功能农业是人类文明演进与社会经济发展至特定阶段的必然产物。近五十年来，由于科技进步与政策支持，全球粮食安全保障水平显著提升。以中国为例，截至2023年，我国粮食生产连续20年丰产，连续9年稳定在65000万t,2024年全国粮食总产量突破70650万t，为1952年基准量16392万t的4.31倍。据《中国农村统计年鉴（2021）》统计，中国主要农产品产能呈现指数级增长；肉类总产8990万t，较1985年增长4.67倍；奶类总产3778.1万t，较1999年增长3.68倍；水产品产量6690.3万t，较1978年增长14.40倍；水果产量29970.2万t，较1978年增长34.6倍。现代高产农业的快速发展成功解决了人民群众的温饱需求，更实现了动物蛋白与果蔬产品的充足供给。

随着社会发展和生活物资的充足供应，膳食失衡与营养过剩导致的代谢性疾病（如肥胖、高血糖、高血脂、高血压、痛风等）已成为当前全球重大公共卫生问题。据报道，我国现有慢性非传染性疾病患者超4亿，其中，高血压、糖尿病和高胆固醇血症患病率分别达25.2%、10.9%和4.9%。欧美国家健康挑战更为严峻，美国疾病控制与预防中心（Centers for Disease Control and Prevention,CDC）报道，2021年美国约10%的家庭遭遇食源性疾病困扰，19个州及海外领地肥胖率超35%（较2018年增幅超100%),40%以上国民患有高血压。“新冠疫情”期间，住院病例中近三分之二存在代谢性基础疾病。基于1990—2017年的全球195个国家的健康状况数据及与膳食的关系，系统分析了膳食因素与人群健康之间的量化关联，揭示了全球范围内膳食模式对健康影响的长时序变化趋势及国家间差异。其中，中国因不良膳食、高血压、烟草及空气污染致死人数分别为310万、250万、250万和120万，膳食风险已跃居首位致死因素。当前，面对国民健康与可持续发展的双重压力，欧美等发达国家和中国等主要发展中国家都着力构建新的农业-营养-健康协同发展体系，功能农业已成为全球农业发展的新方向。

国际功能农业概念经历了从提高食物营养水平促进人体健康到制定功能食品相关标准与政策的演变过程。迄今，欧盟尚未系统性地确立“功能农业”的概念，美国对“功能农业”及相关产品也缺乏宏观层面的法律界定。我国的“功能农业”概念同样聚焦于解决食物营养不足和人群面临的必需矿质元素缺乏等问题。中国科学院南京土壤研究所赵其国院士团队于2008年在编撰《中国至2050年农业科技发展路线图》中首次提出功能农业这一概念，将其定义为“天然富含特定有益成分的土壤中生长的，或通过生物营养强化技术及其他生物技术培育的，使农副产品中含有一种或多种有益健康成分（如矿物质和生物活性化合物等），并基于人类健康需求进行标准化优化的农业生产实践”。2019年，农业农村部食物与营养发展研究所卢士军等发表的《营养导向型农业的概念、发展与启示》，详细介绍了国内外营养导向型农业的发展状况及其对中国农业发展的借鉴意义。此后，中国科学技术大学尹雪斌等与赵其国等进一步深入阐述了功能农业的关键科学问题及发展战略，为全国农业生产，特别是作物功能育种领域的科技工作者带来了重要启示。

