农业的本质是开发利用生物资源 ，传统农业是利用植物、动物资源的“二物”农业。有史以来 ，人类的农业活动主要集中在植物和动物 ，虽然对微生物也有所利用 ，如食用菌的收罗、制酒酿醋等 ，但多处于自然状态。随着高科技的深入生长 ，近百年来 ，人类的农业活动逐渐从中观世界分别向着宏观世界和微观世界两端延伸。在宏观世界里 ，如太空种子、太空种植、火星地球化的探索。在微观世界里 ，微生物的开发利用已经形成微生物肥料、微生物饲料、微生物能源燃料、微生物食品、微生物药品和微生物清洁剂六大领域。虽然技术上已不成问题 ，但社会的认知度却远远不够。因此 ，变植物、动物的“二物思维”为植物、动物、微生物的“三物思维”是农业生长的新理念、新使命、新领域。利用微生物技术开发农作物秸秆等废弃物是“点草成金” ，开发禽畜粪便是“点粪成金” ，而这项技术自己则是“点废成金”。且它具有“六不争”的特点：即不与人争粮 ，不与粮争地 ，不与地争肥 ，不与农争时 ，不与农产物争市场 ，不与其他争资源。
陷入困境的二物思维
传统农业生产对自然资源的掠夺式开发使农业生产所依赖的自然环境日趋恶化 ，从基础上制约了农业生产的可连续生长。我国要实现农业可连续生长的战略目标 ，就要向地球生物圈学习——植物生产、动物消费、微生物剖析还原 ，形成循环往复、生生不息的农业循环系统。将传统农业调整为植物、动物和微生物资源组成的“三物”农业 ，是实现农业可连续生长的战略性调整之一。微生物农业是遵循生态学原理 ，利用微生物——剖析者的作用 ，开发农业生物的潜在生态位 ，充实地利用农业生物量资源 ，尤其是残渣废物的利用 ，有利于能量的转化和物质的循环利用。同时 ，生长微生物农业有利于实现农产物工厂化生产 ，有利于改善农业生态环境 ，可将微生物在农业生态系统中的被行动用主动化、隐性作用显性化 ，从而形成地球生物圈的良性循环 ，有利于资源的永续利用 ，实现农业的可连续生长。这也是中央关于“绿色化”生长理念在农业领域的具体体现。
微生物在地球上无处不在 ，在80多千米的高空 ，在11千米的海底 ，在2000米的地下 ，都可以找到微生物的踪迹。微生物物种富厚 ，未知者甚众。有人预计他们的种类可达1万亿种 ，但我们却知之甚少 ，各国的学者已经用分子生物学手段确切证明 ，迄今为止仍然有90%－99%的微生物未被认识。
动物、植物和微生物是生物资源的三个支柱。但是 ，恒久以来由于受科学技术能力的局限 ，我们只在植物和动物二物思维二等中观世界里打转转 ，在微生物上考虑的不多 ，尽管人类对微生物的利用已经有很长一段时间。二物思维已经使农业陷入困境。
一是资源承载力已经超限。农业有三大系统 ，分别是耕地农业、草地农业和捕捞农业。种植业现在最大的问题就是土地 ，土地资源已经非常紧缺。我国人均土地占有只是美国的十三分之一 ，加拿大的十八分之一。连比我们穷的印度 ，土地占有都比我们多 ，是我们的1.2倍。革新开放以来 ，有3亿多亩耕地被都市与工业占了；草地系统超载过牧。草原退化越来越严重 ，由于气候干燥 ，放牧过度 ，易造成牧草生长不良 ，笼罩率降低 ，甚至引起沙化。草场退化可使载畜量降低 ，影响和限制畜牧业的生长 ，大到影响到整个地域的生态环境。“三江源”地域已经泛起草场退化 ，鼠害放肆 ，气候变暖使蒸发量连续增高 ，水源涵养功效连续下降的现象。第三个系统是捕捞系统。中国是世界上惟一一个海洋养殖大于海洋捕捞的国家。主要靠养殖来解决水产物的问题。中国水产物的消费能力比其他国家大得多。我们现在是每年人均37公斤 ，消费量惊人。发达国家平均26公斤 ，生长中国家平均18公斤。
二是生态环境恶化。为了高产高效 ，过量使用农药化肥、除草剂以及动物使用的抗生素。现在面临的污染越来越严重。特别是江河湖海等富营养化等问题。太湖的蓝藻、安徽巢湖的蓝藻等事件给当地的经济与生态带来了巨大的破坏。地表水的污染也到了十分严重的田地。据有关方面视察 ，我们现在地表水可以测出68种抗生素 ，还有90多种非抗生素类的药。现在是无河不污。中国每年生产的抗生素是21万吨 ，人均消费138克。美国是13克 ，我们是人家的10倍还多。在这种生态环境中从事农业生产 ，产物质量一定大受影响。
三是动植物之间的生态循环链条中断。传统农业遵循的基本规律是一个关闭的内循环。农作物种出来 ，种子给人吃了 ，根茎叶喂牲畜 ，人畜粪便又回到田里作为农作物的肥料。我们的农业生产就是在这样的一个循环体系中缓慢向前生长。现代农业打破了这样一个关闭的内循环 ，注入了两个外力；一个是从石油中提炼的农药化肥 ，第二个外力是机械取代了人力畜力。现代农业注入这两个外力之后整个内循环链条被打破 ，生态循环链条中断 ，农业就泛起了许许多多的问题。如不光生态环境恶化 ，而且土地质量严重下降等。
点废成金的三物思维
