白色農業(yè)將成為２１世紀農業(yè)發(fā)展的新途徑

劉仁梅　馬　驥

摘要介紹了白色農業(yè)提出的背景、含義、特征以及國內外發(fā)展現狀與趨勢，分析了白色農業(yè)中的六大產業(yè)和白色農業(yè)的意義，提出了白色農業(yè)的開發(fā)對策，以期促進白色農業(yè)的開發(fā)與發(fā)展。

關鍵詞白色農業(yè)；背景；含義；特征；意義；對策

中圖分類號S188文獻標識碼A文章編號 1007-5739（2009）06-0281-03

1白色農業(yè)提出的背景

傳統(tǒng)農業(yè)以太陽為直接能源，利用綠色植物通過光合作用生產動物飼料、人類食物，為人類的生存做出了巨大貢獻。但是，人們也為此付出了沉重代價，如農產品中有毒化學物質大量殘留、破壞生態(tài)平衡、污染環(huán)境等。從大量的教訓中人們不得不對農業(yè)的持續(xù)發(fā)展重新審視[1]。

人類從依靠采集、漁獵為生到靠放牧、種地的原始農業(yè)為生，大約發(fā)生在10 000多年前的新石器時期?，F在世界已經進入現代農業(yè)時代，但人們在謀劃農業(yè)發(fā)展時，依然跳不出2個框架，一是對土、水、種、肥這些基本要素進行改良的框架；二是植物種植業(yè)、動物養(yǎng)殖業(yè)這兩大產業(yè)結構的框架。跳不出這2個框架，農業(yè)的創(chuàng)新就只能停留在小打小鬧的技術層面，實現不了真正意義上的原始性創(chuàng)新。只有從產業(yè)結構和生產模式的變革上突破，農業(yè)生產力才能獲得極大的解放和提高。從生態(tài)的角度看農業(yè)，不難發(fā)現傳統(tǒng)農業(yè)存在著3個問題：

（1）產業(yè)結構不健全。農業(yè)是開發(fā)利用生物資源的一門產業(yè)。自然界的生物資源可分為3大類：植物、動物和微生物，而傳統(tǒng)農業(yè)只限于對動、植物資源的利用。這種二維結構的農業(yè)既浪費資源又破壞生態(tài)，具體說有以下幾種副作用：①浪費資源。一株玉米需要夏、秋2季才能長成，卻只有若干籽?？晒┦秤?；一頭牛屠宰后可直接利用的部分也不到1/2。算下來，每年約有50%左右的農業(yè)生產物成為廢棄物。②破壞生態(tài)。為了增產糧食，人們除增加復種指數外，不得不大面積毀林墾荒，開山造田，圍湖造田，造成水土流失、土壤鹽堿化、荒漠化，引發(fā)洪澇災害等生態(tài)災難。③污染環(huán)境。為了農業(yè)豐收，人們不惜將珍貴的不可再生資源——石油、煤炭、天然氣等轉化為化學肥料和化學農藥等，污染了人類的生存環(huán)境。④危害健康?；屎突瘜W農藥使農副產品帶有殘留毒物，造成人類生存繁衍危機。

（2）農業(yè)主產品——糧食的分配方式不科學。據測算，世界糧食總量的42%供人吃，43%供牲畜吃，其余為種子和工業(yè)用料，人、畜消費幾乎各占1/2。隨著人口增長，勢必加劇“人畜爭糧”矛盾。

（3）生產模式單一。露天生長、“土里摳食”是傳統(tǒng)農業(yè)的生產模式。即使是利用衛(wèi)星定位、微機控制、機器人和拖拉機操作的現代“精確農業(yè)”，也沒能脫離“土里摳食”。傳統(tǒng)農業(yè)占用大量土地，消耗淡水資源的60%～70%，形成農作物“與人爭地”、“與人爭水”的尖銳矛盾[2]。1986年，我國學者包建中研究員提出了“發(fā)展高科技應創(chuàng)建三色農業(yè)——綠色農業(yè)、白色農業(yè)、藍色農業(yè)”的新觀點[3]。

