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微生物農(nóng)業(yè):微生物肥料將迎來發(fā)展的新高潮
文章作者:admin 更新時間:2023-09-05 14:53:19


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近十年,中國微生物肥料產(chǎn)業(yè)整體上得到了快速、穩(wěn)定發(fā)展,促進(jìn)了產(chǎn)業(yè)規(guī)模的形成。多功能微生物肥料產(chǎn)品在農(nóng)業(yè)上應(yīng)用不斷拓展,其提高養(yǎng)分轉(zhuǎn)化利用率、維護(hù)土壤和植物健康、提質(zhì)增產(chǎn)、減肥增效等功效日益彰顯,成為農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展中不可替代的生物投入品。下一步的微生物肥料技術(shù)創(chuàng)新跨越,必將迎來產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新高潮。

中國微生物肥料具有品種種類多、功能廣的特點(diǎn)。目前在農(nóng)業(yè)農(nóng)村部登記的產(chǎn)品有農(nóng)用微生物菌劑、生物有機(jī)肥和復(fù)合微生物肥料三大類12個品種。在登記產(chǎn)品中,各種功能菌劑產(chǎn)品約占登記總數(shù)的40%左右,復(fù)合微生物肥料和生物有機(jī)肥類產(chǎn)品大約各占30%;使用的菌種超過170個,涵蓋了細(xì)菌、放線菌和真菌各大類別。中國微生物肥料產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的主要原因是國家綠色農(nóng)業(yè)的需求以及微生物肥料在可持續(xù)農(nóng)業(yè)中表現(xiàn)出的多功能效果和不可替代的作用。

近十年的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用再次證實(shí)了微生物肥料的多功能效果。具體表現(xiàn)在以下5方面:一是維持和提高土壤肥力,消除土壤障礙問題、修復(fù)土壤生產(chǎn)力、保持土壤健康;二是加速秸稈等有機(jī)物料腐熟,促進(jìn)有機(jī)物料資源化的高效利用;三是通過微生物固氮和養(yǎng)分轉(zhuǎn)化、提供養(yǎng)分和提高肥料利用率,從而實(shí)現(xiàn)減量施肥、高效施肥和經(jīng)濟(jì)施肥;四是提升作物品質(zhì)和克服作物連作障礙,實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量生產(chǎn)和可持續(xù)生產(chǎn);五是提高作物抗旱、抗?jié)?、抗寒和抗病能力。從微生物肥料的功能特點(diǎn)和綠色農(nóng)業(yè)的特征可知,微生物肥料是中國綠色農(nóng)業(yè)的首選投入品,發(fā)展綠色農(nóng)業(yè)離不開微生物肥料,其市場現(xiàn)實(shí)需求和潛在需求巨大。

目前,微生物肥料已成為設(shè)施蔬菜種植、果菜茶等經(jīng)濟(jì)作物種植基地和名特優(yōu)新特色農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)基地的主打必備投入品,每年應(yīng)用面積累計超4億畝,取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益。近幾年,中央財政和地方財政通過購買、補(bǔ)貼等方式,引導(dǎo)和推動了微生物肥料的應(yīng)用。其市場總價值已超400億元,且將不斷攀升。隨著微生物肥料技術(shù)產(chǎn)品研發(fā)創(chuàng)新與應(yīng)用拓展,其在綠色農(nóng)業(yè)發(fā)展中的不可替代地位將更加彰顯。

未來的技術(shù)產(chǎn)品創(chuàng)新跨越 必將迎來微生物肥料發(fā)展的新高潮

微生物肥料產(chǎn)業(yè)要滿足農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展需求,技術(shù)創(chuàng)新跨越是關(guān)鍵,尤其是新功能菌株選育及其組合、復(fù)合工藝、效應(yīng)評價和知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)等核心技術(shù)的突破。未來,中國微生物肥料產(chǎn)業(yè)需要在以下5個方面開展技術(shù)創(chuàng)新攻關(guān):

