1、白 色 农 业,白色农业 （White Agriculture）,扬州大学 20091221,1 三色农业,白色农业是应用范围最广，发展潜力最大，并且可以为绿色农业和蓝色农业的发展起到推动作用。,2 白色农业的含义,白色农业又称微生物农业,是指微生物资源产业化的工业型新农业,简称“微生物工业型农业”。,“白色农业(微生物农业)”属于生物工程高科技产业,以工厂化生产为特征,生产者穿着白色工作服,在洁净的厂房里生产,不受地域环境的限制,不受气候和自然灾害的影响。,3 白色农业的特点,白色农业把传统绿色农业向“光”(阳光)要粮、向地要粮的生产方式，转变为向“草”(秸秆)要粮、向废弃物要粮的生产方式。
2、与传统种植业生产粮食相比，它具有生产周期短，高产、高效，产品无污染、无毒副作用，节约水土资源，不污染环境，资源可综合利用的特征。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1年。,单细胞蛋白所含的营养物质极为丰富。其中，蛋白质含量高达40%80%，比大豆高10%20%，比肉、鱼、奶酪高20%以上；氨基酸的组成较为齐全，含有人体必需的8种氨基酸，尤其是谷物中含量较少的赖氨酸。,4 白色农业与传统农业,传统农业的资源结构是由植物和动物这“二维”构成，在生物圈中，这是不平衡的消耗性结构。,在自然生物圈中植物是生产者，动物是消费者，微生物是分解者，三者
3、并存，构成稳固的自然循环链。,由此可见，21世纪的农业资源结构应当从植物、动物的“二维”向植物、动物、微生物的“三维”转变，因为微生物对生态循环的稳定起到重要的作用。,5 白色农业的应用 5.1在农业生产中的应用,5.1.1微生物饲料及添加剂这是我国当前白色农业的主体产业。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广泛使用。如“868”细菌是杨佩玉于1992年分离到的一株高温固氮细菌, 1994年将其发酵产物作为甲鱼、鳗鱼、白鲳、罗非鱼饲料添加剂使用,不但能起到增产和提高成活率的作用,而且还能改善鱼的品质。 汪世华等以稻草和麸皮为原料、以诱变后的黑曲霉LH2446为
4、菌种固态发酵生产纤维素酶,在优化条件后获得了纤维素酶最高酶活达20 100 Ug-1,平均为19 920 Ug-1。,5.1.2 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。如根瘤菌肥料根瘤菌肥料是含有大量根瘤菌活细胞的生物制剂，豆科作物播种前用相应的根瘤菌肥料拌种，根瘤菌附着于种子表面，在种子萌发生根后，根瘤菌依靠根系吸收水分和碳素，大量繁殖后形成许多根瘤，根瘤细胞内的固氮酶将空气中分子态氮固定到植物根部，供其吸收利用。在农业作物中应用根瘤菌肥料，可以使豆科作物增产5% 20
5、%，花生增产15%左右。,5.1.3 微生物农药,微生物农药是利用微生物菌体或其代谢产物来防治植物病虫害的一种生物方法。如苏云金杆菌杀虫剂（BT制剂），其原理是随着杆菌营养体生长，细胞原生质凝聚，产生芽孢和伴孢晶体，伴孢晶体是苏云金杆菌的主要毒素，在昆虫碱性肠液或酶类作用下被水解为毒肽，导致敏感昆虫死亡。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8 000 t左右,是目前世界上应用最广泛的微生物杀虫剂。,5.1.4 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，灵芝等就属于此类。食用菌以其丰
