我們的未來農(nóng)業(yè)—功能農(nóng)業(yè)①

趙其國，尹雪斌

(1.中國科學(xué)院 南京土壤研究所，江蘇 南京 210008； 2.山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 山西功能農(nóng)業(yè)研究院，山西 太谷 030801；3.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 蘇州研究院，江蘇 蘇州 215123)

我們的未來農(nóng)業(yè)—功能農(nóng)業(yè)①

趙其國1，尹雪斌2，3*

(1.中國科學(xué)院 南京土壤研究所，江蘇 南京 210008； 2.山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 山西功能農(nóng)業(yè)研究院，山西 太谷 030801；3.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 蘇州研究院，江蘇 蘇州 215123)

[目的]功能農(nóng)業(yè)作為農(nóng)業(yè)未來發(fā)展的新階段，對我國農(nóng)業(yè)發(fā)展具有重要意義。為構(gòu)建生態(tài)高值農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)體系提供參考。[方法]對我國當(dāng)前土壤與農(nóng)業(yè)現(xiàn)狀，生態(tài)高值農(nóng)業(yè)的提出背景與建設(shè)內(nèi)涵，功能農(nóng)業(yè)的創(chuàng)建與意義進行了綜述。[結(jié)果]土壤安全等生態(tài)安全與農(nóng)業(yè)發(fā)展關(guān)系密切，“生態(tài)高值農(nóng)業(yè)”即構(gòu)建集約化經(jīng)營與生態(tài)化生產(chǎn)有機結(jié)合的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，功能農(nóng)業(yè)作為生態(tài)高值農(nóng)業(yè)的延伸，解決了生態(tài)高值農(nóng)業(yè)中農(nóng)產(chǎn)品附加值提升、礦物質(zhì)補充形態(tài)革新和功能性食品生產(chǎn)的技術(shù)瓶頸。[結(jié)論]功能農(nóng)業(yè)研發(fā)的發(fā)展方向與生態(tài)高值農(nóng)業(yè)的理念、內(nèi)涵相一致，功能農(nóng)業(yè)不但是生態(tài)高值農(nóng)業(yè)的支撐性技術(shù)，它的發(fā)展還為我國生態(tài)高值農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)體系構(gòu)建積累了經(jīng)驗、奠定了基礎(chǔ)。

生態(tài)安全； 生態(tài)高值農(nóng)業(yè)； 功能農(nóng)業(yè)； 硒

“民以食為天”，農(nóng)業(yè)的發(fā)展史，也是人類的進步史。功能農(nóng)業(yè)作為農(nóng)業(yè)未來發(fā)展的新階段，支撐著農(nóng)業(yè)的生態(tài)高值目標(biāo)，也開啟了“吃”的新時代，即從吃得“飽”、吃得“安全”，向吃得“健康”邁進。根據(jù)多年功能農(nóng)業(yè)研發(fā)實際，我國未來功能農(nóng)業(yè)的發(fā)展宗旨是“科技領(lǐng)先、智慧創(chuàng)新、開拓發(fā)展、團結(jié)協(xié)同、公正誠信”，12字方針是“準(zhǔn)確、質(zhì)量、穩(wěn)妥、安全、民生、持續(xù)”。希望以此指導(dǎo)功能農(nóng)業(yè)有序發(fā)展，造福13億中國人，并期望服務(wù)全人類。山西、廣西、河北、山東、江蘇和安徽等六省，率先在省域規(guī)?；l(fā)展功能農(nóng)業(yè)，是我國功能農(nóng)業(yè)從科技創(chuàng)新走向產(chǎn)業(yè)實踐的省級樣板。

1 土壤與農(nóng)業(yè)

土壤是“萬物之本、生命之源”，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基地，是陸地生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，是最珍貴的自然資源和環(huán)境資源，它關(guān)系到糧食安全、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全、農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展以及經(jīng)濟社會的和諧穩(wěn)定。

當(dāng)前，土壤及土壤環(huán)境問題已成為世界共識。2014年國際土壤聯(lián)合會的主題是“土壤擁抱生命與萬物”，2013年第68屆聯(lián)合國大會決議通過了12月5日為世界土壤日，并宣布2015年為國際土壤年，主題為“健康土壤服務(wù)于健康生命”，并廣泛開展國際宣傳慶?；顒?。

我國對土壤及土壤環(huán)境污染的問題一直極其重視，早就將土壤保護戰(zhàn)略作為重要環(huán)境要素戰(zhàn)略之一。因此，過去工作比較多側(cè)重在讓人們吃得“飽”、吃得“安全”。近10年來，在國家有關(guān)部委主持下，相繼實施了“全國土壤污染調(diào)查”“中低產(chǎn)田改造工程”“千億斤糧食增產(chǎn)工程”“污染土壤修復(fù)技術(shù)及示范”等重大項目，積累了大量的土壤環(huán)境治理經(jīng)驗，為保障國家糧食安全和生態(tài)環(huán)境安全打下了堅實基礎(chǔ)。因此，珍惜和保護并永續(xù)利用土壤是我們義不容辭的責(zé)任，也是我們未來生存所必須要承擔(dān)的義務(wù)。

土壤與農(nóng)業(yè)的關(guān)系至為密切，從基礎(chǔ)學(xué)科研究看，土壤是地球農(nóng)業(yè)生長的基礎(chǔ)。它所提供給農(nóng)產(chǎn)品生長所必需的水、肥、氣、能均來自“土壤圈”在陸地表面生存要素水、土、氣、生的物質(zhì)循環(huán)，從而使土壤與農(nóng)業(yè)發(fā)展具有不可分割的重要關(guān)系(圖1、圖2)。

圖1 土壤——地球的皮膚Fig.1 Soil-the skin of the earth

圖2 陸地表面水土氣生循環(huán)圖Fig.2 The cycle about water, soil, air, and biology on the earth

2 構(gòu)建我國生態(tài)高值農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)體系

2.1 生態(tài)安全是農(nóng)業(yè)安全的基本保障

“生態(tài)”是指生物資源(動、植、微、農(nóng)、林、牧)與環(huán)境(水、土、氣、生、廢、污)的相互依存關(guān)系，簡單地說，就是生物對環(huán)境的生存狀態(tài)?！吧鷳B(tài)安全”是指包括生物資源與環(huán)境之間的安全，即它們之間存在的“建設(shè)與破壞”相對立的矛盾與統(tǒng)一，它關(guān)系到國家農(nóng)業(yè)安全與“三農(nóng)”建設(shè)，也關(guān)系到國家社會經(jīng)濟建設(shè)的持續(xù)發(fā)展。因此，必須有針對性地采取各種科學(xué)和實踐的綜合措施妥善解決此類矛盾(圖3)。

2.2 生態(tài)高值農(nóng)業(yè)的技術(shù)體系和模式構(gòu)建

2.2.1 生態(tài)高值農(nóng)業(yè)的提出背景

在中科院的部署與領(lǐng)導(dǎo)下，針對近年國內(nèi)外農(nóng)業(yè)發(fā)展面臨的機遇與挑戰(zhàn)，“中國科學(xué)院農(nóng)業(yè)領(lǐng)域戰(zhàn)略研究組”于2007年10月至2009年3月集體完成并制定了《中國至2050年農(nóng)業(yè)科技領(lǐng)域發(fā)展路線圖》[1]，提出了發(fā)展我國“生態(tài)高值農(nóng)業(yè)”的理念及技術(shù)體系模式構(gòu)建。 2010年6月，國家領(lǐng)導(dǎo)人在兩院院士大會上，針對農(nóng)業(yè)科技，首次提出要“構(gòu)建我國生態(tài)高值農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)體系”。

