農(nóng)業(yè)微生物制劑產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)與示范

1、農(nóng)業(yè)微生物制劑產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)與示范微生物在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)研究及其產(chǎn)業(yè)化示范一、 專項概述上世紀(jì)70年代以來，發(fā)達(dá)國家迅速發(fā)展了以機(jī)械化、化學(xué)化和能源化為主要標(biāo)志的現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)。機(jī)械、化肥、農(nóng)藥等的大量使用，極大地提高了土地和勞動生產(chǎn)率，在很大程度上滿足了人口膨脹對糧食的需求。但是，現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)也帶來了一系列不良的后果，如環(huán)境污染、耕地退化、作物病蟲害加重、生態(tài)條件惡化、產(chǎn)品質(zhì)量下降等。因此，發(fā)達(dá)國家紛紛行動起來，尋求可持續(xù)發(fā)展的出路。在我國全面建設(shè)小康社會的進(jìn)程中，胡錦濤總書記在黨的“十七大”會議上首次提出建設(shè)“生態(tài)文明”放在工業(yè)化、現(xiàn)代化發(fā)展戰(zhàn)略的突出位置，落實到每個單位、每個家庭

2、。姜春云在2007年第三屆中國（海南）生態(tài)文化論壇的致辭中提出：中國生態(tài)文明是人類一切文明的根基，自然生態(tài)惡化是世界一切文明消亡的根本原因。而應(yīng)用高科技開發(fā)豐富的微生物資源寶庫的工業(yè)型農(nóng)業(yè)，是保護(hù)生態(tài)環(huán)境、資源可循環(huán)利用的可持續(xù)農(nóng)業(yè)，它符合生態(tài)文明建設(shè)的需求，是生態(tài)文明建設(shè)的重要組成部分。目前，微生物已在農(nóng)業(yè)的相關(guān)方面形成了6大產(chǎn)業(yè)：微生物飼料、微生物肥料、微生物食品、微生物農(nóng)藥、微生物能源和微生物環(huán)境保護(hù)劑。本專項以提升我省微生物產(chǎn)業(yè)的科技水平和產(chǎn)品在國內(nèi)外市場的競爭力為導(dǎo)向，以自主創(chuàng)新為原則，圍繞制約我省微生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展的菌種技術(shù)和生產(chǎn)工藝兩大問題為突破口，解決我省微生物產(chǎn)業(yè)菌種效能和產(chǎn)品質(zhì)

3、量有待進(jìn)一步提高的關(guān)鍵技術(shù)與共性問題。調(diào)查我省各種自然生態(tài)區(qū)內(nèi)的微生物資源，并從全國各地的特色生態(tài)區(qū)收集微生物，在做好資源的收集和保存的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)微生物資源的挖掘和利用研究，針對生產(chǎn)需求對獲得的微生物資源開展功能和產(chǎn)業(yè)工藝技術(shù)研究，建立以服務(wù)產(chǎn)業(yè)為目的微生物種質(zhì)資源及利用技術(shù)信息庫。本項目以功能特性為依據(jù)進(jìn)行微生物資源的收集、采用現(xiàn)代生物學(xué)技術(shù)建立資源鑒定系統(tǒng)和評價方法，建立資源的快速篩選模型；在種質(zhì)資源庫的基礎(chǔ)上采用常規(guī)誘變、細(xì)胞融合技術(shù)和基因改造技術(shù)等方法，創(chuàng)新微生物種質(zhì)材料，提高微生物種質(zhì)的效能；針對不同高效菌株的特性，自主研究個性化的微生物發(fā)酵生產(chǎn)工藝技術(shù)，建立相應(yīng)微生物產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化生

4、產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)體系，創(chuàng)制一批具有原創(chuàng)性知識產(chǎn)權(quán)的微生物制劑新產(chǎn)品，服務(wù)于福建生態(tài)農(nóng)業(yè)和可持續(xù)農(nóng)業(yè)，為我省出口型農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)升級提供科技支撐，對建設(shè)生態(tài)文明和加速我省社會主義新農(nóng)村建設(shè)進(jìn)程，將起到有利的促進(jìn)作用。專項擬設(shè)立以下五個專題：專題一“芽孢桿菌種質(zhì)資源及功能基因庫的建設(shè)與利用”專題二“微生物農(nóng)藥新資源及制劑化技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)化示范”專題三“高效復(fù)合多功能微生物肥料新技術(shù)與產(chǎn)業(yè)化示范”專題四“飼草創(chuàng)新利用技術(shù)與微生物飼料產(chǎn)業(yè)化示范”專題五“農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境污染無害化治理新技術(shù)與示范應(yīng)用”微生物是一類現(xiàn)實和潛在用途均很大的可再生生物資源，它不僅在維持生態(tài)平衡方面發(fā)揮巨大作用，而且廣泛應(yīng)用于工、農(nóng)、醫(yī)等各個

5、領(lǐng)域，與人們的日常生活密切相關(guān)。目前微生物資源已在飼料、肥料、制藥、食品、能源和生態(tài)環(huán)境保護(hù)劑方面形成了6大產(chǎn)業(yè)，微生物產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為繼植物、動物之后的第三大生物產(chǎn)業(yè)和發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)、循環(huán)農(nóng)業(yè)的重要途徑。芽孢桿菌由于其獨特的生物學(xué)特性，使其易于產(chǎn)業(yè)化開發(fā)應(yīng)用，而倍受人們的青睞，它在6大產(chǎn)業(yè)中均占有重要的地位。我國農(nóng)業(yè)微生物資源菌種中心僅保存8千余株菌種，全國各單位農(nóng)業(yè)微生物菌種總數(shù)估計也不超過2萬株，而美國農(nóng)業(yè)部的農(nóng)業(yè)菌種保藏中心(NRRL)現(xiàn)有菌種8萬株，這與我國豐富的微生物資源蘊(yùn)藏量極不相稱，更無法滿足我國農(nóng)業(yè)微生物研究及產(chǎn)業(yè)對菌種資源的需求。芽孢桿菌資源由于其廣泛的應(yīng)用前景而倍受人們的重視，

6、但我國的資源保藏量也與發(fā)達(dá)國家保藏庫(DSMZ、NRRL等)有較大差距，有些發(fā)達(dá)國家如美國有芽孢桿菌的專業(yè)保藏中心(BGSC)。在資源的功能研究與應(yīng)用前景分析方面，我國更加落后，對庫中的資源缺乏功能特性與利用研究。為此利用從DSMZ引進(jìn)的芽孢桿菌標(biāo)準(zhǔn)菌株及相關(guān)菌株建立分類系統(tǒng)為基礎(chǔ)，大量收集鑒定我國的芽孢桿菌資源，建立芽孢桿菌資源與功能信息庫可為保障和推動微生物產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供基礎(chǔ)，為農(nóng)業(yè)微生物科學(xué)研究與生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)及整個農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供重要基礎(chǔ)?；谖沂〉靥巵啛釒?，森林覆蓋率居全國之首，有國家級自然保護(hù)區(qū)12個，微生物資源極其豐富，特別是武夷山被列為世界自然與文化遺產(chǎn)，設(shè)置專題一“芽孢桿菌種

7、質(zhì)資源及功能基因庫的建設(shè)與利用”。通過該專題研究明確芽孢桿菌的系統(tǒng)發(fā)育進(jìn)化，并在系統(tǒng)學(xué)研究的基礎(chǔ)上建立芽孢桿菌快速鑒定系統(tǒng)，對已有菌株和新分離菌株進(jìn)行系統(tǒng)分類，結(jié)合對菌株的功能及其基因鑒定工作，建立芽孢桿菌資源及其功能基因信息庫；建立系統(tǒng)分類信息與功能信息的在線比對分析系統(tǒng)，為芽孢桿菌的分類鑒定提供一個方面快捷的信息平臺；收集芽孢桿菌資源種類達(dá)200個種以上，菌株總數(shù)達(dá)5000株以上；通過系統(tǒng)篩選獲得對十字花科蔬菜的小菜蛾及植物細(xì)菌性青枯病和作物枯萎病具有良好控制效果的芽孢桿菌5-7株，并對其功能基因進(jìn)行初步分析。獲得微生物肥用菌 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步與人們生活水平的提高，減少化學(xué)農(nóng)藥使