6、富的蛋白质、氨基酸及维生素含量列为重要营养食品,许多食用菌品种还以其突出的抗癌、降脂、增智及提高机体免疫力的功效而成为首屈一指的保健食品。,5.2 在农业环保中的应用,5.2.1 化学农药在土壤中的微生物降解,环境中有机农药的消失，主要在于微生物降解作用（见下表），微生物以两种方式分解农药：一是直接以农药作为碳源和氮源；二是通过共代谢作用，即不能直接分解时，利用辅助基质分解有机化合物。,5.2.2 污水处理,水是人类生活与工农业生产不可缺少的物质，当前全球水资源紧张，污水处理与利用十分重要，对于污水的处理，微生物起着主要作用。,污水处理主要是根据水体自净原理，利用微生物催化作用和代谢活性，在有
7、氧与厌氧条件下分解转化污水中的污染物质。,5.2.3 固体废弃物转化,固体废弃物的生物处理，主要是利用微生物分解有机污染物的能力。 如利用热带假丝酵母分解塑料、霉菌和诺卡菌分解氰化物、芽孢杆菌转化酚类。经微生物分解的固体废弃物，可作为肥料、燃料使用。 如现在农村普遍使用的堆肥发酵，就是很好的利用微生物处理固体废弃物的例子，堆制肥料还可以杀灭许多病原菌、虫卵及杂草种子。,5.2.4 沼气生产,沼气是有机质在厌氧条件下，经微生物分解作用而产生的一种生物气。过程可分为三个阶段： 水解发酵阶段，即把有机质水解成分子量较小的可溶性物质； 产氢产乙酸阶段，即将水解产生的丙酸等进一步分解为可被甲烷菌利用的乙
8、酸、氢等； 产甲烷阶段：由产甲烷菌将以上两个阶段产生的乙酸、氢、甲酸等转化成甲烷和二氧化碳，完成将有机质变成甲烷的过程。,6 发展白色农业的前景,6.1充分利用残渣食物链,实现废弃物资源的无害化和永续利用传统农业是资源浪费型农业,一年劳动生产出的产物,一般只能直接利用40%50%。 例如一棵玉米植株,只能用穗上的籽粒,剩余部分要作为废弃物处理。如果发展白色农业这些有机废弃物经微生物作用就能转化为良好的饲料,由“人畜共粮”的局面转变为“人畜分粮”,从而缓解粮食紧缺的矛盾。 如我国学者李树清等利用秸秆类的农业有机废弃物 稻草、稻谷壳、玉米芯、棉子屑、锯木屑、甘蔗渣和泥碳配制成食用菌的培养基,获得了
9、饲料生产(底料作畜禽的优质饲料)和食用菌生产的双丰收。,6.2 实现农产品的工厂化生产,既能极大地缓解粮食紧缺的矛盾,又为畜牧业大发展提供保障,微生物农业是具有高科技生物工程内涵的“发酵工程”和“酶工程”,可实现农产品的工厂化生产。据统计，我国农作物秸秆,通过微生物发酵工程变为饲料,可以获得相当于400亿kg的饲料粮,这相当于目前全国每年饲料用粮的一半。 一座占地不多年产10万t单细胞蛋白的微生物工厂,相当于12 hm2耕地生产的大豆蛋白或0.25亿hm2草地饲养的牛羊所生产的动物蛋白,数目十分可观。,6.3 改善农业生态环境,实现农业可持续发展,21世纪人类社会发展的首要问题是生态环境保护问题。农药、化肥的大量投入,虽然对农业粮食产量的提高起到了一定的作用,但同时也给农业生态环境造成了严重的破坏,为了促进农业的可持续发展,生物农药、生物肥料在农业生产中必将扮演重要角色。发展白色农业,一方面间接地有利于生态环境保护,如处理有机废物变废为宝。另一方面,白色农业中的微生物生态环境保护剂,还可直接清除空气中的毒气、水和土壤中的有害化学物质,是国际上正在兴起的一项新产业。,7 小结,总之，发展白色农业不仅可以满足21世纪人们对食品数量增加、质量改善和安全性的需求,而且可以有效地提高动、植物资源利用率,改善和保护生态环境。,=,Thank You !,扬州大学 20091221,
