□楊承訓(xùn) 楊承諭

(1.河南財(cái)經(jīng)政法大學(xué)，河南鄭州 450002;2.中國(guó)動(dòng)物衛(wèi)生與流行病學(xué)中心，山東青島 266032)

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)前瞻:廣闊的微生物農(nóng)業(yè)
——兼以科技經(jīng)濟(jì)學(xué)辨析“資源稀缺”、“邊際效用”

□楊承訓(xùn)1楊承諭2

(1.河南財(cái)經(jīng)政法大學(xué)，河南鄭州 450002;2.中國(guó)動(dòng)物衛(wèi)生與流行病學(xué)中心，山東青島 266032)

石化農(nóng)業(yè)已走到盡頭，要靠科技創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)革命，開拓高端生態(tài)農(nóng)業(yè)。近一萬年的人類農(nóng)業(yè)主要致力利用生物中的植物、動(dòng)物(稱“二維農(nóng)業(yè)”)，對(duì)于作為第三界的微生物認(rèn)知和利用差距甚遠(yuǎn)。而科技創(chuàng)新可使生態(tài)環(huán)境的可優(yōu)化性與資源利用的深廣性相統(tǒng)一，沖破資源稀缺和邊際效用的絕對(duì)化界限，可以拓展和構(gòu)建新的產(chǎn)業(yè)，這就是錢學(xué)森提出的微生物農(nóng)業(yè)。它可分為兩大部分:一是主要以循環(huán)形式優(yōu)化“二維農(nóng)業(yè)”;二是發(fā)展為獨(dú)立的產(chǎn)業(yè)，成為未來農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)革命的一大新興產(chǎn)業(yè)。其發(fā)展分近期、中期、長(zhǎng)期、遠(yuǎn)期四步，未來可以克服“二維農(nóng)業(yè)”限制，真正實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)“工廠化”?，F(xiàn)在起步應(yīng)當(dāng)集中優(yōu)勢(shì)兵力攻關(guān)，逐步推廣、提升，遠(yuǎn)期實(shí)現(xiàn)根本性變革。

科技經(jīng)濟(jì)學(xué);農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)革命;微生物;微生物農(nóng)業(yè);循環(huán)經(jīng)濟(jì)

胡錦濤同志指出:“糧食安全攸關(guān)各國(guó)國(guó)計(jì)民生，事關(guān)人類發(fā)展和安全?！保?］近年來世界糧食危機(jī)日趨嚴(yán)重，我國(guó)則取得“九連增”大增產(chǎn)，但同時(shí)受國(guó)際影響、自身也潛伏諸多新的矛盾。西方開創(chuàng)的石化農(nóng)業(yè)“現(xiàn)代”模式已接近死胡同，高污染、高消耗、高用地、低安全、損生態(tài)等諸多致命弊端日趨突出。出路何在?還需回到鄧小平20多年前的洞察上來:“將來農(nóng)業(yè)的出路，最終要由生物工程來解決，要靠尖端技術(shù)?！保?］P275可以理解為，未來的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)革命要靠“第一生產(chǎn)力”(科技)發(fā)展以生物工程為主要支持的高端化生態(tài)、多層次循環(huán)農(nóng)業(yè)。其中重要的是大科學(xué)家錢學(xué)森提出的發(fā)展和發(fā)掘微生物農(nóng)業(yè)這一新興產(chǎn)業(yè)，但要深化研究，必須先掃除理論上的障礙。

一、宏大的微生物界:生態(tài)生產(chǎn)力中的巨型處女地

農(nóng)業(yè)發(fā)展最大的瓶頸是資源約束，尤其是中國(guó)人口眾多，資源短缺。在理論上又受西方經(jīng)濟(jì)學(xué)中“資源稀缺”的束縛。實(shí)際上這一觀點(diǎn)恰好是科技眼光的“短缺”，科技創(chuàng)新的“稀缺”。西方經(jīng)濟(jì)學(xué)以“資源稀缺假定”(resources scarcity assumed)作為一個(gè)理論基本起點(diǎn)。從科技經(jīng)濟(jì)學(xué)視閾考量，它正是把特定的生產(chǎn)能力水平和經(jīng)濟(jì)模式固定化、永恒化而得出的狹隘僵硬結(jié)論，進(jìn)而又引申出許多偏頗的經(jīng)濟(jì)學(xué)“理論”。這些理論雖有一定價(jià)值，實(shí)際上它只在某種狹小的時(shí)空有一定的相對(duì)性，遠(yuǎn)非普遍定理。特別需要指出的是，科技的進(jìn)步不斷顛覆著這些理論的預(yù)期，不僅對(duì)這些謬誤進(jìn)行著實(shí)證批判，而且為人類展示著光明的發(fā)展前景。

現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的一個(gè)特點(diǎn)是越來越依靠科技進(jìn)步和創(chuàng)新，依靠科技高效利用存量資源，更要探知、“改造”和開發(fā)利用新的資源。僅就農(nóng)業(yè)來說，依靠經(jīng)濟(jì)與科技緊密結(jié)合的科技經(jīng)濟(jì)學(xué)研究深化，能夠沖破西方經(jīng)濟(jì)學(xué)的狹隘眼界，把生態(tài)環(huán)境的可優(yōu)化性與開發(fā)利用資源的深廣性統(tǒng)一起來，突破資源稀缺絕對(duì)化設(shè)定，以新的方式拓展新的領(lǐng)域。如果說新生物技術(shù)是新科技革命的一個(gè)主攻方向，那么微生物界就是其中一個(gè)重要的巨大領(lǐng)域，可以看作為人類尚在淺層開墾而潛力巨大的處女地。

