3.3　关键前沿技术与发展趋势

3.3.1　育种理论、方法和材料的创新研究

1. 新型育种体系的构建

以先进的系统工程科学思想为指导，以遗传学、育种学、信息论、运筹学等学科为理论基础，以生物技术、工程技术、信息技术、管理技术等为技术支撑，在育种体系的规划、设计、构建、应用、评价、优化乃至重构过程中不断综合应用最新科学成果，协调系统中的 “物理、事理、人理”，既关注系统整合也关注技术提高，形成适合国情且先进高效的经济作物新型育种体系。

2. 分子标记辅助育种

基因定位的结果主要是基于分离群体和自然群体分别进行连锁分析和关联分析得到的，然后在基因定位的基础上进行功能标记的开发。采用与目标基因紧密连锁的分子标记，筛选具有特定基因型的个体，并结合常规育种方法选育优良品种，如花生高油酸功能标记、棉花功能标记。

3. 转基因育种

转基因育种是指按照预期目标，对生物体特定基因进行修饰改造，通过遗传转化，将目的基因导入待改良作物基因组内并使之表达，从而培育出作物新品种的过程。转基因育种具有以下技术优势：可定向实现作物育种目标；提高选择效率，加快育种进程，缩短品种选育周期。

4. 基因编辑育种

基因编辑育种是指对特异性结构识别靶位点进行定点编辑，定向改良植物性状，从而进行育种。基因编辑技术包括锌指核酸酶（ZFN）、转录激活子样效应因子核酸酶（TALEN）、CRISPR/Cas9系统。

5. 全基因组选择育种

可以同时对多个性状进行选择，并显著地提高选择的效率。相对于分子标记辅助育种，可有效地降低成本。随着高通量测序技术的发展，植物参考基因组、规模化单核苷酸多态性（SNP）标记分型技术和计算机演算方法的不断完善，全基因组选择将成为作物遗传育种的有效手段。

3.3.2　绿色高效栽培技术体系研究

新时代推动经济作物绿色发展，必须加快科技创新，建立以农业投入品安全无害、资源利用节约高效、生产过程环境友好、质量标准体系完善、监测预警全程到位为特征的经济作物绿色高效栽培技术体系。

1. 耕地质量提升与保育技术研发

需要研发的具体技术包括合理耕层构建及地力保育技术、经济作物生产系统少耕/免耕地地力提升技术、经济作物秸秆综合利用及肥水高效技术、有机物还田及土壤改良培肥技术、土壤连作障碍综合治理及修复技术等。

2. 环保高效肥料、农业药物与生物制剂研发

需要研发的具体产品包括高效液体肥料、水溶肥料、缓/控释肥料、有机无机复混肥料、生物肥料、肥料增效剂、新型土壤调理剂等，以及高效低毒低风险化学农药、新型生物农药、植物免疫诱抗剂、害虫理化诱控产品、种子生物制剂处理产品和天敌昆虫产品等。

3. 化肥农药减施增效技术研发

需要研发的具体技术包括智能化养分原位检测技术、基于化肥施用限量标准的化肥减量增效技术、基于耕地地力水平的化肥减施增效技术、新型肥料高效施用技术、无人机高效施肥施药技术、化学农药协同增效绿色技术、农药靶向精准控释技术、有害生物抗药性监测与风险评估技术、种子种苗药剂处理技术、天敌昆虫综合利用技术、作物免疫调控与物理防控技术、有害生物全程绿色防控技术、农业生物灾害应对与系统治理技术、外来入侵生物监测预警与应急处置技术。

4. 水肥高效利用技术

（1）针对水肥一体化装备智能化程度低、控制精度差、关键部件不匹配、农机农艺不配套等问题，开发高性能专用控制器、智能化操控软件，开发种类齐全、性能可靠的灌溉/施肥关键零部件，研究分布式环境监测技术及农艺配套措施，集成智能水肥一体化系统及装备。

（2）开展不同作物水肥利用交互作用的分子生物学规律研究。

5. 绿色增产增效技术模式

需要研发的具体模式包括用养结合的种植制度和耕作制度、雨养农业模式、东北玉米大豆合理轮作、间作制度与模式、华北玉米花生/玉米豆类间轮作模式、禾本科豆科牧草轮作模式、重金属污染区稻-油菜降镉增效优化技术和轮作模式、增产增效与固碳减排同步技术。

6. 智慧型农业技术

（1）农业遥感与立体监测技术研究。基于空天地三位一体的遥感监测体系，针对经济作物种类、品种、品质、作物生理与生长状态、病虫害等，开展经济作物多源信息融合的数据采集与分析，引入机器学习等算法，构建经济作物生长信息的动态监测与反馈，建立作物水、肥、病虫害图像获取、筛选、清洗、融合、分类、标识等预处理方法和标准，实现经济作物遥感与立体监测系统。

（2）农业传感器与智能终端设备及技术。综合利用机械、电子、光学、传感、定位、通信等技术，研制农机物联网智能终端设备，结合地理信息系统（GIS）、全球卫星定位系统（GPS）、无线通信技术，实现经济作物农机作业综合信息感知、智能控制与联机协作、任务收发、机械手调度、统计分析和绩效管理等。

（3）农业农村大数据采集存储挖掘及可视化技术。

7. 农业资源环境生态监测预警机制研究

研发应用一批耕地质量、产地环境、面源污染、土地承载力等监测评估和预警分析技术，完善评价监测技术标准，基本建立以物联网、信息平台和 IC卡技术等为手段的农业资源台账制度，基本完善农业绿色发展的监测预警机制。

3.3.3　农机农艺融合研究

以农机农艺融合、机械化信息化融合、农机服务模式与农业适度规模经营相适应、机械化生产与农田建设相适应为路径，以科技创新、机制创新、政策创新为动力，补短板、强弱项、促协调，推动农机装备产业向高质量发展转型，推动农业机械化向全程全面高质高效升级。

（1）加强农艺技术研究，将机械适应性作为科研育种、栽培和养殖方式推广的重要指标，有针对性地示范推广农机农艺融合紧密的机型、经济作物品种和种植养殖方式。

（2）加强农机技术研究，抓紧油菜、甘蔗、花生、棉花生产等薄弱环节机械技术及装备研发，适应农业规模化、精准化、设施化等要求，加快开发多功能、智能化、经济型农机装备设施。

（3）加强农机农艺技术集成，针对重点薄弱环节，制定和完善区域性农机化技术路线、模式和作业规范。制定科学合理、相互适应的农艺标准和机械作业规范，完善农机、种子、土肥、植保等推广服务机构紧密配合的工作机制，组织引导农民统一作物品种、播期、行距、行向、施肥和植保，为机械化作业创造条件。