微生物在农业领域的应用

自 20 世纪 7O 年代以来，微生物科学技术在中国农业中得到了普遍推广和应 用。在农业生产中，中国研制出多种微生物制剂，以防治园林和蔬菜病虫害，改 善作物品质：在农业环保中，中国利用微生物处理水污染，化学农药污染，固体 废弃物以及利用微生物生产沼气， 有效改善了农村环境， 节约了能源。 农业微生 物资源的开发利用对促进农业生产的变革具有明显的现实意义和深远的历史意 义，其必将成为世界各国和科技部门研究的重点。

农业微生物基因工程研究现状与前景概述 众所周知，微生物和农业的关系十分密

切．索有“微生物大本营”之称的土 壤中，微生物扮演质循环的主要角色， 有着不可替代的作用． 它们分解动植物的 残体废物而将其转化成为腐殖质， 促进土壤良好结构的形成． 许多土壤微生物可 固定空气中的氮素和转化各类有机物， 不断为植物提供可有效利用的碳、 氮、磷、 钾、硫等各类营养元素． 自然界还广泛存在昆虫的病原微生物和植物病菌的拮抗 微生物， 它们可用于植物病虫害的防治而部分替代化学农药． 另外， 通过微生物 繁殖和发酵能生产有机酸、 氨基酸、生长激素、抗生素、 各类酶制剂等多种产品， 可分别用作饲料添加剂、 食品添加剂和农药等， 应用日益广泛． 然而地球上的农 业微生物资源虽然极为丰富， 人类对其利用也有久远的历史． 但是，传统常规的 微生物技术主要是筛选各类天然微生物菌株并加以利用，不仅效率低、周期妊、 成本高，而且选出的菌株通常还存在种种缺陷和不足， 因而使其广泛应用受到限 制．基因工程技术能够迅速实现遗传物质在不同生物种之间的转移， 因而已经农 业微生物遗传改良的主要手段． 对野生型菌株进行遗传改良， 可以提高相关功能 基因的表达量、 延长表达时问、 产生新的优良性能． 固氮菌重组后的固氮效率可 以大幅提高； 一些具有杀虫和防病作用的菌株通过基因工程改造后， 毒力效价提 高，效力变得迅速和持久，防治对象范围扩大，应用更加广泛．有的土壤微生物 具有降解化学工业污染物的能力， 但当环境中污染物成分比较复杂时往往难以发 挥作用，通过改造后这一缺陷就可克服．面对人口剧增、耕地锐减、资源枯竭、 环境恶化等重大社会、 经济问题的严峻挑战， 农业微生物基因基因工程技术的进 一步研究开发将成为实现农业可持续发展的有效途径． 目前农业微生物基因工程 已发展成为现代生物技术中最为活跃， 最具创新性的前沿领域之一， 并且取得了 不少重大的进展．

微生物农药。微生物农药是指非化学合成、 具有杀虫防病作用的微生物制剂， 如微生物杀虫剂、杀菌剂、农用抗生素等．这一类微生物包括杀虫防病的细菌、 病毒和真菌。微生物农药是利用微生物菌体或其代谢产物来防治植物病虫害的一 种生物制剂， 它是通过从自然界采集患病体， 进行分类筛选病原体或病菌拮抗微 生物，经人工培养、收集、提取而制成的。这些病原体和拮抗物及其产物为昆虫 吞食、动植物接触感染后， 由于微生物自身活动产生毒素， 导致昆虫新陈代谢受 阻，组织器官受到破坏，有害植物病毒细胞死亡，从而达到消灭病虫害的目的。

微生物激素微生物激素是一种植物生长调节剂， 一般以极低的浓度促进植物 细胞的发育，使植物茎杆伸长，叶面增大，刺激果实生，或者促进作物提前抽穗 开花，提早成熟，也能打破种子休眠 激素作用机理是在植物体内促进或抑制酶 类、糖类合成，诱导植物细胞发育，达到促进增长的效果。现在使用普遍的有五 大类植物激素：赤霉索、生长索、细胞素、脱落酸、乙烯。其中，前三种为 促进型激索，后两种为抑制型激素。激素生产一般用阎体发酵或 r［业发酵进行。 许多化学杀虫剂对环境具有不利影响， 对人类的健康形成了巨大的威胁， 因此不 得不减少对化学杀虫剂的依赖， 施用时进行更加规范的控制。 而且许多害虫对广 泛使用的化学杀虫剂产生了抗性。 基因工程技术的应用为农业微生物遗传改良与 各类微生物杀虫剂的开

