自然辩证法.doc

研究生课程论文（作业）封面（2011至2012学年度第1学期）课 程 名 称： 自然辩证法概论 课 程 编 号： 1.501 学 生 姓 名： 张 新 慧 学 号： 1109729 年 级： 硕士2011级 任 课 教 师: 王 春 林 提 交 日 期： 年 月 日成 绩：_教 师 签 字：_开课-结课：第 周-第 周评 阅 日 期： 年 月 日东北农业大学研究生部制目录摘要2Abstract3引言41微生物资源的特点52 未知微生物资源53 极端环境微生物资源64微生物的开发与持续利用64.1微生物饲料：74.2微生物肥料：84.3微生物农药：84.4微生物食品：94.5微生物能源：94.6微生物生态环境保护剂：95微生物资源与农业可持续发展10参考文献：11 微生物资源与农业可持续发展摘要本文论述微生物的重要性、特点，对未知微生物资源、极端环境微生物资源等做了简明扼要的阐述。介绍了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、开发利用 AbstractIn this passage , we argue about the importance of microbe and the feature of microbe. Explain the unknown microbe source and extreme microbe source . Introduce the content, method and function of microbe sources exploitation. Moreover introduce the relation between microbe source and agriculture sustainable development, and point out developing microbe agriculture is the essential way to realize agriculture sustainable development in 21 century. Consider microbe as a kind of valuable source which is related to agriculture sustainable development, so enhancing to exploit microbe fertilizer, microbe pesticide , microbe food, microbe forage, environmental energy and environmental engineering will have a profound future. Keywords:microbe fertilizer microbe pesticide microbe food microbe forage environmental protection development exploitation引言微生物是一类重要的自然资源。微生物资源的开发利用已产生了巨大的社会和经济效益。微生物生产的青霉素是20世纪重大的发明之一,她带动了其它抗生素及生物活性物质的寻找和发现,促使抗生素工业的形成。目前全世界青霉素的年产量达5万吨左右。制剂产值约40亿美元。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，增加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。1微生物资源的特点物种繁多:迄今我们所认识的真菌达7万多种，细菌5000多种，放线菌3000多种。可见，微生物是一类物种丰富的生物资源和基因资源， 生长繁殖速度极快：有的细菌繁殖一代，仅需20min。由于这一特点，微生物产品可以在人工控制条件下，实现大规模生产。这是目前栽培的任何农作物都无法比拟的。比较容易大幅度提高产率：相对而言,微生物的基因组小得多，拷贝数比较少，比较容易通过基因操作，大幅度提高产率。微生物资源开发利用不会有灭绝物种之虞：一些动植物资源的不合理开发利用导致物种的减少。2 未知微生物资源如果从巴斯德研究酵母发酵,算人类有意识利用微生物资源的开始,至今已有100多年的历史。20世纪50年代以后，则是大规模开发利用微生物资源的黄金期，并且取得了极为辉煌的成就。80年代以后，由于分子生物学技术的发展，一些学者才惊奇地发现，原来我们所认识到的微生物仅仅是实有数的1%-10% ，甚至不到千分之一1！例如，目前我们所知道的真菌仅占5%，实际可能有150多万种，所知道的细菌仅占12%，实际可能有4万种。3 极端环境微生物资源Woese2及其同事们对甲烷菌、嗜盐菌的研究,发，现了第三类生物-古菌，从而推动了极端环境微生物资源的研究。由于适应极端环境的结果，微生物必然具有特殊的代谢类型，并产生特殊的代谢产物。这些代谢类型和产物完全可以被人们利用。而PCR技术的发明，是由于从高温微生物中发现了热稳定DNA聚合酶才得以实现的。云南省微生物研究所从80年代初期就开始了温泉高温菌资源的研究，发现大量新的高温微生物资源。4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。4.1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2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。4.2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，转化成可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。4.3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4。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5。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。4.4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。4.5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。4.6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。他是一种对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7-10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。5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