近日中国农业大学、清华大学等企业的18位专家,围绕农业合成生物、生物材料与生物能源、生物饲料、生物肥料、生物农(兽)药等领域的科技创新与产业应用现状、未来发展愿景、技术需求以及政策需求等展开深入研讨。在此基础上,结合行业发展实际与国家战略需求,进一步研究形成此报告。
(一)技术研发方兴未艾。我国农业生物制造技术正处在多点突破、局部领跑的活跃期。围绕农业生物质转化、关键酶制剂、核心底盘生物选育、生物基产品开发、农用化学品绿色制备等核心方向,高校、科研院所与企业开展了系列基础研究与技术攻关,多领域创新取得阶段性进展,取得了一些颠覆性原创技术成果,例如,中国科学院天津工业生物技术研究所基于多酶分子机器的“纤维素变淀粉”技术实现了秸秆等非粮生物质向淀粉的高效转化(理论收率可达100%),其衍生应用打破了日本在手性药物色谱分离介质上的垄断。清华大学、中国农业科学院利用合成生物学构建酵母细胞工厂,实现了光甘草定、甘草酸等40余种高价值植物天然产物的微生物合成。
(二)企业参与度显著提升。企业正成为推动农业生物制造产业化的重要力量,行业龙头持续加大研发投入与产业布局,产学研合作模式不断创新,企业作为技术转化与产业发展主体的作用逐步凸显,已培育形成一批营收超百亿元的骨干企业与数十家国家级专精特新“小巨人”企业。例如,中科康源采用秸秆生物合成饲用蛋白技术,建成20万吨级农业秸秆生物转化蛋白饲料生产线,产品可替代豆粕等传统饲用粮;龙都天仁采用两步法合成秸秆基聚乳酸技术,建成万吨级农业生物质制备生物基可降解材料产业化装置,实现了农业废弃物向高端生物基材料的规模化转化。资本市场也高度关注,新兴创新企业不断涌现,截至2025年初,A股市场中与农业生物制造相关的上市公司50余家,总市值可观,显示了资本对该领域的信心和参与度。
(三)产业基础逐步扩大。我国农业生物制造已形成显著的规模优势和不断拓展的产业基础。应用场景不断拓展,产品品类持续丰富,覆盖农业投入品、食品、材料、能源等终端领域。“十四五”期间我国生物制造产业规模达1.1万亿元,生物发酵产品产量占全球70%以上。
在大宗产品领域,我国饲用氨基酸2025年总产量达592.2万吨,占全球73%;维生素产能占全球约80%。产业应用场景从传统的饲料添加剂、氨基酸,快速扩展到生物农药(如多杀霉素、精草铵膦)、生物基材料(如PHA、PEF)、替代蛋白(一碳菌体蛋白、昆虫蛋白)以及植物胰岛素(海藻糖-6-磷酸)、生物刺激素(甲壳素)等多个高增长赛道。
(四)跨域融合加速形成。农业生物技术、农业工程、材料科学、装备制造、人工智能等多学科交叉融合态势明显,跨领域、跨主体协同创新持续增多。在技术路径上,“AI+生物技术+智能制造”的融合成为主流,如AI用于设计抗菌肽、驱动精密发酵;体外生物转化(ivBT)平台融合了酶工程、化学工程与自动化控制。
在产业生态上,出现了“原料-技术-应用”的有组织科研模式,例如围绕农作物秸秆全组分生物炼制,形成了由上游农业种植合作社与秸秆收储主体、中游科研院所/生物制造龙头企业、下游饲料、食品包装与新材料企业共同参与的“抱团式”全产业链创新联合体。这种交叉融合正在催生全新的产业形态和创新范式。
(一)研究确定农业生物制造产业的科学分类。当前行业尚未形成统一公认的农业生物产品分类与定义标准,领域边界模糊,直接影响产业规划、政策制定与行业管理,需重点研究分类维度与核心领域。
从产品形成路径维度来看,农业生物制造包括“三条路线”:农业生物资源经生物制造技术与工业化加工后,形成新型的生物肥料、生物农药、饲料等最终回流农业、服务农业生产的产品体系;农业生物质资源通过生物制造转化为食品、原材料等终端产品从而应用于工业产业的产品体系;以农业生物资源为基础,通过生物技术形成的医药、化妆品等服务业的产品体系。
从产业范畴与产品类型维度来看,农业生物制造产业应当主要包括:反刍与非反刍动物的新饲料来源、生物基化学品和生物基材料、核心底盘细胞和酶制剂、生物能源、生物农药、生物肥料等。另一方面,我们认为农业生物育种是另一个维度的广义生物制造范畴,但其技术路径与前面所述的以生物+工业化制造过程有本质上的不同,应当归为生物种业领域。在具体实践中,还需要进一步深入研究,为行业发展提供科学的分类标准与依据。
(二)着力构建国家农业生物制造产业系统化创新体系。发挥新型举国体制优势,对接国家“十五五”生物制造发展规划,建议国家设立“农业生物制造”重大科技专项,聚焦农业生物质转化底层技术、关键酶制剂、核心菌种、工程装备、非粮原料利用等“卡脖子”环节给予长期稳定支持,探索秸秆饲料替代粮食基饲料、秸秆氨基酸替代进口大豆新技术,释放巨量粮食原料支撑农业生物制造规模化发展,推动生物技术与人工智能深度融合,构建自主可控核心技术体系。由国家牵头整合产学研力量,统筹研究方向、避免重复投入,形成覆盖基础研究、应用研究、技术转化的全链条创新布局。
(三)加快建立以企业为主导的产学研融合农业生物制造产业体系。农业生物制造产业发展的本质是农业产业的系统性变革,必须发挥市场决定性作用和企业主导机制。建议出台专项政策强化龙头企业创新主导作用,重点培育若干产业规模在百亿级以上的农业生物制造领军企业,支持组建农业生物制造创新联合体,打通技术研发到工程化、产业化完整链条。完善产学研协同转化机制,从“成果后转化”走向“创新前协同”,建设一批通用型中试放大平台,提供全链条服务,破解成果转化瓶颈。构建大中小企业协同发展格局,破解产业小而散、多而杂问题。
(四)统筹规划农业生物制造分层分类协同发展的产业布局。制定国家级农业生物制造产业发展专项规划,梳理形成农业生物制造产业分类目录,明确未来10年发展目标、路径与重点任务,确定细分产业发展优先序,引导资源向战略性、主导性产业集中。科学构建分层分类产业体系,优先在创新资源密集区域布局先行先试集聚区,引导各区域差异化布局,形成全国协同、特色鲜明的发展格局。打造国家级农业生物制造产业园区与产业技术创新中心,建设集研发、中试、产业化、应用场景服务于一体的产业集群,提升产业集约化发展水平。
(五)改革完善农业生物制造产业全方位政策保障。完善农业生物制品认证准入与行业监管体系,简化市场准入流程。创新绿色补贴与金融支持政策,将补贴延伸至研发与应用环节,设立产业专项基金拓宽资金供给渠道。健全国际合作与风险管控机制,推动技术交流与成果引进。建立生物基产品低碳评价体系并推动纳入碳交易市场。强化交叉学科设置和人才培养。加大科普宣传提升社会认知度,拓展应用场景。加强农业生物制造科学伦理制度和法治建设。