8、用量，保護(hù)人類生存環(huán)境、謀求可持續(xù)發(fā)展的呼聲日益高漲，已引起人們的高度重視。微生物農(nóng)藥由于具有安全、環(huán)保的特性得到人們的廣泛關(guān)注，它是利用微生物菌體或其代謝產(chǎn)物來防治植物病蟲害的一種生物制劑，通過從自然界采集各種樣本，進(jìn)行分類篩選昆蟲病原體或病菌拮抗微生物，經(jīng)人工培養(yǎng)、收集、提取而制成的。這些病原體和拮抗物及其產(chǎn)物為昆蟲吞食、動植物接觸感染、與病原物互作拮抗，由于微生物自身活動產(chǎn)生活性物質(zhì)，導(dǎo)致昆蟲新陳代謝受阻，組織器官受到破壞，植物病原細(xì)胞生長受抑制或死亡，從而達(dá)到控制病蟲害的目的，所以不存在農(nóng)藥殘留的問題。我省是蔬菜、茶葉出口大省，但受農(nóng)藥殘留影響，每年損失巨大，為了有效地保證產(chǎn)量的同時使

9、農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)藥殘留達(dá)到出口標(biāo)準(zhǔn)，有必要大力推廣使用生物農(nóng)藥。而目前我省的生物農(nóng)藥的提升空間還很大，農(nóng)民對生物農(nóng)藥的認(rèn)可度也還不高。為保障我省出口農(nóng)業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量，促進(jìn)農(nóng)業(yè)出口貿(mào)易的發(fā)展，增加農(nóng)民的收入，也為微生物農(nóng)藥的發(fā)展奠定物質(zhì)基礎(chǔ)、技術(shù)基礎(chǔ)、條件基礎(chǔ)和人才基礎(chǔ)，設(shè)置專題二“微生物農(nóng)藥新資源及制劑化技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)化示范”。通過該專題的實施，篩選具有潛在開發(fā)價值的各類微生物50株以上，采用誘變或細(xì)胞技術(shù)選育出高效殺蟲或防病菌株5株，效果比野生菌株提高20%以上，構(gòu)建高效基因工程菌3株以上；至少完成2種病蟲害高效生防菌株的發(fā)酵營養(yǎng)組分與條件優(yōu)化及產(chǎn)業(yè)化中試，完成制劑配方研究；產(chǎn)品對主要目標(biāo)蟲害防治效果

10、達(dá)80%、病害防治效果達(dá)70%以上；年生產(chǎn)相關(guān)生物農(nóng)藥1000噸以上，三年累計推廣應(yīng)用1000萬畝次以上。目前，中國農(nóng)業(yè)的化肥施用總量相當(dāng)于美國、印度的總和，而畝均施用量則是美國的3倍多。但是，中國農(nóng)業(yè)的水利用率只有40%，僅相當(dāng)于美國的一半。我國耕地僅占世界的7%，但氮肥的使用量占全世界的近30%，每年因不合理施肥使得超過1000多萬噸的氮流失，直接經(jīng)濟(jì)損失約300億元。微生物肥料是利用微生物的生命活動及代謝產(chǎn)物的作用，改善植物的養(yǎng)分供應(yīng)，為農(nóng)作物提供營養(yǎng)元素，調(diào)控生長、增強(qiáng)抗逆性，可提高產(chǎn)量、改善品質(zhì)又提高土壤肥力、減少化肥使用。微生物肥料的主要種類有根瘤菌肥料、固氮菌肥料、解磷、解鉀菌肥

11、料、光合細(xì)菌肥料、復(fù)合微生物肥料、微生物生長調(diào)節(jié)劑、菌根制劑、抗生菌肥料及促進(jìn)植物生長的根細(xì)菌類制劑，可以從多方面滿足作物生長的需要。為保護(hù)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境、強(qiáng)化食品安全，近年來西方國家在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中開始更多地使用微生物肥料。農(nóng)業(yè)專家們普遍認(rèn)為，與傳統(tǒng)化學(xué)肥料相比，微生物肥料在保護(hù)農(nóng)業(yè)生態(tài)、提高作物產(chǎn)量和提高肥料利用率方面具有明顯優(yōu)勢，要實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展，我國有必要大力發(fā)展和推廣微生物肥料。 專題三“高效復(fù)合多功能微生物肥料新技術(shù)與產(chǎn)業(yè)化示范”。 該專題選用植株體內(nèi)和根際的高效固氮、解磷、解鉀等微生物菌株，采用現(xiàn)代微生物發(fā)酵技術(shù)加工制備農(nóng)用微生物制劑，達(dá)到促進(jìn)作物生長、提高抗逆性和改善農(nóng)產(chǎn)品

12、品質(zhì)等作用效果。使土壤肥力明顯提高，減少化肥用量30%左右，克服化學(xué)肥料造成的土壤板結(jié)、地力下降，以及作物連作帶來的生產(chǎn)障礙。通過該專題的實施，選育高效增產(chǎn)菌株10株，至少完成3種高效微肥菌株的發(fā)酵營養(yǎng)組分與條件化及產(chǎn)業(yè)化中試；完成5個復(fù)合微生物肥料配方的研究；產(chǎn)品對主要作物的增產(chǎn)作用達(dá)10%以上；年生產(chǎn)相關(guān)微生物肥料 噸以上，累計推廣應(yīng)用 萬畝次以上。我國是養(yǎng)殖業(yè)大國，畜牧業(yè)是我國農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)和支柱產(chǎn)業(yè)。畜牧業(yè)發(fā)展快的地區(qū)，畜牧業(yè)收入已占到農(nóng)民收入的40%以上。目前，從事畜牧業(yè)生產(chǎn)的勞動力達(dá)1億多人。但我國畜牧業(yè)發(fā)展水平與畜牧業(yè)發(fā)達(dá)國家相比差距還很大，尤其是草食畜牧業(yè)。國際上畜牧業(yè)中6

13、0以上的產(chǎn)值是由飼草轉(zhuǎn)化來的，即使美國這樣的糧食出口大國，該轉(zhuǎn)化比值亦達(dá)到73。近幾年我國對飼草的需求在急劇增長，每年有7000萬t工業(yè)飼料需要優(yōu)質(zhì)草粉的添加。福建省屬飼料糧緊缺省份，耗糧型畜牧業(yè)生產(chǎn)方式十分突出，僅福建省單南平地區(qū)每年干草缺口約10萬噸左右。農(nóng)作物秸稈是草食性動物的主要飼草來源，農(nóng)作物秸稈是指籽實收獲后剩留下的含纖維成分很高的作物殘留物，包括禾谷類、豆類、薯類、油料類以及棉花、甘蔗、煙草等多種作物的秸稈。據(jù)統(tǒng)計，我國目前農(nóng)作物秸稈年產(chǎn)量約7億t左右，占全世界秸稈總量的30%左右。但我國的秸稈等農(nóng)業(yè)生物質(zhì)資源利用率很低，每年有超過2億噸以上的秸稈被焚燒與棄置，不僅造成極大的資源

14、浪費(fèi)，由此引發(fā)的生態(tài)環(huán)境問題嚴(yán)重。農(nóng)業(yè)生物質(zhì)資源浪費(fèi)及利用效率不高與生態(tài)環(huán)境問題交織在一起，嚴(yán)重地困擾著我國農(nóng)業(yè)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，提高秸稈等農(nóng)業(yè)生物質(zhì)資源的利用率，進(jìn)行有效的開發(fā)利用已成為我國亟待解決的農(nóng)業(yè)問題。秸稈含有一定的營養(yǎng)成分，稻草、小麥、大豆等主要作物的秸稈粗蛋白含量都在2%左右，是巨大的飼料資源，以我國現(xiàn)有的秸稈資源量，按每kg秸稈轉(zhuǎn)化1kg牛肉（同時需1kg精糧），可收獲的牛羊肉0.520.60億t，并相當(dāng)于從秸稈中收獲了2.082.40億 t的糧食。福建省每年產(chǎn)生的秸稈資源量約1000萬t，但目前秸稈的處理利用率還很低，秸稈氨化利用率只有1%，整個秸稈資源在福建省的畜牧應(yīng)用率不到