高科技的介入使微生物的开发成为一个新兴的战略型工业 ，微观世界的开发现在已经使农业生物化进入了一个不行思议的田地。农业向未来进军 ，有这么一些基本特征。一是由平面向立体生长。美国、以色列、法国都在搞农业摩天大楼。一座30层的摩天大楼 ，可以种养100多种动植物。够5万人一年的消费。二是由自然化向设施化生长。2012年我国设施农业面积已占世界总面积的85%以上 ，其中95%以上是利用聚烯烃温室大棚膜笼罩。三是由化学化向生物化生长。现代农业向生物技术领域迈进。近年来 ，我国生物工业保持20%以上的增速 ，2014年生物工业产值达3.16万亿元 ，微生物的开发将是未来农业生物化的重中之重。四是由人控机械化向电脑自控化生长。物联网在农业中的运用使得种、管理、采摘、包装、蕴藏、运输等能够实现智能控制。五是由陆地化向海洋化生长。用海水浇灌的农作物科学家已经试验乐成。未来的海洋文明不是以贸易为中心 ，而是以生产为中心 ，要在海洋建大农场。六是由地球化向太空化生长。已经有100多种农作物带上太空试种乐成 ，未来我们将在太空上搞一些种植农场。借鉴太空站技术 ，农作物放在太空上种 ，用传输器采摘下来供人类食用。七是由生产化向移民化生长。美国的火星地球化的革新计划 ，试图在不远的将来 ，将人类移民至火星。
当今世界 ，人类有三大前沿科技 ，即生物技术、新能源技术和信息技术 ，其中微生物技术与人类的健康长寿关系最为密切 ，在这一领域的研究正突飞猛进地生长。一个健康人身上携带的微生物总重最多不会凌驾体重的3% ，但如果论细胞数量 ，微生物是人体细胞的10倍。每个人携带的微生物种类都有着或多或少的差异 ，如指纹一样唯一无二。微生物就是一切难以用肉眼看见的微小生物 ，包罗细菌、真菌这些单细胞生物 ，也包罗病毒、立克次体这些非细胞生物。至于微生物群组 ，就要从微生物奇特的进化特点说起。多细胞生物的传宗接代周期少则以月计 ，多则以年计。而细菌这样的微生物在条件适宜的情况下 ，只需几十分钟就能发生新一代。这样高速的繁殖令它们有着远高于多细胞生物的进化速度 ，能不停修改自己的基因去适应环境。在微生物研究中 ，很难像研究大熊猫、白鳍豚一样去研究单一微生物物种 ，而是要研究聚集生活在一起的、所有具备差异基因的微生物。这些微生物组合在一起就被称为微生物群组。微生物对人类来说意义重大。例如 ，肠道中大概包罗一千余种差异的微生物 ，而且种类组成还在不停变化。吃的食物差异 ，肠道中就会滋养出差异的微生物种类。近年的生物学研究发现 ，肠道微生物群组竟然还是人体免疫系统的一个组成部门 ，是抵御致病微生物的第一道屏障。不仅如此 ，某些肠道微生物的排泄物还会对我们的身体发生显著的调控作用 ，令我们罹患肥胖症、二型糖尿病或是直肠癌 ，甚至影响到神经系统 ，让我们更快乐或更忧郁。对微生物的进一步研究、利用能让我们生活得更健康。在食品工业中使用双歧杆菌等益生菌作为添加剂 ，可以减少肠道熏染的几率。凭据这个思路 ，今后或许可以通过在食物中添加特定的益生菌来治疗诸如糖尿病、癌症等疾病。这些传统上要靠药物解决的疾病 ，今后也许只需吃点微生物就可以搞定。2016年5月 ，美国总统奥巴马宣布启动“国家微生物群组推动计划” ，将研究目标锁定整个生态环境中的微生物群组。随着该计划的启动 ，人类将积累更多这方面的知识 ，缔造更有利于人类的微生物环境（叶盛《微生物造就纷歧样的你》）。
仅就生长微生物农业而言 ，一是利用微生物技术处置 ，“点草成金” ，实现废弃物的无害化和再利用。当前 ，农业生产中发生的废弃物处置粗放、综合利用水平不高的问题日益突出。据估算 ，全国每年发生畜禽粪污38亿吨 ，综合利用率不到60%；每年生猪病死淘汰量约6000万头 ，集中的专业无害化处置比例不高；每年发生秸秆近9亿吨 ，未利用的约2亿吨；每年使用农膜200万吨 ，当季回收率不足2/3。这些未实现资源化利用无害化处置的农业废弃物 ，实际是放错了地方的资源。生长微生物农业 ，这些有机废弃物经微生物发酵就能转化为饲料、沼气、生物乙醇等 ，实现农业废弃物的无害化和再利用。
二是可以实现农产物的工厂化生产 ，缓解粮食紧缺的矛盾。微生物农业是具有高科技生物工程内涵的“发酵工程”和“酶工程” ，可实现农产物的工厂化生产。我国农作物秸秆 ，通过微生物发酵工程变为饲料 ，可以获得相当于400亿千克的饲料粮 ，这相当于目前全国每年饲料用粮的1/2。一座占地不多年产10万吨单细胞卵白的微生物工厂 ，相当于12公顷耕地生产的大豆卵白或0.25亿公顷草地饲养的牛羊所生产的动物卵白 ，数目十分可观。利用秸秆类的农业有机废弃物——稻草、稻谷壳、玉米芯、棉子屑、锯木屑、甘蔗渣和泥碳配制成食用菌的培养基 ，可获得饲料生产（底料作畜禽的优质饲料）和食用菌生产的双丰收。微生物饲料制剂包罗单细胞卵白饲料、菌体卵白饲料、饲用酶制剂、真菌饲料添加剂、维生素类添加剂、抗生素类制剂、氨基酸类、活体微生物类、发酵饲料等。其混配在饲料中可起到资助消化、促进生长以及提高畜禽自身免疫力 ，防病治病的作用。微生物饲料制剂由于可工厂化生产 ，效率高 ，且有利于环境�；ざ找媸艿饺嗣堑闹厥印Ｐ矶辔⑸锍丝勺魉橇咸砑蛹� ，还可用于发酵工程来生产大量饲料 ，实现人畜分粮 ，缓解粮食紧缺的矛盾。近年来 ，农业生产上利用残渣食物链进行食物生产也越来越多 ，尤以食用菌为纽带的生态模式效果明显。微生物菌体以其富厚的卵白质、氨基酸及维生素含量列为重要营养食品 ，许多食用菌品种还以其突出的抗癌、降脂、增智及提高机体免疫力的功效而成为首屈一指的保健食品。国际食品界已将其列为21世纪的八大营养保健食品之一。据科学预计中国菌物种约有18万种左右 ，其中大型真菌约2.7万种。目前已发现并报道的食用菌有710多种 ，其中能进行人工栽培的约有50种 ，已经形成规模的商业栽培有15种左右。
