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摘要：民以食為天，糧食安全事關國家的穩定與發展。良種選育是農業生產發展的首要條件，也是作物種子工程的最終目標。本文作者從玉米的戰略地位和人民不斷提高的生活水平需求出發，闡述了我國糧食安全的重要性及糧食生產中存在的問題，系統比較了我國與歐美國家在種子工程方面存在的差距及優勢，并為進一步促進我國玉米種子工程發展指明了方向。通過轉基因技術，減肥、減藥，改善農業生產環境，以蔬菜為主的農作物生產才能做到“有機、環保、綠色”。
關鍵詞：糧食安全；種子工程；玉米；籽粒機收；生物技術
民以食為天，保障糧食充足是發展的基礎。中國是人口大國，隨著人民生活水平的不斷提高，對賴以生存的糧食的需求日漸增加，因此就產生了“誰來養活中國”的布朗之問[1]和未來“誰控制了糧食，就控制了人類”的基辛格之論。盡管近年來我國糧食產量不斷增加，但進口量也大幅提升，糧食安全問題日趨嚴峻。種子工程事關我國農業發展和糧食安全。2021年7月中央全面深化改革委員會高瞻遠矚審議通過了“種業振興行動方案”等提案，認識到實現農業現代化，種子是基礎，必須把民族種業搞上去，把種源安全提升到關系國家安全的戰略高度，集中力量破難題、補短板、強優勢、控風險，實現種業科技自立自強、種源自主可控。本文作者系統分析了世界糧食生產現狀、中外在種子工程方面存在的差距及我國的優勢，以期進一步促進我國種子工程的發展。
1中國糧食“十七連豐”與“緊平衡”
2004-2020年，中國糧食實現了“十七連豐”，增長幅度約3.1%。但潛在的問題仍不少：糧價年度間波動大，生產成本上升；種糧比較效益下降，農民種田積極性不高；有些地方出現撂荒地；農村勞動力老齡化；旱、澇、蟲、病、風等自然災害頻繁。糧食生產加工消費處于緊平衡狀態。我國糧食生產各省份間極不均衡，50%的省份糧食不能實現自給。中國糧食需求的增長實際上源于對飲食結構升級的需求。改革開放初期的飲食結構為糧、菜、肉的比例為8∶1∶1，現在則為4∶3∶3。1985-2015年豬肉產量增加了3倍，占肉類的57%，家禽產量增加了18倍，牛肉產量增加了15倍，羊肉產量增加了7倍。據原農業部統計，2014年中國人均肉類消費量33.6kg；人均植物油消耗從1996年的小于8kg，上升到2014年的大于24kg。中國食用油總消費從1000萬t上升到3300萬t。中國人民大學仇煥廣教授提醒人們關注產品供需結構、農業水土資源和國內農業技術補貼政策等問題[1]。2008年國家發改委“國家糧食安全中長期規劃綱要（2008-2020年）”出臺，指出我國糧食的供需將長期處于緊平衡狀態，保障糧食安全面臨嚴峻挑戰。2019年“中共中央國務院關于堅持農業農村優先發展做好‘三農’工作的若干意見”要求[2]：立足國內，保障糧食等安全農產品供給，統籌用好國際國內2個市場、2種資源，健全保障體系。2020年“中央經濟工作會議”明確提出：解決好種子和耕地問題。
2保護糧食安全面臨的挑戰與對策
中國14億人，18億畝耕地，人均1.3畝，低于世界平均水平。中國土壤有機質含量僅是發達國家的1/4。中國淡水資源僅占世界的6%。中國淡水資源77962.6億m2，人均2039.2m2。風、澇、旱、病、蟲等災害年度差異大，對農業影響甚大。據中國農業大學數據統計，我國平均每年受旱災農田面積有2000萬hm2，是最嚴重的自然災害。中國農業生產基本上還是一家一戶的小農經濟。聯產承包責任制極大地調動了農民積極性，改變了農村面貌，徹底解決了溫飽問題。隨著工業化、城鎮化深入推進，農村勞動力快速流轉，我國農業經營格局正在發生重大變化。但“誰來種地，怎么種地，種什么地”仍沒有從實質上得到解決。受糧價補貼“天花板”、資源環境“緊箍咒”等擠壓，糧食產業鏈不具備向上延伸的基礎，當前我國糧食生產規模、經營主體仍沒有突破。同時，農業進入高成本、微利時代。每年61%的淡水用于農業，化肥用量是世界平均的3.7倍，農藥用量占世界的50%，但生產效率低下。一些地區出現了“糧財倒掛”現象，糧食產量越高，地方財政收入越少。土地高速運轉，不堪重負。年輕農民不愿種地，農村優質勞動力缺乏。專家指出，解決國家糧食安全問題需在以下方面努力。①藏糧于技，推動第二次綠色革命。②藏糧于地，開展土地整治。③藏糧于海，進一步發揮300萬km2藍色糧食的作用。④藏糧于山，充分發揮40億畝草山草坡的作用。⑤藏糧于“改”，深化糧食生產對流通體制改革，推進糧食生產、加工、銷售、進出口“四位一體”。⑥藏糧于友，建立海外10億畝耕地或1.5億t糧食的多元化長期海外供應鏈。⑦藏糧于用，在儲存加工、消費等方面節約糧食。⑧穩糧于共同體，聯合有關國際組織、國家、地區，共同建立人類糧食安全的命運共同體。
