摘要介绍了白色农业提出的背景、含义、特征以及国内外发展现状与趋势，分析了白色农业中的六大产业和白色农业的意义，提出了白色农业的开发对策，以期促进白色农业的开发与发展。
关键词白色农业；背景；含义；特征；意义；对策
中图分类号S188文献标识码A文章编号 1007-5739（2009）06-0281-03
1白色农业提出的背景
传统农业以太阳为直接能源，利用绿色植物通过光合作用生产动物饲料、人类食物，为人类的生存做出了巨大贡献。但是，人们也为此付出了沉重代价，如农产品中有毒化学物质大量残留、破坏生态平衡、污染环境等。从大量的教训中人们不得不对农业的持续发展重新审视[1]。
人类从依靠采集、渔猎为生到靠放牧、种地的原始农业为生，大约发生在10 000多年前的新石器时期。现在世界已经进入现代农业时代，但人们在谋划农业发展时，依然跳不出2个框架，一是对土、水、种、肥这些基本要素进行改良的框架；二是植物种植业、动物养殖业这两大产业结构的框架。跳不出这2个框架，农业的创新就只能停留在小打小闹的技术层面，实现不了真正意义上的原始性创新。只有从产业结构和生产模式的变革上突破，农业生产力才能获得极大的解放和提高。从生态的角度看农业，不难发现传统农业存在着3个问题：
（1）产业结构不健全。农业是开发利用生物资源的一门产业。自然界的生物资源可分为3大类：植物、动物和微生物，而传统农业只限于对动、植物资源的利用。这种二维结构的农业既浪费资源又破坏生态，具体说有以下几种副作用：①浪费资源。一株玉米需要夏、秋2季才能长成，却只有若干籽粒可供食用；一头牛屠宰后可直接利用的部分也不到1/2。算下来，每年约有50%左右的农业生产物成为废弃物。②破坏生态。为了增产粮食，人们除增加复种指数外，不得不大面积毁林垦荒，开山造田，围湖造田，造成水土流失、土壤盐碱化、荒漠化，引发洪涝灾害等生态灾难。③污染环境。为了农业丰收，人们不惜将珍贵的不可再生资源——石油、煤炭、天然气等转化为化学肥料和化学农药等，污染了人类的生存环境。④危害健康。化肥和化学农药使农副产品带有残留毒物，造成人类生存繁衍危机。
（2）农业主产品——粮食的分配方式不科学。据测算，世界粮食总量的42%供人吃，43%供牲畜吃，其余为种子和工业用料，人、畜消费几乎各占1/2。随着人口增长，势必加剧“人畜争粮”矛盾。
（3）生产模式单一。露天生长、“土里抠食”是传统农业的生产模式。即使是利用卫星定位、微机控制、机器人和拖拉机操作的现代“精确农业”，也没能脱离“土里抠食”。传统农业占用大量土地，消耗淡水资源的60%～70%，形成农作物“与人争地”、“与人争水”的尖锐矛盾[2]。1986年，我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[3]。
2白色农业的含义及特征
白色农业是以蛋白质工程、基因工程和酶工程为基础，以基因工程全面综合利用组建的工程农业。白色农业生产环境高度洁净，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，加之人们在工厂车间穿戴白色工作服帽从事劳动生产，故形象化地称为白色农业[4]。白色农业依靠人工能源，不受气候限制，可常年在工厂大规模生产，节土、节水、不污染环境，资源可循环利用，是目前我国农业改革中比较切实可行的路子[5]。其特征如下：
（1）生物工业型农业。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。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。
（2）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。
（3）资源节约型农业。传统的绿色农业资源利用不经济，1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。
（4）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[6]。
3国内、外白色农业的现状与发展趋势
在20世纪80年代中期，美国已经创办300家生物工程公司，由生物工程科学家和企业家联合投资或者是生物工程专家独立经营。在基因工程方面所取得的成就举世瞩目，如孟山都公司和杜邦公司分别投资1.5亿美元和8 500万美元建立新的生物技术研究所。日本的生物工程技术开发公司也发展到近300家，他们把力量用在消耗原材料和能源较少的部门上来，结果使发酵工程、酶工程得到迅速发展。日本发展生物产业的途径，是依靠原有大型食品、饮料、医药、化工企业，而不是去建立许多新的生物产业。这一“借鸡生蛋”的办法效果很好。原苏联在加速生物工程的工业化过程中，确定生物工程研究的重点放在农业上，用啤酒厂废液年产单细胞蛋白约1 000万吨。据美国商务部测算，全世界生物技术产品市场规模2000年最少达150亿美元，甚至可能达到1 000亿美元。
