微生物与农业的关系

第一篇：微生物与农业的关系

微生物与农业的关系

农业的本质是开发利用生物资源，传统农业是利用植物、动物资源组成的“二维结构”，将传统农业调整为植物、动物和微生物资源组成的“三维结构”新型农业，是实现农业战略性调整之一。地球上三大生物资源之一的微生物资源是至今尚未充分开发利用的生物资源宝库，应用高科技生物工程技术开发微生物资源，创立微生物产业化利用的工业型农业。这类新型农业是在洁净工厂车间内进行生产，人们都穿戴白色工作服帽从事操作劳动，故有人形象地称之为“白色农业”。白色农业与以水土为主的绿色植物生产——“绿色农业和海洋的水生农业——“蓝色农业”，合称为“三色农业”。微生物新型农业的理论基础

1.1 营养结构原理 在农业生态系统中植物是生产者，它利用环境中的无机物通过光合作用合成有机物，把太阳能转变为化学能转移储存到生态系统中，为人类和动物提供植物性食品和营养及能量；动物是消费者，以生产者的产品为最初食物来源，通过自身转化，生产营养丰富、经济价值高的产品如肉、蛋、奶等；微生物是分解者，以动植物残体及其他有机物为食，使构成有机成分的元素和储存的能量，通过它的分解释放到环境中，使有限的元素可持续的利用，伺时通过它的活动和繁殖将人类不能直接利用的物质转变为可利用的产品。这三大功能类群通过食物营养关系组成的食物链、网是生态系统的营养结构。开发微生物新型农业，将微生物在农业生态系统中的被动、隐性作用主动化和显性化，提高系统的综合生产力：所以营养结构原理是微生物新型农业的理论基础。

1.2 增加食物链原理 在生态系统中，能量的流动和传递，每个营养级只能利用前营养级所持有能量的10％转化其有效能量，此即所谓的“十分之一定律”。即每经过1个营养级能量减少90％，大部分能量和物质以排泄物的形式浪费掉，这是十分不经济的转化，所以每一营养级的排泄物必须经过多次循环利用。在农业生态系统中植物产品约80％是人类不能直接利用的初级产品，大部分是第2、第3级生产者的资源，通过增加食物链能充分利用废弃物，使每个食物链环节上生产产品，提高整个系统人类可直接利用产品的产出，提高物质和能量的转化和利用效率。如利用秸秆等废料 → 生产食用菌 → 菌糠作饲料 → 喂畜 → 畜粪进入沼气池 → 沼气渣养蚯蚓 → 喂鸡 → 鸡粪养鱼 → 塘泥肥田。这个食物链循环中生物能量总利用率达9O％，氮素总利用率可达90％以上，增加食物链中间环节延长食物链的大回路反馈循环可大大提高能量转化和物质利用效率。

1.3 生态位原理 生态位是生物在完成其自身正常生活周期时所表现的对环境综合适应特性。生态位理论在物种间的竞争和进化，群落结构和资源利用等领域有广泛的应用。自然界的生态位有现实生态位和潜在生态位，新型微生物农业利用这一原理可充分利用农业微生物的潜在生态位，调整农业结构，改善农业生物的生长环境，充分利用潜在生物资源。如应用微生物技术培养某些优势菌株等，将品质低劣且适口性差的秸秆通过微生物发酵转化为营养丰富、适口性好的优质饲料；微生物肥料的应用可改善植物营养，刺激促进植物生长，增强植物的抗逆性；招气发酵就是利用沼气细菌把有机废弃物中的作为能源的碳、氢和作物营养元素的N、P、K等分离开，使其各得其所，各尽其用，提高能量和物质的利用效率。

1.4 熵定律 熵定律表明“一切自发过程总是沿着熵增加的方向进行”。系统的熵总是由小变大，系统的状态永远是从高级有序趋向低级无序，最后使系统达到热力学平衡，这时熵最大，且无序低级。熵是衡量事物内部混乱程度的标志，而负熵是事物内部有秩序、有序度的表征量。为了获得秩序，建立更加有序的、更加高级的低熵态势，需要引进负熵，减少熵增。农业系统中，增加层次、调整结构、废物多次循环利用可以降熵。如以食用菌、沼气为纽带的生态模式就是很好的典范。因此微生物新型农业将最大限度地从外界引人负熵、减少熵增，保持系统有序结构，利于农业持续发展。微生物在新型农业中的应用

2.1 微生物饲料 微生物饲料主要有单细胞蛋白和菌体蛋白饲料、发酵糖化饲料及秸秆微生物发酵饲料等。单细胞蛋白和菌体蛋白饲料是利用微生物生长繁殖快，蛋白含量高，利用有机废物来生产蛋白饲料。由我国于1984年3月20日发现的可利用薯类薯渣等粗淀粉的混生配伍菌株生产菌体蛋白饲料，简称4320菌体蛋白饲料，我国又相继选育出在柠檬渣、甜菜渣、豆渣、酒糟和玉米渣等工业废渣上生长良好的混生配伍菌株，用来生产4320系列菌体蛋白饲料。发酵饲料是利用各种有益微生物，把秸秆类粗饲料加工成营养丰富适口性好的饲料。微生物饲料添加剂也属微生物饲料类，主要有酶制剂、真菌添加剂、维生素类、抗生素类、氨基酸类、活微生物等。通过生物发酵工程制取的微生物及代谢物、转化物作伺料，正广泛应用于畜牧业生产中。

2.2 微生物肥料 利用微生物的生命活动及代谢产物的作用，改善作物养分供应，为农作物提供营养元素、生长物质、调控生长、增强抗逆性，达到提高产量、改善品质、减少化肥使用、提高土壤肥力。微生物肥料的主要种类有根瘤菌肥料、固氮菌肥料、解磷、解钾菌肥料、光合细菌肥料、复合微生物肥料、微生物生长调节剂、菌根制剂、抗生菌肥料及促进植物生长的根细菌类制剂。根瘤菌肥料是世界各国应用最多的微生物肥料，国内微生物肥料生产厂有一半左右生产或生产过含根瘤菌的微生物肥料；解磷微生物可把有机磷或不溶态无机磷转化为可溶态无机磷，供植物利用；解钾硅酸盐细菌经发酵制成菌剂，在缺钾土壤上施用对各种作物表现出很好的增产效果。微生物肥料的使用可减少化肥用量、减少能源资源消耗。

2.3 微生物农药 随着科学技术的不断发展进步，减少使用化学农药，保护人类生存环境的呼声日益高涨，且早已引起人们的高度重视。研究开发利用有益微生物及其代谢产物防治作物病虫害已取得了较为理想的效果。目前微生物农药主要开发有微生物杀虫剂、微生物杀菌剂、微生物除草剂及利用微生物代谢分泌的有效活性物质制成的农用抗生素杀虫、杀菌剂。微生物杀虫剂中细菌类杀虫剂以苏云金芽孢杆菌推广应用面积最大，而且杀虫效果非常理想，此外，还有真菌杀虫剂，病毒杀虫剂等。微生物杀菌剂，如中国农业大学研究开发的增产菌系列产品；南京农业大学分离筛选的枯草芽孢杆菌不同菌株，对不同作物有不同的防病治病效果，研制开发成功菜丰灵系列产品。目前，开发应用面积较大的农用抗生素杀虫剂阿维菌素是由日本和美国共同研制开发的；抗生素杀菌剂井冈霉素是由上海农药所在江西省井冈地区发现的1株链霉菌开发成功的，它已成为我国农用抗生素产品的当家品种；农抗120是由中国农科院开发成功的抗生素杀菌剂。

