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  • 白色农业

    白色农业,是指微生物资源产业化的工业型新农业,包括高科技生物工程的发酵工程和酶工程。白色农业生产环境高度洁净,生产过程不存在污染,其产品安全、无毒副作用,加之人们在工厂车间穿戴白色工作服帽从事劳动生产,故形象化地称之为白色农业。一般基础为蛋白质工程、细胞工程、酶工程。

    编辑摘要

    基本信息 编辑信息模块

    中文名: 白色农业 英文名: white agriculture
    即: 微生物农业 基础: 蛋白质工程、细胞工程、酶工程

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    简介/白色农业 编辑

    白色农业白色农业
    白色农业的概念最早产生于中国。它是把传统农业的动植物资源利用扩展到微生物新资源利用,创建以微生物产业为中心的新型工业化农业。白色农业还能改善农、牧业产品的品质,减轻环境污染,提高农产品的产值。这是农民增收的一个新途径。
    20世纪70年代以来,发达国家迅速发展了以机械化、化学化和能源化为主要标志的现代化农业。机械化肥农药除草剂等的大量使用,极大地提高了土地生产率和劳动生产率,在很大程度上满足了人口膨胀对粮食的需求。但是,现代化农业也带来了一系列不良的后果,如环境污染、耕地退化、土壤板结、作物病虫害加重、生态条件恶化,投资成本增加,产品质量下降等,致使农业和社会的持续发展陷入困境。因此,发达国家纷纷行动起来,寻求可持续发展的出路。中国作为农业大国,人口增长、环境恶化、资源缺乏等问题也日益严峻。1986年中国学者包建中研究员提出了“发展高科技应创建三色农业——绿色农业、白色农业、蓝色农业”的新观点。绿色农业指传统的植物种植业;蓝色农业指蓝色海洋的水生农业;白色农业是指微生物资源产业化的工业型新农业,其科学基础是“微生物学”,技术主体是“生物工程”,它包括高科技生物工程的“发酵工程”和“酶工程”。由于人们在工厂车间内都要穿戴白色工作服帽从事劳动生产,其产品是无污染、无毒副作用、有益人和动物健康的高度安全食品。所以形象化地称为“白色农业”。
    专家说,之所以利用微生物资源,是因为全世界面临人口、资源、环境所带来的严峻挑战。而依靠水土为中心的传统农业将接近或达到承载能力的临界状态。这就需要寻求新的出路。中国农业科学院院长翟虎渠博士认为,“开发微生物资源,可以缓解能源与环保的矛盾”。他分析说,中国在发展农业微生物能源——沼气方面已取得巨大成绩。在利用农业废弃纤维质资源,用微生物发酵技术生产酒精,替代日益枯竭的石油资源,也取得进展。可以预见,白色农业将为缓解世界能源短缺,为解决中国“三农”问题带来新希望。
    白色农业已形成6大产业,中国对此的开发利用具有优势,已拥有一批优秀微生物研究人才。中国农业科学院设立的国家级“农业微生物菌种资源保藏中心”,拥有微生物农药、微生物肥料、微生物能源和饲料酶制剂等一批自主知识产权的科研成果,并初具产业化规模。翟虎渠说,中国农科院重点支持的微生物领域,是其发展的9大学科群之一。中国农科院将以微生物发酵工程为基础,成立应用微生物研究所。翟虎渠表示,将从重点学科、重点对象和重点项目上积极推动白色农业的国际交流与合作。来自英国、加拿大、澳大利亚等国家的数十位专家也表达了他们共同参与开发这一新兴领域的意愿。

    特征/白色农业 编辑

    生物工业型农业

    白色农业白色农业
    传统农业是以水、土为基础的绿色植物种植业。而白色农业是应用高科技开发丰富的微生物资源宝库的工业型农业。

    拓展型农业

    白色农业拓宽了传统农业的生产领域,变革传统农业“单相形态”的生产模式为“多相形态”的生产模式。即绿色“露天农业”与白色“工厂农业”并存;绿色、白色的“陆地农业”与蓝色的“水生农业”共兴。白色农业的发展有助于传统的“二维”农业向新型的“三维”农业转变。