三是可以改善农业生态环境 ，实现农业可连续生长。21世纪人类社会生长的首要问题是生态环境�；の侍狻Ｅ┮⒒实拇罅客度� ，给生态环境造成了严重的破坏 ，对大气、土壤和水体造成了差异水平的污染。为了促进我国农业的可连续生长 ，微生物在农业生产中必将饰演更为重要的角色。生长微生物农业 ，一方面减少农业废弃物污染 ，将有机废物变废为宝 ，有利于生态环境�；�；另一方面 ，微生物农业中的生态环境�；ぜ� ，还可直接清除空气中的废气、污水和土壤中的有害化学物质 ，是国际上正在兴起的一项新工业。生长微生物农业不仅可以满足人们对食品数量增加、质量改善和食品宁静的需求 ，而且可以有效地提高动、植物资源利用率 ，改善和�；ど肪场�2013年 ，美国出书了《微生物养活世界》一书 ，强调通过调控土壤微生物区系能够增产20% ，减少20%的化肥与农药 ，是未来环境友好、经济高效农业的新出路。
我国高度重视生物技术和工业的生长 ，出台了一系列战略规划 ，研发投入连续增加 ，取得了一批标志性科技结果 ，在世界上首次解析葡萄糖转运卵白晶体结构 ，治疗Ｔ细胞淋巴瘤新药西达本胺上市 ，人工角膜“艾欣瞳”投产。微生物的开发工业前景也是十分广阔。以食药用菌为例 ，现在我们对于食用菌的消费非常有限。现在全国人均只有60克。营养专家说每人每天应该消费250克以上 ，那就是半斤多 ，如果按这个数量去计算 ，那么就需要1.2亿吨。现阶段中国每年的食药用菌产量3000多万吨 ，产值是2000多亿元 ，这也就意味着 ，整个工业的的产值规模 ，差不多在这个基础上要翻3倍以上 ，到达一个万亿级的工业。
高营养的价值使得微生物的开发成为时代的宠儿。中国共产党人已经向全世界允许两个百年目标。第一个百年目标是全面建成小康社会。建成小康社会之后就是要建设健康中国 ，而健康的核心就是首先要把吃的工具解决好。微生物营养的富厚和转化 ，是未来人类营养链的重要一环。以食用菌为例 ，现代科学研究的最新结果表明 ，食用菌不仅具有很高的营养价值 ，而且有极好的药用效果。特别是食用菌中的真菌多糖、抗菌素、核酸、核苷酸、有机锗、有机硒等许多药用身分 ，对人体细胞的修复作用和在治疗肝炎、心血管性疾病、特殊疑难病症、抗衰老等方面已显示出极大的优越性 ，成为人类筛选新的抗癌药物、抗艾滋病药物、抗菌素药物的一条重要途径。
前景广阔的微生物开发
凭据《中国微生物资源生长陈诉2016》分析结果 ，2001－2015年 ，中国在微生物资源领域取得巨大生长。中国微生物领域论文发文量位于世界第二 ，仅次于美国；中国微生物领域专利族数量世界第一 ，从全球排名来看 ，中国于2009年成为微生物领域果然专利数量最多的国家；据全球微生物收藏中心信息网（CCINFO）统计 ，中国菌种收藏中心共33个 ，可共享的收藏菌株182235种 ，收藏的菌株总量为世界第4位；世界各收藏中心共保有96907个用于专利法式的生物质料 ，中国的CGMCC收藏专利菌株为11977株 ，排在第2位。我国的微生物研发利用已步入快车道。
1.微生物肥料
土壤是作物赖以生长的基础。“镉大米”事件曾引发社会的广泛关注 ，为我们敲响了土壤污染的警钟。近期 ，环境�；げ亢凸磷试床孔隽艘桓鋈寥牢廴咀纯龅氖硬� ，视察发现全国土壤总超标率16.1% ，土壤污染已经成为我国许多地方的“公害”。随着化肥的大量使用 ，化肥的利用率不停降低已是众所周知的事实 ，化肥污染也越来越被重视。数据显示 ，近年来我国化肥的使用量上涨了4.5倍 ，但我国粮食产量仅增长了82.8% ，三大粮食作物氮肥、磷肥、钾肥的利用率仅为33%、24%和42%。我国农作物亩均化肥用量21.9公斤 ，远高于世界的平均水平（每亩8公斤） ，是美国的2.6倍 ，欧盟的2.5倍。中国的耕地肥力泛起了明显下降 ，全国土壤有机质平均不到1%。但是目前在农作物用肥上 ，依然存在过度施肥和用肥单一、照“老经验”施肥的情况 ，不仅犯了经验主义的错误 ，还加剧了土壤内在结构的不平衡 ，仅靠增加施用化肥数量来提高作物产量是有限度的。