我国政府已经充分认识到发展无公害微生物农药和微生物肥料的重要意义，并把加强农业环境保护和食物的安全生产作为我国21世纪农业科技发展的重要方向之一。微生物农药和微生物肥料的广泛应用为农业环境保护和动植物安全生产将发挥越来越重要的作用。

2.4 微生物食物 我国是世界上公认的“食用菌王国”，在我国微生物食品中食用菌是分布最广泛、食用最普遍、历史最悠久的。食用菌是世界上公认的优质蛋白质资源，其营养丰富、味道鲜美，含人体必需的十几种氨基酸，并含人体必需的维生素、微量元素、多种抗生素等物质，被人们誉为“健康食品”，是人类的“第三类食品”。食用菌的栽培利用了农林及轻工业生产的废弃物，生产高产优质的食用菌，培养食用菌后的菌糠可作为优质饲料，其蛋白质含量及其利用率比原料中高出许多。通过食用菌栽培，实现变废为宝。我国的食用菌栽培早已遍及全国，特别是东北地区，由于自然条件和培养基资源丰富，香菇、平菇、木耳等的生产早已形成规模。

2.5 微生物能源 沼气是由微生物分解有机物质而产生，甲烷是沼气的主要成分，它是复杂有机物经多种微

生物共同作用产生。经过微生物的发酵，将作为燃料的碳、氢和作为植物营养元素的N、P、K等分离开，使它们各得其所，各尽其用，提高了能量和物质利用效率，随着工农业生产的发展，有机残体及废弃物不断增加，对环境造成严重污染，对生产生活带来不良后果。以沼气为纽带可促进物质和能量在系统内部有多重循环利用。如我国北方开发的“四位一体”高效种养结合发展模式，即太阳能温室 → 沼气池 → 猪圈 → 厕所和南方的“猪圈 → 沼气池 → 果园”模式，可使一切有机残体和废弃物无害化和资源化，是一条适合我国国情的农村发展之路。

2.6 微生物生态环境保护剂 大规模、集约化畜牧场的出现，大量的畜禽粪、尿和污水导致环境污染，国外曾有“畜产公害”之称。目前，我国的“畜产公害”十分严重。对畜禽粪尿污染的治理方法很多，如沼气发酵，还有快速烘干等，还可利用某些微生物对废弃物的分解，将自然界的生物循环引导到更利于维护生态环境的方向。近年来各国微生物专家研制出一批用于处理畜禽粪便和治理污水的微生物生态环境保护剂，如用于养猪业的环境清洁剂——木糠床微生态菌剂，在许多国家和地区都已广泛应用。微生物新型农业的发展前景

邓小平同志曾指出：“将来农业问题的出路，最终要由生物工程来解决，要靠尖端技术”。用生物工程解决农业出路，这一科学论断，与当前国内外科技界的论点一致。本世纪生物科技革命的主战场在大农业。开展新农业科技革命，应以生物工程为中心，改革传统农业，创建新型农业。微生物新型农业的开发是生物工程技术推动农业发展的主要体现。发展微生物新型农业，由植物、动物资源为主组成的“二维结构”传统农业，调整为植物种植业、动物养殖业和微生物发酵转化业的“三维结构”的新农业，这是一个产业结构健全、资源节约型农业；此外，白色农业是节土、节水型农业，能缓解传统农业“与人争地”、“与人争水”日益尖锐的矛盾。一座占地不多，年产10万 t单细胞蛋白的微生物工厂，能相当于11.9988×10 4 hm 2 耕地生产的大豆蛋白质，或是19.998×10 6 hm 2 原饲养牛羊生产的动物蛋白质。发展白色农业，可实现“人畜分粮”的目标，能极大地缓解粮食紧缺问题，白色农业的微生物饲料为畜牧业的发展提供保障。我国现有秸秆6亿多t，若其中2亿t秸秆通过微生物发酵工程转化为饲料，则可得到800亿kg饲料粮，约为目前我国年用饲料粮的1/2，真正实现“人畜分粮”。通过引进新物种，开发挖掘潜在生态位，增加多功能循环链，提高系统综合生产力。微生物肥料、食用菌和沼气菌的引人，填补了农业生态系统中的一些潜在生态位；微生物肥料和微生物农药的应用，可以减少能源、资源消耗，减轻环境污染，实现农业动植安全生产和生态环境保护；食用菌及沼气菌的引入食物链后具有多种功能，如可实现食品、饲料、燃料和肥料的协调生产和利用，大大提高了有机废弃物的利用效率；微生物生态环保护剂可清除空气中韵有毒气体、水和土壤中的有害重金属及有害化学物质，是世界上正在发展的一项环保新产业。新型微生物农业的崛起，标志着我国新的农业科技革命的到来，它符合生态大农业的发展要求，必将使我区的农业发展走上一条高效和可持续发展之路

第二篇：农业微生物制剂生产与运用论文

农业微生物制剂的活性菌分离与鉴定

学生姓名： 学 号： 指导教师： 所在学院： 专 业：

中国·大庆 2013 年 6 月

农业微生物制剂的活性菌分离与鉴定

摘要：微生物制剂是以自然界中分离的有益菌为主体开发的产品，在健康、环保及农业生产上应用广泛。某农业微生物制剂在海南的热带农业生产中能显著增产和增强作物抗性，为了了解该微生物制剂的作用机制，本研究采用平板划线法对活性菌进行分离和纯化，对分离菌株进行生长、形态及显微观察，对16S rDNA 进行序列PCR 扩增、测序及生物信息学分析，鉴定活性菌的种属。结果表明，分离得到2个形态不同的细菌菌株，通过形态观察及16S rDNA 序列的分子鉴定，发现这2个菌株与枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）具有99.9%的同源性；2 个菌株的16S rDNA 序列的比较结果发现它们有7个碱基的差别，说明这2个菌株可能是不同的生理小种。

关键词：农业微生物制剂；活性菌分离；16S rDNA；分子鉴定

Isolation and identification of active bacteria from agricultural

microbial agents Abstract：Microbial agents are useful products made of beneficial bacteria that isolated from nature environment, and it was extensively applied to healthcare, environment protection and agricultural production.A microbial agent has significant effects on increasing yield and improving disease resistance for Hainan tropical agriculture.In order to discover the activity mechanism of this microbial agent, it was necessary to isolate and identify its active bacteria.In this research, the following methods were applied, including active bacteria isolating and purifying, growth observation, morphological and microscopic observation, PCR amplification of 16S rDNA, sequencing and bioinformatic analysis.The results showed that two bacterial strains with different morphological character were isolated,16S rDNA sequences were amplified and sequenced，bioinformatic analysis indicated that 16S rDNA sequences of the two strains had 99.9% identities with that of Bacillus subtilis.Moreover, the 16S rDNA sequences of the two strains were compared with each other, and 7 base differences were found, it indicated that the two strains were different physiological races of Bacillus subtilis.Key words： agricultural microbial agents;isolation of active bacteria;16S rDNA;molecular identification

