微生物在农业上的作用
1.微生物农业的含义及特点
微生物农业又称白色农业,是指微生物资源产业化的工业型新农业,简称“微生物工业型农业”。
微生物农业(白色农业)的科学基础主体是“微生物学”,技术主体是生物技术中的发酵工程和细胞工程在农业中的应用。
在某种意义上,“微生物农业(白色农业)”又称为“分子农业”。
“微生物农业(白色农业)”属于生物工程高科技产业,以工厂化生产为特征,生产者穿着白色工作服,在洁净的厂房里生产,不受地域环境的限制,不受气候和自然灾害的影响,产品质量均可达到稳定的保证。
其开发的是微生物资源,也利用了农副产品、矿物质、轻工业废弃物等。
制造出的是高营养的食品、饲料,如单细胞蛋白以及废弃的农作物秸秆经发酵产生的饲料等。
微生物农业(白色农业)的发展系数很大,属于高增值农业。
2．发展微生物农业的优势
2.1充分利用残渣食物链,实现废弃物资源的无害化和永续利用
传统农业是资源浪费型农业,一年劳动生产出的产物,一般只能直接利用40%~50%。
如果发展微生物农业(白色农业),这些有机废弃物经微生物作用就能转化为良好的饲料,由“人畜共粮”的局面转变为“人畜分粮”,从而缓解粮食紧缺的矛盾。
近年来,农业生产上利用残渣食物链进行食物生产的也越来越多,尤以食用菌为纽带的生态模式效果明显。
我国学者李树清等利用秸秆类的农业有机废弃物—稻草、稻谷壳、玉米芯、棉子屑、锯木屑、甘蔗渣和泥碳配制成食用菌的培
养基,获得了饲料生产(底料作畜禽的优质饲料)和食用菌生产的双丰收。
发展微生物农业(白色农业)就是将微生物资源在农业生态系统中的被动、隐性作用主动化、显性化,从而形成地球生物圈的良性循环,生生不息,有利于资源的永续利用。
2.2实现农产品的工厂化生产,既能极大地缓解粮食紧缺的矛盾,又为畜牧业大发展提供保障
微生物农业是具有高科技生物工程内涵的“发酵工程”和“酶工程”,可实现农产品的工厂化生产。
我国农作物秸秆,通过微生物发酵工程变为饲料,可以获得相当于400亿kg的饲料粮,这相当于目前全国每年饲料用粮的一半。
一座占地不多年产10万t单细胞蛋白的微生物工厂,相当于12 hm2耕地生产的大豆蛋白或0.25亿hm2草地饲养的牛羊所生产的动物蛋白,数目十分可观。
实现了将“人畜共粮”的传统转变为“人畜分粮”的农业新模式。
既能极大地缓解粮食紧缺的矛盾,又为畜牧业大发展提供保障,同时大大减轻了畜禽高磷粪便造成的环境污染。
2.3改善农业生态环境,实现农业可持续发展
21世纪人类社会发展的首要问题是生态环境保护问题。
发展微生物农业(白色农业),一方面间接地有利于生态环境保护,如处理有机废物变废为宝。
另一方面, 微生物农业(白色农业)中的微生物生态环境保护剂,还可直接清除空气中的毒气、水和土壤中的有害化学物质,是国际上正在兴起的一项新产业。
农药、化肥的大量投入,虽然对农业粮食产量91的提高起到了一定的作用,但同时也给农业生态环境造
成了严重的破坏。
对水体、土壤和大气造成了不同程度的污染,为了促进农业的可持续发展,生物农药、生物肥料在农业生产中必将扮演重要角色。
发展微生物农业(白色农业)不仅可以满足21世纪人们对食品数量增加、质量改善和安全性的需求,而且可以有效地提高动、植物资源利用率,改善和保护生态环境。
3“微生物农业(白色农业)”的主要应用领域
目前“微生物农业(白色农业)”在微生物饲料、微生物肥料、微生物农药、微生物食品、微生物能源和微生物生态环境保护剂等6方面已经初步实现微生物资源开发利用的产业化,国内外在这个领域的研究和应用都已经取得了一定的研究成果。
3.1微生物食品
食用菌以其丰富的蛋白质、氨基酸及维生素含量列为重要营养食品,许多食用菌品种还以其突出的抗癌、降脂、增智及提高机体免疫力的功效而成为首屈一指的保健食品。
国际食品界已将其列为21世纪的八大营养保健食品之一。
3.2微生物饲料及添加剂
微生物饲料制剂包括单细胞蛋白饲料、菌体蛋白饲料、饲用酶制剂、真菌饲料添加剂、维生素类添加剂、抗生素类制剂、氨基酸类、活体微生物类、发酵饲料等。