農(nóng)業(yè)是自然再生產(chǎn)與經(jīng)濟(jì)再生產(chǎn)的統(tǒng)一。而迄今為止，人類在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域?qū)τ谏锏娜蠼缰械闹参铩?dòng)物知之和利用較多，也尚待不斷深化和發(fā)展，而對(duì)微生物界更需要進(jìn)一步應(yīng)用科技向其廣度和深度進(jìn)軍。在整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)和人類的生產(chǎn)生活中，微生物是一支巨大的力量和“幕后英雄”，是生態(tài)系統(tǒng)中的一大主角。

(一)微生物是大生態(tài)系統(tǒng)的重要支柱。其主要作用是:微生物是生態(tài)系統(tǒng)的“元老”，既是早期生物的主要形態(tài)，又是創(chuàng)建生物圈的主要“元?jiǎng)住?。它們兼作生態(tài)系統(tǒng)中生產(chǎn)者、分解者、消費(fèi)者三大組成成員。傳統(tǒng)觀念認(rèn)為微生物僅是分解者，其實(shí)它們又是重要生產(chǎn)者和高級(jí)加工者。離開微生物生態(tài)系統(tǒng)就將崩潰，物質(zhì)循環(huán)將無法繼續(xù)。同時(shí)，微生物與很多生物形成“共生”關(guān)系，保證了這些生物的生存，例如根瘤菌固氮為其共生植物提供了氮基營(yíng)養(yǎng)，菌根菌為植物根系提供了營(yíng)養(yǎng)、蓄水層和保護(hù)層，反芻動(dòng)物瘤胃和其它食草動(dòng)物盲腸中的微生物承擔(dān)了分解纖維素的工序，為這些動(dòng)物提供了營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和大量維生素。微生物還參加著生態(tài)系統(tǒng)中的生存競(jìng)爭(zhēng)，對(duì)其它生物的生存發(fā)展起著制衡作用。

(二)微生物是生態(tài)生產(chǎn)力的重要組成部分。所謂“生態(tài)生產(chǎn)力”不僅包括生態(tài)系統(tǒng)中支持系統(tǒng)的“生產(chǎn)者”部分即“自然生態(tài)生產(chǎn)力”，還包括人類利用生態(tài)資源、機(jī)制、規(guī)律參與構(gòu)成社會(huì)生產(chǎn)力的那一部分，這更是人們需要特別關(guān)切的部分，因?yàn)槠渲邪祟惖摹澳軇?dòng)”部分，是人類發(fā)揮“改造”和利用自然的巨大空間，是生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的一個(gè)主要結(jié)合點(diǎn)，其運(yùn)行主線是循環(huán)經(jīng)濟(jì)。微生物特別是微生物農(nóng)業(yè)將在生態(tài)生產(chǎn)力中扮演越來越重要的角色。我們不妨形象地把微生物比喻為可以繁殖和改造的“萬能”的“生物機(jī)器人”，或者神奇的“小人國(guó)”，它們?yōu)樯鷳B(tài)系統(tǒng)和人類做出了并能繼續(xù)做出更大貢獻(xiàn)。比如，可以利用多類微生物光合作用生產(chǎn)生物質(zhì)能源，國(guó)外利用微藻生產(chǎn)柴油的小規(guī)模試驗(yàn)已獲成功，將來有可能成為生產(chǎn)生物燃料的重要途徑?？梢岳枚囝愇⑸锏墓夂献饔蒙a(chǎn)人類和動(dòng)物的食料，例如魚的餌料、單細(xì)胞蛋白質(zhì)(SCP)及其它生物質(zhì)供人及動(dòng)物食用，生產(chǎn)海帶、紫菜、海菜、螺旋藻等物資以豐富人類生活?？梢岳梦⑸锏姆纸廪D(zhuǎn)化作用把人和動(dòng)物不能直接食用的纖維素、農(nóng)林副產(chǎn)品廢棄物生產(chǎn)出食品或飼料，如菌菇、木耳、發(fā)菜等，把動(dòng)物的排泄物和動(dòng)植物死亡殘留物轉(zhuǎn)化為肥料。可以利用微生物的分解作用進(jìn)行食品和飼料加工，如釀制酒精(酒)、醋、醬油、味精等，生產(chǎn)青儲(chǔ)飼料?？梢岳梦⑸飳⒑?jiǎn)單低級(jí)化合物合成各種高級(jí)生物質(zhì)，如蛋白質(zhì)、核酸、大分子醣類聚合物或復(fù)合物以及其它重要生物質(zhì)。最近報(bào)道，我國(guó)利用木醋桿菌原位合成加固生物技術(shù)竟讓古代綾羅綢緞“復(fù)生”(見2012年09月13日《科技日?qǐng)?bào)》)?？芍圃於喾N藥品，特別是種類繁多的抗生素類、維生素類、疫苗等?？衫梦⑸锾幚韽U物、垃圾、污水，消滅病蟲害乃至冶金，并化廢為寶。從微生物體內(nèi)可提取多種酶類，用于酶工程、生物工程，如用于PCR的聚合酶就是從特殊耐熱細(xì)菌中提取的taq酶。微生物是研究遺傳學(xué)、生物學(xué)、基因組學(xué)、蛋白組學(xué)、合成生物學(xué)的最方便、最迅速的模版和工具，并可直接“創(chuàng)造”出“目標(biāo)生物”。

以新生物技術(shù)作為一個(gè)主攻方向的新技術(shù)革命正席卷全球，微生物在這場(chǎng)革命中將成為一個(gè)重要領(lǐng)域、平臺(tái)和載體。目前對(duì)微生物的研究、發(fā)掘和利用可以說僅僅是“萬里長(zhǎng)征的第一步”，其開拓空間極其巨大，人類在這一廣深領(lǐng)域里既任重道遠(yuǎn)，又風(fēng)光無限。這也表明，只要堅(jiān)持科技創(chuàng)新就可以克服資源瓶頸，“資源稀缺”絕對(duì)化觀點(diǎn)是站不住腳的。

