趙其國等：2008—2018 年功能農(nóng)業(yè)的理論發(fā)展與實(shí)踐|研究
時(shí)間：2018-12-11 17:03:00 來源： 已閱：0次
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功能農(nóng)業(yè)作為高產(chǎn)農(nóng)業(yè)、綠色農(nóng)業(yè)之后，農(nóng)業(yè)發(fā)展的新階段，是“調(diào)優(yōu)供給”、“調(diào)強(qiáng)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)”的重要支撐性技術(shù)，加強(qiáng)功能農(nóng)業(yè)研究是構(gòu)建生態(tài)高值農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)體系的重要內(nèi)容，是我國農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的主要舉措之一，對我國農(nóng)業(yè)發(fā)展和鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略具有重要意義。功能農(nóng)業(yè)從2008 年提出至今已有十年時(shí)間，本文對有關(guān)功能農(nóng)業(yè)的定義、學(xué)科的發(fā)展、應(yīng)用實(shí)踐，進(jìn)行了系統(tǒng)回顧，對于未來發(fā)展進(jìn)行了展望。
文/趙其國1, 2, 3，尹雪斌2, 3, 4,5*，孫敏3，劉永賢5，侯非凡3，張寧6
(1 中國科學(xué)院南京土壤研究所，南京 210008；2 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)蘇州研究院功能農(nóng)業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇蘇州 215123；3 山西農(nóng)業(yè)大學(xué)山西功能農(nóng)業(yè)研究院，山西太谷 030801； 4 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院，合肥 230026； 5 廣西富硒農(nóng)業(yè)研究中心，南寧 530007；6 江蘇省硒生物工程技術(shù)研究中心，江蘇蘇州 215123)
來源：《土壤 》（2018年第6期）
“民以食為天”，農(nóng)業(yè)的發(fā)展史，也是人類飲食的進(jìn)步史。功能農(nóng)業(yè)作為農(nóng)業(yè)發(fā)展的新階段，支撐著農(nóng)業(yè)的生態(tài)高值目標(biāo)，開啟了“吃”的新時(shí)代，即從吃得“飽”、吃得“安全”，向吃得“健康”邁進(jìn)。根據(jù)十年功能農(nóng)業(yè)研發(fā)實(shí)際，我國未來功能農(nóng)業(yè)的發(fā)展宗旨是“科技領(lǐng)先、智慧創(chuàng)新、開拓發(fā)展、團(tuán)結(jié)協(xié)同、公正誠信”，12 字方針是“準(zhǔn)確、質(zhì)量、穩(wěn)妥、安全、民生、持續(xù)”。希望以此指導(dǎo)功能農(nóng)業(yè)有序發(fā)展，造福13 億中國人，并期望服務(wù)全人類。山西、廣西、寧夏、河北、山東、江蘇、江西、湖北和安徽等省市，率先在省域規(guī)模化發(fā)展功能農(nóng)業(yè)，是我國功能農(nóng)業(yè)從科技創(chuàng)新走向產(chǎn)業(yè)實(shí)踐的重要樣板。
1 生態(tài)高值農(nóng)業(yè)的技術(shù)體系和模式構(gòu)建
1.1 生態(tài)高值農(nóng)業(yè)的提出背景
在中科院的部署與領(lǐng)導(dǎo)下，針對近年國內(nèi)外農(nóng)業(yè)發(fā)展面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，“中國科學(xué)院農(nóng)業(yè)領(lǐng)域戰(zhàn)略研究組”于2007 年10 月至2009 年3 月集體完成并制定了《中國至2050 年農(nóng)業(yè)科技領(lǐng)域發(fā)展路線圖》，提出了發(fā)展我國“生態(tài)高值農(nóng)業(yè)”的理念及技術(shù)體系模式構(gòu)建。2010 年6 月，國家領(lǐng)導(dǎo)人在兩院院士大會(huì)上，針對農(nóng)業(yè)科技，首次提出要“構(gòu)建我國生態(tài)高值農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)體系”。
1.2 生態(tài)高值農(nóng)業(yè)的概念與內(nèi)涵
根據(jù)《生態(tài)高值農(nóng)業(yè)：理論與實(shí)踐》一書的總結(jié)。所謂“生態(tài)”，就是要體現(xiàn)農(nóng)業(yè)既能為社會(huì)提供安全、優(yōu)質(zhì)的農(nóng)產(chǎn)品，又能實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)資源的永續(xù)利用，將農(nóng)業(yè)納入可持續(xù)發(fā)展的道路；所謂“高值”，就是要體現(xiàn)農(nóng)業(yè)有很高的土地產(chǎn)出率、投入產(chǎn)出率、勞動(dòng)生產(chǎn)率 。因此，“生態(tài)高值農(nóng)業(yè)”目標(biāo)是構(gòu)建集約化經(jīng)營與生態(tài)化生產(chǎn)有機(jī)結(jié)合的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)。它以健康消費(fèi)需求為導(dǎo)向，以提高農(nóng)業(yè)市場競爭力和可持續(xù)發(fā)展能力為核心，兼有高產(chǎn)出、高效益與可持續(xù)發(fā)展的雙重特性，是轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)增長方式、提高農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力的集中體現(xiàn)。
1.2.1 生態(tài)高值農(nóng)業(yè)的建設(shè)目標(biāo)
“生態(tài)高值農(nóng)業(yè)”的目標(biāo)體系可表述為：D=a E+b V+c S{E，V}。其中，D 為生態(tài)高值農(nóng)業(yè)發(fā)展水平；E 為農(nóng)業(yè)的生態(tài)環(huán)境效益；V 為農(nóng)業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益；S 為農(nóng)業(yè)的社會(huì)效益，體現(xiàn)生態(tài)環(huán)境效益與經(jīng)濟(jì)效益相互協(xié)調(diào)的程度；a、b、c 是由社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展水平、社會(huì)制度、人類的審美觀與價(jià)值觀等因素決定的。