前言

随着科技进步，发展有机农业和生态农业是大势所趋[1-2]，农业微生物制剂在农业生产中正发挥着越来越重要的作用。农业微生物制剂通常含有单一或多种特定的功能菌株，能为植物提供有效养分或防治植物病虫害，并在保持土壤肥力、提高化肥利用率、促进作物生长、拮抗土传病害、维持生态系统平衡等方面起重要作用[3-4]。枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）是微生物制剂中的常用菌类之一，为革兰氏阳性需氧菌，无荚膜，有鞭毛，能活动，芽孢位于菌体中央或稍偏，广泛分布在土壤及腐败的有机物中。枯草芽孢杆菌在农业病害的生物防治上具有很大的潜力，菌体生长过程中产生的枯草菌素、多粘菌素、制霉菌素、短杆菌肽等活性物质，对几十种真菌、细菌和病毒性病害有明显的抑制和杀灭作用，具有净化土壤环境、保护作物根系、减轻土传病害的发生的作用[5-6]。枯草芽孢杆菌对外界有害因子的抵抗力强、分布广、耐热性好，是理想的生防菌对象，目前全世界收集保存了几百株野生型枯草芽孢杆菌菌株，能够产生40 多种具有不同结构的抗菌物质。香蕉枯萎病影响全球香蕉种植业的发展，采用拮抗细菌来对香蕉枯萎病进行防治成为人们研究的热点，徐雪莲等[7]从红树林中分离得到2 株对香蕉枯萎病有抑制作用的内生芽孢杆菌菌株。

本研究对具有增产和抗病效果的某农业微生物制剂中的活性菌进行分离纯化、形态观察和分子鉴定，以研究微生物制剂中活性菌的组成情况。材料与方法

1.1 试验材料

某农业微生物制剂、高压灭菌器、超净工作台、恒温培养箱、高速冷冻离心机、PCR 仪、各种型号移液器、电泳系统、凝胶成像系统。Taq DNA 聚合酶、dNTPs 等均购自上海生物工程有限公司。

1.2 试验方法

1.2.1 活性菌的分离与纯化

分离活性菌采用涂布分离法，LB 培养基配方参照《植病研究方法》[8]。将培养皿、蒸馏水、培养基等用品在0.103 Mpa、121℃条件下高压蒸气灭菌20 min；在超净工作台进行无菌操作，每皿约含15 mL培养基，待其冷却凝固。取约0.1 g 微生物制剂粉末放入1.5 mLEP 管中，加1 mL无菌水配成悬浮液，然后依次稀释成10-1、10-

2、10-

3、10-4 的样液。取上述样液用涂布法分别划线接种到4 个培养皿中，用封口膜将培养皿密封，标注日期及对应编号，37℃恒温培养箱中培养观察。挑取单克隆进行纯化培养，并对纯化的菌落进行形态观察和显微观察。

1.2.2 CTAB 法提取细菌DNA及电泳检测

采用改良CTAB 法（1.7％ CTAB，1.17 mmol/L NaCl，17.5 mmol/LEDTA，80 mmol/L Tris-HCl，pH8.0，1％β-巯基乙醇），小量法提取细菌基因组DNA[9]。刮取纯化培养的菌体约0.2 g，收集在1.5 mL EP 管中，加入1 mL CTAB 抽提液，充分混匀，65℃温育30 min，中间摇匀2 次；加入等体积的V氯仿：V 异戊醇=24∶1 混匀，12 000 r/min 离心10 min，取上清，重复1 次；上清中加入等体积异丙醇，混匀静置5 min，12 000r/min 离心10 min；弃上清，得DNA 沉淀，用75%乙醇清洗2 次，稍晾干后用TE 溶解。用1%琼脂糖凝胶电泳检测DNA 完整性，用紫外分光光度计测定DNA 浓度，保存于-20℃备用。

1.2.3 PCR 扩增与电泳检测

以提取的细菌DNA 为模板，对16S rDNA 的基因进行扩增，引物序列为16S rDNAF(5’ATCGGAGAGTTTGATCCTGGCTCAG3’)、16S rDNA-R [10]。PCR 反应体系为20 μL，包括：2 μL 10×Buffer、0.3 μL dNTP(10 mmol/L)、Taq DNA 聚合酶1 U、0.8 μL 引物（10 μmol/L）、DNA 模板40 ng。PCR 反应程序为：95℃ 5 min，1 个循环；95℃ 40 s，55℃ 1 min，72℃ 1 min，35 个循环；72℃ 10 min，1 个循环；4℃保存终止反应。扩增产物用1%琼脂糖凝胶电泳检测，在Gel-2000 凝胶成像系统（Bio-Rad 公司）观察记录。

1.2.4 16S rDNA 序列的测序及生物信息分析

将PCR产物条带切胶回收纯化，与pGEM-T 载体连接，42℃热击法转化感受态细胞DH5α，通过蓝白斑筛选，挑取白斑菌落转化子，通过菌落PCR 验证阳性克隆，将阳性克隆摇菌，送上海生物工程公司测序。将测序结果通过BLASTn软件与GenBank 中的NR 核酸数据库进行序列相似性检索，通过比较与已知序列信息的同源程度，推测16S rDNA 序列代表的细菌种属。结果与分析

2.1 活性菌的分离纯化与观察

通过分离纯化，从微生物制剂中分离得到2个菌株，2个菌株的共同点是菌落表面粗糙不透明、污白色或微黄色。2个菌株在菌落形态上也存在一些差异，1 号菌的菌斑边缘光滑，2 号菌的菌斑边缘呈锯齿状（图1）。对2个菌株进行革兰氏染色观察，发现革兰氏染色为阳性，菌体为杆状，染色时着色均匀，能活动。2 个菌株在显微镜下没有观察到形态上的显著差异。

2.2 16S rDNA 序列的PCR 扩增

分别提取2个菌株DNA，对16S rDNA 序列进行PCR扩增，产物进行琼脂糖凝胶电泳检测，结果如图2 所示，可见1 号菌株（K01）和2号菌株（K02）的PCR 产物都在1 500 bp 左右，条带清晰唯一，可进行后续试验。

2.3 重组子的菌液PCR 鉴定

将1号和2号菌株的16S rDNA 的PCR 产物切胶回收，与T 载体连接，转化大肠杆菌DH5α，经过蓝白斑筛选，挑取阳性克隆，摇菌，用16S rDNA 的引物对菌液重新进行PCR扩增，电泳检测结果如图3所示。结果表明，阳性克隆的PCR 产物大小在1500bp左右，与预期的结果相符。

2.4 测序及生物信息学分析

将阳性克隆的菌液送到上海生物工程公司测序。测序得到1 号菌的序列全长1 518 bp，通过NCBI 网站进行生物信息学分析，通过BLASTn 检索，得知1 号菌的16SrDNA 序列与枯草芽孢杆菌基因组（AL009126.3，Bacillus subtilis supsp ste.168 complete genome）的相似程度为99.67%。测序得到的2 号菌株的序列全长1 519 bp，通过NCBI 网站进行生物信息学分析，通过BLASTn 检索，得知1 号菌的16S rDNA 序列与枯草芽孢杆菌基因组（AL009126.3，Bacillus subtilis supsp ste.168 complete genome）的相似程度为99.87%。

2.5 菌株之间16S rDNA 序列的比较

通过NCBI 网站BLASTn平台的bl2seq 程序，对1 号菌株和2 号菌株的16S rDNA 序列进行双序列比较，结果表明，两个菌株的16S rDNA 序列，有1 512 个碱基是一致的，有7 个碱基位点存在差异（图4）。由于这2 个菌株在菌落形态方面有差异，16S rDNA 的序列从分子水平进一步验证了这种差异，说明这2 个菌株可能是枯草芽孢杆菌的两个不同生理小种。结论与讨论

16S rDNA 是编码原核生物核糖体小亚基16S rRNA的基因，长度约为1 500 bp，是细菌分类学研究中最常用、最有用的“分子钟”，其序列包含10 个可变区（variable region）和11 个恒定区（constant region）。可变区因细菌种类而异，且变异程度与细菌的系统发育密切相关，现代细菌分类学以此作为重要的分类依据[10]。16S rDNA 的保守性使应用单一方法进行细菌的统一检测成为可能，基因诊断的灵敏度高、快速准确。