山东农业大学小麦品质育种团队依托农业农村部谷物品质监督检验测试中心（泰安）平台，长期开展主要农作物功能成分分析与种质创制工作，2021年发表了《功能性小麦品种的概念、类别和发展前景》，首次明确功能小麦为“含有对人体健康有益的功能物质及活性成分，能给人体健康带来益处或满足特定人群的特殊需求，同时其他营养正常，可以作为日常主食的小麦品种新类型”，并解析了彩色小麦、高类黄酮、高抗性淀粉等6类功能小麦的生化特征。目前，功能农业研究进展迅速，国内多家研究单位培育出高花青素玉米、高抗性淀粉水稻、富锌铁小麦和高β-胡萝卜素甘薯等功能型主粮品种。因此，基于主粮功能化研究进展，将“主食功能农业”定义为：通过农艺措施、常规育种和基因编辑等生物强化技术，挖掘和创制富含对人体有益功能成分的种质资源，培育和推广兼顾高产、优质和高营养的功能性作物新品种，旨在生产满足不同人群需求的营养健康食品的农业生产体系。

迄今，国内外学术界尚未形成系统化的功能农业理论体系及定义。欧美和日本等发达国家在功能食品政策体系建设领域的工作开展较早。日本文部省于1987年《食品功能的系统性解释与展开》中首次确立“功能性食品”术语；美国自20世纪以来相继制定营养强化食品规范，旨在通过膳食干预降低必需营养素缺乏症、肥胖症、高血压及2型糖尿病等代谢性疾病的发病率。美国于2022年9月颁布的《国家饥饿、营养与健康战略》明确提出：2030年前消除国内饥饿问题，并通过膳食结构调整与运动干预使食源性疾病（含2型糖尿病、肥胖、高血压及特定癌症）患病率显著下。美国将粮食安全与营养健康纳入国家战略维度，客观上推动了功能性食品产业的高速发展。欧盟则通过构建“政策-法规-产业”三维发展框架推进功能农业的发展。政策规划主要围绕农业发展、乡村发展等领域；法律法规、标准体系和认证监督部分多围绕食品健康监管和食品营养管理领域；产业布局主要涉及功能肥料、功能食品产业和功能农业机械产业等。2000年以后，欧盟委员会先后通过了《通用食品法》《膳食补充剂法令》《食品营养与健康声明法规》《强化食品管理法规》。以上均对具有营养健康功能食品做了严格规定。《2019富硒农产品发展及展望报告》表明北美和欧洲等发达国家富硒农产品发展较早，产业相对成熟。通过富含硒的食品补充剂，可有效降低硒缺乏引起的身体健康问题，硒生物强化技术应用已进入产业化阶段。

目前，国内外在近40年功能食品研究基础上形成了一批功能农产品（表1），功能农业的定义和研究内容也逐渐明晰。早期功能农业聚焦于食物营养失衡调节领域。RUEL等与BALZ等率先提出“营养导向型农业”概念，强调通过优化农业营养干预效能、扩大实施规模以促进儿童营养改善。JAENICKE等进一步量化了膳食营养失衡程度，首次将“膳食质量缺口”（即现有食物供给与理想膳食结构间的差异）纳入农业调控范畴，并构建涵盖健康、教育、经济及环境维度的粮食安全评估体系。2014年FAO和WHO联合召开的第二届国际营养大会（Second International Conference on Nutrition,ICN2）形成《营养问题罗马宣言》，并发布“营养导向型农业与食物系统实践-干预措施”和“营养导向型农业投资规划”等文件，首次将“营养-健康-农业”联系在一起，给农业赋予了营养健康功能的新内涵。

我国功能农业的研究起始于大众对于功能食品的需求。1995年郑建仙出版了《功能性食品》。随后，毛跟年等出版了《功能性食品生理特性与检查技术》，系统讨论了具有保健作用的多糖和单糖、油脂、蛋白和氨基酸、有益矿质元素和膳食纤维等多种营养成分的健康作用，但当时将功能性食品仅定义为“工业食品”或“工程化食品”，未与食品原料的农产品供应联系起来，功能农业的概念也尚未同步形成。

