产学研结合推动沙产业发展模式实践与探索.doc

产学研结合推动沙产业发展模式实践与探索以河西学院微藻开发研究为例祖廷勋 罗光宏 王丹霞 陈天仁 杨生辉（河西学院 凯源生物技术开发中心 甘肃省微藻工程技术研究中心，甘肃 张掖734000）摘要：钱学森院士提出的沙产业理论，在实践中如何推进，是一项系统工程。对此，河西学院以微藻开发研究为切入点，通过人工设施装置发展微藻产业，探索出了“高校主导型产学研结合+产业链开发”模式，以产学研横向联合为沙产业提供系统支撑，以产业链开发推进沙产业发展，不断进行技术创新和制度创新，寻求了一条发展沙产业的有益路径。关键词: 微藻产业 沙产业 模式 实践与探索Practice and Exploration of the Developing Model of the Sand Industry Drove by the Cooperation between the Industry, University and Research Institute-Take the Microalogology Exploiting of Hexi University as an ExampleZu Tingxun, Luo Guanghong, Wang Danxia, Chen Tianren, Yang Shenghui(Kaiyuan Biological Engineering Developing Center & The Microalogology Engineering Research Center of Gansu Province, Hexi University, Zhangye, Gansu, 734000)Abstract: It is a systematic project to put into practice the Sand Industry Theory put forward by Academician Qian Xue-sen. Given this, we have explored the “university-dominated cooperation between the industry, university and research institute and the industry chain exploration” model by taking the microalogology exploration as an entry point and developing the microalogology by means of man-made facilities and equipment. It provides systematic support for the sand industry by the horizontal combination of the industry, university and research institute and gives impetus for the sand industry by the industry chain exploration. The innovation of both the technologies and the systems is still in progression and a beneficial approach to the development of the sand industry has been sought. Key words: Microalogology industry; Sand industry; Model; Practice and Exploration我国著名科学家钱学森先生于1984年著文，倡导创建农业型知识密集产业，即以沙漠戈壁为土地资源，像传统农业那样，以太阳为直接能源，靠地面上植物的光合作用来进行产品生产的体系。