    资源节约型农业

    传统的绿色农业资源利用不经济,一年劳动生产出的产物,一般只能直接利用40%—50%,其余作为废弃物处理。而白色农业,可将动植物的有机废弃物经微生物处理就转化为饲料或食物,从而节约了资源,实现资源的循环综合利用。

    高效环保型农业

    白色农业把传统绿色农业向“光”(阳光)要粮、向地要粮的生产方式,转变为向“草”(秸秆)要粮、向废弃物要粮的生产方式。与传统种植业生产粮食相比,它具有生产周期短,高产、高效,产品无污染、无毒副作用,节约水土资源,不污染环境,资源可综合利用的特征。据科学测算,如果利用每年世界石油总产量的2%进行微生物发酵生产,产出的单细胞蛋白,可供20亿人吃1年。

    崛起/白色农业 编辑

    白色农业白色农业
    中国农业科学院研究员、中国工程院兼职研究员包建中提出一个构想:创建新型“三色农业”,实现农业三个战略调整。他的构想得到了著名科学家钱学森的支持。
    “三色农业”是指白色农业(微生物农业新资源)、蓝色农业(海洋生物新资源)和传统的以水、土为主的绿色农业。所谓三个调整,第一是由动物、植物资源组成的二维结构传统农业调整到由动物、植物、微生物资源组成的三维结构新型农业。第二是由陆地生物资源利用调转到海洋水域生物资源的开发利用,创建陆地水域并举的新农业。第三是由自古以来的“人畜共粮”转向“人畜分粮”的农业新模式。
    中国工程院院士、副院长卢良恕认为,21世纪生物技术的迅猛发展,将导致农业科技革命,其特点和内涵是在深入揭示生物生命奥秘的基础上,通过农业科学与生命科学等更多学科的交融,从深度与广度上推进农业科学的更新与拓展,并以技术创新为先导,促进新兴产业的形成与发展。
    发展“白色农业”,不仅可以有效地实现人畜分粮,推动畜牧业的大发展,为解决中国的粮食问题和改善居民的膳食结构提供一条新的思路和对策,还可以在利用微生物保护生态环境方面起到积极的作用。“白色农业”的兴起表明,通过工厂化微生物工程的发展,将形成非绿色植物的、不污染环境的新型农业及其产业,研究开发可更新纤维素、工农业废气、废液、废渣、建立单细胞蛋白工业及海藻生物技术产业等。为适应现代农业的发展趋势,前不久,北京白色农业研究所在京郊延庆县环保局挂牌成立。该所以生物工程为主导,当务之急是研究开发微生物饲料,替代粮食饲料。
    “白色农业”就是以蛋白质工程、细胞工程和酶工程为基础,以基因工程全面综合应用而组建的工程农业。它分为微生物工程农业和细胞工程农业。“白色农业”的核心是利用微生物发酵生产单细胞蛋白饲料等产品,以缓解粮食生产的紧张局面。据测算,到本世纪末,中国蛋白质饲料缺口将达100万吨,单细胞蛋白工业化生产大有可为。
    为适应“白色农业”的原料需求,保护生物多样性已迫在眉睫。生物的多样性不仅包括植物、动物,还有微生物及其生存环境所构成的综合体,内容涉及生态系统多样性、物种多样性和遗传多样性三部分。许多动物、植物和微生物物种价值还不清楚,如果这些物种遭到破坏,后代人就再没有利用的机会。
    “白色农业”的进程还刚开始,要走的路还很长,为实现中国农业的跨世纪战略,思想上的突破和行动上的跟进必须同步进行,只有这样,才能在未来的新一轮竞争中立于不败之地。

