本文來自35斗微信公眾號，作者黃瀧健。
2022年5月10日，國家發改委發布《「十四五」生物經濟發展規劃》。明確功能型微生物等生物技術在土壤修復中的應用。這是國家層面對微生物農資的肯定。
近年來，添加微生物菌劑的產品在肥料、農藥等各種農資領域如雨後春筍般出現，它們的誕生就是為解決農業環境污染現象日趨嚴重，資源環境承載能力趨緊的問題。隨著社會發展，人們注重發展綠色農業，改變過去高投入、高能耗、高污染等傳統農業耕作方式。微生物已成為農資行業最具活力的板塊之一，發展迅速。
一、三大原因推動微生物製劑發展，滿足綠色高效農資需求
任何新興事物的誕生都是在嘗試用新的方法解決現有產業的問題。
在國際環境問題日益嚴重，國內「肥藥雙減」的政策要求下。傳統農業生產中遇到三個關鍵挑戰，分別是如何在控制化肥過量施用的前提下，保證產量穩定的同時有穩步的提升；如何保證糧食產量，減少藥物殘留和使用；如何保證生態環境的穩定？「芽孢桿菌」的出現，為這三大挑戰提供完美的解決方案。
首先是要解決在化肥投入降低的情況下，糧食產量的穩定產出。根據糧農組織報告，1998年，我國化肥使用量已居世界第一；從1998年開始，我國化肥使用量以每年3%的增速，而糧食總量的增速僅為1.5%。2015年，國家農業部公布《到2020年化肥使用量零增長行動方案》，意味著5250.65萬噸就是我國化肥使用量的紅線。
根據自然資源部公布全國「三調」數據，全國耕地19.18億畝，自「二調」以來的10年間，全國耕地地類減少1.13億畝，年均減少面積還略有擴大。我國耕地數量減少趨勢持續多年，反映在人均耕地面積上也是遞減，「一調」為1.59畝/人，「二調」1.52畝/人，「三調」1.36畝/人，不到世界平均水平的40%。
所以，要用越來越少的耕地面積來養活不斷增長的人口，意味著單位面積內的土地需要多產出我國的糧食需求，這對我國土壤養分利用率提出超高要求。根據農業農村部報告，2020年，我國三大主糧作物的肥料利用率僅為40.3%。
「芽孢桿菌」的出現正好能夠維持糧食產量和養分利用的效率的平衡。一方面，改善土壤團粒結構，增強土壤對不同營養元素的富集能力。能利用土壤中的腐殖質進行大量繁殖，分解土壤中的有機質，增加土壤中有效養分，防止土壤板結。另一方面，促進作物生長，「芽孢桿菌」在繁殖過程中，產生多種激素類物質和各種維生素，不僅能提高土壤養分含量，還能促進作物生長，提高產量改善農產品品質。
以玉米為例，根據《植物營養和肥料學報》的報道稱，在玉米實際生產中，肥料配施「枯草芽孢桿菌」可促進玉米的生長發育，影響玉米的產量構成要素，提高玉米產量，而且能顯著提高玉米對肥料吸收量，提升肥料利用效率最高可達20.7%。
其次要解決的問題是在保證糧食產量和安全，減少農藥的殘留和使用。造成農藥的過量使用主要有兩個原因：第一，研發周期長。根據PhillipsMcDougall統計，一種新的農藥化合物自開發至上市需要10年以上的時間，投入金額最高可達3.5億美元的研發投入。農業從業人員就只能使用相同或近似成分的藥物來防治農業病害，這樣的結果就容易導致農藥的使用量在不斷的加大，病菌的耐藥性不斷提高，為防治病害再不斷的提升使用量的惡性循環。
第二，外界的環境條件對傳統農業生產方式會產生巨大的影響。根據聯合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）第六次評估報告，氣候變化不僅導致全球平均溫度的升高，還促使極端天氣氣候事件呈現出頻發、廣發、強發和並發的趨勢。長時間的高溫陰雨天氣出現，致使農業生產中的農藥使用次數上升，不斷的縮短使用間隔。
「芽孢桿菌」的出現，意味著人們可以避免單純使用化學防治的方式去治理病害的局面。「芽孢桿菌」在適宜的條件下，能夠在土壤中快速的增長。很快就能夠成為植物根際土壤的優勢菌，占據主導優勢，有效抑制土壤中其它病菌的生長和繁殖，預防土傳病害的發生。面對非土傳病害「芽孢桿菌」在繁殖過程中，能夠產生枯草菌素、多粘菌素和短桿菌肽等活性物質，這些活性物質對會致使致病菌菌絲斷裂、解體或細胞質消解，達到殺滅病菌的作用，有效防治病菌對作物的危害。
