生物技術(shù)進(jìn)展精選(九篇)

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第1篇：生物技術(shù)進(jìn)展范文

甲硫氨酸是繼谷氨酸之后產(chǎn)量第二大的氨基酸，2011年，針對(duì)動(dòng)物飼料的甲硫氨酸市場(chǎng)年銷(xiāo)售額約28.5億美元，銷(xiāo)量85萬(wàn)噸，年增長(zhǎng)率5%。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2014年全球甲硫氨酸需求量約100萬(wàn)噸，呈逐年增長(zhǎng)趨勢(shì)。目前甲硫氨酸三大主要生產(chǎn)商為贏創(chuàng)（原德固賽）公司，安迪蘇（原普朗克）公司和日本曹達(dá)（原孟山都）公司[6]。2006年，中國(guó)藍(lán)星有限公司收購(gòu)安迪蘇子公司，并于2010年在江蘇南京開(kāi)始建廠，將最初年產(chǎn)能7萬(wàn)噸的計(jì)劃翻倍至14萬(wàn)噸。該廠的建成投產(chǎn)將結(jié)束中國(guó)重要?jiǎng)游镲暳咸砑觿┩耆蕾?lài)進(jìn)口的局勢(shì)。贏創(chuàng)公司2011年12月決議，在新加坡建立產(chǎn)能15萬(wàn)噸的甲硫氨酸加工廠，將在2014年第三季度投入生產(chǎn)。韓國(guó)杰希公司和法國(guó)阿科瑪公司于2012年宣布將在東南亞建立產(chǎn)能8萬(wàn)噸的甲硫氨酸加工廠，該廠將采用全新的發(fā)酵-化學(xué)法聯(lián)合生產(chǎn)線。德國(guó)巴斯夫公司雖然于2007年申請(qǐng)了發(fā)酵生產(chǎn)甲硫氨酸的專(zhuān)利，但至今仍不適用于商業(yè)生產(chǎn)。法國(guó)邁陀保利克公司和羅蓋特公司合作致力于L-甲硫氨酸發(fā)酵產(chǎn)品的研發(fā)[6]。

2生物技術(shù)生產(chǎn)甲硫氨酸研究進(jìn)展

2.1微生物發(fā)酵路線的相關(guān)研究

2.1.1甲硫氨酸生物合成途徑的研究

為構(gòu)建甲硫氨酸生產(chǎn)菌，首先需要了解甲硫氨酸的生物合成途徑，其中最基本的氨基酸生產(chǎn)菌——大腸桿菌(Escherichiacoli)和谷氨酸棒桿菌(Corynebacteriumglutamicum)成為研究者關(guān)注的焦點(diǎn)。如圖1，細(xì)菌中甲硫氨酸合成途徑以天冬氨酸為起點(diǎn)，經(jīng)天冬氨酸激酶(aspartokinase，AK)和高絲氨酸脫氫酶(homoserinedehydrogenase，HSD)兩個(gè)限速酶催化，生成高絲氨酸，進(jìn)而分別合成蘇氨酸和甲硫氨酸。甲硫氨酸合成存在兩個(gè)途徑：巰基轉(zhuǎn)移途徑以胱硫醚為中間體，以半胱氨酸為硫源，而直接巰基化途徑則可利用無(wú)機(jī)硫源。大腸桿菌只通過(guò)巰基轉(zhuǎn)移途徑合成甲硫氨酸，谷氨酸幫桿菌可同時(shí)利用兩個(gè)途徑。2002年Hwang等[14]在谷氨酸棒桿菌中發(fā)現(xiàn)了甲硫氨酸生物合成的直接巰基化途徑，并對(duì)metY或metB進(jìn)行突變，比較突變株生長(zhǎng)參數(shù)。兩種酶在序列上存在相似性，但微生物優(yōu)先選擇巰基轉(zhuǎn)移途徑。因此它們?cè)谶M(jìn)化上可能來(lái)自同一種酶，而MetY是長(zhǎng)期進(jìn)化過(guò)程中突變和自然選擇的結(jié)果，存在受甲硫氨酸反饋抑制、與底物親和性低的缺陷。2007年，該課題組[15]對(duì)MetB和MetY進(jìn)行純化，比較了二者的生化參數(shù)。發(fā)現(xiàn)MetB和MetY對(duì)O-乙酰高絲氨酸催化作用的Km值分別為3.9和6.4mmol/L，與之前的推測(cè)吻合。同時(shí)，MetY對(duì)硫化物離子的Km也過(guò)高，證明其與硫化物離子的結(jié)合也很微弱，溫度和pH耐受性也較MetB差。至此，MetY存在的生理意義和利用價(jià)值尚不明晰。2006年，Krmer等[16]在對(duì)大腸桿菌和谷氨酸棒桿菌甲硫氨酸代謝途徑進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬分析時(shí)發(fā)現(xiàn)，以甲硫醇為硫源時(shí)，NADPH的消耗減少，可使甲硫氨酸理論產(chǎn)量得到提高。以甲硫醇或其二聚體二甲基二硫?yàn)榱蛟吹脑硎菍⑵?S-CH3基團(tuán)完整地插入甲硫氨酸的R基而直接生成甲硫氨酸。這一理論在2010年被Bolten等[17]證實(shí)，并通過(guò)基因敲除和14C同位素示蹤實(shí)驗(yàn)證明，催化這一反應(yīng)的酶正是MetY。至此，MetY這一獨(dú)特功能為該領(lǐng)域的研究提供了全新的線索。

2.1.2甲硫氨酸生產(chǎn)菌選育的相關(guān)研究

除發(fā)酵常用的谷氨酸棒桿菌和大腸桿菌之外，枯草芽孢桿菌(Bacillussubtilis)、百合棒桿菌(Corynebacteriumlilium)也常用作改造的出發(fā)菌株。2012年，Dike等[3]從不同土樣中篩選出三株蠟樣芽孢桿菌(Bacilluscereus)RS-16，DS-13,和AS-9，其中最優(yōu)菌株RS-16經(jīng)96h發(fā)酵產(chǎn)甲硫氨酸1.84mg/mL。但野生型菌株氨基酸的生物合成受到嚴(yán)格的代謝調(diào)控，一般不能滿足大量生產(chǎn)氨基酸的需要。因此，需要人為打破微生物對(duì)甲硫氨酸生物合成的代謝調(diào)節(jié)。篩選抗結(jié)構(gòu)類(lèi)似物菌株和營(yíng)養(yǎng)缺陷型菌株是最常用的育種方法。2003年，Kumar等[18]采用紫外和亞硝基胍誘變技術(shù)處理百合屬棒桿菌，篩選獲得M-128菌株，其甲硫氨酸產(chǎn)量為2.3g/L；2009年，閔偉紅等[19-20]通過(guò)抗結(jié)構(gòu)類(lèi)似物的篩選獲得北京棒桿菌(Corynebacteriumpekinense)突變株E31，其甲硫氨酸產(chǎn)量達(dá)1.479g/L。2011年，該課題組以E31為出發(fā)菌株，采用復(fù)合誘變和青霉素濃縮法篩選獲得12株賴(lài)氨酸和蘇氨酸雙重營(yíng)養(yǎng)缺陷型突變株，其中突變株GE37的甲硫氨酸產(chǎn)量達(dá)3.55g/L。這些傳統(tǒng)的改造方法機(jī)理難以闡明，工作量大，但突變?nèi)妗⒂行?。隨著基因技術(shù)的發(fā)展，2007年，Park等[1]解除了蘇氨酸對(duì)HSD的反饋抑制，同時(shí)敲除了thrB基因，阻止蘇氨酸合成。分批發(fā)酵過(guò)程中甲硫氨酸產(chǎn)量達(dá)2.9g/L。2011年，Chen等[21]利用分子動(dòng)力學(xué)模擬與統(tǒng)計(jì)耦合分析相結(jié)合鑒別出30個(gè)關(guān)鍵氨基酸殘基，并證明這些殘基的突變可在不同程度上解除大腸桿菌AKⅢ的反饋抑制。至此，對(duì)于兩大限速酶的研究逐漸趨于半理性，能在代謝和進(jìn)化水平上做出合理的解釋?zhuān)脑炷繕?biāo)更明確。在菌種選育過(guò)程中，一些新發(fā)現(xiàn)也給研究人員以啟示。2005年，Mampel等[22]對(duì)谷氨酸棒桿菌進(jìn)行轉(zhuǎn)座子誘變，得到7000個(gè)具有乙硫氨酸抗性的突變株，轉(zhuǎn)座子插入位點(diǎn)為ORFNCgl2640，NCl2640失活會(huì)導(dǎo)致甲硫氨酸產(chǎn)量增加，證明該位點(diǎn)與L-甲硫氨酸合成途徑中某種抑制的解除密切相關(guān)。其結(jié)構(gòu)和具體功能有待科研工作者深入研究。2010年，Bolten等[17]發(fā)現(xiàn)了MetY的獨(dú)特功能后，試圖對(duì)MetY進(jìn)行過(guò)表達(dá)以增加甲硫氨酸產(chǎn)量，結(jié)果MetY酶活力提高近30倍，但發(fā)酵液中并無(wú)甲硫氨酸，胞內(nèi)甲硫氨酸產(chǎn)量也只提高2倍。胞內(nèi)組分分析發(fā)現(xiàn)其底物O-乙酰高絲氨酸已完全耗盡。這說(shuō)明半理性的單基因修飾難以保證整個(gè)代謝網(wǎng)絡(luò)的平衡，以途徑中各代謝物和酶的功能性質(zhì)及代謝流分布信息為基礎(chǔ)，更加理性化的多基因修飾成為下一階段的研究目標(biāo)。2002年BiranD發(fā)現(xiàn)大腸桿菌[23]中MetA極易被四種依賴(lài)ATP催化的蛋白酶水解，且該基因受熱轉(zhuǎn)錄休克調(diào)控。2013年，Dike等[24]對(duì)根癌土壤桿菌中MetA進(jìn)行表征時(shí)發(fā)現(xiàn)了相同的不穩(wěn)定性和極端不耐熱特性。這極有可能也是賴(lài)氨酸和蘇氨酸易發(fā)酵生產(chǎn)，在同一途徑下游的甲硫氨酸卻一直難以實(shí)現(xiàn)發(fā)酵生產(chǎn)的重要原因。