参考文献

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第三篇：养蜂与农业的关系

养蜂与农业的关系

摘 要近年来，蜂蜜以其美味、高营养、易吸收等特点，越来越贴近人们的生活，对老人、儿童、产妇及病后体弱者特别适宜，同时，随着国家对蜂业的支持，中国养蜂业有了长足的发展。文章从养蜂的重要性、蜜蜂与农业的关系等方面详细论述了养蜂与农业的关系，并对今后养蜂业的发展进行了预测。

关键词农业，养蜂业，蜂蜜，经济，蜜蜂，授粉

一、发展养蜂业的重要性

1.养蜂是农村的重要副业养蜂作为一项投资少、见效快、不占农田、不破坏生态环境的农村副业历来受到党和政府的高度重视，随着党中央西部大开发战略方针的实施，养蜂业在脱贫致富、安置农村富余劳力、改善生态环境方面的作用日益突显出来，尤其是在西部养蜂业发展相对滞后的地区，大力普及推广养蜂科学技术的工作比以往任何时候都更加重要。只要当地有蜜粉源植物，掌握基本操作技术，就可以饲养。养一群蜂可盈利１００～３００元，年纯收入少则几千元，多则几万元，是农村脱贫致富的好途径。因而养蜂生产不仅成为发达地区农村，而且西北部地区和山区农民增收的重要手段。养蜂业已成为了农村名副其实的重要副业。

2.养蜂在国民经济中的地位

目前，随着世人对蜂产品的青睐日益增加，需求随之增多。各国顺应时代潮流，将蜂产品出口到国际市场。蜂蜜成为了各国的创汇产品，特别是我国，蜂蜜不仅是传统的出口产品，更是出口创汇的重要产品。据海关统计，每年有年产量一半左右的蜂蜜出口到国外。2004年我国出口蜂蜜8．64万吨，其出口量在统计的155类植物和动物产品中排44位，在动物和水产中排在第l0位。出口价值为99．04百万美元，在全部统计产品排在第26位，在动物和水产中排在第六位，仅次于猪肉、鸡肉、可食用内脏、全脂鲜奶(包括牛、水牛、绵羊、山羊、骆驼的奶)和牛肉(包括牛和水牛)。

正是由于养蜂业的发展，才使得世界各国国蜂产品的质量、种类、数量得到极大提高，随之带来的收入成为国际经济领域内不可忽视的一部分。

3.蜂产品与人类的关系

蜂蜜是一种保健食品，味道甜蜜，所含的单糖，不需要经消化就可以被人体吸收。新鲜成熟的蜂蜜含有70%以上的转化糖（葡萄糖和果糖），少量的蔗糖（5%以下），酶类，蛋白质，氨基酸，维生素，矿物质，抗菌素类的物质。

1、蜂蜜含有70%以上的转化糖，能够被人体肠壁细胞直接吸收利用，没有必要经人体消化，这对于儿童、老年人以及病后恢复者来说尤为重要；经常服用蜂蜜，能帮助消化。

2、蜂蜜中含有人体所需的十几种氨基酸，多种活性酶和一些丰富的常量、微量元素。蜂蜜又不含脂肪，这对于老年人、高血压和心脏病患者来说，是最佳的天然食品。

3、蜂蜜富含钙和磷，对于儿童骨质的形成和老年人缺钙症是最佳的补品。蜂蜜在人体内产生的热量相当于牛奶的15倍；VB含量与鸡蛋相等，相当于葡萄糖、苹果的16倍。服用蜂蜜能够迅速恢复疲劳，增强耐力，延迟衰老，延年益寿。[美食中国]

4、蜂蜜富含有丰富的矿物质，如有益身心的钾，起镇静作用的镁，强筋健骨的钙，增补血液的铁、铜，健脑的磷和有益身体的各种维生素。

5、蜂蜜具有强烈的杀菌抗菌功效。经常食用蜂蜜，不仅对牙齿无妨碍，还能起到口腔杀菌消毒的作用。将蜂蜜当做皮肤伤口敷料时，细菌无法生长。蜂蜜还能治疗中度的皮肤伤害，能有效洁净受细菌感染的伤口，防止伤口化脓；也能治疗皮肤溃烂，只需在伤口表面涂抹蜂蜜，加以包扎便行。蜂蜜对火伤、灼伤的功效也很好，在受伤後马上涂上蜂蜜敷治，蜂蜜能吸收伤口的水分，防止水肿，混入少许面粉涂抹，更可防留疤痕。

由此可见，蜂产品与人类有着密切联系，它能够促使人们以更加饱满的状态以及健康的身体投入到每日的学习工作中去，提高效率。

综上三方面所述，不难看出发展养蜂业对于一国来说十分重要，故而应尽所能来不断扩展养蜂业的发展，并从中受益。

二、蜜蜂与农业的关系

1.蜜蜂是最理想的授粉昆虫

世界上与人类食品密切相关的农作物有l／3以上属虫媒植物，需要进行授粉才能繁殖和发展。由于蜜蜂分布广泛，自赤道扩展至极圈，遍及全世界的每一个农业区，故其决定了蜜蜂授粉范围的广阔性。在自然界中，有很多植物需要昆虫授粉，才能正常结果。蜜蜂是一种营社会性生活的昆虫，在形态结构上，具有专门适应采集花粉的生理构造。在众多的昆虫中，蜜蜂是最理想的授粉昆虫。一只蜜蜂每次采集可“拜访”几朵到几十朵花，每天可进行几次到几十次采集活动，其授粉能力是相当巨大的。此外，蜜蜂在采集过程中，把花粉从一朵花带到另一朵花，造成异花授粉，使后代产生杂交优势，提高了果实和种子的品质（如果实个大，种子饱满，畸型减少，提高果实和种子的蛋白质、糖分和脂肪的含量等）。蜜蜂还具有采集专

一、贮存饲料、可转地饲养和可进行采集训练等特点，因此，蜜蜂具有带翅膀“媒人”的美称。是当之无愧的植物“红娘”。

2.国内外蜜蜂的授粉概况

养蜂业是我国传统养蜂业，我国养蜂历史悠久，已有几千年。养蜂对提高农作物产量、保持生态多样性、发展山区经济、提高人类的健康水平都起到巨大的作用。

1）国外蜜蜂授粉概况

蜜蜂授粉的作用在国外特别是发达国家和地区较为重视、应用较多，并取得了显著社会经济效益和生态效益。

以美国为例，它对蜜蜂授粉最为重视，应用得最好。近十几年来蜜蜂授粉工作得到迅速的发展，已形成了专业化和产业化，养蜂者已将授粉收入列为养蜂的一项经济来源。美国现有400多万群蜜蜂，农场和果园每年约租用100万群，为100多种农作物授粉，每箱蜜蜂的租金约为20～35美元。例如加利福尼亚州，该州几十万群蜜蜂中有一半以上被庄

园主租去为作物授粉，授粉蜂群的租金收入约有2500多万美元，占养蜂总收入4200多万美元的60%。美国每年利用蜜蜂授粉使农作物增产的价值将近200亿美元。

为了保护养蜂业，充分发挥蜜蜂授粉的增产作用，美国在20世纪70年代，法律就规定因施用化学农药造成蜜蜂中毒死亡的，施药者每群蜂要赔偿20美元。

美国农业部的农业研究中心1994年决定，在国家5个重点研究室中的2个实验室专门研究蜜蜂授粉与杀虫剂对蜜蜂的影响，解决温室作物授粉、野生授粉蜂种的人工饲养和周年繁殖技术以及授粉蜂种的运输技术等问题。