作物所需要的营养元素主要是依靠土壤中生活的微生物的作用。微生物肥料已经成为植物营养与肥料中的重要组成部门 ，在提高养分转化利用率、维护植物健康生长、增产提质和保障可连续生产能力等方面具有不行替代的作用。随着人民生活水平的不停提高 ，尤其是人们对生活质量提高的要求 ，市场对绿色无公害的食品需求不停提升。在生产绿色食品的过程中 ，要求不用或尽量少用或尽量限用化肥、农药等化学物质。中国三大灌区之一河套平原的农民企业家杨兆麟 ，流转了2万亩土地。只种植了6000亩小麦 ，其余种植大豆。种植的大豆在收获之后 ，大豆留下的根瘤菌就酿成了来年小麦的天然生态肥料 ，既节约了生产成本 ，又提升了小麦的品质。2013年 ，他的小麦面粉通过了欧盟有机产物认证 ，同年中南海将它选为国宴用品。现在该品种面粉是30-260元一公斤 ，做成面条更贵 ，460元一市斤 ，而且还供不应求 ，提前3个月订货都订不到。微生物肥料既能�；ず痛俳┳魑锷ず吞岣咂分� ，又不会发生和积累有害物质 ，切合绿色食品和绿色农业的生长要求 ，也是推动农业供应侧革新、深化种植结构调整及提高资源要素的使用效率的应有之义。
目前 ，我国基本形成了微生物肥料工业 ，全国约有500个企业 ，年产量到达400万吨 ，微生物肥料己逐渐成为肥料家族中的重要成员 ，获得农业部临时挂号证的产物近500个 ，其中已有200多个产物转为正式挂号。在农业部挂号的产物种类有12个 ，包罗固氮菌剂、硅酸盐菌剂、溶磷菌剂、光合菌剂、有机物料腐熟剂、复合菌剂、微生物产气剂、农药残留降解菌剂、水体净化菌剂和土壤生物改良剂（或称生物修复剂）、复合生物肥和生物有机肥类产物。微生物肥料使用菌种种类不停扩大 ，所使用的菌种早已不限于根瘤菌 ，即使是根瘤菌种类也达10多种。其他的诸如种种自生、联合固氮微生物 ，纤维素剖析菌 ，PGPR菌株等 ，据统计 ，目前使用的菌种已达100多种。微生物肥料的应用效果不仅体现在产量增加上 ，而且体现在产物品质的改善、减少化肥的使用、降低病虫害的发生、�；づ┨锷肪车确矫� ，应用面积不停扩大 ，累计达2000多万公顷。
2.微生物饲料
健康动物肠道内生长着种种各样的微生物群落 ，种种微生物群落之间相互依存、相互制约 ，组成畜禽肠道内微生态系统的平衡 ，建立一个正常且平衡良好的肠道微生物区系对抵御病原性微生物熏染具有十分重要的意义。多年来 ，禽畜饲养中所用的饲料中 ，恒久添加化学促长剂和抗生素药品 ，形成对禽畜体内的有益细菌大量损害 ，给禽畜体内的病毒细菌造成了大量的繁殖空间 ，迫使禽畜免疫力下降 ，进而又使得消费者对禽畜抱有恐惧感。不间断地在配合饲料中添加抗生素等化学物质 ，如此形成了恶性循环 ，进一步导致禽畜免疫力下降。饲料原质料价格居高不下 ，饲料价格随之节节攀升 ，饲料转化率低等因素使得养殖户利润得不到保障。
微生物饲料包罗青贮饲料、糖化发酵饲料、单细胞卵白和氨基酸添加剂饲料等。大量的研究结果表明 ，微生物饲料添加剂作为一种“绿色”添加剂 ，在促进动物生长发育 ，提高免疫力、防病治病 ，改善饲料适口性和转化率等方面具有显著效果。通过微生物技术 ，饲料发酵剂发酵之后可以转化为动物爱吃的饲料 ，不仅�；ち嘶肪� ，还节省了饲料 ，这样一举两得。该技术的最大劳绩在于 ，它可以逐渐替代农用化学物质 ，取代激素和抗生素 ，生产出绿色食品。
中国农业大学农业部饲料工业中心乐成开发出了一种生产工艺简单、使用效果显著的微生物发酵浓缩饲料 ，生产成本在每吨3000元左右。在生长育肥猪配合饲料中添加15%-20%的发酵浓缩饲料就可以实现从20公斤到出栏的全程无抗生素饲养。经过北京地域6个猪场的饲养试验证明 ，在饲料成底细同的情况下 ，每头猪可以节省饲养成本20-38元 ，经济效益极其显著。目前北京地域已经有20多家规�；沓∈褂帽静� ，生猪总存栏数凌驾3万头。经国家抗生素残留权威检测部门分析 ，通过饲用该产物获得的猪肉中抗生素的残留量极低 ，远远低于欧盟宁静肉中抗生素残留的限量要求。
国内微生物饲料添加剂工业仍处于起步阶段 ，从事活性微生物饲料添加剂开发应用的企业约莫有400家 ，获得农业部生产批文的约有140家。国内微生物饲料添加剂年销售额约莫在20亿人民币 ，销售额在1亿元以上的不足5家 ，产物年销售额在3000万元以上的不外几十家 ，大多数企业的年销售额在1000万元以下。凭据目前国内饲料年生产总量和猪、禽、反刍和水产动物的养殖总量来计算 ，国内微生物饲料添加剂的市场容量在180亿元至200亿元之间 ，目前市场推广普及率约为10% ，市场空间极大 ，工业生长前景十分广阔。
3.微生物能源
能源是人类社会进步与经济生长的重要物质基础。近年来的能源�；突肪扯窕鹗澜绺鞴母叨戎厥� ，生物能源作为石油的替代能源已成为众多国家能源生长的一定趋势。自生物能源泛起以来 ，微生物就与之发生了千丝万缕的联系 ，无论是生物乙醇、生物柴油还是生物制氢 ，微生物都是生物反映的加入者。而该项研究为实现能源的可再生提供了又一种新的可能——微生物可直接合成燃料分子。
人们对生物能源并不陌生 ，早在19世纪 ，就泛起了现代生物能源乙醇。1902年 ，Deutz可燃气发动机工厂特意将1/3的重型机车利用纯乙醇作为燃料 ，随后的1925年至1945年间 ，乙醇被加入到汽油里作为抗暴剂�？梢运的病⑶褰嗍且掖嫉闹饕攀啤Ｋ孀畔执际醯纳� ，利用微生物对生物质加工制备生发生物能源已成为开发可再生能源的主要偏向之一。例如 ，巴西用乙醇发生菌生产的乙醇1990年已到达1.6×107立方米 ，足够供应200万辆汽车的驱动能源之需要。2012年 ，美国加利福尼亚州一家公司生产出基因改良的细菌 ，能够从3公斤干海藻中生产出1公斤乙醇。为了不影响粮食产量 ，纤维素乙醇应运而生 ，并迅速成为研究热点。2000年以后 ，以藻类燃料为代表的生物柴油一度受到了格外的关注 ，也成为第三代生物能源的代表。
