微生物与农业

微生物与绿色农业

摘要：随着人类对环境和食品安全质量的要求愈来愈高，易造成环境和食品污染的化学农药、化学化肥愈来愈不受欢迎，绿色农业或有机农业、绿色食品的呼声越来越高。而绿色农业或有机农业、绿色食品离不开微生物的作用。在农业生产中，农作物的防病、防虫害也与微生物密切相关。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。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。

关键词：微生物绿色农业应用有机农业生物工程

微生物是指一切肉眼看不到或看不清楚，因而需要借助显微镜观察的微小生物。微生物包括原核微生物（如细菌）、真核微生物（如真菌、藻类和原虫）和无细胞生物（如病毒）三类。多数微生物对人体是无害的，微生物与人类健康密切相关。

随着人类对环境和食品安全质量的要求愈来愈高，易造成环境和食品污染的化学农药、化学化肥愈来愈不受欢迎，绿色农业或有机农业、绿色食品的呼声越来越高。而绿色农业或有机农业、绿色食品离不开微生物的作用。在农业生产中，农作物的防病、防虫害也与微生物密切相关。微生物20世纪上半叶微生物学事业欣欣向荣，微生物学沿着两个方向发展，即应用微生物学和基础微生物学。在应用方面，微生物在农业中的应用使农业微生物学等也成为重要的应用学科。

一、微生物概述

微生物非常小，必须通过显微镜放大约1000 倍才能看到。微生物能够致病，能够造成食品、布匹、皮革等发霉腐烂，但微生物也有有益的一面。看上去发现的微生物已经很多，但实际上由于培养方式等技术手段的限制，人类现今发现的微生物还只占自然界中存在的微生物的很少一部分。现代生物学的若干基础性的

重大发现与理论，是在研究微生物的过程中或以微生物为实验材料与工具取得的。

二、微生物对土壤的作用

植物的许多病其病原也是各类微生物，而反过来也可利用某些微生物来防治农作物的病虫害。有机物的积制过程实际上就是通过微生物的生命活动，把有机物改造成腐殖质肥料的过程。有机和无机肥料放入土壤以后，只有一部分可被植物吸收，其余部份都要经过微生物的分解、转化、吸收、固化，然后才逐渐并较长时间地供给作物吸收利用，许多微生物能固定大气中的氮素，为植物提供氮素营养。

土壤的形成与肥力的提高有赖于微生物的作用。土壤中含氮物质最初来源是微生物的固氮作用。土壤中含氮物质的积累、转化和损失，土壤中有机质的形成和转化、土壤团聚体的形成、土壤中岩石矿物变为可溶的植物可吸收态无机化合物等等过程都与微生物的生命活动相关：由于微生物的活动，使得土壤具有生物活性性能，推动着自然界中最重要的物质循环，并改善着土壤的水、透气、供肥、保肥和冷热的调节能力，有助于农业生产。

三、农业微生物的探究

农业微生物基因组研究认清致病机制发展控制病害的新对策。据资料统计，全球每年因病害导致的农作物减产可高达20%，其中植物的细菌性病害最为严重。除了培植在遗传上对病害有抗性的品种以及加强园艺管理外，似乎没有更好的病害防治策略。因此积极开展某些植物致病微生物的基因组研究，认清其致病机制并由此发展控制病害的新对策显得十分紧迫。经济作物柑橘的致病菌是国际上第一个发表了全序列的植物致病微生物。还有一些在分类学、生理学和经济价值上非常重要的农业微生物，例如：胡萝卜欧文氏菌、植物致病性假单胞菌以及我国正在开展的黄单胞菌的研究等正在进行之中。

（一）几种在农业上经常使用的微生物：

1、内生菌根菌：丛枝内生菌根菌有一百四十余种，它们是存在于土壤内的真菌，和植物共生后会产生为数众多的分生菌丝。这些菌丝除了帮助水分的吸收

外，还会分泌酵素，帮助磷、氮、钾、铁、锰及镁等养分的吸收。菌根菌的菌丝相当细小，最大的根外菌丝也只有 25 微米，远小于植物的根（大约 0.1 ~ 3 毫米之间），因此当植物和菌根菌形成共生关系时，菌根菌的分生菌丝就形成细致绵密的网络。因为菌丝细小，有较高的机动性，可快速地建立，也会快速地崩毁。因此当土壤中某一区块的养分吸收完后，菌根菌的分生菌丝可以很快地在其它的区块形成菌丝，对于不容易随径流移动的养分，菌根菌的辅助吸收特别有效。其中，又以磷肥的效果最为显著。接种菌根菌的另一个好处是，共生植物对其他病原菌会有较高的抵抗力。因为菌根菌是一种土壤真菌，所以植物和菌根菌共生以后，植物根部会启动抵抗机制，例如细胞壁增强增厚、木质素累积、植物根部的水杨酸及酚类化合物的含量增高等。这样一来，病原菌不仅难以入侵植物体，而且在侵入时会遭遇植物强烈的抵抗。因此，植物宿主和菌根菌共生，可以更有效地抵抗土壤中的病菌及病原真菌的入侵。

2、溶磷菌：溶磷菌泛指一群能溶解被固定住的磷肥的微生物。磷非常容易与土壤中，像是钙、铁、铝、镁等的正离子结合，变成磷酸钙、磷酸铁、磷酸铝等，以不容易溶解在水中的化学型态存在。它的扩散系数比较低，大约是氮的二千分之一。因此常见到的现像是，虽然已经大量地施洒磷肥，却因为磷肥被固定住了，以至于植物吸收不到。藉由溶磷菌繁殖时所分泌的有机酸，溶解已经被固定的磷肥，使得植物根部有较高的机会吸收利用这些原本甚少有机会被利用的磷肥，有效提高磷肥的利用率，可以降低磷肥的使用量。

3、枯草杆菌：枯草杆菌的外围细胞壁能产生厚膜，可耐高温及各种逆境的冲击，而且生长速率快，是目前市面上较常见的微生物制剂。在农业方面，主要运用在防治植物病害及促进植物生长上，除了对病毒的病害以外，有许多防治成功的报告。它的作用机制包括了竞生、抗生、抑制潜隐性的病害、诱导植物产生抗病性、促进植物生长等。它的施用方式大多是预防性的施用，少有治疗性的用法，而且需要配合作物栽培方法来斟酌用量。如果能与有机肥料混合施用，一方面提供营养给有益菌种，另一方面对植物也有益处，较可发挥多重功效。

4、放射线菌：大部分的植物病原真菌的细胞壁及线虫的卵壳，都是由几丁质与醣脂类化合物所构成的。几丁质的成分是聚乙酰葡萄糖胺，不溶于水、酸、碱液及有机溶液中，含有 6.89％的氮素，分解后产生的葡萄糖及氨气，可以供