国内“功能农业”名词是中国科学院南京土壤研究所赵其国院士在主持制定的《中国至2050年农业科技发展战略图》文件中首次提出。此后，赵其国院士和尹雪斌博士合著了国内该领域首部专著《功能农业》，针对人们食物中硒、锌等有益矿质元素缺乏导致的“隐性饥饿”问题进行了阐述，并提出解决办法。近几年，我国将“营养-健康-农业”关系紧密联系，开始重视主食功能化，围绕主食功能农业全面展开了相关工作。2017年12月14日，农业农村部食物与营养发展研究所与FAO联合举办研讨会，确定营养导向型农业是我国农业发展的新理念和新范式，是经济社会发展对食物供给的新需求。2019年11月在我国科学界有重大影响的香山科学会议第669次学术讨论中，系统梳理了功能农业关键科学问题和发展战略，推动我国功能农业学科更高质量发展。

表1 当前市场上主要存在的功能性主粮作物及特性

功能农业是近十年提出的新发展方向，党和政府也给予了足够重视和支持。2017年农业农村部发布了《主要农作物品种审定标准》（国品审[2017]1号），将小麦分为“高产稳产品种”“绿色优质品种”“特殊类型品种”三大类。其中，“特殊类型品种”从大概念上归属于功能品种范畴，我国近十年已审定了近百个彩色小麦和糯小麦品种，授予植物新品种权并推向市场；2017年农业农村部发布了《关于深入实施主食加工业提升行为的通知》，首次将功能农业有关表述纳入2018年主食提升行动。2019年国务院《关于促进乡村产业振兴的指导意见》提出了“发展创新农业、功能农业”的要求。2025年2月27日，农业农村部联合国家卫生健康委、工业和信息化部发布了《中国食物与营养发展纲要（2025—2030年）》，明确提出：“党的十八大以来，以习近平同志为核心的党中央始终坚持人民至上、生命至上，把保障人民健康放在优先发展的战略位置，全面推进健康中国建设，合理膳食行动已成为健康中国建设中的重要行动”。发展纲要首次以“坚持营养导向”“满足人民群众日益增长的营养健康需求”为明确目标，首次将“强化品种定向改良”和“营养品质改善”纳入部分新品种培育指标，把“研制农产品营养品质快速检测装备，加强新品种营养价值评定，集成创新农产品营养调控技术，编制生产规程和技术通则，推动营养型农产品标准化生产”作为我国今后农业发展的主要任务。以上重要政策和部署进一步明确了功能农业是我国农业下一步发展的重要方向。

基于主食功能化提出的“功能农业”概念，其主要研究内容包括以下几个方面。

富含各种功能成分的多样性种质是培育主粮功能作物新品种的基础。在长期育种工作中，针对小麦、玉米、水稻等主粮作物的遗传改良主要集中于产量提升和农艺性状的优化，使得具有特定功能成分的种质资源未能得到系统性的发掘和利用。现有种质资源库中存在大量高功能成分种质亟待使用。郝志等系统分析了小麦近缘种属籽粒矿质元素（Fe、Zn、Cu、Mn）的分布特征，筛选到籽粒Fe含量达124.32μg·g-1的塔城高拉山小麦，是群体均值50.94μg·g-1的2.44倍；赵善仓等利用气相色谱测定了小麦黑76杂交群体中麦黄酮（心血管调节物质）的含量变异，发现株系间麦黄酮积累量存在50倍差异。以上具有特殊功能成分的小麦种质，是培育功能小麦的重要基础。

功能品种的选育是功能农业实施的关键技术支撑。功能性作物新品种培育可以通过常规杂交育种、诱变育种和基因工程育种来实现。

常规杂交育种是指基于功能型种质，通过遗传重组实现目标性状聚合，培育作物功能型新品种。如山东农业大学小麦品质育种团队通过高麦黄酮亲本与高产亲本杂交，经多世代表型定向筛选，选育出高麦黄酮含量新品种山农101，总麦黄酮含量1.01 mg·kg-1，产量达7500 kg·hm-2以上，达到了营养和产量协同提升的目的。