    传统农业/白色农业 编辑

    “白色农业”是指微生物发酵工程在农业上的应用。传统农业的资源结构历来由植物动物这“二维”构成,在生物圈中,这是不平衡的消耗性结构。在自然生物圈中植物是供给者,动物是消耗者,微生物是还原者,三者并存,构成稳固的自然循环链。由此而言,21世纪的农业资源结构应当从植、动物的“二维”向植物、动物、微生物的“三维”转变,微生物对资源循环的稳定起到重要的作用。在科学技术发展的今天,不仅微生物的资源特点已逐步被人们认识,利用微生物的方法和手段也正在逐步形成和完善,发展“白色农业”的条件已经具备。因此,大力发展“白色农业”,实现农业微生物产业化,成为“三色农业”中当前首要的发展目标。

    主要产业/白色农业 编辑

    白色农业白色农业
    微生物资源产业化的工业型新农业即白色农业。农业微生物资源的开发利用已在六大领域呈现出美好前景。
    白色农业主要包括以下6个产业:(1)微生物饲料;(2)微生物肥料;(3)微生物食品;(4)微生物农药;(5)微生物能源;(6)微生物环境保护剂。

    微生物饲料

    这是中国当前白色农业的主体产业。利用各种农业废料制成的蛋白饲料、秸秆饲料、EP多效生物添加剂已被使用。

    微生物肥料

    中国微生物肥料的研究和应用正在热潮之中。其主要品种有:根瘤菌肥料类、固氮菌肥料类、硅酸盐细菌肥料、光合细菌肥料、微生物生长调节剂、复合微生物肥料类等。

    微生物农药

    应用的较多,有细菌、真菌、昆虫病毒等构成的杀虫剂、杀菌剂除草剂等。

    微生物食品

    在中国微生物食品中,食用菌分布最广、食用最普遍、历史最悠久,香菇木耳等就属于此类。

    微生物能源

    中国微生物能源的应用主要是沼气

    微生物生态环境保护剂

    中国微生物除臭剂的开发和应用具有广阔的发展空间。

    研究领域/白色农业 编辑

    白色农业的研究应用领域包括:微生物食品;微生物饲料;微生物肥料;微生物农药兽药;微生物能源;微生物生态环境保护剂等。白色农业是世界农业可持续发展的重要理论之一,发展生物技术产业,除合理开发、利用现有农业生物资源外,还可以利用生物技术开辟新的生物资源,更好地为人类服务。以高科技开发微生物资源及其产业化发展迅速,全国掀起了白色农业的研究热潮。白色农业是在工厂中以微生物发酵工程为基础采取大规模一年四季生产,不受季节和气候的限制,既节约了土地和其他资源,而且不造成环境污染。
    白色农业是农业产业化进程中不可缺少的方面,涉及到农产品的综合利用、饲料生物能源生态农业等,世界各国都在加紧研究和开发,初步形成了一种新兴的、有着光明前景的高科技产业。利用微生物发酵处理秸轩转化成饲料,利用生物技术培养新菌种,加快氨基酸发酵的利用等,将成为2l世纪的农业新产业。白色农业把传统绿色农业向阳光、土地要粮的生产方式,转变为向秸轩要粮、向废弃物要粮,意义深远。发展白色农业,为实现可持续发展与保护生态环境相协调战略开辟了新天地。

