汇聚科技之力 赋能农业创新 ——黑龙江省科学院助力全省农业产业发展

黑龙江省科学院

“中国粮食、中国饭碗”是习近平总书记对黑龙江的殷殷嘱托，同时大力发展现代化农业、新兴农业也是国家在龙江的重要产业战略布局之一。民为国基，谷为民命，2019年，黑龙江省粮食总产量、商品量、调出量分别占全国的1/9、1/8和1/3，连续8年位列全国第一，同时也是亚麻、汉麻、甜菜等经济作物的重要产区，食用菌等特色农业方面在全国优势显著，为“中国饭碗”提供了最坚实的保障。黑龙江省科学院原为中国科学院黑龙江分院，传承发展60余年来，在农业产业领域积淀了大量优秀科研成果，在生物肥料、农药、饲料、食用菌、汉麻、秸秆综合利用、食品、智慧农业等方面，一大批新技术应用到传统农业领域。科技，正在重新定义着“农耕技艺”的内涵；科技，正在重新凝聚着农业领域“老字号”、“原字号”、“新字号”的发展底蕴；科技，正在重新以“农头工尾”、“粮头食尾”改变着人们的生活。

一、特色与优势

黑龙江省科学院是黑龙江省内自然科学领域综合性研究机构，所属共8个科研单位，拥有4个国家级重点实验室和工程中心，18个省部级重点实验室、中试基地、工程中心，主办7个省级学会，出版发行5本期刊。其中研究领域直接涉及农业方向的共两个单位，为微生物研究所和大庆分院，科研工作部分或间接涉及农业方向的共5个单位，为智能制造所、高技术研究院、自然与生态研究所、能源环境研究院、技术物理研究所。建院以来共获得科技成果近3000余项，取得专利370余项、发表论文6000余篇，获省部级以上科技奖励200余项，其中国家级奖励18项。黑龙江省科学院在推动农业领域科技进步，支持地方产业发展中，起到了重要作用。

（一）食用菌研究领域。黑龙江省丰富的自然资源，优良的生态环境，得天独厚的气候资源优势孕育了上百种可食用的大型真菌。自上世纪70年代初，省科学院微生物研究所组建了食用菌研究团队，建设全省最大的微生物种质资源菌种保藏中心，开展遗传育种及栽培技术方面的研究，近50年来持续在食用菌领域精耕细作，摸索出一套适合我省的产业栽培技术规程，选育黑木耳8808、AU86、黑29等优质菌种，实现了野生食用菌的人工种植，对20种野生种类进行驯化，其中元蘑、猴头、榆黄蘑等东北地区特有品种为国内首次成功驯化，以菌种资源收集保藏、菌种选育鉴定、栽培技术及栽培原料筛选、栽培方式革新、产品深加工、活性物质提取及利用为重点，形成了包括形态学、细胞学、分子生物学相结合的研究方向，菌种保藏、菌种选育、菌种鉴定等方面的研究水平居于国内领先地位。牵引带动食用菌产业形成以黑木耳为主，猴头、滑菇、香菇、平菇、金针菇等十几个品种为辅的区域性规模发展的格局，重点优势品种黑木耳的产量占全国的一半以上，年产值达到260亿元。现为中国食用菌协会黑木耳分会副会长单位；2005年成为国家食用菌新品种区试单位（全国共7家）；是国家食用菌质量体系建设岗位科学家单位、黑龙江省食用菌体系首席科学家依托单位；获得“全国食用菌行业十大优秀科研院所”称号，被评为“全国食用菌技术推广有功单位”。

（二）微生物菌肥领域。黑龙江的黑土地沃野千里，黑土层厚度达30-100厘米，土壤中主要由矿物质、有机质、微生物三大部分组成。土壤中微生物的活性大小对植物根部营养非常重要，但纯自然环境下有益微生物数量不足或需拮抗某些病原微生物的致病作用，因此降解有害污染物，对替代或减施化学农药、肥料具有重要意义。省科学院微生物研究所是我省最早从事微生物菌肥研发的科研单位。在生物农药、生物肥料、生物调节剂、生物饲料添加剂等方面取得了一系列成果，在微生物资源挖掘、选育与遗传改造，活性代谢产物筛选利用，功能基因挖掘与基因工程菌株构建，微生物杀菌剂研制与应用等方面创新攻关，组织完成了各类国家级、省级重点研发项目。创建的寒地药肥一体细菌资源库及获得的8株国家发明专利菌株，有效解决了我国微生物药肥生产菌株来源与功能单一和优良菌株不足难题；建立的药肥一体菌株综合评价技术体系，有效解决了实验室效果良好菌株实际应用效果不理想的共性弊端；发明的兼顾菌数与活性产物的菌株个性化液体深层发酵工艺，为目前国内仅以活菌数为指标的发酵工艺升级改造提供了技术支撑；建立的以腐植酸为主要基质的低温干燥菌肥颗粒剂生产工艺，突破了常规造粒工艺中因阶段高温造成菌体死亡的技术瓶颈。推动建设了绥化、鹤岗、大兴安岭等生物产品应用大面积示范区，技术扶持地方企业建立绿色农用生物产品生产基地，生物农用产品推广面积达数百万亩。