15、10%，秸稈飼料資源浪費(fèi)嚴(yán)重。因此，在我省規(guī)?；B(yǎng)殖業(yè)中，飼草不足與秸稈飼料資源的浪費(fèi)形成了鮮明的反差。另外，在農(nóng)村大部分農(nóng)戶對秸稈的利用也只是將秸稈簡單的鍘切后，不經(jīng)任何處理飼喂牲畜，未經(jīng)處理的秸稈不僅消化率低，而且適口性差，這就制約了草食家畜生產(chǎn)水平的提高。微生物飼料從微生態(tài)理論和綠色食品的理念出發(fā)，在微生態(tài)理論指導(dǎo)下，采用有益微生物與飼料混合經(jīng)發(fā)酵、干燥等特殊工藝制成的含活性有益菌的安全、無污染、無殘留的優(yōu)質(zhì)飼料。通過微生物發(fā)酵分解飼料的有毒有害成分，豐富營養(yǎng)，提高飼料的品質(zhì)和衛(wèi)生安全，又能預(yù)防疾病和治理環(huán)境污染。為此設(shè)置專題四“飼草創(chuàng)新利用技術(shù)與微生物飼料產(chǎn)業(yè)化示范”。本專題主要結(jié)合我

16、省實際情況，開展高效降解纖維酶(菌)和食用菌株的篩選；開展飼草青貯、微貯技術(shù)研究；開展酶制劑、微生物制劑、復(fù)合微生物等發(fā)酵飼草和菌渣生產(chǎn)蛋白質(zhì)飼料研究；開展秸稈、狼尾草等飼草資源青貯、微貯技術(shù)以及發(fā)酵飼料在草食性動物體內(nèi)消化效果研究，以及開展肉牛、肉豬育肥和奶牛飼喂效果研究，促進(jìn)秸稈等飼草和菌渣等資源飼料轉(zhuǎn)化高效利用。項目以龍頭企業(yè)為核心，建立微生物飼料示范推廣點，以點帶面，輻射周邊，帶動養(yǎng)殖業(yè)的健康持續(xù)發(fā)展。2010年2月9日，歷時兩年多, 動員57萬人、普查近600萬個污染源的第一次全國污染源普查結(jié)果出爐，環(huán)境保護(hù)部、國家統(tǒng)計局、農(nóng)業(yè)部聯(lián)合發(fā)布第一次全國污染源普查公報。結(jié)果顯示農(nóng)業(yè)污染是污

17、染“大戶”，成為水環(huán)境的主要破壞者。農(nóng)業(yè)污染源是化學(xué)需氧量的最大貢獻(xiàn)者，其化學(xué)需氧量排放量為1324.09萬噸，占化學(xué)需氧量排放總量的43.7。農(nóng)業(yè)源是總氮、總磷排放的主要來源，其排放量分別為270.46萬噸和28.47萬噸，分別占排放總量的57.2和67.4。農(nóng)業(yè)源污染中比較突出的是畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染，其化學(xué)需氧量、總氮和總磷分別占農(nóng)業(yè)源的96、38和56。大規(guī)模、集約化畜禽養(yǎng)殖場的出現(xiàn)，大量的畜禽糞、尿和污水導(dǎo)致環(huán)境污染，國外曾有“畜產(chǎn)公害”之稱。這些污染物一方面污染周邊環(huán)境，另一方面造成河流、湖泊、海域水體的富營養(yǎng)化。畜禽養(yǎng)殖場的污染不僅影響周邊地區(qū)，還極易引發(fā)疫情疾病流行，使養(yǎng)殖業(yè)的養(yǎng)殖成

18、本加大。農(nóng)業(yè)污染還造成漁業(yè)、畜牧業(yè)、旅游業(yè)的經(jīng)濟(jì)損失。利用微生物對廢棄物的分解，將自然界的生物循環(huán)引導(dǎo)到更利于維護(hù)生態(tài)環(huán)境的方向。用微生物發(fā)酵腐熟劑，用于處理畜禽糞便和作物秸稈，有利于保護(hù)生態(tài)環(huán)境和資源可循環(huán)利用，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。我省是畜牧業(yè)生產(chǎn)大省，畜牧業(yè)已成為農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，對于調(diào)整優(yōu)化農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有明顯的帶動作用。但畜牧業(yè)的發(fā)展也給環(huán)境帶來了巨大的壓力，據(jù)統(tǒng)計2007年豬、牛、雞糞年排放總量為194965萬t，其中，豬糞為105765萬t，牛糞為694萬t，雞糞為198萬t。另外，我國每年農(nóng)藥使用量達(dá)30多萬噸(原藥量)，集約化農(nóng)區(qū)施用水平，每公頃低則300 k

19、g，高則達(dá)450 kg劑量水平，除3040被作物吸收外，大部分多余的藥液進(jìn)入了水體和土壤及農(nóng)產(chǎn)品中，農(nóng)藥浪費(fèi)造成造成了嚴(yán)重污染，農(nóng)藥污染嚴(yán)重影響我省出口型農(nóng)業(yè)的發(fā)展。為了有效治理我省的畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染和農(nóng)藥污染設(shè)置專題五“農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境污染無害化治理新技術(shù)與示范應(yīng)用”。專題根據(jù)微生態(tài)理論和生物發(fā)酵理論，采用鋸末、秸稈和微生物菌種等混合作為豬舍墊料，生豬圈養(yǎng)在墊料上，靠墊料中的微生物發(fā)酵作用和墊料本身的吸附作用，把生豬排泄出來的糞和尿液進(jìn)行分解、同化和利用，轉(zhuǎn)變?yōu)闊o臭、無害的物質(zhì)和菌體蛋白質(zhì)。通過微生物對蔬菜、茶葉等出口農(nóng)產(chǎn)品種植地殘留農(nóng)藥進(jìn)行分解，為出口產(chǎn)品的生產(chǎn)提供一個更加安全可靠的生態(tài)環(huán)境。專

20、題研究篩選獲得農(nóng)藥殘留降解菌30株，制備農(nóng)藥殘留微生物降解菌產(chǎn)品2個；篩選獲得畜禽糞便處理微生物20株，研制豬舍零排放體系微生物制劑2個-零污染1號和零污染2號二、 專項與我省經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展符合性1、該專項符合我省科技發(fā)展規(guī)劃福建省中長期（2006-2020年）科學(xué)技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要中強(qiáng)調(diào)“增強(qiáng)農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新能力，加快農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程為農(nóng)業(yè)生態(tài)安全提供支撐。開發(fā)人與自然和諧的生產(chǎn)模式和技術(shù)?！备＝ㄊ】萍及l(fā)展第十一個五年規(guī)劃綱要的優(yōu)先主題21指出“重點開展農(nóng)林重大病蟲害防治研究，外來有害生物預(yù)警與控制技術(shù)研究，生物防治綜合技術(shù)研究，研制開發(fā)生物農(nóng)藥、農(nóng)藥環(huán)保制劑以及高效低毒化學(xué)農(nóng)藥等”。本專項研究的高效

21、微生物農(nóng)藥產(chǎn)品及相關(guān)技術(shù)為農(nóng)林重大病蟲害的綠色防控提供技術(shù)支撐，微生物肥料可減少化學(xué)肥料的污染增強(qiáng)土壤的肥力及可持續(xù)利用，微生物飼料技術(shù)可充分利用農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的廢棄物避免費(fèi)焚燒秸稈帶來的環(huán)境污染、生態(tài)破壞。微生物環(huán)境保護(hù)劑可治理大規(guī)模、集約化畜牧場的畜禽糞、尿和污水導(dǎo)致的環(huán)境污染。這些技術(shù)為發(fā)展人與自然和諧的生產(chǎn)模式提供技術(shù)基礎(chǔ)。為了保障國內(nèi)糧食供給平衡，中央、國務(wù)院從1990年以來發(fā)出了關(guān)于“發(fā)展秸稈畜牧業(yè)”、“大力開發(fā)利用地方飼料資源”和“調(diào)整畜禽結(jié)構(gòu)，發(fā)展節(jié)糧型畜牧業(yè)”的重要指示。國家在“九五”計劃和2010年遠(yuǎn)景規(guī)劃中明確提出發(fā)展畜禽養(yǎng)殖，主攻食草型和非糧型飼料。我省早在2003年提出了

