在前不久舉辦的第十四屆中國創新創業大賽顛覆性技術創新大賽上，中國工程院院士、中國農業科學院油料作物研究所研究員李培武及團隊首創的大豆花生提質固氮綠色增產ARC生物耦合技術，斬獲大賽最高獎項。這意味著這項農業科研成果不僅成功從實驗室走進田間地頭，而且其延伸產業市場前景被看好，將迎來更多發展機遇。兼顧科技突破、產業價值和社會價值是眾多科研項目的追求，ARC生物耦合技術是如何做到的？

“一石二鳥”的技術突破

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、花生油約佔國內食用油市場份額的56%。當前，我國食用油對外依存度處於較高水平，提升大豆、花生油料產能，推動行業高質量發展，對於保障我國糧油安全、食品安全、飼料安全具有重要意義。

然而長期以來，大豆、花生產業發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現的毒性最強、致癌力最強的真菌毒素，不僅會導致大豆、花生產量銳減、品質大幅下滑，造成直接經濟損失，其殘留更會通過食物鏈傳導，嚴重威脅人體健康。

中國農業科學院油料作物研究所油料質量安全與風險評估創新團隊首席張奇回憶，2001年我國加入世界貿易組織后，大量花生因黃曲霉毒素無法達到歐盟新限量標准要求而無法出口，造成巨大經濟損失。我國當時並不具備自主檢測黃曲霉毒素的能力，相關領域研究也基本處於空白狀態。

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瘤固氮，將空氣中的氮轉化為自身可吸收的氨態養分，但在自然生長條件下，二者結瘤數量少、固氮效率偏低，無法滿足綠色高效生產的需求。如果在種植過程中通過化學氮肥補充養分，既增加種植成本，也易造成土壤板結、環境污染等問題。

針對困境，李培武帶領團隊持續攻關，首創了ARC生物耦合技術，“一石二鳥”破解了長期制約大豆、花生產業發展的兩大難題，推動了大豆、花生單產與品質雙提升，為我國糧油作物綠色高質高效生產開辟了全新路徑。

張奇介紹，ARC生物耦合技術，“A”代表對黃曲霉毒素的污染控制，“R”代表誘導根瘤菌結瘤固氮，“C”代表兩者耦合，同步實現。ARC耦合技術在花生、大豆等豆科作物上應用后，可實現“兩固三增五減”。“兩固”即固氮和固碳﹔“三增”即增產、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”的技術突破，並非一蹴而就。李培武帶領團隊從1999年開始潛心研究，錨定大豆、花生產業痛點，逐一攻克技術瓶頸，先是在2012年成功掌握了黃曲霉毒素高效檢測核心技術。隨后，他們馬不停蹄地將工作重心轉向源頭阻控，通過持續跟蹤監測全國花生黃曲霉毒素污染分布態勢，篩選出上千個代表性黃曲霉菌株開展系統解析，並逐步摸清了產毒黃曲霉的“家族”構成、分布特征、根際的“社會關系”。

在這個過程中他們發現，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。於是，研究團隊大膽地將過去兩個毫不相關的研究領域聯系在了一起，提出了耦合研究設想：如果能有一種技術，可以在防控黃曲霉產毒菌的同時，促進豆科作物結出更多根瘤，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，經歷了無數次失敗與反復試驗優化，首創了ARC生物耦合技術。“豆科作物的每一個根瘤都相當於一個微型尿素加工廠。”李培武形象地闡釋，應用該技術后，花生植株在生長后期可實現氮素自給，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，有利於土壤地力提升和土壤健康。同時，該技術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，該技術入選全國農業主推技術﹔2024年被遴選為全國農業十大重大引領性技術﹔2025年被遴選為中關村論壇農業、食品、環境三大領域唯一國家重大科技成果。

政策助推創新成果落地

我國高度重視大豆、花生產業發展。自2021年起，中央一號文件連續6年強調提升大豆產能，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、油茶等生產空間，擴大油料多元化供給”。技術突破助力農業生產提質增效，相關政策則助推創新成果落地推廣。

目前，ARC生物耦合技術已在22個省份開展百畝方、千畝方、萬畝方及10萬畝片規模化示范，展現出強勁的抗逆、提質、增產特性。

河南蘭考花生種植大戶趙建峰回憶說，2024年開春的時候，當地遭遇低溫寒潮，花生出苗期又逢高溫干旱，土壤墒情極差。而在採用ARC耦合技術的示范區，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、花生產量增幅分別超15%和19%，黃曲霉產毒菌阻控效果達63%以上，同時可減施氮肥20%至40%，實現增產與生態保護雙贏。

記者了解到，為持續深化技術創新，2024年，中國農科院啟動“大豆花生控毒固氮耦合綠色高效關鍵技術研究”重大科技任務，匯聚優勢創新團隊，構建“解析機理—創制產品—研發技術—示范推廣—政策創設”的鏈式創新模式，全力推動理論突破與技術迭代升級。2025年，ARC生物耦合技術示范面積超過300萬畝，涌現了一批全國大豆、花生大面積高產典型案例，未來3年至5年有望擴展至3000萬畝至5000萬畝。

“科技創新是糧油作物豐產的第一驅動力。”中國農業科學院油料作物研究所所長張揚勇表示，油料所將持續加大糧油作物科技創新投入，以更多顛覆性技術應對環境變化與產業需求，為保障國家糧油安全、推動“雙碳”戰略實施提供有力保障。