首次提出“沙业”新概念，认为将形成【基金项目】甘肃省工程中心建设计划项目“甘肃省微藻工程技术研究中心”（1009FTGG017）；河西学院教学改革项目“依托高校内部产学研合作平台培养应用型创新型人才的研究与实践”（ HXXYJG-2011-008）【作者简介】祖廷勋（1963），男，硕士，教授，研究方向：农业经济学、微藻工程技术；罗光宏（1965），男，硕士，教授，研究方向：农学、微藻工程技术；王丹霞（1978），女，经济师，研究方向：农业经济学；陈天仁（1964），男，教授，研究方向：食品科学；杨生辉（1975），男，硕士，副教授，研究方向：食品科学。为在中国出现的21世纪的第六次产业革命。这一科学构想为我们在荒漠地区如何发展农业指明了方向。近二十多年来，全国各地、特别是甘肃河西走廊地区根据沙漠性区域特征，在光热资源的充分利用、设施化日光能温室栽培、节水灌溉、生态改善与建设和产业等方面，将产业寓于沙漠治理开发之中，把环境保护与区域经济发展结合起来，对沙产业发展进行了有效的探索与实践。坐落于走廊中段的地方性本科院校河西学院在服务地方经济建设中，充分发挥人才与学科优势，研究、实践、推动沙产业发展。以微藻开发研究为切入点，通过人工设施装置发展微藻产业，探索出了“高校主导型产学研结合+产业链开发”模式，以产学研横向联合为沙产业提供系统支撑，以产业链开发推进沙产业发展，不断进行技术创新和制度创新，寻求了一条发展沙产业的有益路径。1.沙产业理论引领微藻产业的发展1.1微藻产业是较为理想的太阳能转化器微藻是指用显微镜才能辨别其形态的微小的单细胞藻类类群，是一类在陆地、海洋分布广泛，营养丰富、光合利用度高的光能自养型微生物 1。微藻含有叶绿体片，能充分利用无机形式的碳和碳水化合物通过光合作用合成高品质的单细胞蛋白质，繁殖速度是高等植物的千倍，具有很强的光合能力。著名藻类专家田裕钊先生曾著文说，微藻产业“沙业”中的一个理想的太阳能转化器，在沙漠戈壁通过人工设施装置发展微藻产业，他称为是一个很有前途的阳光产业2。微藻的研究不但包括微藻本身的各种科学问题，还涉及沙漠治理、节水循环、粮食供给、生物质能源开发等许多领域，与经济社会发展有着密切关系。钱学森先生在创建农业型的知识密集产业中曾讲到对单细胞微生物要进行生物工厂化生产，也说明发展微藻产业，是沙产业的理想选择。1.2沙产业理论引领微藻产业发展钱学森院士于1995年11月21日在河西走廊沙产业会议书面发言中指出，发展尖端技术的沙产业，就是用现代生物科学的成就，再加水利工程、材料技术、计算机自动控制等前沿高新技术，一定能够在沙漠、戈壁开发出新的、历史上从未有过的大农业，即贸工农一体化的生产基地。田裕钊先生在解读时认为这种“生产基地”就是有别于传统绿洲而人工设施化、工厂化了的“当代新绿洲”。认为沙产业鲜明的特征是：高投入高产出；新兴科学技术的集成、综合；与环境治理目标协调一致。其经营的目标是最大限度地利用绿色植物转化太阳光能。朱俊凤等也认为沙产业的核心是：在空间上研究开发利用沙漠、戈壁、沙漠化和风沙化土地，以开拓人们的生活空间。在定位上以生物的特有技能，提高太阳能的转化率。其核心是利用现代新技术。在经营上以系统工程理论为指导，产业化经营，科学管理（朱俊凤，2004）。 沙产业是沙区特殊环境下，知识密集型、农业型的产业，突出沙漠和沙漠化地区防沙、治沙和经济发展的协调统一。其实质内容符合可持续发展关于资源、环境、经济和社会协调发展的核心理念，其显著特点在于这个产业发生在地表富含沙物质的干旱、半干旱地区。因此，沙产业也是在可持续发展前提下的一种农业产业，是在沙漠性区域具有创造性的持续农业发展模式。这为微藻产业的发展奠定了理论和实践基础，微藻作为一种单细胞高光效低等植物，是理想的单细胞蛋白 (SCP) 源，将以其独特的生物学特点、设施化、工厂化、规模化生产成为沙产业的新兴产业。