    应用领域/白色农业 编辑

    白色农业白色农业
    科学家所称呼的白色农业,实际是指微生物农业,或者是生物细胞农业。国际上之所以要在“农业”前面加上“白色”两个字,主要是因为这种农业的生产过程不仅没有环境污染,而且还要求生产的环境一定要干净清洁。由于实行工厂化生产,所以不受气候等自然条件的限制和影响,生产稳定,产品的产量和质量能得到可靠的保证,而且节水、节土、节能、高效,所以白色农业有着极其巨大的生产潜力。
    白色农业不仅可以生产饲料、工业原料,还可以提供食物,如利用微生物发酵处理秸秆生产饲料,如果利用中国每年5亿吨农作物秸秆的20%生产饲料,就可获得800亿公斤的饲料,相当于中国年饲料粮总用量的70%,从而能极大地缓解“人畜争粮”的矛盾,并大大促进畜物业的发展,解决中国的粮食问题,改善居民的膳食结构。又如,利用工农业废液、废气、废渣、叶片等蛋白质资源,建立单细胞蛋白质生产基地,生产高蛋白饲料和食品、药品。丰富的叶片资源不仅能生产出用作饲料、食品剂的营养价值高、易于消化吸收的叶蛋白,还可制作药品。据计算,如果用世界石油产量的1%,生产单细胞蛋白,就可供10亿人吃一年。年产10万吨单细胞蛋白的微生物工作,相当于12万公项耕地生产的大豆蛋白或2000万公项草地饲养的牛羊所产的动物蛋白质。白色农业除生产饲料、微生物农药、微生物营养保健品和微生物能源。
    微生物工程已经广泛应用于农牧业,在促进作物生长、防治疫病等方面作用很大。此外,它还可以用于农产品的深加工。例如,赤霉素的使用已经证明是杂交水稻制种中控制花期的一项重要举措。玉米赤霉烯酮用于北京肉牛,可以获得增重的效果。利用微生物发酵,在农业上还可以生产单细胞蛋白、畜用抗生素、氨基酸、维生素等,用来作为饲料的添加剂。农作物的秸秆、谷壳、木屑、糖渣、木薯等经过微生物发酵就可以转化成高效再生能源,例如酒精、甲烷等,这种生物能源有一个形象的称呼:绿色石油。
    下面再让我们来算一笔账。通过微生物工程,仅利用世界石油年产量的2%就能够生产出2500万~3000万吨的单细胞蛋白,可以满足20亿人一年的需求。中国每年大约有5亿吨秸秆,如果把1亿吨秸秆通过微生物发酵转变为禽畜的饲料,可以替代0.4亿吨的饲料粮,而这是中国年饲料用粮的一半,效益多么可观。一座占地不大的微生物工厂每年大约可以生产10万吨单细胞蛋白,这就相当于180万亩耕地生产的大豆蛋白,或者是3亿亩草地饲养的牛羊所生产的动物蛋白质。
    另外,利用微生物工程可以生产微生物肥以及各种制剂,被广泛应用于农作物种植和家禽家畜的饲养上。1988年,巴西农民在1000万公顷的土地上收获了1800万吨土豆,共占全年总出口量的13%,从国际市场上赚取了30.5亿美元。这其中的原因就是巴西的科学家找到了一种固氮菌作为氮肥的代用品。固氮茵不仅能够在热性和酸性的土壤中生活,而且还能够抵抗大豆根茎里的其他细菌,固氮菌保证了当年巴西土豆的大丰收。
    完全可以说,“白色农业”体现出了工厂化生产的优越性,而微生物工程在农业中的应用还方兴未艾。

    发展前景/白色农业 编辑

    白色农业是应用高科技开发丰富的微生物资源宝库的工业型农业。它依靠人工能源,不受气候和季节的限制,可常年在工厂内大规模生产。白色农业把传统绿色农业向“光”(阳光)要粮、向地要粮的生产方式,转变为向“草”(秸秆)要粮、向废弃物要粮的生产方式。与传统种植业生产粮食相比,它具有生产周期短,高产、高效、产品无污染、无毒副作用,节约水土资源,不污染环境,资源可综合利用等特点。
    因为白色农业是利用地球上丰富的微生物资源,通过发酵工程和酶工程,在工厂化条件下进行生产,所以占地面积很少,且节约水资源。。
    白色农业在全国各地呈现出勃勃生机,白色农业的各项微生物产业正在迅猛发展,并且已取得了良好的经济效益和生态效益。

