中国农业领域国家重点实验室发展现状与对策

梁宗正，闫金定，赵 可，孟丽君

（1.科学技术部高技术研究发展中心，北京 100044；2.复旦大学国际事务与公共管理学院，上海 200433；3.湖北省科技信息研究院，湖北武汉 430071；4.中国农业科学院深圳农业基因组研究所，广东深圳 518172）

基础科学研究是整个科学体系的源头，事关中国科技长远发展的根基［1］。基础科学的研究水平与科技成果转化率决定着国家自主创新能力与经济发展的速度，是建立创新国家的基石，而加强和发展基础研究是提升国家创新能力的重要途径［2］。在如今激烈的国际竞争形势面前，世界科技强国都把发展基础研究作为重要发展战略，中国也越来越重视基础研究的发展［3］。国家重点实验室建设作为发展基础研究战略、贯彻科教兴国战略的重要措施［4］，为基础学科的建设与发展起到了推动作用［5］，同时也为国民经济与社会可持续发展提供理论基础和科技储备。经过37 年长期建设与发展，我国的国家重点实验室已经成为孕育重大原始创新、推动学科领域发展和解决国家重大需求的战略科技力量，发展成为中国组织开展基础研究、应用基础研究和前沿技术研究，凝聚培养创新领军人才、开展高水平创新合作、产出重大原创成果的重要科技创新基地［6］；代表了中国基础、应用基础研究和前沿技术研究的最高水平，是中国科技创新体系的重要组成部分，对中国的科学研究特别是基础研究的发展起到了无可替代的作用［7］。通过聚焦世界科技前沿重要发展领域，国家重点实验室已取得了一系列自主科技成果，培养了一大批科技领军人才，但由于长期积累不足，现阶段中国与科技发达国家在基础研究方面仍还有不少差距。近年来，党中央、国务院高度重视国家重点实验室的发展，特别是党的十八大以来，在以习近平同志为核心的党中央坚强领导下，国家重点实验室体系迎来新的发展机遇。本研究基于我国农业领域国家重点实验室相关数据，总结实验室建设概况、梳理发展现状，分析建设及运行管理中存在的不足，探究今后发展趋势并提出对策与建议，以期促进农业领域国家重点实验室更好地发挥领头羊作用，并为国家重点实验室的重组提供参考。

1 文献综述

国家重点实验室作为中国组织开展高水平科研互动的前沿基地，对中国基础研究的发展有着重要作用，中国学者对国家重点实验室的关注从未降低，且从多个角度对国家重点实验室进行了研究讨论。有学者从宏观角度出发，如闫金定［7］、聂继凯等［8］、杨芳娟等［9］从国家重点实验室体系建设发展现状进行综合分析，提出政策建议。有学者从评估视角出发，如吴根等［10-11］基于国家重点评估体系提出学术论文定量评价指标及数据采集与分析方法；李旭彦等［12］通过论文数据对国家重点实验室的发展与启示进行研究；李芙蓉等［13］通过文献计量学对药学领域国家重要实验室进行评价。有的学者从横向对比出发，如危怀安等［14］通过分析发达国家的国家实验室运行管理经验，总结我国重点实验室发展的启示。更多学者从专门领域入手，例如李旭彦等［6］、王剑［15］、韩锐［16］、宋建丽等［17］分别针对煤炭领域、海洋领域、医学领域和机械工程类等国家重点实验室进行分析展望。还有学者从自身研究重点出发，如聂继凯等［18］基于国家重点实验室创新捕获过程进行研究。

近年来，中国政府高度关注重点实验室发展，尤其是党的十八大以来，国家重点实验室体系迎来了新的发展机遇。2018 年，科技部、财政部联合发布《关于加强国家重点实验室建设发展的若干意见》，进一步完善了国家重点实验室发展体系；同年，习近平总书记在两院院士大会上强调，要着力完善国家创新体系，国家技术创新中心、国家重点实验室等创新基地形成系统布局［19］。此外，2018 年12 月的中央经济工作会议、2020 年的国务院政府工作报告，以及党的十九届五中全会审议通过的《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二○三五年远景目标的建议》，都明确提出要重组国家重点实验室体系。