我国生物技术发展，一要不失时机地为农业生产服务；二要从实际出发，把生物技术中已经突破的技木推广应用的同时，从基础研究上进行一些重大问题的探讨。国内在北京成立了白色农业研究所，研究开发微生物饲料替代粮食饲料发展养殖业、生物肥料、生物农药，食用菌、微生物发酵工艺和设备的研制等。山东引进了日本酵素菌技术，它能够催化分解作物秸秆制成各种酵素菌肥料、饲料，广泛适用于种植业和养殖业。新疆研制了秸秆发酵活干菌，又称秸秆微贮饲料，并广泛开展微贮推广，用于秸秆养牛业。以苏云金杆菌制剂（Bt）为代表的生物农药，防效与国外同类产品相当，达到或超过对照农药灭多威和杀虫双。据估计，21世纪初人类对食品的需求将增长1倍，这一增长按常规农牧业措施是难以实现的。2000年，农业包括畜牧业5/6的增长要靠生物技术和其他科技增产措施来实现。如母鸡每天生产1个蛋算是高产了，1头牛一般每天才增重0.5kg，而微生物只要有适合的条件，1d可生产1 250kg的单细胞蛋白质。因此，白色农业是“替代粮食”的有效途径，也代表了未来农业发展的方向[7]。
4白色农业中的六大产业
白色农业主要指在微生物食品、微生物饲料、微生物肥料、微生物农药、微生物能源、微生物生态环境保护剂等6个方面实现微生物资源开发利用的产业化。目前国内、外在这6个领域的研究和应用已呈现出美好前景。
（1）微生物食品。微生物是目前世界各国竞相开发的新蛋白质资源，其蛋白质含量一般在30%～50%之间。利用单细胞蛋白质生产高蛋白质新型人造食品，前景十分广阔，如用每年世界石油产量的1%作原料，利用微生物工程来生产单细胞蛋白质，可供10亿人吃1年。据推算，1座占地不多、年产1 000万吨单细胞蛋白质的微生物工厂，相当于12万公顷耕地生产的大豆蛋白，或2 000万公顷草地饲养的牛羊所产出的动物蛋白质[8]。利用微生物生产的真菌肉、食用油等在英国、法国、日本已规模化生产，产品已在超级市场出售。由小球藻制成的食品面包已在日本实现规模化生产。螺旋藻被联合国粮农组织称为“人类未来的粮食”、“人类最佳保健品”，素有“植物肉”之称。1kg蘑菇所含蛋白质相当于2kg禽肉或3kg鸡蛋的蛋白质含量。与植物性食品相比，食用菌中蛋白质的含量是小麦、玉米的几倍，大白菜、番茄的几十倍。食用菌蛋白质中氨基酸种类齐全，几乎所有的菇类都有8种人体必需氨基酸，并含有丰富的维生素和矿物质。许多食用菌还具有抗癌、降脂、提高机体免疫力的功效。国际食品界已将食用菌列为21世纪八大营养保健食品之一。中国的食用菌生产量和出口量均居世界首位。近年来，国内外还研究从食用菌中提取抗癌药物及防腐剂、保鲜剂等，均取得了可喜进展。
（2）微生物饲料。发展微生物饲料生产，实现“人畜分粮”是我国当前白色农业的主体产业。利用作物秸秆、谷壳，以及工农业废液、废渣、废气，在微生物发酵作用下均可生产微生物蛋白质饲料。我国每年有5亿吨作物秸秆，若将其中20%通过微生物发酵，就可获得相当于4 000万吨饲料粮的饲料，相当于我国目前全国1年饲料总消耗量的1/3，可有效解决人畜争粮问题，大大推动畜牧业的发展，不仅能解决我国的粮食问题，还可以改善居民的膳食结构。
（3）微生物肥料。目前，国内外对微生物肥料的研究和生产及应用正处在热潮中。我国研究生产的微生物肥料主要有微肥接种剂、微生物复混肥等。微生物肥料的使用可改善植物根际的微生态环境，调节土壤酶活力，帮助植株吸收养分，促进植株生长，提高植株自身的免疫力，增强其抗病能力。
（4）微生物农药。化学农药长期使用后会破坏生态环境，有害人类健康，因而出现了微生物农药的兴起和发展，且在国际上已形成了大产业。目前应用的种类很多，有细菌、真菌、昆虫病毒、抗生素等构成的杀虫剂、杀菌剂、除草剂、井冈霉素杀菌剂等。
（5）微生物能源。我国微生物能源上应用最多的是沼气。沼气除了用于照明、炊事外，还可作生产用能。目前我国农村许多地方发展沼气已不单作为能源建设，而成为一项有效的环保和生产建设。国外对微生物能源的利用主要是以微生物发酵生产的酒精替代汽油作汽车燃料，已取得实质性进展。由于微生物酒精既不散发有害气体污染环境，又能解决石油紧缺问题，因此被誉为“21世纪的绿色能源”。
（6）微生物生态环境保护剂。近20年来，国外在开发微生物制剂消除空气、水、土壤中的有毒气体和有害物质方面成效卓著，许多“除臭剂”已规模生产并大面积推广使用。日本的“EM”技术、美国的“EIA生态保护剂”、韩国的“乐土”等都是此类产品，已被我国引进并推广应用，在消除畜禽粪便产生的恶臭和有毒气体方面取得良好效果，受到广泛欢迎。我国正大力发展畜牧业，微生物除臭剂的开发和应用具有广阔的天地和美好的前景。微生物生态环境保持剂将会成为环保的一项新兴产业[8]。
5发展白色农业的意义
中国改革开放总设计师邓小平同志明确指出：“将来农业问题的出路，最终要由生物工程来解决，要靠尖端技术”。众所周知，生物工程由4个部分组成：基因工程、细胞工程、发酵工程和酶工程。其中基因工程和细胞工程是植物、动物、微生物三大生物所共有的生物学特性，而发酵工程和酶工程则是微生物所特有的生物学特性。因此，从某种意义上讲，微生物学在生物工程中占有重要的地位，而微生物资源的工业化生产利用，就是白色农业。