其余国家也都积极地研究蜜蜂授粉技术极其运用政府的保护政策来体现他们对蜜蜂授粉的重视。

2）国内利用蜜蜂授粉概况

我国较早开展蜜蜂授粉研究是从20世纪50年代初开始。1995年，我国蜜蜂授粉研究工作达到高潮，在甘肃敦煌召开了以“蜜蜂授粉促农”为主题的学术研讨会，在会议交流论文中，授粉论文占一半还多，使我国蜜蜂授粉研究进入一个新阶段。

20世纪90年代中期，蜜蜂授粉作为一项增产措施，相继在山东、河北、山西、福建等省市的草莓和果树授粉上推广应用。许多果农愿为养蜂者承担运费，有的还支付每群50－80元的授粉报酬，并保证在花期不打农药，保证蜂群的安全。

20世纪90年代末期，在中国农业科学院蜜蜂研究所的不懈努力下，授粉昆虫——熊蜂的饲养及应用技术取得突破性进展，在获得饲养成功的基础上，探讨出一系列实用的熊蜂授粉技术，并成立了中国第一个熊蜂授粉公司，实现熊蜂授粉专业化、产业化和商业化。目前，我国自己培养的熊蜂已逐渐取代进口熊蜂为棚室作物授粉。

我国约有700余万群蜜蜂，用于授粉的蜂群尚不足百分之一。影响授粉的主要原因：一是对蜜蜂授粉的增产作用宣传力度不够，农民还不了解授粉增产的作用；二是养蜂人和农民的配合上不协调。这将是下一步扩大蜜蜂授粉效益需研究的重点。

经过我国蜜蜂授粉科技工作者坚持不懈努力，已将蜜蜂授粉应用到棉花、蔬菜生产、制种、油料作物和果树生产上，同时还针对某种植物研究了专用蜂箱，随着各项配套技术的不断完善，蜜蜂授粉这一农业增产措施，势必在我国的农业生产中发挥更大的作用。

3）蜜蜂授粉的增值效益

蜜蜂授粉，相比起人工授粉1个工1天70~80元要省得多，蜜蜂授粉率能达到100%，利用蜜蜂为果树和作物授粉，不仅减轻了人工授粉的劳动强度，节省了大量的人力、物力，而且花朵坐果率高、产量高、品质好。从而促进农作物增产的价值，要比蜜蜂产品本身的价值高得多。国内外大量科学研究文献以及农业生产实践证明，通过蜜蜂授粉，可使农作物的产量得到不同程度的提高。如，通过蜜蜂授粉可使荔枝增产313％～ 417％。温室桃增产41．5％一64．6％，西瓜授粉增产29．3％～32．8％等等。另外，经蜜蜂授粉可以提高牧草及种子蛋白质含量，提高作物种子发芽率；产品的质量得到提高，授粉会提高或改变粮食作物内含物如淀粉、糖类、蛋白质等的含量，增加油料作物的含油量，改善瓜果类作物果型的大小、匀称性及提高其内容物、维生素、微量元素含量，黄瓜畸形率下降等等。更为重要的是蜜蜂授粉可以改善果实和种子品质、提高后代的生活力，因而成为世界各地农业增产的有力措施。据美国农业部的统计，由于蜜蜂授粉而增加的产值是养蜂业自身产值的143倍，每年有20亿美元的农作物收入来自蜜蜂授粉。并且其增产的价值高于

蜜蜂产品的总产值140倍，在该国享有“农业之翼”的美誉。据我国农业部估计，蜜蜂为油菜、棉花、向日葵、油茶等仅4种作物授粉产生的社会效益，是养蜂直接收入的6~7倍。正是由于蜜蜂授粉的技术能为一国的农业发展带来巨大的增值效益，所以我国也应当把它作为当今科研的当务之急，充分发挥它对经济的推动作用，为我国农业经济的发展开辟一片新的天地。

总结

养蜂业发展的重要使命在于为农业生产作贡献，这是养蜂业自身价值决定的。它立足生态、服务“三农”、造福人类，在关键环节开辟了“空中农业”，将农业生态要素有机连接，成为环境友好型生态农业的重要组成部分；它不与农争地、不与人争粮，仅靠饲养蜜蜂为植物传授花粉，就能提高农作物的产量和品质，产生极为显著的经济和生态效益。因此，我们应该积极发展养蜂业。

第四篇：微生物资源的开发利用与农业可持续发展论文

微生物资源的开发利用与农业可持续发展

摘要：本文论述微生物资源的开发与利用的具体内容，方法与作用。还说明了微生物资源与农业可持续发展间的关系，并指出发展微生物农业是21世纪我国农业实现可持续发展的必由之路。认为微生物作为一种宝贵的资源，它与农业可持续发展的关系十分密切。因此，加强以微生物肥料、微生物农药、微生物食品、微生物饲料、环境能源和环境工程微生物等为核心的农业清洁生产技术的研究与开发利用将具有广阔的应用前景。

关键词：微生物农药、微生物肥料、微生物食品与饲料、微生物能源、微生物环境保护剂

正文：

人类进入20世纪以来，随着现代化工业的发展，大幅度的提高了生产力，怎家了人类创造财富和改造环境的能力，扩大了人类的活动领域，丰富了人类的物质生活，但同时也带来了诸如人口剧增、环境污染、生态破坏等一系列问题 ,人类社会的发展应注重人口、经济、社会、环境和资源相互协调 ,走既能满足当代人的需求、又对后代人的发展不构成威胁的可持续发展的道路。自20世纪80年代以来，随着可持续发展思想的提出，农业可持续发展已成为国内外共同关注的问题。农业的可持续发展就是要管理、保护、合理利用土地、水、植物和动物等资源 ,并不断地调整技术和机构体制(包括生产关系、经营方式与耕作制度等),以确保满足当代人及后代人的永续利用 ,应是技术上适当、经济上可行、社会能够接受的一种发展形式。当前，在资源环境方面，农业可持续发展面临几大障碍因素，主要表现在：（1）农业物种种质资源的减少和丧失；（2）农用土地资源的耗减和土壤肥力的下降；（3）农业生态环境的退化和污染的加剧。而这些问题的解决在很大程度上有赖于土地资源与农业生物多样性的保护及可持续利用，以及农业清洁生产技术（包括化肥、农药的替代资源或产品的技术创新）的开发与广泛应用。因此 ,我国农业发展必须选择资源永续利用的途径和方式 ,既要充分有效地利用资源 ,又要节约、保护和合理利用资源 ,只有大力发展中国式的可持续的生态农业 ,才能有效地解决这一矛盾。本文提出开发利用微生物资源，发展微生物肥料、微生物农药、微生物食品等为核心的所谓“白色农业”将 1

成为未来农业可持续发展的重要方向之一。

微生物资源是在目前的社会经济技术条件下人类可以利用与可能利用的以菌类为主的微生物，所提供的物质，在人类生活和工业、农业、医药诸方面能发挥特殊的作用。

一、微生物的开发与持续利用

微生物资源产业化的工业型新农业即白色农业。目前，农业微生物资源的开发利用已在六大领域呈现出美好前景。而白色农业已形成6大产业，我国对此的开发利用具有优势，已拥有一批优秀微生物研究人才。中国农业科学院设立的国家级“农业微生物菌种资源保藏中心”，拥有微生物农药、微生物肥料、微生物能源和饲料酶制剂等一批自主知识产权的科研成果，并初具产业化规模。翟虎渠说，中国农科院重点支持的微生物领域，是其发展的9大学科群之一。中国农科院将以微生物发酵工程为基础，成立应用微生物研究所。翟虎渠表示，将从重点学科、重点对象和重点项目上积极推动白色农业的国际交流与合作。来自英国、加拿大、澳大利亚等国家的数十位专家也表达了他们共同参与开发这一新兴领域的意愿。