2.2.2 生態(tài)高值農(nóng)業(yè)的概念與內(nèi)涵

所謂“生態(tài)”，就是要體現(xiàn)農(nóng)業(yè)既能為社會提供安全、優(yōu)質(zhì)的農(nóng)產(chǎn)品，又能實現(xiàn)農(nóng)業(yè)資源的永續(xù)利用，將農(nóng)業(yè)納入可持續(xù)發(fā)展的道路；所謂“高值”，就是要體現(xiàn)農(nóng)業(yè)有很高的土地產(chǎn)出率、投入產(chǎn)出率、勞動生產(chǎn)率。因此，“生態(tài)高值農(nóng)業(yè)”目標(biāo)是構(gòu)建集約化經(jīng)營與生態(tài)化生產(chǎn)有機結(jié)合的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)。它以健康消費需求為導(dǎo)向，以提高農(nóng)業(yè)市場競爭力和可持續(xù)發(fā)展能力為核心，兼有高產(chǎn)出、高效益與可持續(xù)發(fā)展的雙重特性，是轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)增長方式、提高農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力的集中體現(xiàn)。

(1)生態(tài)高值農(nóng)業(yè)的建設(shè)目標(biāo)

“生態(tài)高值農(nóng)業(yè)”的目標(biāo)體系可表述為：

圖3 生態(tài)安全示意圖Fig.3 Ecological safety

D=aE+bV+cS{E,V}

其中，D為生態(tài)高值農(nóng)業(yè)發(fā)展水平；E為農(nóng)業(yè)的生態(tài)環(huán)境效益；V為農(nóng)業(yè)的經(jīng)濟效益；S為農(nóng)業(yè)的社會效益，體現(xiàn)生態(tài)環(huán)境效益與經(jīng)濟效益相互協(xié)調(diào)的程度；a、b、c是由社會生產(chǎn)力的發(fā)展水平、社會制度、人類的審美觀與價值觀等因素決定的。

可見，“生態(tài)高值農(nóng)業(yè)”是包括生態(tài)農(nóng)業(yè)及環(huán)境，農(nóng)產(chǎn)品的高產(chǎn)、高質(zhì)、高效，以及科技、市場、產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟價值(包括農(nóng)業(yè)的一、二、三產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值)“三者”相結(jié)合的總概念，是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的總體方向[2]。

到2020年，通過重點農(nóng)業(yè)科技領(lǐng)域的重大創(chuàng)新突破，構(gòu)建生態(tài)高值農(nóng)業(yè)技術(shù)體系，為不斷滿足我國日益增長的對農(nóng)產(chǎn)品總量、質(zhì)量、安全和多功能的需求以及改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)、生態(tài)環(huán)境和農(nóng)業(yè)資源永續(xù)利用等生態(tài)高值農(nóng)業(yè)體系提供科技支撐[3]。

到2050年，中國農(nóng)業(yè)具備實現(xiàn)農(nóng)業(yè)資源可持續(xù)利用，充分保障國家食物總量和質(zhì)量安全，以及進入傳統(tǒng)功能和現(xiàn)代多功能并存的未來農(nóng)業(yè)所需要的科技支撐條件，使我國在發(fā)展中國家中率先進入生態(tài)高值可持續(xù)發(fā)展的新時代，全面實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)化、營養(yǎng)化、功能化，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理的信息化、數(shù)字化、精準(zhǔn)化，建成農(nóng)業(yè)高值轉(zhuǎn)換的產(chǎn)業(yè)體系，形成生態(tài)系統(tǒng)持續(xù)良性循環(huán)、景觀優(yōu)美、功能多樣、城鄉(xiāng)一體的新型農(nóng)業(yè)。

(2)生態(tài)高值農(nóng)業(yè)的內(nèi)涵實質(zhì)

生態(tài)即指生態(tài)農(nóng)業(yè)，包括水、土、氣、生、巖、污等部分。高值包括農(nóng)產(chǎn)值、農(nóng)技值、農(nóng)市值、農(nóng)經(jīng)值。其中，農(nóng)產(chǎn)值是指農(nóng)產(chǎn)品高產(chǎn)、高質(zhì)、高效，簡稱“農(nóng)一產(chǎn)”。農(nóng)技值是指功能農(nóng)業(yè)、智能農(nóng)業(yè)、高科值農(nóng)業(yè)，簡稱“農(nóng)技一產(chǎn)”。農(nóng)市值是指市場經(jīng)濟價值(農(nóng)二產(chǎn))、農(nóng)加工、轉(zhuǎn)工，簡稱“附加值”。農(nóng)經(jīng)值是指產(chǎn)業(yè)化經(jīng)濟價值(農(nóng)三產(chǎn))，包括農(nóng)、經(jīng)、貿(mào)、科、教、游、文等內(nèi)容，如功能農(nóng)業(yè)養(yǎng)生園、牛博園、鹽博園、體驗農(nóng)業(yè)、農(nóng)業(yè)公園等。

可見，生態(tài)高值農(nóng)業(yè)是包括生態(tài)農(nóng)業(yè)，環(huán)境與農(nóng)業(yè)品高產(chǎn)、高質(zhì)、高效，科技，市場，產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟價值(包括農(nóng)業(yè)的一、二、三產(chǎn)產(chǎn)值)相結(jié)合的總概念。比如，高產(chǎn)值：水稻-袁隆平15 000 kg·hm-2；小麥-河南10 350 kg·hm-2；玉米-新疆19 500 kg·hm-2；富硒、富鋅功能農(nóng)產(chǎn)品價格通常高出普通農(nóng)產(chǎn)品30%～50%。高科值：通過信息、分子和功能化等技術(shù)提高產(chǎn)值。市場值：通過農(nóng)產(chǎn)品加工，走向國際與國內(nèi)市場，加工后的農(nóng)產(chǎn)品價值可提高幾十到上百倍，如安徽70 g的番茄醬可賣50元；美國玉米加工有3 500多種，產(chǎn)值提高達(dá)上千倍。我國農(nóng)產(chǎn)品加工的工業(yè)值與農(nóng)業(yè)產(chǎn)值比，每增加0.1%，可帶動230萬人就業(yè)。綜合經(jīng)濟值：可通過“農(nóng)經(jīng)貿(mào)科教游文”增加大量產(chǎn)值。

簡言之，生態(tài)高值農(nóng)業(yè)未來多體現(xiàn)在向一產(chǎn)、二產(chǎn)和三產(chǎn)聯(lián)合的“大農(nóng)業(yè)”方向發(fā)展。

(3)生態(tài)高值農(nóng)業(yè)土壤肥力與生態(tài)系統(tǒng)圖解(見圖4)

圖4 土壤肥力與生態(tài)(生物)系統(tǒng)功能的內(nèi)涵關(guān)聯(lián)圖Fig.4 The relevance of soil fertility and Ecological (biological) system functions

(4)生態(tài)高值農(nóng)業(yè)的研發(fā)任務(wù)

生態(tài)高值農(nóng)業(yè)的研發(fā)任務(wù)是“立足我國國情，遵循農(nóng)業(yè)科技規(guī)律，確保農(nóng)業(yè)安全”。其研發(fā)內(nèi)容與目標(biāo)(即理論與實踐)包含四個層次：

第一，提升“中國至2050年農(nóng)業(yè)科技發(fā)展路線圖”理念與七大科技領(lǐng)域的研究水平。主要包括：農(nóng)業(yè)發(fā)展展望與科技需求，植物種質(zhì)資源與現(xiàn)代育種技術(shù)，動物種質(zhì)資源與現(xiàn)代育種技術(shù)，資源節(jié)約型農(nóng)業(yè)科技，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與食品安全營養(yǎng)技術(shù)，農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化與智能化農(nóng)業(yè)科技、未來農(nóng)業(yè)科技發(fā)展體制與政策保障等7個方面。其中，功能農(nóng)業(yè)就是“農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與食品安全營養(yǎng)技術(shù)”的主要方向之一。

第二，共性關(guān)鍵技術(shù)建立。主要包括：生態(tài)高值創(chuàng)新體制，資源節(jié)約發(fā)展戰(zhàn)略，產(chǎn)品質(zhì)量安全保障及智能農(nóng)業(yè)預(yù)警系統(tǒng)等四項。農(nóng)產(chǎn)品的營養(yǎng)化、功能化屬于產(chǎn)品質(zhì)量安全保障共性關(guān)鍵技術(shù)，在內(nèi)涵層級是高于食品安全的最高一級追求，即追求食品的健康功能。