可見，“生態(tài)高值農(nóng)業(yè)”是包括生態(tài)農(nóng)業(yè)及環(huán)境，農(nóng)產(chǎn)品的高產(chǎn)、高質(zhì)、高效，以及科技、市場、產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)價(jià)值(包括農(nóng)業(yè)的一、二、三產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值)“三者”相結(jié)合的總概念，是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的總體方向。
到2020 年，通過重點(diǎn)農(nóng)業(yè)科技領(lǐng)域的重大創(chuàng)新突破，構(gòu)建生態(tài)高值農(nóng)業(yè)技術(shù)體系，為不斷滿足我國日益增長的對農(nóng)產(chǎn)品總量、質(zhì)量、安全和多功能的需求以及改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)、生態(tài)環(huán)境和農(nóng)業(yè)資源永續(xù)利用等生態(tài)高值農(nóng)業(yè)體系提供科技支撐。
到2050 年，中國農(nóng)業(yè)具備實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)資源可持續(xù)利用，充分保障國家食物總量和質(zhì)量安全，以及進(jìn)入傳統(tǒng)功能和現(xiàn)代多功能并存的未來農(nóng)業(yè)所需要的科技支撐條件，使我國在發(fā)展中國家中率先進(jìn)入生態(tài)高值可持續(xù)發(fā)展的新時(shí)代，全面實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)化、營養(yǎng)化、功能化，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理的信息化、數(shù)字化、精準(zhǔn)化，建成農(nóng)業(yè)高值轉(zhuǎn)換的產(chǎn)業(yè)體系，形成生態(tài)系統(tǒng)持續(xù)良性循環(huán)、景觀優(yōu)美、功能多樣、城鄉(xiāng)一體的新型農(nóng)業(yè)。
1.2.2 生態(tài)高值農(nóng)業(yè)的內(nèi)涵實(shí)質(zhì)
生態(tài)即指生態(tài)農(nóng)業(yè)，包括水、土、氣、生、巖、污等部分。高值包括農(nóng)產(chǎn)值、農(nóng)技值、農(nóng)市值、農(nóng)經(jīng)值。其中，農(nóng)產(chǎn)值是指農(nóng)產(chǎn)品高量、高質(zhì)、高效，簡稱“農(nóng)–產(chǎn)”。農(nóng)技值是指功能農(nóng)業(yè)、智能農(nóng)業(yè)、高科值農(nóng)業(yè)，簡稱“農(nóng)技–產(chǎn)”。農(nóng)市值是指市場經(jīng)濟(jì)價(jià)值(農(nóng)二產(chǎn))、農(nóng)加工、轉(zhuǎn)工，簡稱“附加值”。農(nóng)經(jīng)值是指產(chǎn)業(yè)化經(jīng)濟(jì)價(jià)值(農(nóng)三產(chǎn))，包括農(nóng)、經(jīng)、貿(mào)、科、教、游、文等內(nèi)容，如功能農(nóng)業(yè)養(yǎng)生園、牛博園、鹽博園、體驗(yàn)農(nóng)業(yè)、農(nóng)業(yè)公園等(圖2)。
可見，生態(tài)高值農(nóng)業(yè)是包括生態(tài)農(nóng)業(yè)，環(huán)境與農(nóng)過信息、分子和功能化等技術(shù)提高產(chǎn)值。市場值：通業(yè)品高產(chǎn)、高質(zhì)、高效，科技，市場，產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)價(jià)值過農(nóng)產(chǎn)品加工，走向國際與國內(nèi)市場，加工后的農(nóng)產(chǎn)(包括農(nóng)業(yè)的一、二、三產(chǎn)產(chǎn)值)相結(jié)合的總概念。比品價(jià)值可提高幾十到上百倍，如安徽70 g 的番茄醬如，高產(chǎn)值：水稻：袁隆平15 t/hm2；小麥：河南10.35 可賣50 元；美國玉米加工有3 500 多種，產(chǎn)值提高t/hm2；玉米：新疆19.5 t/hm2；富硒、富鋅功能農(nóng)產(chǎn)達(dá)上千倍。我國農(nóng)產(chǎn)品加工的工業(yè)值與農(nóng)業(yè)產(chǎn)值比，品價(jià)格通常高出普通農(nóng)產(chǎn)品30% ~ 50% 。高科值：通每增加0.1% ，可帶動(dòng)230 萬人就業(yè)。綜合經(jīng)濟(jì)值：可通過“農(nóng)經(jīng)貿(mào)科教游文”增加大量產(chǎn)值。
簡言之，生態(tài)高值農(nóng)業(yè)未來多體現(xiàn)在向一產(chǎn)、二產(chǎn)和三產(chǎn)聯(lián)合的“大農(nóng)業(yè)”方向發(fā)展。
1.2.3 生態(tài)高值農(nóng)業(yè)土壤肥力與生態(tài)系統(tǒng)圖解
土壤圈是生態(tài)系統(tǒng)中最為活躍的一個(gè)圈層，也是大氣圈、水圈、生物圈、巖石圈進(jìn)行物質(zhì)和能量交換的重要媒介，長期的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)歷史，日益提高了土壤圈對于生態(tài)系統(tǒng)的重要性。我們在進(jìn)行農(nóng)事活動(dòng)時(shí)，向土壤中施用額外的含有N、P、K 元素的肥料以利于農(nóng)作物生長；收集自然降水，汲取地下水以滿足土壤中所生長的作物需水要求；生產(chǎn)化肥和使用大型農(nóng)機(jī)具改善土壤理化性質(zhì)過程中排放的溫室氣體，多種因素疊加導(dǎo)致土壤肥力的提高與生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定之間形成了緊密的互作聯(lián)系。為了保證在提高土壤肥力，達(dá)到農(nóng)產(chǎn)品高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、優(yōu)產(chǎn)的同時(shí)，保證土壤生態(tài)功能的穩(wěn)定，提高生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，選擇以綠色、低碳、多能、清潔、持續(xù)為主要目標(biāo)的生態(tài)高值農(nóng)業(yè)是必由之路。
2 功能農(nóng)業(yè)的創(chuàng)建
2.1 功能農(nóng)業(yè)提出的背景
2007 年10 月至2009 年3 月，中國科學(xué)院農(nóng)業(yè)領(lǐng)域戰(zhàn)略研究組集體編制完成《中國至2050 年農(nóng)業(yè)科技領(lǐng)域發(fā)展路線圖》，提出了各階段農(nóng)業(yè)科技發(fā)展的主要方向及可突破的重大科學(xué)技術(shù)問題。“功能農(nóng)業(yè)”正是規(guī)劃路線圖中的重要方向，其理念及設(shè)想被首次提出。中科院2013 年出版的《科技發(fā)展新態(tài)勢與面向2020 年的戰(zhàn)略選擇》指出，未來的工作重心將圍繞生態(tài)高值農(nóng)業(yè)，構(gòu)建中國特色的生態(tài)高值農(nóng)業(yè)體系，“功能農(nóng)業(yè)”作為生態(tài)高值農(nóng)業(yè)體系的建設(shè)方向，在十二五、十三五規(guī)劃中最有可能取得突破性進(jìn)展。同年出版的《生態(tài)高值農(nóng)業(yè)：理論與實(shí)踐》進(jìn)一步提出并論證了功能農(nóng)業(yè)的發(fā)展，明確指出：“功能農(nóng)業(yè)”是生態(tài)高值農(nóng)業(yè)科技支撐體系的重要組成部分。這一方向很好地契合于當(dāng)前我國農(nóng)業(yè)從注重“量”轉(zhuǎn)向注重“質(zhì)”的戰(zhàn)略需求。