诱变育种是指利用理化因素诱导功能成分代谢相关酶基因的碱基突变，进一步通过多代选择，培育作物功能型新品种。如山东农业大学通过EMS化学诱变获得的高直链淀粉突变体山农RS1号，淀粉含量为74.8%，直链淀粉占总淀粉含量的60%以上，蛋白质含量为15.3%，脂质含量为2.1%，灰分含量为1.1%，其抗性淀粉含量提升至11.8%，为普通小麦平均含量的10倍，是制备低升糖指数食品的优良原料。

基因工程育种涵盖“转基因”与“基因编辑”两大技术分支。美国转基因大豆通过脂肪酸代谢通路改造已实现油脂组分优化。中国农业科学院作物科学研究所应用CRISPR/Cas9技术精准编辑望水白与郑麦的BEI合成酶基因，成功阻断部分淀粉分支酶活性，籽粒抗性淀粉含量显著提升，创制出一批高抗性淀粉小麦新种质。

农业生产的基础是土壤。土壤-作物系统中有益矿质元素差异是功能农业的又一重要影响因素。据《2015—2017年中国居民能量和主要营养素的摄入及健康水平》调查，我国居民钙（97%）、锌（56%）、铁（30%）等元素摄入量未达膳食推荐标准。赵其国院士和尹雪斌博士等围绕“岩石-土壤-肥料-作物/动物-食品-人体”链开展研究，通过筛选天然富硒/锌地质单元实施定向栽培，开发“精准微肥调控技术（基施/叶面喷施）”，成功实现了富硒大米等商品化生产。基于农艺措施强化农作物有益矿质元素（如Se、Zn）、必需氨基酸、多不饱和脂肪酸及生物活性物质的积累，是开展功能农业研究的关键途径。

满足能量供给是农产品的初级功能，实现营养健康是其核心功能。功能农产品（粮、果、蔬等）生产是功能农业的重要内容。如何把功能农业产品变成人们日常生活中可广泛接受的食品则是功能农业的最终目的，需根据功能农产品的特点和不同人群的需要，积极开发诸如缓升糖、降血脂和富硒、富锌及防衰老等功能性食品，尤其在保证其功能性前提下，尽量解决食味品质差、价格较高等制约消费者选用的诸多问题。其次，现在市场上宣传的功能食品，如高抗性淀粉大米等主食功能产品，大多较为粗糙、干涩、硬实、色泽暗沉，难以给人带来食用愉悦感。针对以上问题，应积极通过调整成分配比，改善工艺，生产出营养成分高、功能作用强、口感正常的主食营养功能食品，真正发挥“功能农业”保证人民健康的作用。

功能农业是随着社会进步和经济发展上升为集功能化、营养化、健康化为一体的农业体系，具有巨大的社会价值和经济效益。功能食品可有效防治高血压、高血脂、高血糖及“隐性饥饿”，缓解亚健康人群的焦虑困境，提升人民健康生活的幸福感，同时，可节约可观的医疗费用。功能农业在农业中的占比将由1%增长到2030年的10%,2050年的50%。总产值预计将达1万亿元以上。在当前国际经济形势多变的情况下，建议各级政府给予高度重视，将“功能农业”作为促进“双循环”和内消费的重点产业，带动当地经济和全国经济的发展。

小麦、水稻、玉米等主粮功能化的关键问题是将主粮作物各功能成分由“含有”转变为“定向富含”，其产量性状与现有品种无显著差异。这些简单描述实质上是科技的重大创新，需通过长年的杂交育种、基因编辑育种来实现，因此，建议国家和省级科研部门设立小麦、稻米等主粮功能化重大研发专项，引导和鼓励科技工作者开展：（1）功能成分的合成途径和富集方式研究；（2）代谢组和蛋白组等多组学解析；（3）基因聚合和新品种培育等育种实践；（4）功能品种审定推广及食品产业应用等领域的科技创新。

