，確定了不同水文年有限水量在作物生育期內的最優分配模式，得到與非充分灌溉制度相適應的技術；開發了主要作物非充分灌溉的需水、耗水和用水網絡化軟件系統，建立了非充分灌溉預報器的數據庫、模型和決策支持系統。以上述理論和技術為核心的基于生命需水信號與環境信息的作物高效用水調控理論與技術在國際上受到廣泛關注。
目前，我國灌排技術領域已與國外相當，但在學科發展上主要差距表現在：一是沒有形成多學科有機結合的研究群體，研究思路較窄；二是各邊緣學科之間缺少必要的交流，不能相互借鑒；三是灌排管理工作者不具備所需要的多學科的基本理論知識和技能，不能綜合吸收有關邊緣學科的最新研究成果，阻礙了灌排學科的發展。和發達國家相比，研究方法和技術手段比較落后，儀器設備較差；灌排設備的材料、產品生產技術較落后，大宗產品如噴、微灌設備等大都是仿制國外的，具有先進水平且擁有自主知識產權的技術產品很少；灌排管理中信息技術應用水平低，灌排發展政策和制度研究滯后，灌排的生態環境效應與控制技術研究仍是最薄弱的環節。
?。ㄋ模└鲗W與農作制度
我國耕作學與農作制的特色和優勢主要體現在與生產實際密切結合上，具有強烈中國特色。與國外同類學科比較，我國耕作學與農作制研究的特色和不足表現在：
一是我國耕作學與農作制研究一直致力于高產潛力開發和資源高效利用，其特色和優勢主要體現在與生產實際密切結合。二是國際農作制研究不斷向深度與廣度擴展，而我國農作制研究領域和范圍較窄，技術手段比較單一，學科交叉能力較弱。三是在保護性耕作基礎上提出的保護性農業，是一種新的農業耕作制度和技術體系，一些國際組織或國際公約已經開始在世界各地示范推廣保護性農業；我國在該領域相對起步較慢，基礎研究積累少，關鍵技術研發和技術集成配套不足，與國際先進水平有明顯差距。四是我國精準農作技術發展相對緩慢，與發達國家差距很大，尤其缺乏從耕作制度系統層次上的整體設計與配套技術模式，這也成為了我國未來耕作學科和耕作制度發展需要拓展的重要領域。
（五）農業環境學
在農業環境領域，我國雖然取得了一定成績，但是總體上來講，和發達國家相比還有較大差距。
1. 氣候變化農業影響與適應對策方面。我國對于氣候變化的脆弱性評價大多停留在定性水平，側重于描述脆弱性的來源和特點；對于氣候變化脆弱性的定量評估，還缺乏更為客觀的基礎，沒有形成統一的評價標準及體系。我國已提出了一些農業適應氣候變化的措施，多數還停留在研究層面上，離實際的應用還有較大的距離。
2. 農業污染方面。發達國家對農業污染主要是采用源頭控制的對策，歐美國家最重要的控制原則是對點源污染和面源污染實行分類控制與監測。在農田面源污染控制上，從源頭控制污染物的排放。相比之下，我國農業污染引起水域富營養化的程度和范圍已遠遠超過發達國家，而潛在的壓力更是其它國家無法與之相比的。我國現有研究多以跟蹤、借鑒國外經驗為主，尚未形成具有中國特色的理論與方法體系，許多問題還有待進一步深入探討，尤其是在污染物類型上，對N、P等營養元素的研究較多，而對有毒污染物、生物累積類污染物的研究較少；在污染物形態研究等方面尤其薄弱。
3. 土壤退化或污染農業環境修復方面。我國農業環境修復研究與歐美等發達國家還存在較大差距，主要表現在農業環境修復研究多限于實驗室階段，在實際應用方面明顯不足；土壤污染修復近年來成為農業環境修復的重點，但相關研究主要停留于嚴重污染土壤，對于大面積中低度污染（或高風險）農田的關注很少；在修復技術上，對單一的物理、化學或生物修復技術關注較多，而對多種修復技術的聯合應用研究則較少。
4. 農業環境工程方面。與發達國家比較，我國的現代化設施農業離真正的工廠化農業還有較大差距，主要表現為設施水平低，抗御自然災害的能力差；設施栽培機械化程度低，缺乏專用的小型作業機具；不能適應當前農業發展規?；?、標準化、信息化的需要。我國畜禽環境工程在研究范圍和深度上與國外發達國家相比也存在一定差距，目前僅局限于大中型畜禽養殖場的通風降溫技術、污水工業化處理達標排放技術研究，而對畜禽環境質量、清潔生產工藝模式、廢棄物生態處理和利用等的研究則剛剛起步，
5. 農業環境風險管理方面。與世界先進國家相比，我國在環境應急監測技術和方法、預測和評價模型建立等方面還相當落后，農業環境質量信息化建設亟待開展。我國雖然制定了農業環境相關法律法規，但尚缺乏操作層面上的技術指標和規程，存在內容重疊、重要領域出現空白的現象，且還沒有將環境成本納入到整個經濟運行體系中。
（六）農業信息學
發達國家從20世紀50年代就開展了計算機在農業上的應用研究，70年代以后逐步成為一個熱門領域——農業信息技術。目前許多發達國家都制定了國家發展戰略規劃，作為農業科技優先支持領域，許多大學已開設了這一專業。我國農業信息學涉及領域比較寬泛，能夠跟蹤世界先進水平，但創新能力薄弱，目前農業信息化支持技術裝備產業和咨詢服務產業尚未完全健全形成。