2白色農業(yè)的含義及特征

白色農業(yè)是以蛋白質工程、基因工程和酶工程為基礎，以基因工程全面綜合利用組建的工程農業(yè)。白色農業(yè)生產環(huán)境高度潔凈，其產品是無污染、無毒副作用、有益人和動物健康的高度安全食品，加之人們在工廠車間穿戴白色工作服帽從事勞動生產，故形象化地稱為白色農業(yè)[4]。白色農業(yè)依靠人工能源，不受氣候限制，可常年在工廠大規(guī)模生產，節(jié)土、節(jié)水、不污染環(huán)境，資源可循環(huán)利用，是目前我國農業(yè)改革中比較切實可行的路子[5]。其特征如下：

（1）生物工業(yè)型農業(yè)。傳統(tǒng)農業(yè)是以水、土為基礎的綠色植物種植業(yè)。而白色農業(yè)是應用高科技開發(fā)豐富的微生物資源寶庫的工業(yè)型農業(yè)。它依靠人工能源，不受氣候和季節(jié)的限制，可常年在工廠內大規(guī)模生產。

（2）拓展型農業(yè)。白色農業(yè)拓寬了傳統(tǒng)農業(yè)的生產領域，變革傳統(tǒng)農業(yè)“單相形態(tài)”的生產模式為“多相形態(tài)”的生產模式。即綠色“露天農業(yè)”與白色“工廠農業(yè)”并存；綠色、白色的“陸地農業(yè)”與藍色的“水生農業(yè)”共興。白色農業(yè)的發(fā)展有助于傳統(tǒng)的“二維”農業(yè)向新型的“三維”農業(yè)轉變。

（3）資源節(jié)約型農業(yè)。傳統(tǒng)的綠色農業(yè)資源利用不經濟，1年勞動生產出的產物，一般只能直接利用40%～50%，其余作為廢棄物處理。而白色農業(yè)，可將動植物的有機廢棄物經微生物處理轉化為飼料或食物，從而節(jié)約了資源，實現資源的循環(huán)綜合利用。

（4）高效環(huán)保型農業(yè)。白色農業(yè)把傳統(tǒng)綠色農業(yè)向光（陽光）要糧、向地要糧的生產方式，轉變?yōu)橄虿荩ń斩挘┮Z、向廢棄物要糧的生產方式。與傳統(tǒng)種植業(yè)生產糧食相比，它具有生產周期短，高產、高效，產品無污染、

無毒副作用，節(jié)約水土資源，不污染環(huán)境，資源可綜合利用的特征[6]。

3國內、外白色農業(yè)的現狀與發(fā)展趨勢

在20世紀80年代中期，美國已經創(chuàng)辦300家生物工程公司，由生物工程科學家和企業(yè)家聯(lián)合投資或者是生物工程專家獨立經營。在基因工程方面所取得的成就舉世矚目，如孟山都公司和杜邦公司分別投資1.5億美元和8 500萬美元建立新的生物技術研究所。日本的生物工程技術開發(fā)公司也發(fā)展到近300家，他們把力量用在消耗原材料和能源較少的部門上來，結果使發(fā)酵工程、酶工程得到迅速發(fā)展。日本發(fā)展生物產業(yè)的途徑，是依靠原有大型食品、飲料、醫(yī)藥、化工企業(yè)，而不是去建立許多新的生物產業(yè)。這一“借雞生蛋”的辦法效果很好。原蘇聯(lián)在加速生物工程的工業(yè)化過程中，確定生物工程研究的重點放在農業(yè)上，用啤酒廠廢液年產單細胞蛋白約1 000萬噸。據美國商務部測算，全世界生物技術產品市場規(guī)模2000年最少達150億美元，甚至可能達到1 000億美元。

我國生物技術發(fā)展，一要不失時機地為農業(yè)生產服務；二要從實際出發(fā)，把生物技術中已經突破的技木推廣應用的同時，從基礎研究上進行一些重大問題的探討。國內在北京成立了白色農業(yè)研究所，研究開發(fā)微生物飼料替代糧食飼料發(fā)展養(yǎng)殖業(yè)、生物肥料、生物農藥，食用菌、微生物發(fā)酵工藝和設備的研制等。山東引進了日本酵素菌技術，它能夠催化分解作物秸稈制成各種酵素菌肥料、飼料，廣泛適用于種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)。新疆研制了秸稈發(fā)酵活干菌，又稱秸稈微貯飼料，并廣泛開展微貯推廣，用于秸稈養(yǎng)牛業(yè)。以蘇云金桿菌制劑（Bt）為代表的生物農藥，防效與國外同類產品相當，達到或超過對照農藥滅多威和殺蟲雙。據估計，21世紀初人類對食品的需求將增長1倍，這一增長按常規(guī)農牧業(yè)措施是難以實現的。2000年，農業(yè)包括畜牧業(yè)5/6的增長要靠生物技術和其他科技增產措施來實現。如母雞每天生產1個蛋算是高產了，1頭牛一般每天才增重0.5kg，而微生物只要有適合的條件，1d可生產1 250kg的單細胞蛋白質。因此，白色農業(yè)是“替代糧食”的有效途徑，也代表了未來農業(yè)發(fā)展的方向[7]。

