上世纪60年代，发达国家在第三世界国家开展了农业生产技术改革活动，称之为“绿色革命”，其主要内容是培育和推广高产粮食品种，增加化肥施用量，加强灌溉和管理，使用农药和农业机械， 以提高粮食产量。但过度使用灌溉用水和化肥、除草剂等化学物质却对环境造成了负面影响。

    农业微生物技术是一种对环境友好的绿色技术，它可以通过微生物工业化工程，来分解动植物废弃物资源，有效实现节能减排、生态文明等可持续发展目标。

    微生物：

    个头小作用大，开启数十亿美元的新兴市场

    微生物是土壤的重要组成部分，它们的存在也是维持农业活动的关键。土壤微生物包括细菌、古菌、真菌、病毒、原生动物和显微藻类，它们在土壤中进行氧化、硝化、氨化、固氮、硫化等过程，促进土壤有机质的分解和养分的转化，并与植物根系形成一个复杂的生态系统。

    在农业中，有益的微生物对于保持土壤健康、提高土壤肥力至关重要，它们的主要作用包括分解有机质、参与土壤养分循环过程、改善土壤结构、固氮、促进植物生长、防治病虫害等。

    一般来说，土壤中大多数微生物会在植物根际发挥作用。根际是受植物根系活动影响，在物理、化学和生物学性质上不同于土体的微域环境，它也是土壤-根系-微生物相互作用的微区域。

    根际微生物往往与植物形成共生关系，对提高作物产量、生产优质农产品很有帮助。例如，植物根际促生菌可促进植物生长及其对矿质营养的吸收和利用，尤其是磷和锌，并能抑制有害生物，保护根部免受有害病原体的侵害。

    另一方面，许多微生物对害虫有致病作用，利用这种致病性来防治害虫可以有效减少杀虫剂、杀菌剂等化学品的使用，而且不会对作物、周围的生态系统或人类健康造成危害，也有助于环境保护和可持续发展。

    据美国知名市场研究机构Research and Markets的报告显示，2018年，微生物农业的市场价值为34.5亿美元，预计在2019-2024年间，这一市场的复合年均增长率将达到18.6%。其中，北美市场所占份额最多，约为36.7%。

    多年来，北美地区精准农业的发展，以及对高产优质农作物、土地生产力、土壤健康的需求推动了农业微生物产品的市场增长。这一地区正在积极推广微生物产品的使用，特别是将其与化肥、农药相结合，以维持大规模生产。从地理角度来看，由于热带和亚热带蔬菜、水果产量增加，预计亚太地区的复合年均增长率将最高。

    农业微生物产品为提高作物产量提供了可行的、成本效益高的解决方案，这一市场的主要驱动因素有以下两点：

    首先是有机农业的发展。由于有害生物会对传统的人工合成农药产生抗性，而且微生物农药比人工合成的农药危害小，因为它通常只影响目标害虫和与其密切相关的其他生物，所以，一些种植者选择使用创新的微生物杀虫剂。农药、化肥价格的上涨，加上消费者对于有机产品和微生物农药的关注都促进了微生物农业市场的增长。

    第二点是对可持续农业的需求。全球人口的增长、城市化的发展、耕地面积的减少，加上公众对环境安全、食品安全的关注，使得作物产量必须增加，才能满足粮食生产的需要。据联合国人口学家预测，在2050年左右地球人口将会突破90亿，农业生产可能会增长两倍，而包括微生物技术在内的科技创新将在这一进展中发挥重要作用。

    对提高生产力、改善作物健康状况的需求以及有利的调控政策等因素，导致微生物农业市场呈指数级增长。目前，这一市场较为分散，小企业占据了市场的主要份额。一些领先的农业公司也正在积极投资这一领域，特别是生物农药，它们主要通过自主研发产品组合、收购或签订协议来打开市场。

    比如，全球著名的生命科学企业拜耳早已抢先布局生物农药领域。2012年拜耳收购美国生物技术公司AgraQuest，AgraQuest主要开发细菌类微生物农药产品，此次收购为拜耳争取到第一种生物农药Serenade。2013年，拜耳收购了生物农药公司Prophyta，Prophyta主要研发真菌类微生物农药产品，此次收购帮助拜耳建立起一个领先的生物产品技术平台，完善产品结构。

