面向2040年我国农业领域工程科技发展趋势

摘要：未来20年，正处于世界第四次技术革命加速发展的重要阶段，生物、信息、新材料和新能源等领域的颠覆性技术将不断涌现，并不断向农业领域“渗透”，与传统农业科技交叉融合，必将推动新一轮农业科技革命，推动农业新质生产力的形成，支持涌现现代农业新业态、新产业、新模式。这对

未来20年，正处于世界第四次技术革命加速发展的重要阶段，生物、信息、新材料和新能源等领域的颠覆性技术将不断涌现，并不断向农业领域“渗透”，与传统农业科技交叉融合，必将推动新一轮农业科技革命，推动农业新质生产力的形成，支持涌现现代农业新业态、新产业、新模式。这对我国农业科技提出更高的要求，同时也创造出宝贵的发展机遇。

面向2040年农业领域工程科技发展趋势与需求研判

（一）世界农业领域的工程科技发展趋势

1. 基因化

生命科学是当今国际科技发展的前沿热点领域。基因编辑、多组学技术、合成生物学等前沿技术不断更新迭代，成为目前及未来全球农业学科领域竞争的“热区”，掌握优质基因资源并具有利用基因育成重大战略性新品种的育种“底盘”技术是世界农业科技竞争力的重要标志。例如，在生物育种领域，基因编辑、干细胞、合成生物技术等将改变农业动植物育种方式，显著提升育种效率，对农业生物育种产生变革性影响。当前美国已基本进入智能设计育种时代。

2. 绿色化

绿色发展是世界各国的普遍共识，推动全球绿色发展是需要世界各国共同努力的重大命题。绿色技术创新将对世界产业的绿色化发展起到重要推动作用，绿色经济将成为世界经济新的增长点，也是全球产业竞争力的重要表征。农业是世界绿色发展的重要领域，农业绿色技术是世界各国实现农业绿色、可持续发展的重要发展领域。新一代生物技术和先进材料技术在农业领域的应用，将催生生物肥料、生物农药、纳米农药、生物兽药等新型农业绿色投入品，逐步替代传统的化学农业投入品，促进农业绿色低碳转型发展。

3. 数智化

数字技术与智慧技术是当今世界发展日新月异的技术领域，是世界各国科技竞争与产业竞争的“高地”，也是世界农业进入更高发展阶段的重要驱动力。近年来，互联网、物联网、传感器、人工智能等技术在农业领域应用更为深入，不断出现的数字农业、智慧农业、无人农业等新模式、新业态成为世界农业投资的重要风口。目前，世界农业发达国家已经进入了农业数智化更新换代的阶段，如美国已有20%的耕地及80%的大农场实现了大田生产全程数字化管理与决策。

4. 健康化

追求营养健康的生活是人类永恒的目标。人类对农业与食品的需求已经从“吃饱”向“吃好”“吃的健康”的更高级阶段转变。农业不仅要为人类提供足够数量的农产品，也要为人类健康提供安全营养的食物，同时不断向生产 ‒ 生活 ‒ 生态等多功能方向拓展。农业与休闲产业、文化产业、医疗康养产业等不断融合交叉，新业态不断出现。美国在食品科学领域的基础研究重点聚焦食品营养与人类健康，重视食品安全与新型农产品的开发及环境可持续发展，与此相关的新兴技术得到了快速发展。

（二）面向2040年我国农业领域的工程科技发展需求

1. 确保粮食安全和满足人民美好生活需要，迫切需要依靠科技发展全方位夯实粮食安全根基

我国粮食安全始终面临严峻挑战，存在总需求量大、对外依存度高、供需结构失衡等问题。当前，我国水稻、小麦和玉米的供需基本平衡，大豆严重依赖进口；棉花、食用植物油、食糖的对外依存度较大，其中食用植物油、棉花、食糖的自给率分别为36.9%、87.7%、74.4%；畜禽产品供需基本平衡，但奶类需要品种调剂。从粮食总量角度看，我国整体粮食产能的提升亟需科技创新来提高单产水平。目前，我国谷物单产水平为6380 kg/hm2，位居世界第七位，与发达国家还有差距。我国居民食物消费结构正逐渐向吃得健康转变。未来20年，我国人均口粮消费量将呈下降趋势，而高品质、营养健康的专用型农产品需求量会显著增加，如奶制品、牛肉、羊肉消费量的年均增速为2%左右，水果、蔬菜、猪肉、禽肉消费量的年均增速为1%~2%，这对多元化、高品质农产品的生产和加工提出了新需求。因此，从粮食总量保障和多样化需求满足的角度看，未来需贯彻大食物观，需关注单产提高、品质提升的相关科技发展，关注传统大宗农产品和多样化动植物生产的科技发展。

2. 促进农业绿色发展，迫切需要科技解决农业资源与环境问题

我国农业可持续发展的资源和环境瓶颈尚未突破，资源与环境承载能力更为脆弱、耕地和淡水等资源的刚性约束加剧、环境污染以及生态退化等问题相对突出，生态安全面临严重威胁。我国人均水资源占有量仅为世界平均水平的1/4，全国51%的耕地常年受旱灾威胁。2000年以来，全国灌溉面积呈现增长趋势，农业用水量基本维持在3.86×10113，灌溉缺水量超过3×10103。我国的森林覆盖率仅为22.96%（低于全球31%的平均水平），草原退化严重，土地荒漠化、盐碱化、沙化形势尚未得到根本改变，“山水林田湖草沙”缺乏系统治理方案。我国是农业生物灾害频发的国家，每年损失的粮食量高达4×1010kg，经济损失近100亿元；因防治病虫害使用农药增加了农业污染风险。目前，我国农药、化肥的整体利用率偏低。我国畜禽养殖业的年废弃物产生量约为3.8×109t，总氮、总磷的排放量分别占全国总排放量的21.7%、37.7%，占农业源排放量的38%、65%。探索农业绿色高质量发展的科技创新路径，推进“山水林田湖草沙”综合治理已成为促进生态文明建设的迫切需要。

正式启动！2025年全国百万农民科学安全用药培训

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3. 发展农业新质生产力，迫切需要科技提高全要素生产率

当前，我国农业已深度融入国际市场，是全球第一大农产品进口国和第二大农产品贸易国，但农产品的国际竞争力不强。提升农业国际竞争力的关键是发展农业新质生产力。我国六大农业生产要素与国际先进水平相比存在明显短板，具体表现为：育种理论和技术整体落后，育种水平处于2.0~3.0的过渡阶段，而国外已进入智慧育种4.0阶段；资源利用效率水平低，单位粮食产量的用水量是国际先进水平的2倍；绿色种养生产水平较低，如每头猪的产仔数仅为丹麦的50%；农业装备的现代化水平滞后，以机械化为主，智能化刚起步，生命传感器仍受制于人，农业大数据、物联网等关键技术与国际领先水平存在差距；农产品加工技术的支撑较弱，而来自美国、日本和欧盟等国家和地区的食品智能装备专利约占全球的80%以上。机械化、智能化种植养殖程度低是制约我国农产品国际竞争力增强的重要因素，迫切需要科技创新补齐短板。

作者：“中国农业领域工程科技未来20年发展战略研究”项目综合组