植物动物微生物三物循环利用，农业领域微生物开发潜力巨大

农业的核心在于植物、动物和微生物之间的循环利用，这一特性在现代科技的助力下，实现了微生物利用的突破。以我国食用菌产业为例，自改革开放以来，其产量增长了超过700倍，产值更是跃升至蔬菜、谷物、水果、中药材之后的第五大农产品地位。若将中药材中的灵芝、天麻、茯苓、虫草、桑黄等成分融入食用菌，其地位更是稳固，位居第四。联合国粮食及农业组织已将蘑菇纳入粮食范畴，并让其参与“世界粮食英雄”的评选，被誉为“菌菇院士”的李玉也因此荣获“粮食英雄”的荣誉。他总结出食用菌具有五大优势：不与人争夺粮食，不与粮食争夺土地，不与土地争夺肥料，不与农业争夺时间，也不与其他生物争夺资源。在农业领域广泛观察，这种既看不见又摸不着的微生物展现出“无中生有，创造九大增长”的独特优势，其开发潜力极为可观，发展前景极为宽广，堪称未来农业的新兴领域、新的发展机遇。

新华社资料图 图文无关一是增链，拉长产业链

科技的进步推动了农业领域的拓展，人类农业活动不仅从传统的中观领域向宏观领域拓展，还深入到微观领域。在宏观层面，人们致力于太空种子的研究、太空种养技术的实践以及火星地球化项目的探索；而在微观层面，微生物技术的应用已经涵盖了微生物饲料、微生物肥料、微生物能源燃料、微生物食品、微生物药品和微生物清洁剂等六大领域。这些领域各自衍生出众多产品，催生了众多新兴产业，从而使得农业产业链条得以不断延长、拓宽和加深。目前，这六大领域的技术研发已经相对成熟。然而，公众对微生物的开发利用了解有限，其巨大的经济、社会和生态价值尚未得到广泛认可。因此，在整体上，微生物在社会中的应用范围较窄，开发程度不够深入，效益也不够显著。微生物在农业领域的开发潜力还有待我们投入更多努力去挖掘。面对产业变革，微生物农业领域正走在前列。

二是增能，开发能源链

基辛格曾作出预测，掌握石油的国家将主宰全球；货币的掌控者将统治世界；而粮食的把持者则能左右全世界人民的命运。然而，石油等化石能源正对环境造成污染且正面临资源枯竭，面对经济社会快速发展带来的能源需求激增，我们亟需风能、水能、太阳能、海洋能以及微生物能等多种清洁能源共同发力。特别是微生物能源，其来源广泛、成本较低，且几乎不受地理条件的限制，因此具有显著优势。目前，生物技术在能源领域的应用已拓展至生物柴油、燃料乙醇、沼气以及制氢等四大板块。在我国，沼气的应用已遍及千家万户，生物质能源的发展势头强劲。一项利用微生物发酵技术，将农作物秸秆分解成能源燃料的新技术已趋于成熟，这一技术不仅改变了传统化工工艺对环境的负面影响，还实现了能源的可持续利用。经估算，该技术实施后，农作物秸秆每亩可为农民带来500元的额外收入，同时还能形成一条涵盖乡镇初级加工、企业生产中间产品，并最终转化为燃料乙醇、纺织品、制药等多种终端产品的产业链，进而不断延长产业链条，提高价值链水平，扩大功能链范围。在能源变革的大背景下，微生物农业开辟了新的发展路径。

三是增绿，打通循环链

在三物农业领域，微生物能够将植物秸秆和动物粪便分解并使之回归土壤，这一过程带来了诸多益处：首先，它有助于改善环境卫生，通过收集并利用动植物的残留废物，包括人畜粪便，从而对生产和生活环境进行了净化。二、该改良剂能有效解决因长期过量使用化肥和农药导致的土壤八大问题，即土壤板结、土壤贫瘠、土壤浅层化、土壤酸化、土壤盐渍化、土壤污染和土壤杂乱，展现出显著的修复效果。它从源头上改变了土壤的性质，优化了农作物的生长条件。研究显示，将固氮微生物应用于非豆科植物，诸如水稻、蔬菜、果树等，不仅显著降低了化肥的施用量，提升了化肥的利用效率，减轻了环境污染，保持了生态的稳定，而且还能使作物产量增加5%至30%，同时大幅提升了农产品的质量。通过三可技术，我们能够重建因石油农业而中断的植物、动物、微生物三者之间的循环链条；若微生物缺席，绿色农业、有机农业、循环农业、生态农业将沦为空洞的口号。显而易见，微生物是守护青山绿水的守护者，是生态安全、粮食安全、食品安全的重要功臣。在美国，生物肥料的使用已占肥料总量的50%以上，而我国这一比例还不到10%。中央提出要推动农业供给侧结构性改革，其目的在于全面实施绿色发展的新理念，通过生物技术对土壤进行改良，对水质进行净化，从而在源头确保农产品的品质。着眼于生态文明建设，微生物农业肩负起自己的使命。