本研究以农业领域为例，通过梳理农业领域国家重点实验室总体发展现状，结合中国农业未来发展需求与国际农业发展趋势，为相关国家重点实验室重组提供参考。

2 农业领域国家重点实验室建设概况

2.1 发展背景

1984 年，科技部、国家教育委员会和中国科学院等多部门联合组织实施国家重点实验室建设计划，把国家有限的资源集中利用，提升基础研究水平，缩小基础研究领域与国际先进科技水平的差距［20］，至今已取得一系列重大原创性科研成果，为中国基础科学发展和经济发展提供了可持续发展的动力，有效提升中国基础研究领域自主创新能力［21］。农业是国民经济中最基本的物质基础，农业的发展也直接影响着国民经济全局的发展。中国政府高度重视农业发展，自工业化基础建设基本完成后，实行反哺农业的政策，将农业发展作为衡量国民经济发展水平的重要指标，并由此开始启动农业领域国家重点实验室的建设工作。农业领域国家重点实验室体系是农业领域国家科技创新体系的重要组成部分，是中国农业科学组织开展基础研究、应用基础研究与前沿研究的核心力量，是培育新兴学科、建设特色优势学科、突破重大科学问题和核心关键技术的重要平台，是凝聚和培养优秀科技人才、开展高水平学术交流的重要基地［22］。

2.2 运行与管理机制

农业领域国家重点实验室实行分级分类管理制度，同时实行依托单位领导下的主任负责制、学术委员会学术指导制等内部管理体制（见图1）。科技部作为宏观管理部门，负责对农业领域国家重点实验室总体建设与发展进行宏观决策与管理，主要包括制定发展规划、政策等。主管部门指国务院或地方科技管理部门，负责农业领域国家重点实验室的行政管理工作，包括贯彻执行国家有关建设方针、聘任实验室主任等，是连接科技部与实验室依托单位的纽带。依托单位指承担实验室建设、运行的具体负责单位，负责实验室的日常建设与运行管理。实验室内部管理实行主任负责制，实验室主任一般由本学科领域高水平的学科带头人担任，全权负责实验室建设、运行和管理工作；同时实验室设立独立的学术委员会，由优秀同行专家组成，目的是把握研究方向、确立研究目标、审议学术活动等。基于开放、流动、联合、竞争的运行机制，实验室通过开放基金和开放课题，吸引国内外高水平研究人员，积极开展合作交流，鼓励人员流动，打破科技资源的单位壁垒，鼓励竞争，坚持优胜劣汰，保持实验室创新活力的同时保障实验室高效运行。此外，评估机制也是国家重点实验室管理的重要环节，可以帮助管理决策部门全面掌握实验室的运行情况，本着公开、公平、公正的原则对实验室定期组织评估，动态调整和定期评估相结合，建立了优胜劣汰的竞争机制，保证实验室发展活力的同时促进实验室整体水平不断提高。

图1 农业领域国家重点实验室管理体系

2.3 建设现状

农业领域国家重点实验室始建于1986 年，最早建设的是兽医生物技术国家重点实验室。1987 年，北京大学和中国农业大学获批建设中国高等院校的第一批农业重点实验室。中国国家重点实验室都是基于优势学科的基础上建立起来的［23］，农业学科深厚的学术积累为后续农业领域国家重点实验室的建设与发展奠定了坚实的基础。首批获批建设较多农业领域国家重点实验室的高校中，如中国农业大学、华中农业大学、西北农林科技大学等，都是国内具有传统农业科学历史、综合实力较强的农业类大学。