第三，十個地區(qū)典型模式及其技術(shù)體系開發(fā)。主要包括：我國特大城市生態(tài)圈——長三角城郊循環(huán)農(nóng)業(yè)圈層模式，江南農(nóng)田濕地種養(yǎng)加農(nóng)業(yè)圈層模式，西南山地立體農(nóng)業(yè)生態(tài)高值農(nóng)業(yè)模式，南方亞熱帶特種農(nóng)林果綜合開發(fā)模式，濱海灘涂農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)利用模式，黃土高原水土保持及農(nóng)林果流域開發(fā)模式，黃淮海平原糧養(yǎng)加農(nóng)業(yè)綜合模式，東北平原糧食基地綜合開發(fā)利用模式，西北寒旱區(qū)農(nóng)牧綜合開發(fā)模式，北部漠境鹽湖綜合整理開發(fā)模式。其中，功能農(nóng)業(yè)作為新型增值技術(shù)，是貫穿我國十大典型模式的支撐性技術(shù)。

第四，三類產(chǎn)業(yè)化體系建設(shè)。主要包括：不同農(nóng)產(chǎn)品(稻、麥、玉米、大豆等)產(chǎn)業(yè)化，不同農(nóng)產(chǎn)品加工(如大豆加工成多種產(chǎn)品)產(chǎn)業(yè)化，農(nóng)業(yè)綜合經(jīng)營(如農(nóng)、養(yǎng)、貿(mào)、商、游)產(chǎn)業(yè)化。

(5)生態(tài)高值農(nóng)業(yè)的最終效益

通過十大典型區(qū)域生態(tài)高值農(nóng)業(yè)發(fā)展模式的初步建立(包括對全國近150個模式的收集、挑選、組合、推廣與提煉)后的總效益估算將在我國共建立核心示范區(qū)面積5萬公頃。2020年，“生態(tài)高值農(nóng)業(yè)”將初具規(guī)模，綜合效益提高20%～30%；技術(shù)示范與輻射面積50萬公頃，年經(jīng)濟效益可達(dá)300億元。在未來的建設(shè)實踐中，還將系統(tǒng)融合功能農(nóng)業(yè)技術(shù)，進一步提升農(nóng)產(chǎn)品的科技含量和價值。

3 功能農(nóng)業(yè)的創(chuàng)建

3.1 功能農(nóng)業(yè)提出的背景

“功能農(nóng)業(yè)”實際上是生態(tài)高值農(nóng)業(yè)發(fā)展的進一步延伸。正如上述“生態(tài)高值農(nóng)業(yè)2020-2050年的建設(shè)目標(biāo)”中指出，要“不斷滿足我國日益增長的對農(nóng)產(chǎn)品總量、質(zhì)量、安全和多功能的需求”，“全面實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)化、營養(yǎng)化、功能化，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理的信息化、數(shù)字化、精準(zhǔn)化，建成農(nóng)業(yè)高值轉(zhuǎn)換的產(chǎn)業(yè)體系”。同時，在“中國至2050年農(nóng)業(yè)科技發(fā)展路線圖”理念與七大科技領(lǐng)域的研究——“農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與食品安全營養(yǎng)技術(shù)”規(guī)劃中也提出，今后中國營養(yǎng)和保健功能食品的科技將得到更大關(guān)注，其科技發(fā)展的主要特征是：增加必需微量元素(鐵，鈣，鋅，硒等)、氨基酸(賴氨酸、色氨酸)、維生素(VA、VE)、抗氧化物質(zhì)(多酚、黃酮、胡蘿卜素、花色素)、不飽和脂肪酸(ω-3)等含量的科技；并通過生物技術(shù)(如動植物“生物強化”和育種技術(shù))和非生物技術(shù)(農(nóng)藝措施，如施肥灌溉技術(shù)和飼養(yǎng)管理技術(shù)等)生產(chǎn)富含某些營養(yǎng)素的特色食品；隨著基因組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)的發(fā)展，具有保健功能的食品科技將成為農(nóng)業(yè)科技新的發(fā)展方向，在消除礦物質(zhì)“隱性饑餓”、預(yù)治貧血、降血壓、降血脂、預(yù)療糖尿病和冠心病等方面產(chǎn)生重要作用。

應(yīng)該說所有這些關(guān)于“功能農(nóng)業(yè)”的理念與設(shè)想均是在“中國科學(xué)院農(nóng)業(yè)領(lǐng)域戰(zhàn)略研究組”于2007年10月至2009年3月集體完成的《中國至2050年農(nóng)業(yè)科技領(lǐng)域發(fā)展路線圖》中首先出現(xiàn)。其后在中科院2013年出版的《科技發(fā)展新態(tài)勢與面向2020年的戰(zhàn)略選擇》一書中，進一步提出并論證了功能農(nóng)業(yè)的發(fā)展問題，認(rèn)為中科院未來重心工作將圍繞構(gòu)建中國生態(tài)高值農(nóng)業(yè)體系，而功能農(nóng)業(yè)是十二五、十三五最有可能取得突破的方向。與此同時，2013年出版的《生態(tài)高值農(nóng)業(yè)：理論與實踐》一書中也提出：“功能農(nóng)業(yè)”是生態(tài)高值農(nóng)業(yè)科技支撐體系的重要組成部分。但需要指出的是，自2008年以來，在國內(nèi)實際領(lǐng)先開展“功能農(nóng)業(yè)”研發(fā)的單位是“中國科技大學(xué)蘇州研究院功能農(nóng)業(yè)重點實驗室”，開展產(chǎn)學(xué)研結(jié)合產(chǎn)業(yè)化的是蘇州硒谷科技有限公司(以下簡稱為“硒谷科技”)，他們長期專注功能農(nóng)業(yè)，做出了很好的樣板。

3.2 功能農(nóng)產(chǎn)品的定義

作為高產(chǎn)農(nóng)業(yè)、綠色農(nóng)業(yè)之后的又一次農(nóng)業(yè)革命，功能農(nóng)業(yè)是第三個農(nóng)業(yè)階段(圖5)，它是面向未來的。什么是功能農(nóng)業(yè)？功能農(nóng)業(yè)是通過生物營養(yǎng)強化技術(shù)或其他生物工程生產(chǎn)出具有健康改善功能的農(nóng)產(chǎn)品。簡單地說，功能農(nóng)業(yè)就是要種植出具有保健功能的農(nóng)產(chǎn)品。

圖5 農(nóng)業(yè)發(fā)展三階段Fig.5 Three stages of agricultural development

功能農(nóng)產(chǎn)品是功能農(nóng)業(yè)所生產(chǎn)的產(chǎn)品，它通常應(yīng)具有補充特定功能性營養(yǎng)，達(dá)到健康改善的目的。比如：富硒食品能夠補充硒元素(圖6)。通過特定營養(yǎng)素的補充，消費者能夠感受到健康改善，比如，富硒食品的持續(xù)食用，會帶來消費者免疫力的提高，不容易感冒，長期食用還可以預(yù)防癌癥。其他營養(yǎng)素還包括鋅、鈣、鐵、碘和維生素等營養(yǎng)物質(zhì)及不飽和脂肪酸、花青素、胡蘿卜素等已明確為人體健康所需的植物化合物。

功能農(nóng)產(chǎn)品除了需要具有改善健康的價值外，還有兩個重要標(biāo)準(zhǔn)：一個是使消費者能在宏觀感覺，或者微觀指標(biāo)上有促進改善的價值，比如，血硒水平提高，免疫活性增強；另一個是能夠標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。因為只有具備了這兩個條件，消費者才能夠從持續(xù)消費合格功能農(nóng)產(chǎn)品中獲得確實的好處。

