高空、深海、地下……看不見摸不著，卻成為未來農業新風口

轉自 | 瞭望智庫（zhczyj）

作者 | 劉奇 中央農辦、農業農村部專家諮詢委員會委員

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現微生物，開啟了微生物研究、開發、利用的時代。植物、動物、微生物三物迴圈利用，是農業的本質特徵。現代科技的介入，使微生物的開發利用在農業領域展現奇蹟——看不見、摸不著的微生物，已被視為未來農業的新風口，對提升我國農業科技核心競爭力、保障國家糧食安全意義重大。

那麼，微生物對未來農業有多重要？

8個字：“無中生有，實現九增”。

一、增長，拉長產業鏈

隨著科技的發展，人類農業已經從傳統的中觀世界分別向巨集觀世界和微觀世界延伸， 在巨集觀世界裡探索太空種子、太空種養、火星地球化；在微觀世界裡，開發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諸多產品，生成諸多新產業，使農業產業鏈條不斷拉長、加寬、增厚。

當前，這六大領域技術研發已較為成熟。但是，由於公眾對微生物開發利用的認知度不高，其不可估量的經濟價值、社會價值、生態價值遠未形成社會共識。總體上社會應用面偏窄、開發深度偏低、效益偏小，微生物農業開發潛力尚待下大功夫挖掘。

面向產業變革，微生物農業一馬當先。

二、增能，開發能源鏈

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汙染環境且目前正在枯竭，解決經濟社會發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並舉，尤其微生物能源來源廣、成本低，幾乎不受地理因素影響，更具優勢。

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殖示範基地傳來好訊息， 煉廠廢氣養殖微藻獲得成功，微藻“吃”二氧化碳、“產”生物柴油將成為現實。 通過生物吸收二氧化碳實現減排是煉油工業綠色發展的重要途徑。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、適應環境性強等優點，其吸收二氧化碳能力相當於森林的10至50倍。可以作為生物柴油的基礎原料，從而實現迴圈利用。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油微藻養殖技術開發”課題的研究，並在該企業建立了示範基地。技術人員通過藻種篩選、馴化、調整培養基配方、優化養殖條件，成功實現了煉廠煙氣二氧化碳的產油微藻以及雨生紅球藻的高效養殖。石家莊煉化微藻養殖示範基地的建成，為煉廠二氧化碳減排與微藻生物能源技術的開發奠定了基礎。

目前利用生物技術分解開發能源鏈，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，生物質燃料風頭正勁。

利用微生物發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、汙染環境的弊端。

據測算，此項技術推廣後，僅農作物秸杆就能為農民每畝增收500元，並且構建起一條鄉鎮初加工、企業出中間產品，再到轉化為燃料乙醇、紡織品、製藥等各類終端產品的產業體系，不斷拉長產業鏈，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，微生物農業獨闢蹊徑。

三、增綠，打通迴圈鏈

在“三物”農業中，微生物將植物秸稈、動物糞便分解還原入土，一可清潔環境衛生，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境的淨化。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、鹹、髒、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，減少了對環境的汙染，維護了生態平衡，更使作物產量增長5%～30%，並大大提高農產品的品質。三可構建被石油農業中斷的植物動物微生物三物迴圈鏈，沒有微生物的參與，綠色農業、有機農業、迴圈農業、生態農業都將是一句空話。

可見， 微生物是守護綠水青山的衛士，是生態安全、糧食安全、食物安全的大功臣。 美國的生物肥施用已佔總用肥量的50%以上，我國僅10%左右。

中央提出推進農業供給側結構性改革，就是要全面貫徹綠色化發展的新理念，利用生物技術改良土壤，淨化水質，從源頭上保障農產品質量。

面向生態文明，微生物農業不辱使命。

四、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。

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、穀物、水果、中藥材之後的第五大農產品，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，它已穩居第四位。

聯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，不與農爭時，不與其他爭資源。

據李玉院士測算，1000萬噸農作物秸杆加上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40萬噸幹菇，幹菇蛋白質含量按30%計算，也是相當於生產出400萬噸牛奶，或92萬噸雞蛋，或60萬噸肉類。

我國年產農作物秸杆約9億噸，畜禽糞便38億噸，即使利用10%的農作物秸杆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，是在傳統三物迴圈利用基礎上的額外增值， 增值後的廢料再還田作為肥料參與三物迴圈，肥效不減，且能減少病蟲危害。

隨著微生物研發技術的深入，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、建築材料。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噸以上的企業就有數十家。但種源短板嚴重製約發展，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業大學合作共建，長豐縣人民政府、吉林農業大學和玉隆高科三方共同實施，是國內首個以菌物種業創新為引領的食(藥)用菌產業高地。

專案通過集聚合肥綜合性國家科學中心學科與產業政策優勢，瞄準以食(藥)用菌產業發展為引領的菌物產業發展國際前沿，突破一系列食(藥)用菌產業核心共性關鍵技術，把合肥食(藥)用菌產業打造成國內領先、高階產業聚集的高地，建立國內首個菌物產業創新叢集，輻射帶動長三角和全國食(藥)用菌產業發展。