“功能農(nóng)業(yè)”實(shí)際是對生態(tài)高值農(nóng)業(yè)的進(jìn)一步延伸。在“中國至2050 年農(nóng)業(yè)科技發(fā)展路線圖”理念與七大科技領(lǐng)域的研究——“農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與食品安全營養(yǎng)技術(shù)”規(guī)劃中也指出，食品的營養(yǎng)保健性和科技發(fā)展將是食品產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要趨勢。同時(shí)，“生態(tài)高值農(nóng)業(yè)2020—2050 年的建設(shè)目標(biāo)”中指出，要“不斷滿足我國日益增長的對農(nóng)產(chǎn)品總量、質(zhì)量、安全和多功能的需求”，“全面實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)化、營養(yǎng)化、功能化，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理的信息化、數(shù)字化、精準(zhǔn)化，建成農(nóng)業(yè)高值轉(zhuǎn)換的產(chǎn)業(yè)體系”。實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的“營養(yǎng)化、功能化”，科技發(fā)展是核心要素，主要是通過育種技術(shù)和動(dòng)植物“生物強(qiáng)化”等生物技術(shù)和農(nóng)藝措施、設(shè)施農(nóng)業(yè)等非生物技術(shù)定量增加食品中的某些營養(yǎng)元素，如人體必需微量元素鈣、鐵、鋅、硒等，人體必需氨基酸賴氨酸、色氨酸等，維生素VA、VE、B9( 葉酸)等，抗氧化物質(zhì)花青素、多酚、類胡蘿卜素等。隨著基因組學(xué)和蛋白組學(xué)的飛速發(fā)展，功能農(nóng)業(yè)將成為農(nóng)業(yè)科技的重要方向，在消除“隱性饑餓”、預(yù)防癌癥、降血壓、降血脂和冠心病等方面發(fā)揮巨大作用。
2.2 功能農(nóng)業(yè)的定義
什么是功能農(nóng)業(yè)？功能農(nóng)業(yè)是通過生物營養(yǎng)強(qiáng)化技術(shù)或其他生物工程生產(chǎn)出具有健康改善功能的農(nóng)產(chǎn)品。簡單地說，功能農(nóng)業(yè)就是要種植出具有保健功能的農(nóng)產(chǎn)品。其中，既包括農(nóng)產(chǎn)品中特定健康物質(zhì)的提高，如礦物質(zhì)、植物有益物質(zhì)(Phytochemicals)，也包括根據(jù)某個(gè)人群的需求對特定物質(zhì)進(jìn)行優(yōu)化，比如，抗性淀粉大米因其中的淀粉不易酶解消化為糖，適合糖尿病人食用。
人們通過食用功能農(nóng)業(yè)產(chǎn)品，可以對特定營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行定量補(bǔ)充，可達(dá)到提高人體體質(zhì)，改善健康的目的。比如：人體缺碘或碘攝入量不足時(shí)，會(huì)引起地方性甲狀腺腫、不育癥等病癥，隨著我國大部分地區(qū)食鹽中加碘，已經(jīng)明顯減少缺碘病癥的發(fā)生；人體缺硒或硒攝入量不足時(shí)，會(huì)引發(fā)克山病、大骨節(jié)病等病癥，通過持續(xù)食用富硒食品，不僅可以消除病癥，還可以提高人體免疫力，長期食用可有效預(yù)防癌癥 。其他人體健康所需礦物質(zhì)包括鈣、鐵、鋅等及不飽和脂肪酸、花青素、胡蘿卜素等植物化合物，都可通過功能農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)補(bǔ)充人體，改善健康。
功能農(nóng)業(yè)是農(nóng)業(yè)發(fā)展的新方向，它是繼高產(chǎn)農(nóng)業(yè)、綠色農(nóng)業(yè)之后的第三個(gè)發(fā)展階段。功能農(nóng)業(yè)作為農(nóng)業(yè)發(fā)展的第三個(gè)階段，側(cè)重于增加農(nóng)產(chǎn)品的健康內(nèi)涵(圖2)。通過現(xiàn)代生物科技和農(nóng)藝措施，標(biāo)準(zhǔn)化調(diào)整優(yōu)化農(nóng)產(chǎn)品的營養(yǎng)成分，滿足人們個(gè)性化的需求。這一農(nóng)業(yè)形態(tài)理想的目標(biāo)是“缺啥補(bǔ)啥”，“啥多調(diào)啥”。
2.3 功能農(nóng)業(yè)有關(guān)的重點(diǎn)營養(yǎng)素
2.3.1 礦物質(zhì)
礦物質(zhì)是人體內(nèi)無機(jī)物的總稱，人體由60 多種元素組成，其中很多礦物質(zhì)元素是酶的必需組分，也是人體組織、骨的生長及維持的 鎂、鈉等；微量元素也稱痕量元素，在人體內(nèi)含量很低，約占人體總重量0.01% 以下，如鐵、鋅、銅、錳、鉻、硒、鉬、鈷、氟等。按照礦物質(zhì)對人體健康的影響，可分為必需元素、非必需元素和有毒元素。必需元素是維持人體健康所必需的元素，缺乏時(shí)有機(jī)體的功能和組織都會(huì)出現(xiàn)異常，補(bǔ)充后即可恢復(fù)。目前，已被確認(rèn)與人體健康和生命有關(guān)的必需微量元素有18 種，即鐵、銅、鋅、鈷、錳、鉻、硒、碘、鎳、氟、鉬、釩、錫、硅、鍶、硼、銣、砷等；必需常量元素有鈣，這樣人體必需的礦物質(zhì)元素總計(jì)有19 種。加上鍺等對人體有益的3 種元素，共計(jì)22 種對人體有益的元素。其中，日常生活中的營養(yǎng)食品、保健食品中最常見和較多人群存在缺乏的礦物質(zhì)有5 種，包括硒、鋅、鈣、鐵和碘(表1)。
2.3.2 維生素
通俗來講，維生素即維持生命的物質(zhì)，是人體內(nèi)生命活動(dòng)必需的一類微量營養(yǎng)物質(zhì)，也是保持人體健康的重要活性物質(zhì)。通常將維生素分為脂溶性維生素和水溶性維生素。脂溶性維生素包括維生素A、維生素D(又稱鈣化醇)、維生素E(又稱生育酚)和維生素K(又稱凝血維生素)；水溶性維生素主要是B 族維生素(主要包括B1、B2、B3、B6、B12)、維生素C(又稱抗壞血酸)、維生素PP(又稱尼克酸)、維生素H(又稱生物素)和維生素M(又稱B9，也稱葉酸) 等(表2)。
維生素大部分不能在體內(nèi)合成或合成量不足，不能滿足人體的需要，必須從食物中攝取。當(dāng)膳食中缺乏維生素，將引起人體代謝紊亂，發(fā)生維生素缺乏癥。例如：當(dāng)缺乏維生素A(vitamin A) 時(shí)，會(huì)出現(xiàn)夜盲癥、干眼病和皮膚干燥等。維生素A 又稱胡蘿卜素及其他類胡蘿卜素可在人體內(nèi)合成維生素視黃醇或抗干眼病因子，包括維生素A1、A2 兩種，A，β-胡蘿卜素的轉(zhuǎn)換效率最高。在體內(nèi)，在β-胡是一個(gè)具有脂環(huán)的不飽和一元醇。維生素A1 多存于蘿卜素-15,15’-雙氧酶(雙加氧酶)催化下，可將β-胡哺乳動(dòng)物及咸水魚的肝臟中，而維生素A2 常存于淡蘿卜素轉(zhuǎn)變?yōu)閮煞肿拥囊朁S醛，視黃醛在視黃醛還水魚的肝臟中。由于維生素A2 的活性比較低，所以原酶的作用下還原為視黃醇，但β-胡蘿卜素也可以通常所說的維生素A 是指維生素A1。植物來源的β-合成蝦青素(astaxanthin，強(qiáng)抗氧化劑)。