2.1.3甲硫氨酸向胞外輸出的研究

發(fā)酵法生產(chǎn)甲硫氨酸在合成水平上不易達(dá)到增產(chǎn)目標(biāo)，即便細(xì)胞質(zhì)內(nèi)甲硫氨酸產(chǎn)量得到提高，釋放至培養(yǎng)液中的量卻極少。總結(jié)有以下兩方面原因：①微生物自身調(diào)控嚴(yán)格，為趨利避害，甲硫氨酸在自然條件下不會(huì)過(guò)量積累，即使經(jīng)改造的菌株，甲硫氨酸的產(chǎn)量與微生物細(xì)胞適應(yīng)性之間的平衡也難把握。②即使細(xì)胞質(zhì)內(nèi)甲硫氨酸過(guò)量積累，但其輸出體系不完善，產(chǎn)物被微生物自身再利用或直接傷害細(xì)胞。2005年，Trtschel等[25]在已經(jīng)提高了胞內(nèi)甲硫氨酸濃度的條件下，利用DNA微陣列技術(shù)識(shí)別出過(guò)量表達(dá)的膜蛋白基因brnF（編碼BrnFE中較大的亞基），之前研究表明其與異亮氨酸輸出體系有關(guān)。當(dāng)BrnFE的合成被氯霉素關(guān)閉時(shí)，仍能觀察到大量甲硫氨酸輸出，只有極大提高氯霉素水平，其輸出才會(huì)減弱。這說(shuō)明甲硫氨酸輸出體系不止一個(gè)，還存在不易被識(shí)別、但輸出能力高的其它體系。發(fā)掘并擴(kuò)增輸出通道既可增加發(fā)酵液中甲硫氨酸產(chǎn)量，又能避免代謝物積累對(duì)微生物的損傷。

2.1.4發(fā)酵條件的相關(guān)研究

對(duì)于甲硫氨酸發(fā)酵，最特殊的培養(yǎng)基成分即硫和甲基。以谷氨酸棒桿菌為例，2006年，Krmer等[16]用計(jì)算機(jī)模擬了不同硫源在甲硫氨酸合成途徑中的應(yīng)用。以硫酸鹽為硫源通過(guò)直接巰基化途徑生成1mol甲硫氨酸消耗8molNADPH，巰基轉(zhuǎn)移途徑消耗9molNADPH，而以硫代硫酸鹽為硫源，整個(gè)代謝過(guò)程只需要5.5molNADPH，以硫化物為硫源，NADPH消耗量?jī)H為硫酸鹽的一半。但PPP途徑和TCA循環(huán)所能提供的NADPH是固定的，因此不同硫源的利用效率有待在實(shí)踐中考證。硫與甲基來(lái)源的結(jié)合可以考慮比較硫代硫酸鹽與甲酸鹽、硫化物與甲酸鹽及甲硫醇的利用情況。除了這兩種關(guān)鍵組分，2014年，Anakwenze等[26]從發(fā)酵的油豆種子中分離出甲硫氨酸產(chǎn)量為1.89mg/ml的赤云金芽孢桿菌(Bacillusthuringiensis)EC1，對(duì)發(fā)酵總體積、接種量、碳源及氮源濃度、促生長(zhǎng)物質(zhì)均進(jìn)行探索優(yōu)化，最終赤云金芽孢桿菌EC1甲硫氨酸的產(chǎn)量可以達(dá)到3.18mg/mL。對(duì)于發(fā)酵工藝的探索一直是實(shí)際生產(chǎn)中的關(guān)鍵。Sharma等[27]研究了百合棒桿菌產(chǎn)甲硫氨酸中稀釋速率與溶解氧對(duì)甲硫氨酸產(chǎn)量的影響。最終確定當(dāng)稀釋速率為0.16、溶氧為42%時(shí)，甲硫氨酸生產(chǎn)速率最大值為160mg/(L•h)。2012年，賈翠英等[28]研究了不同破壁方法對(duì)細(xì)菌甲硫氨酸產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明，經(jīng)堿破壁、溶菌酶破壁，超聲波破壁、堿與超聲波復(fù)合破壁、溶菌酶與超聲波復(fù)合破壁后，甲硫氨酸產(chǎn)量分別提高10.9%、12%、18.3%、19.6%、22.2%。這種工藝可以將胞內(nèi)甲硫氨酸釋放出來(lái)，增加收率，復(fù)合破壁比單一破壁效果更顯著。

2.2酶法生產(chǎn)路線的相關(guān)研究

2.2.1外消旋混合物拆分生產(chǎn)甲硫氨酸

酶法拆分又分為兩種思路，傳統(tǒng)的拆分是消除外消旋混合物中的D-甲硫氨酸，另一種路線將D型轉(zhuǎn)化為L(zhǎng)型，純化的同時(shí)也增加了產(chǎn)量無(wú)疑是更理想的選擇。2007年，F(xiàn)indrik等[29]利用原玻璃蠅節(jié)桿菌(Arthrobacterprotophormiae)中D-氨基酸氧化酶、過(guò)氧化氫酶、紅球菌(Rhodococcus)中L-苯丙氨酸脫氫酶、博伊丁假絲酵母(Candidaboidinii)中甲酸脫氫酶串聯(lián)實(shí)現(xiàn)D-甲硫氨酸向L-甲硫氨酸的完全轉(zhuǎn)化。更具意義的是，D-氨基酸氧化酶和L-苯丙氨酸脫氫酶可以作用于不同的底物，因此，該體系也適用于其它D型氨基酸及某種氨基酸外消旋體向L型的轉(zhuǎn)化合成。

2.2.2化合物酶解生產(chǎn)甲硫氨酸

2014年，Jin等[30]對(duì)大腸桿菌中經(jīng)密碼子優(yōu)化的腈水解酶基因進(jìn)行重新合成和表達(dá)，從而有效利用2-氨基-4-甲硫基丁腈水解生產(chǎn)甲硫氨酸。并在催化劑充足的情況下，以固定的底物/催化劑比值探索底物最佳濃度。該課題組也對(duì)在填充床反應(yīng)器中利用固定化靜息細(xì)胞生產(chǎn)甲硫氨酸進(jìn)行了研究，結(jié)果顯示固定化腈水解酶100h后活性仍大于80%，甲硫氨酸總回收率達(dá)97%。該項(xiàng)研究表明，重組腈水解酶應(yīng)用于甲硫氨酸生產(chǎn)具有巨大潛力，酶在微生物體內(nèi)的過(guò)表達(dá)與酶的固定化技術(shù)相結(jié)合可能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量突破。

2.3發(fā)酵與體外酶催化路線相結(jié)合

發(fā)酵法即以培養(yǎng)基組分為原料，利用微生物自身體內(nèi)代謝反應(yīng)，將低成本原料轉(zhuǎn)化為高價(jià)值產(chǎn)品，是最經(jīng)濟(jì)環(huán)保的氨基酸生產(chǎn)方式。發(fā)酵法之所以至今無(wú)法應(yīng)用于甲硫氨酸生產(chǎn)，關(guān)鍵在于其合成途徑的每一步均受到嚴(yán)格地反饋抑制，經(jīng)本課題組改造后的菌株GE37的甲硫氨酸發(fā)酵產(chǎn)量也僅為3.55g/L[20]。因此發(fā)酵法生產(chǎn)甲硫氨酸仍處于科研階段。體外酶催化反應(yīng)目前并沒(méi)有一套完整的獨(dú)立生產(chǎn)體系，而是作為化學(xué)生產(chǎn)方法的輔助手段，2000年之前即用于DL-同型半胱氨酸向L-甲硫氨酸的合成及DL-甲硫氨酸的分離[31]。近年的研究也多屬于化學(xué)合成法的下游，目的是獲得高純度的L-甲硫氨酸。酶催化與發(fā)酵法相比，反應(yīng)過(guò)程較短，反應(yīng)體系及條件易靈活操控。因此，發(fā)酵與體外酶催化路線相結(jié)合可以回避微生物的部分反饋抑制，縮短發(fā)酵過(guò)程以得到產(chǎn)量較大的中間體，進(jìn)而以此為底物合成L-甲硫氨酸。韓國(guó)杰希公司采用的發(fā)酵/化學(xué)法聯(lián)合生產(chǎn)工藝即為兩種路線結(jié)合的實(shí)例，并于2012年宣布在東南亞建立產(chǎn)能80000噸的甲硫氨酸加工廠。該路線以葡萄糖為基質(zhì)，利用微生物發(fā)酵法生產(chǎn)琥珀酰高絲氨酸，隨后用酶將這一中間產(chǎn)物轉(zhuǎn)化成甲硫氨酸和琥珀酸。如圖3所示，經(jīng)計(jì)算，這種全新的發(fā)酵/化學(xué)法聯(lián)合工藝生產(chǎn)的L-甲硫氨酸成本略高于化學(xué)合成法[6]。

3面臨的問(wèn)題及展望

3.1發(fā)酵法生產(chǎn)面臨的問(wèn)題和建議

甲硫氨酸與其他氨基酸相比至今難以實(shí)現(xiàn)發(fā)酵法生產(chǎn)，綜合上文所述，總結(jié)了以下三個(gè)方面原因和建議：

3.1.1硫源的利用效率

甲硫氨酸與其他氨基酸最大的不同即對(duì)硫源的需求，而發(fā)酵法應(yīng)用最普遍的硫源為硫酸鹽，需消耗大量NADPH，但生物體能提供的NADPH有限；硫化物對(duì)NADPH需求量雖少，但因多有毒且穩(wěn)定性差，不適用于培養(yǎng)基；硫代硫酸鹽兼具氧化性與還原性，應(yīng)該對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步選擇和研究。甲硫醇作為硫和甲基的綜合供體，可以縮短代謝途徑并為最后一步提供更多甲基。因此，應(yīng)該對(duì)硫代硫酸鹽與甲硫醇或二甲基二硫的復(fù)合使用進(jìn)行新的嘗試。提高NADPH的供應(yīng)量也是菌株改造的策略之一。