四是增值，提升价值链

新材料、新能源以及生物技术构成了现代科技的三大尖端领域，其中生物技术已与生命科学紧密结合，成为了社会各界高度关注的显学。日本研发的从香菇中提取的抗癌药物“天地欣”，其每毫克售价已高达1600元以上。李玉院士经过计算得出，若将1000万吨农作物秸秆与1000万吨牛粪结合，理论上能够产出700万吨的双孢菇。即便考虑一定的折扣，其产量仍可达到400万吨。换句话说，这相当于40万吨的干菇。若以干菇的蛋白质含量30%来计算，其产量等同于400万吨牛奶，或是92万吨鸡蛋，亦或是60万吨的肉类。我国每年农作物秸秆产量高达九亿吨，畜禽粪便更是高达三十八亿吨，即便仅将其中10%用于生产食用菌，也能创造出巨大的增值潜力。这一比例仅涉及微生物“三料二品一剂”中的食品药品开发领域，而其他领域同样蕴藏着巨大的发展潜力。特别引人注目的是，这种增值并非源于既有资源，而是实现了从无到有的创造，它如同将草转化为金、将粪转化为金、将废料转化为金的神奇过程。这种增值是在传统三物循环利用的基础上，额外增加的价值。增值后的废料得以回归田地，充当肥料，继续参与循环，其肥效并未降低，同时还能有效降低病虫害的发生。微生物研发领域的不断进步，使得小蘑菇不仅逐渐成为高端保健品、高端饮品、食品、药品的宠儿，还拓展到了奢华化妆品、纺织材料、装饰材料以及建筑材料等多个领域。在我国，食用菌的生产和消费均位居世界首位，日产超过200吨的企业已多达数十家。然而，种源方面的不足严重限制了其发展，并对价值链的提升产生了负面影响。

五是增食物，拓展食物链

人类对食用菌的食用历史源远流长，这种菌类在人类饮食文化中占据着悠久的历史地位，被誉为食物家族中的资深成员。然而，在当今社会，食用菌却成为了餐桌上的新宠，成为高档宴席上的必备佳肴，甚至有“无菇不成席”的说法，凸显了其在饮食文化中的重要地位。在倡导大食物观的引领下，“一荤一素一菇”的合理膳食模式逐渐被大众认可，各类食用菌逐渐成为餐桌上备受瞩目的新宠。我国已正式公布115种食药同源的食物种类，其中珍稀的食用菌如玉木耳、金耳、羊肚菌、蛹虫草、红托竹荪等，越来越受到人们的喜爱和追捧。随着民众对食物种类的日益丰富，我们不仅要从耕地、草原、森林和海洋等传统平面区域获取食物，更要着眼于立体空间的食物来源；不仅要依赖那些直观可见、可触的动植物，还要探索那些肉眼难以察觉、触摸不到的微生物，以此不断延伸食物链，用更多、更优良的食物品种来提升民众饮食的幸福体验。

六是增空间，构建多维链

食用菌适宜在湿润且隐蔽的环境中生长，无需阳光照耀，无论是林间、草丛、荒芜的滩涂和土地，还是防空洞，都是其生长的理想场所。它们不会与粮食作物争夺土地，也不会侵占其他农作物的生长空间。在电视剧《山海情》中，通过在沙漠和荒山上种植菌草，推动了食用菌的发展，并形成了种植草类、养殖菌类等多元化的产业链条。林下栽培和稻田种菇等传统种植方式，代表了食用菌立体种植和空间利用的早期阶段。随着科技的不断进步，食用菌产业已迈入立体化、工厂化和周年化的发展新阶段。李玉院士领衔的团队研发的智慧菇房，集成了40多项专利技术，不仅适用于大规模的工厂化菌菇生产，还能以移动方舱的形式安置在农户的房前屋后、庭院以及晒场，从而实现智能化和立体化的生产模式。这种节约土地的智能设备，实际上相当于拓展了耕地空间。在粮食、油脂、养殖业以及经济作物的比较中，食用菌的立体化、工厂化技术最为成熟，且经济效益显著，成为保护耕地边界、实现粮食自给自足的重要手段。针对粮食自给自足的目标，微生物农业能够创造出新的“土地”。