4白色農業(yè)中的六大產業(yè)

白色農業(yè)主要指在微生物食品、微生物飼料、微生物肥料、微生物農藥、微生物能源、微生物生態(tài)環(huán)境保護劑等6個方面實現微生物資源開發(fā)利用的產業(yè)化。目前國內、外在這6個領域的研究和應用已呈現出美好前景。

（1）微生物食品。微生物是目前世界各國競相開發(fā)的新蛋白質資源，其蛋白質含量一般在30%～50%之間。利用單細胞蛋白質生產高蛋白質新型人造食品，前景十分廣闊，如用每年世界石油產量的1%作原料，利用微生物工程來生產單細胞蛋白質，可供10億人吃1年。據推算，1座占地不多、年產1 000萬噸單細胞蛋白質的微生物工廠，相當于12萬公頃耕地生產的大豆蛋白，或2 000萬公頃草地飼養(yǎng)的牛羊所產出的動物蛋白質[8]。利用微生物生產的真菌肉、食用油等在英國、法國、日本已規(guī)?；a，產品已在超級市場出售。由小球藻制成的食品面包已在日本實現規(guī)?；a。螺旋藻被聯(lián)合國糧農組織稱為“人類未來的糧食”、“人類最佳保健品”，素有“植物肉”之稱。1kg蘑菇所含蛋白質相當于2kg禽肉或3kg雞蛋的蛋白質含量。與植物性食品相比，食用菌中蛋白質的含量是小麥、玉米的幾倍，大白菜、番茄的幾十倍。食用菌蛋白質中氨基酸種類齊全，幾乎所有的菇類都有8種人體必需氨基酸，并含有豐富的維生素和礦物質。許多食用菌還具有抗癌、降脂、提高機體免疫力的功效。國際食品界已將食用菌列為21世紀八大營養(yǎng)保健食品之一。中國的食用菌生產量和出口量均居世界首位。近年來，國內外還研究從食用菌中提取抗癌藥物及防腐劑、保鮮劑等，均取得了可喜進展。

（2）微生物飼料。發(fā)展微生物飼料生產，實現“人畜分糧”是我國當前白色農業(yè)的主體產業(yè)。利用作物秸稈、谷殼，以及工農業(yè)廢液、廢渣、廢氣，在微生物發(fā)酵作用下均可生產微生物蛋白質飼料。我國每年有5億噸作物秸稈，若將其中20%通過微生物發(fā)酵，就可獲得相當于4 000萬噸飼料糧的飼料，相當于我國目前全國1年飼料總消耗量的1/3，可有效解決人畜爭糧問題，大大推動畜牧業(yè)的發(fā)展，不僅能解決我國的糧食問題，還可以改善居民的膳食結構。

（3）微生物肥料。目前，國內外對微生物肥料的研究和生產及應用正處在熱潮中。我國研究生產的微生物肥料主要有微肥接種劑、微生物復混肥等。微生物肥料的使用可改善植物根際的微生態(tài)環(huán)境，調節(jié)土壤酶活力，幫助植株吸收養(yǎng)分，促進植株生長，提高植株自身的免疫力，增強其抗病能力。

（4）微生物農藥?；瘜W農藥長期使用后會破壞生態(tài)環(huán)境，有害人類健康，因而出現了微生物農藥的興起和發(fā)展，且在國際上已形成了大產業(yè)。目前應用的種類很多，有細菌、真菌、昆蟲病毒、抗生素等構成的殺蟲劑、殺菌劑、除草劑、井岡霉素殺菌劑等。

（5）微生物能源。我國微生物能源上應用最多的是沼氣。沼氣除了用于照明、炊事外，還可作生產用能。目前我國農村許多地方發(fā)展沼氣已不單作為能源建設，而成為一項有效的環(huán)保和生產建設。國外對微生物能源的利用主要是以微生物發(fā)酵生產的酒精替代汽油作汽車燃料，已取得實質性進展。由于微生物酒精既不散發(fā)有害氣體污染環(huán)境，又能解決石油緊缺問題，因此被譽為“21世紀的綠色能源”。