2.3.3 植物有益物質(zhì)(Phytochemicals)
除礦物質(zhì)和維生素外，功能農(nóng)業(yè)密切關(guān)注多種植物有益物質(zhì)。如人體必需氨基酸(賴氨酸、色氨酸)、抗氧化物質(zhì)(多酚、黃酮、類胡蘿卜素、花色素)、不飽和脂肪酸(ω-3) 等。對于這些有益物質(zhì)的調(diào)控，目前更多地通過育種手段來實(shí)現(xiàn)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人們健康意識(shí)的不斷增強(qiáng)，研究者將會(huì)對人體有益物質(zhì)進(jìn)行更加深入的研究，更多的植物有益物質(zhì)將被發(fā)現(xiàn)。功能農(nóng)業(yè)的內(nèi)涵將越來越豐富。
2.4 功能農(nóng)業(yè)與生態(tài)高值農(nóng)業(yè)關(guān)系
“生態(tài)高值農(nóng)業(yè)”是我國農(nóng)業(yè)新型戰(zhàn)略領(lǐng)域，其對農(nóng)產(chǎn)品總量、質(zhì)量、安全和多功能的需求，全面實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)化、營養(yǎng)化、功能化的發(fā)展理念與“功能農(nóng)業(yè)”的發(fā)展方向是一致的，“功能農(nóng)業(yè)”從產(chǎn)地條件、產(chǎn)品功能到產(chǎn)業(yè)開發(fā)一系列科技鏈條，符合生態(tài)高值農(nóng)業(yè)的發(fā)展內(nèi)涵，是未來生態(tài)高值農(nóng)業(yè)的支撐性技術(shù)。“功能農(nóng)業(yè)”的穩(wěn)定發(fā)展，為我國生態(tài)高值農(nóng)業(yè)體系構(gòu)建積累了大量經(jīng)驗(yàn)，奠定了發(fā)展基礎(chǔ)。
因此，以富硒、富鋅等為主體的“功能農(nóng)業(yè)”的研發(fā)，只有按生態(tài)高值農(nóng)業(yè)的理念與內(nèi)涵方向發(fā)展，才能不斷走向創(chuàng)新開拓與可持續(xù)發(fā)展。今后其研發(fā)也必將走“生態(tài)高值型功能農(nóng)業(yè)”的方向(圖3)。
結(jié)合中國功能農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展實(shí)際，對于未來功能農(nóng)業(yè)發(fā)展總結(jié)了20 字宗旨與12 字方針，希望以指導(dǎo)功能農(nóng)業(yè)有序發(fā)展，造福13 億中國人。
關(guān)于功能農(nóng)業(yè)發(fā)展的20 字“宗旨”：科技領(lǐng)先、智慧創(chuàng)新、開拓發(fā)展、團(tuán)結(jié)協(xié)同、公正誠信。
關(guān)于功能農(nóng)業(yè)發(fā)展的12 字“方針”：準(zhǔn)確、質(zhì)量、穩(wěn)妥、安全、民生、持續(xù)。
3 功能農(nóng)業(yè)的十大科學(xué)問題
為了滿足人們對某一個(gè)或幾個(gè)功能物質(zhì)的需求，功能農(nóng)業(yè)相關(guān)的一系列科學(xué)問題需要不斷探索和研究。下文重點(diǎn)以礦物質(zhì)強(qiáng)化為例，按照其傳輸路經(jīng)和規(guī)律，包括從土壤環(huán)境、作物栽培、元素拮抗、食品加工、消化代謝等等。在此提取了十個(gè)相關(guān)問題分別簡述。
3.1 作物吸收預(yù)測模型
礦物質(zhì)對人體健康起重要作用，多種礦物質(zhì)復(fù)合，效果更加明顯。功能農(nóng)業(yè)的最終農(nóng)產(chǎn)品，就是使其定量富含某種或某幾種礦物質(zhì)。首先要解決礦物質(zhì)形態(tài)技術(shù)及吸收預(yù)測模型這一基礎(chǔ)性科學(xué)問題。
植物對礦物質(zhì)的吸收具有選擇性。礦物質(zhì)的形態(tài)大體可分為兩類：植物可利用的和不易利用的。在植物吸收礦物質(zhì)的過程中，自由離子是最易被吸收的形態(tài)，植物根部表面的正負(fù)離子與土壤中的正負(fù)離子可通過交換作用而吸附到根部。其他的可溶性離子濃度可以用分級(jí)提取的方法測得，比如有純凈水提取部分，也有模擬土壤鹽分的鹽溶液提取部分。
植物對礦物質(zhì)的吸收取決于多個(gè)方面，不同地區(qū)、不同作物的吸收、積累既與土壤中的礦物質(zhì)形態(tài)有關(guān)，也與植物本身特性有關(guān)。不同性質(zhì)的土壤中，有機(jī)物的含量、黏粒的含量都會(huì)影響到植物對礦物質(zhì)的吸收。對于植物本身而言，不同種屬間差異巨大，例如木本植物相比于草本類植物，由于其高大的特性，根部在向上運(yùn)輸離子的過程中受到層層阻隔，致使上部枝干中礦物質(zhì)含量積累較少，而草本植物低矮，易于吸收積累；植物不同器官中，含量差別亦較大，植物吸收遵循優(yōu)先生長原則，籽粒、果實(shí)較葉片含量高；在植物不同生長周期，吸收積累規(guī)律也有差別，比如水稻在分蘗期、灌漿期都是礦物質(zhì)需求旺盛的階段。對于植物礦物質(zhì)吸收的準(zhǔn)確預(yù)測，仍需土壤環(huán)境、栽培學(xué)等方面專家進(jìn)一步的研究和調(diào)查。
3.2 礦物質(zhì)形態(tài)分析技術(shù)
礦物質(zhì)是地殼中自然存在的化合物或天然元素，多為無機(jī)鹽。當(dāng)?shù)V物質(zhì)經(jīng)根部吸收至植物體內(nèi)，會(huì)轉(zhuǎn)化成多種形態(tài)存在。生物體對不同形態(tài)的礦物質(zhì)，其吸收效果有很大差異，所以研究清楚不同礦物質(zhì)的形態(tài)變化具有重要意義。
礦物質(zhì)經(jīng)人體或動(dòng)物吸收后，有的形成小分子狀態(tài)存在，例如：硒就會(huì)轉(zhuǎn)化為硒代蛋氨酸、硒代半胱氨酸、甲基-硒代半胱氨酸等，這些物質(zhì)的分子量一般會(huì)達(dá)到一百到幾百道爾頓。有的礦物質(zhì)轉(zhuǎn)化為大分子形態(tài)，如含硒的多肽、多糖。鋅、鎂、鐵等也會(huì)在不同的功能蛋白中作為活性中心，協(xié)助蛋白發(fā)揮活性功能。
3.3 礦物質(zhì)間相互影響
礦物質(zhì)在吸收過程中具有相生相克的關(guān)系，即拮抗效應(yīng)和協(xié)同效應(yīng)。各元素之間的相互關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜，一種元素可能會(huì)影響另一種元素的分布與吸收。
拮抗效應(yīng)是指兩種元素之間相互抑制的效應(yīng)，主要發(fā)生在兩種具有化學(xué)性質(zhì)相似的離子之間，一種元素升高，另一種元素勢必降低，存在競爭關(guān)系。協(xié)同效應(yīng)恰恰相反，某一種元素會(huì)促進(jìn)另一種元素的升高，兩種元素相互疊加。對于功能農(nóng)業(yè)農(nóng)產(chǎn)品來說，要保持礦物質(zhì)的吸收平衡。當(dāng)發(fā)生拮抗作用時(shí)，要重新對產(chǎn)品元素進(jìn)行評(píng)估，對降低的元素進(jìn)行補(bǔ)充；發(fā)生協(xié)同效應(yīng)時(shí)，則要適當(dāng)降低被促進(jìn)吸收的元素供給，保持礦物質(zhì)平衡。