（三）经济作物领域。经济作物因其特殊的使用价值，是人们最基本、最必须生活资料的重要来源。省科学院大庆分院自1974年起即开展亚麻、汉麻等各类经济作物的研发工作，以汉麻研究为例，目前全世界已有30多个国家在大面积种植并综合开发利用，我国仅在黑龙江省和云南省已通过立法实现汉麻合法种植。黑龙江省科学院大庆分院是仅有的汉麻品种研发认定单位之一，已成功选育出10余种不同类型的汉麻新品种。研究成果被广泛应用于纺织、新材料、新能源、功能食品、生物医药等领域。已建立从汉麻新品种选育、配套栽培技术到推广应用的完善技术体系，开展汉麻全株综合利用研究，包括应用汉麻秆芯作为木耳的栽培基质的研究、汉麻秆芯活性炭、汉麻秆芯多孔碳材料的研究，开展汉麻种子与茎秆收割一体机、汉麻捆麻机、翻麻机、纤维初加工等系列配套机械的研制。2015年，该院繁育的我省第一个工业用大麻品种“火麻一号”诞生，也是我省目前汉麻的主栽品种。当前，汉麻全省年推广种植面积近50万亩，主要应用于哈尔滨、齐齐哈尔、大庆、黑河、大兴安岭、北安等地区，我院自主知识产权的工业大麻品种，在汉麻品种的占有量和育种水平均处于国内领先水平。

（四）功能食品领域。功能食品是具有特殊保健功能的食品，随着防控新冠病毒，人们健康意识的提升，功能食品区别于普通食品已不仅限于特定人群食用。省科学院所属大庆分院、微生物研究所近年在功能食品领域均开展了系列研究。大庆分院通过现代生物技术研发，已获得汉麻籽多肽的酶法制备工艺，蛋白多肽的检测、低温冷冻干燥技术已经成熟，为下一步进行汉麻多肽系列保健食品研发奠定了基础。微生物所在黑木耳超微粉加工技术和设备研发、黑木耳多糖提取方法优化、多糖鉴定、分子量分析（HPLC法）、结构分析（红外光谱法）、多糖规模化提取工艺、多糖纯化技术、多糖降血脂活性以及黑木耳产品复合配方、食用菌菌丝萌动技术和低温超微破壁技术、多种生物活性物质集成制备技术和活性成分检测与质控技术、大豆等农产品功能化发酵等方面开展创造性研发，获得多项国家发明专利，为我国黑木耳产业快速、健康发展提供了有力的技术支撑。科技成果广泛应用于企业，对功能食品产业和大健康产业的发展做出突出贡献。

（五）智慧农业领域。农业供给侧结构性改革的关键是改变传统农业模式，发展农业现代化是关键环节。省科学院智能制造研究所一直在智慧农业方面开展研究，通过物联网技术、大数据技术、人工智能技术、区块链技术促进农业生产向信息化、智能化转变，开发的农业物联网、农产品大数据管理平台、全过程可视化平台、农情预警中心、农业数据库、全周期溯源信息平台，实现“环境可测、生产可控和质量可溯”；开发的数据处理平台，实现智慧仓储、智慧运输、智慧商务与农业生产公共平台对接，实施全生命周期的信息监管，实现企业、政府、消费者之间的信息互通和共享。智能制造研究所在水稻、玉米、大豆等主要粮食作物主产区已实现区域技术覆盖，在经济作物、食用菌等新兴农业方面也建立了区域网络辐射，对黑龙江省农业现代化做出了突出贡献。

（六）黑土地保护。黑土地是龙江独特的资源优势，但仍存在重用轻养，导致土地贫瘠沉疴，体现在水土流失、肥力下降、酸化和次盐碱化严重、物理性能板结僵硬等。省科学院自然与生态研究所在湿地治理方面一直开展研究，制定了包括三江平原治理规划等并获得了采纳；省科学院微生物研究所重点在微生物肥料替代无机肥方面开展研究工作，研发的“解磷固氮复合肥”、“生物磷钾复合肥”、“生物钾肥”、“多功能生物有机肥”施用面积累计达千万亩，开展的退化黑土生物修复技术研究、秸秆堆腐还田综合技术均取得重大突破，为黑土地保护提供了科技解决方案。