目前，白色农业主要包括以下6个产业：(1)微生物饲料；(2)微生物肥料；

(3)微生物食品；(4)微生物农药；(5)微生物能源；(6)微生物环境保护剂。

1.微生物饲料：这是我国当前白色农业的主体产业，是将某些有益微生物经人工大量培养支撑的生物肥料，又称菌肥。目前，利用各种农业废料制成的蛋白饲料、秸秆饲料、EP多效生物添加剂已被使用。微生物饲料包括微生物发酵饲料、微生物活菌制剂和私用酶制剂等几类。发酵饲料是利用人工接种微生物或饲料本身存在的微生物，将青饲料、粗饲料以及少量的精饲料或其他废弃物之，在一定温度、湿度和通气条件下，通过微生物的作用，使饲料中不易消化吸收的成分，转化为容易消化、并适合家畜口味的营养料。微生物活菌剂是一种通过直接饲喂来改善畜禽肠道微生物菌群平衡，而对动物肠道施加有利影响的微生物饲料添加剂，它具有促生长、除疾病、除臭气等功效。饲用酶制剂饲料是通过微生物活细胞所分泌的具有特殊能力的生物催化剂，将植物细胞壁破坏，增加动植物对植物细胞内营养物质的吸收；消除饲料中抗营养因子；并补充内源酶的不足，促进内

源酶的分泌；促使生物化学反应，使饲料中难以消化吸收的大分子营养物质，分解为小分子，易于吸收，从而提高饲料的利用效率。

2.微生物肥料：我国微生物肥料的研究和应用正在热潮之中。其主要品种有：根瘤菌肥料类、固氮菌肥料类、硅酸盐细菌肥料、光合细菌肥料、微生物生长调节剂、复合微生物肥料类等。其原理是利用微生物的生命活动来增加土壤中氮素或有效磷、钾的含量，获奖土壤中一些作物不能直接利用的物质，转化成课被吸收利用的营养物质，或提供作物的生长刺激物质，或一致植物病原菌的活动，从而提高土壤肥力，改善作物的营养条件，提高作物产量。目前，利用各种农业废料制成的蛋白饲料、秸秆饲料、EP多效生物添加剂已被使用。根据其功用大致可分为以下几类：（1）增加土壤氮素和作物但素营养的菌肥，如根瘤菌肥、固氮菌肥、固氮蓝藻等；（2）分解土壤有机质的菌肥，如有机磷细菌肥料、综合性菌肥；

（3）分解土壤难溶性矿物质的菌肥，如钾细菌肥料、无机磷细菌肥料；（4）刺激植物生长的菌肥，如抗生菌肥料；（5）增加作物吸收营养能力的菌肥，如菌根菌肥料。

3.微生物农药：现在应用的较多，有细菌、真菌、昆虫病毒等构成的微生物杀虫剂、农用抗生素、微生物除莠剂三大类。微生物杀虫剂均为有害昆虫的致病微生物，通过人工生产和施用这些微生物农药，是害虫感染疾病而死亡。微生物杀虫剂主要包括细菌制剂（如苏云杆菌）、放线菌制剂、真菌制剂、霉菌制剂和病毒制剂等。农用抗生素主要是应用微生物的代谢产物，及提取其中的抗菌素来防治农作物病害。如链霉素、土霉素、灰黄毒素等。微生物除莠菌的原理和微生物杀虫剂一样。我国微生物农药的产量或防治面积已占农药总产量或防治面积的5%以上，如冈霉素一个品种的常量就杀菌剂总产量的9%左右。微生物农药作为一种高新技术产品，在保护环境、保障人类健康和无公害农业生产中，将发挥越来越重要的作用。

4.微生物食品：在我国微生物食品中，食用菌分布最广、食用最普遍、历史最悠久，香菇、木耳等就属于此类。微生物食品是利用有益微生物加工和生产出来的一类无害化营养保健类食品。利用微生物发酵酿酒、制醋、制酱等在我国已有很久的历史。利用野生真菌的某些特性和种类，来驯化或人工栽培生产可供人类食

用的菌类食品就是一类很好的农业实践。在医疗保健的微生物食品开发方面，也有较为广阔的发展前景。如利用真菌与昆虫间的寄生关系，生产冬虫夏草等名贵药材。

5.微生物能源：我国微生物能源的应用主要是沼气。微生物在人畜粪便处理、城市污泥和生活垃圾堆肥、沼气发酵等方面应用较广。该方面成熟的例证有很多，如利用有机废物生产甲烷；应用酵母和光合细菌进化高浓度有机无毒废水生产细胞蛋白等，同时生产饲料和饵料；利用木材废弃物所含非纤维素生产燃料乙醇；利用木材废弃物所含的半纤维素生产木糖及木糖醇等，已成为废弃物能源化与资源化的有效途径。

6.微生物生态环境保护剂：我国微生物除臭剂的开发和应用具有广阔的发展空间。也称生物修复，是指利用微生物及其他生物，将土壤、地下水或海洋中的危险性污染物现场降解成二氧化碳和水货转化成无害物质色工程技术系统。可以用来作为生物修复的微生物分为三大类：土著微生物、外来微生物、基因工程菌。生物修复技术的出现和发展反映了污染治理工作已从耗氧有机污染物深入到影响更为深远的有害有机污染物，并且从地表水扩展到土壤、地下水和海洋。他是一中队污染物进行原位修复的新兴技术，具有费用省，环境影响小，并且能最大限度的降低污染物浓度的特点。而且生物修复技术能适应在其他技术难以应用的场地，并可同时处理受污染的土壤和地下水。近年来 ,我国已有一些企业用微生物发酵剂处理鸡粪获得成功。鸡粪与农作物秸秆混合后加入微生物发酵剂 ,经 7-1 0天发酵后成为基本腐熟和无恶臭的有机肥料。这是一项没有二次污染的有机固体废物处理技术。已有许多实验证实 ,由多种微生物组成的发酵剂 ,可以用于畜禽粪便、有机垃圾、农作物秸秆、甘蔗渣、污水厂污泥、糖厂滤泥、淀粉厂污水的处理。目前一些科研单位和企业 ,正在进一步筛选用于有机固体废物和有机污水处理的微生物高效菌种及高效组合。农业微生物菌种资源将在我国有机固体废物及污水处理中发挥重要作用。

二、微生物资源与农业可持续发展

农业可持续发展是在强调农业发展的同时要重视自然资源的合理开发利用和环境保护。要达到战略目标：一是要积极参加食物生产，并注意食物安全；二

是要努力促进农村综合协调发展，增加农民收入，消除农村贫困；三是要合理利用自然资源和保护、改善生态环境。微生物与农业有着本质上的联系，在农业可持续发展中占有重要地位。

以食物营养关系所组成的食物链、食物网的生态系统的营养结构 ,是农业生态系统中物质循环、能量流动和信息传递的主要路径 ,是微生物农业的基础 ,发展微生物农业就是将微生物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。在高度受人控制和影响的农业生态系统中 ,由于人们对生物和环境的调控及产品的期望不同 ,往往在向系统外输出净生产量的过程中增加一些食物链环节 ,反而能提高产品和系统的综合效益。而微生物的加入使得整个系统产出的人类直接需要的产品提高到 2 3 %以上。微生物农业将最大限度地从外界引入负熵 ,加强物质的循环利用 ,确保农业生态系统在实现物质和能量的最大耗散时 ,又不断向外界输出熵流 ,以减少总熵的增加 ,保持系统的有序结构 ,以利农业的可持续发展。