1. 在農業自然資源監測預警與精準農業技術方面。我國目前在空間信息融合、農田信息采集、智能變量農業裝備、精準生產管理決策模型等方面研究已達到國外先進水平，但在適合國情的便攜式精確農業作業設備、智能化農業裝備和設施等方面開發不足。
2. 在農業網絡技術方面。我國農業信息網絡建設比國外稍晚，目前全國農業網站已有兩萬多家。但我國農業行政部門的管理服務工作電子化水平依然很低，網絡辦公系統和開放的管理數據庫還沒有建立，也尚未實現行政許可和市場監督管理事務的網絡化處理，沒有支撐共性業務的網絡辦公統一平臺，難以為監管主體和公眾提供“一站式”的網絡化高效服務。
3. 在農業信息資源管理技術方面。我國近年來雖然建立了農業科學數據中心和農業科技文獻信息平臺等一批有影響的農業信息資源。但在農業生產和經營方面的信息資源的組織、管理以及獲取等方面，在整體上仍處于缺乏規劃、分散無序、部門分割的狀態，造成信息資源共享度低、數據庫總量不足、結構欠缺和重復建設并存等問題。
4. 在專家系統和作物建模方面。目前，我國農業智能化專家系統和作物建模的研究與應用，在國際上有一定的影響。但在農業知識整理和收集，農業專家知識獲取、作物模擬模型，以及農業宏觀管理專家系統等方面還需要做大量的工作。對物聯網、3G等新一代信息技術在農業領域中應用，目前國內外研究基本處于同步階段。
?。ㄆ撸┺r產品貯藏與加工技術
農產品貯藏與加工學的國內外研究比較，從糧油加工、果蔬加工、畜產品加工、水產加工、采后保鮮等方面分別闡述如下：
1. 在糧油加工方面：與發達國家相比，我國在稻米深加工、小麥制粉生產、油脂加工業等方面仍存在較大差距，高新技術沒有得到廣泛應用，自主創新能力不足，高水平的研究成果缺乏。
2. 在果蔬加工方面：和發達國家相比，我國果蔬加工科技創新與轉化能力薄弱，加工科技成果轉化率只有30%~40%，而發達國家科研成果轉化率一般為60%~80%；專用加工品種缺乏和原料基地不足，如胡蘿卜品種以黑田五寸系列為主，適合鮮銷和速凍、罐藏，但是制漿和制汁品質較差，胡蘿卜濃縮汁類胡蘿卜素含量在30 mg/100g左右，國際市場要求在60 mg/100g甚至80 mg/100g以上；果蔬加工技術與加工裝備制造水平低；標準體系與質量控制體系不完善；新型高附加值產品少，綜合利用水平低；加工企業規模小、行業集中度不高；；
3. 在畜產品加工方面：發達國家將畜產品加工與現代科技相結合，一批新的研究領域和研究成果正在出現。例如，對畜禽宰后肉的成熟嫩化機理、乳品化學及保健因子等的清晰認識；基于計算機技術的生物信息學的出現，使得可以從細胞水平或組織水平認識DNA的表達方式、蛋白質種類的完整性及代謝產物；納米技術的出現，使得可以從分子水平鑒別影響外在重要特征的分子結構，并對其進行控制，而我國這方面差距較大，有待加強。
4. 在水產加工方面：與發達國家相比依然存在很大差距。我國水產品加工基礎研究起步較晚，應用研究和高技術研究較為薄弱，學科間的相互滲透不夠，缺乏自主技術創新，成果轉化率低，缺少適應于支撐水產品加工業快速發展的技術支撐和科技儲備。
5. 在采后保鮮方面：和發達國家相比差距較大。美國真空預冷在生菜、菠菜等葉菜類蔬菜上應用比較廣泛，在20~30 min內溫度降至0~4 ℃。而我國預冷技術基本上還未使用。同時，壓差預冷效率低。
?。ò耍┺r產品質量安全技術
在農產品質量安全學領域，國內外研究的比較主要集中在以下幾個方面：
1. 國際農產品質量安全監控趨向全程化、智能化、速測化與預警化。目前，我國適應于農產品現場監測的高通量、快速檢測技術和產品非常缺乏，難以滿足農產品質量安全監管的要求。國內現有速測產品的準確度和穩定性很差，使用的大部分產品都是從國外進口，檢測成本很高，而且產品都是以單一污染物的檢測為主，檢測效率低。
2. 我國農產品質量安全檢測與標準理論研究少。我國從事農產品質量安全技術研發工作的專業機構少，技術力量十分薄弱，協作攻關能力不強，研發工作嚴重滯后。在農產品質量快速檢測方面，我國技術手段少，對在國際貿易中十分敏感的污染物，如二惡英及其類似物、氯丙醇和某些真菌毒素的關鍵檢測技術尚未解決。在獸藥殘留及環境污染物檢測方面，發達國家擁有針對二惡英及其類似物的超痕量檢測及對瘦肉精、激素、氯丙醇的痕量檢測技術和大型精密儀器，而我國尚缺乏對這些污染物的有效快速檢測方法、技術和設備。另外，我國在農產品檢測技術缺乏縱深研究，食源性危害是目前農產品食品安全的主要問題，而我國現在缺乏食源性危害的系統監測與評價背景資料。
3. 農產品質量安全標準體系不完善、配套性差。我國雖然制定了一系列有關農產品及食品安全的標準，但許多標準技術落后，缺乏科學性與可操作性，在技術內容方面與WTO有關協定和CAC標準存在較大差距。至今尚未形成完善的既符合中國國情，又與國際接軌的農產品及其加工品的質量安全標準體系。