    发展意义/白色农业 编辑

    白色农业白色农业
    (一)发展白色农业,有利于缓解中国人口膨胀与资源缺乏之间的矛盾
    改革开放以来,中国农业和农村经济得到了长足的发展,中国以占世界7%的耕地生产了占世界24%的粮食养活了占世界22%的人口。然而由于中国人口基数庞大,人口的增加速度很快。中国每年新增人口1500多万,预计到2030年,中国人口将达到16亿。16亿人口生活在人均耕地不足666m2的土地上,而且淡水资源严重不足(中国人均水资源占有量不足全球人均的1/4)的情况下,中国人口、资源和环境之间的矛盾将更为激烈,而缓解人口膨胀与资源缺乏之间的矛盾的有效途径是大力发展白色农业。据估算,一座占地不多的年产10万吨单细胞蛋白微生物工厂相当12万hm2耕地生产的大豆蛋白或是2000万hm2草原饲养牛羊生产的动物蛋白。因此,发展工业型的白色农业可以节省大量耕地,真正实现退耕还林草,退田还河湖的目标,有效缓解人口膨胀与资源缺乏之间的矛盾。
    (二)发展白色农业,有利于实现“人畜分粮”的目标,解决粮食紧张问题
    虽然自1978年以来中国粮食总产量有了大幅度增长,但人均占有粮食并无相应大幅度提高。与此同时,1978年以来饲料粮占粮食总量的比例有较大幅度升高,1978年饲料用粮为4575万t,至1994年达到13224万t。中国饲料粮占粮食总产量的比重约30%。随着人民生活水平的提高,消费结构的变化,对肉、蛋、奶等畜产品的消费量不断增加,这一比例还将提高(发达国家的比例一般为50%—70%,有的甚至高达90%)。传统农业的“人畜共粮”体制引起的“人畜争粮”的矛盾是产生中国粮食压力的主要原因之一。发展白色农业,将“人畜共粮”的传统调整为“人畜分粮”的新模式,可极大地缓解粮食紧缺问题。一方面,通过微生物发酵工程和酶工程生产单细胞蛋白(SCP)、菌体蛋白食用菌等供人类食用,这既促进了人体所需营养素的有效供给,又降低了对口粮的直接消费。另一方面,利用微生物发酵技术及其它现代生物技术把农作物秸秆、农副产品下脚料等转化成饲料,既节省饲料用粮,又有效地利用废弃物资源,降低生产成本,提高经济效益和生态效益。比如,中国年产农作物秸秆约6亿t,如果利用微生物处理2亿t秸秆作饲料,即可节约饲料粮800亿kg,这相当于中国年用饲料粮的一半以上。
    (三)发展白色农业,有利于生态环境保护,实现农业的可持续发展
    由于传统农业“土里抠食”的生产模式,占用大量土地,消耗大量淡水资源,加剧人地矛盾。这种人地矛盾还造成生态环境破坏等不利影响。化肥的长期施用导致土壤条件恶化,水体、土体和农产品污染;农药的大量施用,不仅形成农产品农药残留,危害人体健康,而且农药残留已经成为中国农产品出口的重要限制因素。水资源污染与短缺也严重地威胁中国农业的持续发展。发展白色农业,为保护生态环境与实现农业的可持续发展开辟了新天地。通过微生物可以把农作物秸秆、农业废弃物转变成优质的微生物肥料。微生物肥料可活化土壤中难以利用的N、P、K及其他营养元素,提高土壤养分供应能力和保水、保肥能力,提高土地资源的持续生产能力,还能增强农作物抗病性,减少农药施用量。微生物农药高效、安全、无残留,不杀伤天敌,有利于生态平衡,并且可大幅度减少化学农药的施用,有效降低农产品中的有毒物质残留。微生物饲料可促使畜禽肠道有益菌群建立,抑制病原菌繁殖,提高动物防病抗病能力,减少化学兽药和抗生素使用量,降低农药在畜产品中的残留,为人类提供安全、优质的畜产品。白色农业的微生物生态环保剂,可直接消除水、土壤和空气中的有害化学物质,消除污染,提高资源利用率。