功能农产品的核心是具有保健功效的功能成分。氨基酸、色素和矿质元素等功能成分易受环境和农艺措施及遗传因素的影响。为确保功效一致，保证消费者安全，所有功能农产品都需要严格的标准。目前，国内已制定富锌小麦《锌生物营养强化小麦NY/H 4340—2023》和高麦黄酮《高麦黄酮小麦籽粒中游离态麦黄酮及总麦黄酮含量指标和测定方法T/CI 004—2022》，以及高抗性淀粉《高抗性淀粉小麦籽粒中抗性淀粉含量指标和测定方法T/CI 005—2022》和低植酸《低植酸小麦籽粒中植酸含量指标和测定方法T/CI 003—2022》等功能小麦品种标准。这些标准为功能农产品的生产与评价提供了依据。然而，这些标准并不能满足当前产业需求，功能农产品产业仍存在许多问题。首先，标准覆盖范围有限，现有标准主要集中在少数功能成分（如锌、麦黄酮、抗性淀粉等），而对其他重要功能成分（如花青素、β-胡萝卜素等）缺乏统一标准。其次，检测方法不完善，部分功能成分的检测方法尚未标准化，导致不同单位检测结果存在偏差。最后，加工与储存影响未充分考虑，现有标准多关注原料的功能成分含量，而对加工和储存过程中功能成分的稳定性缺乏系统评价。

功能农产品的安全性评价需重点关注以下几个方面：第一，重金属与污染物残留。功能农产品多通过生物强化技术或特殊种植条件生产，可能增加重金属（如镉、铅）或农药残留的风险。第二，致敏原风险。部分功能成分（如某些蛋白质或多肽）可能具有致敏性，需通过安全性评估排除潜在风险。第三，加工副产物毒性。在加工过程中，功能成分可能发生化学反应生成有害物质，需对其安全性进行系统评价。为完善功能农产品的质量控制与安全性评价体系，建议从以下几个方面着手：首先，制定全面标准，加快制定覆盖更多功能成分的国家或行业标准，并针对不同功能农产品（如富硒水稻、高花青素玉米等）制定专项标准。其次，开发快速检测技术，研发高效、低成本的快速检测方法（如近红外光谱、免疫层析技术等），以满足生产现场和市场监管的需求。第三，建立全程监控体系，从原料生产到加工、储存、运输等环节，建立功能成分含量与安全性的全程监控体系，确保产品质量的稳定性。最后，加强安全性研究，系统评估功能农产品在长期食用中的安全性，特别是对特殊人群（如孕妇、儿童、老年人）的影响。功能农产品的质量控制与安全性评价是保障其健康效益和市场信誉的关键。通过完善标准体系、开发检测技术、建立全程监控机制，并加强安全性研究，可以为功能农产品的健康发展提供科学依据和技术支撑。

我国实施特有新品种审定制度，未通过国家或省审定的作物品种不能在生产上推广种植，功能小麦品种应属于《国家小麦品种审定标准》（国品审[2017]1号）中提到的特殊类型品种的范畴。建议国家应根据功能性品种的重要性类别给予品种审定的特殊政策。如市场需求很大的缓升糖（高抗性淀粉）品种，宜通过绿色通道审定，既能保护育种者知识产权，又能满足高血糖人群的食物需求，促进我国功能农业的整体发展。

综上所述，功能农业有望成为我国农业现代化进程中推动第三次农业文明新形态发展的重要载体。一种功能性品种可以形成一类功能性食品，多种功能性品种可以组成我国功能性食品产业，推动我国整个食品业的发展。人们在食物选择方面，会由“温饱”阶段的“有什么，吃什么”到“小康”阶段的“想吃什么，吃什么”，进入将来第三阶段的“什么营养健康，就吃什么”。从农业产品是人类繁衍生存的物质基础方面分析，功能农业的实施和创新发展是建设社会主义强国的重要内容，也为全世界各国人民的健康福祉贡献了中国智慧。