    而先正达通过与荷兰DSM公司建立合作关系，来共同开发基于微生物的农业解决方案。该项目旨在增强全球天然产品的多样性，解决全球有限资源与大量食物需求之间的矛盾。在这次合作中，先正达提供了其在农艺应用方面的专业知识、植物生物技术，以及其全球市场渠道和市场影响力。另外，先正达还建立了一个专门的研发平台，用于相关微生物的筛选。

    目前，虽然全球微生物全农业市场呈上升趋势，但微生物产品保质期和田间药效期较短，产品储存条件严苛都阻碍了市场的发展。此外，微生物菌剂相关技术的缺乏以及种子处理过程中需要大量的功能性微生物，是种子微生物处理中面临的一些挑战。

    备受资本青睐的初创企业：提高作物产量是核心

    01、Indigo Ag

    Indigo Ag致力于研究能够在气候变化中生存的作物，并为农民提供技术解决方案。通过对于高生命力、适应力的植物进行测试，Indigo Ag将其独特微生物技术运用到天然种子包衣中，用以培养耐寒标本。

    2018年，Indigo高适应性玉米每英亩产量比传统作物多10％，其小麦产量提高了近15％，五个国家的农民在超过一百万英亩的土地上种植了Indigo作物。

    Indigo还创建了全球领先的农业微生物基因组信息数据库，以分析出对植物健康最有帮助的微生物，增加作物对于营养物质的摄入，提升水分利用率，抵御作物病虫害，从而获得稳定、可持续的农业产量。

    02、Zymergen

    Zymergen 利用机器学习等技术来研究微生物的基因组，例如重新设计微生物的基因组成、寻找能产生某种蛋白质的基因组。得到强化的微生物可用于各种现有工业流程，针对农业，Zymergen 通过大数据和自动化，为种植者推荐所需的微生物种类。

    2018年12月，Zymergen宣布完成超过4亿美元的C轮融资，由软银领投，参投者包括现有投资者 DCVC和True Ventures等。

    03、Ginkgo Bioworks

    Ginkgo Bioworks是位于波士顿的一家生物科技初创公司，此前主要利用生物技术为香水、食品等行业生产香料。

    2017年，拜耳生命科学中心部门投资1亿美元与Ginkgo Bioworks共同组建了一家新公司，旨在通过生物解决方案提高肥料利用效率、减少氮肥用量。新公司的业务聚焦在植物寄生微生物、土壤微生物的研究上，计划利用微生物的固氮作用减少肥料投入量。

    04、AgBiome

    AgBiome专门研究微生物菌群在农作物生长中的作用，开发可用于作物保护的创新生物产品，为全球农业提供新型微生物产品和解决方案。AgBiome已经对26000种微生物进行了测序，并分析了它们的特性。

    该公司的创新型产品Howler，是一种可用于作物病害控制的生物杀菌剂，适用于多种作物、草坪和观赏植物。

    05、Pivot Bio

    Pivot Bio曾制造出世界上首个能产生氮的微生物，这种微生物可作为一种可持续的肥料，嫁接到玉米上。与合成化肥不同，产氮微生物能将氮直接输送到玉米植株的根部，并贯穿整个生长季节。

    Pivot Bio已与几个玉米主产州的农民合作，对该产品进行测试，并计划于2019年开始销售该产品。经过5个生长季节的研究和开发，Pivot Bio公司的肥料可以替代每英亩25磅的氮。

    06、Inocucor Technologies

    Inocucor Technologies是一家位于加拿大蒙特利尔的农业生物科技公司，主要研发以生物为基础的可持续产品，以提高作物产量，缩短生长周期，并为有机种植者、温室种植者以及主流生产模式的农民带来更具适应性的土壤。

    目前，Inocucor已研发出多种用于农场和温室的微生物菌株，公司主要投资者有 TPG Alternative & Renewable Technologies、Desjardins、Cycle Capital。

    07、NewLeaf Symbiotics

    NewLeaf Symbiotics是一家开发、生产、商业化有益植物微生物产品的农业技术公司，其相关专利和创新技术能促进植物生长和养分吸收，帮助农民提高产量。该公司还从事实验室、温室和田间产品试验，主要研究粉色色素兼性甲基营养菌。