    发展建议/白色农业 编辑

    发展白色农业是对传统农业的完善、健全和提高,二者相互补充、相互依存。发展白色农业具有自身的优越性,对建设中国新型的“三维农业”具有重大意义。然而白色农业在中国的发展才刚刚起步。为此,认为应该从战略的高度来重视白色农业的发展。
    (一)各级政府领导应把大力发展白色农业作为农业可持续发展的重要战略
    可持续发展已成为中国乃至当今世界的主题。中国的基该国情是人口多,耕地少,人均资源相对紧缺,地区间发展不平衡,同时资源、环境和人口的多重压力日益加重。而发展白色农业是解决新世纪中国16亿人吃饱、吃好的强有力保证,是引导常规农业走出困境,实现可持续发展的必然选择。因此,各级领导应从战略的高度来认识发展白色农业对农业可持续发展的重要意义。当前,要落实江总书记和党中央关于“进行一次新的农业科技革命”的战略部署,各级政府就要高度重视发展以生物工程为核心的白色农业。
    (二)加大科技和资金的投入,为发展白色农业提供动力源泉
    白色农业的科学基础主体是微生物学,技术基础主要是“生物工程”。运用基因工程和细胞工程选育优良高产菌株或构建多功能型的工程菌株,发酵工程和酶工程是实现微生物资源产业化的生产工艺技术。而农业科研院、校、所是农业科技创新的主体,但由于政府、企业对农业科研投入的不足,从而使农业科研人员普遍感到科研经费不足,正常的科研活动难以维持。因此,政府应在每年增加农业科技投入比例的同时,使之法律化、制度化。
    发展白色农业需要兴办工厂,大规模地进行生产。为了多渠道、多途径增加对农业资金的投入,政府应相应制订一些优惠政策措施,鼓励和吸收一些大型工商企业和乡镇农业企业以及外商和个人对农业科研和基础设施进行投资,从而形成一种白色农业良好的投入机制。
    (三)加强人员教育培训,培养高素质的农业人才,为发展白色农业提供智力保证
    白色农业是一种可持续发展的新型农业,它不仅涉及传统技术,也包括当前正在大力推广的各种适用技术,还包括具有前瞻性的高新生物技术。要实现农业高新技术的开发、推广、运用的渠道畅通,只有依靠高素质的农业人才。因此,加大人员教育培训,提高农民素质是当务之急。必须做到:一要转变农民的思想观念,帮助他们树立发展白色农业可带来丰厚利润的信心;二要强化农民的科技和文化教育,提高他们的科技文化水准;三要加强农民的微生物生产技术运用等方面的培训,使他们熟练掌握现代先进的技术科学的管理知识。
    (四)重点发展白色农业的两大产业:微生物饲料和微生物生态环保剂
    在新世纪条件下,由于人们的生活水准日益提高,消费结构逐渐发生变化,人们对肉、蛋、奶等畜产品需求越来越旺,对农产品品质要求越来越高。于是,畜牧业将会得到蓬勃发展,而白色农业的微生物饲料因其优质、高效、无毒残留的特点,将为畜牧业的发展提供保障。与此同时,人口膨胀、环境恶化等问题的出现,白色农业的微生物生态环境保护剂是当今国际上正在兴起的一项环保产业,其产品能净化空气,优化环境。为此,应该做到:(1)农业科研院、校、所加强合作,组织力量对白色农业的微生物饲料和微生物生态环保剂两大产业的高、精、尖技术进行攻关,开发出系列优质产品;(2)鼓励大型工商企业乡镇企业集团加大对微生物饲料和微生物环保剂的投资、开发、生产。

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