圖6 功能農(nóng)產(chǎn)品Fig.6 Functional agricultural products

3.3 功能農(nóng)產(chǎn)品的功能

功能農(nóng)產(chǎn)品是指經(jīng)由功能農(nóng)業(yè)產(chǎn)出的帶有健康改善價值的農(nóng)產(chǎn)品。其中，一個重要作用是消除“隱性饑餓”。大家早上沒有吃飯，會覺得饑餓，這種饑餓稱之為“顯性饑餓”，這是直接能夠感受到的。還有一種饑餓，是感覺不到的，比如：礦物質(zhì)缺乏。由于礦物質(zhì)等微量營養(yǎng)缺乏相比蛋白質(zhì)、脂肪、糖類等主營養(yǎng)的缺乏更具隱蔽性，因此，世界微量營養(yǎng)組織將目前礦物質(zhì)的缺乏稱之為“隱性饑餓”。

那么如何來評估人們是否處于“隱性饑餓”之中呢？目前，主要是通過研究當(dāng)增加某種礦物質(zhì)時，是否能夠帶來身體狀況的更優(yōu)表現(xiàn)來進行評估。依據(jù)這些研究，世界衛(wèi)生組織和營養(yǎng)學(xué)會制定出不同礦物質(zhì)的適宜攝入范圍。通過對比居民的實際攝入量和適宜攝入量，就可以判斷出是否存在“隱性饑餓”問題?，F(xiàn)在全球處于“隱性饑餓”的人群高達(dá)1/3，其中，在中國硒、鋅、鐵、鈣、碘的缺乏更為普遍。功能農(nóng)業(yè)的發(fā)展使命就是：以日常食物來解決“隱性饑餓”[4]。

根據(jù)《中國至2050年農(nóng)業(yè)科技發(fā)展路線圖》描述，遠(yuǎn)景上來看，經(jīng)過三個階段的逐步發(fā)展，未來功能農(nóng)產(chǎn)品有望具有特定功效，如在特定疾病的預(yù)防、輔助治療方面，比如通過吃飯就能夠防治癌癥，控制高血壓和血糖水平等。

目前處于第一階段，主要實現(xiàn)對農(nóng)產(chǎn)品中某一種或幾種人體必需營養(yǎng)素的定量提高，特別是硒、鋅等礦物質(zhì)。現(xiàn)在已實現(xiàn)市場規(guī)?；茝V的是富硒農(nóng)產(chǎn)品，硒谷科技就是專注硒強化技術(shù)的專業(yè)服務(wù)商，在大米、面粉、玉米粉等主糧，蔬菜、水果、茶等各種特產(chǎn)，都推出了標(biāo)準(zhǔn)化的富硒農(nóng)產(chǎn)品。

在硒缺乏的地區(qū)，居民通過食用標(biāo)準(zhǔn)化的富硒農(nóng)產(chǎn)品，會提高血硒水平，從而改善居民健康。狹義的功能農(nóng)業(yè)，首先重點關(guān)注的是那些能夠?qū)崿F(xiàn)農(nóng)副產(chǎn)品含量標(biāo)準(zhǔn)化的營養(yǎng)素，比如礦物質(zhì)等。

3.3.1 礦物質(zhì)

人體是由60多種元素所組成。根據(jù)元素在人體內(nèi)的含量不同，可分為宏量元素和微量元素兩大類。凡是占人體總重量的0.01%以上的元素，如碳、氫、氧、氮、鈣、磷、鎂、鈉等，稱為宏量元素；凡是占人體總重量的0.01%以下的元素，如鐵、鋅、銅、錳、鉻、硒、鉬、鈷、氟等，稱為微量元素。到目前為止，已被確認(rèn)與人體健康和生命有關(guān)的必需微量元素有18種，即鐵、銅、鋅、鈷、錳、鉻、硒、碘、鎳、氟、鉬、釩、錫、硅、鍶、硼、銣、砷等；必需宏量元素有鈣，這樣人體必需的礦物質(zhì)元素總計有19種。加上鍺等對人體有益的3種元素，共計22種對人體有益的元素。其中，日常生活中的營養(yǎng)食品、保健食品中最常見和較多人群存在缺乏的礦物質(zhì)有五種，包括硒、鋅、鈣、鐵和碘。

其中，每種礦物質(zhì)都有著獨特的作用(見表1)，也有著有趣的科學(xué)發(fā)現(xiàn)小故事。人類對硒元素的認(rèn)識就是一個充滿神奇和曲折的過程。硒元素在1817年首先被瑞典科學(xué)家貝采里烏斯發(fā)現(xiàn)于制備生產(chǎn)硫酸用的硫磺時得到的紅色粉末物質(zhì)，這一元素的性質(zhì)與碲極為接近，而碲元素的希臘名稱叫Tellurium——即大地女神，所以他將硒作為碲的姊妹元素，給它取名為Selenium，希臘語的意思是月亮女神的意思。由于硒是一種微量元素，極少量攝入就會產(chǎn)生毒性，所以，開始科學(xué)家認(rèn)為硒是有毒物質(zhì)，不能被利用。直到二戰(zhàn)期間,施瓦茨發(fā)現(xiàn)適量的硒具有保護肝臟的作用。近些年，微量元素硒受到越來越多的人重視，主要有兩個原因：(1)硒是人體必需礦物質(zhì)中對多數(shù)人健康效應(yīng)最明顯的兩種元素之一；(2)硒元素相比其他礦物質(zhì)存在普遍缺乏問題。也正為此，中國科技大學(xué)功能農(nóng)業(yè)團隊才將硒列為第一個富集到農(nóng)產(chǎn)品中的功能性物質(zhì)，研發(fā)出系列富硒功能農(nóng)產(chǎn)品。

表1 常見礦物質(zhì)元素及其功能

硒的作用到底有哪些？既是消費者非常希望知道的，也是科學(xué)家們不斷去發(fā)現(xiàn)和驗證的。經(jīng)過國內(nèi)外幾十年的研究，硒與健康的學(xué)術(shù)報道超過2萬篇，現(xiàn)在有兩點是明確的：(1)硒的長期防癌效果明顯，特別是對于中國等缺硒國家；(2)硒在流感、哮喘等預(yù)防作用是明確的，這些與硒能提高免疫力有關(guān)[5]。

當(dāng)然，硒還有其他一些功能，比如對肝臟、心血管、眼睛的保護。但需要指出的是，并非所有功能在每個人身上都會同時體現(xiàn)。在實踐中也發(fā)現(xiàn)，對于那些能夠持續(xù)食用定量富硒的功能農(nóng)產(chǎn)品的消費者來說，通常會有某方面的健康改善，具體情況因人而異。

中國人群普遍存在硒缺乏問題。根據(jù)此前報道，中國人每天硒的攝入量為40 μg左右，而中國營養(yǎng)學(xué)會推薦的適宜日攝入量為60～250 μg[6]。這也是為什么中國消費者補硒后，感受更明顯的原因。為了方便消費者更多了解硒與人體健康的背景知識，進行廣泛的科普活動是很有必要的，譬如，硒有什么功能，為什么有這些功能，每天補充多少硒最適宜等。

3.3.2 維生素

維生素A(vitamin A)又稱視黃醇或抗干眼病因子，是一個具有脂環(huán)的不飽和一元醇，包括動物性食物來源的維生素A1、A2兩種，是一類具有視黃醇生物活性的物質(zhì)。維生素A1多存于哺乳動物及咸水魚的肝臟中，而維生素A2常存于淡水魚的肝臟中。由于維生素A2的活性比較低，所以通常所說的維生素A是指維生素A1。

維生素A在分類中屬于脂溶性維生素，同屬于脂溶性維生素的還有維生素D(又稱鈣化醇)、維生素E(又稱生育酚)和維生素K(又稱凝血維生素)；另一類是水溶性維生素，主要是B族維生素(主要包括B1、B2、B3、B6、B12)、維生素C(又稱抗壞血酸)、維生素PP(又稱尼克酸)、維生素H(又稱生物素)和維生素M(又稱葉酸)等(見表2)。

表2 常見維生素及其功能

植物來源的β-胡蘿卜素及其他類胡蘿卜素可在人體內(nèi)合成維生素A，β-胡蘿卜素的轉(zhuǎn)換效率最高。在體內(nèi)，在β-胡蘿卜素-15,15’-雙氧酶(雙加氧酶)催化下，可將β-胡蘿卜素轉(zhuǎn)變?yōu)閮煞肿拥囊朁S醛，視黃醛在視黃醛還原酶的作用下還原為視黃醇，但β-胡蘿卜素也可以合成蝦青素(astaxanthin，強抗氧化劑)。