（七）其他领域。省科学院高技术研究院开展的植物抗逆分子育种研究，培育具有耐盐碱、抗干旱、耐寒、抗重金属、优质速生等优良性状的植物新品种。省科学院技术物理研究所利用钴60开展的辐照灭菌、辐照植物改性研究对培养植物新品种提供了新思路、新方法。省科学院自然与生态研究所开展的湿地生态保护、农业区域可持续发展规划、蓝莓等龙江特色农业品种生理性能挖掘等研究方面也广泛应用于农业生产领域。省能源环境研究院拥有自主知识产权生物质循环利用综合配套技术、秸秆综合处理技术、奶牛场“场口气站”等新技术新方法，对发展农业的种植、畜牧均产生了积极促进作用。

二、发展与展望

“农业要振兴，就要插上科技的翅膀”，农业现代化是一条必由之路，其内涵随着技术、经济和社会的进步而变化，从此意义讲，农业现代化只是阶段性目标，并不是终极目标。因此，发展农业，科技是先导，要用现代工业装备农业、用现代科学技术改造农业、用现代管理方法管理农业、用现代科学文化知识提高农民素质，建立高产优质高效农业发展体系。

随着科技的不断发展，也应该清醒认识到农业发展中仍面临着一系列的问题，主要体现在：一是农业全要素的生产率仍需进一步提高，靠要素投入的数量型增长不可持续，应发挥规模效率和技术效率提升农业发展空间；二是绿色农业发展仍需要进一步加强，靠挖掘资源的增长不可持续，应立足生态优先理念，坚持绿色农业定位，加强黑土保护与绿色有机可持续发展；三是开放共享农业发展拥有巨大潜力，靠就“农”议“农”的增长不可持续，应充分利用大数据、互联网、区块链等新兴技术发展农业，打破行业壁垒，综合运用交叉技术、组合技术解决农业科技难题，促进开放共享发展。

综合黑龙江省科学院的综合技术优势，未来将在以下几个方面加强科学研究：

（一）食用菌培育。加强食用菌资源收集保藏和评价利用；基于基因编辑、细胞生物学等现代生物技术，开展食用菌菌种定向育种、野生食用菌驯化人工栽培；加速向智能化栽培技术创新、农艺化生产水平提升、产品精深加工多样化、栽培废弃物处理利用等领域发展；完善食用菌育种技术理论研究，建立菌种质量控制标准；在做强传统木腐食用菌产业、推进新兴草腐菌规模化发展、抚育特色野生珍稀食用菌创新等方面，重点培育性能优异、遗传稳定且适宜工厂化的黑木耳、滑菇、猴头、元蘑、金针菇、杏鲍菇、双孢蘑菇、草菇、大球盖菇、斑玉蕈、羊肚菌、毛尖蘑、蜜环菌等食用菌品种。

（二）生物菌肥开发。深入落实“减肥减药”、“化肥零增长”、“农业可持续发展”和“生态农业”等国家政策，加强设施农业建设，加强微生物肥料产业的发展；在增产提质、改良修复土壤、降低环境污染方面开展科研攻关；挖掘、筛选、拓展新的功能性菌种，选育具有作物亲和性、地域性、针对性、适应性、生产性的优良菌种，实现应用效果的稳定提升；开展菌种资源多功能性研究与高含量菌剂的开发，提高菌种的良好抗逆性（耐干燥、耐酸碱、耐盐分、耐储藏、耐低温、耐高温）；由单一菌种单一功能向复合微生物菌群多功能性方向发展，由阶段性向全生育期应用转变。

（三）经济作物攻关。加强发展生态共生性好、生物产值高、高产高效经济作物；重点开展汉麻种植产业研发，并从汉麻种植延伸到纺织、服装、造纸、军需、化工、粘胶、木塑、汽车内饰、新型建材、复合材料、食品保健、医药、生物柴油等产业链。

（四）功能食品研发。开发以促进公众健康为目标的功能食品领域，研发能提升机体健康和精神状态、降低慢性病风险的食品；研发立足龙江优势的食用菌深加工等系列功能食品；在食品微生物菌种选育，优良性状稳定遗传的分子基础与定向改造，微生物源食品酶制剂，微生物发酵功能食品等方面继续深入研究。

（五）智慧农业构建。构建环境生理监测、作物模型分析、精准调节为一体的农业自动化共享系统平台；构建农产品溯源系统，实施全程监控；促进智慧设施与农业测土配方、作业计划有机融合，提高管理效能；构建农资采购、农产品流通实施管理、传递、监控系统，开展个性化、差异化定制，构建“三农”经济发展新业态；与手机、屏幕联通提供全方位信息服务，运用云计算、大数据推进农业现代化水平提升。

（六）黑土地保护。在黑土地施肥方面采取综合性平衡施肥解决方案；开展增施微生物肥料增产、稳产系列研究；推进生物法处理秸秆还田技术、生物法改土技术、测土生物法平衡施肥技术取得进展；加强盐碱耕地改良技术研究等，为黑土地的综合治理提供有力的科技支撑。