在實(shí)際的人體吸收過程中，規(guī)律可能更為復(fù)雜，一種元素可能與不同元素之間既存在拮抗效應(yīng)，又存在協(xié)同作用。所以，礦物質(zhì)的最佳供給模型需要通過不斷的試驗(yàn)研究來優(yōu)化。
在功能農(nóng)業(yè)方面，礦物質(zhì)的相互影響，在被人類食用之前就已經(jīng)發(fā)生。植物在吸收礦物質(zhì)離子時(shí)，存在不同程度的協(xié)同或拮抗作用，導(dǎo)致此種現(xiàn)象既有化學(xué)方面的原因也有植物生理作用的影響。如同為陽離子的鈣、鋅、鎂離子在被植物吸收時(shí)相互間存在競爭關(guān)系，而同為陰離子的硒卻能促進(jìn)植物對碘離子的吸收(圖4)。同時(shí)，植物可吸收利用的礦物質(zhì)量與礦物質(zhì)的存在形態(tài)有關(guān)，例如：水稻硒的吸收量(生物有效硒)取決與土壤中的有效硒含量(化學(xué)有效硒)。因此，礦物質(zhì)吸收的規(guī)律多樣性，尚需要研究學(xué)者更加深入的研究。
3.4 功能農(nóng)產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)研究
功能農(nóng)業(yè)所生產(chǎn)的農(nóng)產(chǎn)品，是否可以有效地提高人體健康質(zhì)量，需要一個(gè)嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)來度量。所以，功能農(nóng)產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)研究，是這個(gè)新產(chǎn)業(yè)發(fā)展起來以后的重要工作內(nèi)容。
功能農(nóng)產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)包括兩大部分，一個(gè)是什么樣的產(chǎn)品才能算是功能農(nóng)產(chǎn)品，即產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)；另一個(gè)是生產(chǎn)過程的規(guī)范。后者在認(rèn)證方面能提供非常必要的這個(gè)產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中需要恪守哪些規(guī)范、步驟，即信息。
但是目前功能農(nóng)產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)研究少之又少。消費(fèi)者在食用一種或者幾種功能農(nóng)產(chǎn)品，特別是主食性功能農(nóng)產(chǎn)品，能夠提高所需礦物質(zhì)攝入量，但是在其含量方面，眾多的產(chǎn)品中含量要求應(yīng)該怎樣平衡，以實(shí)現(xiàn)所有產(chǎn)品的綜合食用不會(huì)超過安全量，是一個(gè)需要解決的重大問題。有關(guān)生產(chǎn)過程的標(biāo)準(zhǔn)，重要的是縮小含量波動(dòng)范圍，并防止制假。一個(gè)合適的標(biāo)準(zhǔn)既要保障安全，又要能夠在規(guī)模化農(nóng)業(yè)實(shí)施中實(shí)現(xiàn)。這些都還需要科技界和產(chǎn)業(yè)界進(jìn)一步的合作研究來推進(jìn)。
3.5 食品加工過程礦物質(zhì)形態(tài)演變
功能農(nóng)業(yè)的功能農(nóng)產(chǎn)品，人們在食用之前，會(huì)進(jìn)行各種加工，包括干燥、加熱、粉碎等。在經(jīng)歷復(fù)雜的加工程序后，是否會(huì)對礦物質(zhì)形態(tài)及含量造成損失，這需要進(jìn)一步的研究。
功能農(nóng)產(chǎn)品在食品加工過程中，會(huì)涉及一系列的生理生化變化。包括水分、溫度、粒度、酶、微生物群落等的變化，這些變化可能會(huì)影響到礦物質(zhì)的存在形態(tài)。例如：溫度會(huì)引起蛋白質(zhì)變性，一些易揮發(fā)的形態(tài)在高溫下會(huì)引起大量損失。溫度還會(huì)使礦物質(zhì)的形態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)變，研究發(fā)現(xiàn)硒代氨基酸形態(tài)在蒸煮、煎炸過程中，會(huì)有顯著的變化。食物加工程序中引起的這些形態(tài)變化，并不是說這些生理生化變化會(huì)對礦物質(zhì)的吸收和利用產(chǎn)生巨大影響，只是這些變化所導(dǎo)致的含量結(jié)果需進(jìn)一步評(píng)估，以便找到更合適的方式制作功能食品。
3.6 礦物質(zhì)人體攝入量動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫
功能農(nóng)業(yè)的目的是，補(bǔ)充人們所缺乏的營養(yǎng)功能物質(zhì)，并且在其適合量的區(qū)間。所以，功能農(nóng)產(chǎn)品開發(fā)，需進(jìn)一步建立區(qū)域性人群礦物質(zhì)攝入量動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫。即：調(diào)查某一區(qū)域人群的礦物質(zhì)攝入量狀況及動(dòng)態(tài)變化。通過這一大數(shù)據(jù)調(diào)查，對比中國營養(yǎng)學(xué)會(huì)推薦攝入量，了解人們到底“缺啥”，補(bǔ)充干預(yù)的效果如何，這樣有助于對功能農(nóng)業(yè)研究方向的把握，研發(fā)更適宜含量的功能農(nóng)產(chǎn)品。
建立礦物質(zhì)攝入量動(dòng)態(tài)庫，首先要進(jìn)行攝食調(diào)查。通過調(diào)查市場食物種類，分別檢測每種食品中礦物質(zhì)含量，通過地區(qū)性食譜組成，并按照生活習(xí)慣進(jìn)行烹制后測定礦物質(zhì)含量，可準(zhǔn)確計(jì)算出該區(qū)域居民的礦物質(zhì)攝入水平。大規(guī)模營養(yǎng)攝入量普查，涉及面廣，需調(diào)查大量人口，對人力、物力和財(cái)力要求較高，通常間隔時(shí)間長，而某些區(qū)域或某個(gè)群體性的小規(guī)模調(diào)查，則間隔時(shí)間短。所以，當(dāng)前所說的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫，有著區(qū)域的不均一性，研發(fā)產(chǎn)品要采用最新的統(tǒng)計(jì)報(bào)道數(shù)據(jù)。根據(jù)目前的一些調(diào)查結(jié)果，發(fā)現(xiàn)了一些有趣的規(guī)律，得到一些有價(jià)值的發(fā)現(xiàn)。例如，蘇州作為中國經(jīng)濟(jì)最發(fā)達(dá)的地區(qū)之一，居民每日硒攝入量約為44 μg，并未滿足每日60 μg 的推薦攝入量。這一結(jié)果表明在我國經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的地區(qū)，礦物質(zhì)攝入量也可能不足。對于通過毛發(fā)、血液的測定，對營養(yǎng)素?cái)z入量的預(yù)測模型也是一項(xiàng)有著實(shí)際意義的重要研究。
3.7 礦物質(zhì)有效性研究新技術(shù)——胃腸模擬
功能農(nóng)產(chǎn)品的最終走向是服務(wù)消費(fèi)者，其礦物質(zhì)有效性如何？這需要經(jīng)過系統(tǒng)科學(xué)的評(píng)估。這種評(píng)估除其形態(tài)特征組成外，通常通過動(dòng)物實(shí)驗(yàn)、胃腸模擬和人群干預(yù)3 種方法。