白色农业的科学基础主体是微生物学，白色农业的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。白色农业依靠人工能源，不受气候和季节限制，可常年在工厂内大规模生产。大力发展生物工程技术，创建节土、节水、不污染环境、资源可综合利用的工业型白色农业，是目前我国比较切实可行的农业发展新路。白色农业对微生物资源开发有着巨大作用。微生物饲料是白色农业的主体产业，是实现“人畜分粮”目标的物质基础。可以预料，随着现代科技的发展，将来还会出现更多的白色农业新产业[9]。白色农业的主要意义在于：
（1）发展白色农业，有利于缓解我国人口膨胀与资源缺乏之间的矛盾。改革开放以来，我国农业和农村经济得到了长足的发展，我国以占世界7%的耕地，生产了占世界24%的粮食，养活了占世界22%的人口。然而由于我国人口基数庞大，人口的增大速度很快。目前，我国每年新增人口1 500多万人，预计到2030年，我国人口将达到16亿人。16亿人口生活在人均耕地不足667m2的土地上，而且在淡水资源严重不足（我国人均水资源占有量不足全球人均的1/4）的情况下，我国人口、资源和环境之间矛盾将更为激烈，而缓解人口膨胀与资源缺乏之间矛盾的有效途径就是大力发展白色农业。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，占地面积很少，节约水源的农业。据估算，1座占地不多的年产10万吨单细胞蛋白微生物工厂，相当于12万公顷耕地生产的大豆蛋白或是2 000万公顷草原饲养牛羊生产的动物蛋白[9]。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。
（2）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，我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4 575万吨，至1994年达到13 224万吨。目前，我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”矛盾是产生我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）、菌体蛋白和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他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，目前我国年产农作物秸秆约6亿吨，如果利用微生物处理2亿吨秸秆作饲料，即可节约饲料粮8 000万吨，这相当于我国年用饲料粮的一半以上[9]。
（3）发展农业，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，加剧了人地矛盾。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我国农产品出口的重要限制因素；水资源污染与短缺也严重威胁着我国农业的持续发展。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[6]。
6白色农业的开发对策
（1）选准项目，抓住技术关键。着眼于再生资源利用，不受原料的限制，生产步骤、生产过程具有连续性、周期短、成本低、对环境污染少等特点。突出特色，立足实际，开发系列产品，增大市场占有率。
（2）构建生产龙头企业，注重名优新产品开发。劳动者素质要与开发白色农业生产技术规程相适应，要加强培训技术骨干。增强龙头企业对配套产业的带动能力，加大技术引进和推广应用力度。集中必要的资金、技术、人才对眼下虽未成大器，但有明显开发优势、市场前景广阔的主导产业进行重点培育。
（3）选准突破口。要使现代科技成果与当地资源进行合理嫁接，加速科技成果物化，尽快形成新的科技企业。
（4）以开发研究与质量监测作保证，引导白色农业深入发展。
（5）国家政策现向西部倾斜，东西合作中重视白色农业技术及人才的引进。
（6）科技、财政、信贷投资计划中，对白色农业项目需重点支持[7]。
7参考文献
[1] 沈晓丰，蒲林昌.开发白色农业 走出传统农业的困境[J].经济师，2002（11）：68-69.
[2] 包建中.发展白色农业向微生物要“粮”[J].求是，2001（8）：63-64.
[3] 包建中.中国的“三色农业”[J].世界农业，1998（9）：48-49.
[4] 岳寿松,王翠平，龙升波.白色农业——中国世纪农业可持续发展的保证[J].世界农业，1998（10）：44-45.
[5] 岳寿松，王翠平，龙升波.白色农业[J].技术监督实用技术，1998（6）：12.
[6] 李向娟.白色农业——可持续发展的新型农业[J].福建农林大学学报，2002，5（1）：22-24.
[7] 孙元德.“白色农业”的开发前景与对策[J].宁夏科技，1997（1）：38-39.
[8] 詹玉胜.21世纪可持续发展的新型农业——白色农业[J].中学生物教学，2002（4）：3.
[9] 包建中.“白色农业”与“三色农业”兴起及中国农业产业化方向[J].中国人口、资源与环境，1999（3）：65-69.
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