4. 農產品安全性風險評估理論與技術方面差距大。首先，風險發現滯后，我國農業部門還未建立有效的發現機制，而發達國家更多的是通過國家風險監控網絡或有關監控計劃來實現。其次，技術支撐不足，國家農產品質量安全風險評估專家委員會僅作為一個咨詢機構，并未組建專門的風險評估隊伍。與國外相比，特別是缺乏一批風險評估所需的、專門從事生物學和毒理學研究、分析與檢測的授權實驗室。第三，基礎數據缺乏，風險評估的每一步驟都需要大量基礎數據。
?。ň牛┺r業資源與區劃學
農業資源與區劃學的國內外研究比較，從農業土壤資源、農業水資源、農業氣候資源、農業微生物資源、農業肥料資源、農業廢棄物資源、農業資源遙感監測、農業區劃等方面分別闡述如下：
1. 在農業土壤資源方面：歐美發達國家逐步建立了國家層面的土壤質量預警和技術研發機構或平臺，以管理監測各國土壤肥力質量、土壤環境質量和土壤健康質量的動態變化；環境友好耕地保育技術正全面替代高能量投入的土壤管理技術模式。而我國土壤質量培育技術仍然停留在傳統技術水平，不能很好的適應現代農業生產方式。土壤質量提升應用技術嚴重不足，各地不合理的土壤培肥、耕作、輪作現象十分普遍。
2. 在農業水資源方面：我國基于作物生理特性的調虧灌溉、膜下滴灌和旱地雨水高效利用等方面現已達到國際先進水平，但農業水資源利用研究與發達國家差距很大，特別是在灌溉設備自動化研發、水分精準利用技術、系統土壤水信息采集與利用、雨水資源化精細利用、作物水分高效利用和現代農業水管理等領域還存在一定的差距。
3. 在農業氣候資源方面：我國在農業氣候區劃、農業氣候資源利用等方面處于國際領先地位，其中尤以農業區域布局、橡膠種植界線北移、棉花種植向西北轉移、山區農業氣候資源開發利用為代表。但與發達國家相比，在基礎研究與氣候模型、農業氣候資源監測網絡建設、農業氣象災害防災減災技術等方面，還有較大差距。
4. 在農業微生物資源方面：與歐美發達國家相比，我國農業微生物資源的發掘與保藏工作發展速度很快，收集資源種類多、數量大，但保藏技術及條件落后，基礎研究深度不夠，對資源的功能和作用機理研究不足，對菌種資源的開發、利用程度低。
5. 在農業肥料資源方面：我國尚未建立農田高強度利用下高效施肥理論和技術體系，高產條件下養分診斷方法缺乏，肥料推薦具有盲目性?？蒯尣牧蟿撔聹?，微生物肥料機理尚未明確，有機肥料快速發酵技術有待突破，新型肥料應用基礎和關鍵技術薄弱、產業化程度不高。
6. 在農業廢棄物資源方面：與發達國家相比，我國農業廢棄物資源化利用研究差距主要有：一是大中型沼氣中高溫發酵、高效增溫和保溫技術；二是沼氣提純加壓灌裝技術；三是秸稈發電和沼氣發電上網適用技術；四是秸稈乙醇高效水解酶低成本生產技術；五是污泥無害化處理和肥料化利用技術。
7. 在農業資源遙感監測方面：針對農作物遙感、農業資源動態監測、農業災害遙感、精準農業和數字農業等研究和應用，和國際先進水平相比，還有相當的差距。
8. 在農業區劃方面：農業區劃理論基礎薄弱；農業空間模型原創性研究成果較少，缺少具有自主知識產權的專業空間模型分析軟件；農業區劃基礎數據采集手段相對落后，可靠性差，農業資源監測數據共享程度低，監測數據未得到有效的利用。
四、未來發展趨勢及展望
基礎農學的未來發展，既要遵循基礎科學的發展規律，又要突出農學的本質特點。通過對我國基礎農學發展現狀的分析，充分借鑒發達國家的先進經驗，基礎農學研究的發展趨勢可以概況為研究內容應用化、學科發展融和化、研究方向兩極化、研究手段現代化等方面。
一是基礎農學研究內容應用化?；A農學與農業技術、農業科學的結合越來越密切，呈現綜合化、一體化的發展態勢，許多基礎農學的研究成果將直接應用于農業生產實踐，轉化為生產力。廣義上來講，科學和技術的高度融合是當代科學技術發展一個基本的特征，科學和技術的相互作用、相互轉化更加迅速，形成了統一的科學技術體系。在科技體系中，基礎科學的作用日益增強，不斷為技術的進步開辟新的方向，并且以更快的速度向應用研究、開發研究以及產業化方向轉移。未來基礎農學研究和生產、生活的結合將會更加緊密，市場需求和生產需要將是研究的重點和熱點，研究的出發點和落腳點將是實踐應用，更加著眼于產學研的結合?；A農學的發展取決于其成果轉化和應用前景。伴隨著市場經濟的完善，企業將逐步成為基礎農學研究的生力軍。企業根據其戰略目標，在價值規律作用下，針對生產經營中遇到的某些關鍵技術，建立R&D基金，引領學科應用與開發研究的前沿。這種研究，課題來源于實踐，又應用于實踐，極其易于轉化和應用。