動(dòng)物實(shí)驗(yàn)通常采用大鼠，因大鼠與人類基因序列類似，且研究體系成熟。在一定時(shí)間內(nèi)，其他條件一定的情況下，喂食定量的功能農(nóng)產(chǎn)品，采集動(dòng)物的血液、毛發(fā)樣品進(jìn)行檢測，分析礦物質(zhì)在動(dòng)物體內(nèi)的吸收轉(zhuǎn)化規(guī)律。但是由于動(dòng)物與人之間仍然有差距，對于動(dòng)物礦物質(zhì)的攝入量只能作為一個(gè)參考，而不能將某些規(guī)律直接推理到人體攝入情況。人群干預(yù)是最直接、最有效的方法，但是所需人口基數(shù)大，在研究礦物質(zhì)的吸收消化情況與規(guī)律時(shí)，采樣難度也大，同時(shí)還存在一定的倫理問題。所以，科學(xué)家們發(fā)明了人工模擬胃腸試驗(yàn)裝置，用來模擬食物在胃腸中的消化作用，研究物質(zhì)的變化吸收過程。
體外模擬胃腸系統(tǒng)是一種基于生理學(xué)模擬生物體進(jìn)行的研究，其簡單、快速、安全、穩(wěn)定，可系統(tǒng)研究人體腸胃的功能，高效地評(píng)價(jià)食品營養(yǎng)安全。在這一套模擬體系中，通過調(diào)節(jié)pH、攪拌、添加人工模擬胃液等，最大限度地模擬人體規(guī)律，目前比利時(shí)根特大學(xué)研究組在這一方面做出了領(lǐng)先性工作。現(xiàn)在為了更真實(shí)反演還引入了特定的微生物群落。
3.8 人體礦物質(zhì)攝入量毛發(fā)預(yù)測模型
功能農(nóng)業(yè)就是要生產(chǎn)出對人體健康有益的產(chǎn)品，這一前提要基于人體礦物質(zhì)攝入水平的準(zhǔn)確調(diào)查或預(yù)測。目前，大規(guī)模的人口普查和人體干預(yù)等調(diào)查手段實(shí)施難度大，而直接的攝入量調(diào)查又有實(shí)施頻率高，浪費(fèi)大量人力、物力、財(cái)力的缺點(diǎn)。所以，利用毛發(fā)來預(yù)測人體攝入量模型，受到越來越多的關(guān)注。
毛發(fā)預(yù)測模型相對于其他技術(shù)手段來說，有較強(qiáng)的適用性。人體礦物質(zhì)在各器官和組織之間存在動(dòng)態(tài)平衡，各部位之間的礦物質(zhì)含量相對穩(wěn)定，所以，理論上通過檢測毛發(fā)中礦物質(zhì)含量，可以反映人體其他器官和組織中的礦物質(zhì)攝入水平。另一方面，相較于血液、器官等組織的采集來說，毛發(fā)不僅采集方便，更能避免倫理方面的問題，而且要求較低，不受時(shí)間地點(diǎn)限制，甚至理發(fā)時(shí)保留一部分毛發(fā)樣品，這對每個(gè)人都可以辦到，無需專門去醫(yī)療機(jī)構(gòu)采集。中國科技大學(xué)蘇州研究院功能農(nóng)業(yè)實(shí)驗(yàn)室搭建了毛發(fā)硒預(yù)測硒攝入量的模型，模型結(jié)果顯示：粗略來看，毛發(fā)中硒含量(μg/kg)/10 ，這個(gè)數(shù)據(jù)模型得到的結(jié)果近似于日硒攝入量(μg/d) 。通過毛發(fā)預(yù)測模型，可以準(zhǔn)確檢測出人體的礦物質(zhì)攝入水平，對普通人來說，都可以進(jìn)行快速準(zhǔn)確的測定，以便針對性地選擇適合自己的功能農(nóng)產(chǎn)品，補(bǔ)充所需的礦物質(zhì)，保障營養(yǎng)平衡和健康。
3.9 生物礦物質(zhì)干預(yù)研究
在研究礦物質(zhì)某一作用時(shí)，干預(yù)研究是最為直接的手段。干預(yù)研究從宏觀方向來看，一種是針對臨床病人的干預(yù)研究，另一種是針對健康人群的干預(yù)研究。
臨床病人的干預(yù)研究是針對某種病癥的病人，定量補(bǔ)充某一種或幾種礦物質(zhì)，觀察病人病癥能否得到緩解，免疫力是否得到改善，從而促進(jìn)病人的康復(fù)。例如：癌癥對人類健康威脅日益突出，通過給癌癥患者每日定量服用200 μg 硒的富硒谷物，研究硒對病人的免疫改善，包括化療副作用的控制等。
針對健康人群的干預(yù)研究，目的是為消除人們的“隱性饑餓”(hidden hungry) ，我國大部分地區(qū)都存在不同程度的“隱性饑餓”。例如：蘇州地區(qū)屬硒中度缺乏地區(qū)，通過開展谷物硒的干預(yù)研究，人們每日硒攝入量已達(dá)50 μg，顯著提高了人們的免疫力。
3.10 功能農(nóng)業(yè)要保障環(huán)境可持續(xù)
生態(tài)環(huán)境是人類賴以生存的基礎(chǔ)，也是經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)生產(chǎn)力進(jìn)步的基礎(chǔ)。功能農(nóng)業(yè)的宗旨是確保生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，既能夠保障定量提高農(nóng)產(chǎn)品中營養(yǎng)物質(zhì)的含量，同時(shí)也能嚴(yán)格控制土壤和植物體內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)的水平，走環(huán)境友好型發(fā)展道路。因此，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)是功能農(nóng)業(yè)的重要要求。
功能農(nóng)業(yè)通過在土壤中添加人體必需礦物質(zhì)，農(nóng)作物通過根部吸收，運(yùn)送至農(nóng)產(chǎn)品部位，達(dá)到人體所需的含量。在這一技術(shù)過程實(shí)施中，基本原則是：每季精準(zhǔn)實(shí)施，以盡量少的礦物質(zhì)投入，保障生產(chǎn)含量合格的功能農(nóng)產(chǎn)品。
4 功能農(nóng)業(yè)的應(yīng)用實(shí)踐
2017 年，功能農(nóng)業(yè)的定義首次被寫入中央“一號(hào)文件”，并在全國“兩會(huì)”被熱議，此后，農(nóng)業(yè)部“主食提升行動(dòng)”，國家糧食與物資儲(chǔ)備局“中國好糧油行動(dòng)計(jì)劃”和“科技興糧”行動(dòng)，山西、廣西和寧夏等省級(jí)戰(zhàn)略和多地農(nóng)業(yè)“十三五”規(guī)劃，先后述及。功能農(nóng)業(yè)在提出近十年后，終于成為支撐農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的重要科技新方向。
4.1 功能農(nóng)業(yè)市場容量估算
由于功能農(nóng)業(yè)這一領(lǐng)域?yàn)樾屡d領(lǐng)域，市場容量的直接估算存在困難。據(jù)推測，2020 年功能農(nóng)業(yè)的占比會(huì)達(dá)到我國可食用農(nóng)作物耕作面積的1%，2030 年左右比例會(huì)上升至10%，2050 年將上升為50%。按靜態(tài)價(jià)值計(jì)算，2020 年市場容量將達(dá)到1 000 億元，2030 年為1 萬億元，2050 年為5 萬億元。可見，隨著農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，消費(fèi)者對于健康產(chǎn)品需求越發(fā)迫切，功能農(nóng)業(yè)的發(fā)展速度可能超過綠色農(nóng)業(yè)。
4.2 中央與部委關(guān)注
4.2.1 中央“一號(hào)文件”