3種子工程與關鍵技術
種子是農業科技的載體，生物技術、基因工程、分子技術、大數據都在種子中得到體現。種子是系統工程，與種子相關的學科包括土壤學、氣象學、栽培學、植保學等。IeeHickey認為[3]，通過基因分型、標記輔助篩選、高通量表型分析、基因編輯、基因組選擇等，加快育種步伐，選育出產量更高，更有營養，更抗蟲抗病的農作物品種，滿足不斷增長的人口對糧食產量及農作物多樣化的需求。朱啟臻教授認為[4]，農業安全很大程度上表現為種子安全，一些重要的種子如果過分依賴進口，一旦發生“斷種”，就會威脅國家糧食安全。玉米是全球種植最廣、種植面積最大、最高單產和總產都排名第一的作物。美國率先繪出了玉米全基因組圖譜。2015年孟山都科研投入為14億美元，中國最大的玉米種子公司———登海種業年研發投入3337萬人民幣。孟山都壟斷了全球90%以上的玉米及大豆轉基因專利。我國玉米品種經歷過6次大的更新換代：中單2號—丹玉13號—掖單2號—掖單13號—農大108—鄭單958—先玉335。每次玉米品種的更新都是對美國種質資源引進、消化、利用成功的結果。有研究表明，美國種質利用率每增加1個百分點，我國玉米平均增益約10kg/hm2。種子是農業中的最上游企業，種子貢獻率在糧食增長中占50%，一旦控制了一國種子，就控制了該國農業。目前，受WTO條款限制，美國不能在中國獨資注冊種業公司，股份不能超過50%，一旦全面放開，中國小而全的種業公司將面臨沖擊。
4中國種子工程如何發力
糧食需求的剛性增長與耕地資源的矛盾是對糧食生產的重大挑戰，也是良種需求最根本的推動力。隨著社會的發展，從需求端看，人口總量增長，消費升級（肉類、蛋白質替代傳統主糧），深加工、能源多樣化需求造成了糧食需求的快速增長。而在供給端，耕地面積不可逆地減少，耕地質量下降，農村勞動力的減少，都限制了糧食總供給的增長。依靠生物技術，發展種子工程，配套技術跟進，是保證糧食生產的關鍵。提高糧食產量，降低費用，只能依靠科技進步，依靠優良品種。“中國人的飯碗必須牢牢端在自己手中”。中國的種業必須掌握在自己手中，一旦種業陷落，外國將掌握中國農業命脈。我國的優勢在于不可替代的種質資源、先進的育種思路、生物技術。在西北玉米種植區有5000萬畝玉米，包括甘肅、新疆、寧夏、內蒙西部、陜西榆林，前期紅蜘蛛危害和后期倒伏是生產中常遇到的主要問題。只要導入抗紅蜘蛛基因，再提高種植密度，可以與孟山都公司角逐西北市場。黃淮海玉米區有2.3億畝夏玉米，生育期短，雨熱同季，氣候環境復雜，自然災害重。在黃淮海，誰擁有了機收籽粒品種，誰就掌握了玉米種子的未來，在機收籽粒方面該區域占有絕對優勢。在華北春玉米區有2.5億畝玉米，采用轉基因技術及機收籽粒是玉米的發展方向。在東北前旱后澇，會發生倒伏、青枯病、灰斑病和蟲害災害。轉入抗旱基因，促進前期生長，以最快的速度完成營養生長，為灌漿爭取時間，提高產量。后期雨水大，有時早霜來得早，不利于玉米脫水。導入耐寒或抗凍基因，推遲收獲，直收干籽粒玉米。中國要建設創新型國家，知識產權保護力度會越來越大。堅持二群論，常規技術與分子技術相結合，機收籽粒，全程機械化，不斷提高綜合抗性，增加廣適性，通過轉基因技術提高抗性、改良品質，是未來玉米育種的發展方向。
5大農業與農業工程
有經濟學家預言，下一個經濟增長點在農業。厲以寧教授的“木桶理論”是補短板，農業就是短板。中國農業對GDP的貢獻率在8%～9%。如果農業全面實現現代化，GDP會提升5萬億美元。農業是個大的系統工程，包括種子、農化、農機、飼料、燃料、配套技術、信息服務、交通運輸、加工、儲存、包裝、銷售、紡織等，囊括了一、二、三產業，涉及到高新技術的多個方面。GPS定位、云計算已在農業上得到了廣泛應用。國家提出“內循環”或“雙循環”，農業這個大的系統工程一旦全面啟動，不僅可以提升農業地位，而且可以帶動許多行業興起。大農業應在十大板塊上發力：①生物技術;②種子工程；③糧食安全；④土壤改良；⑤環境保護；⑥綠色農業；⑦產品加工；⑧設施園藝；⑨智慧農業；⑩鄉村振興。農業農村部提出“有機、環保、綠色”發展理念，“藏糧于地，藏糧于技”這是極具戰略眼光的觀念。目前有機肥使用率日本為76%、美國為70%、中國為5%。減肥減藥，增施有機肥，種養加一體，搞有機循環農業，讓土地休閑，不斷提高土壤有機質及有益生物含量，藏糧于地。通過生物技術、智慧農業、種子工程、配套技術，大大提高單位面積產量，藏糧于技。改善土壤環境，通過轉基因技術，減肥減藥，以蔬菜為主的農作物才能做到“有機環保綠色”。
作者：郭慶辰 歐陽竹 王春晶 何歡 郝敬爽 王士通 張鳳路 單位：中國科學院地理科學與資源研究所 東營市思田匯農業科技有限公司 石家莊世堃農業有限公司 河北農業大學農學院/河北省作物生長調控實驗室