4 為什么要發(fā)展功能農(nóng)業(yè)

任何一個新領(lǐng)域的提出發(fā)展都是以市場需求為原始推動力的。功能農(nóng)業(yè)的產(chǎn)業(yè)化也不例外，它的發(fā)展主要來自于兩個方面的迫切需求。

4.1 生態(tài)高值農(nóng)業(yè)急需農(nóng)產(chǎn)品附加值提升技術(shù)

農(nóng)業(yè)雖然作為傳統(tǒng)行業(yè)，但因其在日常生活中的剛性需求特征，越來越受到投資者的重視。當(dāng)然，資本、人才的真正集聚需要以農(nóng)業(yè)的高產(chǎn)值為基礎(chǔ)，隨著綠色食品飛入尋常百姓家，此前作為農(nóng)業(yè)高產(chǎn)值支撐的綠色技術(shù)正在演變?yōu)榇蟊姰a(chǎn)品廣泛采用的常規(guī)技術(shù)。這就要求以品質(zhì)提升為新內(nèi)涵的新興技術(shù)的出現(xiàn)，來支撐高值農(nóng)業(yè)的進一步發(fā)展。而功能農(nóng)業(yè)恰恰能滿足這一訴求。

4.1.1 農(nóng)業(yè)發(fā)展三階段

(1)高產(chǎn)農(nóng)業(yè)

農(nóng)業(yè)發(fā)展基于社會需求和經(jīng)濟基礎(chǔ)，有著階段性特征。中國在建國之初，糧食供不應(yīng)求，高產(chǎn)農(nóng)業(yè)被作為首要任務(wù)。中國農(nóng)業(yè)科技工作者，通過土壤改良、化肥、農(nóng)藥施用和良種的研發(fā)，提高農(nóng)作物產(chǎn)量。由于我國人口不斷增長，以及肉、蛋、奶等結(jié)構(gòu)性需求增加，高產(chǎn)農(nóng)業(yè)在今后一段時間仍將持續(xù)。未來高產(chǎn)農(nóng)業(yè)科技的微妙變化，也反映了在確保中國人溫飽基礎(chǔ)上，將進一步滿足中國人更高品質(zhì)、安全健康的生活追求。

(2)綠色農(nóng)業(yè)

1989年，“綠色農(nóng)業(yè)”概念被引入中國。綠色農(nóng)業(yè)是以農(nóng)產(chǎn)品的生態(tài)安全為訴求，強調(diào)對農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)過程的投入嚴(yán)加管理，控制有害物質(zhì)的引入，從而保護人體健康。廣義上講，可以包含無公害、綠色和有機農(nóng)業(yè)，有機農(nóng)業(yè)是保障“安全”的最高級。狹義上來說，僅指按照綠色標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的綠色農(nóng)業(yè)。截止2013年，我國很多地區(qū)“三品一標(biāo)”(無公害、綠色、有機和地理標(biāo)志產(chǎn)品)的認(rèn)證面積已經(jīng)超過50%，我國重點國家級龍頭企業(yè)的農(nóng)產(chǎn)品基本實現(xiàn)了綠色認(rèn)證的全覆蓋(圖7)。

圖7 綠色產(chǎn)品認(rèn)證標(biāo)識(三品一標(biāo)) Fig.7 Certification label of green products

(3)功能農(nóng)業(yè)

功能農(nóng)業(yè)作為農(nóng)業(yè)發(fā)展的第三個階段，側(cè)重于增加農(nóng)產(chǎn)品的健康內(nèi)涵。其重要意義就在于，它可以帶領(lǐng)農(nóng)業(yè)走出“完全競爭”。

“完全競爭”就是指，別人種什么，你也種什么。東西完全一樣，靠拼價格生存。在所有行業(yè)中，處于第一產(chǎn)業(yè)的農(nóng)業(yè)“完全競爭”最為明顯。因為制造業(yè)通常是建立在有一定差異的產(chǎn)品間“競爭”，產(chǎn)品與產(chǎn)品之間可以做得不太一樣。

功能農(nóng)業(yè)就是通過引入對功能農(nóng)產(chǎn)品的個性化設(shè)計，讓最具優(yōu)勢的農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)地再次脫穎而出，放大、固化優(yōu)勢，并且借機打造品牌。因為功能農(nóng)業(yè)技術(shù)使農(nóng)產(chǎn)品的差異化，從食品制造過程，前移至農(nóng)業(yè)種植中。所以，農(nóng)產(chǎn)品的個性化設(shè)計成為可能，也就能使所生產(chǎn)的功能農(nóng)產(chǎn)品不太一樣。

4.1.2 綠色農(nóng)業(yè)將進入紅海

綠色農(nóng)業(yè)在中國的發(fā)展至今已有25年。綠色農(nóng)業(yè)最早在西方興起，主要是因為科學(xué)家發(fā)現(xiàn)農(nóng)藥、化肥等農(nóng)業(yè)投入品，會將有害成分帶進農(nóng)產(chǎn)品，如：一些高毒、高殘留的農(nóng)藥，一些含氮化肥的過量使用，使得土壤、農(nóng)產(chǎn)品中硝酸鹽含量大幅提高。綠色農(nóng)業(yè)是指對農(nóng)藥、化肥等投入品進行嚴(yán)格管控，使用的農(nóng)藥在毒性、殘留方面有新的要求。

綠色農(nóng)業(yè)已開始進入紅海階段。綠色農(nóng)產(chǎn)品從最早的稀缺，到2013年全國認(rèn)證面積已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過10%。綠色農(nóng)業(yè)廣義上看，在中國包含了無公害、綠色和有機，均是從環(huán)境安全角度考慮，農(nóng)業(yè)部稱之為“三品”。有機農(nóng)業(yè)是環(huán)境安全農(nóng)業(yè)的最高級別，但由于有機農(nóng)業(yè)人工需求大，產(chǎn)量通常僅為綠色農(nóng)業(yè)產(chǎn)量的1/3，在中國糧食安全形勢嚴(yán)峻的大背景下，有機農(nóng)業(yè)的比例不能占有顯著份額。除了從全國趨勢看，綠色農(nóng)業(yè)規(guī)范逐步進入同質(zhì)化，大型農(nóng)業(yè)企業(yè)也基本上完成了綠色農(nóng)產(chǎn)品的認(rèn)證，相互之間已無差異，競爭力下降。

在一些發(fā)達(dá)地區(qū)，如北京、上海、蘇州，這種趨勢更加明顯。例如：北京市政府在《北京市農(nóng)業(yè)十二五發(fā)展規(guī)劃》中提出，在2015年以前，“三品一標(biāo)”，即無公害、綠色、有機和地理標(biāo)志產(chǎn)品的認(rèn)證面積占耕地面積的60%。蘇州更提出“十三五”，“三品一標(biāo)”比例達(dá)到90%。很明顯，在這些發(fā)達(dá)地區(qū)，綠色農(nóng)業(yè)已率先進入普及化時代，成為區(qū)域居民的基本消費標(biāo)準(zhǔn)，不再是農(nóng)業(yè)企業(yè)所能依靠的差異化技術(shù)。

在中國，由于綠色農(nóng)產(chǎn)品安全控制上的造假和混亂以及部分認(rèn)證機構(gòu)和人員的趨利行為，使得綠色農(nóng)產(chǎn)品的標(biāo)識被濫用，一些達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)的農(nóng)產(chǎn)品被作為綠色農(nóng)產(chǎn)品引入市場，再加上近年來中國農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量安全事故頻頻發(fā)生，這些都引發(fā)了消費者的不滿和綠色農(nóng)產(chǎn)品在消費者心中的信譽度下降。正是在這種背景下，褚橙柳桃出現(xiàn)了，一些此前從事其他行業(yè)的大佬，如聯(lián)想控股的柳傳志、紅塔山前董事長褚時健等開始從事高端農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，全過程嚴(yán)格管控，確保品質(zhì)。

