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面对农业生产者持续减少、气候变化影响加剧以及部分农产品和化肥原料高度依赖进口等挑战,日本正加快推动农林水产领域研究开发体系转型。2026年7月14日,日本农林水产省发布《农林水产研究创新战略2026》,提出以实现未来农林水产业发展愿景为导向,通过“从未来目标倒推技术研发”的方式,明确今后重点开发和应用的关键技术方向。报告指出,农林水产领域面临的问题往往无法依靠单一技术解决,需要通过人工智能、机器人、基因编辑、数据技术、生物技术等多领域技术融合,推动生产方式和产业结构转型。
《农林水产研究创新战略2026》从智慧农业、新品种开发、环境负荷降低技术、AI和数据利用、新市场开拓、林业、水产以及国际研究八个方面提出重点研发方向,系统描绘了日本未来农林水产业技术发展的重点路径。
一、推进智慧农业技术的开发与普及
在农业从业者预计继续减少的情况下,应加快利用机器人、人工智能和物联网等信息通信技术,提高农作业效率、节省劳动力、提高农畜产品附加值并改善农业经营管理。围绕多样化生产现场,特别是中山间地区(指平原农业区与深山地区之间,以及山地及其周边,因坡地较多、交通不便等原因,农业生产条件相对不利的地区)的需求,应推动智慧农业技术进一步降低成本并实现小型化。
推进研究开发的技术包括:提高卫星和无人机遥感图像分析能力,扩大相关应用覆盖的农产品种类;增加农业无人机载重和续航距离,开发叶背施药、自主飞行授粉技术;提高人工智能识别田间除草位置的精度,开发与自动驾驶拖拉机联动的智能除草系统;通过在线远程监控,使机器人农机能够在现场无人监视的情况下开展田间作业和田块间移动。
开发蔬果管理、采收和分选自动化机械,筛选适合机械作业的品种并研究相应栽培管理技术;开发放牧牛自动饲喂和精准饲养管理设备;利用实时水资源预测支持灌溉计划和水库放水操作;通过物联网、无人机、超声波和低功耗广域通信技术,开展鹿、猴和野猪等野生动物危害防治。
二、开发革新性新品种
新品种的导入成本相对较低,广泛推广后经济效果较大,并可满足高产、适应智慧农业、高温耐受、病虫害抗性和高附加值等需求。日本已修订面向粮食稳定供应的优良品种培育方针,并于2026年4月向国会提交有关应对气候变化等品种的法案,推进具有高温耐受等优良性状、可在较大范围使用的品种培育和推广。
推进研究开发的技术包括:利用基因组信息和育种大数据,通过人工智能预测最佳亲本组合及后代性状,结合田间性状自动小型测量技术,建设“智慧育种支持系统”;开发日本自主的品种改良加速技术,扩大基因编辑适用品目,并研究在马铃薯等作物中不经过转基因过程、同时高效改造多个基因的技术。
水稻重点开发具有高温结实性、高温不育耐受性、抗胴裂、高产、直播适应性、病虫害抗性、高氮利用效率和低甲烷排放等特性的品种。麦类、大豆和薯类重点开发抗穗发芽、抗病虫、耐干旱、高产且适合加工的品种。水果和茶树方面,重点开发低需冷量桃和日本梨、可避开初霜危害的早熟茶树品种,同时推进芒果和百香果等热带、亚热带水果的稳定栽培技术。
三、开发并普及有助于降低环境负荷的技术
按照碳中和、减少化学农药和减少化学肥料三个方面部署相关研究开发。
1. 有助于实现碳中和等的研究开发
推进拖拉机等农业机械电动化和氢能化,通过统一电池、燃料电池等规格降低成本;开发设施园艺使用的高效低成本热泵、热交换设备和节能环境控制技术;培育低甲烷排放牛,开发调控牛瘤胃微生物并抑制甲烷生成的材料和测量技术;开发旱地直播水稻甲烷减排效果评价方法;提高生物炭固碳能力、生产效率和功能;开发适应高温的施肥和保水栽培技术。
2. 有助于降低化学农药使用量的研究开发
开发不过度依赖化学农药的综合防治技术;开发捕食能力强的天敌以及利用激光、超声波和振动等进行防治的技术;开发用于瓜科、茄科难防植物病毒病的植物疫苗规模化生产技术;培育兼具病虫害抗性、良好食味和高产特性的品种,避免农药减少造成产量和品质下降。
