人工合成淀粉

前两天我国中国科学院天津工业生物技术研究所的科学家们在Science上发表了一项重要的研究成果，首次从二氧化碳出发合成了淀粉（以下简称人工合成淀粉或合成淀粉）。既然是首次，也就是说以前人们做不了这件事，这事在自然界是通过植物的光合作用完成的。有些网友说希望我讲讲这个话题，不过植物、太阳能、化学合成、固碳都不是我熟悉的领域，我只能站在生物学大领域的角度谈一谈，也不能保证说得对。

（一）研究的意义
这项研究的意义非常重大。我们知道地球上所有生命所需的能源归根结底都来自太阳光，但动物和真菌以及大部分的细菌都不会利用太阳光，只有植物和一些细菌（主要是蓝细菌）才能利用阳光的能量合成有机物，而我们动物只会把这些有机物氧化分解成二氧化碳和水等小分子。因此，在生态学上，植物是生产者，而我们是消费者，这是不是有点惭愧？现在如果我们也能从二氧化碳出发来合成糖类，那是不是意义很大？当然，这只是一种好玩的说法。实际上，这项研究在理论和技术上贡献都很大。比如，它并不是通过反复摸索试验最后侥幸成功的，而是先通过理论计算，找出候选途径，再去实验。虽然还是少不了摸索和试错，但计算显然起了非常大甚至是决定性的作用。其次，合成本身的技术对今后的研究也相当有价值。媒体的报道过于强调它潜在的应用价值，实际上它直接的贡献是理论和技术方面的，而应用还是比较远期的，现在还不好说。

（二）人工合成淀粉与光合作用的对比
光合作用是“光驱动的合成作用”的简称。光合作用分为光反应和暗反应。光反应这一步是通过叶绿素等色素吸收光子的能量来做两件事，一是获取高能量高活性的ATP；二是裂解水分子，放出氧气，并获得氢和电子（也就是还原力）。这一步的本质是把光能转变成了化学能，但这些化学能的存在形式是高活性，高反应性，不能长期储存，而暗反应那一步则是用这些化学能来固定二氧化碳，生成能够长期储存的化学能——糖类（葡萄糖和淀粉等）。显然，合成淀粉模拟的是暗反应这一步。
前两天看到一种说法，认为光合作用关键的是光反应，而合成淀粉的反应既没有利用太阳光的能源，也没有裂解水，也没有放出氧气，后面的固定二氧化碳以及合成淀粉还都得耗电，因此这项研究是蒙人的。这个说法看似有理，其实非常有失公允。暗反应也是光合作用中很重要的一步，怎么能当成无足轻重呢？而且涉及到光反应还有更重要的一个问题，就是我们下一节要讨论的能量转化效率的问题。

（三）光能转化的效率
既然这项技术是在模拟暗反应，那么有没有模拟光反应的技术呢？当然有了，那就是光伏发电啊。光伏发电一方面获得了电能，同时电能还可以分解水得到单质的氢和氧。你看这一步和植物的光反应是不是很像？而且，现在光伏发电的效率已经明显高于植物对阳光的利用。那么，我们用光伏发电，再用电能去驱动暗反应，生产有机物，岂不是很好？又怎么能叫蒙人呢？也就是说，人工光合作用的瓶颈其实并不在光反应，而是在暗反应。光伏发电有个短板是电能不好储存，合成淀粉恰恰能把电能变成化学能长期储存和运输。这项研究恰好在帮助人们突破这个瓶颈，这意义难道还不够大吗？
当然，所用电能也不局限于光伏发电，也可以是风电、水电、核电，总之只要成本合算就好。假如将来有了可控热核反应就更好。