22、農(nóng)業(yè)"三四九"發(fā)展思路（即發(fā)展閩西北綠色產(chǎn)業(yè)帶、閩東南高優(yōu)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)帶和沿海藍(lán)色產(chǎn)業(yè)帶等“三個產(chǎn)業(yè)帶”，畜牧、水產(chǎn)、林竹和園藝“四大主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)”，畜禽、筍竹、水產(chǎn)、蔬菜、水果、食用菌、茶葉、花卉、烤煙“九個重點特色農(nóng)產(chǎn)品及優(yōu)勢品種”）。強(qiáng)調(diào)必須有效地擴(kuò)大飼料供應(yīng)，平抑飼糧價格，促進(jìn)畜牧業(yè)的發(fā)展。福建屬飼料糧緊缺省份，但耗糧型的畜牧業(yè)仍占較大比重，2008年肉類總產(chǎn)169.4萬t，其中豬肉136.6萬t、禽肉26.2萬t、牛肉2.1萬t、羊肉1.6萬t，分別占總產(chǎn)量的80.6%、15.5%、1.2%和0.9%，因此畜牧業(yè)發(fā)展與飼糧不足的矛盾仍十分突出。我省每年產(chǎn)生的水稻、玉米等秸

23、稈資源量約1000萬t，整個秸稈資源在福建省的畜牧應(yīng)用率不到10%，加之每年由于食用菌生產(chǎn)產(chǎn)生的數(shù)十萬噸的菌渣，潛在的飼料資源還相當(dāng)豐富。本項目通過飼草微生物發(fā)酵技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化示范，充分發(fā)掘農(nóng)業(yè)秸稈、牧草及秸稈通過生物轉(zhuǎn)化后的菌渣資源，擴(kuò)大飼糧資源和飼糧質(zhì)量，對促進(jìn)我省畜牧業(yè)尤其是草食畜牧業(yè)的發(fā)展意義重大。2、該專項的提出對實現(xiàn)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)增收，增加農(nóng)民收入，促進(jìn)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要的意義農(nóng)業(yè)污染給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來了具大損失。2004年，中國的化肥施用量已經(jīng)達(dá)到4637萬噸，氮肥的使用量占全世界的近30%。中國化肥的平均施用量是發(fā)達(dá)國家化肥安全施用上限的2倍，平均利用率僅為40%左右，每年因不合理施

24、肥使得超過1000多萬噸的氮流失，直接經(jīng)濟(jì)損失約300億元。中國還是世界上最大的農(nóng)藥使用國。全國每年農(nóng)藥使用量達(dá)30多萬噸(原藥量)，集約化農(nóng)區(qū)施用水平，每公頃低則300 kg，高則達(dá)450 kg劑量水平，除3040被作物吸收外，大部分多余的藥液進(jìn)入了水體和土壤及農(nóng)產(chǎn)品中，農(nóng)藥浪費(fèi)造成的損失達(dá)到150億元以上，且造成了嚴(yán)重污染。農(nóng)用塑料薄膜的使用量也在逐年增加。2003年，農(nóng)膜使用量已經(jīng)達(dá)到了159.2萬噸，比 2002年增長了3.44個百分點。在受到農(nóng)業(yè)污染影響的地區(qū)，出現(xiàn)了農(nóng)作物減產(chǎn)，農(nóng)作物質(zhì)量下降，口感降低，一些地方的傳統(tǒng)農(nóng)作物甚至無法繼續(xù)生產(chǎn)。而中國的農(nóng)業(yè)企業(yè)有90%受到國際綠色壁壘的

25、影響，農(nóng)產(chǎn)品出口每年損失超百億美元。通過微生物技術(shù)減少目前生產(chǎn)中不合理應(yīng)用化肥農(nóng)藥損失以及提搞產(chǎn)品質(zhì)量，增強(qiáng)市場競爭力和出口創(chuàng)匯能力，將增加農(nóng)民的收入，而新技術(shù)的應(yīng)用有利于保護(hù)生態(tài)環(huán)境實現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，進(jìn)而促進(jìn)整個農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。3、該專項的實施對提高我省農(nóng)業(yè)無公害生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化，提升我省農(nóng)產(chǎn)品安全，保障廣大群眾的健康和農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義農(nóng)藥、化肥、秸桿等均會帶來污染，使水質(zhì)變壞，會引發(fā)一些疾病，給勞動者的健康帶來危害。據(jù)調(diào)查，累積于飲用水源特別是井水中的化肥氮磷和農(nóng)藥對至少13個省份、數(shù)以百萬計居民的健康構(gòu)成威脅。此外，土壤污染也會經(jīng)過食物鏈，通過糧食、蔬菜、水果和肉類等進(jìn)入人體，對

26、人體健康造成影響。就農(nóng)作物中的農(nóng)藥殘留毒,對人類構(gòu)成的威脅而言，世界每年約有 200萬人因使用化學(xué)農(nóng)藥中毒，其中大約有4萬人死亡。瘦肉精、蘇丹紅、三聚氰氨，以及海南“毒豇豆”事件，使得食品安全越來越受到廣大人民群眾的關(guān)注。無公害農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)也顯得益發(fā)重要。我省是蔬菜等農(nóng)產(chǎn)品出口大省，產(chǎn)品的質(zhì)量要求顯得更為關(guān)鍵，直接關(guān)系相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。而微生物制劑的研究與應(yīng)用是一項發(fā)展無公害農(nóng)業(yè)的基礎(chǔ)工作，是發(fā)展綠色食品和有機(jī)食品的技術(shù)保障，事關(guān)食品安全、人體健康、環(huán)境保護(hù)的大問題，意義重大，涉及面廣，已受到各國政府的高度重視。改善農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)結(jié)構(gòu)，解決“餐桌污染”問題，提高人們生活質(zhì)量，保障人體健康，增強(qiáng)農(nóng)產(chǎn)品

27、競爭力，發(fā)展對外貿(mào)易，帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，以及推動科技創(chuàng)新和經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展都有著重要的意義。大力發(fā)展微生物技術(shù)，將促進(jìn)我省無公害、綠色農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，為保障我省人民的健康，促進(jìn)我省農(nóng)業(yè)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供技術(shù)基礎(chǔ)。4、該專項對提高我省微生物產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新能力，提升我省微生物產(chǎn)品化水平及其市場競爭力具有重要作用通過創(chuàng)新的方法，集中人力、物力和財力，把微生物的相關(guān)技術(shù)工程平臺建立和完善起來。促進(jìn)科技體制的創(chuàng)新，加大微生物產(chǎn)品技術(shù)的研究開發(fā)力度，開發(fā)擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的高新技術(shù)及其產(chǎn)品，進(jìn)一步擴(kuò)大和增強(qiáng)已有的優(yōu)勢，提高微生物農(nóng)藥、肥料與飼料技術(shù)研究和開發(fā)水平。專項的研究可加快微生物相關(guān)技術(shù)的研究開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化

28、步伐，促進(jìn)我國和我省微生物生物產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和壯大，提升我省微生物產(chǎn)品在國內(nèi)外的市場地位。三、 國內(nèi)外同類研究的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢（一） 芽孢桿菌資源的收集與鑒定由于芽孢桿菌能適應(yīng)許多極端環(huán)境條件，其群體中蘊(yùn)藏著大量的可利用資源。目前，有關(guān)芽孢桿菌資源與分類鑒定研究已成為系統(tǒng)細(xì)菌學(xué)上最活躍的領(lǐng)域之一。我國幅員遼闊，地形復(fù)雜，氣候變化多樣，有著十分豐富的芽孢桿菌資源，國內(nèi)研究者做了大量芽孢桿菌分離與鑒定工作，但主要側(cè)重于土壤來源芽孢桿菌的資源調(diào)查，尤其是蘇云金芽孢桿菌的資源調(diào)查上，黃洋等(1996)對神農(nóng)架林區(qū)和自然保護(hù)區(qū)芽孢桿菌資源進(jìn)行調(diào)查，從78個土樣中分離出130株芽孢桿菌，經(jīng)鑒定將其中的66株菌

29、鑒定到12個種。李榮森等于1987-1989年對云南、貴州、四川、陜西等西南4省的26個縣土樣中的蘇云金芽孢桿菌和球形芽孢桿菌資源進(jìn)行了調(diào)查，共獲得90株蘇云金芽孢桿菌和87株球形芽孢桿菌，并從中分離鑒定出6株蘇云金芽孢桿菌新亞種。戴順英等則于1992-1994年開展12個省土壤中蘇蕓金芽孢桿菌的資源研究，從1491個土樣中分離出了221株蘇蕓金芽孢桿菌。韓北忠等人從腐乳中分離出芽孢桿菌，經(jīng)鑒定主要為枯草芽孢桿菌和蠟樣芽孢桿菌。張群林等(2009)和張靈玲等(2007、2008)對源于植物葉片和苔蘚的蘇云金芽孢桿菌的資源進(jìn)行了研究。牛天貴等從上世紀(jì)末開始對5800多份食品、藥物環(huán)境的芽孢菌進(jìn)行