二是基礎農學學科發展融合化?；A農學各學科之間有著密切的聯系，各學科間相互交叉、滲透、融和已經成為現代農業科學發展的重要特征，尤其當科學發展進入“大科學”時代，學科間的交叉、交融、滲透更是較之以往緊密。在這個融合、碰撞中，將不斷產生新的火花、新的亮點、新的構思、新的見解和新的理論等等；同樣，這些結晶又反作用于基礎農學研究，進一步豐富、完善和發展基礎農學研究。學科發展的融合化趨勢，要求我們要因勢利導，按照國民經濟和社會發展的需要，以市場為導向，積極加速這種融合化的發展趨勢，采取各種有效措施促進各大學科之間、農學各學科之間、基礎農學各學科之間相互滲透、融合、交叉和綜合。我國作為發展中大國，科研資源相對有限，集中力量重點扶持“帶頭學科”，從而在科技全球化格局下形成相對優勢，以點帶面，提高我國基礎農學研究整體水平。
三是基礎農學研究方向兩極化?；A農學研究正在宏觀和微觀兩個層面上向著最復雜、最基本的方向發展，呈現兩極化快速發展的態勢，并且出現日益繁榮、日新月異的新進展。一方面，在宏觀層面上，建立在多學科基礎上的復雜系統研究已經列入重大科學研究的議事日程，國家也出臺了許多相關科研項目予以扶持。如強化對地球資源衛星和地理信息技術的研究，特別是遙感技術和“3S”技術等，將普遍應用于作物產量預測、農田宏觀管理、植物保護等領域；如強化對資源環境系統、生態系統、生命系統的研究，將對經濟、社會和人類自身的發展產生重大影響。另一方面，在微觀層面上，基礎農學研究將不斷細分、具體和精準，如對作物分子技術、基因組學技術、數字農業技術、配方施肥技術、病蟲害防治技術等，可能引起全新的技術革命。最近幾十年以來，科學的發展越來越依賴多種學科的綜合、滲透和交叉，用于解決生產、生活實踐中所面臨的各種難題，也導致了一系列新的跨學科研究領域的出現以及微觀研究領域的繁榮，如基因、微機械、微加工和納米材料的研究等等。
四是基礎農學研究手段現代化。世界科學技術的先進成果以及先進的研究方法、手段和工具等，將不斷惠及、應用于基礎農學研究之中。在應用過程中，人類對基礎農學的認識越來越深刻，而基礎農學的研究成果同樣反作用于其它科學技術領域。如：當前航空育種技術、分子生物技術、核物理技術、基因組學技術等高技術都在逐步應用于基礎農學研究領域?；A農學研究的國際化趨勢將明顯加快。在研究手段上，高新技術的運用走向成熟，研究資源將進一步整和優化，跨地區、跨部門合作、網上合作以及全球合作等聯合攻關的協作方式，將是未來研究的主流。憑借全球性的信息網絡，世界各國基礎農學研究人員、科研機構以及儀器設備、文獻資料等基礎設施的流動和共享，將會明顯加快。研究手段的現代化，將會大幅度降低研究成本，使得研究資源有了可以充分流動和利用的巨大空間，甚至出現虛擬實驗室、網絡實驗室等多種新型的研究組織形式。
五是基礎農學研究項目管理課題化。原來分散的、零星的基礎農學研究項目將會逐步減少，針對一些重大項目將會建立項目基金，采用基金化的方式，加強對項目的管理。在國家、地區等區域層面上，針對重大攻關課題，實行課題招標、擇優委托；在課題研究的方式上，將借鑒發達國家現行的課題制，明確課題負責人，組成課題組，逐步建立具有中國特色的課題制；在用人機制上，根據課題研究的實際需要，全面推行人員聘任制度，面向社會公開招聘所需人員，逐步打破目前用人模式，加快科研人員的合理流動，優化人力資源。
現將農業生物技術、植物營養學、灌溉排水、耕作學與農作制度、農業環境、農業信息學、農產品貯藏與加工學、農產品質量安全學、農業資源與區劃等9大分支領域未來發展的重點領域和優先方向闡述如下。
（一）農業生物技術
我國發展農業生物技術，具有強烈的產業需求。農業生物技術的發展戰略目標：通過15~20年的努力，使農業生物技術與產業化進入世界先進行列。發展方向為：加強農業生物技術共性關鍵技術及平臺、農業生物功能基因組和比較基因組、動植物分子標記輔助育種、作物品種設計、轉基因植物、動物體細胞克隆技術等方面的研究開發；進一步促進農業微生物工程新產品、生物質能新產品、動植物生物反應器、新型畜禽基因工程疫苗和診斷試劑、新型飼料酶制劑、人畜共患重大疫病防控新產品等的產業化。未來的研究重點為：農作物基因組學、作物分子設計育種、農作物蛋白組學研究、植物信息傳遞的網絡機制和系統生物學的研究、農業生物優異基因資源挖掘和重要性狀的功能研究、農作物表觀遺傳學與小分子RNA的研究等。
（二）植物營養學
加強植物營養學學科建設，其重要性和必要性表現在：是滿足我國未來15億人口的吃飯問題糧食單產年均增長2%的重要舉措；是提高養分資源利用效率，減少肥料不合理施用造成環境污染，實現農業可持續發展的重要保障；是挖掘植物遺傳資源潛力，解決生態脆弱區生態、資源和環境問題的重要途徑。
植物營養學的未來研究方向為：以土壤－植物系統物質轉化、營養過程與調控為核心，突出土壤－植物相互作用特色，涵蓋從土壤過程、到根際互作過程、再到植物過程相互關聯的7個分支學科或研究領域：植物營養的土壤環境與過程、植物營養生理、植物營養遺傳與改良、根際互作過程與調控、肥料與施肥科學、養分資源與養分循環、土壤－植物系統的環境效應與污染控制。
