微生物在农业方面的应用前景

微生物在农业方面的应用前景

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，微生物改良剂都在农业方面有广泛的应用前景。

1微生物饲料

能够用于微生物饲料的生产及调制的微生物,主要有细菌、酵母菌、担子菌及部分单细胞藻类微生物等。其主要产品是:

单细胞蛋白(SCP),发酵饲料,微生物添加剂,酶制剂,赖氨酸等。乳酸菌广泛用作微生物饲料添加剂及饲料发酵剂,它是动物肠道内寄生的一类正常有益菌,在动物肠道内和饲料中,乳酸本身既是营养物质,又有抑制其他致病性微生物和腐败微生物的作用。SCP不但蛋白质含量丰富,而且还含有脂肪、糖、核酸、维生素和无机元素,因此是一种具有较高价值的多功能食品或饲料,在饲料生产中,主要由微型藻类及一些富含蛋白质的微生物产生。但是由于SCP核酸含量较高,核酸在畜体内消化后形成尿酸,而家畜无尿酸酶,尿酸分解,随血液循环在家畜的关节处沉淀或结晶,引起痛风症或风湿性关节炎。为此应发展脱核酸技术,生产脱核酸SCP ,未脱核酸SCP在使用时应控制添加量。用于生产发酵饲料的菌种有纤维素分解菌、霉菌及酵母菌等。微生物饲料添加剂主要由芽孢杆菌属、乳酸菌属、链球菌属,另外还包括酵母、双歧杆菌属及部分霉菌等菌种产生,其在动物体内的作用主要有改善倡导微生态环境,提高饲料转化率,免疫刺激等。用细菌、霉菌发酵生产的淀粉酶、纤维素酶和蛋白酶等酶制剂参与生物体内各种反应,提高酶促反应的速度,有利于饲料养分的吸收。在饲料中由微生物产生的赖氨酸,可提高猪禽的增重,并改善胴体品质,提高瘦肉率。

今后微生物饲料的研究方向有:

(1)饲用微生物的生理功能的研究。饲用微生物具有庞大的生物酶系,参与各种代谢活动,对机体的营养状态、生理功能、免疫反应等都有作用。因此,饲用微生物应引起研究工作者的重视,通过对这类微生物的基础研究,开发出对宿主生长发育、消化吸收、免疫调节等作用更显著的新菌种。

(2)优良菌种的筛选。运用现代生物技术手段不断发掘新的微生物饲料菌种和改良现有的菌种,使产品的质量、功能、效益等方面有更好的提高,如重组工程菌等。

(3)加大对微生物饲料添加剂安全性的研究。由于其潜在致病性,携带和转移抗生素抗性基因的可能性等因素，微生物饲料添加剂在使用时,应充分考虑到受体动物安全、消费者安全、环境安全等几方面因素,在进行严格的科学实验证明无害后,才可推广使用。

2微生物肥料

微生物肥料种类主要有:

根瘤菌肥料、固氮菌肥料、硅酸盐细菌肥料、光合细菌肥料、微生物生长调节剂及其它一些种类。从成品性状看,微生物肥料的剂型主要分为液体和固体两种。

液体是由发酵液直接装瓶,固体主要以草炭为载体,分粉剂、颗粒两种剂型。还有用发酵液浓缩后冷冻干燥的制品。从内含物看,有单菌株制剂、多菌株制剂,也有微生物加增效物(如化肥、微量元素和有机物等)根瘤菌肥料可以将空气中的氮元素固定成氨,没有环境污染,且吸收率相当高,使用过程无氮流失,而传统的施用化学氮肥流失率达50%以上,且长期施用会造成土壤酸化等问题。因此根瘤菌肥料在农业生产中所发挥的经济效益、生态效益等越来越受到重视。硅酸盐细菌肥料和磷解细菌肥料能分解土壤中难溶性的硅酸盐和磷等矿物,并把它们转化成易溶性的矿质化合物,帮助植物对这些矿质元素吸收。红螺菌、紫硫菌等被用于生产光合细菌肥料。微生物生长调节剂主要是一些微生物产生的激素类产品,如生长素、赤霉素等。

这类微生物肥料在施用后,可刺激和调控植物的生长,起到了单施化肥所达不到的促进植物生长代谢的作用。此外,某些芽孢杆菌制剂和抗生菌肥料等对某些植物的病原菌具有拮抗作用,能防治植物病害,从而促进植物的生长发育。目前,我国微生物肥料产业发展十分迅速,其种类、数量和应用范围等方面均处于世界领先地位。微生物肥料对促进我国农业生产,发展绿色产业和生态农业以及实施农业的可持续发展起到了重要推动作用。但目前我国微生物肥料生产中存在着产

品质量不稳定、品种少、抗逆性差、生产工艺较差、成本和价格较高等问题。因此在以后的研究和开发利用中,应加强基础理论研究,如菌株的筛选、多功能工程菌的构建等,不断开发新的微生物肥料品种,同时开发和研制微生物肥料专用机械设备,大力发展微生物肥料加工业,复合菌的生产使用上要注意菌与菌之间的拮抗问题。微生物肥料开发对我国农业可持续发展具有重要意义,随着科学技术的进步,研究和生产技术将进一步提高,微生物肥料产业一定能够健康有序地发展,为农业增产发挥其更大的作用。

3微生物农药

微生物农药是指应用生物活体及其代谢产物制成的防治作物病害、虫害、杂草的制剂,也包括保护生物活体的助剂、保护剂和增效剂,以及模拟某些杀虫毒素和抗生素的人工合成制剂。

目前主要品种有细菌杀虫剂、农用抗生素、病毒杀虫剂和真菌杀虫剂以及微生物除草剂。

Bt(苏云金芽孢杆菌)杀虫剂是细菌杀虫剂中研究最深入,应用最广泛的微生物杀虫剂。

由Berliner于1911年首先从德国的带苏云金杆病毒的地中海粉螟中分离得到该菌[7]。其作用机理是依靠其所含有的伴孢晶体、外毒素及卵磷脂等致病物质引起昆虫肠道等病症而使昆虫致死。目前,Bt杀虫剂被广泛用于防治农、林、贮藏害虫和医学昆虫。病毒杀虫剂的研究和开发利用起步较晚,其基本原理是由病毒感染种群并引发病毒流行病传播,使害虫持续感病死亡,达到调节害虫种群数量、减轻危害的目的[8]。农用抗生素是由细菌、真菌和放线菌等微生物在生长代谢过程中所产生的次级代谢产物,此类物质能够抑制某些农作物有害生物。白僵菌、黄僵菌、绿僵菌等虫生真菌被用作开发真菌杀虫剂,目前我国已进入大规模应用试验和工业化生产阶段。此外,微生物除草剂是利用杂草的病原微生物制剂大面积喷洒来防除杂草。现代生物技术的进步,使得以生防菌为基因供体,以农作物为受体的转基因技术得以实现。例如,人们利用遗传工程将Bt的杀虫基因移植到棉花、烟草的原生质体中,并获得了具有抗虫基因的新植株。由于化学农药的残留严重污染环境,影响人们的身体健康,在使用中也将大量的害虫天敌和有益生物杀死,严重破坏生态平衡。为了保护环境,维护生态平衡和人类健康安全,开发