欧盟委员会积极推进生物燃料生长 ，制定了2015年生物燃料占运输燃料消费总量8%的目标。2011年8月16日 ，美国白宫宣布推出一项总额为5.1亿美元的计划 ，由农业部、能源部和海军配合投资推动美国生物燃料工业的生长 ，此外美国还通过执法手段强制在运输燃料中添加生物燃料 ，具体比例是柴油中添加2%的生物柴油 ，汽油中添加5%的燃料乙醇。英国政府从2006年起要求生产运输燃油的能源企业必须有3%的原料来自可再生资源 ，而且比例将逐年提高。据国际能源机构（IEA）的数据 ，2010年全球生物燃料日产量为182.2万桶 ，2011年降至181.9万桶。
受工业经济迅猛生长和中产阶级膨胀推动 ，中国能源消耗费已经占全球能源消费的21%。尽管中国鼎力投资可再生能源 ，煤炭仍是我国最主要的能源。中国工业占GDP将近50% ，使用了近70%的能源。中国近50%的原油依靠进口 ，能源宁静和外交政策受到重大影响。石油进口主要来自中东 ，但安哥拉日益成为主要进口国。天然气在中国能源组成中占比很小 ，但2007年中国成为天然气净进口国。凭据目前以煤炭为主导的能源结构 ，2020年我国将面临至少10亿吨尺度煤的能源缺口。而凭据中国工程院的研究 ，2050年我国人均装机容量要到达美国2002年的人均装机容量的一半水平 ，就得需要电力装机24亿千瓦 ，而通例能源发电即使发挥到最大能力也只能提供17亿千瓦的装机容量 ，距24亿千瓦至少有30%的缺口。我国水电开发潜能巨大 ，但也容易导致生态链的断裂。美国现阶段正在逐步开展拆坝运动 ，也正是实验恢复大坝周边地域生态系统。在中国四各人鱼产地之一的湖北省 ，长江大坝没筑之前 ，每年的鱼苗产量200亿尾；筑了之后 ，每年的产量2亿尾 ，产能下降99%。中国政府一直鼎力投资可再生能源 ，竭力降低对煤炭的依赖。2011年中国成为可再生能源规模最大的国家 ，装机容量到达133吉瓦 ，美国只有94吉瓦。
4.微生物食品
微生物都是核酸和卵白质的实体 ，大多是单细胞 ，用发酵法生产这些单细胞微生物就可以得到极为富厚的单细胞卵白。微生物的繁殖速度惊人 ，一头体重500公斤的牛 ，每天只能合成0.5千克的卵白质。而500千克的活菌体 ，只要有合适的条件 ，在24小时内能够生产1250千克的单细胞卵白质。单细胞微生物制造出来的卵白质可以制造人造肉、人造鱼、人造面粉等食品。发酵食品是人类巧妙地利用有益微生物加工制造的一类食品 ，具有奇特的风味 ，富厚了我们的饮食生活 ，如酸奶、干酪、酒酿、泡菜、酱油、食醋、豆豉、乳腐、黄酒、啤酒、葡萄酒 ，甚至还可包罗臭豆腐和臭冬瓜 ，这些都是颇具魅力而恒久为人们喜爱的食品。现在中国的食用菌工业已经成为农业工业中的第五大工业 ，产量凌驾了3280万吨 ，产值凌驾了2400万元。其中药用菌占有重要的份额。仅灵芝一项 ，2015年的净出口量凌驾了20个亿。中国的食用菌工业在供应侧革新 ，国民经济进入新常态 ，特别是在2015年开始的精准扶贫中 ，食用菌工业都发挥着不行替代的作用。正是因为食用菌具有不与人争粮 ，不与粮争地 ，不与地争肥 ，不与农争时 ，不与农产物争市场 ，不与其他争资源的优势 ，发挥着推进循环经济的不行替代的作用。在供应侧革新中 ，工业结构的调整 ，很多地方都把食药用菌作为首选。在精准扶贫中 ，很多省区都把食药用菌 ，特别是药用菌的栽培作为脱贫致富的重要选择之一。因此 ，我们全国的药用菌工业的企业家、科学家 ，特别是战斗在第一线的事情人员 ，都有着重要的历史责任。当前 ，食药用菌工业面临着很多问题 ，亟待解决。譬如 ，我们的品种 ，我们的规�；耘� ，我们的深加工�；褂惺谐∪绾未葱隆⑷绾喂娣丁⑷绾紊へ酱饩龅奈侍狻�
5.微生物药物
人类认识微生物的历史源远流长 ，但有目的地从微生物次级代谢产物中发现新药的历史 ，至今不到70年。法国微生物学家路易·巴斯德曾经实验将狂犬患者的唾液注射到兔子体中 ，并进一步从中提取和制成可供免疫用的弱化疫苗 ，1885年在一个9岁的患狂犬病的孩子身上试用 ，获得乐成。这一研究结果其时被誉为“科学纪录中最杰出的一项” ，开创了药物微生物技术的新时代。英国细菌学家亚历大·弗莱明 ，首先发现青霉素。后英国病理学家弗劳雷、德国生物化学家钱恩进一步研究革新 ，并乐成地用于医治人的疾病。青霉素的发现 ，是人类找到了一种具有强大杀菌作用的药物 ，结束了熏染病几乎无法治疗的时代；今后泛起了寻找抗菌素新药的热潮 ，人类进入了合成新药的新时代。微生物制药技术作为一项新兴的技术 ，在世界各国卫生医疗、环境�；さ攘煊蛞丫〉昧俗吭降慕峁Ｅ访廊盏裙巡钜焖降刂贫私窈蠹甘昴谟蒙锕倘〈Ч痰恼铰约苹� ，可以看出工业微生物技术在未来社会生长过程中的重要职位。如胰岛素、氨基酸、牛痘等微生物制药技术成熟生长的产物。有关报道称 ，武汉大学生命科学研究所已乐成将人的基因移植到水稻 ，进而从稻谷中提取过去只能从人的血液中才气提取的人体血清白卵白 ，一亩水稻可提取2公斤。该技术一旦面市 ，将像人工合成胰岛素一样 ，大大提升人的健康水平。胰岛素过去只能从�；蛑砩砩咸崛� ，一头�；蛑碇还灰桓鎏悄虿∪艘恢艿挠靡Ｈ斯ず铣杉际趵殖珊� ，完全满足了市场需求。我们目前人体血清白卵白缺口甚大 ，年需求量为110-120吨 ，缺口高达60-80吨 ，该项技术将彻底结束供不应求的局面。