我國植物營養學要以“學科交叉、瞄準前沿、強化基礎、應用優先、突出特色”為發展理念，重點支持面向國家戰略性需求的基礎研究和應用基礎研究，優先支持具有比較優勢的前沿領域和交叉領域的創新研究，使我國在未來10-20年間成為國際植物營養基礎科學創新與技術創新研究的先進國家。未來研究的重點領域，要圍繞國家糧食安全、環境安全、資源高效與可持續發展等重大需求蘊含的土壤與植物營養科學等問題，開展土壤養分水分生物有效性、土壤生產力及其調控、植物養分高效的分子生理基礎及其遺傳改良、作物高產優質的營養基礎、根際互作機理與調控、高產高效施肥原理與方法、養分資源利用與養分循環、養分和污染物的環境效應與控制、”土壤-植物”系統過程定量化等9個領域的研究。
（三）灌溉排水技術
灌溉排水技術未來發展的戰略思路應與農業結構戰略性調整相結合，以保障國家食物安全與生態安全為前提，以提高農業用水效率為中心，以北方缺水地區南方季節性干旱地區和田間節水為重點，加強節水高效農業研究，大幅度提高農業單方用水的產出，建立符合區域特色和具有中國特色的節水高效農業技術體系與發展模式。
未來5年，灌溉排水技術將圍繞提高農業用水效率、保護農業水環境和維持灌溉農業持續發展等主題，優先發展資源節約型和環境友好型灌溉排水技術以及節水節能低碳高效、保護生態環境等綜合技術。重點研究領域及優先發展方向：一是灌溉排水應用基礎研究，重點放在土壤水參數的測定和空間變異性、土壤水分運動的隨機模型，水平畦田灌、波涌灌溉、地下滴灌、控制性分根交替灌溉的節水增產機理，不同節水灌溉條件下水分轉化理論及尺度效應，高效用水調控機理與非充分灌溉理論等；二是灌溉排水應用技術研究，主要包括農業水資源合理開發技術、輸配水節水工程技術、田間節水灌溉工程技術等應用技術研究；三是灌溉排水關鍵設備新產品新材料研發，重點將是節省勞力、生產效率高、自動化程度高的節水灌溉機具；四是雨水及劣質水開發和高效利用研究，即加強雨水匯集利用技術研究，再生水灌溉高效安全利用技術研究；五是灌溉排水對環境的影響和調控研究，繼續開展明溝排水、豎井排水、二元結構水文地質條件下的豎井排水、暗管排水、輻射井排水研究，加強化肥農藥施用對水污染負荷的影響和計算預測方法研究；六是灌溉排水管理新技術研究，重點是高新技術在灌溉排水現代化管理中的應用，灌區工程老化診斷與工程狀況評估技術，灌溉用水效率與效益評價理論與方法，農業水土環境效應評估與水土環境整治技術等。
（四）耕作學與農作制度
耕作學與農作制度研究，其戰略需求主要體現在：一是創新農作制模式與技術，提高復種指數。20世紀90年代以來，由于糧食比較效益低、農村勞務經濟發展快及輕簡農業技術應用擴大，南方水田的冬閑田面積增加，目前冬閑田面積近2億畝。如何將冬閑田開發利用與高效經濟作物生產及農產品加工緊密結合，切實保障冬季農業增效和農民增收，是我國現代農業發展的戰略需求。同時，需要開發利用蔬菜產區的夏閑田，實現糧食安全與農業高效同步，推進糧經作物協調發展。二是優化農藝和農機技術，推進主體種植模式的全程機械化進程。目前，全國機械化耕地、播種和收獲作業水平分別為57%、33%和27%，耕種收綜合機械化水平達到41%，迫切需求提高勞動生產率的農作技術以滿足規模生產的需要。三是創新資源節約與環境友好農作制度，推動農業生產方式轉變。持續提高我國農業生產能力的關鍵在于提高水、土、肥等資源投入效率，需要盡快建立多學科、多專業、多部門聯合協作機制，積極推進農業技術優化配置和制度性技術進步，研究制定相應的技術規程和技術補貼政策，將多熟高產高效、秸稈還田與地力提升、旱作節水與養分管理等集成配套，探索建立適合不同類型區域的資源低耗高效型農作制度。四是強化地力培育及提高耕地質量，保障農作物生產可持續發展。通過農作物品種、栽培管理技術、土壤管理技術等方面取得突破，有效解決耕地有有機質和養分比例不協調，以及土壤酸化、鹽堿化、沙化及耕層變淺、結構變劣等問題，以保護和提高耕地質量、土壤肥力及抗逆能力，建立起可持續的農田耕種技術體系。
耕作學與農作制度的重點領域與研究方向，一是區域農作制發展優先序。評價和預測我國未來二十年主要農作制發展趨勢、機遇與限制因素，提出我國農作制的資源利用、環境保護、科技發展、政策支持等戰略優先序，以及現代農作制發展的運行戰略、路線方法與技術需求。二是新型農作制構建技術。重點開展種植-加工、種植-養殖及種植-養殖一體化和規范化農作制模式與技術支撐研究，建立與國際接軌的試驗示范基地，將理論與技術研究、生產示范、產業發展有機結合，構建起區域現代農作制雛形。三是資源節約與環境保護性農作制。以節地、節水、節肥農作制度為核心，通過技術開發、集成、示范、推廣等措施，改革傳統資源高耗低效農作制度，構建新型資源節約和生態安全的農作制度。四是保護性農作制。以保護性種植技術和保護性耕作技術為主體，探索建立適宜不同區域的保護性農作制，逐步與國際上近年來積極倡導的保護性農業接軌。五是防災減災農作制。針對我國大陸性季風性氣候的旱、澇災害頻繁的特點，研究探索趨利避害、防災減災的品種選擇、種植模式和作物布局調整技術，提高農業防災減災能力。