经过多年发展，国家重点实验室体系日渐完善，围绕国家重大需求与人民生活相关的领域，符合“三高一优两重点”的建设原则［24］（“三高”即高水平的研究机构、高校和高科技企业；“一优”即优秀的部门（行业）或地方实验室；“两重点”指具有突击前沿获取原始科学创新能力的专门学科实验室和集成关键性、原创性科学技术能力的跨学科综合实验室。）。截至2020 年，正在运行的农业领域国家重点实验室为50 家，占国家重点实验室总数的10%左右，从研究类别来看，侧重基础研究的实验室有5 家，侧重应用基础研究的有31 家，侧重前沿技术研究的有14 家；从涵盖学科来看，涵盖了两大学科门类（农学、工学）、11 个一级学科领域（作物学、园艺学、农业资源利用、植物保护、畜牧学、兽医学、林学、水产学、草学、农业工程、食品科学与工程）、22 个二级学科；从地区分布来看，分布在全国25 个省份，其中北京和山东两个地区拥有数量最多，分别有9 家和4 家；从人员队伍整体情况来看，作为农业类高层次人才培养基地，聚集了一批高层次、高水平人才，形成了一支以院士领衔、中青年科研人员为骨干的研究队伍，共拥有两院院士38 人、国家杰出青年科学基金获得者（以下简称“杰青”）122 人、国家优秀青年基金获得者（以下简称“优青”）62 人、国家百千万人才工程入选者（以下简称“百千万人才”）74 人。

2.4 作用和影响

农业领域国家重点实验室是中国农业科技发展、创新的引领者，对于促进农业学科交叉和融合及农业领域基础研究的发展具有不可替代的作用。主要体现在以下几个方面：（1）满足国家重大需求。农业领域国家重点实验室取得了水稻功能基因组学、禽流感致病机制、作物抗棉铃虫和锈病流行学与防控机制等重大原创突破，创制了优质绿色超级稻、基因工程疫苗、氨基酸平衡饲料、靶标生物农药等重大产品。（2）抢占前沿科技制高点。农业领域国家重点实验室是农业领域创新活动与成果产出的重要源头，围绕前瞻性与基础性科学问题承担一大批国家科技项目计划，突破了作物杂种优势利用、旱作节水、动物全基因组选择、畜禽营养调控等一系列关键核心技术。（3）加强学科建设。农业领域国家重点实验室成为农业优势学科发展和新兴学科培育的重要载体，提升了一批有特色的前沿农业学科水平，拓展了新兴交叉学科，初步形成了支撑农业发展的学科结构和学科群体。（4）聚集和培养高层次农业人才。农业领域国家重点实验室充分发挥体制优势，持续加大人才引进培养力度，深入开展学术交流活动，构建了支撑基础农业发展的人才梯队和交流平台。（5）积累农业相关数据。农业领域国家重点实验室通过野外试验点对不同地区的农业条件、区域生态环境、气候条件等多方面信息进行长期追踪和大面积监测，积累了大量周期性农业实验数据，为农业基础研究方向的确定和农业政策的制定提供了重要依据。

农业领域国家重点实验室努力把对科学前沿的探索与国家目标在战略方向上统一起来，在重要研究方向上不断拓展，为解决重大基础性和关键性问题提供助力。在农业领域国家重点实验室带领下，中国的农业科技水平已跃居世界前列，农业领域技术总体处于领跑、并跑和跟跑并存的局面。

2.5 运行成效

中国农业领域整体科技水平不断提高，国际影响力也明显增强，与世界发达国家之间的差距不断缩小，总体呈现点状突破、局部引领的现状，在多个方面取得了重大突破。

（1）助力乡村脱贫攻坚方面。农业领域国家重点实验室围绕“三农”、脱贫攻坚、新农村建设等方面，结合自身学科和行业优势，围绕绿色农业高质量发展的技术需求，聚焦农业生产、经济作物育种、畜牧养殖、农产品加工等33 个农业研究方向，积极促进脱贫攻坚进程；同时，通过引进示范新品种、新技术、新模式，不断强化科技服务，应用农业前沿技术带动产业转型升级，不断发挥科技支撑作用和专业人才优势，切实解决“三农”问题，助力脱贫攻坚和乡村振兴，有效促进地方经济发展。

（2）面向世界农业科技前沿发展方面。农业领域国家重点实验室不断推进基础研究的发展，不断深化应用基础研究，在前沿技术方向不断变革。在基础研究方面，率先构建水稻、棉花、油菜、黄瓜等重要农业生物的全基因组序列框架图，解析了产量、品质、抗性等多种重要性状形成的分子基础；在应用基础研究方面，创建独具中国特色的农业生物高产种养理论，阐明农田生态系统的土壤和植物养分供需规律以及主要农作物养分高效利用机理，明确农业重要生物灾害的流行发生规律，揭示抗性及免疫应答机制，进一步完善了重要病虫害的预测预报技术，成功研制出一系列生物农药和动物疫苗；在前沿技术方面，杂种优势利用技术居国际先进水平，基因编辑技术研发应用与国际同步，转基因技术进入国际第一方阵，性别控制、干细胞、胚胎工程等育种技术达到国际先进水平。