一是應(yīng)用微生物培養(yǎng)組學(xué)、夾心平板法等新技術(shù)手段,篩選獲得新功能菌株,并研究菌株活性保持技術(shù),從源頭上保證產(chǎn)品功效。如近幾年篩選獲得的貝萊斯芽孢桿菌、甲基營養(yǎng)型芽孢桿菌、阿氏芽孢桿菌、紡錘形賴氨酸芽孢桿菌、皮爾瑞俄類芽孢桿菌、拜賴青霉等優(yōu)良功能菌株,其應(yīng)用顯著提升了產(chǎn)品的效果。

二是采用新的組合技術(shù),實(shí)現(xiàn)功能菌株組合的“疊加”與“互補(bǔ)”。在功能上,選用促生與防病、腐熟與防病、土壤修復(fù)與促生、連作障礙消減與促生等組合;在構(gòu)成上,采用細(xì)菌與真菌組合,發(fā)揮各自的特點(diǎn),實(shí)現(xiàn)微生物產(chǎn)品功能提高與拓展。

三是復(fù)合工藝技術(shù)亟須取得新的突破,將功能菌與氨基酸、腐植酸等營養(yǎng)物復(fù)合化,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品功能的提升與效果的穩(wěn)定。如生產(chǎn)中需要的“專精特新”微生物肥料系列新技術(shù)產(chǎn)品。

四是研究建立生物肥料的產(chǎn)品效果評價體系、生態(tài)效應(yīng)評價體系、質(zhì)量安全監(jiān)督檢測體系和市場推廣體系。以上體系能滿足微生物肥料產(chǎn)品施用后對土壤生物效應(yīng)、化學(xué)效應(yīng)和物理效應(yīng)影響的評價需要,保證產(chǎn)品的使用生態(tài)安全。

五是研究建立功能菌株的知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)政策。采用現(xiàn)代技術(shù)建立菌株編碼的唯一性系統(tǒng),以維護(hù)新菌株選育者的權(quán)益,達(dá)到產(chǎn)權(quán)保護(hù)的目標(biāo)。

以上關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)跨越,必將使中國微生物肥料產(chǎn)業(yè)迎來發(fā)展新高潮,達(dá)成微生物肥料產(chǎn)業(yè)發(fā)展與應(yīng)用的新目標(biāo)。一是研發(fā)、應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)入國際前沿水平,行業(yè)技術(shù)產(chǎn)品進(jìn)入“專精特新”的新業(yè)態(tài)發(fā)展階段;二是在規(guī)模、效果方面,繼續(xù)擴(kuò)大規(guī)模,提升耕地質(zhì)量及農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì),爭取占肥料總量的25%左右,年總產(chǎn)量達(dá)4000萬噸,應(yīng)用面積在5億畝以上,化肥利用率提高8個百分點(diǎn)以上,滿足國家綠色農(nóng)業(yè)發(fā)展的需求。

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,使農(nóng)業(yè)對微生物的開發(fā)利用出現(xiàn)奇跡。僅以我國食用菌為例,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、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(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。縱觀農(nóng)業(yè)領(lǐng)域,這個看不見、摸不著的微生物更具有“無中生有,實(shí)現(xiàn)九增”的特點(diǎn),開發(fā)潛力巨大,前景十分廣闊,是未來農(nóng)業(yè)的新藍(lán)海、新風(fēng)口。

一是增鏈,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(shù)已經(jīng)形成“三料二品一劑”六大領(lǐng)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(lǐng)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(dāng)前這六大領(lǐng)域技術(shù)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(rèn)知度不高,其不可估量的經(jīng)濟(jì)價值、社會價值、生態(tài)價值遠(yuǎn)未形成社會共識,總體上社會應(yīng)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(dāng)先。

二是增能,開發(fā)能源鏈

基辛格曾預(yù)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(jīng)濟(jì)社會發(fā)展急劇增加的能源問題,需要風(fēng)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(shù)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(lǐng)域,其中沼氣利用在我國已普及千村萬戶,生物質(zhì)能源風(fēng)頭正勁。利用微生物發(fā)酵技術(shù)將農(nóng)作物秸稈分解轉(zhuǎn)化為能源燃料的新技術(shù)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(shù)推廣后,僅農(nóng)作物秸稈就能為農(nóng)民每畝增收500元,并且構(gòu)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。面向能源革命,微生物農(nóng)業(yè)獨(dú)辟蹊徑。