（四）人工合成淀粉的应用前景
媒体报导的时候大多会着重于技术的应用，毕竟这一点容易牵动读者的神经，但是从目前看应用应该还是比较遥远的事。回想一下，大多数技术在应用之前不都是先有了汗牛充栋的论文吗？哪有开天辟地第一篇论文一出来就应用的？论文的作者在接受采访时说“从控制过程成本初步计算，只有当二氧化碳到淀粉合成的电能利用效率再提高数倍，淀粉合成的碳素转化速率再提高数十倍，才能与农业种植竞争。因此，要想实现工业化生产，还需解决诸多的科技难题。”我觉得这个说法还是公允的。一方面是效率有待提高，另一方面还有其他的技术难题，比如设备的成本，就是说即使它的效率比农业高，但如果设备成本远远高于种子、化肥、农药、农机等等，那么还是不合算；另外，作物本身是0污染的（化肥农药农机有污染），那么这种合成反应除了产生淀粉还有没有其他有毒有害的副产物呢？凡此种种，都需要考虑。一项技术从诞生到应用，我们很难说从0到1更难，还是从1到10更难。但不论如何，人们已经完成了从0到1这一步。虽不应盲目乐观，但适度乐观展望一下还是可以的。

（五）合成食物
关于合成淀粉的应用，媒体讲的最多的是合成食物。然而，从应用的角度，合成食物可能会排得比较靠后。首先，食物的要求很高。农作物虽然生产效率不高，但它们是无毒无害的，农产品通常只需要碾米磨面这样的粗提就可以食用。而且，米糠、麦麸也无害，反而有益健康。可是，人工合成的淀粉就不一样了，很可能伴有有毒的副产物，这样提取的难度和成本就会很高。况且，人类也不需要吃纯淀粉。甚至，家畜家禽也不太需要吃纯淀粉。因此，合成淀粉应用的大头应该首先是作为工业原料。事实上，粮食产品很多也作为工业原料，比如说抗生素的发酵就要用掉大量的玉米淀粉、玉米油、玉米浆、豆油、豆饼等等；人们还用玉米淀粉来生产酒精作为汽车的能源等等。如果合成淀粉能够作为这些工业的原料，我们就能省下更多的耕地来种植人类食物和牲畜的饲料。另外，纤维素和淀粉的结构非常相似，都是多聚葡萄糖。如果能够合成纤维素，就可以生产纸张和布匹，也能节约森林并减少棉麻等纤维作物的种植。总之，我们不必太纠结合成淀粉的“能好怎”。
还有的媒体刻意提到中国人的主食是淀粉来彰显这项研究的意义，这个也大可不必。我国主食淀粉已然太多，应该减少，更不该添加纯淀粉。这项研究已经非常伟大的，不必找不合适的理由给它贴金。

（六）外星球移民
还有不少媒体讲到这项技术在移民外星球上的应用的，这个就属于畅想了。如果一个星球有光、二氧化碳和水，温度也合适，那就可以投放蓝细菌了。实际上，这样的星球很难找，而且我们除了月球也很难登上任何其他的星球，能不能合成淀粉有什么重要的呢？我还是那句话，地球上的南北极、青藏高原、撒哈拉沙漠都比外星球环境好，先把那些地方建成合成淀粉的基地再说外星球吧。

（七）农牧业与医学的工业化
跟工业相比，农牧业和医学这两个基于生物学的行业一直是发展非常滞后的。大趋势上，它们的未来也应该工业化，比如农牧业应该不局限于用植物来生产营养物质，而医学上用的器官和血液也应该不受限于人类供体，都应该能够工业化生产。那样，人类社会的结构会发生天翻地覆的改变。当然这个也属于远景的畅想了。

（八）固定二氧化碳
固碳这事我有点懒得讲，虽然它很热门。合成淀粉固然可以固碳，但淀粉大多不会囤着不用，一用又变成二氧化碳了。而且，目前固碳的声势很大程度是政治上的考量，常常偏离实际。这次的突破国内一片欢腾，外网好像动静不大（也许我眼拙，如果你看到很多报道请告诉我）。发在Science上的真材实料总也值得很多报道吧，假如是西方人做的研究或许会不一样。

最后想说这样两句话：
不要指望一项伟大的研究能够毕全功于一役，也不要因为一项研究不能毕全功于一役就否定它是伟大的研究，这就好比人类第一次发射火箭是一些伟大的成就，但它还远远不能把人类送上火星，后者需要无数伟大的研究串起来才行，但你总不能说发射火箭也算不了什么，反正也上不了火星。

