白色農業將成為２１世紀農業發展的新途徑

劉仁梅　馬　驥

摘要介紹了白色農業提出的背景、含義、特征以及國內外發展現狀與趨勢，分析了白色農業中的六大產業和白色農業的意義，提出了白色農業的開發對策，以期促進白色農業的開發與發展。

關鍵詞白色農業；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白色農業提出的背景

傳統農業以太陽為直接能源，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、破壞生態平衡、污染環境等。從大量的教訓中人們不得不對農業的持續發展重新審視[1]。

人類從依靠采集、漁獵為生到靠放牧、種地的原始農業為生，大約發生在10 000多年前的新石器時期。現在世界已經進入現代農業時代，但人們在謀劃農業發展時，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、動物養殖業這兩大產業結構的框架。跳不出這2個框架，農業的創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新。只有從產業結構和生產模式的變革上突破，農業生產力才能獲得極大的解放和提高。從生態的角度看農業，不難發現傳統農業存在著3個問題：

（1）產業結構不健全。農業是開發利用生物資源的一門產業。自然界的生物資源可分為3大類：植物、動物和微生物，而傳統農業只限于對動、植物資源的利用。這種二維結構的農業既浪費資源又破壞生態，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，卻只有若干籽粒可供食用；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%左右的農業生產物成為廢棄物。②破壞生態。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，引發洪澇災害等生態災難。③污染環境。為了農業豐收，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境。④危害健康。化肥和化學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”是傳統農業的生產模式。即使是利用衛星定位、微機控制、機器人和拖拉機操作的現代“精確農業”，也沒能脫離“土里摳食”。傳統農業占用大量土地，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“發展高科技應創建三色農業——綠色農業、白色農業、藍色農業”的新觀點[3]。

2白色農業的含義及特征

白色農業是以蛋白質工程、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。白色農業生產環境高度潔凈，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[4]。白色農業依靠人工能源，不受氣候限制，可常年在工廠大規模生產，節土、節水、不污染環境，資源可循環利用，是目前我國農業改革中比較切實可行的路子[5]。其特征如下：

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

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

（3）資源節約型農業。傳統的綠色農業資源利用不經濟，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，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，從而節約了資源，實現資源的循環綜合利用。

（4）高效環保型農業。白色農業把傳統綠色農業向光（陽光）要糧、向地要糧的生產方式，轉變為向草（秸稈）要糧、向廢棄物要糧的生產方式。與傳統種植業生產糧食相比，它具有生產周期短，高產、高效，產品無污染、

無毒副作用，節約水土資源，不污染環境，資源可綜合利用的特征[6]。

3國內、外白色農業的現狀與發展趨勢

在20世紀80年代中期，美國已經創辦300家生物工程公司，由生物工程科學家和企業家聯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公司也發展到近300家，他們把力量用在消耗原材料和能源較少的部門上來，結果使發酵工程、酶工程得到迅速發展。日本發展生物產業的途徑，是依靠原有大型食品、飲料、醫藥、化工企業，而不是去建立許多新的生物產業。這一“借雞生蛋”的辦法效果很好。原蘇聯在加速生物工程的工業化過程中，確定生物工程研究的重點放在農業上，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。

我國生物技術發展，一要不失時機地為農業生產服務；二要從實際出發，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研究所，研究開發微生物飼料替代糧食飼料發展養殖業、生物肥料、生物農藥，食用菌、微生物發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，廣泛適用于種植業和養殖業。新疆研制了秸稈發酵活干菌，又稱秸稈微貯飼料，并廣泛開展微貯推廣，用于秸稈養牛業。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，這一增長按常規農牧業措施是難以實現的。2000年，農業包括畜牧業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，白色農業是“替代糧食”的有效途徑，也代表了未來農業發展的方向[7]。

4白色農業中的六大產業

白色農業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、微生物生態環境保護劑等6個方面實現微生物資源開發利用的產業化。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、日本已規模化生產，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模化生產。螺旋藻被聯合國糧農組織稱為“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。發展微生物飼料生產，實現“人畜分糧”是我國當前白色農業的主體產業。利用作物秸稈、谷殼，以及工農業廢液、廢渣、廢氣，在微生物發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，大大推動畜牧業的發展，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環境，調節土壤酶活力，幫助植株吸收養分，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。化學農藥長期使用后會破壞生態環境，有害人類健康，因而出現了微生物農藥的興起和發展，且在國際上已形成了大產業。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展沼氣已不單作為能源建設，而成為一項有效的環保和生產建設。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有害氣體污染環境，又能解決石油緊缺問題，因此被譽為“21世紀的綠色能源”。