3.1.2代謝途徑調(diào)控的改造硫和甲基的參與已經(jīng)使代謝途徑增長(zhǎng)，而合成途徑中涉及到諸多反饋抑制性酶，進(jìn)一步削弱了代謝流。如何確定關(guān)鍵酶、發(fā)現(xiàn)酶的活性中心及抑制劑結(jié)合位點(diǎn)，并進(jìn)一步識(shí)別關(guān)鍵殘基成為一個(gè)艱巨的課題。通過(guò)半理性設(shè)計(jì)，本課題組已找出北京棒桿菌(Corynebacteriumpekinense)天冬氨酸激酶與抑制劑結(jié)合位點(diǎn)有直接或間接作用的所有關(guān)鍵氨基酸殘基，并通過(guò)突變解除反饋抑制得到高活力菌株。2013年，李慧穎[32]得到突變體R169H，酶活較突變前提高2.3倍；同年，郭永玲[33]得到突變體T361N、A362I，酶活分別提高47.99倍、34.60倍；2014年，任軍等[34]得到突變體G277K，酶活提高9.48倍；同年，朱運(yùn)明等[35]得到突變體G377F，酶活提高9.3倍。此外，類(lèi)似的單基因修飾研究缺少全面性和持續(xù)性，還應(yīng)對(duì)改造前后的代謝流變化進(jìn)行對(duì)比分析，嘗試針對(duì)改造后的缺陷進(jìn)行多基因修飾，繼續(xù)對(duì)甲硫氨酸產(chǎn)量是否提高進(jìn)行試驗(yàn)。較成功的理性設(shè)計(jì)在甲硫氨酸同族氨基酸——賴(lài)氨酸生產(chǎn)中有成功的先例。2013年，SKind等人[36]根據(jù)TCA循環(huán)和賴(lài)氨酸合成途徑相關(guān)知識(shí)，通過(guò)敲除sucCD在琥珀酰輔酶A合成酶水平上有目的性地阻斷TCA循環(huán)，使其與賴(lài)氨酸合成途徑相結(jié)合，增加目的產(chǎn)物合成途徑代謝流，產(chǎn)量提高60%。由于理性設(shè)計(jì)需要大量全面準(zhǔn)確的生物學(xué)信息，直接針對(duì)代謝流的整合在甲硫氨酸研究領(lǐng)域還需要嘗試和突破。

3.1.3關(guān)鍵酶在代謝過(guò)程中的穩(wěn)定性

在大腸桿菌和根癌土壤桿菌中均證實(shí)了高絲氨酸酰基轉(zhuǎn)移酶(homoserinetranssuccinylase,HTS)的不穩(wěn)定性，這可能也是賴(lài)氨酸和蘇氨酸易發(fā)酵生產(chǎn)，而同一途徑下游的甲硫氨酸卻一直難以實(shí)現(xiàn)發(fā)酵生產(chǎn)的重要原因。其極端不耐熱和易被蛋白酶分解這兩大特性，是發(fā)酵法面臨的難題。對(duì)Biran等人發(fā)現(xiàn)的四種可能分解HTS的蛋白酶進(jìn)行修飾，或與嗜熱菌關(guān)鍵基因整合都是菌株改造可以嘗試的方向。此外，甲硫氨酸向胞外輸出的研究尚不成熟，可在菌株改造后，對(duì)胞內(nèi)組分進(jìn)行量化分析，以探索胞內(nèi)甲硫氨酸產(chǎn)量最大時(shí)的條件，以及能分泌到胞外營(yíng)養(yǎng)缺陷型菌種選育。

3.2酶法生產(chǎn)面臨的問(wèn)題和建議

第2篇：生物技術(shù)進(jìn)展范文

論文關(guān)鍵詞：固定化微生物技術(shù),污水處理,方法分類(lèi),載體

由于固定化微生物技術(shù)可固定經(jīng)篩選出的能降解特定物質(zhì)的優(yōu)勢(shì)菌屬，因此該技術(shù)的應(yīng)用能使污水處理系統(tǒng)專(zhuān)一性、耐受性增強(qiáng)，處理效果穩(wěn)定，運(yùn)行管理簡(jiǎn)單，降解效率明顯優(yōu)于傳統(tǒng)。因此，近年來(lái)固定化微生物技術(shù)已成為各國(guó)學(xué)者研究的熱點(diǎn)課題，并且已有部分研究成果由實(shí)驗(yàn)室走向?qū)嶋H應(yīng)用階段。本文就現(xiàn)有的固定化微生物技術(shù)進(jìn)行了分類(lèi)，介紹了各種固定化微生物技術(shù)所常用的載體在污水處理中的研究與應(yīng)用，對(duì)各種固定化微生物技術(shù)的優(yōu)劣性和適用范圍進(jìn)行了比較與總結(jié)，最后對(duì)該方法在污水處理中的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行了展望。

1 固定化微生物技術(shù)及分類(lèi)

作者簡(jiǎn)介：夏冰，(1985-)，男，江西南豐，青島大學(xué)在讀碩士研究生,主要研究方向?yàn)榄h(huán)境生物技術(shù)。E-mail:meilisanzhu@yahoo.com.cn

固定化微生物技術(shù)是從60年代開(kāi)始發(fā)展起來(lái)的新型技術(shù)。固定化微生物技術(shù)是指用物理或化學(xué)方法將游離微生物細(xì)胞、動(dòng)植物細(xì)胞、細(xì)胞器或酶限制或定位在某一特定空間范圍內(nèi)，保留其固有的催化活性，并能被重復(fù)和連續(xù)使用技術(shù)。采用固定化微生物技術(shù)有以下優(yōu)點(diǎn)：有利于提高生物反應(yīng)器內(nèi)微生物濃度和純度，縮短反應(yīng)所需的時(shí)間，降低處理設(shè)施的工程投資和造價(jià)；有利于反應(yīng)器的固液分離，反應(yīng)易于控制，污泥產(chǎn)生量少；有利于除氮和除去高濃度有機(jī)物或其他難降解的有毒有害物質(zhì)，可免除污泥處理的二次污染等。由于其在廢水處理方面的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，在近十幾年獲得了迅速的發(fā)展。它已由原來(lái)的單一固定化酶、固定化微生物細(xì)胞發(fā)展到固定化動(dòng)植物細(xì)胞、固定化細(xì)胞器、固定化原生質(zhì)體、固定化微生物分生孢子以及酶與微生物細(xì)胞、好氧微生物與厭氧微生物的聯(lián)合固定化[1]等。

目前固定化微生物技術(shù)的方法分類(lèi)多種多樣，根據(jù)微生物細(xì)胞與載體的作用力及作用形式、微生物細(xì)胞被固定的狀態(tài)以及載體的性質(zhì)將固定化微生物技術(shù)分為以下五類(lèi)：吸附法、包埋法、交聯(lián)法、自固定化法和介質(zhì)截留法。

1.1吸附法

吸附法在固定化微生物技術(shù)處理污水中是研究最早、應(yīng)用較廣泛、技術(shù)也較成熟的方法。在大多數(shù)生物膜反應(yīng)器啟動(dòng)的早期，所應(yīng)用的都是吸附法的原理。吸附法包括物理吸附和離子吸附兩類(lèi)。物理吸附是使用高度吸附能力的硅膠、活性炭等吸附劑將微生物吸附到表面使之固定化；離子吸附則是根據(jù)微生物在解離狀態(tài)下因靜電引力的作用而固著于帶有相異電荷的離子交換劑上。該方法操作簡(jiǎn)單,微生物固定過(guò)程對(duì)細(xì)胞活性的影響小,條件溫和。但這種方法結(jié)合的細(xì)胞數(shù)量有限,反應(yīng)穩(wěn)定性和重復(fù)性差,所固定的微生物數(shù)目受所用載體的種類(lèi)及其表面積的限制[2]，所以需要進(jìn)行改進(jìn)。同時(shí)微生物與載體間的吸附強(qiáng)度也不夠牢固,故載體的選擇是關(guān)鍵。

1.2包埋法

包埋法是將微生物細(xì)胞截留在水不溶性的凝膠聚合物孔隙的網(wǎng)絡(luò)空間中,通過(guò)聚合作用,或通過(guò)離子網(wǎng)絡(luò)形成,或通過(guò)沉淀作用,或改變?nèi)軇囟?、pH值使細(xì)胞截留。凝膠聚合物的網(wǎng)絡(luò)可以阻止細(xì)胞的泄漏,同時(shí)能讓底物滲入和產(chǎn)物擴(kuò)散出來(lái)。包埋法又可分為高分子合成包埋、離子網(wǎng)絡(luò)包埋及沉淀包埋。該法操作簡(jiǎn)單，對(duì)微生物活性影響小，可將微生物鎖定在特定的高分子網(wǎng)絡(luò)中，因此制作的固定化微生物小球的強(qiáng)度高。包埋法是目前制備固定化微生物最常用、研究最廣泛的方法。

1.3交聯(lián)法

交聯(lián)法是利用兩個(gè)或兩個(gè)以上的功能基團(tuán)，使微生物菌體相互連接成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，即使功能基團(tuán)直接與微生物細(xì)胞表面的反應(yīng)基團(tuán)如氨基、羥基等進(jìn)行互聯(lián)，形成共價(jià)鍵而達(dá)到固定化的目的。使用該方法,微生物細(xì)胞間的結(jié)合強(qiáng)度高,穩(wěn)定性好,經(jīng)得起溫度和pH 值等的劇烈變化。但是由于在形成共價(jià)鍵的過(guò)程中反應(yīng)條件過(guò)于劇烈，往往會(huì)對(duì)微生物細(xì)胞的活性造成較大的影響，而且適用于此類(lèi)固定化的交聯(lián)劑大多比較昂貴，因而其在實(shí)際應(yīng)用中受到一定的限制。

1.4自固定化法

自固定化法又稱(chēng)為無(wú)載體固定化法，這種方法是一種全新的概念:在自絮凝顆粒形成過(guò)程中,同時(shí)形成了微生物的適宜生態(tài)環(huán)境,使之有利于微生物代謝之間的協(xié)調(diào)或者說(shuō)有利于微生物之間生物信息的傳遞[3]。這種方法與其他的固定化方法相比，具有傳質(zhì)擴(kuò)散阻力小，細(xì)胞顆粒整體活性高，固定化方法簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)，將在環(huán)境工程中的污水處理領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用[4]。