2.河西走廊及甘肃发展微藻产业的优势条件及综合效益2.1河西走廊及甘肃发展微藻产业的自然地理条件甘肃河西走廊位于祁连山以北，东起古浪峡，西至敦煌以西，北部是马鬃山、合黎山和龙首山,南北宽10-40km，东西长1200km。该区光照充足，太阳辐射强，光热资源丰富，气候干旱，降水量60-200 mm，年蒸发量2021-3490.6 mm,干燥度3.7-19.5，无霜期163-182 d，全年日照可达2550-3500 h，太阳辐射量5505-6412 MJ.cm-2。甘肃省地域辽阔，总土地面积45.44万平方公里，土地利用率为56.93%，尚未利用的土地有28681.4万亩，占全省总土地面积的42.05%，包括沙漠、戈壁、高寒石山、裸岩、低洼盐碱、沼泽等。而微藻的生物学特点是喜温、喜碱、高光效。利用原料主要是太阳能、CO2及N2 ，许多微藻能在荒漠地区、炎热条件下或适宜的海边滩涂利用海水或碱水进行培养，在不适于种植传统作物的地区可得到有效利用。因此，甘肃丰富的光热资源和大量未利用的土地为发展微藻产业提供了有利的自然地理条件。2.2微藻产业将产生良好生态、经济和社会效益微藻作为一种重要的可再生资源，具有分布广泛、生物量大、光合作用效率高、环境适应能力强、生长周期短、产量高、营养物质丰富、经济效益好、用途广泛等突出特点。微藻的进一步开发利用，将为人们提供新的食品、药品和生物质能资源。对微藻进行深度研究开发，发展微藻产业，是一种以充分利用太阳光能，高效循环利用水资源，对沙漠、戈壁、低洼盐碱、沼泽等未利用土地资源进行利用和保护的新型特色可持续产业。完全符合 “减量化、再利用、再循环”的循环经济原则，符合“低耗、高效、可持续”的发展理念3。也可培植新型特色产业，开发蛋白新资源，缓减人口增长与蛋白资源相对缺乏的矛盾，缓减耕地减少与粮食生产之间的矛盾，以保障粮食食品安全，同时还可利用藻类治沙，改善沙区生态环境，这正符合西部大开发战略构想。因此，发展微藻产业具有良好的生态、经济和社会效益。3.微藻产业发展中的制度创新3.1制度创新推动沙产业发展制度是经济社会发展的重要支柱，马克思认为，没有抽象的生产，也没有离开制度(马克思的提法是生产关系，实质上就是制度)的生产力及其发展。沙产业的重要特征是高投入高产出；是新兴科学技术的集成、综合；产品加工、生产和销售是其价值载体，市场化是其实现价值的根本要求。因此，沙产业是跨学科、跨领域、贸工农一体化的知识密集型大农业，其发展意味着产业结构向着技术密集型和知识密集型升级，揭示出发展沙产业是一个对技术进步、技术创新、知识创新依赖性不断增强的过程，也是沙漠地区产业的技术含量和知识含量不断增强的过程。这就必须依靠自主创新的技术能力，而自主创新能力的形成要依靠产学研结合创新系统的建立和完善。这就需要产业界、学术界的联合，即企业、大学、科研机构要克服条块分割状态，从体制、机制方面进行制度创新，建立一种新的组织系统，使人们在现有的生产科研和生活环境条件下，通过创设新的、更能有效激励人们行为的制度、规范体系来实现沙产业的持续发展。产学研结合正是适应这种客观要求的一种制度创新，是提升沙产业科技力量，推动沙产业发展的重要途径。3.2微藻产业发展中“高校主导型产学研结合模式”的构建产学研合作又称“产学研一体化”或“产学研结合”。其确切定义在面向21世纪教育行动计划学习参考资料中被表述为：“产学研合作狭义的概念是指企业、高等学校和科研机构三方面本着优势互补、互利互惠、共同发展的原则所进行的合作与交流；广义的概念是教育与生产劳动、科学研究在人才培养、科技开发和生产活动中的有机结合”。在实践中，由于合作主体的条件差异、制度环境和资源禀赋不同，形成不同的模式。河西学院所处的河西走廊尚属于欠发达区域，经济尚显落后，企业特别是农业企业资源禀赋差，吸纳和转化科技成果的能力弱、实力小，学校的科技成果难于在企业转化。