    08、BioConsortia

    BioConsortia致力于通过微生物解决方案改善天然植物性状，提高作物产量。该公司采用自主研发的“先进微生物筛选流程”专利技术，让作物接触不同的土壤和微生物群落，并筛选出那些能够在干旱、寒冷等恶劣环境中表现良好的有益群落，然后进行有目标的培育，从而研发出相应的微生物产品。

    09、BiOWiSH

    BiOWiSH研发的创新型生物催化剂产品，主要服务于农业和环保领域。该公司从生物学角度出发，用微生物技术解决肥效期短的问题，与化学抑制剂不同的是，其产品主要是通过强化土壤中微生物的作用，进一步活化土壤中氧、磷养分，达到减量增效的目的。

    10、Aphea.Bio

    Aphea.Bio主要生产基于天然微生物的下一代“生物杀虫剂”，以替代化学农药，降低对环境的负面影响。此外，该公司还开发新型“生物刺激剂”，即通过促进土壤养分的吸收来刺激作物生长。其核心技术主要应用在小麦、大麦和玉米上。

    11、Plant Response Biotech

    Plant Response Biotech是一家来自西班牙的绿色生物技术公司，主要研发和销售新型生物制品，用于解决抗性问题，提高作物产量，减少有害化学产品在农业中的使用。该公司已经开发了多套生物产品组合，帮助作物应对环境压力，例如干旱以及真菌和细菌疾病相关的生物压力。这两个因素都会降低作物产量，给种植者带来风险，影响整个食物链供应。

    12、Adaptive Symbiotic Technologies

    Adaptive Symbiotic Technologies推出了一系列共生真菌产品，以增加谷物、蔬菜、豆类等作物的耐受性。其微生物产品BioEnsure，主要目标是玉米作物，旨在提高植物应对盐碱地、极端温度和干旱等非生物压力的能力。据该公司称，在相关的田间试验中，产量增长高达85%。

    13、Biome Makers

    Biome Makers利用生物信息学对微生物进行测序，并结合专有的计算系统来整合生物的详细信息，建立数据库，为农场主、种植者提供改善农业生产的建议。Biome Makers推出的第一款产品叫做WineSeq，是专门针对葡萄种植者的管理平台，它可以帮助酿酒师鉴定真菌和细菌特征。

    中国的微生物农业产业：政府助力，科研机构领头

    中国在2017年成立了国家微生物农业产业技术创新战略联盟，计划对产业发展中的共性技术瓶颈展开联合攻关，推动产业实现重大技术突破，培育著名品牌和龙头公司。该联盟以创新为重点，衍生、培育出了一批“微生物农业”产业新技术研究、示范单位，进行微生物农业产业的研究、开发，以促进我国农业的高效和可持续发展。

    有业内专家指出，发展微生物新型农业，有利于 “二维结构”的传统农业（植物、动物资源）转化为 “三维结构”的新农业（植物种植业、动物养殖业和微生物发酵转化业），而新农业产业结构较为健全，能有效地节约资源。

    目前，在中国，主要是科研机构在开拓这一领域。比如，东北农业大学开发出适合于寒地秸秆腐熟的微生物菌剂，在解决秸秆还田的同时，还可以增加土壤有机质和营养元素，让土地更肥沃，实现资源再生。目前，东北农业大学将这项技术推广到了牡丹江市、齐齐哈尔市、佳木斯市、密山市、建三江农垦局等地，建立了30余个秸秆腐熟制肥处理点，已累计处理秸秆300余万吨，蘑菇及木耳种植废弃菌包300万吨，动物粪便排泄物500万吨以上。

    2018年，中国科学院微生物研究所开发的生姜高效功能性微生物菌肥在生姜大田种植试验过程中获得成功，每亩增产可达25%至30%。目前使用该菌肥的大田试验有100多亩，经测产每亩产量毛重可达11吨，与对照组相比每亩增产2.5吨左右。菌肥的功能性微生物是从生姜种植土壤中分离筛选所得，使用该菌肥能有效防控生姜土传病害，同时也可改良土壤，增加土壤团粒结构，提高土壤的通气、透水、保水保肥能力，最终实现生姜的高质高产。

    虽然微生物技术在农业领域的应用还处于起步阶段，但在未来，它会对作物生长、土壤修复、肥料、农药等相关领域产生广泛影响，成为受资本青睐、具有发展潜力的新兴产业。