1.5 介質(zhì)截留法

介質(zhì)截留法是通過(guò)特殊的孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)將酶、微生物或動(dòng)植物細(xì)胞等固定截留在具有特定功能的載體內(nèi)，或?qū)⒚浮⑽⑸锘騽?dòng)植物細(xì)胞限制在一定的空間范圍內(nèi)，微生物細(xì)胞不能透過(guò)此孔網(wǎng)結(jié)構(gòu)，但底物和產(chǎn)物可以通過(guò)，從而實(shí)現(xiàn)廢水的生化反應(yīng)和分離同時(shí)進(jìn)行。介質(zhì)截留法可以通過(guò)控制介質(zhì)的孔徑選擇性的控制底物和產(chǎn)物的擴(kuò)散，防止微生物細(xì)胞的泄露，可以使基質(zhì)與微生物細(xì)胞充分接觸，從而有效的反應(yīng)。所以介質(zhì)截留法是一項(xiàng)很有發(fā)展前景的工藝。

2 載體的特點(diǎn)

要完成微生物的固定化，關(guān)鍵是要選擇一種合適的微生物載體。不同的固定化微生物技術(shù)方法需要不同種類(lèi)的載體。雖然隨著材料學(xué)與生物學(xué)的不斷發(fā)展與結(jié)合，關(guān)于各種固定化微生物方法的最適載體有待進(jìn)一步的研究與討論，但所有載體都應(yīng)具備如下特點(diǎn)：（1）具有抗物理降解、抗化學(xué)降解、抗生物降解的穩(wěn)定性，具有一定的機(jī)械強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。在一定PH值和溫度下，不容易被破壞。（2）固定化方法簡(jiǎn)單、易行，固定化條件盡可能溫和。（3）能夠控制固定化微生物顆粒的大小和孔隙度。（4）載體所使用的材料價(jià)廉易得，固定化成本低。（5)固定化系統(tǒng)使底物、產(chǎn)物和其他代謝產(chǎn)物能夠自由擴(kuò)散。（6)載體對(duì)微生物來(lái)說(shuō)是惰性的，不會(huì)損傷細(xì)胞。（7)單位體積的固定化系統(tǒng)擁有盡可能多的微生物，以便更好地起到生物催化作用。

3 固定化微生物技術(shù)的展望

各種固定化方面都有自身的優(yōu)缺點(diǎn)，沒(méi)有一種在所有污水處理中都適用的方法，在實(shí)際應(yīng)用中要根據(jù)污水水質(zhì)、水力負(fù)荷、操作條件等情況選擇合適的方法。表一列舉了各種固定化方法的比較。

表1 各種固定化方法的比較

Table 1 the comparison of immobilized microorganisms manner

 

性能        吸附法       包埋法       交聯(lián)法     自固定化法      介質(zhì)截留法  

固化成本         低          低         適中       低             適中             

制備難度         易          適中       適中       易             適中             

穩(wěn)定性能         低          高         高         低             高               

結(jié)合能力         弱          適中       強(qiáng)         適中           高               

存活能力         高          高         低         適中           高               

活性保留         高          適中       低         高             高               

適用性能         適中        大         小         大             適中             

第3篇：生物技術(shù)進(jìn)展范文

關(guān)鍵詞：生物工程技術(shù)；進(jìn)展；現(xiàn)狀

生物工程包括基因工程、細(xì)胞工程、微生物工程發(fā)酵工程、酶工程和生物反應(yīng)器工程。在這五大領(lǐng)域中，基因工程是根據(jù)人類(lèi)的需要對(duì)DNA進(jìn)行設(shè)計(jì)，使生物表現(xiàn)出新的性狀。細(xì)胞工程是根據(jù)遺傳需要進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)。酶工程利用生物反應(yīng)裝置，產(chǎn)生人類(lèi)所需要的產(chǎn)品。近年來(lái)，生物工程在農(nóng)學(xué)、醫(yī)藥學(xué)、醫(yī)學(xué)等方面都有新的收獲，這些收獲離不開(kāi)我國(guó)科技工作者的努力，他們充分發(fā)揮了自己的潛力，為人們提供了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

1生物工程技術(shù)在農(nóng)學(xué)領(lǐng)域的進(jìn)展

1.1改良種子的蛋白質(zhì)儲(chǔ)量

生物工程技術(shù)近幾年來(lái)發(fā)展迅速，可利用生物工程技術(shù)提高農(nóng)作物中蛋白質(zhì)的含量，在農(nóng)業(yè)中廣泛運(yùn)用，顯示出巨大的經(jīng)濟(jì)效益，比如，單雙子葉植物中的氨基酸含量不同，雙子葉植物的賴(lài)氨酸含量高，甲硫氨酸的含量不足，而單子葉植物恰恰相反。利用基因工程將二者的蛋白質(zhì)基因互換，能夠提高單雙子葉蛋白質(zhì)的豐富程度，使二者營(yíng)養(yǎng)價(jià)值更豐富。利用我國(guó)豐富的衍生資源，尋找氨基酸蛋白質(zhì)含量豐富的植物，通過(guò)人工改造和合成，將基因轉(zhuǎn)移到需要改進(jìn)的植物中去。

1.2快速無(wú)性繁殖，提高存活率

在自然狀態(tài)下，植物的繁殖需要經(jīng)過(guò)傳粉受精，但是所需的周期較長(zhǎng)，而且會(huì)受到溫度、濕度以及病蟲(chóng)害的影響，成活率低。植物細(xì)胞具有全能性，通過(guò)選擇植物不同部位的組織細(xì)胞，進(jìn)行組織培養(yǎng)，能夠?qū)崿F(xiàn)植物的快速繁殖。對(duì)于一些稀有的、名貴的花卉，比如一品紅、南洋金花等，無(wú)性繁殖不僅可以降低培育成本，還不受季節(jié)的限制。利用基因工程進(jìn)行生物載體細(xì)胞注射，注入抗病毒基因，通過(guò)基因的轉(zhuǎn)錄、表達(dá)，培育出生命力強(qiáng)的作物，能夠提高我國(guó)的糧食產(chǎn)量，提高農(nóng)民的收入，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

1.3提高儲(chǔ)存能力

果蔬在收獲時(shí)，會(huì)在運(yùn)輸途中因?yàn)橄x(chóng)害和自身的腐爛造成大量的損失。成熟的果蔬會(huì)逐漸變軟，不利于存儲(chǔ)，主要是因?yàn)樵诠叱墒斓倪^(guò)程中，自身會(huì)產(chǎn)生乙烯，乙烯具有催熟的作用。生物工程技術(shù)利用反義技術(shù)抑制乙烯合成酶的活性，降低果蔬在成熟過(guò)程中乙烯的分泌。水果中的多聚半乳糖醛酸酶能降解細(xì)胞壁導(dǎo)致水果在成熟過(guò)程中變軟，通過(guò)向基因組中轉(zhuǎn)入多聚半乳糖醛酸酶的反義基因，就可起到延緩變軟的良好效果，從而延遲變軟腐敗的時(shí)間，使果蔬能夠長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)存，減少了經(jīng)濟(jì)損失。

2生物工程技術(shù)在食品領(lǐng)域的發(fā)展

2.1研究新的可食用資源

隨著人口的增加，我們面臨的不僅僅是住房能源的缺乏，食品的不足也是我們必須考慮的，生物工程技術(shù)在食品開(kāi)發(fā)方面做出了很大貢獻(xiàn)。微生物食品，利用生物工程技術(shù)對(duì)螺旋藻進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)它蛋白質(zhì)含量高，碳水化合物豐富，脂肪膽固醇含量低，有著很高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。昆蟲(chóng)類(lèi)蛋白質(zhì)，科學(xué)家運(yùn)用生物工程技術(shù)在蠅蛆的體內(nèi)提取純度很高的幾丁質(zhì)。轉(zhuǎn)基因食品的研究近年來(lái)也非常熱門(mén)，雖然在食用上存在爭(zhēng)議，但是轉(zhuǎn)基因食品有著很高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，微量元素的含量也很豐富。

2.2食品加工

通過(guò)基因?qū)爰夹g(shù)，可以獲得高產(chǎn)蛋白質(zhì)和氨基酸的作物。利用基因工程來(lái)調(diào)節(jié)淀粉合成過(guò)程定酶的含量或幾種酶之間的比例，從而達(dá)到增加淀粉含量或獲得特性獨(dú)特、品質(zhì)優(yōu)良的新型淀粉。酶工程的應(yīng)用也是生物工程在食品領(lǐng)域的重要代表，可以利用酶的催化性質(zhì)，將原材料催化成需要的物質(zhì)。比如淀粉酶的催化，能夠使面包更加松軟、可口。細(xì)胞工程在食品加工方面應(yīng)用也很廣泛，比如運(yùn)用細(xì)胞融合技術(shù)，將黃曲霉菌的種間細(xì)胞融合，選育出優(yōu)良的菌株。食品的口感和營(yíng)養(yǎng)也與生物工程技術(shù)息息相關(guān)。

2.3食品安全檢測(cè)

病從口入，許多疾病都是因?yàn)槭称钒踩珕?wèn)題導(dǎo)致的。比如，英國(guó)的瘋牛病和日本的口蹄疫，以及現(xiàn)在流行的禽流感，都是食品衛(wèi)生問(wèn)題導(dǎo)致的，因此食品安全檢測(cè)技術(shù)尤為重要?，F(xiàn)在用于食品安全檢測(cè)的生物工程技術(shù)有生物傳感器技術(shù)、免疫學(xué)方法、分子生物學(xué)技術(shù)和生物芯片等。生物傳感器通過(guò)將待測(cè)物質(zhì)的濃度轉(zhuǎn)換成不同的電信號(hào)來(lái)檢測(cè)物質(zhì)的含量。免疫學(xué)預(yù)測(cè)是根據(jù)抗原和抗體的特異性結(jié)合，利用不同病菌對(duì)不同物質(zhì)的反應(yīng)不同進(jìn)行特異性識(shí)別，檢測(cè)食品是否安全。生物工程技術(shù)的應(yīng)用能夠改善人們的膳食結(jié)構(gòu)，提高人們的健康水平。