30、分離、保存，建立了中國食品藥物環(huán)境芽孢菌種質(zhì)資源保藏中心及資源數(shù)據(jù)庫。陳蘭等(2008)從藥用植物中分離獲得50株內(nèi)生芽孢桿菌，并采用數(shù)值分類、16S rDNA PCR-RFLP、BOX-PCR 指紋圖譜和16S rDNA 序列分析技術(shù)對分離于幾種藥用植物的內(nèi)生芽孢桿菌和已知參比菌株進(jìn)行表型、遺傳多樣性及系統(tǒng)發(fā)育研究。國外研究者對芽孢桿菌分類的研究較為深入，Dykes等(1994)人從焙烤箱表面、食品原料及面包中分離出102株芽孢桿菌，通過測定其72項表型特征，確定了該菌群的樹狀分布圖; Prado等(2001)人從羊奶酪中分離出118株菌，通過數(shù)值分類和S-SM等方法，鑒定出其中的主要菌群歸

31、屬于芽孢桿菌屬。De Bartolomeot等(1991)對133株嗜熱型芽孢桿菌進(jìn)行了形態(tài)學(xué)特征、生理生化特征和DNA G+C mol%的測定，并采用數(shù)值分類法分析了這些嗜熱芽孢桿菌的分類地位。Marteinsson等(1996)從深海熱流出口處分離出80株抗高溫65度以上的嗜熱型芽孢桿菌，測定了75個表型性狀后，對其進(jìn)行數(shù)值分類，在77%的相似水平上得到7個主群，并建立了表型關(guān)系樹狀圖，近年來，一些更先進(jìn)的技術(shù)被用到芽孢桿菌的分類鑒定研究中。Reva等(2004)從植物和十壤中分離出17株芽孢桿菌，測定了它們的16S rRNA基因、消旋酶基因(gyrA)和組氨酸激酶基因(cheA)的部分序

32、列，并在此基礎(chǔ)上分析這17株菌的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系。Haque等(2005)人從大米中分離出7株芽孢桿菌，通過測定其菌落和細(xì)胞形態(tài)特征，鑒定這些菌為蠟樣芽孢桿菌，并進(jìn)一步對其進(jìn)行生理生化特征和16S rDAN序列測定進(jìn)行了確證。（二）微生物農(nóng)藥研究發(fā)展現(xiàn)狀微生物農(nóng)藥是生物農(nóng)藥的一種，是指微生物及其微生物的代謝產(chǎn)物加工而成的、具有殺蟲、殺菌、除草、殺鼠或調(diào)節(jié)植物生長等活性的物質(zhì)。1 微生物殺蟲劑1.1 細(xì)菌殺蟲劑 某些細(xì)菌對昆蟲有致病或致死作用，利用這一特點將細(xì)菌及其所含有的活性成分制成殺蟲制劑即為細(xì)菌殺蟲劑。其作用機(jī)理為胃毒作用。昆蟲攝入細(xì)菌制劑后，通過腸細(xì)胞吸收，進(jìn)人體腔和血液，使之得敗血癥導(dǎo)致全

33、身中毒死亡。蘇云金芽孢桿菌殺蟲劑是目前世界上用途最廣、產(chǎn)量最大、應(yīng)用最成功的微生物殺蟲劑，蘇云金芽孢桿菌占微生物殺蟲劑總量的90以上，已有60多個國家登記了120多個品種，廣泛應(yīng)用于防治農(nóng)業(yè)、林業(yè)和貯藏的害蟲，主要應(yīng)用于鱗翅目害蟲防治。此外還有殺螟桿菌、松毛蟲桿菌、7216桿菌、球形芽孢桿菌等。1.2 真菌殺蟲劑 以分生孢子附著于昆蟲的皮膚，分生孢子吸水后萌發(fā)而長出芽管或形成附著孢，侵人昆蟲體內(nèi)，菌絲體在蟲體內(nèi)不斷繁殖，造成病理變化和物理損害，最后導(dǎo)致昆蟲死亡。真菌殺蟲劑具有某些化學(xué)殺蟲劑的觸殺性能，并具有防治范圍廣、殘效長、擴(kuò)散力強(qiáng)等特點。但也存在見效慢，侵染過程較長，受環(huán)境影響較大等缺點。

34、真菌殺蟲劑種類繁多，包括：白僵菌殺蟲劑、綠僵菌殺蟲劑、擬青霉殺蟲劑及座殼孢菌殺蟲劑。應(yīng)用真菌殺蟲劑防治害蟲一直受到國內(nèi)外的廣泛關(guān)注，我國開展真菌制劑的研究開發(fā)已有30多年的歷史，目前世界上已記載的殺蟲真菌大約有100個屬，800多個種，其中約50集中于半知菌亞門，如：白僵菌屬、綠僵菌屬、被毛孢屬、蟪霉屬、輪枝擬青霉屬、棒孢霉屬。研究最多的是該亞門中的白僵菌，其次是綠僵菌。此外還有擬青霉屬、赤僵菌、蟲生藻菌等；英國、美國等國家還有蚧生輪枝菌、湯普生多毛菌的商品制劑。國際生防組織使用黃綠綠僵菌防治沙漠蝗蟲，美國引進(jìn)舞毒蛾噬蟲霉防治舞毒蛾，巴西使用金龜子綠僵菌防治甘薯沫蟬等，均取得了顯著效果。1.3

35、 線蟲殺蟲劑 線蟲殺蟲劑是國際上新興的生物殺蟲劑。雖然從嚴(yán)格意義上講，線蟲是多細(xì)胞真核生物，并不屬于微生物范疇。但線蟲作用于昆蟲的機(jī)制和微生物殺蟲劑相似。因此，也就歸為一類微生物殺蟲劑。食蟲的線蟲通過自然傷口穿透蟲體，然后和致病桿菌屬(Xenorhabdus)或光桿狀菌屬(Photorhabdus)的細(xì)菌共生。這些細(xì)菌能很快得以釋放毒素的方式殺死寄主。在腐爛的寄主組織中再產(chǎn)生線蟲。但線蟲對干燥特別敏感，所以它們僅限在潮濕生活環(huán)境中對害蟲進(jìn)行有效的控制。斯氏線蟲(Steninernema fehiae)等已在田間用于防治小菜蛾、桃小食心蟲、地老虎、蠅蛆、天牛等害蟲。異小桿線蟲(Heterorha

36、hditis sp)“泰山1號”已中試生產(chǎn)，防治大蠟螟等害蟲，效果良好。2 微生物殺菌劑2.1 細(xì)菌殺菌劑 近年來細(xì)菌殺菌劑的應(yīng)用也較為普遍。在國外用放射土壤桿菌k84菌系來防治果樹的根癌病是最成功的例子，并且已商品化。美國報道用草生歐氏桿菌防治梨火疫病效果與鏈霉素相當(dāng)。沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)生物農(nóng)藥工程中心利用拮抗木霉和拮抗細(xì)菌混合發(fā)酵制成粉劑，成功地防治了保護(hù)地蔬菜和甜瓜的苗期病害，該項產(chǎn)品正處于中試階段。其他報道的細(xì)菌殺菌劑還有：用來防治黃瓜及煙草炭疽病菌的地衣芽孢桿菌，防治甘藍(lán)黑腐病的枯草芽孢桿菌，以及防治水稻紋枯病的假單孢菌等。由于細(xì)菌的種類多、數(shù)量大、繁殖速度快，且易于人工培養(yǎng)和控制，因此，

37、細(xì)菌殺菌劑的研究和開發(fā)具有較大的前景。2.2 真菌殺菌劑 真菌殺菌劑研究和應(yīng)用最廣泛的是木霉菌，其次是粘帚霉類。我國開發(fā)研制的滅菌靈，主要用于防治各種作物的霜霉病。此外，一些食線蟲真菌可用來防治大豆孢囊線蟲、根結(jié)線蟲病害，如淡紫擬青霉用于防治香蕉穿孔線蟲病、馬鈴薯金線蟲病，并提高其產(chǎn)量。以色列開發(fā)出一種名為Trichode的哈茨木霉制劑，能夠防治灰霉病、霜霉病等多種葉部病害。日本山陽公司則開發(fā)了用于防治煙草白絹病的木霉屬菌。WRGrace公司開發(fā)了用于園藝的綠粘帝霉。Ecologicallabs的木隔孢伏革霉被用于森林病害的防治。目前，此類制劑商品化市場尚未形成。3 微生物除草劑微生物除草劑主