而学校在长期积累中拥有相对好的资源禀赋，其科技成果又具有地方特色，别人不易替代，加上这里是大企业一般不涉足的空白地带，市场空隙大。所以，学校创办科技企业具有自己较好的“生态空间”。学校科技企业就成为教师科技成果转化的一条捷径。在推动沙产业发展中，河西学院利用其教师、土地、设备等资源，以教师的微藻开发研究成果为依托创办了微藻产业经济实体，由此形成学校科技产业为形式的“学校主导型产学研结合模式”。该模式又称为“校内产学研合作模式”，其基本含义是指高校及其科研机构以自己特有的信息、人才、学科、技术与社会资源优势，抓住机遇，开办经济实体，创办高科技产业。其特征是集学术研究与技术开发、特色人才培养、产品设计与生产、市场推广与经营为一体，学校既是企业的创办者，也是企业的经营者。其优点是可以减少成果转化的许多中间环节，省去了信息搜寻成本、合作的谈判成本、协议签订和监督维护成本、摩擦成本以及因诸多不确定性带来的风险，将大量的外部交易成本内部化，降低交易费用。使得学校科技企业既获得资源的配置效率，也得到了一种制度的适应效率4。其作用是能快速地把学校的科技成果转化为产品，既为学校带来经济效益，又直接为地方经济服务，并以此为窗口，加强学校与社会的直接联系。同时可在科技企业建立特色的研发平台、中试基地，为学校学科建设、人才培养奠定基础。学校还可用经济收入反哺研发平台建设，增强其研发能力和水平，形成科研、产业良性循环，促使微藻产业做精做强。在制度创新理念下，依托微藻产业，学校设置了有效的产业、科研组织体系，以承担产学研结合的正常运行，保证技术、知识的创新，实现微藻产业的健康发展。为此，建立了“甘肃凯源生物技术开发中心”，承担微藻产业的运营，进行产品加工、生产和销售；成立“河西学院生物经济技术开发研究所”，向甘肃省科技厅报批成立了“甘肃省微藻工程技术研究中心”，承担新技术、新产品项目的研究与开发。 从组织层面构建了完整的“高校主导型产学研结合模式”，成为微藻产业发展的支撑系统。4.微藻产业发展中的“产业链开发”4.1产学研结合进行“产业链开发”的理论构想价值是产业的实现目标，产业链的延伸和开发决定着价值链的长短和强度，产业链开发的目的就是为产业获得更大的价值。通常条件下，价值链越长、强度越大，价值就越大，因此，考察产业链还需从价值链说起。价值链这一概念最早是由美国著名的战略管理学家迈克尔波特提出的，他将价值链描述成一个企业用来“进行设计、生产、营销、交货及维护其产品的各种活动的集合”，是“从原材料的选取到最终产品送至消费者手中的一系列价值创造的过程”。基本思想是：企业的各部门、各环节的每项生产经营活动都是可以创造价值的，这些相互关联的活动便构成了创造企业价值的一个动态过程，即价值链。链条原理还指出，链条的强度是由它最薄弱的环节决定的，如同木桶原理一样，其水平是由短板决定的。所以，为了提高整条链条的强度，即提高企业的整体竞争能力，加强薄弱环节是关键。在我国目前条件下，产品开发设计能力不足是大多数企业内部价值链中的薄弱环节，这同样也是沙产业发展初级阶段所面临的问题。为了加强这一薄弱环节，通过产学研结合寻求与高校或科研机构进行合作就成为一种必然选择。在产学研结合组织中，高校和科研院所可发挥自己的科学研究优势和技术创新能力，弥补企业研究开发能力的不足；企业则主动投资，在高校兴办工程研究中心，参与高校高新技术项目的研究与开发，充分发挥其在科技投入、技术开发和成果转让中的主体作用。通过产学研优势互补，取长补短，共同打造开发强势产业链，形成价值链优势，求得产业的竞争优势。4.2产学研结合，推动微藻“产业链开发”钱学森院士在其创建农业型的知识密集产业农业、林业、草业、海业和沙业一文中，关于科学研究方面，认为属技术开发性研究，首先讲到用生物进行生产的生物工厂，提到利用单细胞微生物，开发研究生产单细胞蛋白；其次，认为发展性科研的另一个方面是生物化工，也就是用生物产品作原料，用机械和化学方法，在工厂中分离和制造新产品；最后谈到的一项科学技术是系统工程，组织管理复杂体系的技术，用到农业生产就是农业系统工程，提醒人们不容轻视，一旦用到知识密集型的农业产业就能大显身手。