3生物工程技術(shù)在醫(yī)藥領(lǐng)域的發(fā)展

3.1生物工程制藥

生物工程制藥是對(duì)微生物和微量元素進(jìn)行處理，以細(xì)胞為基礎(chǔ)，使用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)使生物產(chǎn)生人類(lèi)需要的物質(zhì)。基因工程主要用來(lái)研發(fā)新的藥物，一些藥物用傳統(tǒng)的方法很難被制造出來(lái)，造價(jià)也非常昂貴，普通患者根本消費(fèi)不起。通過(guò)基因工程表達(dá)基因片段，降低制藥的成本，造福人類(lèi)，同時(shí)也能提高藥物的純度，提高藥效。運(yùn)用細(xì)胞工程技術(shù)培養(yǎng)細(xì)胞、組織，再利用這些組織生產(chǎn)出對(duì)疾病治療有幫助的藥品，縮短了制藥的周期，為人類(lèi)的健康帶來(lái)福音。

3.2疾病的診斷

基因突變和外源基因的入侵是造成人類(lèi)絕大部分疾病的一個(gè)重要因素。我們可以從基因的水平進(jìn)行分析，檢測(cè)疾病，這也是近些年來(lái)我國(guó)生物工程技術(shù)的發(fā)展方向。我國(guó)的基因檢測(cè)技術(shù)主要有DNA探針技術(shù)、合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)、生物芯片技術(shù)，這些技術(shù)能盡早檢測(cè)出病原性物質(zhì)，早發(fā)現(xiàn)早治療?；蛐酒沁\(yùn)用生物工程技術(shù)進(jìn)行疾病檢測(cè)的一個(gè)重要方法，可以對(duì)樣品進(jìn)行大量分析與檢測(cè)。我國(guó)科研人員已經(jīng)研究出許多遺傳病的基因序列，根據(jù)這些基因序列，制成基因探針，對(duì)各種疾病進(jìn)行檢測(cè)，具有針對(duì)性強(qiáng)、靈敏度高的特點(diǎn)。

3.3疾病的治療與預(yù)防

我國(guó)在疾病的治療與預(yù)防方面也運(yùn)用了生物工程技術(shù)?；蛑委熂夹g(shù)有了很大的突破，通過(guò)干細(xì)胞的移植進(jìn)行腫瘤和自身免疫系統(tǒng)疾病的治療也有很好的療效。轉(zhuǎn)基因和克隆技術(shù)也逐漸成熟，在器官移植的過(guò)程中，為了減少肌體的排異反應(yīng)，可以對(duì)自身器官進(jìn)行克隆，為器官移植做出了巨大貢獻(xiàn)。在疾病的預(yù)防方面，我國(guó)研制的基因工程乙肝疫苗已經(jīng)大規(guī)模投入市場(chǎng)，還有許多疫苗正在研制過(guò)程中，也取得了不小的成果。生物工程技術(shù)在疾病預(yù)防中起到了很好的社會(huì)效益。

4結(jié)語(yǔ)

生物工程技術(shù)被視為當(dāng)今世界的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，在醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、化工、食品等眾多產(chǎn)業(yè)中都有著很高的使用率，對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著很大的推動(dòng)作用，為醫(yī)學(xué)的發(fā)展提供了寶貴的技術(shù)資源和信息資源。雖然生物工程技術(shù)的研究還有許多瓶頸和難題，但是隨著科技的進(jìn)步，這些問(wèn)題會(huì)逐漸解決。只要我們把眼光放長(zhǎng)遠(yuǎn)一點(diǎn)，加大對(duì)生物工程技術(shù)的資金投入，重視生物工程技術(shù)的研究，就一定會(huì)有所收獲，為社會(huì)產(chǎn)生更多的效益，全面改善人們的生活。

作者:姜加良 單位:吉林工商學(xué)院

參考文獻(xiàn)：

［1］陳章良.植物基因工程研究［M］.北京：北京大學(xué)出版社，1992：1-20.

第4篇：生物技術(shù)進(jìn)展范文

P鍵詞：營(yíng)林技術(shù)；有害生物防治；應(yīng)用進(jìn)展；發(fā)展趨勢(shì)

森林有害生物對(duì)森林長(zhǎng)遠(yuǎn)健康發(fā)展有一定的阻礙作用，會(huì)對(duì)森林造成嚴(yán)重復(fù)雜的危害。我們?cè)趯?shí)際進(jìn)行森林有害生物防止工作時(shí)，可遵循以下原則：預(yù)防為主、綜合防控、以法治理、促進(jìn)健康。利用病蟲(chóng)與森林的辯證關(guān)系對(duì)病蟲(chóng)害進(jìn)行防治就是指綜合防控。在營(yíng)林技術(shù)的基礎(chǔ)上根據(jù)實(shí)際情況對(duì)林業(yè)資源實(shí)施科學(xué)合理的管理施手段，對(duì)保護(hù)環(huán)境以及促進(jìn)林木速生豐產(chǎn)有一定的意義。

一、營(yíng)林措施控制森林病蟲(chóng)害

營(yíng)林措施因其強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)以及特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用推廣，對(duì)森林病蟲(chóng)害治理與防治工作起到一定的促進(jìn)作用。天牛是森林資源高發(fā)病蟲(chóng)害之一，營(yíng)林技術(shù)可對(duì)其進(jìn)行有效管理與控制，在根源上對(duì)其治理，促進(jìn)森林資源的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。

1.清理蟲(chóng)害木降低蟲(chóng)口密度

在實(shí)際進(jìn)行病蟲(chóng)害治理后工作時(shí)，應(yīng)以控制擴(kuò)散源頭為基礎(chǔ)工作，對(duì)幼林及時(shí)進(jìn)行蟲(chóng)害木清理，要求相關(guān)工作人員嚴(yán)格按照技術(shù)要求進(jìn)行工作，將被病蟲(chóng)危害的林木進(jìn)行及時(shí)清除，防止病蟲(chóng)害對(duì)周?chē)】禈?shù)木造成傳染。清除工作完成后選用新的樹(shù)種進(jìn)行造林工程，在實(shí)際進(jìn)行樹(shù)種選擇工作時(shí)，一定要注意所選樹(shù)種對(duì)天牛一定有抗性。對(duì)該種病蟲(chóng)害的危害程度進(jìn)行有效控制，最好將其控制在經(jīng)濟(jì)允許水平線以?xún)?nèi)。為實(shí)現(xiàn)蟲(chóng)口密度大幅度下降的目標(biāo)，必須對(duì)危害嚴(yán)重樹(shù)木進(jìn)行及時(shí)清除。

2.采用伐根嫁接技術(shù)快速恢復(fù)林分

對(duì)蟲(chóng)害立木進(jìn)行及時(shí)清除助于對(duì)受災(zāi)面積進(jìn)行有效控制，但是對(duì)環(huán)境以及森林資源造成嚴(yán)重影響與破壞，所以對(duì)林地的更新與恢復(fù)是病蟲(chóng)害治理工作完成后的首要任務(wù)，為實(shí)現(xiàn)快速回復(fù)林分目標(biāo)，我們可以采用伐根嫁接這一方式進(jìn)行樹(shù)林更新。實(shí)踐表明，該項(xiàng)技術(shù)具有強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)以及特點(diǎn)，后被廣泛推廣使用。

3.設(shè)置隔離帶阻隔害蟲(chóng)

遷飛以及擴(kuò)散是森林病蟲(chóng)害的顯著特點(diǎn)，食性單一的害蟲(chóng)這一特點(diǎn)更加顯著，有害口昆蟲(chóng)處于幼蟲(chóng)時(shí)不能進(jìn)行長(zhǎng)距離遷移，根據(jù)這一特性我們可設(shè)置隔離帶，對(duì)幼蟲(chóng)轉(zhuǎn)移危害進(jìn)行有效阻止。

二、林技術(shù)實(shí)施中存在的問(wèn)題

運(yùn)用營(yíng)林技術(shù)防治有害生物雖然取得了長(zhǎng)足進(jìn)展，但在實(shí)施過(guò)程中仍存在很多困難和問(wèn)題，其優(yōu)勢(shì)未得到充分的利用和發(fā)揮，還需不斷加強(qiáng)和完善。主要表現(xiàn)在：

一是盡管提倡造林規(guī)劃設(shè)計(jì)中應(yīng)有林業(yè)有害生物防治內(nèi)容，但多只停留在理論上，未真正做到營(yíng)林與森防部門(mén)的緊密結(jié)合，未落實(shí)到具體行動(dòng)中。二是由于營(yíng)林措施周期長(zhǎng)，涉及因素多，實(shí)施相對(duì)困難，一些抗性樹(shù)種的推廣及樹(shù)種混交、撫育等措施難以大面積實(shí)施。因而，多數(shù)地區(qū)仍以營(yíng)造單一樹(shù)種的純林為主，管理較粗放，林分質(zhì)量不高。三是對(duì)森林健康、森林生態(tài)系統(tǒng)防御有害生物的認(rèn)識(shí)還不到位，在營(yíng)林活動(dòng)中不能做到適地適樹(shù)，科學(xué)規(guī)劃。四是在有害生物防治中存在誤區(qū)，常寄希望于某一種措施或藥劑就達(dá)到控制有害生物的目的，從有害生物的發(fā)生發(fā)展特性來(lái)看，這是很難做到的。

三、用營(yíng)林措施防御林業(yè)有害生物發(fā)展趨勢(shì)