（6）微生物生態(tài)環(huán)境保護劑。近20年來，國外在開發(fā)微生物制劑消除空氣、水、土壤中的有毒氣體和有害物質方面成效卓著，許多“除臭劑”已規(guī)模生產并大面積推廣使用。日本的“EM”技術、美國的“EIA生態(tài)保護劑”、韓國的“樂土”等都是此類產品，已被我國引進并推廣應用，在消除畜禽糞便產生的惡臭和有毒氣體方面取得良好效果，受到廣泛歡迎。我國正大力發(fā)展畜牧業(yè)，微生物除臭劑的開發(fā)和應用具有廣闊的天地和美好的前景。微生物生態(tài)環(huán)境保持劑將會成為環(huán)保的一項新興產業(yè)[8]。

5發(fā)展白色農業(yè)的意義

中國改革開放總設計師鄧小平同志明確指出：“將來農業(yè)問題的出路，最終要由生物工程來解決，要靠尖端技術”。眾所周知，生物工程由4個部分組成：基因工程、細胞工程、發(fā)酵工程和酶工程。其中基因工程和細胞工程是植物、動物、微生物三大生物所共有的生物學特性，而發(fā)酵工程和酶工程則是微生物所特有的生物學特性。因此，從某種意義上講，微生物學在生物工程中占有重要的地位，而微生物資源的工業(yè)化生產利用，就是白色農業(yè)。

白色農業(yè)的科學基礎主體是微生物學，白色農業(yè)的技術基礎主要是生物工程。運用基因工程和細胞工程選育優(yōu)良高產菌株或構建多功能型的工程菌株、發(fā)酵工程和酶工程是實現微生物資源產業(yè)化的生產工藝技術。白色農業(yè)依靠人工能源，不受氣候和季節(jié)限制，可常年在工廠內大規(guī)模生產。大力發(fā)展生物工程技術，創(chuàng)建節(jié)土、節(jié)水、不污染環(huán)境、資源可綜合利用的工業(yè)型白色農業(yè)，是目前我國比較切實可行的農業(yè)發(fā)展新路。白色農業(yè)對微生物資源開發(fā)有著巨大作用。微生物飼料是白色農業(yè)的主體產業(yè)，是實現“人畜分糧”目標的物質基礎?？梢灶A料，隨著現代科技的發(fā)展，將來還會出現更多的白色農業(yè)新產業(yè)[9]。白色農業(yè)的主要意義在于：

（1）發(fā)展白色農業(yè)，有利于緩解我國人口膨脹與資源缺乏之間的矛盾。改革開放以來，我國農業(yè)和農村經濟得到了長足的發(fā)展，我國以占世界7%的耕地，生產了占世界24%的糧食，養(yǎng)活了占世界22%的人口。然而由于我國人口基數龐大，人口的增大速度很快。目前，我國每年新增人口1 500多萬人，預計到2030年，我國人口將達到16億人。16億人口生活在人均耕地不足667m²的土地上，而且在淡水資源嚴重不足（我國人均水資源占有量不足全球人均的1/4）的情況下，我國人口、資源和環(huán)境之間矛盾將更為激烈，而緩解人口膨脹與資源缺乏之間矛盾的有效途徑就是大力發(fā)展白色農業(yè)。因為白色農業(yè)是利用地球上豐富的微生物資源，通過發(fā)酵工程和酶工程，在工廠化條件下進行生產，占地面積很少，節(jié)約水源的農業(yè)。據估算，1座占地不多的年產10萬噸單細胞蛋白微生物工廠，相當于12萬公頃耕地生產的大豆蛋白或是2 000萬公頃草原飼養(yǎng)牛羊生產的動物蛋白[9]。因此，發(fā)展工業(yè)型的白色農業(yè)可以節(jié)省大量耕地，真正實現退耕還林（草）、退田還河（湖）的目標，有效緩解人口膨脹與資源缺乏之間的矛盾。