（3）面向国家重大需求方面。农业领域国家重点实验室支撑国家粮食安全，突破了作物杂种关键技术，不断深化科技创新。中国部分重要农作物的杂种优势利用技术国际领先，倍数性育种、远缘杂交及细胞与染色体工程育种技术得到广泛应用，以绿色超级稻为代表的一批作物新品种成功育成，主要农作物高产栽培技术模式和精确栽培技术得到快速发展。农业领域国家重点实验室大力推动农业产业的绿色发展，保障农业生物安全。不断完善生物安全、条锈病、叶锈病、稻飞虱等重要病虫害的预测预报技术，并构建了全国性预报预警平台；农药和疫苗的研究技术和产品逐步跟上国际水平，成功研制出一系列生物农药和动物疫苗。农业绿色发展、农业水资源、林草资源高效利用等方面的技术水平不断提高，并逐步达到国际领跑水平。创新适于中国生产条件的农作物节水技术，提出多功能人工林经营技术体系和结构化森林经营理论与技术。

3 农业领域国家重点实验室建设的不足

3.1 人才分布不均衡，成果转化率低

目前，农业领域国家重点实验室日渐形成一支在多学科领域有科研领军人物带领的科研团队，但在不同类别的农业领域国家重点实验室中均存在人才分布不均衡现象（见图2）。其中，学科类农业重点实验室的学术带头人数量最多，其次是省部共建类，企业类的最少。在农业领域国家重点实验室的固定人员中，学科类的两院院士共计31 人，省部共建类的两院院士共计6 人，企业类仅有科学院院士1人；此外，学科类的杰青总人数是省部共建类的16倍之多，平均每家学科类实验室的杰青为4.91 人，省部共建类为0.54 人，企业类仅为0.14 人。企业类农业领域国家重点实验室发展较晚，从事基础研究和应用基础研究的科研人员匮乏，缺乏原始创新能力，研究能力有待提高，这直接关系到中国农业产业化及成果转化率。近年来，虽然中国农业技术创新能力有所增强，但整体成果转化率较低，较发达国家有较大差距，究其原因是基础研究科研人员的首要目标是发表论文，而论文发表与成果投入应用还存在一定差距。

图2 不同类别国家农业重点实验室学术带头人类型分布

3.2 整体规模偏小，科研水平较低

单一学科实验室要实现学科交叉和前沿探索的目的，科研人员过少不利于实验室的发展。通过对相关数据整理，农业领域国家重点实验室共拥有固定人员约4 000 余人，平均每家实验室约拥有固定人员80 人、流动人员300 人，固定人员与流动人员的比例为1 ∶3.75，而美国国家级别实验室的这一比例为1 ∶1［16］，可见我国农业领域国家重点实验室整体规模偏小。学科类农业领域国家重点实验室虽然汇聚了国内相关高等院校和研究机构的优势研究力量，但与美国国家实验室多达万余人的庞大规模相比，明显规模偏小，整体学科交叉融合不足，跨学科协同创新能力不够。

3.3 地区发展不均衡

农业领域国家重点实验室的分布与中国农业发展的分布情况一致，即农业发达与经济发达地区的农业科技保持较高水平［25］，农业领域国家重点实验室在这些地区的数量较多，而在西部地区分布较少，空间分布存在明显的不均衡。地理环境在一定程度上也影响着农业领域国家重点实验室的分布［26］。农业发达地区通常有较好的农业研究基础与发展条件，而相关农业类支持政策倾斜以及大规模开展适合农业类研究能够对农业领域国家重点实验室的发展起到促进作用。区域经济发展更是对国家重点实验室的发展有着显著影响，良好的经济基础和政策支撑是一个地区科技发展和人才发展的重要条件。从农业领域国家重点实验室的地域分布可以看出，中国西部地区由于经济发展水平较低，自主创新能力不足，在农业科技人才、科技创新平台建设、重大项目申报等多方面存在明显劣势，与国内其他地区在农业科技创新水平上的差距越来越大。