（五）農業環境學
我國未來農業環境學研究的任務還十分艱巨，必須在以下幾方面大力加強：一是在氣候變化農業影響與適應對策領域，開展農業領域溫室氣體減排技術研發與潛力評估，開發推廣農業領域適應氣候變化的技術和措施，加強氣候變化農業影響與適應綜合評估研究，研究高效實用型農業氣象災害調控技術；二是在農業污染控制領域，要調查摸清我國農業面源污染物排放消納特征與入湖入河負荷，抓緊制定我國農業清潔生產技術清單；三是在產地環境保護與修復領域，盡快開展產地環境分區分類管理研究和產地環境調控機理與途徑研究；四是在農業環境工程領域，開展植物工廠關鍵技術研發，并構建標準化技術體系，同時加強畜禽養殖源頭減排和防控技術研究；五是在農業環境風險管理領域，抓緊建立氣候變化與農業影響的監測網絡，加快天氣指數農業保險產品研發。
（六）農業信息學
發展現代農業，對農業信息學具有重要的戰略需求，主要體現在：一是現代農業的發展需要網絡化、標準化和協同化的農業信息服務系統提供支撐；二是農業高效現代化生產需要精準化技術和智能化技術進行武裝；三是農業自然資源和災害的監測與預警需要數字技術提供手段；四是農業高新產業的發展有賴于農業信息技術的推進；五是大規模農業研究活動和復雜農業生產過程設計優化需要構建虛擬化研究平臺。圍繞現代農業的信息化需求，一方面，需要豐富和完善農業信息學科學理論和方法體系；另一方面，需要凝練學科重點研究領域及優先發展方向，加強農業信息技術推廣和應用。
圍繞國家的戰略需求，我國農業信息學學科未來幾年發展的重點領域及優先發展方向為：農業信息學科基礎條件建設和完善、精準農業實用化、智能化農業機械和裝備開發、海量農業信息智能處理、面向“三農”的低成本信息服務技術、農業物聯網研發與示范等。農業信息智能服務技術將成為農學信息學未來發展的熱點和焦點，傳感器的發展將大幅提高信息采集能力，云計算技術將推動農業信息處理服務的新革命，IPv6應用發展指日可待、物聯網迅速崛起，智能服務技術將使農業信息無所不在、無所不能，農業信息智能服務技術將有力促進傳統農業改造和現代農業實現。
（七）農產品貯藏與加工技術
農產品貯藏與加工學未來發展的重點領域和優先方向，從糧油加工、果蔬加工、畜產品加工、水產加工、采后保鮮等方面分別闡述如下：
1. 在糧油加工方面：糧油資源高效利用是糧油加工學科方向發展的優先方向。一是強化原料配置技術、原料預處理技術、科學加工方法、質量控制體系技術，加強糧食主食品精準化環節的技術開發和研究；二是大力開展特色雜糧清潔加工技術裝備及方便化食品產業化加工關鍵技術的研究；三是開發利用特種油料，生產調和油及功能性油脂；四是充分開發利用糧油加工中的副產品。
2. 在果蔬加工方面：屬于朝陽產業，國際上正在快速發展。其重點研究方向為原料品種專用化研究、高新技術產業化研究、加工裝備智能化研究、資源利用高效化研究、質量控制體系標準化研究。
3. 在畜產品加工方面：要進一步加強與畜產品加工有關的關鍵技術及裝備研究，盡快實現產業化經營。在肉制品方面，發展冷卻肉、中式制品為主，適當發展西式低溫肉制品。應加強生物技術方面如高檔發酵制品核心關鍵技術生物發酵劑和生物防腐劑研究，基因診斷與生物傳感技術用于質量安全控制的研究；應加強信息化技術如智能化、無損檢測技術及軟件開發、計算機可視化或虛擬技術等的研究；加強加工過程中的節能環保技術、低碳技術研究等。
4. 在水產加工方面：推進淡水魚、貝類、中上層魚類、藻類加工體系的建立，積極發展高營養、低脂肪、無公害、環保型水產食品。發展水產品精深加工，開發高檔新產品、復合制品和水生生物保健品等高附加值產品。重點做好淡水魚類、海水中上層魚類加工綜合利用、貝類凈化加工等的基地和配套冷鏈設施建設。
5. 在采后保鮮方面：大力完善倉儲、交通運輸、配送、批發和零售等為一體的流通保鮮系統，研究推廣節能、高效、低成本和無污染的保鮮新技術，開發適合我國國情的技術和設施，建立冷凍冷藏產品加工配送中心，推進集約化共同配送。
（八）農產品質量安全技術