发开辟了新的途径， 目前的研究已经显示了这项技术发展 的巨大潜力。 应用基因工程技术生产和修饰改造这些生物杀虫剂， 对微生物制剂 用于虫害治理开创了新局面。

微生物肥料 (microbial fertilizer) 又称细菌肥料 (bacterial fertilizer) 或生物肥料 (bio —fertilizer) ，是一类通过人工培养对植物有箍的微生物而制成的微生物制剂。 其功能是利用特定微生物生命活动， 促进土壤中的物质转化、 改善作物营养、 提 高磷钾元素利用率， 达到增产目的。 已故我国科学院院士， 我国土壤微生物学的 奠基人之一陈华癸先生在论述微生物肥料的含义时指出， 所谓的微生物肥料， 是 指“一类含有活微生物的特定制品， 应用与农业生产中， 能获得特定的肥料效应， 在这种效应的产生中， 制品中活微生物起关键作用， 符合上述定义的制品均应归 入微生物肥料”。微生物肥料在我国已有近 50 年的历史，从根瘤菌剂一微生物 肥料 (生物肥料 )，名称上的演变已说明我国微生物肥料逐步发展的过程。

我国微生物肥料的现状。经过近 5O 年的发展，我国微生物肥料无论在发、 生产，还是在使用等方面都取得了很好的成绩， 且已跻身世界先进行列。 但必须 清醒地认识到，为顺应农业可持续发展而研制的微生物肥料具有极其光明的应用 前景，但其进入市场的时间较短， 其功能的发挥还没有尽善尽美， 任何夸大其词 的宣传和研究上的止步不前都是相当有害的。

微生物在农业环保中的应用 化学农药在土壤中的微生物降解中国每年使用农药 5O 多万吨，农药可残留 于土壤中、 进入水域或被分解转化其他物质。 环境中有机农药的消失， 主要在于 微生物降解作用，微生物以两种方式分解农药， 一是直接以农药作为碳源和氮源。 另一种是通过共代谢作用，即不能直接分解时，利用辅助基质分解有机化合物， 如直肠梭菌降解 666 农药，需要有蛋白胨物质参加。通过微生物活动，许多化 学农药如DDT、2,4 , D、对硫磷等都能大部分或全部降解。

污水处理水是人类生活与工农业生产不可缺少的物质，当前全球水资源紧 张，污水处理与利用十分重要，对于污水的处理，微生物起着主要作用。污水处 理主要是根据水体自净原理， 利用微生物催化作用和代谢活性， 在有氧与厌氧条 件下分解转化污水中的污染物质。 污水分为生活污水和工业废水两大类， 处理污 水的方法有物理、化学、生物等方法，生物法是当前主要采用的污水处理法。生 活污水净化有厌氧性人工净化与好氧性人工净化， 厌氧性人工净化以厌氧池的方 法，污水进入池内，一部分有机质矿化，一部分转化为有机质肥料：好氧性人工 净化主要用活性污泥法， 又称生化曝气法， 利用含有好氧细菌和水中胶体物及悬 浮物混合形成的活性污泥， 吸附金属离子、 氧化分解有机质， 使其与有机物形成 络合物得以沉降除去。 工业废水净化过程比较复杂， 依据废水本身特性， 针对处 理。脂类、蛋白质、淀粉等大分子有机物易被降解；纤维素等大分子化合物降解 速度慢些；含有毒性高的金属如汞、铅等，微生物不能降解，只能使之发生形态 转化和分散富集； 含苯环物质较高， 浓度较大的污水需稀释到微生物能分解利用 程度。处理工业废水的微生物主要有极毛杆菌和一些细菌、放线菌、酵母菌、原 生动物。

体废弃物转化固体废弃物的排放量随着工农业生产的发展， 人民生活的改善 大幅度增加，内含的有害物质造成大气、水体、土壤等环境污染，并占用土地。

固体废弃物生物处理， 主要利用微生物分解有机污染能力。 如利用热带假丝酵母 分解塑料、 霉菌和诺卡菌分解氰化物、 芽孢杆菌转化酚类。 经微生物分解的固体 废弃物，可作为肥料、燃料使用。现在农村普遍使用的堆肥发酵，就是很好的利 用微生物处理固体废弃物的例子， 堆制肥料可以杀灭许多病原菌、 虫卵及杂草种 予。

在以后的研究中，我们应充分重视基础理论研究，同时利用先进的生物技术 手段，开发出优质的菌株与产品， 为人类生活水平的提高， 为人类的可持续发展 提供保证。

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