农药的残留是一个恶性循环。农作物用了农药之后 ，人吃了种子发生抗药性 ，根茎叶喂了牲畜 ，牲畜的粪便留流到土壤里面 ，使土壤里面含有农药残留 ，再种庄稼 ，还有农药。动物的肉 ，人吃了 ，同样在人体里面残留 ，带来一个恶性循环。人和动物的抗药性越来越强。中国每年生产的抗生素是21万吨 ，人均消费138克 ，美国是13克 ，我们是人家的10倍还多。在以高产为唯一目的农业生产中过量使用化学农药 ，是造成当前农业生态环境日趋恶化以及农业生产效率低下的一个重要因素。特别是在进入WTO以后我国农业还面对日趋激烈的国际竞争 ，绿色农业逐渐引起人们的重视 ，生物农药的研究和应用在新世纪之初迎来前所未有的历史机遇和技术挑战 ，工业生长前景十分广阔。
微生物农药包罗农用抗生素和活体微生物农药。利用微生物或其代谢产物来防治危害农作物的病、虫、草、鼠害及促进作物生长 ，包罗以菌治虫、以菌治菌、以菌除草等。这类农药具有选择性强 ，对人、畜、农作物和自然环境宁静 ，不伤害天敌 ，不易发生抗性等特点。随着人们对环境�；ぴ嚼丛礁叩囊� ，微生物农药无疑是今后农药的生长偏向之一。目前 ，我国生物农药类型包罗微生物农药、农用抗生素、植物源农药、生物化学农药和天敌昆虫农药、植物生长调治剂类农药等6大类型 ，已有多个生物农药产物获得广泛应用 ，其中包罗井冈霉素、苏云金杆菌、赤霉素、阿维菌素、春雷霉素、白僵菌、绿僵菌。虽然我国微生物农药工业有了一定的生长 ，但市场空间极大 ，工业生长前景仍然十分广阔。截至2015年12月31日 ，全国农药生产企业2232家 ，抗生素农药生产厂家709家 ，其他生物农药生产厂家428家；农药进出口首现“双降”。生物农药前景好 ，但目前仍有难题需要破解。我国生物农药企业存在着企业规模小、竞争力弱、自主创新能力弱、技术装备水平低、产物结构单一、难以满足系统解决方案的需求、销售渠道不通畅、资金紧张等痛点 ，而农民应用生物农药的意识淡薄 ，对生物农药缺乏信心、怀疑效果。
6.微生物清洁剂
据2015年《全国土壤污染状况视察公报》显示 ，我国至少有近3000万公顷的受污染土地 ，其中严重土壤污染区高达320个 ，占地约538万公顷。此外 ，镉、汞、铅等重金属含量也严重超标 ，尤其是镉污染 ，在全国范围内普遍增加 ，在西南地域和沿海地域增幅一度凌驾50% ，情况不容乐观。水污染则更严重 ，据有关方面视察 ，我国只有3%的都市水源基本清洁 ，97%的都市水源受到污染 ，其中严重污染的占64% ，有专家研究 ，有效治理深层污染需要上千年的时间。乡村田野流淌的巨细河沟 ，污染水平更是触目惊心 ，臭气熏天、鱼虾绝迹的现象为数不少。有关研究认为 ，我国目前废水排放量已成为世界之最 ，每天废水排放量比美国、俄罗斯、德国、印尼、泰国、法国、乌克兰、越南和意大利九个国家的总和还多。中国60万个行政村每年生产90亿吨污水、2.8亿吨垃圾 ，基本处于“污水靠蒸发 ，垃圾靠风化”状态。每年年产1.5亿吨的都市垃圾中 ，被抛弃的“可再生资源”价值高达250亿元！北京市现日产垃圾13000吨 ，全年生产495万吨 ，而且每年将以8% 的速度递增。有外国人讥笑中国说 ，中国人死了 ，拍扁了挂墙上就是一张完整的化学元素周期表 ，吃的、喝的、呼吸的什么元素都有 ，一样不缺。
有关资料统计表明 ，截止到2016年 ，国际上启动了9个环境微生物组相关的研究计划。20世纪初 ，中国科学院有关专家开始推动“微生物地球”研究计划。最早利用微生物作为清洁剂的运用主要是在处置生活垃圾上。经过微生物的发酵 ，将作为燃料的碳、氢和作为植物营养元素的N、P、K平疏散开 ，制成沼气。随着工农业生产的生长 ，有机残体及废弃物不停增加 ，对环境造成严重污染 ，给生发生活带来不良后果。以沼气为纽带可促进物质和能量在系统内部有多重循环利用。如我国北方开发的“四位一体”高效种养结合生长模式 ，即太阳能温室→沼气池→猪圈→茅厕和南方的“猪圈→沼气池→果园”模式 ，可使一切有机残体和废弃物无害化和资源化 ，是一条适合我国国情的农村生长之路。微生物燃料电池（Microbial Fuel Cell ， MFC）可以将污水作为底物进行发电 ，将其中蕴含的能量回收 ，可解决污水处置厂的电耗问题。MFC既可用于处置废水有机物 ，也可用于废水脱氮除硫 ，甚至可用于处置难降解有毒化合物。利用遗传工程让大肠杆菌具备剖析塑胶废液的功效。利用农业废弃的秸秆、枝叶等生物质转化成生物能源 ，纤维素中的糖和玉米淀粉中含有的葡萄糖一样 ，可以用传统的酵母发酵成乙醇。纤维素存在于几乎所有的植物生命体中 ，用纤维素获取乙醇不光无须担忧原料来源 ，还能解决农作物废物燃烧污染空气的问题。