三是增綠,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,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(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(fù)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(hù)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(gòu)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(jī)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??梢?,微生物是守護(hù)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(jìn)農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)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(shù)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。

四是增值,提升價值鏈

新材料、新能源和生物技術(shù)是現(xiàn)代三大前沿科技,生物技術(shù)已與生命科學(xué)融合,成為最受社會關(guān)注的“顯學(xué)”。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(jù)李玉院士測算,1000萬噸農(nóng)作物秸稈加上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,也相當(dāng)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)作物秸稈約9億噸,畜禽糞便38億噸,即使利用10%的農(nóng)作物秸稈加畜禽糞便生產(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(lǐng)域中的食品藥品,其他領(lǐng)域也可由此窺斑見豹。尤其值得關(guān)注的是,這一增值是無中生有的增值,是點(diǎn)草成金、點(diǎn)糞成金、點(diǎn)廢成金的增值,是在傳統(tǒng)三物循環(huán)利用基礎(chǔ)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(shù)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(chǎn)大國、消費(fèi)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(yán)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(dǎo)下,“一葷一素一菇”健康膳食結(jié)構(gòu)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(zhì)的“菜糧”來滿足人民群眾舌尖上的幸福。

六是增空間,構(gòu)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。電視劇《山海情》利用沙漠、荒山種植菌草發(fā)展食用菌,構(gòu)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(jìn)步,食用菌進(jìn)入立體化、工廠化、周年化階段。李玉院士團(tuán)隊創(chuàng)造的智慧菇房,集成40余項專利技術(shù),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(shí)現(xiàn)智能化立體生產(chǎn)。這種節(jié)地型智能設(shè)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(jì)作物,食用菌立體化工廠化技術(shù)最為成熟,效益也最為可觀,是守護(hù)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”。

七是增健康,延長生命鏈

在飲食領(lǐng)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)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(dá)19%-42%(除大豆外的糧食、水果、蔬菜蛋白質(zhì)含量均在個位數(shù)以下),一公斤干菇相當(dāng)于1.7公斤豬肉。它又橫跨綠色食品和生命健康兩大領(lǐng)域,適應(yīng)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(lǐng)域,生物技術(shù)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(shù)、化療、放療和生物藥的靶向療法,有些癌癥應(yīng)用靶向治療效果頗佳,可完全治愈。以基因工程藥物為主導(dǎo)的基因工程應(yīng)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。專門用于治療腫瘤的生物藥“腫瘤基因?qū)棥笨捎心康牡貙ふ也⑺滥[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。

八是增速度,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(dá)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。遇到洪澇干旱等自然災(zāi)害,錯過了作物播種農(nóng)時,食用菌就是“救災(zāi)神兵”。同時,它也可成為人類應(yīng)對新型災(zāi)難的救命作物,一旦突發(fā)動植物滅絕的災(zāi)難,食用菌應(yīng)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(yīng)對天災(zāi)、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(zhì)蛋白的可靠來源,科學(xué)家認(rèn)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(yīng)成為當(dāng)務(wù)之急。面向補(bǔ)救應(yīng)急,微生物農(nóng)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(lǐng)域,促進(jìn)了農(nóng)業(yè)自石油農(nóng)業(yè)以來的封閉型二維結(jié)構(gòu)向開放型三維結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變,使微生物主動參與農(nóng)業(yè)三物循環(huán),促進(jìn)三物自然融合發(fā)展。微生物新品種、新產(chǎn)品、新技術(shù)、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(xué)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(jié)束人類“被動農(nóng)業(yè)”的舊時代,開啟“主動農(nóng)業(yè)”的新紀(jì)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(nóng)領(lǐng)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(qiáng)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(qiáng)烈的社會共識,使決策者納入規(guī)劃,著力推進(jìn)發(fā)展;讓企業(yè)家爭相投資,傾心打造產(chǎn)業(yè);令消費(fèi)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(lán)海才能藍(lán)光四射、活力無限,成為農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的勁旅。

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