这为我们发展微藻产业，指明了研究方法，确定了技术路线。产学研合作组织在沙产业理论指导下，结合河西走廊自然特色，以甘肃省微藻工程技术研究中心为平台，以甘肃凯源生物技术开发中心为依托，以微藻工程技术研究、微藻产品开发为突破口，进行研究与开发，为微藻产业发展提供技术支撑。（1）微藻藻种优选培育。在河西沙区生态环境条件下，一是通过实地调查，广泛采集微藻标本，初步建立沙区微藻藻种资源库；二是引进、驯化微藻新品种；三是通过高低温等胁迫条件下，利用自然诱变，选择高光效、耐高低温、品质优良的螺旋藻品种（品系）或富含硒、钙螺旋藻等特异性品种。（2）微藻生产技术与产品制备研究。涉及内容有：沙区微藻生物反应器模式研究，选择高光效、易控温控肥、节水节能、机械化采收一体化的微藻生物反应器模式。微藻保健食品良好生产规范（GMP）工艺设计研究，在遵循保健食品良好生产规范（GMP）标准下，针对微藻本身生物学特性、组成成分和产品设计构思，研究微藻保健食品净化加工车间设计与工艺。微藻生产操作技术规程研究与制定，在新型智能化螺旋藻生物反应器设施条件下，通过研究营养、光照、温度、pH值、CO2和通气条件等因素对微藻生长影响研究，制定河西沙区螺旋藻养殖的技术规程；研究从“藻种培养养殖原粉生产精细加工产成品”的一体化工艺流程，制定微藻食品生产的HACCP关键点控制规程。微藻保健食品新技术新工艺开发与研究，产品开发思路与技术路线：即以祖国传统食疗营养学理论为基础，采用现代食品营养学、药物化学、药理学的最新研究成果，将螺旋藻作为基础营养原料，与甘肃特色资源锁阳、苦荞、灵芝等相结合，利用从这些特色资源中分离提取的非营养素类生物活性物质，即学术界所称的“植物化学物质”进行科学配方，精细加工，充分发挥原料中生物活性物质的协同效应，研制生产安全、有效、营养均衡、服用方便的新型理想营养食品。（3）微藻功效分析与产品检测研究。根据微藻组分分析，对微藻生物活性物质进行分离提取，制定藻类产品标准，对藻类生产及产品实施产前、产中、产后分析检测，指导合作基地的生产。（4）微藻生物质新能源开发与研究。微藻中富含的酯类和甘油是制备液体燃料的良好原料，是一种理想的可再生洁净能源。以小球藻为研究对象，进行新型富油藻种优化培育，开展利用藻类生产洁净新能源的相关研究。（5）微藻生态与生物技术研究。通过引进、吸收和推广荒漠微型生物人工结皮技术，开展荒漠微型生物固沙技术研究和技术引进、试验工作。围绕研究方向和主要研究内容，产学研合作组织先后承担了国家教育部、科技部、工信部、中科院“支甘项目”、省社科规划等部省级项目7项，市厅级项目10项，取得了多项研究开发成果。 （1）科研成果。科技部农转化项目螺旋藻与锁阳、灵芝、苦荞等特色资源复合产品深加工技术转化应用已通过科技厅验收，获省技术发明三等奖；科技厅项目河西沙区微藻开发研究获得甘肃省科技进步三等奖。教育部重点项目复合螺旋藻咀嚼片的研制与开发获得甘肃省科技进步三等奖；科技部星火项目灵芝栽培技术推广及灵芝螺旋藻深加工技术应用获得张掖市科技进步科技进步一等奖；西北寒旱区螺旋藻系列产品中试技术研究、中科院支甘项目药用真菌灵芝标准化培养及深加工产品产业化均已通过科技厅鉴定和验收；国家工信部中小企业发展专项资金项目螺旋藻与锁阳、灵芝、苦荞等特色资源加工技术工艺改造等项目进入中试研究。（2）专利成果。自2005 -2009年, “灵芝螺旋藻配方及片剂制备方法”、“苦荞螺旋藻配方及片剂制备方法”、“锁阳螺旋藻配方及片剂制备方法”等5项技术获国家发明专利，其产品获10项外观设计专利，掌握了产品自主研发的核心技术，拥有了自主知识产权。（3）论文和著作。产学研合作中，教师和科研人员