柳傳志先生領(lǐng)導(dǎo)的聯(lián)想控股旗下佳沃集團選擇了獼猴桃和藍(lán)莓作為他們首先打入市場的兩種產(chǎn)品，據(jù)集團的負(fù)責(zé)人介紹挑選獼猴桃和藍(lán)莓,主要看中了這兩款產(chǎn)品的健康功能，獼猴桃是維生素C最豐富水果，有“維生素之王”的美譽；藍(lán)莓因為含有豐富抗氧化物質(zhì)，在西方發(fā)達(dá)國家很流行。佳沃集團等以電商新思維開展綠色安全農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)銷售顯然為中國綠色農(nóng)產(chǎn)品的發(fā)展帶來了新一波的生機。

4.1.3 功能農(nóng)業(yè)開創(chuàng)農(nóng)業(yè)藍(lán)海

功能農(nóng)業(yè)相比綠色農(nóng)業(yè)的突出特點是，消費者在持續(xù)消費功能農(nóng)產(chǎn)品之后身體健康能夠得到改善。這種特殊的差異性和不一樣的感覺，可以給農(nóng)業(yè)企業(yè)帶來更加忠實的消費者。有研究發(fā)現(xiàn)，以前體質(zhì)差容易感冒的消費者持續(xù)食用標(biāo)準(zhǔn)化的富硒農(nóng)產(chǎn)品以后，身體抵抗力明顯增強。這其中有很多例子就來自周圍同事以及他們的家人?？梢钥闯?，功能農(nóng)業(yè)因為能顯著提高消費者的健康水平，相比綠色農(nóng)產(chǎn)品，消費者愿意為此支付更高的價格。由于功能農(nóng)業(yè)剛剛興起，在中國，目前采用標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)的農(nóng)產(chǎn)品占比約在1/1 000，因而功能農(nóng)業(yè)所開辟的藍(lán)海才剛剛展現(xiàn)。

目前，中糧集團的我買網(wǎng)已與功能農(nóng)業(yè)技術(shù)領(lǐng)軍企業(yè)硒谷科技簽署戰(zhàn)略協(xié)議，在其電商網(wǎng)站設(shè)置功能農(nóng)產(chǎn)品專欄，專門銷售經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)生產(chǎn)的功能農(nóng)產(chǎn)品。此外，中國的主要知名電商，如京東、阿里巴巴、1號店等都表達(dá)了合作開設(shè)功能農(nóng)產(chǎn)品專欄的意愿。

4.2 礦物質(zhì)補充形態(tài)的革新需求

一直以來，人們習(xí)慣于以無機礦物鹽的形式來補充礦物質(zhì)。隨著生物營養(yǎng)強化技術(shù)的出現(xiàn)，更自然、更安全的生物合成礦物質(zhì)(光合源有機礦物質(zhì))能夠通過生產(chǎn)而得到，而且此前同時補充多種礦物質(zhì)之間的拮抗效應(yīng)也有望大幅降低。功能農(nóng)業(yè)在生物礦物質(zhì)生產(chǎn)中扮演著越來越重要的角色。如：高硒、高鋅等生物功能農(nóng)產(chǎn)品可以滿足中國居民對硒、鋅元素的需求(圖8)。

圖8 礦物質(zhì)營養(yǎng)補充Fig.8 Supplement of mineral nutrition

4.3 功能性食品是人類健康長壽的重要保障

生活中，一些善于思考的人可能會問，過去我們的祖先只是一日三餐，沒有食用保健品，不也很健康嗎？為什么現(xiàn)代人反而需要額外補充一些營養(yǎng)功能食品呢？理解這個問題可以從三個層面來看。

4.3.1 平均壽命的延長，需要營養(yǎng)補充作為基礎(chǔ)

古代中國人的平均壽命一般在40歲左右，與目前一些非洲國家相當(dāng)，在身體各方面機能尚未衰退時，卻由于疾病離世。而現(xiàn)在中國人平均壽命在74歲左右，我國一些發(fā)達(dá)地區(qū)以及一些發(fā)達(dá)國家的人平均壽命達(dá)到80歲以上，如蘇州人平均壽命在83歲左右，日本人平均壽命也達(dá)到83歲。礦物質(zhì)和維生素一樣，是人體必須的元素，在人體組織的生理作用中發(fā)揮重要的功能。但是礦物質(zhì)是無法自身產(chǎn)生、合成的，人體每天攝取的礦物質(zhì)量也是基本恒定的。但在這壽命延長的40年中，體內(nèi)有些礦物質(zhì)的流失增大，如：35歲以后鈣的流失大于吸收。因此，針對性補充一些礦物質(zhì)是維持身體健康的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。

4.3.2 大家期望進一步優(yōu)化身體營養(yǎng)供給

根據(jù)世界微量營養(yǎng)組織的統(tǒng)計，通過日常飲食補充必需礦物質(zhì)和維生素等營養(yǎng)素，能達(dá)到世界衛(wèi)生組織推薦值以上的僅有1/200 000。這表明，絕大部分居民的營養(yǎng)有進一步優(yōu)化的空間。營養(yǎng)不良是導(dǎo)致大約45%的5歲以下兒童死亡的主要原因。從1990年至2013年，發(fā)展中國家營養(yǎng)不良的兒童比例從28%下降到17%，到2015年，這種趨勢已經(jīng)達(dá)到16%。如圖9所示，全球營養(yǎng)不良的兒童比例已經(jīng)從1990年的25%下降到2013年的15%。在區(qū)域水平上，目前只有美洲、歐洲、西太平洋地區(qū)營養(yǎng)不良的兒童比例達(dá)到了WHO規(guī)定的千年計劃(MDG)，其他地區(qū)還有待調(diào)整。

此外，我國營養(yǎng)學(xué)會的研究發(fā)現(xiàn)，中國居民的營養(yǎng)特征是：宏量營養(yǎng)過剩，微量營養(yǎng)缺乏。我國“三高人群”大部分是因為脂肪、糖類和蛋白質(zhì)3種宏量營養(yǎng)過剩造成的，而像碘、硒、鈣、鐵、鋅等微量營養(yǎng)在不同地區(qū)和不同人群卻存在缺乏現(xiàn)象。值得關(guān)注的是，近年來，硒和碘的缺乏最為普遍。

圖9 1990-2013年全球營養(yǎng)不良的兒童比例Fig.9 Percentage of global malnutrition children in 1990-2013

4.3.3 環(huán)境風(fēng)險危害加大，人們工作壓力增大，運動減少

現(xiàn)代社會中危害人體健康的因素比過去增加了很多。譬如空氣、水質(zhì)和食品污染帶來癌癥高發(fā)，研究顯示目前的PM2.5對肺癌，淮河水質(zhì)污染對于胃癌、結(jié)腸癌等都有誘發(fā)作用。人們工作壓力增大，運動減少，又使人體處于免疫力較低的亞健康狀態(tài)。因此，適當(dāng)補充一些有益的營養(yǎng)功能食品對公眾健康是有好處的。

5 功能農(nóng)業(yè)發(fā)展的社會意義及市場預(yù)測

5.1 功能農(nóng)業(yè)的社會意義和價值

據(jù)硒谷科技估算，目前農(nóng)業(yè)企業(yè)在功能農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化中投入產(chǎn)出比一般在1∶10～1∶20，因此，當(dāng)硒谷科技產(chǎn)值達(dá)到2.5億，直接帶動產(chǎn)值將達(dá)到50億，間接帶動大農(nóng)業(yè)產(chǎn)值在100億以上。這不但給農(nóng)業(yè)企業(yè)帶來效益，也會增加農(nóng)民收入，實現(xiàn)富農(nóng)強農(nóng)的目的，一定程度上有助于解決當(dāng)前的“三農(nóng)”問題。此外，硒、鋅、鈣、鐵、碘等礦物質(zhì)均是人體必需的，目前，存在這些礦物質(zhì)缺乏的人群達(dá)到數(shù)億。礦物質(zhì)的適量補充能夠提高免疫力，預(yù)防包括癌癥在內(nèi)的多種慢性疾病，對于公眾的健康改善，降低醫(yī)藥費用意義重大。這也為《中國居民營養(yǎng)改善管理辦法》的實施，提供了產(chǎn)品保障。由此可見，功能農(nóng)業(yè)發(fā)展具有巨大的社會效益和經(jīng)濟效益，完全符合我國政府支持的關(guān)注民生和可持續(xù)發(fā)展的要求，也將會得到更多關(guān)注和支持。

