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在8萬米的高空、在1萬米的深海，在2千米的地下……微生物無處不在且種類繁多，估算達上萬億種，但其中99%未被我們認識。 300年前，荷蘭科學家列文虎克第一次發(fā)現(xiàn)微生物，開啟了微生物研究、開發(fā)、利用的時代。植物、動物、微生物三物循環(huán)利用，是農(nóng)業(yè)的本質(zhì)特征。現(xiàn)代科技的介入，使微生物的開發(fā)利用在農(nóng)業(yè)領域展現(xiàn)奇跡——看不見、摸不著的微生物，已被視為未來農(nóng)業(yè)的新風口，對提升我國農(nóng)業(yè)科技核心競爭力、保障國家糧食安全意義重大。 那么，微生物對未來農(nóng)業(yè)有多重要？ 8個字：“無中生有，實現(xiàn)九增”。 文 | 劉奇 國務院參事室特約研究員，中央農(nóng)辦、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部專家咨詢委員會委員 編輯 | 李亞飛 瞭望智庫 本文為瞭望智庫原創(chuàng)文章，如需轉(zhuǎn)載請在文前注明來源瞭望智庫（zhczyj）及作者信息，否則將嚴格追究法律責任。 1 增鏈，拉長產(chǎn)業(yè)鏈 隨著科技的發(fā)展，人類農(nóng)業(yè)已經(jīng)從傳統(tǒng)的中觀世界分別向宏觀世界和微觀世界延伸，在宏觀世界里探索太空種子、太空種養(yǎng)、火星地球化；在微觀世界里，開發(fā)利用微生物技術已經(jīng)形成“三料二品一劑”六大領域，即：微生物飼料、微生物肥料、微生物能源燃料、微生物食品、微生物藥品、微生物清潔劑。六大領域都能各自開發(fā)諸多產(chǎn)品，生成諸多新產(chǎn)業(yè)，使農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈條不斷拉長、加寬、增厚。 當前，這六大領域技術研發(fā)已較為成熟。但是，由于公眾對微生物開發(fā)利用的認知度不高，其不可估量的經(jīng)濟價值、社會價值、生態(tài)價值遠未形成社會共識?？傮w上社會應用面偏窄、開發(fā)深度偏低、效益偏小，微生物農(nóng)業(yè)開發(fā)潛力尚待下大功夫挖掘。 面向產(chǎn)業(yè)變革，微生物農(nóng)業(yè)一馬當先。 2 增能，開發(fā)能源鏈 基辛格曾預言：誰控制了石油，誰就控制了所有國家；誰控制了貨幣，誰就控制了世界；誰控制了糧食，誰就控制了世界上所有的人。 但是，以石油為代表的的化石燃料污染環(huán)境且目前正在枯竭，解決經(jīng)濟社會發(fā)展急劇增加的能源問題，需要風能、水能、太陽能、海洋能、微生物能多種清潔能源并舉，尤其微生物能源來源廣、成本低，幾乎不受地理因素影響，更具優(yōu)勢。 2022年3月28日，遼寧大連普蘭店區(qū)一家農(nóng)場內(nèi)工作人員加班生產(chǎn)微生物有機肥。圖｜視覺中國 中國石化積極開展生物能源的探索和研究工作。日前，從我國首個以煉廠二氧化碳為碳源的石家莊煉化微藻養(yǎng)殖示范基地傳來好消息，煉廠廢氣養(yǎng)殖微藻獲得成功，微藻“吃”二氧化碳、“產(chǎn)”生物柴油將成為現(xiàn)實。通過生物吸收二氧化碳實現(xiàn)減排是煉油工業(yè)綠色發(fā)展的重要途徑。生物吸收二氧化碳是地球上最原始也是最有效的固碳方式，微藻作為可以進行固碳的生物之一，具有光合效率高、繁殖快、適應環(huán)境性強等優(yōu)點，其吸收二氧化碳能力相當于森林的10至50倍?？