38、要是利用活體生物或其代謝產(chǎn)物來殺滅雜草?；铙w微生物除草劑，目前成為國外的研究和開發(fā)的熱點，其中以真菌除草劑的研究和開發(fā)最為活躍，活體微生物除草劑的作用方式是孢子、菌絲等直接穿透寄主表皮，進(jìn)入寄主組織、產(chǎn)生毒素，使雜草發(fā)病并逐步蔓延，影響雜草植株正常的生理狀況，導(dǎo)致雜草死亡，從而控制雜草的種群數(shù)量。利用微生物代謝產(chǎn)物除草即為農(nóng)用抗生素除草劑，以日本的研究最為領(lǐng)先。雙丙氨磷(2一氨基一4一甲基磷酰乙酰)是一種廣譜微生物除草劑，能防治一年生和多年生的雜草，同時具有很高的殺螨活性。除日本明治制果開發(fā)的雙丙氨磷產(chǎn)業(yè)化成功外，其它抗生素除草劑幾乎均未實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。4、存在的問題4.l 微生物農(nóng)藥防效的評價問

39、題 以微生物農(nóng)藥為主的生物防治是一種持久效應(yīng)，因此對微生物農(nóng)藥的防治效果應(yīng)該進(jìn)行長期追蹤調(diào)查，這樣才能制定出使用微生物農(nóng)藥進(jìn)行農(nóng)作物病蟲害管理的途徑和策略。把微生物農(nóng)藥的防效與化學(xué)農(nóng)藥的防效進(jìn)行比較，并套用化學(xué)防治的使用方法進(jìn)行生物防治，這是一種錯誤的思路。微生物農(nóng)藥是通過生物間的相互作用來控制植物病蟲害發(fā)生、為害的，微生物農(nóng)藥的效果不可能像化學(xué)農(nóng)藥那么快速、有效，但它們的防效是持久的、穩(wěn)定的。因此，應(yīng)該建立生物農(nóng)藥防治植物病蟲害效果的評價體系，從生物農(nóng)藥對環(huán)境保護(hù)、可持續(xù)控制、農(nóng)產(chǎn)品安全等諸方面的影響進(jìn)行評估，有利于生物農(nóng)藥健康、迅速地發(fā)展。4.2 微生物農(nóng)藥的中試和制劑問題 微生物農(nóng)藥進(jìn)行

40、實驗室研究、小試的產(chǎn)品和品種很多，但真正最終實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的卻很少，究其原因，主要是未能解決產(chǎn)銷用三個環(huán)節(jié)的實際問題。許多研究人員不大愿意做大范圍的田間生物防治試驗，因為這種試驗費(fèi)用大，各種干擾因素復(fù)雜，獲得成果的可能性小。所以，政府在經(jīng)費(fèi)投入上應(yīng)對微生物農(nóng)藥的研制及其產(chǎn)業(yè)化給予傾斜，鼓勵研究人員加快微生物農(nóng)藥的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，同時對微生物農(nóng)藥產(chǎn)品的商品化應(yīng)給予優(yōu)惠條件。 微生物農(nóng)藥劑型單一、生產(chǎn)工藝落后，產(chǎn)品的理化指標(biāo)和有效成分含量不穩(wěn)定，致使成為微生物農(nóng)藥發(fā)展的一個瓶頸。因此，要開展產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合攻關(guān)，篩選能保持新劑型理化性狀的助劑配方，篩選能提高新劑型分散性和附著性的表面活性劑，研制出提高生物農(nóng)藥防

41、治效果的新助劑和新劑型。提高微生物農(nóng)藥的防治效果和有效利用率。4.3 農(nóng)民對微生物農(nóng)藥的認(rèn)識問題 由于農(nóng)民長期使用化學(xué)農(nóng)藥，首先考慮效果好壞，其次是成本與經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)系，基本不考慮環(huán)境污染和農(nóng)產(chǎn)品殘留問題，對微生物農(nóng)藥的優(yōu)點和可持續(xù)控制作用缺乏感性認(rèn)識，加上微生物農(nóng)藥的毒性低、藥效相對慢等弱點和宣傳力度不足等原因，使農(nóng)民對微生物農(nóng)藥的優(yōu)越性認(rèn)識不足。因此要加大宣傳力度，使廣大農(nóng)民充分認(rèn)識到生物農(nóng)藥的優(yōu)越性，同時應(yīng)加強(qiáng)農(nóng)產(chǎn)品化學(xué)農(nóng)藥殘留的檢測，嚴(yán)格實行農(nóng)產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)優(yōu)價，使農(nóng)民真正獲得使用生物農(nóng)藥的好處；要抓住當(dāng)前各級政府大力發(fā)展無公害農(nóng)產(chǎn)品、大面積建設(shè)無公害農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)基地的契機(jī)，促進(jìn)微生物農(nóng)藥的迅

42、速發(fā)展。 5 微生物農(nóng)藥發(fā)展趨勢5.1 抑病、抑蟲土壤 這種有殺蟲和拮抗微生物的土壤，使病原菌不能生存，有害生物不能導(dǎo)致為害。目前雖然已有一些抑病、抑蟲土壤的報導(dǎo)，但其抑制機(jī)制還不夠了解，而其抑制機(jī)制可引導(dǎo)新的生物防治因子的發(fā)現(xiàn)。5.2 生物防除雜草 雜草的生物防治就是利用寄主范圍較專一的植食性動物或植物病原微生物，將影響人類經(jīng)濟(jì)活力的雜草種群控制在經(jīng)濟(jì)為害閾值之下。生物治草與化學(xué)除草相比，具有不污染環(huán)境、不產(chǎn)生藥害、經(jīng)濟(jì)效益高等優(yōu)點。有時一次成功的天敵引種可一勞永逸地解決草害。對一些惡性雜草或在特殊環(huán)境(如水域)的草害、生物防治往往是最理想的防治措施。然而生物除草涉及的問題廣泛復(fù)雜，難度較大

43、，所以有必要加強(qiáng)這方面的研究工作。5.3 基因工程微生物 近幾年來，基因工程微生物的研究十分活躍，并先于抗病蟲遺傳工程植物進(jìn)入了實用化階段。這一發(fā)展顯示出生物技術(shù)用于生防微生物遺傳改良的巨大潛力，并為新一代微生物農(nóng)藥的進(jìn)一步研究開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。美國Mycogen公司將Bt毒蛋白基因轉(zhuǎn)入定殖在植物根部的螢光假單胞菌中，使殺蟲作用可延長到兩周以上，對小菜蛾的殺蟲效果與化學(xué)農(nóng)藥相當(dāng)，這種工程殺蟲菌劑無污染環(huán)境的副作用，1991年登記注冊，商品名為MVP，成為一種新型的微生物殺蟲劑，用于蔬菜害蟲防治。5.4 轉(zhuǎn)基因抗病蟲植物 轉(zhuǎn)基因抗病蟲植物為病蟲害防治開辟了新路。1985年美國科學(xué)家將煙草花葉病毒外

44、殼蛋白基因(cp)導(dǎo)入感病的煙草，轉(zhuǎn)基因植株增強(qiáng)了對病毒的抵抗力。這種通過轉(zhuǎn)cp基因獲得抗病性的方法后來在蕃茄、馬鈴薯、大豆、水稻等多種植株上獲得了成功?？梢娺@是一種很有前景的生物工程研究。（三） 微生物肥料的研究現(xiàn)狀利用微生物對農(nóng)業(yè)加工廢棄物進(jìn)行處理，是廢棄物無害化處理和資源化利用的一個重要有效途徑。通過人工接種菌劑可提高微生物數(shù)量，促進(jìn)農(nóng)業(yè)加工廢棄物無害化處理的過程，縮短處理時間，提高終產(chǎn)品的質(zhì)量。目前商品化的菌劑有日本的EM菌劑、酵素菌等，我國正加速這方面的研究，目前得到農(nóng)業(yè)部正式批準(zhǔn)的有機(jī)物料腐熟劑只有15個，臨時登記的產(chǎn)品為9個，我省還沒有。通過添加其他營養(yǎng)物質(zhì)，制備成的高效液肥或固