農產品質量安全學未來幾年發展的戰略需求、重點領域及優先發展方向如下：一是農產品品質形成機理、風險污染物污染、積累機制研究。如主要農產品生化組分代謝運轉規律及與籽粒品質形成的內在機理研究。二是農產品安全性風險評估與預警技術研究與應用。開展農產品中重要化學污染物的劑量-反應評估關鍵技術研究，暴露評估方法優化與風險關鍵因子研究以及農產品安全性風險指數（RI）研究。三是智能型數字化高通量定量快速檢測技術體系研究與應用。包括基于選擇性功能材料的高效前處理技術、農產品質量安全快速檢測技術、農產品中主要化學性有害物質及代謝物的確證檢測技術等研究與應用。四是農產品質量安全標準體系建立與完善。包括我國農獸藥殘留準許列表體系的創建、基于風險評估的農獸藥殘留等污染物限量標準制定模式研究、特色小宗作物農藥合理使用準則與殘留限量標準研究、畜禽產品和飼料農藥殘留消解轉化行為及其限量標準研究和種植業產品產地主要污染物限量標準與安全評價分類技術研究。五是開展農產品質量安全溯源技術和真假識別技術研究及推廣應用，為農產品質量安全市場監管和身份鑒定提供技術支撐。
（九）農業資源與區劃學
未來幾年，結合我國農業、農村和農民的實際，農業資源與區劃的重點領域及優先發展方向如下：
一是農業土壤質量培育關鍵技術研究。包括基礎研究、高新技術研究、共性及關鍵技術研究、技術中試及工程化產業化開發區域示范研究等方面。二是農業水資源高效利用與調控理論與技術研究。在加強節水高效理論基礎研究的同時，實現傳統節水技術全面升級、設備與產品全面更新換代、現代高新技術與傳統技術的有機融合，重點開展作物高效用水研究、土壤水資源高效利用研究、雨水集蓄利用研究、農業水資源高效管理研究等方面的研究。三是氣候變化農業影響機理與適應對策研究。包括研究全球氣候變化背景下我國農業主產區水分、熱量資源時空格局演變趨勢，研究氣候變化介導的我國農業生物災害和非生物災害的發生、演變趨勢和流行規律，研究氣候變化對我國農業種植制度、空間格局和生產布局的影響機理，研究極端天氣氣候事件與農業風險管理等方面。四是農業微生物資源開發與養護技術研究。包括農業微生物資源基礎研究與重要功能微生物挖掘和評價、功能微生物農田行為研究與農用微生物制劑產品創制、農田污染阻控與有機廢棄物微生物轉化利用研究等方面。五是植物養分轉化原理與農業肥料開發研究。包括養分高效的作物品種選育、農田可持續利用高效施肥技術、環境友好的緩/控釋肥料研制、功能有機肥開發、建立農田土壤養分信息化管理決策系統和精準施肥技術體系、新型肥料研制等方面。六是農業廢棄物資源綜合利用技術研究。包括農業廢棄物資源化利用的管理和決策支持研究、農業廢棄物高效利用的前沿技術和關鍵技術研究、農業廢棄物高值化利用實用技術組合與模式研究、農業廢棄物綜合利用與節能減排技術研究等方面。七是農業資源“地-空-天”一體化遙感監測研究。包括農業遙感基礎研究、農業定量遙感研究與應用、以及遙感在精準農業和數字農業方面的應用研究等方面。八是農業區劃理論和應用研究。要加強農業區劃基礎理論與方法、農業資源監測管理與利用、農業區劃與區域布局、區域農業戰略與規劃等方面的研究。
五、政策建議
加強基礎農學學科建設和發展，是我國經濟社會發展的必然戰略選擇。一是基礎農學的發展，可以促進農業發展方式轉變、加快新農村建設步伐，為農業和農村經濟發展提供技術支撐；二是基礎農學的發展，可以促進分支學科發、加快成果轉化進程，為提高農業綜合生產能力、抗風險能力、市場競爭能力奠定科學基礎；三是基礎農學的發展，可以有效防控農業污染問題、提高資源利用效率，為人口資源環境問題提供優化路徑；四是基礎農學的發展，可以實現農業增產增收目標，為糧食安全和食物安全提供保障措施。
鑒于發展基礎農學的戰略需求，要從政治、經濟、科技、文化等多方面，構建有利于基礎農學發展的體制機制。當前，我國基礎農學的發展，我們要按照“自主創新，重點跨越，支撐發展，引領未來”要求，緊密聯系我國農業、農村、農民實際，進一步深化科技體制改革，完善機構、隊伍、人才、條件建設，加強國際合作和交流，積極促進我國農學學科發展上臺階、上水平。
?。ㄒ唬┘涌旄母锊椒?，完善基礎農學研究的體制機制 要結合我國目前所處的以工促農、以城帶鄉特定歷史階段，按照發展現代農業和建設中國特色農業現代化的總體要求，針對現行的農業科研機構不適應國家需求和國際發展新趨勢的狀況，必須加快改革和發展，強化開放、流通、聯合、競爭機制，加大科技體制改革力度，構建既適應社會主義市場經濟又符合基礎農學學科自身規律的新型國家創新體制。農業基礎研究要以國家級農業科研機構、研究型高等農業院校和中國科學院相關科研機構為主體，適當吸收有優勢、有特色省級農業科研機構參與，通過人才分流、組合、優化，建立起學科齊全、布局合理、精干高效的農業基礎研究體制；創造穩定、寬松的人才發展環境，建立開放、流動、競爭、協作的農業科技運行機制；通過政策引導和經費支持，加強農業基礎研究和戰略高技術研究，逐步形成國家新型的農業基礎研究的科研體制。
