大豆和花生作为我国重要的粮油饲兼用作物,在保障国家粮食安全和营养安全中占据重要地位。
然而,长期以来这两大作物的提质增产面临着两个突出的国际共性难题,严重制约了产业健康发展。
首先是食品安全威胁。
大豆和花生容易受到黄曲霉毒素污染,这种毒性强、致癌性高的真菌毒素不仅影响农产品品质,更直接威胁消费者生命健康,成为困扰全球农业的顽疾。
其次是养分利用效率低下。
尽管大豆和花生具有结瘤固氮的生物学特性,但在实际大田生产中,这一优势并未得到充分发挥,结瘤数量少、固氮效率低,导致必须大量施用化学肥料才能维持产量,既增加生产成本,也带来环境负担。
这两大难题已困扰农业科研工作者超过百年,成为制约产业升级的关键瓶颈。
李培武院士团队历经20余年的系统攻关,通过深入的科学研究和实践探索,创造性地提出了一个革新性的技术思路:将黄曲霉毒素的土壤源头阻控与结瘤固氮耦合起来。
研究团队发现,在特定的生物耦合条件下,可以同步实现土壤源头阻控黄曲霉、诱导结瘤固氮、实现减肥增产的多重效应。
基于这一发现,团队首创了大豆花生提质固氮绿色增产ARC生物耦合技术,实现了"一石二鸟"式的突破。
从2021年至2025年,全国农业技术推广服务中心在全国22个省份的658个示范点组织开展了规模化示范。
示范结果令人瞩目:黄曲霉菌的大田阻控率超过63%,大豆花生的根瘤数与固氮酶活分别增加3.7倍和4.8倍以上。
在实际增产效果方面,大豆平均增产超过15%,花生平均增产超过19%。
更为突出的是,即使在减施20%氮肥的情况下,仍可实现增产10%以上,充分体现了该技术的高效性和环保性。
农业农村部组织的院士专家论证一致认为,该技术具有"两固、三增、五减"的鲜明特点。
其中"两固"指固氮与固碳,"三增"指增产、增效、增安全,"五减"指减菌、减损、减肥、减本、减碳。
这一全面的评价充分反映了该技术的综合价值。
该技术的学术地位和应用价值已获得充分认可。
2023年入选全国农业主推技术,2024年入选全国十大农业重大引领性技术。
特别是在2025年,该技术作为农业、食品、环境领域的唯一成果,入选了国务院七部委联合举办的中关村论坛重大科技成果展示。
与此同时,其核心专利获得了第二届湖北专利奖金奖,这进一步彰显了其创新价值和知识产权地位。
此次获得中国创新创业大赛颠覆性技术创新大赛最高奖,是对该团队长期科研投入和创新成果的重要认可,也标志着该技术已达到国际先进水平。
农业科技创新的价值,最终要落到守住安全底线、提高生产效率、改善生态环境上。
ARC生物耦合技术以“源头治理”和“生物固氮”协同破题,体现了从单点改良向系统集成的创新方向。
面向未来,只有把原创技术更好转化为田间可用、农民愿用、产业受益的解决方案,才能在保障国家粮油安全与食品安全的同时,为农业绿色低碳转型提供更加坚实的支撑。