（2）發(fā)展白色農業(yè)，有利于實現“人畜分糧”的目標，解決糧食緊張問題。雖然自1978年以來，我國糧食總產量有了大幅度增長，但人均占有糧食并無相應大幅度提高。與此同時，1978年以來飼料糧占糧食總量的比例有較大幅度升高，1978年飼料用糧為4 575萬噸，至1994年達到13 224萬噸。目前，我國飼料糧占糧食總產量的比重約30%。隨著人民生活水平的提高、消費結構的變化，對肉、蛋、奶等畜產品的消費量不斷增加，這一比例還將提高（發(fā)達國家的比例一般為50%～70%，有的甚至高達90%）。傳統(tǒng)農業(yè)的“人畜共糧”體制引起的“人畜爭糧”矛盾是產生我國糧食壓力的主要原因之一。發(fā)展白色農業(yè)，將 “人畜共糧”的傳統(tǒng)調整為“人畜分糧”的新模式，可極大地緩解糧食緊缺問題。一方面，通過微生物發(fā)酵工程和酶工程生產單細胞蛋白（SCP）、菌體蛋白和食用菌等供人類食用，這既促進了人體所需營養(yǎng)素的有效供給，又降低了對口糧的直接消費。另一方面，利用微生物發(fā)酵技術及其他現代生物技術把農作物秸稈、農副產品下腳料等轉化成飼料，既節(jié)省飼料用糧，又有效地利用廢棄物資源，降低生產成本，提高經濟效益和生態(tài)效益。比如，目前我國年產農作物秸稈約6億噸，如果利用微生物處理2億噸秸稈作飼料，即可節(jié)約飼料糧8 000萬噸，這相當于我國年用飼料糧的一半以上[9]。

（3）發(fā)展農業(yè)，有利于生態(tài)環(huán)境保護，實現農業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。由于傳統(tǒng)農業(yè)“土里摳食”的生產模式，占用大量土地，消耗大量淡水資源，加劇了人地矛盾。這種人地矛盾還造成生態(tài)環(huán)境破壞等不利影響。化肥的長期施用導致土壤條件惡化，水體、土體和農產品污染；農藥的大量施用，不僅形成農產品農藥殘留，危害人體健康，而且農藥殘留已經成為我國農產品出口的重要限制因素；水資源污染與短缺也嚴重威脅著我國農業(yè)的持續(xù)發(fā)展。發(fā)展白色農業(yè)，為保護生態(tài)環(huán)境與實現農業(yè)的可持續(xù)發(fā)展開辟了新天地。通過微生物可以把農作物秸稈、農業(yè)廢棄物轉變成優(yōu)質的微生物肥料。微生物肥料可活化土壤中難以利用的N、P、K及其他營養(yǎng)元素，提高土壤養(yǎng)分供應能力和保水、保肥能力，提高土地資源的持續(xù)生產能力，還能增強農作物抗病性，減少農藥施用量。微生物農藥高效、安全、無殘留，不殺傷天敵，有利于生態(tài)平衡，并且可大幅度減少化學農藥的施用，有效降低農產品中的有毒物質殘留。微生物飼料可促使畜禽腸道有益菌群建立，抑制病原菌繁殖，提高動物防病抗病能力，減少化學獸藥和抗生素使用量，降低農藥在畜產品中的殘留，為人類提供安全、優(yōu)質的畜產品。白色農業(yè)的微生物生態(tài)環(huán)保劑，可直接消除水、土壤和空氣中的有害化學物質，消除污染，提高資源利用率[6]。

6白色農業(yè)的開發(fā)對策

（1）選準項目，抓住技術關鍵。著眼于再生資源利用，不受原料的限制，生產步驟、生產過程具有連續(xù)性、周期短、成本低、對環(huán)境污染少等特點。突出特色，立足實際，開發(fā)系列產品，增大市場占有率。

（2）構建生產龍頭企業(yè)，注重名優(yōu)新產品開發(fā)。勞動者素質要與開發(fā)白色農業(yè)生產技術規(guī)程相適應，要加強培訓技術骨干。增強龍頭企業(yè)對配套產業(yè)的帶動能力，加大技術引進和推廣應用力度。集中必要的資金、技術、人才對眼下雖未成大器，但有明顯開發(fā)優(yōu)勢、市場前景廣闊的主導產業(yè)進行重點培育。

（3）選準突破口。要使現代科技成果與當地資源進行合理嫁接，加速科技成果物化，盡快形成新的科技企業(yè)。

（4）以開發(fā)研究與質量監(jiān)測作保證，引導白色農業(yè)深入發(fā)展。

（5）國家政策現向西部傾斜，東西合作中重視白色農業(yè)技術及人才的引進。

（6）科技、財政、信貸投資計劃中，對白色農業(yè)項目需重點支持[7]。

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