微生物开发战略与对策
微生物资源的开发利用无非是利用微生物菌体自己 ，或者其代谢产物 ，或者其某种特性和活性。微生物资源开发的基本思路 ，一般来说 ，是先从自然界找到目的菌 ，然后进行改良 ，最后进入量产。也就是说 ，使用生物技术培育出来的新微生物产物进入商业化生产要经历三个阶段 ，第一阶段是 ，收集微生物资源 ，并借此搜寻具有商业潜力的目的菌。第二阶段是 ，一旦搜集来的微生物资源是可利用的 ，可以用现代生物技术疏散出具有商业潜力的目的菌。第三阶段是 ，利用具有商业潜力的目的菌进行实验室检验。如果实验乐成 ，就批准上市。微生物工业生长战略应该围绕这几个环节优先实施以下科技战略措施 ，推动微生物工业快速和健康的生长。
（一）加强微生物资源的�；ぁ⒖⒑屠�
微生物菌种资源与动、植物一样 ，是国家重要的战略性生物资源 ，这是微生物工业的基础和前提。
1.强化政府的主导作用 ，加大资金投入力度 ，建立起高水平的国家级微生物资源库与共享体系。
我国虽然已经建立起了微生物菌种生存体系 ，但是其规模、机制、功效尚不能适应当今科学研发的需求。因此 ，需要装备、重建高水平的国家微生物菌种资源生存与管理体系 ，以及信息共享系统。微生物资源的收集基本上都是天然质料 ，自己具有公共产物的特点。它们是非竞争性的。在一种微生物产物中使用某一菌种并不排除另一种产物对它的使用。另外 ，它们也很难完全排他的——阻止被人使用是困难的且代价巨大。大部门的菌种广泛漫衍在各区域 ，很难被个体地域独享 ，尤其是现代生物技术只需要微量的菌种 ，这使得微生物资源的“走私”几乎不行能被阻止。微生物菌种资源搜集和�；ぞ哂泻芮康墓嫘� ，政府应该发挥主导作用 ，加大资金的投入 ，并建立起相应的高质量管理机制。当前的主要事情可以从三个大的方面着手：一是 ，加鼎力度对原始生态环境的�；ぁＴ忌肪呈蔷薮蟮奈⑸锘蚩狻⒅衷纯� ，�；ち嗽忌肪尘屯北；ち宋⑸镒试础Ｒ虼� ，有须要划定一些具有代表性的原始生态环境、极端环境和唯一无二的特殊环境作为�；で� ，使其尽量保持原始状态 ，作为研究微生物资源的基地。二是 ，加快对我国微生物资源的清查和评价。特别是有应用前景的微生物资源 ，并加强对现有微生物资源的功效评价 ，充实发挥现有资源的应用潜力 ，尤其是极端环境微生物功效基因的挖掘及菌种的功效性研究。三是 ，建立微生物资源基因库。2016年9月22日 ，我国建成世界最大的国家基因库在深圳投入运行 ，分样品库、数据库、活体库三类 ，它的使命就是“留存现在 ，缔造未来”。它还建有数字化平台和合成编辑平台。对于未培养的微生物资源 ，可接纳提取DNA ，疏散和克隆差异的基因片段 ，以�；の⑸锘蜃试础�
2.对部门公共研究机构和民营公司微生物资源收集和生存活动给予一定的补助 ，加强对其生产菌种和专利菌种的�；ぁ�
微生物资源的搜集和�；ぞ哂泄嫘� ，但是缘于一种“时尚” ，世界各国已接纳行动赋予国家对部门微生物资源来源的所有权。恒久以来 ，许多国家对微生物学要领和微生物产物授予专利 ，而对微生物资源自己并不�；ぁ�1980年美国法院关于微生物资源专利纠纷的判决 ，开启了微生物自己也可以作为专利�；すぞ叩南壤６圆棵啪值淖ɡ；び幸欢ǖ暮侠硇浴Ｎ⑸镒试吹目⒚媪僮啪薮蟮姆缦� ，好比要开发一种新的微生物药物 ，约莫需要10亿美元的投资 ，10年以上的时间 ，大量的人力物力 ，还有非常高的失败率。因此 ，一旦证明某个新菌种发生某种新物质 ，授予其专利对于促进微生物资源的搜寻、�；ず涂⒂凶胖匾淖饔谩８匾氖� ，专利菌种的�；び欣诰勒蛭⑸镅蟹⒒疃杖敕峙涞牟黄胶狻Ｔ诤芏嗲榭鱿� ，发达国家跨国公司获得了研发结果的大部门收入 ，我们从研发活动中仅得到非常少的全球利润。授予微生物资源专利权 ，将有助于我们分享一部门研发利润 ，使得全球的研发收入分配更为平等。专利菌种完全排除其他人的使用是有一定难度的 ，为了勉励和促进微生物资源收集和生存 ，政府应该对部门公共研究机构和民营公司给予一定的补助是非常有须要的。
（二）加强微生物工业的技术基础研究