美国这所监狱很奇特，没有狱警也没人敢越狱。
今天，我们就来说说令人最绝望的监狱，这座监狱非常独特，它不是水泥打造，也不是建设在陆地上，它的材质是退役的航母，它常年漂浮在海面上，航母还在也没有狱警守卫，但却没有一个犯人敢逃出去。这是为什么呢？
它就是来自美国的“弗农贝恩监狱”，当时在建设时期投入花费就达到1.6亿美金，可见当地对这个监狱十分重视。在1992年时，正式开始使用。在这里有各种各样的基础设施，给犯人提供了一个比较良好的环境。不得不说，美军总是能够想异想天开，居然把退役航母都拿来做监狱了。不过，这个监狱确实对犯人产生了不小的作用。
一开始，确实有人想要逃离这里，但是当他们走出去一看，立刻就打消了这种念头。原来，这个监狱一直都漂在海上，没有具体的停留位置，走到哪就是哪，还真是一个“任性”的监狱。这让犯人觉得，就算想要逃离，也不知道应该去哪里。

黑土生“金”稻谷香 黑龙江按下丰收“加速键”
稻菽千重浪，农民话丰收。

当二十四节气跳跃到秋分时节，第四个中国农民丰收节如约而至，阵阵凉爽的秋风送来了丰收的喜悦。稻谷飘香，颗粒归仓，广袤的龙江大地上“铁马”轰鸣纵横驰骋，呈现出一派喜人的丰收景象。

五谷丰登有望“十八连丰”，“中国饭碗”端得稳

经过多年的努力，黑龙江农业发展已经从“量的积累”迈向“质的飞跃”。新中国成立以来，粮食生产先后登上300亿斤、500亿斤、1000亿斤、1500亿斤台阶，全国人民每9碗饭就有1碗来自黑龙江。

粮食生产“稳”字当头，黑龙江让粮食安全的“压舱石”更坚实。

2021年上半年，黑龙江省农林牧渔业总产值实现1141.9亿元，同比增长9.5%。一产固定资产投资增速达到58.7%，高于全国37.4个百分点。超额完成国家下达粮食播种面积任务，有望实现“十八连丰”。生猪出栏、存栏、能繁母猪存栏三项指标均为十年来最高值。

丰收丰产既端稳了饭碗，也为经济社会的稳定发展筑牢压舱石。希望的田野上，五谷丰登，端牢中国人自己饭碗的底气更足。

8月16日，北大荒集团九三分公司2.09万亩小麦收获全面告捷；

8月29日，北大荒水稻“第一镰”在江川农场开割；

8月30日，北大荒集团友谊分公司第二管理区第一作业站开始收获早熟玉米；

……

金秋时节五谷丰登，黑龙江省各地喜迎粮食丰收，捷报频传。年初以来，黑龙江省紧盯增产、提质、增收目标，抓紧抓实黑土地保护、种业创新两个要害，着力提高市县抓粮、农民种粮两个积极性，打好提升农业综合生产能力组合拳，奋力夺取秋粮丰收。

近日，省农业农村厅又下发了全省秋收生产工作指导意见，要求各地确保各项措施落实到位：突出重点作物，实行分类收获，做到应收尽收、化整为零、分段收获；坚持人机结合，以机为主，组织抢收快收；以保管安全、保证品质为前提，科学组织收获存储，突出质量标准，提升粮食品质。

眼下，正值秋粮生产的关键时期，农民们在田间地头挥洒智慧和汗水，期盼着又一个丰收之年。

大农机“沙场秋点兵”，跑出丰收“加速度”

金秋丰收季，广袤的黑土地就成了大农机的“演武场”，大型农机整齐划一“沙场秋点兵”。近年来，黑龙江农业综合机械化率、科技贡献率节节攀升。2020年，黑龙江省农业综合机械化率达98%、科技贡献率达68.3%。

在北大荒集团建三江分公司各农场，田间作业车机声隆隆，一台台鲜艳的收割机点缀在金黄色的稻田里，早早拉开了千万亩水稻收获工作。

“今年，我家用了改装的割晒履带拖拉机进行收获，不仅每天多收80-100亩地，还能旋地、灭茬一机多用，给我省了不少时间。”建三江洪河农场有限公司的种植户李大龙高兴地说。

