文|35斗

2022年5月10日，国家发改委发布《“十四五”生物经济发展规划》。明确功能型微生物等生物技术在土壤修复中的应用。这是国家层面对微生物农资的肯定。

近年来，添加微生物菌剂的产品在肥料、农药等各种农资领域如雨后春笋般出现，它们的诞生就是为解决农业环境污染现象日趋严重，资源环境承载能力趋紧的问题。随着社会发展，人们注重发展绿色农业，改变过去高投入、高能耗、高污染等传统农业耕作方式。微生物已成为农资行业最具活力的板块之一，发展迅速。

三大原因推动微生物制剂发展，满足绿色高效农资需求

任何新兴事物的诞生都是在尝试用新的方法解决现有产业的问题。

在国际环境问题日益严重，国内“肥药双减”的政策要求下。传统农业生产中遇到三个关键挑战，分别是如何在控制化肥过量施用的前提下，保证产量稳定的同时有稳步的提升；如何保证粮食产量，减少药物残留和使用；如何保证生态环境的稳定？“芽孢杆菌”的出现，为这三大挑战提供完美的解决方案。

首先是要解决在化肥投入降低的情况下，粮食产量的稳定产出。根据粮农组织报告，1998年，我国化肥使用量已居世界第一；从1998年开始，我国化肥使用量以每年3%的增速，而粮食总量的增速仅为1.5%。2015年，国家农业部公布《到2020年化肥使用量零增长行动方案》，意味着5250.65万吨就是我国化肥使用量的红线。

根据自然资源部公布全国“三调”数据，全国耕地19.18亿亩，自“二调”以来的10年间，全国耕地地类减少1.13亿亩，年均减少面积还略有扩大。我国耕地数量减少趋势持续多年，反映在人均耕地面积上也是递减，“一调”为1.59亩/人，“二调”1.52亩/人，“三调”1.36亩/人，不到世界平均水平的40%。

所以，要用越来越少的耕地面积来养活不断增长的人口，意味着单位面积内的土地需要多产出我国的粮食需求，这对我国土壤养分利用率提出超高要求。根据农业农村部报告，2020年，我国三大主粮作物的肥料利用率仅为40.3%。

“芽孢杆菌”的出现正好能够维持粮食产量和养分利用的效率的平衡。一方面，改善土壤团粒结构，增强土壤对不同营养元素的富集能力。能利用土壤中的腐殖质进行大量繁殖，分解土壤中的有机质，增加土壤中有效养分，防止土壤板结。另一方面，促进作物生长，“芽孢杆菌”在繁殖过程中，产生多种激素类物质和各种维生素，不仅能提高土壤养分含量，还能促进作物生长，提高产量改善农产品品质。

以玉米为例，根据《植物营养和肥料学报》的报道称，在玉米实际生产中，肥料配施“枯草芽孢杆菌”可促进玉米的生长发育，影响玉米的产量构成要素，提高玉米产量，而且能显著提高玉米对肥料吸收量，提升肥料利用效率最高可达20.7%。

其次要解决的问题是在保证粮食产量和安全，减少农药的残留和使用。造成农药的过量使用主要有两个原因：第一，研发周期长。根据PhillipsMcDougall统计，一种新的农药化合物自开发至上市需要10年以上的时间，投入金额最高可达3.5亿美元的研发投入。农业从业人员就只能使用相同或近似成分的药物来防治农业病害，这样的结果就容易导致农药的使用量在不断的加大，病菌的耐药性不断提高，为防治病害再不断的提升使用量的恶性循环。

第二，外界的环境条件对传统农业生产方式会产生巨大的影响。根据联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）第六次评估报告，气候变化不仅导致全球平均温度的升高，还促使极端天气气候事件呈现出频发、广发、强发和并发的趋势。长时间的高温阴雨天气出现，致使农业生产中的农药使用次数上升，不断的缩短使用间隔。

“芽孢杆菌”的出现，意味着人们可以避免单纯使用化学防治的方式去治理病害的局面。“芽孢杆菌”在适宜的条件下，能够在土壤中快速的增长。很快就能够成为植物根际土壤的优势菌，占据主导优势，有效抑制土壤中其它病菌的生长和繁殖，预防土传病害的发生。面对非土传病害“芽孢杆菌”在繁殖过程中，能够产生枯草菌素、多粘菌素和短杆菌肽等活性物质，这些活性物质对会致使致病菌菌丝断裂、解体或细胞质消解，达到杀灭病菌的作用，有效防治病菌对作物的危害。

最后要解决的问题就是保证生态环境的稳定。据智研数据统计，2021年我国海域共发现赤潮58次。造成赤潮的最主要原因就是水体的富营养化，而造成水体富营养化的起因就有过量施用化肥。