七是增健康，延长生命链

在饮食界，微生物类食品被誉为健康佳品。这类食品的生产过程无需化肥和农药，富含优质蛋白质、人体必需的氨基酸、维生素以及多种矿物质。其中，蛋白质含量尤为突出，甚至超过了鱼肉、禽蛋，高达19%-42%（而除大豆以外的粮食、水果、蔬菜的蛋白质含量通常都在个位数以下），一公斤干菇的营养价值相当于1.7公斤猪肉。它横跨了绿色食品与生命健康两大板块，满足了人们从满足基本温饱到追求健康美味、从“病从口入”转变为“病从口出”的高品质生活需求。在医疗行业中，生物技术成为了延长人类生命周期的有力工具。目前，治疗癌症的方法主要有手术、化疗、放疗以及生物药的靶向治疗。其中，部分癌症患者通过靶向治疗取得了显著疗效，甚至实现了完全康复。以基因工程技术为核心，以生产基因工程药物为特色的产业，已经成为全球微生物药物领域发展速度最快的产业之一，其发展潜力巨大。特别是针对肿瘤治疗的生物药物“肿瘤基因导弹”，能够精准识别并摧毁肿瘤细胞，有望为癌症治疗带来新的希望。同时，为了构建健康的中国，微生物农业发挥着至关重要的作用。

八是增速度，加快产出链

1978年，我国食用菌产量仅有5.7万吨，产值未达亿元；然而，到了2021年，产量已突破4000万吨，增长了700余倍；产值更是达到了3000多亿元，增长了3000余倍。这样的增长速度，在全球范围内，没有任何一种人类食物能够与之相媲美，创造了奇迹。与普通农产品相较，食用菌的培育周期较短，产量亦较高，且其种植不受气候、季节以及地理环境的制约，只要有菌种，便能在短时间内完成种植并食用。在遭遇洪涝、干旱等自然灾害，错过作物播种的最佳时机时，食用菌便成了拯救农作物的“应急英雄”。此外，它还能作为人类应对新型灾难的“生命之树”，一旦动植物灭绝的灾难降临，食用菌的紧急生产便能挽救生命。食用菌的原料分布广泛，生产起来也十分便捷，一年内可以收获三四次，有的甚至多达五六次，而工厂化生产更是全年无休。将菌菇加工成干货后，其保质期超过一年，这在自然灾害、疫情乃至战争等极端情况下，都能成为可靠的食品来源。食用菌及其它微生物食品富含优质蛋白质，科学家们普遍认为，这类食品将是未来食品发展的关键方向。随着全球范围内对高蛋白食品需求不断上升，我们亟需加强对食用菌等微生物类食品的深入研发，同时提升食品的生产效率和品质。在应对紧急情况时，微生物农业的作用无可替代，其重要性日益凸显。

九是增主动，创新科技链

近年来，高科技领域不断拓展，微生物在“三料二品一剂”六大方面取得了显著进展，推动了农业从石油农业时代以来的封闭二维结构向开放三维结构的转变，并使微生物得以积极融入农业的三个物质循环中，进一步促进了这三个循环的自然和谐发展。众多微生物新品种、新产品、新技术、新产业以及新业态如泉涌般涌现，生物发酵技术、菌物工厂模式、生物育种技术、活性成分的提取、食药同源理念、生命科学领域的新进展等创新事物接连不断，让人眼花缭乱，充分展现了微生物领域作为大产业的巨大吸引力。毫无疑义，科技在微生物领域发挥主导作用，标志着人类告别了“被动农业”的时代，迎来了“主动农业”的崭新阶段。随着微生物科技链的不断创新，日新月异，它将有效助力生态文明背景下解决三农领域的一系列关键问题，为我国农业的高质量绿色可持续发展注入强大的推动力。面向深度融合，微生物农业正经历跨界与迭代的变革。

微生物农业，这一尚未广为人知的崭新产业，拥有“九增五不争”的显著特点，亟需广泛宣传，营造浓厚的社会氛围，达成普遍的社会认同，促使决策者将其纳入发展蓝图，加大推进力度；激发企业家纷纷投资，全心投入产业建设；吸引消费者热情追捧，展现时尚潮流。唯有如此，微生物农业这片农业领域的未来新天地才能光芒四射、充满活力，成为农业界的佼佼者。

该作者担任中央农村办公室、农业农村部专家咨询委员会的委员，同时亦是清华大学中国农村研究院学术委员会的成员。