在前不久舉辦的第十四屆中國(guó)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽顛覆性技術(shù)創(chuàng)新大賽上，中國(guó)工程院院士、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院油料作物研究所研究員李培武及團(tuán)隊(duì)首創(chuàng)的大豆花生提質(zhì)固氮綠色增產(chǎn)ARC生物耦合技術(shù)，斬獲大賽最高獎(jiǎng)項(xiàng)。這意味著這項(xiàng)農(nóng)業(yè)科研成果不僅成功從實(shí)驗(yàn)室走進(jìn)田間地頭，而且其延伸產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)前景被看好，將迎來更多發(fā)展機(jī)遇。兼顧科技突破、產(chǎn)業(yè)價(jià)值和社會(huì)價(jià)值是眾多科研項(xiàng)目的追求，ARC生物耦合技術(shù)是如何做到的？
“一石二鳥”的技術(shù)突破
大豆、花生同屬豆科作物，是我國(guó)重要的糧油和飼料兼用作物，大豆油、花生油約占國(guó)內(nèi)食用油市場(chǎng)份額的56%。當(dāng)前，我國(guó)食用油對(duì)外依存度處于較高水平，提升大豆、花生油料產(chǎn)能，推動(dòng)行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，對(duì)于保障我國(guó)糧油安全、食品安全、飼料安全具有重要意義。
然而長(zhǎng)期以來，大豆、花生產(chǎn)業(yè)發(fā)展始終被兩大國(guó)際性難題掣肘。
難題之一，是作物易受黃曲霉毒素污染。黃曲霉毒素是迄今為止人類發(fā)現(xiàn)的毒性最強(qiáng)、致癌力最強(qiáng)的真菌毒素，不僅會(huì)導(dǎo)致大豆、花生產(chǎn)量銳減、品質(zhì)大幅下滑，造成直接經(jīng)濟(jì)損失，其殘留更會(huì)通過食物鏈傳導(dǎo)，嚴(yán)重威脅人體健康。
中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院油料作物研究所油料質(zhì)量安全與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)首席張奇回憶，2001年我國(guó)加入世界貿(mào)易組織后，大量花生因黃曲霉毒素?zé)o法達(dá)到歐盟新限量標(biāo)準(zhǔn)要求而無法出口，造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。我國(guó)當(dāng)時(shí)并不具備自主檢測(cè)黃曲霉毒素的能力，相關(guān)領(lǐng)域研究也基本處于空白狀態(tài)。
難題之二，是大豆、花生固氮效率偏低。空氣中氮元素豐富，但植物不能直接利用。盡管大豆、花生可與土壤中的根瘤菌共生結(jié)瘤固氮，將空氣中的氮轉(zhuǎn)化為自身可吸收的氨態(tài)養(yǎng)分，但在自然生長(zhǎng)條件下，二者結(jié)瘤數(shù)量少、固氮效率偏低，無法滿足綠色高效生產(chǎn)的需求。如果在種植過程中通過化學(xué)氮肥補(bǔ)充養(yǎng)分，既增加種植成本，也易造成土壤板結(jié)、環(huán)境污染等問題。
針對(duì)困境，李培武帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)持續(xù)攻關(guān)，首創(chuàng)了ARC生物耦合技術(shù)，“一石二鳥”破解了長(zhǎng)期制約大豆、花生產(chǎn)業(yè)發(fā)展的兩大難題，推動(dòng)了大豆、花生單產(chǎn)與品質(zhì)雙提升，為我國(guó)糧油作物綠色高質(zhì)高效生產(chǎn)開辟了全新路徑。
張奇介紹，ARC生物耦合技術(shù)，“A”代表對(duì)黃曲霉毒素的污染控制，“R”代表誘導(dǎo)根瘤菌結(jié)瘤固氮，“C”代表兩者耦合，同步實(shí)現(xiàn)。ARC耦合技術(shù)在花生、大豆等豆科作物上應(yīng)用后，可實(shí)現(xiàn)“兩固三增五減”。“兩固”即固氮和固碳；“三增”即增產(chǎn)、增效和增安全；“五減”即減菌、減損、減肥、減本、減碳。
二十余年磨一劍
“一石二鳥”的技術(shù)突破，并非一蹴而就。李培武帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)從1999年開始潛心研究，錨定大豆、花生產(chǎn)業(yè)痛點(diǎn)，逐一攻克技術(shù)瓶頸，先是在2012年成功掌握了黃曲霉毒素高效檢測(cè)核心技術(shù)。隨后，他們馬不停蹄地將工作重心轉(zhuǎn)向源頭阻控，通過持續(xù)跟蹤監(jiān)測(cè)全國(guó)花生黃曲霉毒素污染分布態(tài)勢(shì)，篩選出上千個(gè)代表性黃曲霉菌株開展系統(tǒng)解析，并逐步摸清了產(chǎn)毒黃曲霉的“家族”構(gòu)成、分布特征、根際的“社會(huì)關(guān)系”。
