微生物农业：未来农业的新蓝海

作者：刘奇（中央农办、农业农村部专家咨询委员会委员，清华大学中国农村研究院学术委员会委员）

植物、动物、微生物三物循环利用，是农业的本质特征，现代科技的介入，使农业对微生物的开发利用出现奇迹。仅以我国食用菌为例，改革开放以来产量增长了700多倍，产值一跃成为继蔬菜、谷物、水果、中药材之后的第五大农产品，如把中药材中的灵芝、天麻、茯苓、虫草、桑黄等分离出来加到食用菌中，它已稳居第四位。联合国粮农组织已将菌菇作为广义的粮食，参评世界粮食英雄，被称为″菌菇院士″的李玉也因此获得″粮食英雄″称号。他概括食用菌具有五不争的特性：不与人争粮，不与粮争地，不与地争肥，不与农争时，不与其他争资源。纵观农业领域，这个看不见、摸不着的微生物更具有″无中生有，实现九增″的特点，开发潜力巨大，前景十分广阔，是未来农业的新蓝海、新风口。

一是增链，拉长产业链

随着科技的发展，人类农业已经从传统的中观世界分别向宏观世界和微观世界延伸，在宏观世界里探索太空种子、太空种养、火星地球化；在微观世界里，开发利用微生物技术已经形成″三料二品一剂″六大领域，即：微生物饲料、微生物肥料、微生物能源燃料、微生物食品、微生物药品、微生物清洁剂，六大领域都能各自开发诸多产品，生成诸多新产业，使农业产业链条不断拉长、加宽、增厚。当前这六大领域技术研发已较为成熟，但是，由于公众对微生物开发利用的认知度不高，其不可估量的经济价值、社会价值、生态价值远未形成社会共识，总体上社会应用面偏窄、开发深度偏低、效益偏小，微生物农业开发潜力尚待下大功夫挖掘。面向产业变革，微生物农业一马当先。

二是增能，开发能源链

基辛格曾预言：谁控制了石油，谁就控制了所有国家；谁控制了货币，谁就控制了世界；谁控制了粮食，谁就控制了世界上所有的人。但是，以石油为代表的化石燃料污染环境且目前正在枯竭，解决经济社会发展急剧增加的能源问题，需要风能、水能、太阳能、海洋能、微生物能等多种清洁能源并举，尤其微生物能源来源广、成本低，几乎不受地理因素影响，更具优势。目前利用生物技术分解开发能源链，已形成生物柴油、燃料乙醇、沼气、制氢等四大领域，其中沼气利用在我国已普及千村万户，生物质能源风头正劲。利用微生物发酵技术将农作物秸秆分解转化为能源燃料的新技术已经基本成熟，改变了以往化工工艺分解转化、污染环境的弊端。据测算，此项技术推广后，仅农作物秸秆就能为农民每亩增收500元，并且构建起一条乡镇初加工、企业出中间产品再到转化为燃料乙醇、纺织品、制药等各类终端产品的产业体系，不断拉长产业链，提升价值链，拓展功能链。面向能源革命，微生物农业独辟蹊径。

三是增绿，打通循环链

在三物农业中，微生物将植物秸秆、动物粪便分解还原入土，有不少好处：一可清洁环境卫生，把动植物的残渣废料包括人畜粪便收集利用，无疑是对生产生活环境的净化。二可改良土壤，针对长期过量施用化肥、农药等造成的土壤八大病″板、馋、贫、浅、酸、咸、脏、杂″，具有良好的修复作用，从根本上改变土壤性状，改善农作物生长环境。有研究表明，将微生物中的固氮菌使用到非豆科作物上（如水稻、蔬菜、果树等），不仅减少了化肥使用量，提高化肥利用率，减少了对环境的污染，维护了生态平衡，更使作物产量增长5%-30%，并大大提高农产品的品质。三可构建被石油农业中断的植物动物微生物三物循环链，没有微生物的参与，绿色农业、有机农业、循环农业、生态农业都将是一句空话。可见，微生物是守护绿水青山的卫士，是生态安全、粮食安全、食物安全的大功臣。美国的生物肥施用已占总用肥量的50%以上，我国仅10%左右。中央提出推进农业供给侧结构性改革，就是要全面贯彻绿色发展的新理念，利用生物技术改良土壤，净化水质，从源头上保障农产品质量。面向生态文明，微生物农业不辱使命。

四是增值，提升价值链

新材料、新能源和生物技术是现代三大前沿科技，生物技术已与生命科学融合，成为最受社会关注的″显学″。日本从香菇中提取的名为″天地欣″的治癌药物，每毫克已卖到1600多元。据李玉院士测算，1000万吨农作物秸秆加上1000万吨牛粪，理论上可生产700万吨双孢菇，即使打一下折，也可生产400万吨双孢菇，即40万吨干菇，干菇蛋白质含量按30%计算，也相当于生产出400万吨牛奶，或92万吨鸡蛋，或60万吨肉类。我国年产农作物秸秆约9亿吨，畜禽粪便38亿吨，即使利用10%的农作物秸秆加畜禽粪便生产食用菌，也是一个惊人的增值空间。这仅为微生物″三料二品一剂″六大开发领域中的食品药品，其他领域也可由此窥斑见豹。尤其值得关注的是，这一增值是无中生有的增值，是点草成金、点粪成金、点废成金的增值，是在传统三物循环利用基础上的额外增值，增值后的废料再还田作为肥料参与三物循环，肥效不减，且能减少病虫危害。随着微生物研发技术的深入，小蘑菇不仅正成为高档保健品、高档饮品、食品、药品，还能成奢侈的化妆品及纺织材料、装饰材料、建筑材料。我国已成为世界上食用菌第一生产大国、消费大国，仅日产200吨以上的企业就有数十家。但种源短板严重制约发展，影响价值链的提升。