“功能農(nóng)業(yè)”自 2008 年提出，至今已發(fā)展至十個(gè)年頭，在發(fā)展過程中得到了中央部委的高度重視。2017 年 2 月 5 日，《中共中央、國務(wù)院關(guān)于深入推進(jìn)農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革加快培育農(nóng)業(yè)農(nóng)村發(fā)展新動(dòng)能的若干意見》(中央“一號(hào)文件”)發(fā)布，在第三部分壯大新產(chǎn)業(yè)新業(yè)態(tài)的第 15 條明確提出：“加強(qiáng)現(xiàn)代生物和營養(yǎng)強(qiáng)化技術(shù)研究，挖掘開發(fā)具有保健功能的食品。”
4.2.2 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部
農(nóng)業(yè)部辦公廳2017 年印發(fā)《關(guān)于深入實(shí)施主食加工業(yè)提升行動(dòng)的通知》，功能農(nóng)業(yè)有關(guān)表述被首次列入。在重點(diǎn)任務(wù)部分，第(二) 條，提出：“開發(fā)多元產(chǎn)品。以功能化、營養(yǎng)化、便捷化消費(fèi)需求為主導(dǎo)，適應(yīng)個(gè)性化、高端化、體驗(yàn)化消費(fèi)需求，開發(fā)營養(yǎng)、安全、美味、健康、便捷、實(shí)惠的多元化主食產(chǎn)品。加強(qiáng)現(xiàn)代生物和營養(yǎng)強(qiáng)化技術(shù)研究，針對老人、兒童、學(xué)生、孕婦、“三高”病人等特定人群，開發(fā)營養(yǎng)均衡、藥食同源等功能性主食產(chǎn)品。”
4.2.3 國家糧食與物質(zhì)儲(chǔ)備局
“中國好糧油”行動(dòng)“中國好糧油”行動(dòng)計(jì)劃作為國家糧食和物資儲(chǔ)備局實(shí)現(xiàn)“優(yōu)質(zhì)糧食”的三大工程之一，是貫徹落實(shí)中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議、中央農(nóng)村工作會(huì)議精神，適應(yīng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展新常態(tài)，扎實(shí)推進(jìn)糧食行業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的重要舉措。主要目的是聚焦增加綠色優(yōu)質(zhì)糧油產(chǎn)品供給，實(shí)現(xiàn)糧食供給從解決“吃得飽”到“吃得好”的轉(zhuǎn)變。功能農(nóng)業(yè)通過營養(yǎng)強(qiáng)化技術(shù)所實(shí)現(xiàn)的功能性糧油正是“中國好糧油”中“好”字標(biāo)準(zhǔn)的重要支撐。2018 年5 月，國家糧食與物資儲(chǔ)備局“科技興糧”行動(dòng)也將開發(fā)功能性水稻、小麥、玉米、雜糧等糧食及深加工產(chǎn)品作為重要發(fā)展方向，并支持山西農(nóng)業(yè)大學(xué)、山西功能農(nóng)業(yè)研究院聯(lián)合國家糧科院、江蘇省硒生物工程中心等共建“國家功能雜糧技術(shù)創(chuàng)新中心”。
4.3 功能農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)生態(tài)初見——來自三個(gè)省級(jí)樣板區(qū)的報(bào)告
4.3.1 山西省
山西省作為功能農(nóng)業(yè)的先行示范省，在2017 年中央“一號(hào)文件”出臺(tái)之前，山西省政府已將功能農(nóng)業(yè)列為省級(jí)戰(zhàn)略。在山西省委十一屆二次全會(huì)暨經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議上，山西省委書記駱惠寧、省長樓陽生，提出：“山西的農(nóng)業(yè)不在大，而在特，不在規(guī)模，而在功能。2017 年在功能農(nóng)業(yè)發(fā)展上要實(shí)現(xiàn)重大突破”的口號(hào)。
到目前為止，為搶抓功能農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)機(jī)遇，山西省政府已展開全方位布局：建立山西功能農(nóng)業(yè)研究院，打造功能農(nóng)業(yè)研發(fā)高地；在“山西農(nóng)谷”中規(guī)劃建設(shè)功能農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)園，構(gòu)建功能農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈；山西省政府報(bào)請國家糧食與物資儲(chǔ)備局支持，依托山西農(nóng)業(yè)大學(xué)建立了“國家功能雜糧技術(shù)創(chuàng)新中心”；山西農(nóng)業(yè)大學(xué)在全國率先設(shè)立了第一個(gè)功能農(nóng)業(yè)本科專業(yè)和第一個(gè)功能農(nóng)業(yè)專項(xiàng)獎(jiǎng)學(xué)金。
山西功能農(nóng)業(yè)研究院成立于2017 年4 月，是以中央“一號(hào)文件”中關(guān)于“加強(qiáng)現(xiàn)代生物和營養(yǎng)強(qiáng)化技術(shù)研究”、“深入推進(jìn)農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革”的有關(guān)精神為指導(dǎo)，依據(jù)《山西省“十三五”規(guī)劃綱要》的指示所組建。該院的成立為全國首例。研究院立足山西特色農(nóng)業(yè)，搶抓功能農(nóng)業(yè)新興機(jī)遇，以推動(dòng)功能農(nóng)業(yè)人才培養(yǎng)、科技創(chuàng)新、社會(huì)服務(wù)三方面快速發(fā)展為主要目標(biāo)。
2017 年山西省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目“山西功能農(nóng)業(yè)共性關(guān)鍵技術(shù)研究與示范”項(xiàng)目立項(xiàng)，標(biāo)志著山西以科技創(chuàng)新推進(jìn)農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的步伐正在加快。項(xiàng)目主要包含山西主要作物功能肥料和生物農(nóng)藥的研制與應(yīng)用、功能主糧共性關(guān)鍵技術(shù)研究與示范等六方面課題研究。項(xiàng)目完成后，預(yù)計(jì)能創(chuàng)制作物和果蔬等植物的種質(zhì)資源150 ~ 200 份，集成創(chuàng)新作物和果蔬等定向栽培技術(shù)15 ~ 18 套，形成特色功能食品加工技術(shù)20 ~ 25 套，申請山西省干鮮果功能品種審定3 ~5 個(gè)，建立技術(shù)示范基地25 ~ 30 個(gè)，申報(bào)專利30 ~ 35 項(xiàng)，制定地方標(biāo)準(zhǔn)40 ~ 45 項(xiàng)，帶動(dòng)“山西農(nóng)谷”及全省功能農(nóng)業(yè)產(chǎn)值達(dá)到30 億元以上，綜合效益提升20% ~ 30% 。
4.3.2 廣西自治區(qū)
