微生物農業(yè)：未來農業(yè)的新藍海
植物、動物、微生物三物循環(huán)利用，是農業(yè)的本質特征，現代科技的介入，使農業(yè)對微生物的開發(fā)利用出現奇跡。僅以我國食用菌為例，改革開放以來產量增長了700多倍，產值一躍成為繼蔬菜、谷物、水果、中藥材之后的第五大農產品，如把中藥材中的靈芝、天麻、茯苓、蟲草、桑黃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，不與農爭時，不與其他爭資源。縱觀農業(yè)領域，這個看不見、摸不著的微生物更具有“無中生有，實現九增”的特點，開發(fā)潛力巨大，前景十分廣闊，是未來農業(yè)的新藍海、新風口。
一是增鏈，拉長產業(yè)鏈
隨著科技的發(fā)展，人類農業(yè)已經從傳統(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)諸多產品，生成諸多新產業(yè)，使農業(yè)產業(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，其不可估量的經濟價值、社會價值、生態(tài)價值遠未形成社會共識，總體上社會應用面偏窄、開發(fā)深度偏低、效益偏小，微生物農業(yè)開發(fā)潛力尚待下大功夫挖掘。面向產業(yè)變革，微生物農業(yè)一馬當先。
二是增能，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，以石油為代表的化石燃料污染環(huán)境且目前正在枯竭，解決經濟社會發(fā)展急劇增加的能源問題，需要風能、水能、太陽能、海洋能、微生物能等多種清潔能源并舉，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。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普及千村萬戶，生物質能源風頭正勁。利用微生物發(fā)酵技術將農作物秸稈分解轉化為能源燃料的新技術已經基本成熟，改變了以往化工工藝分解轉化、污染環(huán)境的弊端。據測算，此項技術推廣后，僅農作物秸稈就能為農民每畝增收500元，并且構建起一條鄉(xiāng)鎮(zhèn)初加工、企業(yè)出中間產品再到轉化為燃料乙醇、紡織品、制藥等各類終端產品的產業(yè)體系，不斷拉長產業(yè)鏈，提升價值鏈，拓展功能鏈。面向能源革命，微生物農業(yè)獨辟蹊徑。
三是增綠，打通循環(huán)鏈
在三物農業(yè)中，微生物將植物秸稈、動物糞便分解還原入土，有不少好處：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，更使作物產量增長5%-30%，并大大提高農產品的品質。三可構建被石油農業(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，綠色農業(yè)、有機農業(yè)、循環(huán)農業(yè)、生態(tài)農業(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。中央提出推進農業(yè)供給側結構性改革，就是要全面貫徹綠色發(fā)展的新理念，利用生物技術改良土壤，凈化水質，從源頭上保障農產品質量。面向生態(tài)文明，微生物農業(yè)不辱使命。
四是增值，提升價值鏈
新材料、新能源和生物技術是現代三大前沿科技，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。據李玉院士測算，1000萬噸農作物秸稈加上1000萬噸牛糞，理論上可生產700萬噸雙孢菇，即使打一下折，也可生產400萬噸雙孢菇，即40萬噸干菇，干菇蛋白質含量按30%計算，也相當于生產出400萬噸牛奶，或92萬噸雞蛋，或60萬噸肉類。我國年產農作物秸稈約9億噸，畜禽糞便38億噸，即使利用10%的農作物秸稈加畜禽糞便生產食用菌，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，還能成奢侈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大國、消費大國，僅日產200噸以上的企業(yè)就有數十家。但種源短板嚴重制約發(fā)展，影響價值鏈的提升。
五是增食物，拓展食物鏈
人類食用菌的歷史悠久，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。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)質的“菜糧”來滿足人民群眾舌尖上的幸福。
六是增空間，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，不與糧爭地，不與其他農作物爭空間。電視劇《山海情》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，又可以移動方艙形式擺放于農戶房前屋后和庭院、曬場，實現智能化立體生產。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，微生物農業(yè)憑空造“地”。
七是增健康，延長生命鏈
在飲食領域，微生物食品是健康食品。食用菌生產不需要施用化肥農藥，含有豐富的蛋白質和人體必需的氨基酸、維生素和多種礦物質，尤其蛋白質含量超過魚肉禽蛋，高達19%-42%（除大豆外的糧食、水果、蔬菜蛋白質含量均在個位數以下），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業(yè)，現已成為全球發(fā)展最快的微生物藥物產業(yè)之一，發(fā)展前景非常廣闊。專門用于治療腫瘤的生物藥“腫瘤基因導彈”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，微生物農業(yè)居功至偉。
八是增速度，加快產出鏈
1978年我國食用菌產量僅5.7萬噸，產值不足一億元，到2021年，產量已達4000多萬噸，增長700多倍；產值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。食用菌與一般農產品相比，生產周期短、產量高，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。遇到洪澇干旱等自然災害，錯過了作物播種農時，食用菌就是“救災神兵”。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，食用菌應急生產即可拯救生命。食用菌原料隨處可見，可以隨時生產，一年可生產三四茬，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。食用菌等微生物食品是優(yōu)質蛋白的可靠來源，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)，加快食物產出速度和產出質量應成為當務之急。面向補救應急，微生物農業(yè)不可替代。
九是增主動，創(chuàng)新科技鏈
近些年，高科技開拓了微生物“三料二品一劑”六大領域，促進了農業(yè)自石油農業(yè)以來的封閉型二維結構向開放型三維結構轉變，使微生物主動參與農業(yè)三物循環(huán)，促進三物自然融合發(fā)展。微生物新品種、新產品、新技術、新產業(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、生命科學等新事物層出不窮，讓人目不暇接，展現出“微生物，大產業(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“被動農業(yè)”的舊時代，開啟“主動農業(yè)”的新紀元，且日新月異的微生物科技鏈創(chuàng)新，將有力推動解決生態(tài)文明背景下三農領域需要解決的一系列重大問題，為我國農業(yè)高質量綠色發(fā)展增添強勁動力。面向主動融合，微生物農業(yè)跨界迭代。
微生物農業(yè)是“養(yǎng)在深閨人未識”的新產業(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，傾心打造產業(yè)；令消費者心向往之，演繹時尚追捧。如此，微生物農業(yè)這片未來農業(yè)的新藍海才能藍光四射、活力無限，成為農業(yè)領域的勁旅。
（作者為中央農辦、農業(yè)農村部專家咨詢委員會委員，清華大學中國農村研究院學術委員會委員）
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