因此，微生物农业是遵循生态学原理 ,利用微生物—分解者的作用 ,开发农业生物的潜在生态位 ,通过对农业系统不断增加生产环、减耗环、增益环等 ,实现种群互利共生 ,可充分地利用农业生物量资源 ,尤其是残渣废料的利用 ,有利于能量的转化和物质的循环利用。同时 ,发展微生物农业有利于实现农产品工厂化生产 ,有利于改善农业生态环境 ,可将微生物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 ,有利于资源的永续利用 ,实现农业的可持续发展。

参考文献：

①陈国相微生物及其在农业中的应用石家庄河北人民出版社②曾晓光，程序，王尔大可持续农业导论北京中国农业出版社 ③王敬国植物营养的土壤化学北京中国农业大学出版社

④蒋树威畜牧业可持续发展的理论与实用技术北京中国农业出版社 ⑤沈德中环境和资源微生物学北京中国环境科学出版社2003⑥张甲耀 宋碧玉环境微生物学武汉大学出版社

第五篇：理工论文。。秸秆与微生物关系

探讨农作物秸秆与微生物资源之间的相互关系

摘要：

作物秸秆是农作物生产系统中一项重要的生物资源 也是当今世界上仅次于煤炭、石油和天然气的第四大能源。而做为主要的农作物小麦的秸秆占秸秆量的农作物秸秆的综合利用是解决如今能源危机和保护环境的重要途径。而如今通过微生物研究对秸秆的综合利用是解决农作物秸秆最经济快捷的途径。据不完全估计全世界每年可产生近20亿吨秸秆，而我国农作物秸秆年产量为6~7亿吨。列世界居首，并以玉米、小麦和稻谷秸秆为主占总秸秆产量80% [1]。但由于秸秆利用技术发展迟缓, 致使每年产生的大量秸秆被直接焚烧或弃置, 造成严重的环境染，我国农作物秸秆量大、利用率较低，但已在秸秆青贮、秸秆气化、秸秆还田和用于生物肥、建筑原料等方面取得显著成效。因此农作物秸秆的综合利用，既可缓解农村饲料、肥料、燃料和工业原料的紧张状况，又是保护农村生态环境，促进农业可持续协调发展的迫切要求

关键词：

农作物秸秆;微生物;能源

21世纪关于农业废弃物的再利用一直是微生物学研究的热门话题,农业可持续发展,农业废弃物的的能源在利用,特别是植物秸秆量大迫切得到能源开发.1、秸秆的主要成分

作物秸秆的主要成份是纤维素、半纤维素和木质素另外还有一些蜡质物质。几类主要秸秆的主要成分见表 1[2]

表 1 纤维素、半纤维素、木质素在农作物残留物中的比例

材料 稻小玉玉燕草秸米米麦 秆秆芯壳

半纤维素(%)

2111297958.....5000

1纤维素(%)

39333

3.9563

.0...7 000

木质素(%)

1111104553.....0 0 0 0 0 禾秆

35～ 48

31～ 40

15～ 25 1．1 结构特点

1.1.1粗纤维的结构特点

纤维素，半纤维素与木质素紧密结合、相互缠绕构成粗纤维，是植物细胞壁的主要成分。这些天然有机高分子化合物，结构很牢固，只能吸水润胀，不能为单胃动物的消化液和酶所分解，消化率很低。纤维素是由β-1,4键的葡萄糖单元所组成的长链状大分子，其葡萄糖亚基排列紧密有序，形成类似晶体的不透水的网状结构，以及分子间结合不甚紧密的无定形区域。半纤维素是由葡萄糖，木糖，甘露糖，阿拉伯糖，半乳糖等多种单糖残基聚合而成的异型多糖。木质素是由苯基丙烷聚合而成的一种非多糖物质，由对羟基肉桂醇(P-hydroxycinna myl alcohols)脱氢聚合而成.1.1.2半纤维素的结构特点

半纤维素的许多不同的单糖聚合体的一源性混合体，包括葡萄糖、木糖、甘露糖、阿拉伯糖与半乳糖等，各单糖聚合体间分别以共价键、氢键、酯键或醚键相连结，因而 2 呈现为稳定的化学结构；此外，随着农作物秸秆的成熟，植物体内的木质素逐渐增长，并参与其中，从而进一步增强了植物体的坚实性，也降低了它们的可消化性。1.1.3木质素的结构特点

木质素为苯基丙烷的非结晶体聚合物，其结构随植物不同而异，在禾本科饲草中，它们与纤维素和半纤维素之间主要以酯键相结合，在豆科牧草中则主要为醚键，这两种键结构物均不能为哺乳动物消化道内厌氧微生物产生的酶分解，因而降低了它们的可消化性。

2、秸秆在农业中综合利用的现状

2.1秸秆还田

2.1.1 直接还田 ：前茬秸秆直接还田，是把一定数量的秸秆直接耕翻人土。该技术又可分为粉碎还田、整秆还田及覆盖栽培还田。采用机械一次作业将田间直立或铺放的秸秆直接粉碎还田，使多项工序一次完成，生产效率可提高40—120倍。秸秆粉碎根茬还田机还能集粉碎与旋耕灭茬为一体，加速秸秆在土壤中的腐解、吸收，改善土壤的团粒结构和理化性能，提高土壤肥力，促进农作物持续增产增收。机械还田是一项高效、省时省工的有效措施，易于被农民接受和推广。但也还存在一些问题，一是耗能大，成本高，难以推广；二是山区、丘陵地区地块面积小，机械使用受限制；三是未经高温发酵直接还田的秸秆，可能导致病害蔓延。

2.1.2间接还田 ：间接还田技术包括堆沤还田、烧灰还田、过腹还田、菇渣还田和沼渣还田。秸秆堆沤还田也称高温堆肥，是解决我国当前有机肥源短缺的主要途径。它是利用夏季高温季节把秸秆堆积，采用厌氧发酵沤制，其特点是时间长、受环境影响大，劳动强度高，但成本低廉。现已发展到推广应用催腐剂、酵素剂等堆沤秸秆，缩短了沤制时间。烧灰还田是将秸秆焚烧成灰而还田，操作简单方便，碳酸钾含量丰富，但易污染空气，损失大量能源和碳、氮、磷，故一般很少采用。过腹还田是一种效益很高的秸秆利用方式。秸秆经过青贮、氨化、微贮处理，饲喂畜禽，过腹排粪还田，提高秸秆的经济价值，形成粮食—秸秆一饲料一牲畜—肥料一粮食的良性循环。菇渣还田是指秸秆可作为菇类的培养料，故将秸秆生产菇类后剩下的菇渣还田，其营养丰富，可减少化肥用 3 量，但菇渣产量小，所消耗的秸秆量有限。沼渣还田是因为秸秆可以发酵制沼，故沼渣还田是优质的有机肥；但因沼渣产量小，生产周期长，劳动强度大，也不常用。2.1.3 生化腐熟快速还田该技术有3种还田方式，即催腐堆肥技术、速腐堆肥技术和酵腐堆肥技术。其特点是用高新技术进行菌种的培养和生产，用现代化设备控制温度、湿度、数量、质量和时间，经机械翻抛、高温堆腐、生物发酵等过程，将秸秆转化成优质的有机肥，具有自动化程度高、腐熟周期短、产量高、采用好氧发酵环境无污染，肥效高等优点。但优良微生物复合菌种和化学制剂筛选困难；操作条件需严格控制；秸秆需严格预处理且设备成本和运行费用较高。2.2秸秆的饲料化处理

