高空深海地下看不见摸不着，却成为未来农业新风口

　　在8万米的高空、在1万米的深海，在2千米的地下……微生物无处不在且种类繁多，估算达上万亿种，但其中99%未被我们认识。
　　300年前，荷兰科学家列文虎克第一次发现微生物，开启了微生物研究、开发、利用的时代。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，使微生物的开发利用在农业领域展现奇迹——看不见、摸不着的微生物，已被视为未来农业的新风口，对提升我国农业科技核心竞争力、保障国家粮食安全意义重大。
　　那么，微生物对未来农业有多重要？
　　8个字：＂无中生有，实现九增＂。
　　文 | 刘奇 国务院参事室特约研究员，中央农办、农业农村部专家咨询委员会委员
　　编辑 | 李亚飞 瞭望智库
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　　1 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。
　　2022年3月28日，辽宁大连普兰店区一家农场内工作人员加班生产微生物有机肥。图｜视觉中国
　　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。
　　2 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。
　　2013年3月14日，石家庄炼化微藻养殖示范基地技术人员定时提取藻样，监测藻种生长情况，以炼厂二氧化碳为碳源，微藻＂吃＂二氧化碳、＂产＂生物柴油将成为现实。图｜IC photo
　　中国石化积极开展生物能源的探索和研究工作。日前，从我国首个以炼厂二氧化碳为碳源的石家庄炼化微藻养殖示范基地传来好消息，炼厂废气养殖微藻获得成功，微藻＂吃＂二氧化碳、＂产＂生物柴油将成为现实。通过生物吸收二氧化碳实现减排是炼油工业绿色发展的重要途径。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，微藻作为可以进行固碳的生物之一，具有光合效率高、繁殖快、适应环境性强等优点，其吸收二氧化碳能力相当于森林的10至50倍。可以作为生物柴油的基础原料，从而实现循环利用。2011年，石油化工科学研究院与石家庄炼化合作，开展了＂炼厂二氧化碳减排技术与产油微藻养殖技术开发＂课题的研究，并在该企业建立了示范基地。技术人员通过藻种筛选、驯化、调整培养基配方、优化养殖条件，成功实现了炼厂烟气二氧化碳的产油微藻以及雨生红球藻的高效养殖。石家庄炼化微藻养殖示范基地的建成，为炼厂二氧化碳减排与微藻生物能源技术的开发奠定了基础。
　　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有不少地方普及，生物质燃料风头正劲。
　　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，仅农作物秸杆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。
　　美国宾夕法尼亚州立大学的科学家还利用微生物，将二氧化碳转化为燃料，为人类走出能源困境带来了新希望。
　　面向能源革命，微生物农业独辟蹊径。
　　3 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，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化发展的新理念，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。
　　4 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。
　　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＂的中国工程院院士、国际药用菌学会理事长、全国脱贫攻坚楷模李玉也因此获得＂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。
　　据李玉院士测算，1000万吨农作物秸杆加上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，也是相当于生产出400万吨牛奶，或92万吨鸡蛋，或60万吨肉类。
　　我国年产农作物秸杆约9亿吨，畜禽粪便38亿吨，即使利用10%的农作物秸杆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，还能成高档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，如一瓶金针菇我们就要付日本3分钱的专利。
　　＂中国菌物谷（合肥）＂的问世将为解决种源短板问题做出应有的贡献。
　　【注：＂中国菌物谷(合肥)＂由合肥市人民政府与吉林农业大学合作共建，长丰县人民政府、吉林农业大学和玉隆高科三方共同实施，是国内首个以菌物种业创新为引领的食(药)用菌产业高地。
　　项目通过集聚合肥综合性国家科学中心学科与产业政策优势，瞄准以食(药)用菌产业发展为引领的菌物产业发展国际前沿，突破一系列食(药)用菌产业核心共性关键技术，把合肥食(药)用菌产业打造成国内领先、高端产业聚集的高地，建立国内首个菌物产业创新集群，辐射带动长三角和全国食(药)用菌产业发展。
　　项目建设期限为5年，计划总投资5亿元，预计五年内产值达到100亿元。】
　　在李玉院士的带领下，全国业界精英集结合肥，将为菌物种源的研发、菌物生产的推广、菌物加工的深化及菌物市场的开拓大显身手，浓墨重彩书写中国菌物事业，为人类的大食物需求讲好中国故事。
　　面向增效增值，微生物农业前景无限。
　　5 增食物，拓展食物链
　　人类食用蕈菌的历史悠久，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。
　　2022年5月28日，青岛绿色家园生物科技发展有限公司工厂化栽培示范基地的工人在检查立体培育架上的菌包。图｜新华社
　　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。
　　目前，在已发现的2000多种食用菌中，有80多种可以人工栽培，近30种实现商品化生产，使人们的吃菇选择更为多元丰富。
　　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，以更多更优质的蕈菇＂菜粮＂来满足人民群众舌尖上的幸福。
　　福建农林大学林占熺团队在沙漠中种植菌草生产食用菌，中科院科学家利用二氧化碳生产淀粉，展示出微生物技术＂无中生有＂、增加食物来源的现实和未来图景。
　　面向美食中国，微生物农业在老百姓的舌尖上出彩。
　　6 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。
　　红极一时的电视剧《山海情》中讲述了利用沙漠、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＂。
　　7 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、菌类多糖、三萜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、蔬菜蛋白质含量均为个位数），一公斤干菇相当于1.7公斤猪肉。
　　2021年7月20日，安徽颍上县王岗镇蘑菇种植基地，当地农民将蘑菇装箱。图｜新华社
　　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。
　　据报道，专门用于治疗肿瘤的生物药＂肿瘤基因导弹＂将在不久后完成研制, 它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。
　　8 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。当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＂。
　　为此，李玉院士呼吁要把食用菌列为救荒作物，注意发挥菌菇的救灾作用。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。
　　近年来，日本根据地震、台风灾害多发和疫情频发特点，加大食用菌生产和进口，并推进以菌菜肉粮为原料的救灾食物开发，值得我们借鉴。
　　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，微生物农业无可替代。
　　9 增主动，创新科技链
　　人类社会在经历了一百万年的原始文明、一万年的农业文明、300多年的工业文明后，正步入＂第四文明＂形态，即生态文明时代。
　　这一阶段，既需要克服工业文明过度消耗资源污染环境的盲动，也需要克服农业文明在自然状态下利用资源的被动，开启有意识利用高科技开发利用微生物的主动时代。
　　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，甚至秒新时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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