说起化肥过量施用的原因又要往上追溯。最初人们只是因为杂草会和作物争夺营养和生长空间，所以发明化学除草剂，短时间内帮助作物获得生长的主动权，但也促使杂草的进化。人们就会不断的提升除草剂的使用量，不断上升的除草剂使用量致使土壤中也存在除草剂残留。除草剂也顺带消灭土壤中原先的有益菌。

一些微生物能够将多余的氮素还原为氮气回到大气中，避免土壤淋溶造成的养分流失，造成的水体富营养化。另一些微生物，能够帮助土壤释放营养元素。它们被消灭后，人们只能单纯的加大化肥的投入，造成土壤酸化。有益微生物的生存环境就更加恶劣，繁殖更困难。

现在人们已经醒悟，所有的人类的经济活动不能以毁坏生态环境为代价。打破生态平衡最简单的方式就是向生态圈超量输入人类活动所产生的产品和废物。“芽孢杆菌”本身就是作为生态圈的一份子，而存活于生态环境中。又兼具耐高温、快速复活和强分泌酶等特点，在有氧和无氧条件下都能存活。在营养缺乏、干旱等条件下形成芽孢，在条件适宜时又可以重新萌发成营养体。

除上述提到的三个比较关键能够解决的挑战以外，“芽孢杆菌”在抗重茬方面也表现优异。全国耕地面积现有19.18亿亩，只比耕地面积红线18亿亩多出1.18亿亩。为保证粮食安全储备量，我国现有的耕地面积的复种指数要不断提高，当复种指数达到一定程度。重茬必然会出现，而这个时候“芽孢杆菌”抗重茬的优势将会得到淋漓至尽的体现。

“芽孢杆菌”在活动过程中，会产生很多有益物质，这些有益物质有抗菌溶菌的功效，能够直接或间接杀死部分病原菌，抑制土壤中一些病害的发生，对于土传病害引起的根腐病等特效。与土传病原菌形成竞争关系，抢夺病原菌的生存空间，最终的结果就是抗重茬的优势。

对“芽孢杆菌”应用来说，分离、提纯、复配是主要难点

在生物防治成热门话题的现在，上述“芽孢杆菌”的优点确实是它在生物防治产业链中的竞争力所在。但每一个新兴产业的发展过程中，我们不能选择性的忽略它们的痛点或者是技术壁垒，这才是更值得我们关注的重点。

首先，要关注创新。“芽孢杆菌”只是细菌界中芽孢杆菌属下细菌的统称，“芽孢杆菌”有成千上万种，多数“芽孢杆菌”是没有毒性的，皆在农业、医疗和食品等行业使用。

据不完全统计，农业类常用的八种“芽孢杆菌”：“枯草芽孢杆菌”有391家原料供应商；“地衣芽孢杆菌”有28家原料供应商；“解淀粉芽孢杆菌”有73家原料供应商、“胶质芽孢杆菌”有44家原料供应商、“侧孢芽孢杆菌”有63家原料供应商、“巨大芽孢杆菌”有71家原料供应商、“多粘类芽孢杆菌”有42家原料供应商和“苏云金芽孢杆菌”有128家原料供应商。

农业中最常使用的八种“芽孢杆菌”的供应商数量（图1），数据来源：爱采购和阿里巴巴1688

原料供应商就有接近1000家企业。所以，传统的“芽孢杆菌”市场竞争压力相当大。

那么现在“芽孢杆菌”这类菌种依旧有发展潜力吗？答案是肯定的，有两种“芽孢杆菌”特别具有产业优势，分别是“贝莱斯芽孢杆菌”和“莫海威芽孢杆菌”。

“贝莱斯芽孢杆菌”在2005年由西班牙科学家Ruiz–García等成功从当地水质样本中分离出来。根据《微生物学报》研究称：“贝莱斯芽孢杆菌”能够产生生长素吲哚–3–乙酸（IAA），是一株有益的根际促生菌；对稻瘟病菌、黄瓜枯萎病菌、辣椒疫霉菌、橡胶树胶、尖孢炭疽病菌都具有明显的拮抗作用；也具有防治水稻白叶枯病的生防潜力。

“莫海威芽孢杆菌”在1994年由美国科学家Roberts MS等在加利福尼亚沙漠样本中分离出来。据不完全统计，国内有3家企业可以提供“贝莱斯芽孢杆菌”，而“莫海威芽孢杆菌”则企业可以稳定工业化提供。

一个简单的价格比较，“莫海威芽孢杆菌”价格是面议，“贝莱斯芽孢杆菌”的价格是3500/株，10株起买也需要1900/株，而最为常见的“枯草芽孢杆菌”选择最贵的生产厂家为4万/吨，含量是2亿株/克。两相比较，孰优孰劣一目了然。