秸秆中含有较高的粗纤维，限制了瘤胃中微生物和消化酶对细胞壁内溶物的消化作用，致使秸秆适口性和营养性差，无法被动物高效地吸收利用。因此，开发和利用秸秆饲料资源，提高其利用率和营养价值势在必行。

3、农作物秸秆的微生物发酵研究

3．1农作物秸秆的微生物降解的优点：（1）微生物生长速度快，生产周期短。

（2）微生物蛋白含量高，还有丰富的必须氨基酸 B族维生素辅酶等。（3）微生物的来源广泛，易获得理想菌株。

（4）生产可以连续进行，不受气候条件，生产季节变化 仅须少量的土地和劳力。

据世界粮农组织（FAO）统计，本世纪末，全球蛋白质资源短缺达2500万吨至此，开发新的饲料资源已引起广泛的重视我国的人口众多，耕地少，年产粮食 4.8-4.9 亿吨，其中饲料用粮 1 亿吨，占粮食总产量的23% 随着人均占有粮的减少以及人们对肉蛋奶等需求量的增加，畜牧业和养殖业面临着严重的挑战所以人畜争粮问题十分严重因此，开辟新的饲料资源（秸秆为主原料）可在很大程度上缓解这个问题，我们从单菌和混菌对纤维素的分解能力进行比较研究。结果表明：以玉米秸秆为主要原料，通过双菌株固态发酵工艺生产单细胞蛋白含量，纤维素降解率，纤维素素酶活性都较高，产品稳定绿色木霉菌株产纤维素酶活性高，性能稳定，抗污染力强，假丝酵母菌株的菌体蛋白 含量高，菌体增量快经酸化碱化蒸煮再膨化的玉米秸秆为主要原料，经双菌株固态发酵工艺生产高酶活单细胞蛋白的工艺路线是可行的 利用丰富的秸秆资源生产高酶活单细胞蛋白，为解决我国饲料资源开创了一条新途径。3.2微生物发酵农作物秸秆生产蛋白饲料的研究进展

微生物发酵农作物秸秆生产蛋白饲料的研究是一个世界性的研究课题，目前已取得了重大进展，在选择发酵农作物秸秆生产蛋白饲料的微生物菌种方面，人们越来越倾向于混菌发酵体系，在双菌或多菌混合发酵中，酶促作用生成的糖立即被发酵糖的微生物所利用，这样就维持了降解物的浓度，清除了酶合成作样的降解物的阻遏作用，同时，也解除了反应终产物对酶的反馈抑制 对玉米秸秆进行双菌发酵研究表明，添加5%的糖渣室温发酵7天，发酵产物的粗蛋白含量提高一倍左右；添加20%左右的糖渣进行发酵，其粗蛋白含量提高近3倍，发酵产物具有酒香味和弱酸味，适口性好对绿色木霉和假丝酵母菌共发酵农作物秸秆生产单细胞蛋白的条件进行了研究，研究结果发现，在接木霉培养 60 小时后，再接种假丝酵母，湖和培养后，培养物中蛋白含量提高到 20%-25%，纤维素转化率达51%，培养物富含多种酶类 氨基酸及维生素等，从而提高了农作物秸秆的营养价值。

3.3微生物发酵农作物秸秆生产蛋白饲料的应用前景及展望

⑴微生物发酵秸秆的应用方向主要有以下几个方面：一是微生物发酵农作物秸秆，提高农作物秸秆的消化率，以用作草食牲畜的基础饲料；二是以农作物秸秆为能量，经微生物发酵生产单细胞蛋白，可作为蛋白饲料；三是利用微生物发酵贮存农作物秸秆，以用草食牲畜的饲料 从秸秆的生物转化的目的性看，半纤维素和木质素的降解更有意义 利用工程菌将木质素转化为单细胞蛋白的主要途径有：一是将木质

素酶基因导入酵母中，使其获得直接利用木质素的功能，在好氧的条件下生产酵母细胞；二是筛选开发高纤维素酶活性的优良菌株，生产高小的酶制剂，用于水解木质素 纤维素成为单 低糖分子。

⑵在微生物发酵农作物秸秆生产蛋白饲料方面面临几大困难，首先是秸秆的纤维素 木质素与蜡质紧密结合在一起，防止降低了各种酶的活性；其次是难于选育纤维素酶产量高的菌种；第三是必须解决发酵过程中降解终产物对酶合成及其活性产生的反馈抑制的问题利用微生物发酵秸秆的主要障碍是木质素木质化程度基本上决定了秸秆的营养 价值和饲用效果占8%的木质素和纤维素之间形成了坚固的酯键，阻碍了微生物对纤维素降解，致使秸秆的消化率很低 因此提高秸秆消化率的关键是降解木质素，其次是纤维素和半纤维素。

3.5微生物发酵秸秆生产甲烷的现状及展望

3.5.1 沼气发酵是指各种农业废弃物在厌氧条件下被沼气微生物分解代谢，最终形成以甲烷为主要成分的混合气体的过程，是一个复杂的生物化学过成[3]。沼气技术是生物质能的开发和利用的重要途径，也是农业废弃物能源化利用的关键手段。沼气的综合利用即“三沼（沼气、沼液、沼渣）利用”在我国可持续农业发展战略中具有重要意义[4]。以沼气为纽带可促进物质和能量在系统内部有多重循环利用，如我国北方开发的“四位一体”高效种养结合发展模式[3]，即“太阳能温室－沼气池－猪圈－厕所”、“温室猪圈－沼气池－厕所－果园” [5] 和南方的“猪圈－沼气池－果园”模式，可使一切有机残体和废弃物无害化和资源化，是一条适合我国国情的农村发展之路。在利用沼气作为能源的同时,充分利用沼气发酵残余物作为优质的有机肥料和饲料的功能,形成以沼气为纽带的“饲料-肥料-能源-环境”复合生态工程,具有较高的经济效益和社会效益。经过试验与示范,在北方地区形成了将沼气池和猪禽舍、厕所、蔬菜大棚有机结合的“四位一体”技术,既解决了北方寒冷地区沼气池安全越冬的问题,又促进了生猪的生长发育,缩短育肥期和节约饲料,同时还为大棚蔬菜提供优质肥料,提高蔬菜产量和质量,增加农民收入,具有土地、能源、时间、劳动力等高度利用和生产发展、环境改善、能源再生效益提高等综合效果。

4、总结

目前我国秸秆利用率还很低，开发研究潜力还很大，而微生物秸秆技术可谓是农业生物技术的重要组成部分，是农业微生物理论成果走向实际应用，创造经济效益的纽带，可以预见，随着研究的深入，微生物发酵农作物秸秆生产蛋白饲料的应用前景必定是更加广阔的。利用微生物发酵农业废弃物产生以甲烷为主的能源，解决农村居民的照明问题与燃料问题，而沼液和沼渣也可应用于农作物栽培和畜禽养殖。微生物降解秸秆产生蛋白质饲养牲口健康无公害。

根据自然资源废弃化和废弃物资源化理论,废弃物的产生是不可避免的,但废弃物是资源的另一种形式,随着科学技术的进步和人类认识的提高,对其进行资源化利用是可行和必要的。农业废弃物的资源化利用就要以微生物为纽带，通过肥料化、沼气化、食用菌化和饲料化途径，把种植业、养殖业和居民生活的各方面都纳入到可持续农业发展系统中，实现农业资源的循环利用。参考文献

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专业:生物技术及应用