1.抗性育種具有廣闊的前景

隨著科技發(fā)展的日新月異，在傳統(tǒng)育種的基礎(chǔ)上，生物技術(shù)育種已取得很大進(jìn)展，但在林木分子生物學(xué)基礎(chǔ)研究、轉(zhuǎn)基因的表達(dá)水平、一些轉(zhuǎn)化基因的組成型表達(dá)對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的影響、昆蟲(chóng)對(duì)歷殺蟲(chóng)晶體蛋白產(chǎn)生抗性等方面仍需進(jìn)行不懈的探索。傳統(tǒng)的引種、選種、雜交育種等在一段時(shí)間內(nèi)可能仍是育種的重要方法，但生物技術(shù)育種將是抗性育種的熱點(diǎn)，其研發(fā)速度會(huì)不斷加快。在不遠(yuǎn)的將來(lái)，林木抗性育種將發(fā)揮越來(lái)越重要的作用，特別是隨著分子生物學(xué)的飛速發(fā)展及基因定位、克隆、轉(zhuǎn)化、分子標(biāo)記、圖譜構(gòu)建等技術(shù)的日益成熟，給林木抗性育種提供了越來(lái)越多的輔助育種手段。將各種生物技術(shù)手段與需要緊密結(jié)合，有目的的培育具不同抗性的優(yōu)良品種，對(duì)培育健康森林、減少防治成本、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)控制都將起到不可估量的作用。

2.以營(yíng)林措施為基礎(chǔ)的生態(tài)控制應(yīng)是未來(lái)林業(yè)有害生物控制的主要方向

生態(tài)控制指對(duì)有害生物種群生存的環(huán)境進(jìn)行合理和最優(yōu)的調(diào)控，使其種群生長(zhǎng)速率回復(fù)到較低的半自然狀態(tài)，逐步喪失危害性。生態(tài)控制的基本思想是：從森林生態(tài)系統(tǒng)整體功能出發(fā)，在充分了解森林生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能和演替規(guī)律及其森林生態(tài)系統(tǒng)與周?chē)h(huán)境、周?chē)锖头巧镆蛩氐年P(guān)系前提下，充分掌握各種益、害生物種群的發(fā)生消長(zhǎng)規(guī)律，全面考慮各項(xiàng)措施的控制效果、相互關(guān)系、連鎖反應(yīng)及對(duì)林木生長(zhǎng)發(fā)育的影響，通過(guò)調(diào)控森林生態(tài)系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)并輔以生理生化過(guò)程的調(diào)控，有利于有益生物的生長(zhǎng)，控制有害生物的生長(zhǎng)，以實(shí)現(xiàn)森林生態(tài)系統(tǒng)高生產(chǎn)力、高生態(tài)效益及持續(xù)控制有害生物和保持生態(tài)系統(tǒng)平衡的目標(biāo)。策略是利用寄主與有害生物、寄主與天敵、寄主與生態(tài)環(huán)境、有害生物與天敵、有害生物與環(huán)境問(wèn)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)關(guān)系來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)有害生物的控制與管理，而不是直接采用廣譜性化學(xué)藥劑殺滅有害生物。核心是通過(guò)生態(tài)化的方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)林業(yè)有害生物發(fā)生的生態(tài)環(huán)境及其相關(guān)生物的合理或最優(yōu)利用和最適調(diào)控，以實(shí)現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)高生產(chǎn)力和生態(tài)化的目標(biāo)舊5。37J。

可見(jiàn)，營(yíng)林技術(shù)在生態(tài)控制中具有重要地位，已有研究人員在楊樹(shù)潰瘍病和爛皮病防治中進(jìn)行嘗試，盡管目前在理論和實(shí)踐方面都處于初級(jí)階段，但是生態(tài)控制在未來(lái)的林業(yè)有害生物控制中具有廣闊的前景，是林業(yè)有害生物控制的主流方向。

四、結(jié)語(yǔ)

我們要真正做到宜喬則喬、宜灌則灌、宜草則草，確定合理主伐期，對(duì)已感染森林病蟲(chóng)害的林分和成熟林分及時(shí)進(jìn)行更新改造，并在政策上予以扶持，以調(diào)動(dòng)群眾造林積極性，使廣大群眾在從事林業(yè)生產(chǎn)中得到實(shí)惠。同時(shí)大力營(yíng)造混交林，以實(shí)現(xiàn)林木多樣性，變當(dāng)前林業(yè)建設(shè)受制于病蟲(chóng)災(zāi)害的被動(dòng)局面為主動(dòng)局面。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張海霞.淺議營(yíng)林技術(shù)對(duì)林業(yè)有害生物的控制效果[J].民營(yíng)科技，2013（11）.

[2] 高運(yùn)濤.淺議營(yíng)林技術(shù)對(duì)林業(yè)有害生物的控制效果[J].科技致富向?qū)В?013（18）.

第5篇：生物技術(shù)進(jìn)展范文

關(guān)鍵詞 農(nóng)資競(jìng)爭(zhēng)；無(wú)人直升機(jī)；植保技術(shù)；飛行植保

中圖分類(lèi)號(hào) S252 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2013）03-0136-03

當(dāng)今世界普遍興起的綠色農(nóng)業(yè)、有機(jī)農(nóng)業(yè)、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)和數(shù)字農(nóng)業(yè)[1]，迫切需要植保技術(shù)的變革，研發(fā)相應(yīng)的綠色植保、有機(jī)植保、精準(zhǔn)植保、數(shù)字植保和飛行植保。其中，飛行植保當(dāng)是日益興旺的新興產(chǎn)業(yè)。飛行植保就是用飛機(jī)防治農(nóng)林業(yè)病蟲(chóng)草害或相關(guān)的作業(yè)，也可稱(chēng)為空中植保、航空植?；蝻w機(jī)植保技術(shù)。近年來(lái)，由于受全球氣候異常、生態(tài)環(huán)境惡化等因素的影響，我國(guó)農(nóng)作物病蟲(chóng)草害發(fā)生的面積在不斷擴(kuò)大，暴發(fā)性的病蟲(chóng)害災(zāi)難時(shí)常發(fā)生，造成了嚴(yán)重的后果，病蟲(chóng)草害防治的面積、病情和難度都在加大。以前，我國(guó)的飛機(jī)防治多采用固定翼飛機(jī)，這類(lèi)飛機(jī)的起飛和著陸必須使用跑道，飛行速度快，作業(yè)效率高，但是藥物漂移較多，精準(zhǔn)度較差，容易造成農(nóng)藥浪費(fèi)和環(huán)境污染。因此，不適應(yīng)于復(fù)雜地形作業(yè)或障礙物多的作業(yè)環(huán)境以及家庭聯(lián)產(chǎn)承包的中、小田塊的病蟲(chóng)害防治，更不適應(yīng)慢速度的超低空飛行防治作業(yè)。另外，由于病蟲(chóng)害的突發(fā)性（如2012年?yáng)|北地區(qū)暴發(fā)的玉米粘蟲(chóng)），一般的地面噴霧設(shè)備或人工噴灑由于效率太低，根本不能及時(shí)撲滅病蟲(chóng)害，同時(shí)安全性也很差。近年來(lái)，無(wú)人直升機(jī)噴霧設(shè)備的研究與應(yīng)用在美國(guó)、日本、韓國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家得到了快速的發(fā)展[2-4]。在我國(guó)，由于缺乏先進(jìn)的無(wú)人直升機(jī)植保技術(shù)和控制裝置，使我國(guó)飛行植保的應(yīng)用水平不適應(yīng)我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展的需要，因此借鑒發(fā)達(dá)國(guó)家飛行植保發(fā)展的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合我國(guó)現(xiàn)狀探索符合我國(guó)國(guó)情的飛行植保發(fā)展路徑實(shí)屬當(dāng)務(wù)之急。

1 飛行植保的由來(lái)

在飛行植保這個(gè)新興領(lǐng)域，美國(guó)、日本、韓國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家走在前列。他們?cè)谄餍翟O(shè)備研制、藥劑研制、智能化裝備及植保應(yīng)用技術(shù)等方面為我國(guó)提供了可資借鑒的經(jīng)驗(yàn)。

1.1 美國(guó)航空植保由來(lái)已久

美國(guó)航空植保經(jīng)歷了由有人駕駛直升機(jī)植保技術(shù)向無(wú)人機(jī)植保技術(shù)的過(guò)渡。20世紀(jì)中期以后，美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家逐步形成規(guī)模化的大型農(nóng)場(chǎng)，采用專(zhuān)業(yè)化、現(xiàn)代化的生產(chǎn)方式。相應(yīng)地，建立了以大型植保機(jī)械和航空植保為主體的病蟲(chóng)草害防治體系。目前，美國(guó)擁有農(nóng)用飛機(jī)20多個(gè)品種9 000多架（13%為農(nóng)用直升機(jī)），占世界總擁有量的28%，平均2萬(wàn)hm2耕地就有一架農(nóng)用飛機(jī)[5]，65%的農(nóng)業(yè)化學(xué)處理是由飛機(jī)承擔(dān)的。由于美國(guó)面積廣闊，耕地集中在大規(guī)模經(jīng)營(yíng)的家庭農(nóng)場(chǎng)，因此農(nóng)用飛機(jī)以作業(yè)效率較高的有人駕駛固定冀飛機(jī)為主。作業(yè)項(xiàng)目除了包括航空播種、施肥和噴灑農(nóng)藥外，還拓展到人工降雨、森林滅火、空氣清潔、旅游觀光等方面[6]。由于無(wú)人機(jī)起飛時(shí)不需要跑道，在飛行中機(jī)動(dòng)靈活，生存力較強(qiáng)，具有其他一些飛行器不具備的獨(dú)特的飛行能力。目前，美國(guó)60%以上的農(nóng)藥噴施是由專(zhuān)業(yè)的植保公司運(yùn)用無(wú)人智能機(jī)械完成的。