因此，对于“芽孢杆菌”这一行业来说，掌握独立的提纯、分离技术和创新能力，将会是这个行业的核心竞争力。

涉及到“贝莱斯芽孢杆菌”的相关专利已经达到499件。目前“贝莱斯芽孢杆菌”的相关专利多数集中在科研院校手中共有327件，占81.95%。相关专利数量排在前10的有8所是科研院校，另外两家为云南省微生物发酵工程研究中心有限公司和山东碧蓝生物科技有限公司，其拥有的专利数量分别为7和6件。中国的农业航母“先正达集团”拥有5项相关专利；国际农业巨头巴斯夫拥有3项相关专利；国内著名肥料供应商芭田、施可丰和根力多也有相关专利在国内获批。

2021年12月10日，首个贝莱斯芽孢杆菌专利产品在国内登记，这是贝莱斯芽孢杆菌这种农药新成分在国内的首次登记，在全球也是首例。

申请有关“贝莱斯芽孢杆菌”的专利前10的申请人和数量（图2），数据来源：国家知识产权局

“莫海威芽孢杆菌”在国内申请的相关专利仅66件。目前“莫海威芽孢杆菌”有26件相关专利在科研院校手中，占39.39%；国际农业巨头公司巴斯夫手握14项相关专利，在国内排行第一；另一家国际农业公司拜耳也有相关专利在国内获批。

申请有关“莫海威芽孢杆菌”的专利前10的申请人和数量（图3），数据来源：国家知识产权局

在发达国家当中，仅用3%的农业从业人口就能养活全国的人口，甚至还能大批量出口粮食。而我国拥有60%的农业从业人口，却每年还要大量从国外进口粮食。所以在国内科技化和现代化农业程度不高，这就导致用人成本将占据生产成本的大头。

以水稻为例，美国的人工成本仅为10%，日本的为26%，中国的为41%。在现有微生物菌剂产品严苛的使用条件下，一旦使用微生物菌剂就意味着人工成本的上升。

因此下一个有待关注的重点是复混配性问题。

所谓复混配，就是在施肥或者喷洒农药时，将“芽孢杆菌”等微生物菌剂与肥料或者农药进行混合复配，一同施用，减少人工成本。

在农业上经常使用金属离子的制剂来防治细菌性病害，尤其以氢氧化铜为代表。所以一般的微生物菌剂和微量元素的复配性都不高，二者相混都会降低各自效果，变成1+1等于0.5的效果。因此，纯微生物菌剂都会建议间隔5天-7天（单位？）施用，避开农药或者化肥的施用期。

“芽孢杆菌”本身也是细菌，一旦在农业生产中投入使用，必然是要带来人力成本的增加，但世事无绝对。

2018年，Certis USA向匈牙利赛格德大学购买一项专利许可权，内容涉及“莫海威芽孢杆菌”。与“贝莱斯芽孢杆菌”相比，“莫海威芽孢杆菌”是一种抗铜菌，使得它能够与铜制剂结合使用，用于提高对植物病害的防效。意味着“芽孢杆菌”复配问题得到完美的解决。

总而言之，在微生物领域，最值得关注的重点是创新能力和复混配技术，二者直击当下农业生产当中的核心重点，“降本增效”。而不论是“降本”还是“增效”，产-学-研的三者联动发展，提高科学技术的成果转化率，都是促进农业行业变革的主要手段和驱动力。

微生物制剂百亿市场，产业发展未来可期

根据Agropages报告，全球微生物制剂市场的规模将从2017年的30.9亿美元增至2022年的60.1亿美元，复合年增长率为14.21%。至2025年全球微生物制剂市场价值将达到95亿美金，复合年增长率为14.41%。

根据中商产业研究院数据显示，在中国，2017年的微生物制剂行业市场规模达到51.38亿元，2021年的微生物制剂行业市场规模达到73.4亿元，年均复合增长率为9.3%。预测，2022年中国微生物制剂行业市场规模将达78.16亿元。

全球市场的快速增长不仅受到逐年环境恶化、碳达峰和碳中和等因素的影响，还受到人们对食品安全和自身健康意识的增强所推动。相比于传统的化学制剂，来源于自然的微生物制剂能尽最大的可能减少人类活动给环境所带来的影响。

中国农业迄今相继经历传统农业、化学农业、可持续农业和绿色农业四个阶段，无污染、高肥力的土壤是农业绿色发展的先决条件，而微生物制剂是农业绿色发展不可或缺的投入品。

近年来，减肥减药、可持续发展、有机肥替代化肥计划等频频出台，意味着国家对农业种植体系改革的重视和决心。无论是保护环境生态的需要还是政策导向，都预示着微生物制剂产业迎来爆发的机遇。就像农业农村部微生物肥料和食用菌质检中心主任李俊说的“农业离不开微生物，微生物的作用被严重忽视，谁先利用微生物，谁就会在未来农业中占据先机。”