梢宰鳛樯锊裼偷幕A原料，從而實現(xiàn)循環(huán)利用。2011年，石油化工科學研究院與石家莊煉化合作，開展了“煉廠二氧化碳減排技術與產(chǎn)油微藻養(yǎng)殖技術開發(fā)”課題的研究，并在該企業(yè)建立了示范基地。技術人員通過藻種篩選、馴化、調(diào)整培養(yǎng)基配方、優(yōu)化養(yǎng)殖條件，成功實現(xiàn)了煉廠煙氣二氧化碳的產(chǎn)油微藻以及雨生紅球藻的高效養(yǎng)殖。石家莊煉化微藻養(yǎng)殖示范基地的建成，為煉廠二氧化碳減排與微藻生物能源技術的開發(fā)奠定了基礎。 目前利用生物技術分解開發(fā)能源鏈，已形成生物柴油、燃料乙醇、沼氣、制氫等四大領域，其中沼氣利用在我國已有不少地方普及，生物質(zhì)燃料風頭正勁。 利用微生物發(fā)酵技術將農(nóng)作物秸稈分解轉(zhuǎn)化為能源燃料的新技術，已經(jīng)基本成熟，改變了以往化工工藝分解轉(zhuǎn)化、污染環(huán)境的弊端。 據(jù)測算，此項技術推廣后，僅農(nóng)作物秸桿就能為農(nóng)民每畝增收500元，并且構建起一條鄉(xiāng)鎮(zhèn)初加工、企業(yè)出中間產(chǎn)品，再到轉(zhuǎn)化為燃料乙醇、紡織品、制藥等各類終端產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)體系，不斷拉長產(chǎn)業(yè)鏈，提升價值鏈，拓展功能鏈。 美國賓夕法尼亞州立大學的科學家還利用微生物，將二氧化碳轉(zhuǎn)化為燃料，為人類走出能源困境帶來了新希望。 面向能源革命，微生物農(nóng)業(yè)獨辟蹊徑。 3 增綠，打通循環(huán)鏈 在“三物”農(nóng)業(yè)中，微生物將植物秸稈、動物糞便分解還原入土，一可清潔環(huán)境衛(wèi)生，把動植物的殘渣廢料包括人畜糞便收集利用，無疑是對生產(chǎn)生活環(huán)境的凈化。二可改良土壤，針對長期過量施用化肥、農(nóng)藥等造成的土壤八大病“板、饞、貧、淺、酸、咸、臟、雜”，具有良好的修復作用，從根本上改變土壤性狀，改善農(nóng)作物生長環(huán)境。 有研究表明，將微生物中的固氮菌使用到非豆科作物上（如水稻、蔬菜、果樹）等，不僅減少了化肥使用量，提高化肥利用率，減少了對環(huán)境的污染，維護了生態(tài)平衡，更使作物產(chǎn)量增長5%～30%，并大大提高農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)。三可構建被石油農(nóng)業(yè)中斷的植物動物微生物三物循環(huán)鏈，沒有微生物的參與，綠色農(nóng)業(yè)、有機農(nóng)業(yè)、循環(huán)農(nóng)業(yè)、生態(tài)農(nóng)業(yè)都將是一句空話。 可見，微生物是守護綠水青山的衛(wèi)士，是生態(tài)安全、糧食安全、食物安全的大功臣。美國的生物肥施用已占總用肥量的50%以上，我國僅10%左右。 中央提出推進農(nóng)業(yè)供給側(cè)結構性改革，就是要全面貫徹綠色化發(fā)展的新理念，利用生物技術改良土壤，凈化水質(zhì)，從源頭上保障農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量。 面向生態(tài)文明，微生物農(nóng)業(yè)不辱使命。 4 增值，提升價值鏈 新材料、新能源和生物技術是現(xiàn)代三大前沿科技，生物技術已與生命科學融合，成為最受社會關注的“顯學”。