3. 有助于降低化学肥料使用量的研究开发
开发具有生物硝化抑制能力的小麦、玉米和高粱等作物;解析土壤微生物功能,增加有益微生物;利用合成生物学和数据科学研究微生物群、植物与土壤的相互关系;开发在减少化肥条件下仍可提高产量和品质的生物刺激素;推进从污水污泥等未利用资源中回收肥料资源和堆肥化技术的示范。
四、完善AI、物联网等信息基础设施并利用数据
将全国收集的数据整合为大数据,开发并公开连接多种应用的接口,完善信息基础设施并促进数据利用。对于生成式人工智能,应在注意虚假信息生成问题的同时,利用可通过持续使用提高性能的大语言模型,推进适合不同地区农业现场的研究开发。
推进研究开发的技术包括:利用信息通信技术和人工智能远程监控、自动操作水利设施;开发能够适用于不同地区和品种的农业专用生长与产量预测人工智能;根据气象、土壤和土壤水分数据优化田间管理,利用高精度营养分布可视化开发可变施肥技术;以大语言模型为基础,利用农业信息训练栽培支持生成式人工智能,并通过WAGRI接口向初创企业等提供。
五、推进面向开拓新市场的技术开发
利用先进技术发展新的生物产业,应对气候变化、粮食安全和环境负荷等问题,并扩大农林水产业和食品产业范围。根据《食物、农业和农村基本计划》,到2030年日本农产品和食品出口额目标为现有水平的约三倍。
推进研究开发的技术包括:在全封闭人工光植物工厂中开发自动采收、人工智能高精度生产管理和高价值蛋白质等有用物质生产技术;开发植物蛋白、利用氢氧化细菌和曲霉等微生物生产的食品及替代食品,并完善安全性评价和低成本生产管理技术;利用人工智能开发农产品和食品质量控制与评价技术;培育适合出口的蔬菜、水果品种并开发出口目的地后熟技术;开发蓑蛾丝高性能生物材料;开发家畜用新型疫苗技术和增强疫苗效果的免疫佐剂。
六、林业领域研究战略
围绕森林资源循环利用和建设多样、健康的森林,提出推进碳储量评价和增强森林吸收源功能、生物多样性评价、山地灾害和大规模森林火灾预测、受灾森林恢复、智能林业机械、国产木材高效加工利用、低成本木结构建筑和耐火构件等技术。文件还提出推进改性木质素规模化制造、木质新材料高附加值化、“木之酒”稳定生产,以及利用基因组信息加快精英树种、少花粉和多性状优良林木品种的选育。
七、水产领域研究战略
依据《水产基本计划》和水产研究开发战略,提出推动水产业成长,并以恢复到2010年水平的444万吨渔获量为目标,特别强调陆上养殖技术。推进研究开发的技术包括:远海和陆上养殖系统、人工种苗、基因组与品种改良加速技术、鱼粉替代蛋白和藻类发酵饲料、耐环境变化养殖品种、鳗鱼人工种苗稳定量产、远程自动投饵的大规模远海养殖系统、鱼种和体长自动识别、利用基因组和渔船声学数据提高资源评估精度、蓝碳藻场建设、二氧化碳储量测量、渔船脱碳、赤潮防治和贝类毒素快速检测。
八、推进国际研究
利用日本国际农林水产业研究中心的国际研究网络和知识,加强其作为国际研究基地的研究基础和功能。重点包括:在全球南方地区开发具有生物硝化抑制能力的作物和耐多种外部胁迫作物;利用人工智能和高频感应耦合等离子体分析土壤特性,为不同国家建立预测模型并扩大诊断项目;利用微生物将未利用的棕榈生物质高效转化为甲烷等能源和材料。
总体来看,《农林水产研究创新战略2026》通过“从未来愿景倒推技术开发”的方式,对未来农林水产业需要突破的关键技术进行了系统部署。然而,先进技术从研发到实际应用,并非仅依靠技术本身即可实现。报告同时指出,创新成果的持续产生和社会应用,需要完善的科研组织体系、产学研合作机制、创业支持体系以及知识产权和社会接受度提升措施作为支撑。围绕这些内容,日本将在创新环境建设方面进一步强化制度和能力保障,相关内容将在下一篇中进行介绍。
参考文献
【1】日本农林水产省.農林水産研究イノベーション戦略2026【R】2026-07-14. https://www.affrc.maff.go.jp/docs/press/attach/pdf/260714-1.pdf