45、體肥料，對提高肥料的利用率，活化細(xì)胞，加強(qiáng)植物的環(huán)境適應(yīng)力及抗病力有很好的作用。我所自主分離篩選的地衣芽孢桿菌，嗜熱脂肪土芽孢桿菌等數(shù)十株功能菌株，在農(nóng)業(yè)廢棄物的堆肥化處理上，對促進(jìn)堆肥的腐熟，縮短處理周期上的效果明顯。將兩種菌劑組合，研制成新型的微生物制劑，發(fā)揮各自菌株的優(yōu)勢，將對農(nóng)業(yè)加工廢棄物的資源化處理有重要的意義。當(dāng)前菌劑的研究正朝著高效,多功能,抗逆性強(qiáng)，易于保存，耐運(yùn)輸，方便使用的方向的發(fā)展。將不同功能，無拮抗的菌株組合在一起，組合形成高效復(fù)合微生物制劑是發(fā)展的趨勢。市場上的許多微生物制劑存在應(yīng)用不規(guī)范，作用機(jī)理不明確，有的甚至夸大其作用效果，產(chǎn)品單一，價格昂貴，生產(chǎn)的肥料使用效果

46、不理想等缺點。不同的高效微生物制劑，可快速處理不同類型的農(nóng)業(yè)廢棄物，生產(chǎn)各類型的環(huán)境友好型肥料。研發(fā)高效微生物制劑，通過高效微生物制劑處理農(nóng)業(yè)加工廢棄物生產(chǎn)的環(huán)境友好型肥料具有無毒無害無殘留，對環(huán)境無污染、肥效高、可增強(qiáng)土壤肥力、改善作物品質(zhì)等優(yōu)點。隨著環(huán)境保護(hù)進(jìn)程的推進(jìn)，綠色食品產(chǎn)業(yè)化成為新的農(nóng)業(yè)增長點，高效多功能微生物有機(jī)肥的需求將越來越大。(四) 飼草創(chuàng)新利用與微生物飼料研究現(xiàn)狀國外20世紀(jì)60年代初就開始研究開發(fā)微生物飼料。目前，美、日、歐洲、中南美洲、東南亞等地均使用，并有推廣普及的發(fā)展趨勢。在日本和歐美，微生物飼料的應(yīng)用具有相當(dāng)長的歷史，日本1991年活菌劑用量已達(dá)1000t以上，

47、使用菌株最多的是Toyoi菌，其次是酪酸菌、枯草芽孢桿菌、凝結(jié)芽孢桿菌、乳酸菌、Biifd菌，也有多種菌的復(fù)合制劑。美國生產(chǎn)微生物飼料添加劑的公司較多，主要菌種是嗜酸乳桿菌、鏈球菌屬和枯草桿菌，美國還有多種混有活菌配合物出售，主要用于犢牛育成及育肥期牛，其次為仔豬、母豬和火雞等方面，銷售額已超過3000萬美元。我國于1994年批準(zhǔn)使用的益生菌有6種：芽孢桿菌、乳酸桿菌、糞鏈球菌、酵母菌、黑曲霉和米曲霉。我國目前實際應(yīng)用的菌株遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止這幾種，但最常用的仍為芽孢桿菌屬、乳酸桿菌屬、酵母菌屬和糞鏈球菌屬等。在秸稈等飼草利用方面，目前主要通過微生物處理轉(zhuǎn)化技術(shù)，將秸稈等植物廢棄物加工變?yōu)槲⑸锏鞍桩a(chǎn)品

48、；通過發(fā)酵技術(shù)對青綠秸稈處理制得青貯飼料；通過對秸稈等廢物氨化處理，改善原料的適口性、飼喂安全性、保存性和營養(yǎng)價值等。楊紅建等研究表明用阿魏酸酯酶預(yù)處理農(nóng)作物秸稈等粗飼料，可促進(jìn)瘤胃微生物對飼料細(xì)胞壁的降解。劉科等研究發(fā)現(xiàn)，利用發(fā)酵活桿菌發(fā)酵秸稈喂斷乳后的仔豬，飼料報酬、日增重等指標(biāo)均得到顯著提高。但目前微生物發(fā)酵秸稈還面臨許多困難，主要困難有：秸稈的纖維素、木質(zhì)素與蠟質(zhì)緊密結(jié)合在一起，抑制和降低了各種酶的活性；難以選育纖維素酶產(chǎn)量高的菌種；必須解決發(fā)酵過程中降解終產(chǎn)物對酶的合成及其活性產(chǎn)生反饋抑制的問題。因此從整體看，目前對秸稈等飼草的微生物飼料技術(shù)在快速發(fā)展的同時，仍然有許多難題有待攻關(guān)。

49、目前，微生物飼料在我國畜牧業(yè)已得到了廣泛應(yīng)用。隨著人們對微生物飼料、畜產(chǎn)品質(zhì)量重視程度的加強(qiáng)以及生物技術(shù)的迅速發(fā)展，微生物飼料將向以下幾個方向發(fā)展：（1）、對菌種的要求考慮更加全面，今后的微生物飼料，不光要考慮到其增重效果，還要考慮其安全性、長效性、多效性、廣泛性、高效性和針對性，如控制臭味，改善和控制氮、磷的環(huán)境污染等因素。（2）、菌種由單一菌株向復(fù)合菌株或基因工程菌發(fā)展。如有益微生物(EM)即是由光合細(xì)菌、放線菌、乳酸菌及發(fā)酵型絲狀真菌等多種微生物培養(yǎng)而成的復(fù)合微生物制劑?；蚬こ叹鷦t向抗逆性強(qiáng)、多功能和生長快等特點發(fā)展。（3）、功能由單一功效向多功效方向發(fā)展。微生物飼料不應(yīng)在功能上單一，

50、而應(yīng)同時具有如促生長、防治疾病、消除糞便臭味等多重效果。（4）、使用的對象和方法更加細(xì)化。使用對象針對不同動物、不同生長階段。如適用于單胃動物的微生物所用菌株一般為乳酸菌、芽孢桿菌、酵母等，而適于反芻動物的卻是真菌酵母。（5）、在使用方法方面，更傾向于根據(jù)菌種的不同特點設(shè)計不同產(chǎn)品，如乳酸菌的產(chǎn)酸能力強(qiáng)，但不耐高溫，與一些微量元素等物質(zhì)易產(chǎn)生拮抗，所以不宜在飼料，特別是顆粒料中添加，但可做成水劑直接飲喂。而芽孢桿菌及糞鏈球菌等耐受性強(qiáng)，可在飼料中直接添加，方便實用。 （五）“農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境污染無害化治理新技術(shù)與示范應(yīng)用解決環(huán)境中存在的農(nóng)藥殘留問題已經(jīng)成為世界各國的研究熱點。其中，微生物的降解作用

51、也引起了更加廣泛關(guān)注。到目前為止，人們已分離了許多可降解農(nóng)藥的微生物，這些微生物包括細(xì)菌、真菌、放線菌和藻類。其中，對細(xì)菌的研究較為深入，其次是真菌。細(xì)菌主要有：假單孢菌屬(Pseudomonas)、芽孢桿菌屬(Bacillus)、節(jié)細(xì)菌屬(Arthrobacter)、棒狀桿菌屬(Corynebacterim)、黃桿菌屬(Flavobacterium)、黃單孢桿菌屬(Xanthomonas)、固瘤細(xì)菌屬(Azotomonus)、硫桿菌屬(Thiobacillus)等。真菌主要有：曲霉屬(Aspergillus)、青霉屬(Penlcillium)、木霉屬(Trichoderma)、鐮刀菌屬(Fu

52、sarium)等。在這些微生物中，往往一種微生物可降解多種農(nóng)藥，如細(xì)菌中假單孢菌屬的一些種可降解DDT、 一BHC、艾氏劑、毒殺芬、馬拉硫磷等20多種農(nóng)藥，而真菌中曲霉屬的一些種可降解狄氏劑屏狄氏劑、七氯、敵百蟲、澳硫磷、地蟲磷等多種農(nóng)藥。同時一種農(nóng)藥也可被多種微生物所降解 。存在于自然環(huán)境中的藻類對有機(jī)磷也有降解作用，如小球綠藻屬(Chorolla)降解甲拌磷、對硫磷等。獲取高效農(nóng)藥降解菌和降解基因的主要途徑是從受污染的土壤、水體底泥、污水處理廠排出的污泥等受污染的環(huán)境介質(zhì)中篩選、馴化、富集和分離 。通常，人們直接從自然界篩選的降解酶活性較低，不能滿足實際需要，可以通過定向誘變、隨機(jī)突變或D