日本從香菇中提取的名為“天地欣”的治癌藥物，每毫克已賣到1600多元。 以我國食用菌為例，改革開放以來產(chǎn)量增長了700多倍，產(chǎn)值一躍成為繼蔬菜、谷物、水果、中藥材之后的第五大農(nóng)產(chǎn)品，如把中藥材中的靈芝、天麻、茯苓、蟲草等分離出來加到食用菌中，它已穩(wěn)居第四位。 聯(lián)合國糧農(nóng)組織已將菌菇作為廣義的糧食，參評世界糧食英雄，被稱為“菌菇院士”的中國工程院院士、國際藥用菌學會理事長、全國脫貧攻堅楷模李玉也因此獲得“糧食英雄”稱號。 他概括食用菌具有五不爭的特性：不與人爭糧，不與糧爭地，不與地爭肥，不與農(nóng)爭時，不與其他爭資源。 據(jù)李玉院士測算，1000萬噸農(nóng)作物秸桿加上1000萬噸牛糞，理論上可生產(chǎn)700萬噸雙孢菇，即使打一下折，也可生產(chǎn)400萬噸雙孢菇，即40萬噸干菇，干菇蛋白質(zhì)含量按30%計算，也是相當于生產(chǎn)出400萬噸牛奶，或92萬噸雞蛋，或60萬噸肉類。 我國年產(chǎn)農(nóng)作物秸桿約9億噸，畜禽糞便38億噸，即使利用10%的農(nóng)作物秸桿加畜禽糞便生產(chǎn)食用菌，也是一個驚人的增值空間。 這僅為微生物“三料二品一劑”六大開發(fā)領域中的食品藥品，其他領域也可由此窺斑見豹。尤其值得關注的是，這一增值是無中生有的增值，是點草成金、點糞成金、點廢成金的增值，是在傳統(tǒng)三物循環(huán)利用基礎上的額外增值，增值后的廢料再還田作為肥料參與三物循環(huán)，肥效不減，且能減少病蟲危害。 隨著微生物研發(fā)技術的深入，小蘑菇不僅正成為高檔保健品、高檔飲品、食品、藥品，還能成高檔的化妝品及紡織材料、裝飾材料、建筑材料。我國已成為世界上食用菌第一生產(chǎn)大國、消費大國，僅日產(chǎn)200噸以上的企業(yè)就有數(shù)十家。但種源短板嚴重制約發(fā)展，影響價值鏈的提升，如一瓶金針菇我們就要付日本3分錢的專利。 “中國菌物谷（合肥）”的問世將為解決種源短板問題做出應有的貢獻。 【注：“中國菌物谷(合肥)”由合肥市人民政府與吉林農(nóng)業(yè)大學合作共建，長豐縣人民政府、吉林農(nóng)業(yè)大學和玉隆高科三方共同實施，是國內(nèi)首個以菌物種業(yè)創(chuàng)新為引領的食(藥)用菌產(chǎn)業(yè)高地。 項目通過集聚合肥綜合性國家科學中心學科與產(chǎn)業(yè)政策優(yōu)勢，瞄準以食(藥)用菌產(chǎn)業(yè)發(fā)展為引領的菌物產(chǎn)業(yè)發(fā)展國際前沿，突破一系列食(藥)用菌產(chǎn)業(yè)核心共性關鍵技術，把合肥食(藥)用菌產(chǎn)業(yè)打造成國內(nèi)領先、高端產(chǎn)業(yè)聚集的高地，建立國內(nèi)首個菌物產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新集群，輻射帶動長三角和全國食(藥)用菌產(chǎn)業(yè)發(fā)展。 項目建設期限為5年，計劃總投資5億元，預計五年內(nèi)產(chǎn)值達到100億元?！? 在李玉院士的帶領下，全國業(yè)界精英集結合肥，將為菌物種源的研發(fā)、菌物生產(chǎn)的推廣、菌物加工的深化及菌物市場的開拓大顯身手，濃墨重彩書寫中國菌物事業(yè)，為人類的大食物需求講好中國故事。 面向增效增值，微生物農(nóng)業(yè)前景無限。 