二、發(fā)展中的微生物農(nóng)業(yè):突破傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)“邊際”，開拓新的疆域

(一)依靠科技創(chuàng)新發(fā)揮微生物產(chǎn)業(yè)的巨大潛力。在西方經(jīng)濟(jì)學(xué)中，還有一個(gè)所謂“邊際效用理論”(marginal utility theory)，影響頗廣，有的人甚至奉為金科玉律，并衍生出大量數(shù)學(xué)公式和數(shù)學(xué)模型。大約100年前，列寧在論證農(nóng)業(yè)發(fā)展批判“肥力遞減規(guī)律”絕對(duì)化觀念時(shí)就指出過，它是“極其相對(duì)的‘規(guī)律’，相對(duì)得說不上是一種規(guī)律，甚至說不上農(nóng)業(yè)的一個(gè)重要特征?！币?yàn)橐揽靠萍歼M(jìn)步論的集約經(jīng)營(yíng)打破了這種“神話”。所以列寧特別強(qiáng)調(diào):“經(jīng)濟(jì)學(xué)家要永遠(yuǎn)向前看，向技術(shù)進(jìn)步的方向看，否則他馬上就會(huì)落后?！保?］P120這是對(duì)“邊際效用”的有力批評(píng)?，F(xiàn)代科技的發(fā)展和突破更是在不斷瓦解著這一理論的“圍墻”。這里對(duì)微生物農(nóng)業(yè)的發(fā)展作若干闡述，就自然地證明“邊際效用理論”狹隘性和片面性，突破了這種“邊際”。

現(xiàn)在回到農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化與微生物關(guān)系上來，這就要從農(nóng)業(yè)的本性說起。大農(nóng)業(yè)是典型的生態(tài)性大產(chǎn)業(yè)，它的效用也未到頂，一方面其本身是生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分、循生態(tài)規(guī)律生存、運(yùn)作;另一方面它又有著重要的生態(tài)效應(yīng)。它的首要屬性是以生物為基本生產(chǎn)單元、生物物質(zhì)為基本產(chǎn)品或處理對(duì)象。全面地說，大農(nóng)業(yè)應(yīng)包括種植業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)、培養(yǎng)業(yè)(微生物)、收集業(yè)(狩獵、采集、捕撈)、農(nóng)產(chǎn)品初級(jí)加工及運(yùn)儲(chǔ)業(yè)，即除傳統(tǒng)上定義的“農(nóng)林牧副漁”之外，還有微生物的培養(yǎng)和利用，“副”業(yè)的內(nèi)涵外延也動(dòng)態(tài)地發(fā)生著改變。農(nóng)業(yè)是生態(tài)生產(chǎn)力的典型代表，是人類運(yùn)用生態(tài)規(guī)律、利用生態(tài)資源、沿循生態(tài)軌道、實(shí)現(xiàn)生態(tài)需求供應(yīng)的基礎(chǔ)生產(chǎn)力。盡管傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)主體是植物和動(dòng)物，但是實(shí)際上它們一刻也沒有離開生態(tài)系統(tǒng)的另一主體——微生物。如上所述，整個(gè)自然生態(tài)系統(tǒng)中充斥著各式各樣的微生物，作為生態(tài)性產(chǎn)業(yè)的農(nóng)業(yè)不僅時(shí)刻在與微生物“相生相克”相互作用，而且包含著諸多微生物產(chǎn)業(yè)，其潛在生產(chǎn)力還大得很。如微生物肥料、微生物農(nóng)藥、微生物飼料、微生物食品及藥物、微生物防污治污、弱毒及滅活疫苗等，近年來又著力利用微生物發(fā)展生物質(zhì)能源(如沼氣、生物柴油等)?？梢灶A(yù)期:微生物是生態(tài)生產(chǎn)力中潛力最大的部分!從現(xiàn)代生物學(xué)角度看，在農(nóng)業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)高端發(fā)展中要大做微生物“文章”，發(fā)展高端“動(dòng)植微”并行的“三維農(nóng)業(yè)”。

(二)微生物農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的基本架構(gòu)。我們所勾勒的微生物農(nóng)業(yè)，應(yīng)當(dāng)包括兩大部分。第一部分，微生物在植物農(nóng)業(yè)、動(dòng)物農(nóng)業(yè)及其相互結(jié)合中的運(yùn)用，即服務(wù)于“二維農(nóng)業(yè)”，在它們的各個(gè)環(huán)節(jié)中打通循環(huán)鏈，減少、消除西方模式中的“農(nóng)業(yè)化學(xué)化”，減少到消除農(nóng)業(yè)日益嚴(yán)重的面污染，將現(xiàn)有大農(nóng)業(yè)中各種副產(chǎn)物、碎屑、廢棄物轉(zhuǎn)化為新的資源或產(chǎn)品，構(gòu)成多層次大循環(huán)農(nóng)業(yè)，抵御各種病蟲害，達(dá)到高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效、生態(tài)、安全，并能不斷提升生態(tài)系統(tǒng)的承載能力。第二部分，創(chuàng)立獨(dú)立的新興農(nóng)業(yè)。目前正在發(fā)展應(yīng)用的食用菌、藻類產(chǎn)業(yè)是其萌芽，將來的發(fā)展將是更大的產(chǎn)業(yè)，乃至成維系人類生存和生態(tài)系統(tǒng)所需要的基礎(chǔ)物質(zhì)，如糖類、蛋白質(zhì)、脂類、維生素等，構(gòu)成符合生態(tài)要求的人類食品原料、動(dòng)物飼料和許多特需物質(zhì)(如藥物、酶類等)，還能生產(chǎn)多種多樣的生物質(zhì)能源。它的優(yōu)點(diǎn)就在突破現(xiàn)有的“邊際效用”，不僅不多占用耕地而且擴(kuò)展到浩瀚的海洋，可日益增強(qiáng)抵御自然災(zāi)害的能力，成本低收益高又無污染，能提供新的營(yíng)養(yǎng)成分，成為徹底工廠化的新農(nóng)業(yè)，可與“二維農(nóng)業(yè)”鼎足而立。