（6）微生物生態環境保護劑。近20年來，國外在開發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”已規模生產并大面積推廣使用。日本的“EM”技術、美國的“EIA生態保護劑”、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。我國正大力發展畜牧業，微生物除臭劑的開發和應用具有廣闊的天地和美好的前景。微生物生態環境保持劑將會成為環保的一項新興產業[8]。

5發展白色農業的意義

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化生產利用，就是白色農業。

白色農業的科學基礎主體是微生物學，白色農業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良高產菌株或構建多功能型的工程菌株、發酵工程和酶工程是實現微生物資源產業化的生產工藝技術。白色農業依靠人工能源，不受氣候和季節限制，可常年在工廠內大規模生產。大力發展生物工程技術，創建節土、節水、不污染環境、資源可綜合利用的工業型白色農業，是目前我國比較切實可行的農業發展新路。白色農業對微生物資源開發有著巨大作用。微生物飼料是白色農業的主體產業，是實現“人畜分糧”目標的物質基礎。可以預料，隨著現代科技的發展，將來還會出現更多的白色農業新產業[9]。白色農業的主要意義在于：

（1）發展白色農業，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，我國農業和農村經濟得到了長足的發展，我國以占世界7%的耕地，生產了占世界24%的糧食，養活了占世界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展白色農業。因為白色農業是利用地球上豐富的微生物資源，通過發酵工程和酶工程，在工廠化條件下進行生產，占地面積很少，節約水源的農業。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牛羊生產的動物蛋白[9]。因此，發展工業型的白色農業可以節省大量耕地，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）發展白色農業，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（發達國家的比例一般為50%～70%，有的甚至高達90%）。傳統農業的“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。發展白色農業，將 “人畜共糧”的傳統調整為“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）發展農業，有利于生態環境保護，實現農業的可持續發展。由于傳統農業“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環境破壞等不利影響。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的持續發展。發展白色農業，為保護生態環境與實現農業的可持續發展開辟了新天地。通過微生物可以把農作物秸稈、農業廢棄物轉變成優質的微生物肥料。微生物肥料可活化土壤中難以利用的N、P、K及其他營養元素，提高土壤養分供應能力和保水、保肥能力，提高土地資源的持續生產能力，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、優質的畜產品。白色農業的微生物生態環保劑，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白色農業的開發對策

（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、生產過程具有連續性、周期短、成本低、對環境污染少等特點。突出特色，立足實際，開發系列產品，增大市場占有率。

（2）構建生產龍頭企業，注重名優新產品開發。勞動者素質要與開發白色農業生產技術規程相適應，要加強培訓技術骨干。增強龍頭企業對配套產業的帶動能力，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，但有明顯開發優勢、市場前景廣闊的主導產業進行重點培育。

（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。

（4）以開發研究與質量監測作保證，引導白色農業深入發展。

（5）國家政策現向西部傾斜，東西合作中重視白色農業技術及人才的引進。

（6）科技、財政、信貸投資計劃中，對白色農業項目需重點支持[7]。

7參考文獻

[1] 沈曉豐，蒲林昌.開發白色農業 走出傳統農業的困境[J].經濟師，2002（11）：68-69.

[2] 包建中.發展白色農業向微生物要“糧”[J].求是，2001（8）：63-64.

[3] 包建中.中國的“三色農業”[J].世界農業，1998（9）：48-49.

[4] 岳壽松,王翠平，龍升波.白色農業——中國世紀農業可持續發展的保證[J].世界農業，1998（10）：44-45.

[5] 岳壽松，王翠平，龍升波.白色農業[J].技術監督實用技術，1998（6）：12.

[6] 李向娟.白色農業——可持續發展的新型農業[J].福建農林大學學報，2002，5（1）：22-24.

[7] 孫元德.“白色農業”的開發前景與對策[J].寧夏科技，1997（1）：38-39.

[8] 詹玉勝.21世紀可持續發展的新型農業——白色農業[J].中學生物教學，2002（4）：3.

[9] 包建中.“白色農業”與“三色農業”興起及中國農業產業化方向[J].中國人口、資源與環境，1999（3）：65-69.