5 增食物，拓展食物鏈 人類食用蕈菌的歷史悠久，食用菌是人類食物家族中的“老成員”，但今天它卻成了“新顯貴”，高檔盛宴，有“無菇不成席”的講究。 在大食物觀指導下，“一葷一素一菇”健康膳食結構日益為人們所接受，越來越多的食用菌成為餐桌上的新顯貴，我國已公布115種食藥同源食物，珍稀食用菌如玉木耳、金耳、羊肚菌、蛹蟲草、紅托竹蓀等越來越受到歡迎和追捧。 目前，在已發(fā)現(xiàn)的2000多種食用菌中，有80多種可以人工栽培，近30種實現(xiàn)商品化生產(chǎn)，使人們的吃菇選擇更為多元豐富。 隨著老百姓食物需求更加多樣化，我們不光要向耕地草原森林海洋等平面空間要食物，還要向立體空間要食物；不光向看得見、摸得著的植物動物要食物，還要向看不見、摸不著的微生物要食物，不斷拓展食物鏈，以更多更優(yōu)質(zhì)的蕈菇“菜糧”來滿足人民群眾舌尖上的幸福。 福建農(nóng)林大學林占熺團隊在沙漠中種植菌草生產(chǎn)食用菌，中科院科學家利用二氧化碳生產(chǎn)淀粉，展示出微生物技術“無中生有”、增加食物來源的現(xiàn)實和未來圖景。 面向美食中國，微生物農(nóng)業(yè)在老百姓的舌尖上出彩。 6 增空間，構建多維鏈 食用菌喜潮濕陰暗環(huán)境，不需要陽光，林下、草叢、荒灘荒地、防空洞都可生產(chǎn)，不與糧爭地，不與其他農(nóng)作物爭空間。 紅極一時的電視劇《山海情》中講述了利用沙漠、荒山種植菌草發(fā)展食用菌，構建了種草、養(yǎng)菌等多維產(chǎn)業(yè)鏈。歷史悠久的林下栽培、稻田種菇等，是食用菌立體種植、巧用空間的初始階段，隨著現(xiàn)代科技進步，食用菌進入立體化、工廠化、周年化階段。 李玉院士團隊創(chuàng)造的智慧菇房，集成40余項專利技術，既適用于大型工廠化菌菇生產(chǎn)，又可以移動方艙形式擺放于農(nóng)戶房前屋后和庭院、曬場，實現(xiàn)智能化立體生產(chǎn)。 這種節(jié)地型智能設備，無異于增加了耕地空間資源。相較于糧食、油料、養(yǎng)殖和經(jīng)濟作物，食用菌立體化工廠化技術最為成熟，效益也最為可觀，是守護耕地紅線、藏糧于地的有效措施。 面向藏糧于地，微生物農(nóng)業(yè)憑空造“地”。 7 增健康，延長生命鏈 在飲食領域，微生物食品是健康食品。食用菌生產(chǎn)不需要施用化肥農(nóng)藥，含有豐富的蛋白質(zhì)、菌類多糖、三萜和人體必需的氨基酸、維生素和多種礦物質(zhì)，尤其蛋白質(zhì)含量超過魚肉禽蛋，高達19%-42%（除大豆外的糧食、水果、蔬菜蛋白質(zhì)含量均為個位數(shù)），一公斤干菇相當于1.7公斤豬肉。 它又橫跨綠色食品和生命健康兩大領域，適應了人們從“吃飽”到“吃好”、變“病從口入”為“病從口出”的高品質(zhì)生活需要。在醫(yī)療領域，生物技術是延長人的生命鏈的利器。目前治療癌癥的四種途徑分別是手術、化療、放療和生物藥的靶向療法，有些癌癥應用靶向治療效果頗佳，可完全治愈。 以基因工程藥物為主導的基因工程應用產(chǎn)業(yè)，現(xiàn)已成為全球發(fā)展最快的微生物藥物產(chǎn)業(yè)之一，發(fā)展前景非常廣闊。 據(jù)報道，專門用于治療腫瘤的生物藥“腫瘤基因?qū)棥睂⒃诓痪煤笸瓿裳兄? 它可有目的地尋找并殺死腫瘤，將使癌癥的治愈成為可能。 面向健康中國，微生物農(nóng)業(yè)居功至偉。 8 增速度，加快產(chǎn)出鏈 1978年我國食用菌產(chǎn)量僅5.7萬噸，產(chǎn)值不足一億元，到2021年，產(chǎn)量已達4000多萬噸，增長700多倍；產(chǎn)值3000多億元，增長3000多倍，世界上沒有哪個國家的哪種人類食物創(chuàng)造出如此高速增長的奇跡。 