由于功能農(nóng)業(yè)具有“農(nóng)業(yè)增效、農(nóng)民增收、人民增壽”的三增效應(yīng)，2017年中央“一號文件”中在第三部分“壯大新產(chǎn)業(yè)新業(yè)態(tài)”提出“加強現(xiàn)代生物和營養(yǎng)強化技術(shù)研究，挖掘開發(fā)具有保健功能的食品”。農(nóng)業(yè)部“主食提升行動”也將功能化作為主食質(zhì)量突破的首要方向。2017年，在中央和部委意見的影響下，山西、廣西、河北、江蘇、安徽、山東六省，先后推動功能農(nóng)業(yè)在省域的布局發(fā)展，部分省份還將功能農(nóng)業(yè)列入了“十三五”發(fā)展規(guī)劃。

為了支撐、服務(wù)功能農(nóng)業(yè)的快速、高質(zhì)量發(fā)展，在各方的積極推動下，中國科學(xué)院的中國科技大學(xué)、南京土壤研究所、蘇州納米研究所、煙臺海岸帶研究所四家生物、農(nóng)業(yè)研究單元共同成立了功能農(nóng)業(yè)聯(lián)合實驗室，重點協(xié)作開展功能性農(nóng)產(chǎn)品開發(fā)中關(guān)鍵應(yīng)用基礎(chǔ)研究、安全性、有效性評估和標(biāo)準(zhǔn)制定。在此基礎(chǔ)上，建立了中國科技大學(xué)蘇州研究院功能農(nóng)業(yè)重點實驗室、江蘇省硒生物技術(shù)工程中心、蘇州功能農(nóng)業(yè)院士工作站等科研載體。

依據(jù)《山西省“十三五”規(guī)劃綱要》、山西省農(nóng)業(yè)工作會議提出的“以功能農(nóng)業(yè)為引領(lǐng)，加強科技創(chuàng)新驅(qū)動”，立足山西特色農(nóng)業(yè)優(yōu)勢，搶抓功能農(nóng)業(yè)新興機遇，山西在全國率先組建了山西功能農(nóng)業(yè)研究院，在功能農(nóng)業(yè)新學(xué)科的人才培養(yǎng)、科技創(chuàng)新、社會服務(wù)三個方面，加快構(gòu)建功能農(nóng)業(yè)政、產(chǎn)、學(xué)、研、用相結(jié)合的創(chuàng)新服務(wù)體系，并占據(jù)制高點，從而在功能農(nóng)業(yè)新學(xué)科建設(shè)方面實現(xiàn)領(lǐng)跑，對山西省農(nóng)業(yè)供給側(cè)改革起到引領(lǐng)支撐作用，成為山西農(nóng)業(yè)農(nóng)村發(fā)展的新動能，并服務(wù)到我國消費升級戰(zhàn)略。特別是希望通過山西功能農(nóng)業(yè)研究院的建設(shè)，培育帶動山西農(nóng)業(yè)大學(xué)功能農(nóng)業(yè)學(xué)科成為全國著名和世界有影響的“一流學(xué)科”。這讓“雜糧王國”山西再次成為全國矚目的焦點。2017年初建立的山西功能農(nóng)業(yè)研究院，也逐步扮演起山西省功能農(nóng)業(yè)“智慧中心”角色。

在2011年10月召開的第二屆國際硒與環(huán)境和人體健康國際會議上，功能農(nóng)業(yè)的概念、發(fā)展趨勢獲得了全面闡釋，并指出功能農(nóng)業(yè)是農(nóng)業(yè)科技領(lǐng)域的一個有前景的新興分支。2013年的第三屆國際硒與環(huán)境和人體健康國際會議上，全面回顧功能農(nóng)業(yè)的概念提出與產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程。2015年第四屆國際硒與環(huán)境和人體健康國際會議上，系統(tǒng)介紹了功能農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的情況和經(jīng)驗，引起與會各國專家的關(guān)注、肯定[7，8]。2017年，經(jīng)中國科學(xué)院曼谷創(chuàng)新中心推薦，尹雪斌博士還受邀參加泰國科學(xué)院主辦的“食品業(yè)4.0”論壇，發(fā)表“從功能農(nóng)業(yè)到功能食品：中國的實踐”主旨報告，使“中國創(chuàng)造”的功能農(nóng)業(yè)理念走出國門，順著“一帶一路”，開始逐步影響世界。

5.2 功能農(nóng)業(yè)市場容量估算

礦物質(zhì)缺乏的現(xiàn)狀首先催生了礦物質(zhì)補充產(chǎn)業(yè)在食品工業(yè)的蓬勃發(fā)展。在中國，20世紀(jì)90年代，“黃金搭檔”和“北大富硒康”的問世，是中國礦物質(zhì)元素產(chǎn)業(yè)化的第一步。據(jù)《中國健康產(chǎn)品網(wǎng)》產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫顯示，截至目前，已批準(zhǔn)的國產(chǎn)保健食品中，功效成分含有礦物質(zhì)元素的產(chǎn)品共200多個，市場超過500億元。其中，僅黃金搭檔一個產(chǎn)品每年銷售額就達(dá)到20億，其他如補鈣、補鐵、補鋅等產(chǎn)品占據(jù)了保健食品的半壁江山。在國外，20世紀(jì)70年代后，世界食品業(yè)巨頭均大舉研究和推出含有礦物質(zhì)的各類營養(yǎng)補充食品，如：惠氏食品推出善存片、安利推出膳食營養(yǎng)補充劑產(chǎn)品。目前，歐、美等國居民消費保健品的比例達(dá)到1/3以上。

由于功能農(nóng)業(yè)這一領(lǐng)域為新興領(lǐng)域，市場容量的直接估算存在困難，據(jù)推測，2020年功能農(nóng)業(yè)的占比會達(dá)到我國可食用農(nóng)作物耕作面積的1%，2030年左右，比例會上升至10%，2050年將上升為50%。按靜態(tài)價值計算，2020年市場容量將達(dá)到1000億，2030年為1萬億，2050年為5萬億。可見，隨著農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化和信息技術(shù)的發(fā)展，以及消費者對于健康產(chǎn)品需求更加迫切，功能農(nóng)業(yè)的發(fā)展速度可能超過綠色農(nóng)業(yè)。

6 功能農(nóng)業(yè)與生態(tài)高值農(nóng)業(yè)的關(guān)系

從2008-2017年建立“中國科技大學(xué)蘇州研究院功能農(nóng)業(yè)重點實驗室”到建立“蘇州硒谷科技有限公司”這9年期間(實際上還要加上從1999-2007年8年來對硒元素的觀察與前期研究階段)，該室尹雪斌和劉穎等同志，從無到有，從小到大，正在走向不斷開發(fā)創(chuàng)新的發(fā)展階段。這主要表現(xiàn)在以下4方面；

(1)精心研發(fā)，技術(shù)創(chuàng)新。廣泛開展國際合作，開展生物營養(yǎng)強化技術(shù)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。過去9年，通過上千個試驗，10萬個土壤、水及農(nóng)產(chǎn)品不同部位的標(biāo)本分析，已積累了30個大宗品種的定量強化技術(shù)規(guī)范，目標(biāo)元素涵蓋硒、鋅、鈣、鐵等22種礦物質(zhì)。

(2)制定標(biāo)準(zhǔn)，保證質(zhì)量。根據(jù)不同土壤、品種、氣候差異，制訂了20多項產(chǎn)品的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和5個地方種植標(biāo)準(zhǔn),并牽頭起草了首個《富硒農(nóng)產(chǎn)品》系統(tǒng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

