理论教育 探寻低碳农业中微观机制

探寻低碳农业中微观机制

时间:2023-06-11 理论教育 版权反馈
【摘要】:同样,世界精彩,精彩在于活力无限的“微”机世界!据科学测算,如果利用每年世界石油总产量的2%进行微生物发酵生产,产出的单细胞蛋白,可供20亿人吃年。微生物是目前世界各国竞相开发的新蛋白质资源,其蛋白质含量一般在30%~50%之间。螺旋藻被联合国粮农组织称为“人类未来的粮食”、“人类最佳保健品”,素有“植物肉”之称。

探寻低碳农业中微观机制

世界精彩,精彩在于广阔的天空,在于浩瀚的海洋,在于包容的大地。同样,世界精彩,精彩在于活力无限的“微”机世界!

1.白色的精灵

在千姿百态的生物世界中,存在一种我们肉眼看不见、摸不着的微生物,它能时刻为人类服务。提起微生物,往往会使人们觉得那是使食物腐烂变质、使人感染上各种疾病的魔鬼,害怕并敬而远之。但是,在微生物的家族中,还有能为人类提供能量的甲烷细菌和酵母菌,这些白色的精灵可以生产出沼气和酒精,为人类作出贡献。

据统计,中国的农作物秸秆,每年约有5亿吨,假如其中20%通过微生物发酵变成饲料,则可获得相当于400亿千克的饲料粮,这占目前中国每年饲料用粮的一半。一座占地不多的年产10万吨单细胞蛋白的微生物工厂,能生产相当于约12万公顷耕地的大豆蛋白或2000万公顷草地饲料的牛羊所生产的动物蛋白质。这些白色精灵生产的蛋白质比一般植物蛋白质质量高,有的营养价值超过动物蛋白。据科学测算,如果利用每年世界石油总产量的2%进行微生物发酵生产,产出的单细胞蛋白,可供20亿人吃年。可见这些微生物对于人类解决粮食问题作用巨大。

白色农业就是利用地球上丰富的微生物资源,通过发酵工程和酶工程,在工厂化条件下进行生产,其占地面积很少,节约水资源。发展工业型的白色农业可以节省大量耕地,真正实现退耕还林草、退田还河湖的目标,有效缓解人口膨胀与资源缺乏之间的矛盾。一方面,通过微生物发酵工程和酶工程生产单细胞蛋白、菌体蛋白和食用菌等供人类食用,这既促进了人体所需营养素的有效供给,又降低了对口粮的直接消费。另一方面,利用微生物发酵技术及其他现代生物技术把农作物秸秆及农业废弃物转化成饲料,既节省饲料用粮,又有效地利用废弃物资源,降低了生产成本,提高了经济效益和生态效益

农作物秸秆产品

随着科学技术的进步和人民生活水平的提高,传统的绿色农业难以满足日益增长的需要,必须摒弃单靠绿色露天植物生产的模式,大力发展白色农业。

2.“微”机六射

白色农业已形成气候,白色农业已用到各种各样的菌,形成了六大产业和制品应用。

(1)微生物食品。

微生物是目前世界各国竞相开发的新蛋白质资源,其蛋白质含量一般在30%~50%之间。利用单细胞蛋白质生产高蛋白质新型人造食品,前景十分广阔。利用微生物生产的真菌肉、食用油等在英国、法国、日本已规模化生产,产品已在超级市场出售。由小球藻制成的食品面包已在日本实现规模化生产。螺旋藻被联合国粮农组织称为“人类未来的粮食”、“人类最佳保健品”,素有“植物肉”之称。1千克蘑菇所含蛋白质相当于2千克禽肉或3千克鸡蛋的蛋白质含量。与植物性食品相比,食用菌中蛋白质的含量是小麦玉米的几倍,大白菜番茄的几十倍。食用菌蛋白质中氨基酸种类齐全,几乎所有的菇类都有八种人体必需的氨基酸,并含有丰富的维生素矿物质。许多食用菌还具有抗癌、降脂、提高机体免疫力的功效。国际食品界已将食用菌列为21世纪八大营养保健食品之一。

(2)微生物饲料及添加剂。(www.daowen.com)

微生物饲料制剂包括单细胞蛋白饲料、菌体蛋白饲料、饲用酶制剂、真菌饲料添加剂、维生素类添加剂、抗生素类制剂、氨基酸类、活体微生物类、发酵饲料等。其混配在饲料中可起到帮助消化、促进生长以及提高畜禽自身免疫力、防病治病的作用。微生物饲料制剂由于可工厂化生产,效率高,且有利于环境保护,正日益受到人们的重视。许多微生物除了可作为饲料添加剂,还可经微生物发酵工程来生产大量饲料用粮,实现人畜分粮,从而缓解了资源紧张的矛盾。

(3)微生物肥料。

微生物与化肥、微量元素和有机肥料混配,构成的微生物复混生物肥料,在增加土壤肥力、提供作物生长必需的营养元素、改善植物根际的微环境以及强化植物根际的有益微生物比例等方面都取得了一定的效果,促进了植物对养分的吸收利用,有助于植物生长,同时也增强了植物自身抗病虫能力。

(4)微生物农药兽药

微生物肥料

已有许多细菌、真菌、昆虫、病毒及抗生素被用做生物杀虫剂除草剂和动植物生长调节剂。日本研究和开发出了一种微生物农药冰核细菌,可冻死有害昆虫。科研小组目前正在进一步研究使这种生物农药只对特定的害虫有效,同时不在植物上增殖。只要它对植物无害也不影响昆虫的生态平衡,就可进入实用阶段。利用有益微生物或其代谢产物寄生在其他病原微生物或生物体内进行生物防治,已经取得了一定的研究成果,如噬菌体、苏云金芽孢杆菌、白僵菌等。利用白僵菌防治玉米螟在吉林省已能进行工厂化小试生产,取得了明显的经济效益和生态效益。而苏云金杆菌制剂作为一种很有发展前途的微生物杀虫剂,是微生物杀虫剂中应用最广泛的一类细菌性农药,受到许多国家尤其是发展中国家的高度重视。据统计,现在全世界已有60多种BT制剂工业化生产,能有效防治菜青虫、小菜蛾、棉铃虫等150多种害虫,年产量达8000吨左右,是目前世界上应用最广泛的微生物杀虫剂。它对多种农林主要害虫也有较好的防治效果。总之,BT制剂作为一种生物杀虫剂,在控制农、林、仓库害虫,保护生态平衡,减少环境污染等方面日益发挥着更大的作用。

(5)微生物能源

微生物资源可以多种形式用做能源生产。其一是植物废弃物经微生物发酵可产生沼气,用做燃料或发电照明;其二是植物的纤维素可经微生物分解,转化成酒精作为能源燃料。后者已被国际上公认为是21世纪能够替代石油的绿色能源。

(6)微生物生态环境保护剂。

环境微生物是近几年新兴的一门学科,微生物可分解许多废弃的环境污染物,带给人类一个干净、舒适的生存环境。国际上已有的产品包括微生物除臭剂、空气清新剂、水除污剂、工厂污水除害剂、土壤改良剂、土壤中有害重金属降解剂、海面石油污染消除剂等。微生物因其种类繁多且代谢多样性,在农药降解中表现出独特的优势,国内外对各种杀虫剂、苯氧乙酸类和均三氮苯类除草剂的降解微生物的分离和农药的微生物降解代谢途径都已有详细的研究,获得了多株有机磷农药降解菌。

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

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