在這個(gè)過程中他們發(fā)現(xiàn)，根瘤菌與黃曲霉毒素存在“蹺蹺板效應(yīng)”，兩者種群豐度呈明顯的此消彼長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。通俗地說，當(dāng)根瘤菌含量高的時(shí)候，黃曲霉毒素就低，反之亦然。于是，研究團(tuán)隊(duì)大膽地將過去兩個(gè)毫不相關(guān)的研究領(lǐng)域聯(lián)系在了一起，提出了耦合研究設(shè)想：如果能有一種技術(shù)，可以在防控黃曲霉產(chǎn)毒菌的同時(shí)，促進(jìn)豆科作物結(jié)出更多根瘤，豈不是同時(shí)解決兩大難題？
沿著這一思路，研究團(tuán)隊(duì)在土壤微生物群落中分離、鑒定、篩選、組合出成千上萬個(gè)可抑制黃曲霉毒素生長(zhǎng)的有益菌群，經(jīng)歷了無數(shù)次失敗與反復(fù)試驗(yàn)優(yōu)化，首創(chuàng)了ARC生物耦合技術(shù)。“豆科作物的每一個(gè)根瘤都相當(dāng)于一個(gè)微型尿素加工廠。”李培武形象地闡釋，應(yīng)用該技術(shù)后，花生植株在生長(zhǎng)后期可實(shí)現(xiàn)氮素自給，不僅有效減少了化肥施用量，還能將30%左右生物固定的氮素留在土壤中，有利于土壤地力提升和土壤健康。同時(shí)，該技術(shù)還能有效降低黃曲霉毒素污染風(fēng)險(xiǎn)，從源頭上提升花生食品的安全性。
2023年，該技術(shù)入選全國(guó)農(nóng)業(yè)主推技術(shù)；2024年被遴選為全國(guó)農(nóng)業(yè)十大重大引領(lǐng)性技術(shù)；2025年被遴選為中關(guān)村論壇農(nóng)業(yè)、食品、環(huán)境三大領(lǐng)域唯一國(guó)家重大科技成果。
政策助推創(chuàng)新成果落地
我國(guó)高度重視大豆、花生產(chǎn)業(yè)發(fā)展。自2021年起，中央一號(hào)文件連續(xù)6年強(qiáng)調(diào)提升大豆產(chǎn)能，對(duì)花生的重視程度也在提高。2025年中央一號(hào)文件單獨(dú)強(qiáng)調(diào)花生擴(kuò)種；2026年中央一號(hào)文件提出“拓展油菜、花生、油茶等生產(chǎn)空間，擴(kuò)大油料多元化供給”。技術(shù)突破助力農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提質(zhì)增效，相關(guān)政策則助推創(chuàng)新成果落地推廣。
目前，ARC生物耦合技術(shù)已在22個(gè)省份開展百畝方、千畝方、萬畝方及10萬畝片規(guī)模化示范，展現(xiàn)出強(qiáng)勁的抗逆、提質(zhì)、增產(chǎn)特性。
河南蘭考花生種植大戶趙建峰回憶說，2024年開春的時(shí)候，當(dāng)?shù)卦庥龅蜏睾保ㄉ雒缙谟址旮邷馗珊担寥缐勄闃O差。而在采用ARC耦合技術(shù)的示范區(qū)，花生受災(zāi)害影響較小，爛果病顯著減輕，每畝增收約300元。
張奇介紹，在施用ARC微生物菌劑后，大豆、花生產(chǎn)量增幅分別超15%和19%，黃曲霉產(chǎn)毒菌阻控效果達(dá)63%以上，同時(shí)可減施氮肥20%至40%，實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)與生態(tài)保護(hù)雙贏。
記者了解到，為持續(xù)深化技術(shù)創(chuàng)新，2024年，中國(guó)農(nóng)科院?jiǎn)?dòng)“大豆花生控毒固氮耦合綠色高效關(guān)鍵技術(shù)研究”重大科技任務(wù)，匯聚優(yōu)勢(shì)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，構(gòu)建“解析機(jī)理—?jiǎng)?chuàng)制產(chǎn)品—研發(fā)技術(shù)—示范推廣—政策創(chuàng)設(shè)”的鏈?zhǔn)絼?chuàng)新模式，全力推動(dòng)理論突破與技術(shù)迭代升級(jí)。2025年，ARC生物耦合技術(shù)示范面積超過300萬畝，涌現(xiàn)了一批全國(guó)大豆、花生大面積高產(chǎn)典型案例，未來3年至5年有望擴(kuò)展至3000萬畝至5000萬畝。
“科技創(chuàng)新是糧油作物豐產(chǎn)的第一驅(qū)動(dòng)力。”中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院油料作物研究所所長(zhǎng)張揚(yáng)勇表示，油料所將持續(xù)加大糧油作物科技創(chuàng)新投入，以更多顛覆性技術(shù)應(yīng)對(duì)環(huán)境變化與產(chǎn)業(yè)需求，為保障國(guó)家糧油安全、推動(dòng)“雙碳”戰(zhàn)略實(shí)施提供有力保障。
來源：中國(guó)農(nóng)網(wǎng)（https://www.farmer.com.cn/2026/02/14/991012810.html）