3.4 宣传力度不够

网络作为当前媒体传播资讯的主要手段，具有传播速度快、范围广的优势。网站主页是外界了解农业领域国家重点实验室建设成效和科研成果等情况的主要手段，但笔者在查阅农业领域国家重点实验室网站时发现，部分实验室网站的更新速度较慢，甚至长时间不更新，不能有效反映实验室的最新发展情况。农业领域国家重点实验室应充分利用网络多媒体渠道，加强网站建设、及时更新信息，加深民众对实验室的了解，同时充分发挥实验室的科普作用。

4 国内外农业发展趋势

4.1 中国的未来需求

4.1.1 保障粮食安全是国家安全的重要基础

当前国际竞争严峻，保障粮食安全是中国未来发展的重要保障。中国目前已实现谷物基本自给，但现阶段存在人口不断增长、耕地面积减少，作物单产及品质差异严重，农药化肥使用过度等问题，粮食安全与生态环境形势日趋严峻；同时食物消费结构也在不断变化，在满足人们营养健康需求的同时也要关注食品多样化需求［27］。因此，保障粮食安全任重道远。

4.1.2 农业人才培养是中国农业领域发展的未来需求

随着城镇化的快速发展，农村劳动力大量流失，农业从业人口老龄化等问题突显，因此保障农业领域科技人才是解决问题的关键［28］。打造农业领军人才，加快培养具有复合技能的新型农业人才，解决农业生产发展瓶颈，减少经济投入的同时节省人工人力，使农业生产实现正规化、高效化、智能化，推动农业全面转型升级和高质量发展。

4.1.3 保障农业科技发展的前瞻性

农业发展正逐渐摒弃资源和劳动的粗放投入，呈现出集约化和可持续发展特征，农业科学未来主要集中在精细农业、生态农业等多方面，将会与其他学科领域有越来越多的交集。农业领域的发展要在保证基础研究的前提下，结合未来发展趋势，把握国际农业发展前沿，凝练研究方向，及时调整学科方向，抢占农业科学发展的先机，保证农业科学研究的前瞻性。

4.1.4 促进农业产业健康持续发展

促进农业产业健康持续发展是农业领域的未来需求之一。近年来，中国农业产业发展迅猛，但由于中国规模化农业历史较短，相关技术和发展与发达国家还有较大差距［29］，因此，加强农业产业发展，壮大农业产业规模，提高农业产业投入，不断提高农产品市场竞争力，才能促进中国农业产业健康、持续发展。

4.2 国际发展态势

（1）农业生物技术研究与应用发展加快。随着生物技术的不断发展，分子育种、基因测序、转基因研究等农业领域的生物技术也不断完善和投入应用，这是未来农业发展的趋势。如今发达国家大力发展转基因生物技术，加快转基因技术研发与推广应用，抢占现代农业发展的制高点，如美国和英国资助了多项粮食作物分子标记辅助育种的研究。

（2）现代农业发展与互联网大数据技术密切相关。现代农业发展越来越依靠互联网大数据技术，将大数据技术深度融合农业生产经营，通过遥感等技术对土情、气候、作物进行实时监测，结合大数据分析为生产管理、精准控制提供决策辅助，后续更是将互联网技术广泛应用于作物销售、产品安全溯源等多方面，实现农业生产全链条的智能化、精准化。

（3）农业与工业、制造业的深度结合。未来农业竞争是经营主体的竞争，世界各国通过将农业与工业的深度结合，加快培育适应现代农业发展的组织机构，进一步提高农业生产经营的组织化、规模化以及标准化。