最後要解決的問題就是保證生態環境的穩定。據智研數據統計，2021年我國海域共發現赤潮58次。造成赤潮的最主要原因就是水體的富營養化，而造成水體富營養化的起因就有過量施用化肥。
說起化肥過量施用的原因又要往上追溯。最初人們只是因為雜草會和作物爭奪營養和生長空間，所以發明化學除草劑，短時間內幫助作物獲得生長的主動權，但也促使雜草的進化。人們就會不斷的提升除草劑的使用量，不斷上升的除草劑使用量致使土壤中也存在除草劑殘留。除草劑也順帶消滅土壤中原先的有益菌。
一些微生物能夠將多餘的氮素還原為氮氣回到大氣中，避免土壤淋溶造成的養分流失，造成的水體富營養化。另一些微生物，能夠幫助土壤釋放營養元素。它們被消滅後，人們只能單純的加大化肥的投入，造成土壤酸化。有益微生物的生存環境就更加惡劣，繁殖更困難。
現在人們已經醒悟，所有的人類的經濟活動不能以毀壞生態環境為代價。打破生態平衡最簡單的方式就是向生態圈超量輸入人類活動所產生的產品和廢物。「芽孢桿菌」本身就是作為生態圈的一分子，而存活於生態環境中。又兼具耐高溫、快速復活和強分泌酶等特點，在有氧和無氧條件下都能存活。在營養缺乏、乾旱等條件下形成芽孢，在條件適宜時又可以重新萌發成營養體。
除上述提到的三個比較關鍵能夠解決的挑戰以外，「芽孢桿菌」在抗重茬方面也表現優異。全國耕地面積現有19.18億畝，只比耕地面積紅線18億畝多出1.18億畝。為保證糧食安全儲備量，我國現有的耕地面積的複種指數要不斷提高，當複種指數達到一定程度。重茬必然會出現，而這個時候「芽孢桿菌」抗重茬的優勢將會得到淋漓至盡的體現。
「芽孢桿菌」在活動過程中，會產生很多有益物質，這些有益物質有抗菌溶菌的功效，能夠直接或間接殺死部分病原菌，抑制土壤中一些病害的發生，對於土傳病害引起的根腐病等特效。與土傳病原菌形成競爭關係，搶奪病原菌的生存空間，最終的結果就是抗重茬的優勢。
二、對「芽孢桿菌」應用來說，分離、提純、復配是主要難點
在生物防治成熱門話題的現在，上述「芽孢桿菌」的優點確實是它在生物防治產業鏈中的競爭力所在。但每一個新興產業的發展過程中，我們不能選擇性的忽略它們的痛點或者是技術壁壘，這才是更值得我們關注的重點。
首先，要關注創新。「芽孢桿菌」只是細菌界中芽孢桿菌屬下細菌的統稱，「芽孢桿菌」有成千上萬種，多數「芽孢桿菌」是沒有毒性的，皆在農業、醫療和食品等行業使用。
據不完全統計，農業類常用的八種「芽孢桿菌」：「枯草芽孢桿菌」有391家原料供應商；「地衣芽孢桿菌」有28家原料供應商；「解澱粉芽孢桿菌」有73家原料供應商、「膠質芽孢桿菌」有44家原料供應商、「側孢芽孢桿菌」有63家原料供應商、「巨大芽孢桿菌」有71家原料供應商、「多粘類芽孢桿菌」有42家原料供應商和「蘇雲金芽孢桿菌」有128家原料供應商。
農業中最常使用的八種「芽孢桿菌」的供應商數量（圖1） 數據來源：愛採購和阿里巴巴1688
原料供應商就有接近1000家企業。所以，傳統的「芽孢桿菌」市場競爭壓力相當大。
那麼現在「芽孢桿菌」這類菌種依舊有發展潛力嗎？答案是肯定的，有兩種「芽孢桿菌」特別具有產業優勢，分別是「貝萊斯芽孢桿菌」和「莫海威芽孢桿菌」。
「貝萊斯芽孢桿菌」在2005年由西班牙科學家Ruiz–García等成功從當地水質樣本中分離出來。根據《微生物學報》研究稱：「貝萊斯芽孢桿菌」能夠產生生長素吲哚–3–乙酸（IAA），是一株有益的根際促生菌；對稻瘟病菌、黃瓜枯萎病菌、辣椒疫黴菌、橡膠樹膠、尖孢炭疽病菌都具有明顯的拮抗作用；也具有防治水稻白葉枯病的生防潛力。
「莫海威芽孢桿菌」在1994年由美國科學家Roberts MS等在加利福尼亞沙漠樣本中分離出來。據不完全統計，國內有3家企業可以提供「貝萊斯芽孢桿菌」，而「莫海威芽孢桿菌」則企業可以穩定工業化提供。
一個簡單的價格比較，「莫海威芽孢桿菌」價格是面議，「貝萊斯芽孢桿菌」的價格是3500/株，10株起買也需要1900/株，而最為常見的「枯草芽孢桿菌」選擇最貴的生產廠家為4萬/噸，含量是2億株/克。兩相比較，孰優孰劣一目了然。
因此，對於「芽孢桿菌」這一行業來說，掌握獨立的提純、分離技術和創新能力，將會是這個行業的核心競爭力。
