在前不久舉辦的第十四屆中國創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽顛覆性技術(shù)創(chuàng)新大賽上，中國工程院院士、中國農(nóng)業(yè)科學院油料作物研究所研究員李培武及團隊首創(chuàng)的大豆花生提質(zhì)固氮綠色增產(chǎn)ARC生物耦合技術(shù)，斬獲大賽最高獎項。這意味著這項農(nóng)業(yè)科研成果不僅成功從實驗室走進田間地頭，而且其延伸產(chǎn)業(yè)市場前景被看好，將迎來更多發(fā)展機遇。兼顧科技突破、產(chǎn)業(yè)價值和社會價值是眾多科研項目的追求，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，是我國重要的糧油和飼料兼用作物，大豆油、花生油約占國內(nèi)食用油市場份額的56%。當前，我國食用油對外依存度處于較高水平，提升大豆、花生油料產(chǎn)能，推動行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，對于保障我國糧油安全、食品安全、飼料安全具有重要意義。

然而長期以來，大豆、花生產(chǎn)業(yè)發(fā)展始終被兩大國際性難題掣肘。

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、致癌力最強的真菌毒素，不僅會導致大豆、花生產(chǎn)量銳減、品質(zhì)大幅下滑，造成直接經(jīng)濟損失，其殘留更會通過食物鏈傳導，嚴重威脅人體健康。

中國農(nóng)業(yè)科學院油料作物研究所油料質(zhì)量安全與風險評估創(chuàng)新團隊首席張奇回憶，2001年我國加入世界貿(mào)易組織后，大量花生因黃曲霉毒素無法達到歐盟新限量標準要求而無法出口，造成巨大經(jīng)濟損失。我國當時并不具備自主檢測黃曲霉毒素的能力，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氮肥補充養(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。

針對困境，李培武帶領(lǐng)團隊持續(xù)攻關(guān)，首創(chuàng)了ARC生物耦合技術(shù)，“一石二鳥”破解了長期制約大豆、花生產(chǎn)業(yè)發(fā)展的兩大難題，推動了大豆、花生單產(chǎn)與品質(zhì)雙提升，為我國糧油作物綠色高質(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”代表對黃曲霉毒素的污染控制，“R”代表誘導根瘤菌結(jié)瘤固氮，“C”代表兩者耦合，同步實現(xiàn)。ARC耦合技術(shù)在花生、大豆等豆科作物上應用后，可實現(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)團隊從1999年開始潛心研究，錨定大豆、花生產(chǎn)業(yè)痛點，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)測全國花生黃曲霉毒素污染分布態(tài)勢，篩選出上千個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“社會關(guān)系”。

在這個過程中他們發(fā)現(xiàn)，根瘤菌與黃曲霉毒素存在“蹺蹺板效應”，兩者種群豐度呈明顯的此消彼長態(tài)勢。通俗地說，當根瘤菌含量高的時候，黃曲霉毒素就低，反之亦然。于是，研究團隊大膽地將過去兩個毫不相關(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，促進豆科作物結(jié)出更多根瘤，豈不是同時解決兩大難題？

沿著這一思路，研究團隊在土壤微生物群落中分離、鑒定、篩選、組合出成千上萬個可抑制黃曲霉毒素生長的有益菌群，經(jīng)歷了無數(shù)次失敗與反復試驗優(yōu)化，首創(chuàng)了ARC生物耦合技術(shù)。“豆科作物的每一個根瘤都相當于一個微型尿素加工廠。”李培武形象地闡釋，應用該技術(shù)后，花生植株在生長后期可實現(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，該技術(shù)還能有效降低黃曲霉毒素污染風險，從源頭上提升花生食品的安全性。

2023年，該技術(shù)入選全國農(nóng)業(yè)主推技術(shù)；2024年被遴選為全國農(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)域唯一國家重大科技成果。

政策助推創(chuàng)新成果落地

我國高度重視大豆、花生產(chǎn)業(yè)發(fā)展。自2021年起，中央一號文件連續(xù)6年強調(diào)提升大豆產(chǎn)能，對花生的重視程度也在提高。2025年中央一號文件單獨強調(diào)花生擴種；2026年中央一號文件提出“拓展油菜、花生、油茶等生產(chǎn)空間，擴大油料多元化供給”。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年開春的時候，當?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63%以上，同時可減施氮肥20%至40%，實現(xiàn)增產(chǎn)與生態(tài)保護雙贏。

記者了解到，為持續(xù)深化技術(shù)創(chuàng)新，2024年，中國農(nóng)科院啟動“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，匯聚優(yōu)勢創(chuàng)新團隊，構(gòu)建“解析機理—創(chuàng)制產(chǎn)品—研發(fā)技術(shù)—示范推廣—政策創(chuàng)設(shè)”的鏈式創(chuàng)新模式，全力推動理論突破與技術(shù)迭代升級。2025年，ARC生物耦合技術(shù)示范面積超過300萬畝，涌現(xiàn)了一批全國大豆、花生大面積高產(chǎn)典型案例，未來3年至5年有望擴展至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)動力。”中國農(nóng)業(yè)科學院油料作物研究所所長張揚勇表示，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)應對環(huán)境變化與產(chǎn)業(yè)需求，為保障國家糧油安全、推動“雙碳”戰(zhàn)略實施提供有力保障。

來源：中國農(nóng)網(wǎng)（https://www.farmer.com.cn/2026/02/14/991012810.html）