專案建設期限為5年，計劃總投資5億元，預計五年內產值達到100億元。】

在李玉院士的帶領下，全國業界精英集結合肥，將為菌物種源的研發、菌物生產的推廣、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，為人類的大食物需求講好中國故事。

面向增效增值，微生物農業前景無限。

五、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。

2022年5月28日，青島綠色家園生物科技發展有限公司工廠化栽培示範基地的工人在檢查立體培育架上的菌包。圖｜新華社

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 ， 我國已公佈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、紅託竹蓀等越來越受到歡迎和追捧。

目前，在已發現的2000多種食用菌中，有80多種可以人工栽培，近30種實現商品化生產，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，以更多更優質的蕈菇“菜糧”來滿足人民群眾舌尖上的幸福。

福建農林大學林佔熺團隊在沙漠中種植菌草生產食用菌，中科院科學家利用二氧化碳生產澱粉，展示出微生物技術“無中生有”、增加食物來源的現實和未來圖景。

六、增空間，構建多維鏈

食用菌喜潮溼陰暗環境，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。

紅極一時的電視劇《山海情》中講述了利用沙漠、荒山種植菌草發展食用菌，構建了種草、養菌等多維產業鏈。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、週年化階段。

李玉院士團隊創造的智慧菇房，整合40餘項專利技術，既適用於大型工廠化菌菇生產，又可以移動方艙形式擺放於農戶房前屋後和庭院、晒場，實現智慧化立體生產。

這種節地型智慧裝置，無異於增加了耕地空間資源。 相較於糧食、油料、養殖和經濟作物，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、藏糧於地的有效措施。

七、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、菌類多糖、三萜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、蔬菜蛋白質含量均為個位數），一公斤幹菇相當於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。在醫療領域，生物技術是延長人的生命鏈的利器。目前治療癌症的四種途徑分別是手術、化療、放療和生物藥的靶向療法，有些癌症應用靶向治療效果頗佳，可完全治癒。

以基因工程藥物為主導的基因工程應用產業，現已成為全球發展最快的微生物藥物產業之一，發展前景非常廣闊。

據報道，專門用於治療腫瘤的生物藥“腫瘤基因導彈”將在不久後完成研製, 它可有目的地尋找並殺死腫瘤，將使癌症的治癒成為可能。

面向健康中國，微生物農業居功至偉。

八、增速度，加快產業鏈

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造出如此高速增長的奇蹟。

食用菌與一般農產品相比，生產週期短、產量高，而且種植不受氣候、季節、地理環境等限制，有菌種就能種植，幾天就可以食用。 當遇到洪澇乾旱等自然災害，錯過了作物播種農時，食用菌就是“救災神兵”。

為此，李玉院士呼籲要把食用菌列為救荒作物，注意發揮菌菇的救災作用。 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，工廠化更是週年不斷，菌菇加工成幹品後保質期在一年以上，是應對天災、疫情甚至戰爭條件下的食物可靠來源渠道。

近年來，日本根據地震、颱風災害多發和疫情頻發特點，加大食用菌生產和進口，並推進以菌菜肉糧為原料的救災食物開發，值得我們借鑑。

食用菌等微生物食品是優質蛋白的可靠來源，科學家認為這是未來食品的發展方向。 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，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，微生物農業無可替代。

九、增主動，創新科技鏈

人類社會在經歷了一百萬年的原始文明、一萬年的農業文明、300多年的工業文明後，正步入“第四文明”形態，即生態文明時代。

這一階段，既需要克服工業文明過度消耗資源汙染環境的盲動，也需要克服農業文明在自然狀態下利用資源的被動，開啟有意識利用高科技開發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，促進了農業自石油農業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、三物”、迴圈，促進”、三物”、自然融合發展。微生物新品種、新產品、新技術、新產業、新業態噴湧而出，生物發酵、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，展現出“微生物，大產業”的無窮魅力。

毫無疑問，科技主動作用於微生物世界，已結束人類“被動農業”的舊時代，開啟“主動農業”的新紀元，且日新月異，甚至秒新時異的微生物科技鏈創新，將有力推動解決生態文明背景下三農領域需要解決的一系列重大問題，為我國農業高質量綠色發展增添強勁動力。

面向主動融合，微生物農業跨界迭代。

微生物農業是“養在深閨人未識”的新產業，其“九增五不爭”的鮮明特性，需要廣而告之，創造濃厚的社會氛圍，形成強烈的社會共識，使決策者納入規劃，著力推進發展；讓企業家爭相投資，傾心打造產業；令消費者心嚮往之，演繹時尚追捧。

如此，微生物農業這片未來農業的新藍海才能藍光四射、活力無限，成為農業領域的勁旅。

商務合作 ， 請點選文末左下方 “閱讀原文”填寫表單 ， 我們的工作人員將盡 快為您服務。

宣告：本文來自35鬥，未經授權禁止轉載