涉及到「貝萊斯芽孢桿菌」的相關專利已經達到499件。目前「貝萊斯芽孢桿菌」的相關專利多數集中在科研院校手中共有327件，占81.95%。相關專利數量排在前10的有8所是科研院校，另外兩家為雲南省微生物發酵工程研究中心有限公司和山東碧藍生物科技有限公司，其擁有的專利數量分別為7和6件。中國的農業航母「先正達集團」擁有5項相關專利；國際農業巨頭巴斯夫擁有3項相關專利；國內著名肥料供應商芭田、施可豐和根力多也有相關專利在國內獲批。
2021年12月10日，首個貝萊斯芽孢桿菌專利產品在國內登記，這是貝萊斯芽孢桿菌這種農藥新成分在國內的首次登記，在全球也是首例。
申請有關「貝萊斯芽孢桿菌」的專利前10的申請人和數量（圖2） 數據來源：國家知識產權局
「莫海威芽孢桿菌」在國內申請的相關專利僅66件。目前「莫海威芽孢桿菌」有26件相關專利在科研院校手中，占39.39%；國際農業巨頭公司巴斯夫手握14項相關專利，在國內排行第一；另一家國際農業公司拜耳也有相關專利在國內獲批。
申請有關「莫海威芽孢桿菌」的專利前10的申請人和數量（圖3） 數據來源：國家知識產權局
在已開發國家當中，僅用3%的農業從業人口就能養活全國的人口，甚至還能大批量出口糧食。而我國擁有60%的農業從業人口，卻每年還要大量從國外進口糧食。所以在國內科技化和現代化農業程度不高，這就導致用人成本將占據生產成本的大頭。
以水稻為例，美國的人工成本僅為10%，日本的為26%，中國的為41%。在現有微生物菌劑產品嚴苛的使用條件下，一旦使用微生物菌劑就意味著人工成本的上升。
因此下一個有待關注的重點是復混配性問題。
所謂復混配，就是在施肥或者噴洒農藥時，將「芽孢桿菌」等微生物菌劑與肥料或者農藥進行混合復配，一同施用，減少人工成本。
在農業上經常使用金屬離子的製劑來防治細菌性病害，尤其以氫氧化銅為代表。所以一般的微生物菌劑和微量元素的復配性都不高，二者相混都會降低各自效果，變成1+1等於0.5的效果。因此，純微生物菌劑都會建議間隔5天-7天（單位？）施用，避開農藥或者化肥的施用期。
「芽孢桿菌」本身也是細菌，一旦在農業生產中投入使用，必然是要帶來人力成本的增加，但世事無絕對。
2018年，Certis USA向匈牙利賽格德大學購買一項專利許可權，內容涉及「莫海威芽孢桿菌」。與「貝萊斯芽孢桿菌」相比，「莫海威芽孢桿菌」是一種抗銅菌，使得它能夠與銅製劑結合使用，用於提高對植物病害的防效。意味著「芽孢桿菌」復配問題得到完美的解決。
總而言之，在微生物領域，最值得關注的重點是創新能力和復混配技術，二者直擊當下農業生產當中的核心重點，「降本增效」。而不論是「降本」還是「增效」，產-學-研的三者聯動發展，提高科學技術的成果轉化率，都是促進農業行業變革的主要手段和驅動力。
三、微生物製劑百億市場，產業發展未來可期
根據Agropages報告，全球微生物製劑市場的規模將從2017年的30.9億美元增至2022年的60.1億美元，復合年增長率為14.21%。至2025年全球微生物製劑市場價值將達到95億美金，復合年增長率為14.41%。
根據中商產業研究院數據顯示，在中國，2017年的微生物製劑行業市場規模達到51.38億元，2021年的微生物製劑行業市場規模達到73.4億元，年均復合增長率為9.3%。預測，2022年中國微生物製劑行業市場規模將達78.16億元。
全球市場的快速增長不僅受到逐年環境惡化、碳達峰和碳中和等因素的影響，還受到人們對食品安全和自身健康意識的增強所推動。相比於傳統的化學製劑，來源於自然的微生物製劑能盡最大的可能減少人類活動給環境所帶來的影響。
中國農業迄今相繼經歷傳統農業、化學農業、可持續農業和綠色農業四個階段，無污染、高肥力的土壤是農業綠色發展的先決條件，而微生物製劑是農業綠色發展不可或缺的投入品。
近年來，減肥減藥、可持續發展、有機肥替代化肥計劃等頻頻出台，意味著國家對農業種植體系改革的重視和決心。無論是保護環境生態的需要還是政策導向，都預示著微生物製劑產業迎來爆發的機遇。就像農業農村部微生物肥料和食用菌質檢中心主任李俊說的「農業離不開微生物，微生物的作用被嚴重忽視，誰先利用微生物，誰就會在未來農業中占據先機。」