當(dāng)然，發(fā)展微生物農(nóng)業(yè)是一項(xiàng)巨大的系統(tǒng)工程，很多方面已大大超越了傳統(tǒng)觀念和理論，許多問題還有待于在科技上突破，人類還要在實(shí)踐中付出極大的努力，而且也不可能“孤軍打天下”，必然要與其他方面協(xié)同發(fā)展和協(xié)調(diào)運(yùn)行。我們預(yù)期微生物農(nóng)業(yè)的發(fā)展大體上可分三個(gè)階段:1.近期(大約10年內(nèi)外):由點(diǎn)到面地大力推廣成熟的微生物技術(shù)，包括微生物肥料，微生物農(nóng)藥，微生物飼料，單細(xì)胞蛋白(SCP)(原料為甲醇、糖渣、秸稈等)，沼氣產(chǎn)業(yè)，真菌食品及藥物，大力發(fā)展循環(huán)農(nóng)業(yè)。眼下各地已作出不少成績(jī)，例如成立于2002年底的武漢合緣公司，至今累計(jì)生產(chǎn)的“合緣”牌酵素菌生物有機(jī)肥、酵素菌生物有機(jī)復(fù)合肥、酵素菌生物有機(jī)魚肥、有機(jī)物料腐熟劑等三大系列共20多個(gè)品種，已在全國(guó)20多個(gè)省市區(qū)推廣使用，相當(dāng)于全國(guó)減少標(biāo)準(zhǔn)氮肥用量60萬噸以上，節(jié)省200萬噸以上標(biāo)準(zhǔn)煤;至少消化利用1250萬噸農(nóng)作物秸稈等廢棄物，實(shí)現(xiàn)了近1000萬畝秸稈還田，減少二氧化碳排放量2000萬噸以上，10年創(chuàng)造的社會(huì)效益達(dá)到1500億元(見2012年09月03日《科技日?qǐng)?bào)》)。應(yīng)加大發(fā)展和推廣力度。2.中前期(大約20年內(nèi)外):成熟的微生物技術(shù)全面推廣應(yīng)用，微生物固氮技術(shù)獲得突破，微生物肥料和微生物固氮產(chǎn)品取代大部分化肥，微生物農(nóng)藥取代大部分農(nóng)藥，微生物單細(xì)胞蛋白生產(chǎn)規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大，取代1/3以上飼料糧，微生物源食品更加豐富，微生物能源有更大發(fā)展，農(nóng)業(yè)副產(chǎn)物和廢屑充分資源化，循環(huán)農(nóng)業(yè)占半數(shù)以上;中后期(大約30年內(nèi)外):微生物肥料和微生物固氮產(chǎn)品全面取代化肥、微生物農(nóng)藥基本取代化學(xué)農(nóng)藥(化學(xué)肥料和農(nóng)藥起輔助作用)，SCP及其它微生物飼料基本取代飼料用糧，SCP也成為食品重要原料，著手試行“微生物農(nóng)業(yè)工廠”，通過微生物光合作用直接合成基礎(chǔ)生物物質(zhì)(醣類、蛋白質(zhì)、脂類、維生素)和生物質(zhì)能源，構(gòu)成循環(huán)農(nóng)業(yè)和社會(huì)規(guī)模的各型各類循環(huán)經(jīng)濟(jì)，基本消除“廢物”和污染，與此相聯(lián)系形成相當(dāng)規(guī)模的“微生物產(chǎn)業(yè)”，在近常溫常壓無毒條件下生產(chǎn)人類許多必需產(chǎn)品，同時(shí)成為消除污染轉(zhuǎn)害為用的重要手段。3.遠(yuǎn)期(大約50年內(nèi)外):微生物農(nóng)業(yè)使傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)根本改觀。

三、未來微生物農(nóng)業(yè)革命的論證與模式

恩格斯在《自然辯證法》中說過:“人離開動(dòng)物越遠(yuǎn)，他們對(duì)自然界的影響就越帶有經(jīng)過事先思考的、有計(jì)劃的、以事先知道的一切目標(biāo)為取向的行為的特征。”［4］P382而科學(xué)技術(shù)則是人類探知未來深廣、適應(yīng)自然規(guī)律并使之為自身服務(wù)、日趨高端的基本手段，那怕以往的一些憧憬、幻想、假說乃至神話，也可能在進(jìn)行時(shí)中變成現(xiàn)實(shí)。農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)革命很可能成為人類社會(huì)最重大的產(chǎn)業(yè)革命之一。作為全新農(nóng)業(yè)的基本形式，微生物農(nóng)業(yè)又很可能成為新農(nóng)業(yè)大鼎之“大足”。

