20余年攻关让大豆、花生安全高产——科技与产业共生共赢的生动样本

湖北天门花生ARC万亩方核心示范区。（资料图片）

在前不久举办的第十四届中国创新创业大赛颠覆性技术创新大赛上，中国工程院院士、中国农业科学院油料作物研究所研究员李培武及团队首创的大豆花生提质固氮绿色增产ARC生物耦合技术，斩获大赛最高奖项。这意味着这项农业科研成果不仅成功从实验室走进田间地头，而且其延伸产业市场前景被看好，将迎来更多发展机遇。兼顾科技突破、产业价值和社会价值是众多科研项目的追求，ARC生物耦合技术是如何做到的？

“一石二鸟”的技术突破

大豆、花生同属豆科作物，是我国重要的粮油和饲料兼用作物，大豆油、花生油约占国内食用油市场份额的56%。当前，我国食用油对外依存度处于较高水平，提升大豆、花生油料产能，推动行业高质量发展，对于保障我国粮油安全、食品安全、饲料安全具有重要意义。

然而长期以来，大豆、花生产业发展始终被两大国际性难题掣肘。

难题之一，是作物易受黄曲霉毒素污染。黄曲霉毒素是迄今为止人类发现的毒性最强、致癌力最强的真菌毒素，不仅会导致大豆、花生产量锐减、品质大幅下滑，造成直接经济损失，其残留更会通过食物链传导，严重威胁人体健康。

中国农业科学院油料作物研究所油料质量安全与风险评估创新团队首席张奇回忆，2001年我国加入世界贸易组织后，大量花生因黄曲霉毒素无法达到欧盟新限量标准要求而无法出口，造成巨大经济损失。我国当时并不具备自主检测黄曲霉毒素的能力，相关领域研究也基本处于空白状态。

难题之二，是大豆、花生固氮效率偏低。空气中氮元素丰富，但植物不能直接利用。尽管大豆、花生可与土壤中的根瘤菌共生结瘤固氮，将空气中的氮转化为自身可吸收的氨态养分，但在自然生长条件下，二者结瘤数量少、固氮效率偏低，无法满足绿色高效生产的需求。如果在种植过程中通过化学氮肥补充养分，既增加种植成本，也易造成土壤板结、环境污染等问题。

针对困境，李培武带领团队持续攻关，首创了ARC生物耦合技术，“一石二鸟”破解了长期制约大豆、花生产业发展的两大难题，推动了大豆、花生单产与品质双提升，为我国粮油作物绿色高质高效生产开辟了全新路径。

张奇介绍，ARC生物耦合技术，“A”代表对黄曲霉毒素的污染控制，“R”代表诱导根瘤菌结瘤固氮，“C”代表两者耦合，同步实现。ARC耦合技术在花生、大豆等豆科作物上应用后，可实现“两固三增五减”。“两固”即固氮和固碳；“三增”即增产、增效和增安全；“五减”即减菌、减损、减肥、减本、减碳。

二十余年磨一剑

“一石二鸟”的技术突破，并非一蹴而就。李培武带领团队从1999年开始潜心研究，锚定大豆、花生产业痛点，逐一攻克技术瓶颈，先是在2012年成功掌握了黄曲霉毒素高效检测核心技术。随后，他们马不停蹄地将工作重心转向源头阻控，通过持续跟踪监测全国花生黄曲霉毒素污染分布态势，筛选出上千个代表性黄曲霉菌株开展系统解析，并逐步摸清了产毒黄曲霉的“家族”构成、分布特征、根际的“社会关系”。

在这个过程中他们发现，根瘤菌与黄曲霉毒素存在“跷跷板效应”，两者种群丰度呈明显的此消彼长态势。通俗地说，当根瘤菌含量高的时候，黄曲霉毒素就低，反之亦然。于是，研究团队大胆地将过去两个毫不相关的研究领域联系在了一起，提出了耦合研究设想：如果能有一种技术，可以在防控黄曲霉产毒菌的同时，促进豆科作物结出更多根瘤，岂不是同时解决两大难题？

沿着这一思路，研究团队在土壤微生物群落中分离、鉴定、筛选、组合出成千上万个可抑制黄曲霉毒素生长的有益菌群，经历了无数次失败与反复试验优化，首创了ARC生物耦合技术。“豆科作物的每一个根瘤都相当于一个微型尿素加工厂。”李培武形象地阐释，应用该技术后，花生植株在生长后期可实现氮素自给，不仅有效减少了化肥施用量，还能将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。同时，该技术还能有效降低黄曲霉毒素污染风险，从源头上提升花生食品的安全性。

2023年，该技术入选全国农业主推技术；2024年被遴选为全国农业十大重大引领性技术；2025年被遴选为中关村论坛农业、食品、环境三大领域唯一国家重大科技成果。

政策助推创新成果落地

我国高度重视大豆、花生产业发展。自2021年起，中央一号文件连续6年强调提升大豆产能，对花生的重视程度也在提高。2025年中央一号文件单独强调花生扩种；2026年中央一号文件提出“拓展油菜、花生、油茶等生产空间，扩大油料多元化供给”。技术突破助力农业生产提质增效，相关政策则助推创新成果落地推广。

目前，ARC生物耦合技术已在22个省份开展百亩方、千亩方、万亩方及10万亩片规模化示范，展现出强劲的抗逆、提质、增产特性。

河南兰考花生种植大户赵建峰回忆说，2024年开春的时候，当地遭遇低温寒潮，花生出苗期又逢高温干旱，土壤墒情极差。而在采用ARC耦合技术的示范区，花生受灾害影响较小，烂果病显著减轻，每亩增收约300元。

张奇介绍，在施用ARC微生物菌剂后，大豆、花生产量增幅分别超15%和19%，黄曲霉产毒菌阻控效果达63%以上，同时可减施氮肥20%至40%，实现增产与生态保护双赢。

记者了解到，为持续深化技术创新，2024年，中国农科院启动“大豆花生控毒固氮耦合绿色高效关键技术研究”重大科技任务，汇聚优势创新团队，构建“解析机理—创制产品—研发技术—示范推广—政策创设”的链式创新模式，全力推动理论突破与技术迭代升级。2025年，ARC生物耦合技术示范面积超过300万亩，涌现了一批全国大豆、花生大面积高产典型案例，未来3年至5年有望扩展至3000万亩至5000万亩。

“科技创新是粮油作物丰产的第一驱动力。”中国农业科学院油料作物研究所所长张扬勇表示，油料所将持续加大粮油作物科技创新投入，以更多颠覆性技术应对环境变化与产业需求，为保障国家粮油安全、推动“双碳”战略实施提供有力保障。（经济日报记者 常 理）