1.2 日本直升機(jī)植保技術(shù)居領(lǐng)先地位

日本直升機(jī)植保技術(shù)居領(lǐng)先地位，從20世紀(jì)90年代起就將無(wú)人直升機(jī)用于大田作物、果樹(shù)和蔬菜的病蟲(chóng)害防治、施肥和品質(zhì)管理上，還應(yīng)用于田間監(jiān)測(cè)，如判斷水稻作物的田間生長(zhǎng)狀態(tài)。早在1990年，日本山葉公司就率先推出了世界第1架有效載荷為20 kg的無(wú)人直升機(jī)，此種飛機(jī)主要用于撒布農(nóng)藥，由于其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)深受農(nóng)民的歡迎。據(jù)2006年資料顯示，日本水稻種植面積近169.2萬(wàn)hm2，且經(jīng)營(yíng)規(guī)模相對(duì)較小。這樣的生產(chǎn)條件非常適合無(wú)人機(jī)的作業(yè)，因?yàn)闄C(jī)身尺寸小、重量輕、操控非常靈活、適應(yīng)區(qū)域廣，作業(yè)效率高、噴灑效果好。因此，日本農(nóng)用無(wú)人機(jī)因其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)得以快速發(fā)展，已經(jīng)從1995年的307架增加到現(xiàn)在的2 400多架，僅YAMAHA用于農(nóng)林業(yè)方面的無(wú)人機(jī)的“RMAX”系列就有1 200架以上，RMAX 無(wú)人直升機(jī)可噴灑農(nóng)藥7～10 hm2/h，一架RMAX每天可噴灑農(nóng)藥80 hm2，而且節(jié)水省藥非常明顯，1 hm2稻田僅用農(nóng)藥1 L，用水7 L?？梢哉f(shuō)，在日本這種無(wú)人直升機(jī)播種、耕作、施肥、噴灑農(nóng)藥、病蟲(chóng)害防治等無(wú)所不能。日本無(wú)人機(jī)的防治面積從1997年的20萬(wàn)hm2增加到2005年的60萬(wàn)hm2，年均增長(zhǎng)20.1%，已經(jīng)超過(guò)了有人駕駛直升機(jī)的防治面積。目前，日本國(guó)內(nèi)水稻種植總面積的45%都靠無(wú)人直升機(jī)來(lái)進(jìn)行病蟲(chóng)害防治[7]。日本總約533.33萬(wàn)hm2農(nóng)田常年保持近3 000架無(wú)人直升機(jī)作業(yè)。日本還重視飛行人才的培養(yǎng)，已經(jīng)取得執(zhí)照的操控人員（飛手）達(dá)到6 000多人。因此，在日本采用無(wú)人機(jī)進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)已成為現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)之一[8]。

1.3 韓國(guó)飛行植?？焖侔l(fā)展

農(nóng)用無(wú)人直升機(jī)于2003年首次引進(jìn)韓國(guó)，其后，每年都在增加數(shù)量，目前全國(guó)共有73架（圖1）。其中約80%歸于各地方的農(nóng)協(xié)會(huì)所有，其余的則是營(yíng)農(nóng)組合法人或個(gè)人接受政府援助購(gòu)置。韓國(guó)的農(nóng)林水產(chǎn)食品部和農(nóng)協(xié)中央會(huì)計(jì)劃以后每年增加100架，到2013年共增加到500架[8]。全羅南道綠色農(nóng)業(yè)科科長(zhǎng)尹成浩說(shuō)：“由于人口架構(gòu)的老齡化和女性化日趨嚴(yán)重，農(nóng)村人口急劇減少，這種情況下只能利用無(wú)人直升機(jī)了，以后還會(huì)利用無(wú)人直升機(jī)來(lái)進(jìn)行播種和噴灑農(nóng)藥，它們的用途會(huì)更廣。”

2 飛行植保在我國(guó)的興起

近年來(lái)，尤其是近2年來(lái)，全國(guó)各地都積極開(kāi)展了無(wú)人直升機(jī)的研發(fā)和應(yīng)用。機(jī)型越來(lái)越多，應(yīng)用范圍越來(lái)越廣，推廣速度越來(lái)越快，技術(shù)研究越來(lái)越深入。

2.1 無(wú)人直升機(jī)飛行植保應(yīng)運(yùn)而興

人們?cè)絹?lái)越深刻地認(rèn)識(shí)到，農(nóng)、林業(yè)生產(chǎn)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中具有突出的位置和重要意義，發(fā)展農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)是有關(guān)國(guó)計(jì)民生的頭等大事。目前，病蟲(chóng)害仍然是我國(guó)發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的“天敵”，每年因病蟲(chóng)害造成的糧食損失在15%以上，防治費(fèi)用也十分可觀。未來(lái)我國(guó)1.2億hm2農(nóng)田將容納年均過(guò)10億元的無(wú)人機(jī)械設(shè)備市場(chǎng)和年均超100億元的植保服務(wù)業(yè)務(wù)量。因此，植物病蟲(chóng)害防治是一項(xiàng)長(zhǎng)期艱巨的任務(wù)。當(dāng)前國(guó)內(nèi)主要依靠于化學(xué)防治，化學(xué)農(nóng)藥防治效果除受藥劑本身性質(zhì)和性能制約之外，施藥的時(shí)機(jī)、技術(shù)質(zhì)量及藥械等都是很重要的影響因素。

我國(guó)從1951年就開(kāi)展航空施藥技術(shù)的研究和應(yīng)用，當(dāng)時(shí)主要在大面積的墾區(qū)、森林和農(nóng)場(chǎng)進(jìn)行噴灑作業(yè)，機(jī)型多以固定翼飛機(jī)為主。60多年來(lái)，直升機(jī)出現(xiàn)了貝爾-212型、米-8型、米-171型機(jī)型的更替。目前，國(guó)內(nèi)通用輕型無(wú)人機(jī)主要有蜜蜂16共軸式無(wú)人駕駛直升機(jī)，Z-3無(wú)人直升機(jī)，wD100型無(wú)人直升機(jī)、天鷹-3和AF811等。我國(guó)引進(jìn)的國(guó)外先進(jìn)輕型飛機(jī)，如美國(guó)RoBNSoN公司生產(chǎn)的R22輕型直升機(jī)等可應(yīng)用于吊桶吊囊滅火，將水注入到用PVC制成的吊囊、吊袋（容量為0.5～1.5 t）中，用直升機(jī)吊掛到撲火現(xiàn)場(chǎng)，供機(jī)動(dòng)泵、水槍使用，方法簡(jiǎn)單易行，設(shè)備造價(jià)低廉，效果良好。北京市2/3是山區(qū)，山區(qū)地形復(fù)雜多變。為了發(fā)揮航空護(hù)林優(yōu)勢(shì)，加強(qiáng)森林防火工作，北京市政府決定，今后每年3月1日至5月31日開(kāi)展直升飛機(jī)森林滅火工作。直升機(jī)可利用吊桶吸水直接撲火，也可運(yùn)送森林消防隊(duì)員和撲火物資[7]。直升機(jī)除了森林消防以外，還用于病蟲(chóng)害防治工作。2003年，梁家林等人對(duì)飛機(jī)噴灑技術(shù)在防治美國(guó)白蛾當(dāng)中的應(yīng)用進(jìn)行了探討。試驗(yàn)結(jié)果表明，對(duì)美國(guó)白蛾集中連片發(fā)生的林區(qū)采用直升機(jī)防治，取得了比較滿意的防治效果[8]。

在我國(guó)，無(wú)人直升機(jī)植保技術(shù)之所以得以快速發(fā)展，主要在于它具有高效、節(jié)水、優(yōu)質(zhì)、全能、安全、便利等多項(xiàng)獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。如無(wú)人駕駛小型直升機(jī)具有作業(yè)高度低（1～10 m），農(nóng)藥用量少（使用超低容量液劑、熱霧劑及超低容量靜電制劑，施藥僅為3 000～7 500 mL/hm2，電動(dòng)無(wú)人直升機(jī)噴灑技術(shù)采用噴霧噴灑方式至少可以節(jié)約50%的農(nóng)藥使用量，節(jié)約90%的用水量），重量輕（整體尺寸小，轉(zhuǎn)向起降靈活，可空中懸停，無(wú)需專(zhuān)用起降機(jī)場(chǎng)），防治效率高（1架飛機(jī)可完成施藥0.13 hm2/min，1 h完成施藥超過(guò)6.67 hm2）；防治效果好（旋翼產(chǎn)生的向下氣流有助于增加霧流對(duì)作物的穿透性，飄移少），遠(yuǎn)距離遙控操作（噴灑作業(yè)人員避免了暴露于農(nóng)藥的危險(xiǎn)，提高了噴灑作業(yè)安全性），智能化程度高（GPS衛(wèi)星定位導(dǎo)航，可以自動(dòng)規(guī)劃航線，自主按航線飛行并可自主接力，即斷藥補(bǔ)藥后，從斷藥點(diǎn)開(kāi)始續(xù)噴，可以減少人工漏噴重噴的現(xiàn)象），飛行穩(wěn)定（飛行自穩(wěn)系統(tǒng)帶GPS模塊，高精度姿態(tài)傳感器，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)增穩(wěn)，漂移校正，自動(dòng)巡航等）等諸多優(yōu)點(diǎn)。另外，還在很大程度上降低了資源成本。電動(dòng)無(wú)人機(jī)折舊率更低、單位作業(yè)人工成本不高、易保養(yǎng)。同時(shí)，飛機(jī)本身價(jià)格15萬(wàn)～50萬(wàn)元，防治用工費(fèi)用與人工相當(dāng)，都在植保企業(yè)和農(nóng)民的可接受范圍之內(nèi)。這樣，在小麥、水稻、果樹(shù)、棉花等農(nóng)作物的病蟲(chóng)害防治中以及授粉、監(jiān)測(cè)等相關(guān)作業(yè)中廣泛應(yīng)用是完全可能的。

2.2 南方沿海地區(qū)先行先試

我國(guó)南方及沿海地區(qū)因經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)和地形復(fù)雜，對(duì)飛行植保進(jìn)行了先行先試。首先將直升機(jī)植保技術(shù)應(yīng)用于柑桔病蟲(chóng)害（紅蜘蛛）防治上（廣東德慶噴灑1%阿維菌素?zé)犰F劑，3 d后防效82%）；廣西的甘蔗田利用無(wú)人直升機(jī)噴灑增糖劑取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益；在海南省三亞林旺水稻種基地，由國(guó)家雜交水稻工程技術(shù)研究中心、南京農(nóng)機(jī)化研究所等單位共同主辦了“雜交水稻機(jī)械化種子生產(chǎn)暨農(nóng)用無(wú)人直升機(jī)輔助授粉和施藥技術(shù)”的現(xiàn)場(chǎng)觀摩會(huì)，袁隆平、朱英國(guó)和羅錫文等院士現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)；湖南省華容縣利用TH28直升機(jī)噴灑森得保防治楊小舟蛾（7 d后防效達(dá)82%）；在浙江、成都、珠海等地都先后利用無(wú)人直升機(jī)噴灑農(nóng)藥在水稻、油菜等作物上進(jìn)行病蟲(chóng)害防治，取得了理想的防治效果和統(tǒng)防統(tǒng)治經(jīng)驗(yàn)。