廣西經(jīng)過地質(zhì)勘測，發(fā)現(xiàn)自治區(qū)境內(nèi)存在國內(nèi)少有的特大面積連片富硒土壤區(qū)域，非常適合富硒農(nóng)產(chǎn)品的開發(fā)。廣西科技廳于2017 年9 月啟動(dòng)了科技重大項(xiàng)目“富硒農(nóng)產(chǎn)品國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究與應(yīng)用示范”，總投資達(dá)5 000 萬元，通過富硒農(nóng)產(chǎn)品國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系的研究著力解決富硒土壤資源高效利用、富硒農(nóng)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)以及富硒農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)鏈延伸3 個(gè)方面的問題。
富硒土壤資源高效利用：針對廣西天然富硒地區(qū)土壤，對其土壤及其作物中鎘、砷、汞等有毒伴生元素指標(biāo)進(jìn)行摸底普查測定，明確富硒地區(qū)是否存在重金屬的污染與危害性，了解農(nóng)田土壤中硒素與其他有毒重金屬的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律，并進(jìn)行富硒土壤的安全評(píng)價(jià)與安全閾值研究，建立土壤硒元素安全利用評(píng)價(jià)體系，并進(jìn)行合理規(guī)劃，科學(xué)開發(fā)富硒農(nóng)產(chǎn)品。
廣西特色富硒農(nóng)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化安全生產(chǎn)：在土壤自然硒素活化技術(shù)、優(yōu)質(zhì)富硒品種篩選、作物富硒及重金屬阻控耦合技術(shù)、作物適時(shí)定量標(biāo)準(zhǔn)化富硒技術(shù)等方面開展研究與開發(fā)，著力突破富硒農(nóng)業(yè)技術(shù)瓶頸，建立廣西特色富硒農(nóng)產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)規(guī)程與標(biāo)準(zhǔn)，確保富硒農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量與安全。
富硒農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)鏈延伸：開展富硒特色農(nóng)產(chǎn)品加工關(guān)鍵技術(shù)、農(nóng)產(chǎn)品中功能性硒代有機(jī)物提取技術(shù)等研究；以加工延伸產(chǎn)業(yè)鏈來提高富硒農(nóng)業(yè)附加值，建設(shè)一批符合國家食品、藥品安全標(biāo)準(zhǔn)的加工原料基地。
4.3.3 寧夏自治區(qū)
寧夏自治區(qū)農(nóng)牧廳與江蘇省硒生物技術(shù)工程中心、硒谷科技共建“寧夏功能農(nóng)牧業(yè)研究與推廣中心”，并在中衛(wèi)市開展了“十萬畝富硒功能農(nóng)業(yè)示范”，推出的富硒硒砂瓜、富硒枸杞和富硒蘋果，已成為“中衛(wèi)三寶”，中衛(wèi)市與硒谷科技合資成立寧夏硒產(chǎn)業(yè)發(fā)展股份有限公司，服務(wù)支撐寧夏硒產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。目前，在中衛(wèi)已制定出富硒硒砂瓜、富硒枸杞和富硒蘋果的種植規(guī)范，開始示范試用，并通過在產(chǎn)品上加貼專用標(biāo)志，來增強(qiáng)消費(fèi)者識(shí)別性。
4.3.4 富硒功能農(nóng)業(yè)系統(tǒng)性行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)
2017 年4 月25 日，由中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、蘇州硒谷科技、中華供銷合作社北京商用機(jī)械研究所、蘇州大學(xué)、中科院南京土壤研究所等十家單位聯(lián)合參與的國內(nèi)首個(gè)富硒產(chǎn)品分類標(biāo)準(zhǔn)《富硒農(nóng)產(chǎn)品》，并首次提出硒代氨基酸含量標(biāo)準(zhǔn)和硒代氨基酸檢測標(biāo)準(zhǔn)，歷時(shí)兩年、十多輪修改，正式通過審定。這標(biāo)志著我國富硒功能性農(nóng)產(chǎn)品在全國范圍尺度上有了第一個(gè)統(tǒng)一的參考依據(jù)。在標(biāo)準(zhǔn)制定的基礎(chǔ)上，中國科技大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)還在牽頭搭建FAST Tracing System 系統(tǒng)，希望建立智慧型功能農(nóng)業(yè)，構(gòu)建全球性功能農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量追溯系統(tǒng)，為功能農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈提供可視化質(zhì)控服務(wù)。
4.3.5 泰國合作
為響應(yīng)“一帶一路”戰(zhàn)略，中國科技大學(xué)團(tuán)隊(duì)將與泰國國家科研所(TISTR) 開展功能農(nóng)業(yè)的研究與示范，特別是泰國大米、菠蘿的功能化研究與示范，在學(xué)生培養(yǎng)、國際項(xiàng)目合作、功能農(nóng)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等方面開展合作，為泰國公眾、政府和產(chǎn)業(yè)界提供功能農(nóng)業(yè)科技咨詢服務(wù)，共同推進(jìn)中國東盟功能農(nóng)業(yè)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的建立，為功能農(nóng)業(yè)服務(wù)于泰國農(nóng)業(yè)的升級(jí)提供保障。
5 結(jié)語
“生態(tài)高值型功能農(nóng)業(yè)”作為我國農(nóng)業(yè)新興戰(zhàn)略領(lǐng)域，是繼高產(chǎn)農(nóng)業(yè)、綠色農(nóng)業(yè)之后的第三個(gè)發(fā)展階段，也是推動(dòng)“健康中國”、助力“鄉(xiāng)村振興”的新階段。同時(shí)，還是能將大農(nóng)業(yè)的一產(chǎn)、二產(chǎn)、三產(chǎn)相連接，推進(jìn)農(nóng)產(chǎn)品走向生態(tài)高值化。但功能農(nóng)業(yè)這一新興方向畢竟尚處于初始研發(fā)階段，無論在理論創(chuàng)新、學(xué)科建設(shè)、產(chǎn)業(yè)開發(fā)和產(chǎn)業(yè)生態(tài)構(gòu)建等方面，仍待深入研究與改進(jìn)。
最后，希望大家能夠看到功能農(nóng)業(yè)作為一個(gè)趨勢性新方向，既有著無限美好的前景，又有著很艱巨的任務(wù)有待完成，充滿很多挑戰(zhàn)，需要各界聯(lián)合面對。希望功能農(nóng)業(yè)相關(guān)力量團(tuán)結(jié)一致，齊心協(xié)力，共同把中國功能農(nóng)業(yè)發(fā)展得享譽(yù)全球，使之成為“中國機(jī)遇”、“人類福祉”，到2020 年，在慶祝全面建成小康社會(huì)的同時(shí)，共同為“生態(tài)高值型功能農(nóng)業(yè)”的高速發(fā)展共同慶賀！
本文源自：土壤觀察公眾號(hào)
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