農(nóng)業(yè)作為自然再生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)再生產(chǎn)的統(tǒng)一體，由于它分布面積廣大、季節(jié)性強(qiáng)，受到耕地、地理、水利、氣候、蟲病害等制約很大，在現(xiàn)有技術(shù)沒有重大突破的條件下，未來它的數(shù)量、質(zhì)量、品種等能否趕上人類繁衍和愈來愈高的健康要求，是人們最擔(dān)心的大課題。用鄧小平的話說:“從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，糧食問題很重要，要通過改革解決農(nóng)業(yè)發(fā)展的后勁問題?！保?］P192看得再遠(yuǎn)一點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)考慮與現(xiàn)有“二維農(nóng)業(yè)”共存共生的農(nóng)業(yè)新形態(tài)，方可從根本上充分利用生態(tài)的巨大潛力、大大降低成本、增加它的后勁。這個(gè)農(nóng)業(yè)新形態(tài)就是微生物產(chǎn)業(yè)。微生物產(chǎn)業(yè)在制備食物、生物質(zhì)制品和生物質(zhì)能源的基礎(chǔ)原料方面有可能以更大的分量補(bǔ)充、提升、取代傳統(tǒng)的種植業(yè)和飼養(yǎng)業(yè)，成為農(nóng)業(yè)的一大主角，傳統(tǒng)的農(nóng)作物栽培業(yè)和動(dòng)物飼養(yǎng)業(yè)的分量相對(duì)縮減，它們更多地發(fā)揮生態(tài)作用和飲食品色調(diào)配作用。由于這種設(shè)想和預(yù)期與人們根深蒂固的觀念“反差”很大，所以這里適當(dāng)引用一些科技資料，特別是以科技高端躍升為依據(jù)，為強(qiáng)化自然再生產(chǎn)與經(jīng)濟(jì)再生產(chǎn)的融合做出論證。

(一)生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)成不是不可改變的，相反是可以而且應(yīng)該不斷優(yōu)化和改造的。現(xiàn)存的生態(tài)系統(tǒng)是生物界與各種自然因素相互作用經(jīng)過長(zhǎng)久的演進(jìn)形成的，它無時(shí)無刻處不在動(dòng)態(tài)平衡之中，沒有“最佳”狀態(tài)只有“更佳”狀態(tài);對(duì)每種生物來說當(dāng)前狀態(tài)是其自身同生態(tài)因素相互作用演進(jìn)的一種“暫時(shí)”狀態(tài)，它們面前都存在著不同的“改進(jìn)”空間(盡管每個(gè)具體生物個(gè)體受著種種限制)。這就是說，在遵循生態(tài)規(guī)律的前提下，人類面前有著優(yōu)化生態(tài)或者說改造生態(tài)的無限空間。不少人認(rèn)為生態(tài)系統(tǒng)應(yīng)是完全自發(fā)運(yùn)行的“自然生態(tài)系統(tǒng)”，人類不應(yīng)該有任何作為。這種觀點(diǎn)是不符合實(shí)際的。人們合理地發(fā)展種植業(yè)、飼養(yǎng)業(yè)以及其它一些符合生態(tài)要求的活動(dòng)，不僅不削弱或破壞生態(tài)，而且可以優(yōu)化生態(tài)豐富生態(tài)，例如自然界原先并沒有現(xiàn)在的農(nóng)作物和畜禽，而當(dāng)人類合理栽培作物和飼養(yǎng)畜禽之后，生態(tài)不僅沒有惡化反而更加優(yōu)化了。這說明人類可以運(yùn)用生態(tài)規(guī)律在保護(hù)和優(yōu)化生態(tài)之中獲得自身的利益，這就是“生態(tài)生產(chǎn)力”理念的要核，就是科學(xué)發(fā)展觀的“生態(tài)文明”觀。在這一思想指導(dǎo)下，就可以探索運(yùn)用最新科技從根本上改造現(xiàn)有農(nóng)業(yè)模式，構(gòu)建“微生物模式”農(nóng)業(yè)。

(二)太陽能是生態(tài)系統(tǒng)的根本能源，植物光合作用存在一些限制，但微生物可以比其它生物更充分地利用太陽能?，F(xiàn)有的植物制造基礎(chǔ)生物物質(zhì)的方式，雖然經(jīng)過幾十億年的進(jìn)化，但是從能源利用、生態(tài)優(yōu)化和經(jīng)濟(jì)效能角度考察，并不是完備無缺的，至少存在下述缺陷:1.到達(dá)地面的太陽輻射有一半是可見光，植物的光合色素主要是葉綠素a、b和類胡蘿卜素等，只能利用紅黃和藍(lán)紫譜段，而能量較大的綠色譜段卻不被利用，這就限制了對(duì)太陽能轉(zhuǎn)化的范圍和效率;2.光合作用所需的二氧化碳的較佳濃度約為1000ppm(不同作物有些不同)，而大氣種含量二氧化碳含量約為330ppm，限制了光合作用的速率;3.植物必須首先利用物質(zhì)和能量為自身制造“個(gè)體工廠”(或工作“設(shè)施”)，即根莖葉，其中大部分是高等動(dòng)物難以消化吸收的纖維素、半纖維素和木質(zhì)素構(gòu)成，然后才能生產(chǎn)人和動(dòng)物的基本食料，實(shí)際上降低了經(jīng)濟(jì)效能;4.每種農(nóng)作物植株都有一定生命周期，一般3～8個(gè)月(平均約為5個(gè)月)，一年中只有一部分時(shí)間進(jìn)行光合作用，完成個(gè)體生命周期后該個(gè)體死亡，光合作用當(dāng)然也完全停止;5.植物的生長(zhǎng)嚴(yán)重受制于天氣和外界環(huán)境，特別是受著氣象災(zāi)害和病害蟲的嚴(yán)重危害;6.植物本身無固氮能力，依靠外源性可用氮源(自然狀態(tài)下主要依靠固氮微生物)，因此生物合成能力不能互相協(xié)調(diào)，影響了整體生物合成能力，在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)生態(tài)生物氮源難以完全取代工業(yè)氮肥;8.現(xiàn)有的農(nóng)作方式帶來嚴(yán)重的面源污染和部分溫室效應(yīng);等等。而微生物可克服這些缺限，更充分地利用太陽能。