在今年的农业生产工作中，建三江分公司各农场按照秋收工作方案部署，在提高智能化机械覆盖率上重点发力，全公司引进310台套智能收割一体机全部投入到秋收作业中，并全力指导种植户针对实际情况，灵活调配机车，科学采取割晒为主、收割并重、全线推进的方式进行收获，加速秋收进程，为农业丰产丰收奠定了坚实的基础。

“高科技机械的广泛应用和农业部门指导种植户改装的农机具更多地投入到了收获中，进一步缓解大面积直收机械力量不足，水稻收获质量和速度上明显提升，为高质量秋收提供强有力的保障。”建三江分公司农业发展部负责人说，截至目前，分公司水稻收获任务已经完成三分之一，预计10月20日前，一千万亩水稻收获工作可全部完成。

粮食增产除了向土地向科技要效益，还要通过减损来增产。

今年4月初，黑龙江省制定下发了《机收减损工作方案》，明确了玉米、水稻、大豆等主粮作物机收损失率分别小于4%、2.8%和5%的减损目标。创新组织形式，组织农机合作社、农机大户等经营主体开展代收，开展跨区作业；在储运管理方面，动员粮食收储企业早收粮、早烘干，同步开展代烘、代储、代管，早开秤、早收购、早加工。组织指导农民实现离地存储、自然脱水，最大限度地减少霉粒，确保不焐粮不坏粮，减少储粮损失。

作为农业大省，黑龙江经过多年积累发展，在农业机械化、科技化、组织化、规模化等方面具有坚实基础，在维护国家粮食安全上具有不可替代的作用。

“土地托管”省心省力，增产增收托出好“钱景”

黑龙江是农业大省，相比于小农种植而言，土地托管合作社大多都会采用大农机、精量播种机、大型喷药机等进行统一作业，在提高耕种效率的同时，也能在最大程度上降低人工成本的支出。

随着土地托管模式不断推进，农民的“甩手掌柜”当得如何？

“要像以前啊，面对今年入秋以来这种雨水较大的问题，心里肯定是着急。现在通过农场的统一经营管理，根本不用担心！”北大荒集团九三分公司鹤山农场第一管理区种植户何玉龙说，农场制定一些办法和措施来应对秋收难题。现在看，无论是从种子的选择、还是田间管理、再到收获卖粮，让种植户都有了保障，通过农场的规模经营大大的提高了抵御灾害抗风险的能力。“今年的产量应该不错，丰收在望了！”

从北大荒集团九三分公司了解到，目前，该分公司3.3万户家庭农场已整合成81个农业生产经营组织，立足土地规模化经营优势和农业农机现代化、组织化优势，大力推动农用物资统供、农产品统营和数字农服建设，全面构建新型统分结合双层经营体制。仅今年上半年，完成肥料统一供应80156吨，肥料统供率达99.48%。

同样细细算着“托管账”的还有尖山农场第二管理区的职工薛四宝。他说，今年土地通过农场统一托管，预计产量玉米将达到650公斤/亩，大豆能达185公斤/亩，比自己种时要增产5%，而且还可以在外安心打工，收入增加了不少。“土地托管”已经成为村民致富新引擎。

据了解，黑龙江省农业组织化程度领跑全国，全省200亩以上的土地规模经营总面积达到1.3亿亩以上，位居全国之首。黑龙江省率先在全国开展全程农业生产托管服务整省推进，全省有4700多个农业生产托管服务组织，签订全程托管服务合同面积2042万亩。全程托管面积、托管服务模式、金融支持及风险保障措施全国领先。

据悉，今年，黑龙江省在连续3年试点探索的基础上，实施了农业生产托管服务整省推进，共建设示范县20个、试点县29个和示范乡镇100个，通过示范试点引带，推进面上工作。截至上半年，全省农业生产社会化服务组织已发展到近4万家，托管服务面积超过1亿亩次，其中为27.71万小农户提供全程托管服务面积2042万亩。

收获时节的龙江大地，遍野皆是忙碌的身影，到处都有迷人的风景。随着黑龙江省农业现代化水平的不断提高，农民的“金扁担”不仅挑得越来越好、越挑越稳，也挑起农业高质量发展的底气和希望！