進入21世紀，受人口快速增長、自然災害頻繁、資源環境退化及高度工業化、城市化等因素影響，全球糧食產量的增長幅度顯著低于糧食消費需求的增長速度，糧食貿易價格持續高位運行，使糧食安全再次成為國際社會高度關注的焦點問題。
我國人口眾多，人均耕地面積遠低于世界平均水平。如何在城鎮化、工業化的發展中，讓有限的耕地帶來最大收獲？水資源短缺、氣候變化、極端天氣等因素仍然是制約我國農業發展的短板。如何擺脫“靠天吃飯”的無奈？毫無疑問，科技是最有力的武器。
中國作為擁有13億人口的農業大國和發展中國家，糧食安全始終是經濟發展、社會穩定和國家自立的基礎。改革開放以來，我國糧食生產總量從3億噸先后跨越了4億噸和5億噸兩個臺階，不僅用占世界9%的耕地養活了占世界22%的人口，而且食物供給日益豐富，為保障國家糧食安全及世界糧食安全作出了巨大貢獻。按照《國家糧食安全中長期規劃綱要》，到2020年糧食消費需求將達到5725億公斤，按照保持國內糧食自給率95%測算，國內糧食生產能力應達到約5450億公斤，要增產近1000億斤糧食，糧食單產要在現有基礎上再提高10%左右。綜觀國內外農業發展歷史進程和經驗，日新月異和不斷創新的農業科學技術，始終是糧食安全的希望和支撐。
糧食安全面臨諸多考驗
在新的歷史階段，我國糧食安全的內涵及任務在不斷拓展，不僅要保障糧食數量增長，而且必須向優質、安全、營養方向發展；不僅要提高糧食生產能力，而且要有效緩解資源緊缺和生態環境惡化趨勢；不僅要提高糧食生產水平，而且要保障農民收入持續提高。在這種背景下，保障糧食安全的難度也在不斷加大，耕地減少、水資源短缺始終是我國農業發展無法回避的硬約束，而資源浪費及利用效率不高與資源緊缺并存使矛盾不斷加劇，未來城市化、工業化進程仍將持續，保證18億畝耕地面積及16億畝糧食播種面積的“安全底線”面臨重大考驗。
其次，傳統糧食增產方式是以高投入、高產出為支撐的，不僅導致農作物生產成本高及效益低，而且造成生態系統污染，直接影響到環境質量和農產品質量安全，構建高產、低耗糧食增產新模式任重道遠。
第三，氣候變化導致農業自然災害呈進一步加重的趨勢，使糧食生產的波動性和不穩定性增加，近20年我國糧食受災面積均占到糧食播種面積的30%以上，每年因災損失的糧食在1000億斤左右。
面對如此嚴峻挑戰和艱巨任務，必須依靠農業科技創新和技術進步，來支撐我國糧食生產從低效益、高資源依存型向多高效益、高科技依存型轉變，以不斷滿足國內日益增長的糧食需求，確保實現國家糧食長久安全。
生物技術構筑安全體系
隨著生命科學、物質科學等基礎科學和生物技術、信息技術、材料技術等高技術不斷向農業領域滲透和融合，世界農業科技不斷注入新的發展動力。基因組學、蛋白質組學和生物信息學等生命科學前沿的快速發展，使農業生物基因資源與遺傳改良研究日趨深入，正在形成以種質資源為基礎、以基因為核心、以品種為載體的新型糧食安全研究開發體系。
以分子育種和雜種優勢利用兩大核心技術為支撐的作物現代高效育種技術體系初步成型，分子設計育種技術不僅可以實現優良農作物新品種的定向培育，大幅度提高育種效率，而且可以調控作物品質、產量與抗性等性狀的協調改良，為突破產量、品質和抗逆性的協調改良技術瓶頸，提供了有效途徑；利用雜種優勢技術，聚合優質、高產、抗病蟲、水肥高效利用等性狀新基因，培育超高產、品質優、能抵抗多種自然災害和病蟲害的水稻、玉米、小麥等“超級作物”新品種也不斷取得新進展。
科學家們對于生物技術將會最終驅動作物產量水平不斷提升充滿了信心，被譽為“綠色革命之父”的諾貝爾和平獎獲得者布勞格(Borlaug)樂觀地認為，科學突破特別是基因工程能夠使作物產量水平已經很高的地區在未來35年增產50%。
同時，新型節水農業技術、生物肥料創制技術、農業生物藥物技術與植物生長調節劑、生物災害控制技術等為有效緩解資源環境問題，為保障農業生態安全和產品質量安全等提供技術支撐；農業信息技術、工廠化農業生產及現代農業裝備技術等正向智能、高效、多功能和大型化方向發展，在實現作業過程精確操作和節本增效的同時，能大幅度提高農作物生產力水平。
科技貢獻率要再提高
從我國糧食生產現狀和發展趨勢看，糧食作物良種優勢和高產栽培技術的增產潛力還沒有充分發揮，科技進步在糧食增產中的貢獻份額只有50%，遠遠低于發達國家60-80%的水平，依靠科技進步提高糧食生產能力的潛力還很大。
首先，需要快速提升我國生物種業的實力和國際競爭力，著力解決育種技術效率低、品種遺傳基礎狹窄、優質專用化程度低、穩定性較差等問題，以提高產量、改善品質、增強抗性為重點，攻克分子育種與常規育種結合的技術瓶頸，在突破作物品種產量潛力、專用目標性狀改良、抗旱和水肥高效利用、創新抗病蟲等綜合性狀改良上取得重大進展，培育綜合多抗、抗性持久穩定、產量潛力大的育種材料和農作物新品種，在未來10年里糧食作物至少完成一次品種更新換代。
其次，需要強化糧食作物高產高效栽培與農作制度創新，良種良法配套，有效縮減“產量差”，目前我國主要糧食作物的大面積平均產量只有新品種區試產量的60-70%、區域高產水平的40-50%,通過技術優化集成和推廣應用，縮小實際產量與潛在產量之間的“產量差”是提升糧食總產更有效途徑；從耕作制度改革看，不僅在調整優化種植模式和提高復種指數方面有潛力，而且在提高調整糧食作物區域布局和品種結構方面提高耕地周年單產有很大潛力。
第三，需要提高應對氣候變化和農業災害的能力與技術水平，按照“生物抗災、結構避災、技術減災、制度救災”思路，在不斷提高作物品種抗逆能力基礎上，構建防災、抗災、減災型耕作制度模式與配套高產穩產技術體系；有效提高重大生物災害的監測預警技術水平，建立基于現代高新技術支撐的作物有害生物綜合防治技術體系。
第四，需要快速提高糧食作物生產的機械化、輕簡化、標準化、精準化水平，實現糧食生產管理的全程機械化專業化和標準化生產，通過精準田間作業有效提高肥、水、藥等投入資源的利用效率，實現化學投入品減量使用和控制環境污染，協調集約高產與資源高效和可持續發展的矛盾。 | 