53、NA改組以及加入強(qiáng)啟動子等分子生物學(xué)技術(shù)提高其活性，以增強(qiáng)降解菌對農(nóng)藥的降解能力。DNA改組技術(shù)是1994年由美國Stemme博士首先提出來的，是一種在試管中模擬達(dá)爾文進(jìn)化的過程，該技術(shù)可以大幅度地提高降解酶的活性，而又不需要知道酶的三維結(jié)構(gòu)，自DNA改組技術(shù)誕生以來，得到了迅猛發(fā)展和廣泛應(yīng)用，美國已經(jīng)開始用該技術(shù)去除農(nóng)藥污染物。加入強(qiáng)啟動子可以提高降解酶基因的表達(dá)，有利于農(nóng)藥的降解 。農(nóng)藥的微生物降解目前雖已得到了很大的發(fā)展，各種降解農(nóng)藥的微生物菌株(包括細(xì)菌、真菌等)也相繼被分離和鑒定，但是應(yīng)用微生物進(jìn)行生物修復(fù)的實際應(yīng)用卻往往由于其較低的降解效率而受到影響。微生物降解農(nóng)藥的研究方向主要有

54、：高效農(nóng)藥降解工程菌的開發(fā)，混合菌的培養(yǎng)，降解菌的固定化，白腐真菌降解農(nóng)藥的研究和農(nóng)藥生物降解的模型定量化研究。近年來，伴隨著基因工程和分子生物學(xué)研究技術(shù)的發(fā)展，科研工作者開始把重心轉(zhuǎn)移到高效工程菌的構(gòu)建，采用基因重組技術(shù)，將表達(dá)高效降解農(nóng)藥的酶的基因構(gòu)建到載體中，經(jīng)轉(zhuǎn)化獲工程菌，以期提高起降解作用的特定蛋白質(zhì)或酶的表達(dá)水平，從而提高降解效率，既能克服一些酶在環(huán)境中不能穩(wěn)定存在的問題，又保持了酶的高活性。四、 專項目標(biāo)和預(yù)期成果專項的總體目標(biāo)是提高農(nóng)業(yè)微生物產(chǎn)品在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的作用，降低生產(chǎn)過程的化肥、農(nóng)藥對環(huán)境的污染，提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)和產(chǎn)量，增強(qiáng)廢料、廢渣的綜合利用和農(nóng)業(yè)污染的治理技術(shù)水平，

55、減少污染，增加農(nóng)民收入，促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展為目標(biāo)。建立微生物種質(zhì)資源庫，包括殺蟲微生物300株，防病微生物800株，秸桿發(fā)酵降解微生物80株，有機(jī)污染降解微生物50株，篩選出高效菌株，并明確其產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)，研究開發(fā)微生物殺蟲劑產(chǎn)品3個，殺菌劑3個，微生物肥料產(chǎn)品3個，微生物飼料產(chǎn)品3個，預(yù)期取得重大科技成果5-6項，申請發(fā)明專利30項以上，國家和地方行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)20個，建立微生物產(chǎn)品生態(tài)應(yīng)用示范基地3-6個，農(nóng)業(yè)廢棄物資源利用率提高30%，示范基地綜合經(jīng)濟(jì)效益提高20%。五、 研究內(nèi)容、技術(shù)路線、關(guān)鍵技術(shù)和創(chuàng)新點本專項設(shè)置五個專題：芽孢桿菌種質(zhì)資源及功能基因庫的建設(shè)與利用”“微生物農(nóng)藥新資源

56、及發(fā)酵技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)化示范”，“高效復(fù)合多功能微生物肥料新技術(shù)與產(chǎn)業(yè)化示范”，“ 飼草創(chuàng)新利用技術(shù)與微生物飼料產(chǎn)業(yè)化示范”，“ 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境污染無害化治理新技術(shù)與示范應(yīng)用”。（一）專題一、芽孢桿菌種質(zhì)資源及功能基因庫的建設(shè)與利用1、研究內(nèi)容（1）芽孢桿菌資源收集在已引進(jìn)的100多株芽孢桿菌模式菌株的基礎(chǔ)上，繼續(xù)從德國DSMZ資源庫中引進(jìn)芽孢桿菌模式菌株；從全國各地采集的樣品中選擇性分離芽孢桿菌，特別注意收集一些特殊生態(tài)位中的資源，如植物內(nèi)生芽孢桿菌、污染源中芽孢桿菌。（2）芽孢桿菌系統(tǒng)發(fā)育進(jìn)化與快速鑒定系統(tǒng)以進(jìn)化速率不同的分子為研究對象，進(jìn)行芽孢桿菌系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系分析，建立芽孢桿菌系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系圖

57、。主要克隆測序16S rDNA、gyrB、cheA和rpoD等基因序列進(jìn)行分析，構(gòu)建芽孢桿菌的系統(tǒng)發(fā)育樹；開展芽孢桿菌脂肪酸的定性和定量分析，根據(jù)芽孢桿菌的生長發(fā)育特性建立有利于區(qū)分種及其以下分類階元的芽孢桿菌脂肪酸分析的標(biāo)準(zhǔn)操作程序，以芽孢桿菌模式菌株及已確認(rèn)的相關(guān)已知菌株的脂肪酸分析結(jié)果建立信息庫；根據(jù)分子進(jìn)化分析結(jié)果確定作為鑒定用的基因，并尋找快速區(qū)分分子差異的方法，建立起芽孢桿菌快速高通量鑒定技術(shù)，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)脂肪酸分析的結(jié)果和計算機(jī)信息處理技術(shù)，建立芽孢桿菌快速鑒定系統(tǒng)。（3）芽孢桿菌資源庫及在線分類信息庫構(gòu)建利用已建立的快速鑒定系統(tǒng)對從各地樣品中選擇性分離的菌株進(jìn)行分類鑒定，建立芽孢桿

58、菌種質(zhì)資源庫，同時選擇克隆一些經(jīng)系統(tǒng)鑒定的種的相關(guān)基因進(jìn)行測序分析，驗證快速鑒定系統(tǒng)的可靠性；通過生化功能鑒定對菌株進(jìn)行功能描述，建立與種質(zhì)資源庫相對應(yīng)的菌株功能信息數(shù)據(jù)庫；建立系統(tǒng)分類信息與功能信息的在線比對分析系統(tǒng)。（4） 芽孢桿菌功能基因針對重要農(nóng)作物病蟲害、秸桿降解、解磷、解鉀、等開展相關(guān)功能基因的鑒定分離與改造研究。2、技術(shù)路線特色菌株的基因改造菌株的功能及基因分析芽孢桿菌信息資源庫與在線比對分析系統(tǒng)芽孢桿菌功能進(jìn)化與特色菌株的功能研究芽孢桿菌系統(tǒng)學(xué)及快速鑒定系統(tǒng)大范圍采集各種樣本芽孢桿菌選擇性分離與資源的收集芽孢桿菌標(biāo)準(zhǔn)菌株和已鑒定菌株芽孢桿菌種質(zhì)資源庫構(gòu)建3、關(guān)鍵技術(shù)1）從芽孢桿菌資源的收集與系統(tǒng)鑒定入手，建立芽孢桿菌系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系網(wǎng)；2）研究確定芽孢桿菌的快速鑒定技術(shù)；3）分析芽孢桿菌不同菌株的功能特性，通過現(xiàn)代信息技術(shù)與手段分析功能進(jìn)化與系統(tǒng)進(jìn)化的關(guān)系；4）建立芽孢桿菌系統(tǒng)學(xué)及分類鑒定和功能分析的信息系統(tǒng)。4、創(chuàng)新點1) 同時利用不同進(jìn)化速率的分子對芽孢桿菌群體進(jìn)行系統(tǒng)分析建立系統(tǒng)發(fā)育進(jìn)化樹，同時結(jié)合化學(xué)生物學(xué)的技術(shù)進(jìn)行芽孢桿菌的系統(tǒng)進(jìn)化研究，克服單個分子(16S rDNA)分析時難以區(qū)分一些近緣種的問題。2) 利用微生物的功能進(jìn)化與系統(tǒng)進(jìn)化的關(guān)系來對微生物新種的功能進(jìn)行預(yù)測，促進(jìn)微