?。ǘ┡囵B人才隊伍，提升基礎農學研究的創新能力 科技創新，關鍵在人才?；A農學創新型人才培養和隊伍建設，特別是一個創新團隊的形成，不是一朝一夕的事情，而是一項長期的艱巨任務。創新型人才和隊伍建設，不僅要強調個體，更要重視團隊，要“涌現出一批具有世界水平的科學家和研究團隊”。我國基礎農學的發展，必須有一支適應當代農業基礎和技術前沿性研究、高水平精干的研究隊伍。要采取各種綜合措施，加速造就一批學術帶頭人和科技骨干，從而建設一支結構合理、流動競爭、團結協作、高效精干的國家基礎農學研究隊伍。這支隊伍以基礎農學及分支學科為主體、相關學科人員參加的優秀群體，集中以中青年為骨干的尖子人才和學術帶頭人、領軍人物，以及引進的國外留學有成專家和優秀境外專家、學者，所組建的一支高水平農業基礎研究隊伍。
科學研究的本質是創新，創新的實踐要依靠人才。隨著世界各國綜合國力的競爭從對自然資源和市場資源的爭奪，拓展到對知識資源和人力資源的爭奪，加強基礎科學研究的意義比以往任何時候都更加重大。要始終堅持“在創新實踐中發現人才、在創新活動中培育人才、在創新事業中凝聚人才”的基本原則，下決心以提高創新能力和弘揚科學精神為核心，加快培育和造就一批具有世界前沿水平的優秀科學家，特別是抓緊培養造就一批中青年高級專家?；A研究是培養優秀創新人才的搖籃，要注重在在科研項目的實踐中發現人才，培養人才；要針對目前基礎農學發展向宏觀、微觀兩個方向快速發展的實際，注重從綜合型大學選拔人才、吸收人才，同時也要注重從國外引進優秀人才。
?。ㄈ┘哟笸度肓Χ?，夯實基礎農學學科的發展基礎 資金投入是開展基礎實驗研究、培養創新人才、更新儀器設備的物質保障和必要條件。離開了穩定、持續的資金投入，基礎農學學科發展將成為無源之水、無本之木。我國和發達國家相比，基礎農學研究資金投入的差距明顯。要牢固樹立支持基礎農學研究就是投資未來農業的戰略理念。要正確處理好農學基礎研究與應用研究的關系，統籌配置科技經費，穩步加大基礎農學的支持力度，實現農業科學的基礎研究、應用研究和開發研究的協調發展。
針對農業基礎研究周期長、地域性強、風險大、公益性的特點，應建立財政扶持為主的投入機制，財政投入的比重應逐年提高直至接近或達到發達國家的水平，基礎農學研究投入增長率應高于農業生產總值的增長率。農業基礎研究占整個農業科研投入比例，應從大幅度提高，以夯實農業科技的發展基礎。同時，國家各項科技計劃也應向農業基礎研究傾斜，建議國家自然科學基金委員會應設立農業基礎學科專項基金，撥出專項經費，加大支持力度。
農業基礎研究需要先進設備和試驗手段作為支撐。由于投入較少，我國農業研究機構的儀器設備比較陳舊、不配套，亟待補充和更新。在現行財政狀況的條件下，建議采取重點裝備的政策。在國家農業科研機構、研究型高等農業院校和少數省級農業科研機構，分期分批建設農業基礎研究及分支學科國家重點實驗室和現代化試驗基地，建設土壤、水、生物資源、環境、災害監測預報系統，配備先進儀器設備和必要的基礎設施，努力改善和提高農業基礎研究條件。
?。ㄋ模娀献鹘涣?，提高基礎農學學科的國際地位 面對經濟全球化、貿易一體化的新形勢，加強農業基礎研究的國際合作與交流成為至關重要的問題，已經成為推進農業科技進步、促進農業發展的重要途徑。必須跟蹤世界科技發展前沿，利用世界科學技術的最新成就，推動我國農業基礎研究的發展。要理性面對我國基礎農學研究和發達國家的差距，積極參與并分享人類基礎研究的成果和貢獻。要實施“走出去”和“請進來”相結合戰略，進一步擴大國際學術和人才交流，提升我國基礎農學的自主創新能力。建議加強全國農業科技文獻信息共享工作，建立國內外信息交流網絡。要全方位地開展國際科技合作，充分利用我國對外開放的有利條件，擴大多種形式的國際和地區科技合作與交流，要鼓勵科研院所、高等院校與海外研究開發機構建立聯合實驗室或研究開發中心；支持在雙邊、多邊科技合作協議框架下，實施國際合作項目。要支持科學家參加國內外學術活動，積極主動參與國際大科學工程和國際學術組織，支持我國科學家和科研機構參與或牽頭組織國際和區域性大科學工程，支持我國科學家在重要國際學術組織中擔任領導職務。
?。ㄎ澹I造發展氛圍，保障基礎農學發展的可持續性 基礎農學研究不僅需要良好的政策、機制、投入等方面的保障，更需要一個寬松的、自由的人文環境。針對農業基礎研究的現狀和問題，建議創造良好的外部環境，確保農業基礎研究計劃、項目的穩定性和連續性；發揚學術民主，倡導“百家爭鳴，百花齊放”，鼓勵創新學術思想和自由探索精神；加強精神文明建設，杜絕學術腐敗，樹立良好的科學道德和學風；弘揚創新文化，提倡科學精神，營造基礎農學研究的良好社會氛圍；改善科研人員生活待遇，穩定農業基礎研究隊伍；改進成果獎勵政策，鼓勵跨學科協作研究。
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撰稿人：許世衛 孔繁濤 王全輝
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