5 对策建议

5.1 构建农业领域多学科交叉人才培养体系

人才是自主创新的主体与第一资源［30］。聚集和培养科研人才是农业领域国家重点实验室发展的重中之重，但传统的农业人才培养方式存在创新能力薄弱、跨学科知识缺乏等问题，影响农业科学的快速发展。农业领域国家重点实验室作为中国农业人才凝聚和培养的主要基地，应通过立足实验室发展实际构建农业领域多学科交叉融合人才培养体系，以满足新时期农业发展的高素质跨学科人才需求［31］。具体而言，需要确立知识结构交叉的多学科人才培养理念，构建多学科融合高水平协同培养机制，课题研究融入学科交叉，鼓励跨学科选课，完善优化学科交叉相应的课程管理与评价体系；同时，可在学院间或学校间进行不同学科的交叉合作，通过建立农业人才培养跨学科共享平台，共享教学、科研和导师资源，为跨学科培养提供良好的实验平台，弥补单一学科教学不足，提升农业人才学科交叉能力，实现不同学科、不同单位的农业人才协同培养。

5.2 加大企业类农业领域国家重点实验室经费支持

与其他科技强国相比，中国在农业基础研究领域的稳定支持力度上仍有差距，尚缺乏完善、统一的基础研究预算机制［32］，科研经费主要通过基金形式发放，缺乏稳定支持，且企业类农业领域国家重点实验室难以有效获取有关基金经费支持。现阶段，提高基础研究投入强度是中国基础研究投入政策急需解决的关键问题［33］。保持较高的基础研究投入强度是创新的重要源泉，因此，中国需要进一步提高农业领域基础科学研究的投入。要实现整体提升中国农业领域基础研究水平，长期稳定的资金投入必不可少，可考虑如鼓励风险投资机构对企业类农业领域国家重点实验室进行投资［34］，把实验室研究内容与市场需求紧密结合，引导相关管理部门加大对企业类农业领域国家重点实验室的财政支持，切实落实研发费用的税前加计扣除、高新企业所得税优惠政策等［35］；鼓励地方政府为省部共建类农业领域国家重点实验室设立专项经费［36］，通过统筹中央与地方相关专项资金等措施推动实验室发展。

5.3 推进跨领域深度合作与交流

学科广泛交叉、深度融合已经成为现代科学发展的趋势［37］，这也是农业科学未来发展的趋势。综合性强是美国联邦实验室与中国国家重点实验室的重要差别［38］。农业科学与现代科学紧密结合是未来农业方向发展的关键，因此，农业领域国家重点实验室应打破学科壁垒，聚焦农业科学交叉前沿研究方向，与其他机构科研人员组建联合研究团队，实现优势互补与资源整合，满足大型科研项目的需求；进一步拓展开放交流程度，推动实验室平台的设备仪器、科研数据等科技资源的有效开放共享，提高科技资源使用效率，为农业科学研究、技术进步和社会发展提供科技资源共享服务；注重基础研究与应用实践相结合，建立起论文与应用转化的链条，形成以基础性研究为基础、支撑应用实践的良性循环；加强对外交流，健全国际合作机制，深化与国际高水平科研机构的交流与合作，大力支持实验室开展目标导向的国际科技合作，积极主导或参与国际大科学计划，推动共建“一带一路”联合实验室；不断坚持对外开放，在开放和流动中竞争，推动农业领域国家重点实验室良性发展。

5.4 优化科学布局

虽然目前农业领域国家重点实验室的学科布局在不断完善，但缺少聚焦适应现代农业发展需要的农业资源环境、农业信息等方向的实验室；部分实验室设立时间较早、研究方向滞后，不能充分体现学科发展的新趋势。应在农业关键领域新建国家重点实验室，优化重组整体布局：调整部分实验室的研究方向，将国家需求与科学探索紧密结合，推动形成国家战略力量；准确定位实验室的目标方向，着力提升其科技创新能力，聚焦地区产业特色，实现基础研究与应用基础研究融通发展，进一步加快研究成果的转化速率。

6 结论

经过多年发展，农业领域国家重点实验室已发展成为中国农业领域高水平基础研究和应用基础、相关人才培养、学术交流的重要基地，也是中国科技创新体系的重要组成部分，在助力乡村脱贫攻坚、面向科技前沿以及面向重大需求等多方面取得了突出成绩，但也存在一定不足。结合未来农业科学发展方向及趋势，后续可以通过培养交叉人才、加大经费支持、推动交流合作等多种方式，促进农业领域国家重点实验室可持续发展，为加快中国国农业领域的科技发展作出贡献。