(3)萬畝示范，規(guī)模經(jīng)營。近年來，在地方政府的支持下，通過“政產(chǎn)學(xué)研用”的方式，已與地方政府、龍頭企業(yè)聯(lián)合，建立了不少“萬畝功能農(nóng)業(yè)示范區(qū)”，推動了整套技術(shù)體系和產(chǎn)業(yè)體系構(gòu)建。

(4)三產(chǎn)聯(lián)動，綜合示范。在山西、山東、江蘇等省份，正在籌劃一二三產(chǎn)聯(lián)動的功能農(nóng)業(yè)示范綜合體——“功能農(nóng)業(yè)城”，或者“功能農(nóng)業(yè)特色小鎮(zhèn)”。其中，江蘇宿遷市泗洪縣的“功能水稻特色小鎮(zhèn)”將是我國建設(shè)的首個功能農(nóng)業(yè)特色小鎮(zhèn)，也是江蘇省糧食局提出把“功能糧油”作為江蘇糧食產(chǎn)業(yè)集群新抓手和科技創(chuàng)新亮點后，第一個集成示范點，被作為“江蘇好糧油”行動的發(fā)展典型。此外，在山東東營的黃三角農(nóng)高區(qū)、山西太谷縣的“山西農(nóng)谷”，都在籌劃“功能農(nóng)業(yè)城”的規(guī)劃和建設(shè)。

從“功能農(nóng)業(yè)”產(chǎn)地條件，產(chǎn)品功能，產(chǎn)業(yè)開發(fā)等可見，生態(tài)高值農(nóng)業(yè)的理念與內(nèi)涵是與功能農(nóng)業(yè)研發(fā)的發(fā)展方向相一致。功能農(nóng)業(yè)不但是生態(tài)高值農(nóng)業(yè)的支撐性技術(shù)，它的發(fā)展還為我國生態(tài)高值農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)體系構(gòu)建積累了經(jīng)驗、奠定了基礎(chǔ)。

因此，以富硒、富鋅等為主體的“功能農(nóng)業(yè)”的研發(fā)，只有按生態(tài)高值農(nóng)業(yè)的理念與內(nèi)涵方向發(fā)展，才能不斷走向創(chuàng)新開拓與可持續(xù)發(fā)展。今后其研發(fā)也必將走“生態(tài)高值型功能農(nóng)業(yè)”的方向(圖10)。

圖10 功能農(nóng)業(yè)與生態(tài)高值農(nóng)業(yè)關(guān)聯(lián)圖Fig.10 The relevance about functional agriculture and ecological high-value agriculture

7 功能農(nóng)業(yè)發(fā)展宗旨與方針

結(jié)合中國功能農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展實際，對于未來功能農(nóng)業(yè)發(fā)展總結(jié)了20字宗旨與12字方針，希望以指導(dǎo)功能農(nóng)業(yè)有序發(fā)展，造福13億中國人。

關(guān)于功能農(nóng)業(yè)發(fā)展的20字“宗旨”：科技領(lǐng)先、智慧創(chuàng)新、開拓發(fā)展、團結(jié)協(xié)同、公正誠信。

關(guān)于功能農(nóng)業(yè)發(fā)展的12字“方針”：準(zhǔn)確、高質(zhì)、穩(wěn)妥、安全、民生、持續(xù)。

8 結(jié)語

“生態(tài)高值型功能農(nóng)業(yè)”作為我國農(nóng)業(yè)新興戰(zhàn)略領(lǐng)域，是繼高產(chǎn)農(nóng)業(yè)、綠色農(nóng)業(yè)之后的第三個階段，也是推動保障國民健康的新階段。同時，還是能將大農(nóng)業(yè)一產(chǎn)、二產(chǎn)、三產(chǎn)相連接，實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品生態(tài)高值的新產(chǎn)業(yè)。但此新興產(chǎn)業(yè)畢竟尚處于初始研發(fā)階段，無論在理念創(chuàng)新，產(chǎn)業(yè)開發(fā)和產(chǎn)業(yè)生態(tài)構(gòu)建等方面，仍待深入研究與改進。特別值得重視的是，所生產(chǎn)的產(chǎn)品，必須是“科學(xué)、穩(wěn)妥、安全”保障民生持續(xù)健康的功能農(nóng)產(chǎn)品。2017年即將在北京召開的“科技促進農(nóng)業(yè)供給側(cè)改革”戰(zhàn)略與決策高層論壇，由中國科學(xué)院聯(lián)合多部委和山西省、廣西自治區(qū)共同舉辦，功能農(nóng)業(yè)作為農(nóng)業(yè)供給側(cè)改革的新路徑、新動能，將被重點研討，相信集思廣益之后，功能農(nóng)業(yè)會迎來更大、更快的發(fā)展。

最后，希望功能農(nóng)業(yè)相關(guān)力量團結(jié)一致，齊心協(xié)力，共同把中國功能農(nóng)業(yè)發(fā)展得享譽全球，使之成為“中國機遇”、“人類福祉”，在2020年，慶祝全國全面建成小康社會的同時，為“生態(tài)高值型功能農(nóng)業(yè)”的高速發(fā)展共同慶賀！

[1]中國科學(xué)院農(nóng)業(yè)領(lǐng)域戰(zhàn)略研究組.中國至2050年農(nóng)業(yè)科技發(fā)展路線圖[M].北京：科學(xué)出版社，2009.

[2]趙其國,段増強.生態(tài)高值農(nóng)業(yè):理論與實踐[M].北京:科學(xué)出版社:2013：119-126,294.

[3]中國科學(xué)院.科技發(fā)展新態(tài)勢與面向2020年的戰(zhàn)略選擇[M].北京：科學(xué)出版社，2013.

[4]Yin X,Yuan L, Liu Y, et al. Phytoremediation and Biofortification: Two Sides of One Coin[M]// Phytoremediation and Biofortification.Springer Netherlands,2012:1-6.

[5]G S 巴紐埃洛斯,林治慶，著，尹雪斌,譯.硒生物營養(yǎng)強化農(nóng)產(chǎn)品開發(fā)和應(yīng)用[M].北京:科學(xué)出版社,2010：55-66.

[6]程義勇.中國居民膳食營養(yǎng)素參考攝入量(2013修訂版)[J].營養(yǎng)學(xué),2014(4): 313-317.

[7]尹雪斌,趙其國.中國功能農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展2015年報[R].2015:1-13.

[8]尹雪斌,趙其國.中國功能農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展2016年報[R].2016:1-20.

(編輯：馬榮博)

Our future agriculture-functional agriculture

Zhao Qiguo1, Yin Xuebin2, 3*

(1.Instituteofsoilscience,ChineseAcademyofSciences，Nanjing210008，China； 2.InstituteofFunctionalAgriculture，ShanxiAgriculturalUniversity，Taigu030801，China； 3.SuzhouInstituteforAdvancedStudy，UniversityofScienceandTechnologyofChina，Suzhou215123，China)

[Objective]Construction of ecological high value agricultural system is the main agricultural objective in China, functional agriculture is an important component of it.[Methods] This paper reviewed the current situation of soil and agriculture in our country, the background and importance of ecological high-value agriculture, the establishment and significance of functional agriculture. [Results] Ecological security are closely related to agricultural development. Ecological high-value agriculture is the combination of intensive management and ecological production. Functional agriculture could promote the added value of agricultural products, innovate the supplement way of mineral substance, and make the functional foods. [Conclusion] Functional agriculture is not only the supporting technology of ecological high value agriculture, and its development has also accumulated the experience for the construction of ecological high value agricultural system in our country.

Ecological safety, Ecological high-value agriculture, Functional agriculture, Selenium

2017-05-04

趙其國(1930-)，男(漢)，湖北武漢人，中國科學(xué)院院士，研究方向：土壤地理與資源

*通信作者：尹雪斌，博士，教授，Tel:13656225443;E-mail:xbyin@ustc.edu.cn

S-01

A

1671-8151(2017)07-0457-12

①原文刊發(fā)于科學(xué)出版社《功能農(nóng)業(yè)》，部分有增刪

特約稿件