全球生物宁静顶级实验室P4实验室总计56个 ，其中美国14个、印度4个、日本2个、我国台湾2个 ，中国大陆仅1个。2016年5月13日 ，奥巴马宣布启动“国家微生物组计划” ，主要针对差异生态系统的微生物进行比力研究 ，以寻求微生物的塑造方式 ，为人类改变微生物朝着有益偏向生长提供可靠须要的路径。它设定三大目标 ，一是支持跨学科研究 ，回答多样化生态系统中微生物组的基本问题 ，如什么是健康的微生物组；二是开发检测分析微生物组的工具 ，如随时检测空气、水、土壤或人体微生物数量的手持传感器；三是科普培训相关微生物组事情人员。美国已将这一计划上升到国家战略层面 ，我国尚未设计这种技术基础研究的制度构架�；⌒约际醯难芯恐睹芗雀� ，涵盖面大 ，涉及面宽 ，需要国家层面从战略高度总体设计。例如 ，仅微生物菌种的疏散、筛选和选育就十分庞大 ，这是一门需要很多知识和经验的学问。差异的微生物类群使得他们的疏散要领也各不相同 ，很难设计出对所有产物都好的疏散要领。在一些企业 ，疏散要领是核心机密 ，绝不外泄。目的菌种的疏散、筛选和选育在相当水平上也具有公共产物的性质。在一种微生物制品中使用的一个被识此外菌种不能排除在另一种微生物制品对它的使用 ，而当基因的逆向利用相当简单时 ，排除其他产物的使用也是非常困难的。微生物工业的生长需要国家强有力的技术支撑。在今后的科技计划中把微生物工业技术创新作为一项战略并给予适当倾斜 ，在种种科研计划中部署一定的资金和项目 ，开展微生物工业的技术研究。在设立国家农业应用微生物等重点实验室、微生物工程菌构建技术平台、微生物发酵技术与酶工程应用技术平台等方面 ，加大资金和项目的倾斜 ，通过基础条件建设 ，提高我国农业微生物应用水平。特别要针对我国创新药物严重不足的情况 ，尤其应该加大投入、加快微生物资源的收集 ，结合化学、药理等高通筛选技术 ，提高发现新先导物质的概率 ，缩短研发周期 ，降低研发成本 ，从已有的微生物资源库中筛选出新药 ，从微生物新资源中研发新药 ，利用组合生物合成技术构建工程菌株生产新药。
（三）设置独立的微生物开发管理部门
鉴于我国微生物开发涉及农业、科技、林业、环保、食药、国土、财政、发改等诸多部门 ，中央和省级政府应凭据精简、高效、透明的原则 ，设立专门的微生物生长领导小组或微生物工业生长局 ，制定国家层面的生长战略 ，整合归并性质相近、用途相同、使用疏散的相关资金。同时 ，理顺各部门之间的事情关系 ，建立统一互通的微生物政策创设平台和动态调整机制 ，提高微生物开发政策的精准性、有效性和执行力。凭据中国目前年产9亿吨农作物秸秆及9亿农村人口生产废弃物的现实 ，应专门建立国家级微生物农业科学院 ，加大微生物农业新产物、新技术和新模式的研究和开发力度 ，重点开发食用菌新技术、乡村废弃物管理技术和农业废弃物的资源化技术等；在省级农业科学院中设立微生物农业研究所（室） ，在省级农业科研院所和农业高校内设立微生物农业专业 ，以加强微生物农业的基础理论和科学技术的研究事情；建立促进微生物农业高新技术、增效技术转化为生产力的考核体系和激励机制 ，加速微生物农业技术创新。
（四）打造具有国际竞争实力的微生物工业
在商业化的量产阶段 ，市场应该起决定性作用 ，但是我们也不能完全“无为而治” ，而是因势利导 ，实施农业微生物工业生长计谋 ，努力打造具有国际竞争实力的高科技工业。一是要投入资金 ，建造一批能够诱导工业生长的工业基础设施和中试熟化基地 ，支持企业努力开发农业微生物工业新产物 ，打造一批国际知名的科技型企业 ，抢占国际市场。二是要完善科技工业政策 ，营造推进农业微生物工业生长的良好环境和工业气氛 ，把农业微生物工业技术生长纳入国家中恒久生长规划 ，设立国家专项基金 ，以扶持处于国际领先领域的农业微生物工业技术继续生长 ，并发动农业微生物工业其他领域工业化水平的提高。
（五）加大宣传力度 ，增强需求侧对微生物开发重要性的认识
一是公共媒体应该加强微生物资源开发利用和�；し矫娴男ǖ� ，普及知识 ，促进消费者对微生物制品的需求。在很长一段时间内 ，人们对微生物的认识往往同疾病联系在一起 ，认为它对人类有害无益 ，而对微生物有益的方面认识比力少 ，不了解微生物资源在医药、食品、农业、轻工、环保和冶金等行业的广泛运用 ，特别是微生物对人类健康保障事业的伟大孝敬。这显然倒霉于公共对微生物制品消费需求的增加。有须要鼎力普及微生物知识 ，宣传微生物资源的重要性 ，特别是微生物对人类健康的重要性 ，以及�；の⑸镒试吹男胍浴�
二是加强政策的引导作用 ，促进企业的投资需求。当今世界 ，微生物资源的开发利用已经涉及各个工业部门 ，取得了巨大的经济效益和社会效益。但是 ，由于恒久政策的引导和宣传不到位 ，企业界对微生物制品的投资还很有限 ，整个微生物资源的开发利用还处于较低的条理 ，零星、疏散、不成体系 ，原始创新少 ，还没闯出一条路来 ，在国民经济生长中的作用也不明显。有须要加强对企业界的政策指导和宣传引导 ，强化工商界对微生物制品的产物认识和市场认识 ，鼎力推进微生物制品的投资需求 ，促进生物农业、微生物肥料、微生态制剂、生物医药、微生物能源、微生物食品以及微生物新质料等方面涌现出更多的高技术、高效益企业 ，推动我国国民经济更快更好更健康地生长。尤其在农业领域 ，一定要牢固树立“三维资源结构”的生长理念 ，变“植物、动物”的“二物思维”为“植物、动物、微生物”的“三物思维” ，把“三物思维”作为农业生长的“新型工业结构” ，把微生物开发作为农业生长的主要增长极、主流价值观和主导工业链 ，这是实现“减肥增绿”目标的要害 ，也是生态循环农业的自然规律。它必将生长为一个战略性新兴工业 ，也必将成为农业生长的新动能。