(三)動(dòng)物產(chǎn)品生產(chǎn)的缺陷也要改進(jìn)。從能源利用、生態(tài)優(yōu)化和經(jīng)濟(jì)效能角度考察，動(dòng)物產(chǎn)品的生產(chǎn)存在更大“缺陷”:1.動(dòng)物是生態(tài)系統(tǒng)中的“消費(fèi)者”，它們不能利用太陽能將無機(jī)物合成有機(jī)物，只能利用生態(tài)系統(tǒng)中已合成的基礎(chǔ)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)(碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪、部分維生素等)維持生存和進(jìn)行生物物質(zhì)轉(zhuǎn)換，完全依靠飼養(yǎng)畜禽生產(chǎn)動(dòng)物性食品相對(duì)地?cái)U(kuò)大了這個(gè)生態(tài)轉(zhuǎn)化鏈;2.動(dòng)物對(duì)食料的消化吸收率低，大體上約20%～30%，其余被排除體外成為廢物;3.動(dòng)物自身生存消耗很大;4.動(dòng)物的排泄物對(duì)環(huán)境是一種污染，呼出的二氧化碳和消化道排出的甲烷、一氧化氮等是溫室氣體;5.動(dòng)物產(chǎn)品中，有一定量的有害健康或利用價(jià)值較低物質(zhì)(如過量的動(dòng)物脂肪、膽固醇以及嘌呤類代謝產(chǎn)物等);6.動(dòng)物生產(chǎn)周期長(zhǎng);7.動(dòng)物易患各種疾病，特別是傳染病、寄生蟲病，其自身也可成病原傳播者或攜帶者或自然疫源，人與動(dòng)物共患病至少有200多種;8.飼養(yǎng)動(dòng)物也要占用一定面積的土地;9.畜禽良種培育和改良需要較長(zhǎng)的周期;10.動(dòng)物產(chǎn)品的安全期和保質(zhì)期都比較短。

(四)以微生物進(jìn)行基礎(chǔ)生產(chǎn)的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。與二維農(nóng)業(yè)中以動(dòng)植物進(jìn)行基礎(chǔ)生產(chǎn)相比，微生物卻有無可比擬的優(yōu)點(diǎn)，運(yùn)用先進(jìn)科技可以充分發(fā)揮這些優(yōu)點(diǎn)造福人類:1.微生物(包括藍(lán)細(xì)菌、微藻類和其它光合細(xì)菌)中的光合色素除葉綠素a、b外，還有葉綠素c、d和藻膽素(如藻紅素和藻藍(lán)素)、細(xì)菌葉綠素、類視紫質(zhì)(11－順－視黃醛，嗜鹽菌)，幾乎可利用陽光中可見光(陽光到達(dá)地面輻射能的50%)的全譜光能，有的還利用其他形式的能量合成生物物質(zhì)，這就極大地開拓了生物合成的能源利用范圍、提高了能量利用效率;2.可以對(duì)微生物液體培養(yǎng)基中人工通入最適量的二氧化碳，使之成為便于利用的水溶狀態(tài)，可達(dá)到適于光合作用的最佳濃度和狀態(tài);3.由于微生物個(gè)體小可以在水中形成懸浮狀態(tài)，可以隨著水的流動(dòng)而流動(dòng)，因而可以構(gòu)成“流水作業(yè)”，其光合作用的“設(shè)施”完全可由人工提供，不需要自身“費(fèi)力”建構(gòu)，減少生產(chǎn)高等動(dòng)物難以利用的纖維素、半纖維素、木質(zhì)素等;4.理論上說，只要條件適當(dāng)單細(xì)胞生物可以“無限”增值和存活，整體上說沒有生命周期，如果人工補(bǔ)足必要的條件，可以消除季節(jié)性;5.微生物可以“封閉式”生產(chǎn)，從而可以避免或減少各種自然災(zāi)害的影響;6.許多種微生物兼有光合作用和固氮能力，或具有單獨(dú)固氮能力，可以在菌液中溶入氮?dú)夤┢涔痰?7.含有合成物的單細(xì)胞體(如菌體)，可以用工業(yè)化方法收集、加工，大量減低能源及勞力消耗;8.消除耕作、田間管理等作業(yè)，同樣大量減低能源及勞力消耗;9.整個(gè)生產(chǎn)模式可以工業(yè)化流程化;10.可以應(yīng)用“合成生物學(xué)”、分子生物學(xué)、分子遺傳學(xué)、基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)及各種先進(jìn)技術(shù)，快速地培育各種“目標(biāo)微生物”及其組合物或混合物，不僅生產(chǎn)食物及飼料基礎(chǔ)原料，而且通過基因改造和基因表達(dá)生產(chǎn)出不同的蛋白質(zhì)和其它生物物質(zhì)，用以加工成人類所需要的各種品色食品(包括“人造肉”)、飼料和其它有用物質(zhì)(加工中要去除過量而不利于健康的物質(zhì)，如過量的DNA、RNA或其它不利成分)。11.微生物是海洋生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，人類能夠利用微生物優(yōu)化海洋生態(tài)系統(tǒng)，反過來為人類提供更多的所需物資。12.微生物的各種生理過程和反應(yīng)絕大多數(shù)都是在常溫常壓低毒條件下進(jìn)行的，其自身可以繁殖，這是大規(guī)模生產(chǎn)、低碳生產(chǎn)的有利條件。