食用菌與一般農(nóng)產(chǎn)品相比，生產(chǎn)周期短、產(chǎn)量高，而且種植不受氣候、季節(jié)、地理環(huán)境等限制，有菌種就能種植，幾天就可以食用。當遇到洪澇干旱等自然災害，錯過了作物播種農(nóng)時，食用菌就是“救災神兵”。 為此，李玉院士呼吁要把食用菌列為救荒作物，注意發(fā)揮菌菇的救災作用。同時，它也可成為人類應對新型災難的救命作物，一旦突發(fā)動植物滅絕的災難，食用菌應急生產(chǎn)即可拯救生命。 食用菌原料隨處可見，可以隨時生產(chǎn)，一年可生產(chǎn)三四茬，有的甚至五六茬，工廠化更是周年不斷，菌菇加工成干品后保質(zhì)期在一年以上，是應對天災、疫情甚至戰(zhàn)爭條件下的食物可靠來源渠道。 近年來，日本根據(jù)地震、臺風災害多發(fā)和疫情頻發(fā)特點，加大食用菌生產(chǎn)和進口，并推進以菌菜肉糧為原料的救災食物開發(fā)，值得我們借鑒。 食用菌等微生物食品是優(yōu)質(zhì)蛋白的可靠來源，科學家認為這是未來食品的發(fā)展方向。在國內(nèi)外對高蛋白需求日趨增長的背景下，重視食用菌等微生物食品的深度系列開發(fā)，加快食物產(chǎn)出速度和產(chǎn)出質(zhì)量應成為當務之急。 面向補救應急，微生物農(nóng)業(yè)無可替代。 9 增主動，創(chuàng)新科技鏈 人類社會在經(jīng)歷了一百萬年的原始文明、一萬年的農(nóng)業(yè)文明、300多年的工業(yè)文明后，正步入“第四文明”形態(tài)，即生態(tài)文明時代。 這一階段，既需要克服工業(yè)文明過度消耗資源污染環(huán)境的盲動，也需要克服農(nóng)業(yè)文明在自然狀態(tài)下利用資源的被動，開啟有意識利用高科技開發(fā)利用微生物的主動時代。 近些年，高科技開拓了微生物“三料二品一劑”六大領域，促進了農(nóng)業(yè)自石油農(nóng)業(yè)以來的封閉型二維結構向開放型三維結構轉(zhuǎn)變，使微生物主動參與農(nóng)業(yè)、三物”、循環(huán)，促進”、三物”、自然融合發(fā)展。微生物新品種、新產(chǎn)品、新技術、新產(chǎn)業(yè)、新業(yè)態(tài)噴涌而出，生物發(fā)酵、菌物工廠、生物育種、活性成分提取、食藥同源、生命科學等等新事物層出不窮，讓人目不暇接，展現(xiàn)出“微生物，大產(chǎn)業(yè)”的無窮魅力。 毫無疑問，科技主動作用于微生物世界，已結束人類“被動農(nóng)業(yè)”的舊時代，開啟“主動農(nóng)業(yè)”的新紀元，且日新月異，甚至秒新時異的微生物科技鏈創(chuàng)新，將有力推動解決生態(tài)文明背景下三農(nóng)領域需要解決的一系列重大問題，為我國農(nóng)業(yè)高質(zhì)量綠色發(fā)展增添強勁動力。 面向主動融合，微生物農(nóng)業(yè)跨界迭代。 微生物農(nóng)業(yè)是“養(yǎng)在深閨人未識”的新產(chǎn)業(yè)，其“九增五不爭”的鮮明特性，需要廣而告之，創(chuàng)造濃厚的社會氛圍，形成強烈的社會共識，使決策者納入規(guī)劃，著力推進發(fā)展；讓企業(yè)家爭相投資，傾心打造產(chǎn)業(yè)；令消費者心向往之，演繹時尚追捧。 如此，微生物農(nóng)業(yè)這片未來農(nóng)業(yè)的新藍海才能藍光四射、活力無限，成為農(nóng)業(yè)領域的勁旅。