五是增食物，拓展食物链

人类食用菌的历史悠久，食用菌是人类食物家族中的″老成员″，但今天它却成了″新显贵″，高档盛宴，有″无菇不成席″的讲究。在大食物观指导下，″一荤一素一菇″健康膳食结构日益为人们所接受，越来越多的食用菌成为餐桌上的新显贵，我国已公布115种食药同源食物，珍稀食用菌如玉木耳、金耳、羊肚菌、蛹虫草、红托竹荪等越来越受到欢迎和追捧。随着老百姓食物需求更加多样化，我们不光要向耕地草原森林海洋等平面空间要食物，还要向立体空间要食物；不光向看得见、摸得着的植物动物要食物，还要向看不见、摸不着的微生物要食物，不断拓展食物链，以更多更优质的″菜粮″来满足人民群众舌尖上的幸福。

六是增空间，构建多维链

食用菌喜潮湿阴暗环境，不需要阳光，林下、草丛、荒滩荒地、防空洞都可生产，不与粮争地，不与其他农作物争空间。电视剧《山海情》利用沙漠、荒山种植菌草发展食用菌，构建了种草、养菌等多维产业链。历史悠久的林下栽培、稻田种菇等，是食用菌立体种植、巧用空间的初始阶段，随着现代科技进步，食用菌进入立体化、工厂化、周年化阶段。李玉院士团队创造的智慧菇房，集成40余项专利技术，既适用于大型工厂化菌菇生产，又可以移动方舱形式摆放于农户房前屋后和庭院、晒场，实现智能化立体生产。这种节地型智能设备，无异于增加了耕地空间资源。相较于粮食、油料、养殖和经济作物，食用菌立体化工厂化技术最为成熟，效益也最为可观，是守护耕地红线、藏粮于地的有效措施。面向藏粮于地，微生物农业凭空造″地″。

七是增健康，延长生命链

在饮食领域，微生物食品是健康食品。食用菌生产不需要施用化肥农药，含有丰富的蛋白质和人体必需的氨基酸、维生素和多种矿物质，尤其蛋白质含量超过鱼肉禽蛋，高达19%-42%（除大豆外的粮食、水果、蔬菜蛋白质含量均在个位数以下），一公斤干菇相当于1.7公斤猪肉。它又横跨绿色食品和生命健康两大领域，适应了人们从″吃饱″到″吃好″、变″病从口入″为″病从口出″的高品质生活需要。在医疗领域，生物技术是延长人的生命链的利器。目前治疗癌症的四种途径分别是手术、化疗、放疗和生物药的靶向疗法，有些癌症应用靶向治疗效果颇佳，可完全治愈。以基因工程药物为主导的基因工程应用产业，现已成为全球发展最快的微生物药物产业之一，发展前景非常广阔。专门用于治疗肿瘤的生物药″肿瘤基因导弹″可有目的地寻找并杀死肿瘤，将使癌症的治愈成为可能。面向健康中国，微生物农业居功至伟。

八是增速度，加快产出链

1978年我国食用菌产量仅5.7万吨，产值不足一亿元，到2021年，产量已达4000多万吨，增长700多倍；产值3000多亿元，增长3000多倍，世界上没有哪个国家的哪种人类食物创造出如此高速增长的奇迹。食用菌与一般农产品相比，生产周期短、产量高，而且种植不受气候、季节、地理环境等限制，有菌种就能种植，几天就可以食用。遇到洪涝干旱等自然灾害，错过了作物播种农时，食用菌就是″救灾神兵″。同时，它也可成为人类应对新型灾难的救命作物，一旦突发动植物灭绝的灾难，食用菌应急生产即可拯救生命。食用菌原料随处可见，可以随时生产，一年可生产三四茬，有的甚至五六茬，工厂化更是周年不断，菌菇加工成干品后保质期在一年以上，是应对天灾、疫情甚至战争条件下的食物可靠来源渠道。食用菌等微生物食品是优质蛋白的可靠来源，科学家认为这是未来食品的发展方向。在国内外对高蛋白需求日趋增长的背景下，重视食用菌等微生物食品的深度系列开发，加快食物产出速度和产出质量应成为当务之急。面向补救应急，微生物农业不可替代。

九是增主动，创新科技链

近些年，高科技开拓了微生物″三料二品一剂″六大领域，促进了农业自石油农业以来的封闭型二维结构向开放型三维结构转变，使微生物主动参与农业三物循环，促进三物自然融合发展。微生物新品种、新产品、新技术、新产业、新业态喷涌而出，生物发酵、菌物工厂、生物育种、活性成分提取、食药同源、生命科学等新事物层出不穷，让人目不暇接，展现出″微生物，大产业″的无穷魅力。毫无疑问，科技主动作用于微生物世界，已结束人类″被动农业″的旧时代，开启″主动农业″的新纪元，且日新月异的微生物科技链创新，将有力推动解决生态文明背景下三农领域需要解决的一系列重大问题，为我国农业高质量绿色发展增添强劲动力。面向主动融合，微生物农业跨界迭代。

微生物农业是″养在深闺人未识″的新产业，其″九增五不争″的鲜明特性，需要广而告之，创造浓厚的社会氛围，形成强烈的社会共识，使决策者纳入规划，着力推进发展；让企业家争相投资，倾心打造产业；令消费者心向往之，演绎时尚追捧。如此，微生物农业这片未来农业的新蓝海才能蓝光四射、活力无限，成为农业领域的劲旅。

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