基于上述論證，我們可以設(shè)想未來與“二維農(nóng)業(yè)”相輔相成的微生物農(nóng)業(yè)，可以實(shí)現(xiàn)真正的農(nóng)業(yè)工廠化模式，在室內(nèi)進(jìn)行流水線生產(chǎn)。因?yàn)樗皇芨?、水利、氣候自然條件的限制，能夠利用系統(tǒng)裝備的工廠形式制造蛋白質(zhì)和人類所需要的其他有機(jī)物質(zhì)。錢學(xué)森甚至設(shè)想打破工農(nóng)業(yè)的限制，形成一個(gè)全新的產(chǎn)業(yè)。這當(dāng)然不是高端農(nóng)業(yè)的全部，但可成為重要組成部分。同時(shí)，它還可以利用沙漠、荒山、廢地、屋頂、高速公路和鐵路“棚蓋”、廢棄礦井等空間建造微生物農(nóng)業(yè)“工廠”;可以利用一部分海域建造微生物農(nóng)業(yè)“工廠”，進(jìn)而設(shè)想向海洋補(bǔ)充優(yōu)良的微生物，用以優(yōu)化海洋生態(tài)、治理污染、增加海產(chǎn)品產(chǎn)量。這樣就可以同“二維農(nóng)業(yè)”協(xié)同從根本上滿足人類的生物質(zhì)(特別是糧食)需要。當(dāng)然，在發(fā)展中會(huì)有新的矛盾、新的挑戰(zhàn)和風(fēng)險(xiǎn)，但可以依靠社會(huì)主義制度優(yōu)勢(shì)深化改革和科技攻關(guān)不斷創(chuàng)新加以化解，趨利避害，不斷完善。

這里僅從微生物農(nóng)業(yè)這個(gè)側(cè)面，就可破除“資源稀缺”、“邊際效用”的理論禁錮，使中國(guó)的農(nóng)業(yè)革命為人類不斷做出新的貢獻(xiàn)。

四、從當(dāng)前抓起的實(shí)施性建議

加速發(fā)展微生物農(nóng)業(yè)，必須從實(shí)踐開始，就是把發(fā)展微生物農(nóng)業(yè)作為新的農(nóng)業(yè)技術(shù)革命核心內(nèi)容之一，特別要當(dāng)作當(dāng)前推動(dòng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)繼續(xù)發(fā)展、發(fā)展循環(huán)農(nóng)業(yè)、改善農(nóng)業(yè)和農(nóng)村生態(tài)環(huán)境的重要措施。從長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展與當(dāng)前急需綜合考慮，這里提出以下從起步到提升再到深層變革的實(shí)施性建議。

(一)擺脫經(jīng)濟(jì)學(xué)中非科學(xué)觀念的羈絆，提高全社會(huì)特別是農(nóng)業(yè)戰(zhàn)線對(duì)微生物農(nóng)業(yè)的認(rèn)知水平。因?yàn)槲⑸锸侨庋鄄荒芸吹降摹澳缓蠼巧?，?duì)它們的認(rèn)知主要是近代科技的功績(jī)，即使目前不借助于科技手段，人們?nèi)匀豢床坏剿鼈兓蚩床磺逅鼈兊奶攸c(diǎn)和重要作用，更少知道發(fā)掘它們巨大潛力的長(zhǎng)遠(yuǎn)前景;況且運(yùn)用微生物作用是與其它各種技術(shù)一起進(jìn)行的，微生物技術(shù)往往是滲透于其它技術(shù)之中。因此，社會(huì)上下乃至專業(yè)技術(shù)人員，都要學(xué)習(xí)微生物農(nóng)業(yè)的科技知識(shí)，認(rèn)識(shí)其重大作用和巨大潛力，積極推動(dòng)微生物農(nóng)業(yè)科技的進(jìn)步和實(shí)際應(yīng)用。

(二)組建一個(gè)專門機(jī)構(gòu)或組織，發(fā)揮對(duì)發(fā)展微生物農(nóng)業(yè)的協(xié)調(diào)、咨詢、通報(bào)和參謀作用。由于微生物農(nóng)業(yè)的許多技術(shù)是滲透于各項(xiàng)具體技術(shù)之中而不獨(dú)立存在，這就容易產(chǎn)生注重實(shí)用技術(shù)的推廣而忽略其微生物核心技術(shù)的傾向，因而易于使微生物技術(shù)的研究工作陷于“單打獨(dú)斗”，這個(gè)機(jī)構(gòu)應(yīng)起“統(tǒng)領(lǐng)”和指導(dǎo)作用。

(三)大力推廣成熟的微生物農(nóng)業(yè)技術(shù)。構(gòu)建以微生物為主角的生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)，特別是發(fā)展規(guī)?；稗r(nóng)—沼”、“養(yǎng)—沼”、“廢—沼”模式，解決農(nóng)業(yè)“另一半”(秸稈、“廢屑”、下腳料等)的利用問題、農(nóng)業(yè)防污治污問題;大力發(fā)展SCP生產(chǎn)技術(shù)、各種飼料發(fā)酵技術(shù)，解決“人畜爭(zhēng)糧”，目前也可以拿出少量不可再生資源(煤、石油等)，利用微生物作用制造飼料用蛋白(SCP)以解燃眉之急，這就相當(dāng)于增產(chǎn)了大量糧食;大力發(fā)展和推廣微生物肥料及農(nóng)藥;發(fā)展食用菌，豐富人民食品構(gòu)成;生產(chǎn)有效的微生物藥物，特別是各類疫苗，微生物在循環(huán)經(jīng)濟(jì)中承擔(dān)生產(chǎn)者和分解者雙重身份，而循環(huán)經(jīng)濟(jì)本身就是對(duì)“資源稀缺”和“邊際效用”的大突破。