其混配在饲料中可起到帮助消化、促进生长以及提高畜禽自身免疫力,防病治病的作用。
微生物饲料制剂由于可工厂化生产,效率高,且有利于环境保护而日益受到人们的重视。
许多微生物除了可作饲料添加剂,还可经微生
物发酵工程来生产大量饲料用粮,实现人畜分粮,从而缓
解了资源紧张的矛盾。
3.3微生物肥料
微生物与化肥、微量元素和有机肥料混配,构成的微生物复混生物肥料,在增加土壤肥力、提供作物生长必须的营养元素、改善植物根际的微环境以及强化植物根际的有益微生物比例等方面都取得了一定的效果,促进了植物对养分的吸收利用,有助于植物生长,同时也增强了植物自身抗病虫能力。
近十几年来,我国在微生物肥料生产应用方面发展较快。
微生物肥料的品种已由原来的固氮菌肥料、根瘤菌肥料等简单的几种发展到近十几种,如硅酸盐细菌肥料、溶磷细菌肥料、光合细菌肥料、有机物料腐熟剂等,而且真菌肥料(菌根真菌)、放线菌肥料(抗生素类)和藻类肥料(固氮蓝
藻等)也有一定的发展,并且取得的一定的应用效果。
3.4微生物农药、兽药
已有许多细菌、真菌、昆虫、病毒及抗生素被用作生物杀虫剂、除草剂和动植物生长调节剂。
日本研究和开发出一种微生物农药-冰核细菌,可冻死有害昆虫。
科研小组目前正在进一步研究使这种生物农药只对特定的害虫有效,同时不在植物上增殖。
只要它对植物无害也不影响昆虫的生态平衡,就可进入实用阶段。
利用有益微生物或其代谢产物寄生在其他病原微生物或生物体内进行生物防治,已经取得了一定的
研究成果。
如、苏云金芽孢杆菌、白僵菌等。
利用白僵菌防
治玉米螟在吉林省已能进行工厂化小试生产,取得了明显的
经济效益和生态效益。
而苏云金杆菌制剂(BT制剂)作为一种
很有发展前途的微生物杀虫剂,是微生物杀虫剂中应用最广
泛的一类细菌性农药,受到许多国家尤其是发展中国家的高
度重视。
总之,BT制剂作为一种生物杀虫剂,在控制农、林、
仓库害虫、保护生态平衡、减少环境污染等方面日益发挥着
更大的作用。
3.5微生物能源
微生物资源可以多种形式用作能源生产。
其一是植物废弃物,
经微生物发酵可产生沼气,用作燃料或发电照明;其二是植物
的纤维素可经微生物分解,转化成酒精作为能源燃料。
后者
已被国际上公认为是21世纪能够替代石油的绿色能源。
3.6微生物生态环境保护剂
环境微生物是近几年新兴的一门学科,微生物可分解许多废弃的环境污染物,带给人类一个干净、舒适的生存环境。
如土壤改良剂、土壤中有害重金属降解剂等。
4发展微生物农业的展望与建议
实施农业微生物产业发展策略,努力打造具有国际竞争实力的高科技产业工厂化、规模化生产是农业微生物产业的突出特点。
农业微生物产业的发展,既要国家投入大量的资金,建造一批能够诱导产业发展的产业基础设施和中试熟化基地,而且要支持企业努力开发农业
微生物产业新产品,打造一批国际知名的科技型企业,抢占国际市场。
主要战略措施包括:
①建立国家农业微生物工程技术研究中心,构建微生物农业科技产业基础条件。
②建立一批农业微生物产业技术示范基地,中试、熟化一批高效产业技术。
③建立一批农业微生物产业化示范基地,创制具有国际竞争力的产品,依靠技术优势和国家战略投资,在农业微生物产业主要领域建立行业龙头企业。
与此同时,国家要完善科技产业政策,营造推进农业微生物产业发展的良好环境和产业氛围;要把农业微生物产业技术发展纳入国家中长期发展规划,设立国家专项基金,以扶持处于国际领先领域的农业微生物产业技术继续发展,并带动农业微生物产业其他领域产业化水平的提高。
农业微生物产业开创了农业的“新产业结构”,即“三维资源结构”,是可持续发展型新农业。
种植业、养殖业和微生物产业“三业”并重,将为我国保障食物安全、保护生态环境和实现可持续发展战略目标提供有力保证。
5.主要参考书籍及文献
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