(四)加強(qiáng)微生物農(nóng)業(yè)的研究工作。微生物農(nóng)業(yè)是潛力極大、代表著農(nóng)業(yè)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展前景的事業(yè)，靠零打碎敲的方式是難以在重大問題上取得突破的，國(guó)家應(yīng)設(shè)置專題大項(xiàng)目，集中必要的人力物力財(cái)力深入研究，組織攻關(guān)突破;各級(jí)地方科研機(jī)構(gòu)也應(yīng)研究當(dāng)前應(yīng)用中的問題;鼓勵(lì)基層生產(chǎn)單位和企業(yè)研發(fā)推廣各種有實(shí)效的微生物農(nóng)業(yè)技術(shù)，生產(chǎn)和銷售高效實(shí)用的微生物農(nóng)業(yè)產(chǎn)品。

(五)提倡大企業(yè)參與微生物農(nóng)業(yè)的建設(shè)。利用其人力、物力、財(cái)力的雄厚資源參與微生物農(nóng)業(yè)的開發(fā)工作，并與示范推廣結(jié)合起來;發(fā)揮中小微企業(yè)短平快優(yōu)勢(shì)，重點(diǎn)解決引進(jìn)消化吸收和現(xiàn)有技術(shù)的改進(jìn)，加強(qiáng)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)單位的直接聯(lián)系，開展一定的技術(shù)指導(dǎo)。

(六)加強(qiáng)政府的領(lǐng)導(dǎo)、鼓勵(lì)和支持。對(duì)微生物農(nóng)業(yè)，大家的認(rèn)知較少，甚至對(duì)正在使用的技術(shù)也未能從微生物角度去認(rèn)識(shí)，因而難以把握其特點(diǎn)和關(guān)鍵;加之微生物農(nóng)業(yè)技術(shù)的特點(diǎn)之一是推廣應(yīng)用的成本相對(duì)較低(盡管有其特殊要求)，但是研發(fā)工作難度大，涉及海量篩選、生物工程改造、培養(yǎng)程序和條件的選定、實(shí)用中的特殊要求、加工制作程序等等，開始時(shí)未必得到社會(huì)認(rèn)可，大有“賠錢賺吆喝”的風(fēng)險(xiǎn)，這就要充分發(fā)揮社會(huì)主義制度的優(yōu)越性，政府組織“拓荒”，解決“開頭難”、推廣難問題，以相當(dāng)強(qiáng)度實(shí)施政策、技術(shù)、財(cái)力支持。

(七)建立一批科技實(shí)驗(yàn)區(qū)、示范區(qū)，由點(diǎn)到面推廣、提升。這需要政府投資，類似楊凌實(shí)驗(yàn)區(qū)那樣，盡快取得經(jīng)驗(yàn)和科技突破并漸成氣候。國(guó)家要建立大型實(shí)驗(yàn)室，集中力量攻關(guān)，菌蛋白生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)工廠化，在高端技術(shù)上搶占世界先機(jī)。

［1］胡錦濤.在亞太經(jīng)濟(jì)合作組織第二十次領(lǐng)導(dǎo)人非正式會(huì)議上的講話［N］.人民日?qǐng)?bào)，2012－09－09.

［2］鄧小平.鄧小平文選:第3卷［M］.北京:人民出版社，1993.

［3］列寧.列寧全集:第5卷［M］.北京:人民出版社，1990.

［4］馬克思，恩格斯.馬克思恩格斯選集:第4卷［M］.北京:人民出版社，1995.

Prospect of Modern Agriculture:the Promising Microbe Agriculture:from the Analysis of“Resource Scarcity”and“Marginal Utility”in Technical Economics

YANG Cheng－xun1YANG Cheng－yu2
(1.Henan University of Economics and Law，Zhengzhou，Henan 450002，China;2.China Animal Health and Epidemiology Center，QingDao ShanDong 266032，China)

The petrochemical agriculture is coming to an end，and high － end ecological agriculture must be developed through the industrial revolution of agriculture based on technological innovation.The agriculture of nearly ten thousand years mainly utilizes plants and animals(two－dimension agriculture)，but has little cognition and use of the third dimension，i.e.，microbe.Technological innovation can combine the optimization of ecological environment and the depth and wideness of resource utilization，break through the absolute limits of resource scarcity and marginal utility，and expand and develop new industries.This is why Qian Xuesen brought forward the concept of microbe agriculture.It can be divided into two parts:one is the two－ dimension agriculture optimized mainly through recycling，and the other is a newly emerging independent industry based on the industrial revolution of agriculture.To be developed in four stages:the near future，the mid term，the long term，and the far future，microbe agriculture can overcome the limits of two－ dimensional agriculture and actually realize“factory farming”.In the initial stage now，we should concentrate our forces to solve the major problems and make improvement step by step，so as to realize thorough change in the far future.

technical economics;industrial revolution of agriculture;microbe;microbe agriculture;cyclic economy

F303.3

A

1674－0599(2012)06－0115－07

2012－10－17

楊承訓(xùn)(1935—)，山東嘉祥人，河南財(cái)經(jīng)政法大學(xué)教授，博士生導(dǎo)師，國(guó)家級(jí)專家，河南經(jīng)濟(jì)學(xué)會(huì)會(huì)長(zhǎng)，研究方向?yàn)榻?jīng)濟(jì)學(xué);楊承諭(1935—)，山東嘉祥人，中國(guó)動(dòng)物衛(wèi)生與流行病學(xué)中心研究員，享受國(guó)務(wù)院津貼專家，研究方向?yàn)榛丈飳W(xué)。

(責(zé)任編輯:廖才茂)