2.3 中原經(jīng)濟(jì)區(qū)蓄勢(shì)待發(fā)

2012年3月17日總理觀看了舞陽(yáng)縣1.07萬(wàn)hm2高標(biāo)準(zhǔn)糧田的無(wú)人直升機(jī)一噴三防現(xiàn)場(chǎng)演示（中央新聞聯(lián)播）（圖2），從此拉開(kāi)了中原經(jīng)濟(jì)區(qū)飛行植保的序幕。5月8日，由廣西田園、河南農(nóng)業(yè)大學(xué)和河南平安種業(yè)聯(lián)合主持的產(chǎn)學(xué)研結(jié)合項(xiàng)目無(wú)人機(jī)GPS定位一噴三防（防治穗蚜等）現(xiàn)場(chǎng)會(huì)在溫縣國(guó)家糧豐工程百畝方中進(jìn)行（河南新聞聯(lián)播），經(jīng)河南農(nóng)業(yè)大學(xué)專(zhuān)家測(cè)定，效果良好（1 d后防效達(dá)79.6%，3 d后達(dá)100%）。其后，新鄉(xiāng)、睢縣、永城、尉氏等地也先后利用無(wú)人機(jī)植保技術(shù)進(jìn)行了小麥及林木病蟲(chóng)害統(tǒng)防統(tǒng)治工作，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)效益。中原經(jīng)濟(jì)區(qū)的其他省市也相繼進(jìn)行了直升機(jī)統(tǒng)防統(tǒng)治工作，如山東省防治林業(yè)病蟲(chóng)害，安徽、山西、河北等地防治農(nóng)作物病蟲(chóng)害等。

應(yīng)該說(shuō)，中原經(jīng)濟(jì)區(qū)的飛行植保僅僅是個(gè)開(kāi)端?？上驳氖牵瑒?shì)頭非常好，不少地方和單位都是蓄勢(shì)待發(fā)，呈現(xiàn)出良好的發(fā)展態(tài)勢(shì)：一是研發(fā)主體多元化。以產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的方式，如廣西田園公司尉氏金田地與西安中航618研究所研制成功的AF811機(jī)型已經(jīng)在林果、大田作物上成功應(yīng)用。再如安陽(yáng)全豐公司與無(wú)錫漢和航空公司聯(lián)合研制農(nóng)用無(wú)人機(jī)及其藥物的同時(shí)，還建立了人才培訓(xùn)基地，開(kāi)辦了初、中、高級(jí)培訓(xùn)班。目前，開(kāi)封田秀才公司也利用TXC8-1無(wú)人機(jī)開(kāi)展了飛防服務(wù)。二是機(jī)型多樣化。目前，研制成功正待推廣應(yīng)用的有超輕型可折疊一體化多旋翼農(nóng)藥無(wú)人機(jī)TTA MH3，廣西田園公司的AF811，田秀才公司的TXC8-1，安陽(yáng)全豐公司的QF26-01，80 ccCD-10無(wú)人機(jī)機(jī)型等。三是服務(wù)主體多元化。除了研制公司直接面向社會(huì)開(kāi)展有償服務(wù)以外，還出現(xiàn)了農(nóng)民合作社植保專(zhuān)業(yè)隊(duì)、植保公司統(tǒng)防統(tǒng)治專(zhuān)業(yè)隊(duì)、農(nóng)業(yè)協(xié)會(huì)專(zhuān)業(yè)服務(wù)隊(duì)，農(nóng)業(yè)局植保站等多種主體。四是研制服務(wù)一體化，研發(fā)企業(yè)的主要?jiǎng)右騺?lái)自于對(duì)農(nóng)藥產(chǎn)品的促銷(xiāo)。飛機(jī)防治是其次，更重要的在于增加農(nóng)藥、肥料等農(nóng)資產(chǎn)品的銷(xiāo)售，即無(wú)人機(jī)植保技術(shù)可作為促銷(xiāo)農(nóng)資的手段，進(jìn)而提高企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。同時(shí)，飛行植保也有利于擴(kuò)大企業(yè)的社會(huì)影響和服務(wù)形象，從而助推了農(nóng)資市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)向空中發(fā)展。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，必須認(rèn)識(shí)到直升機(jī)植保技術(shù)無(wú)疑是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程中一場(chǎng)偉大的變革，必將推進(jìn)農(nóng)資市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的空中爭(zhēng)奪戰(zhàn)，必將引起我國(guó)土地資源、農(nóng)業(yè)栽培模式、農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)規(guī)模等方面的變革，尤其是加速病蟲(chóng)害統(tǒng)防統(tǒng)治的進(jìn)程。

4 參考文獻(xiàn)

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第6篇：生物技術(shù)進(jìn)展范文

關(guān)鍵詞：肽類(lèi)毒素　脂多糖內(nèi)毒素　霉菌毒素　檢測(cè)方法

項(xiàng)目類(lèi)別：農(nóng)業(yè)科技 項(xiàng)目編號(hào)：XF11C004 項(xiàng)目名稱(chēng)：徐州市乳品質(zhì)量安全檢測(cè)技術(shù)

生物毒素主要指微生物在生長(zhǎng)代謝過(guò)程中產(chǎn)生的有毒化學(xué)物質(zhì)，微量毒素侵入機(jī)體后即可引起生物機(jī)能破壞，使人畜中毒。包括肽類(lèi)毒素、脂多糖內(nèi)毒素、霉菌毒素等。

肽類(lèi)毒素主要有溶血素、腸毒素等，其中產(chǎn)生溶血素的細(xì)菌主要有單核細(xì)胞增生李斯特菌、霍亂弧菌等。溶血素的致病機(jī)理是作用于細(xì)胞膜，造成其結(jié)構(gòu)和功能的紊亂，使大量細(xì)胞內(nèi)的成分泄漏，導(dǎo)致細(xì)胞死亡。產(chǎn)生腸毒素的細(xì)菌主要有金黃色葡萄球菌、大腸桿菌和蠟樣芽孢桿菌等。腸毒素是細(xì)菌外毒素，通過(guò)吸收或在腸內(nèi)產(chǎn)生，作用于腸黏膜，通常引起腹瀉等不適癥狀。

脂多糖內(nèi)毒素是革蘭氏陰性菌細(xì)胞壁的主要組成成分。研究表明，過(guò)量的脂多糖內(nèi)毒素可引起機(jī)體嚴(yán)重的病理生理反應(yīng)，表現(xiàn)為發(fā)熱、低血壓、休克、器官功能衰竭甚至死亡等。

霉菌毒素是霉菌產(chǎn)生的一種有毒的次級(jí)代謝產(chǎn)物，它是主要的真菌毒素，多數(shù)具有致癌作用。霉菌毒素主要有：黃曲霉素、赭曲霉素、單端孢霉烯族毒素等。目前為止，黃曲霉毒素有　B　1、B　2、M　1、M　2、G　1、G2　等幾種，其中黃曲霉素B1的毒性和致癌性最強(qiáng)，被稱(chēng)為第一大類(lèi)致癌物。赭曲霉素有　A、B、C、D　共4　種，其中毒性最大的是赭曲霉素A。單端孢霉烯族毒素中比較常見(jiàn)的是A　類(lèi)單端孢霉烯族毒素，它主要包括T-2　毒素和HT-2　毒素。

目前，生物毒素的檢測(cè)技術(shù)已得到越來(lái)越多的重視，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)這些毒素也研究頗多。傳統(tǒng)的檢測(cè)技術(shù)以檢測(cè)致病菌為主，需要培養(yǎng)，檢測(cè)時(shí)間長(zhǎng)?，F(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)簡(jiǎn)便、快速、靈敏度高，且能達(dá)到微量檢測(cè)的目的。本文對(duì)這些生物毒素的檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行較為詳細(xì)的闡述并對(duì)這些方法的特點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)。

1、肽類(lèi)毒素的檢測(cè)

肽類(lèi)毒素傳統(tǒng)的檢測(cè)方法主要有：酶聯(lián)免疫檢測(cè)技術(shù)、聚合酶鏈反應(yīng)技術(shù)和生物傳感技術(shù)等。近年來(lái)產(chǎn)生了一些新興檢測(cè)技術(shù)，如：懸浮芯片技術(shù)等。

1.1　酶聯(lián)免疫檢測(cè)技術(shù)

酶聯(lián)免疫檢測(cè)技術(shù)是利用酶標(biāo)記物同抗原抗體復(fù)合物的免疫反應(yīng)與酶的催化放大作用相結(jié)合，當(dāng)偶聯(lián)物與固相載體上的抗原或抗體反應(yīng)和酶的相應(yīng)底物，即起催化水解或氧化還原反應(yīng)而呈顏色。所生成的顏色深淺與待測(cè)標(biāo)本含量成比例，由此進(jìn)行定性或定量分析。酶聯(lián)免疫檢測(cè)技術(shù)是一種敏感、快速、簡(jiǎn)單的方法，應(yīng)用較廣，但是利用酶聯(lián)免疫檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)食品中金黃色葡萄球菌腸毒素時(shí)，會(huì)因?yàn)榧訇?yáng)性或假陰性影響檢測(cè)結(jié)果。

1.2　聚合酶鏈反應(yīng)技術(shù)

聚合酶鏈反應(yīng)技術(shù)是一種在體外模擬DNA　復(fù)制過(guò)程，對(duì)特定的DNA或DN段進(jìn)行快速擴(kuò)增的方法。聚合酶鏈反應(yīng)技術(shù)具有靈敏度高、檢測(cè)時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)。目前常用的聚合酶鏈反應(yīng)種類(lèi)有定性聚合酶鏈反應(yīng)和熒光定量聚合酶鏈反應(yīng)。熒光定量聚合酶鏈反應(yīng)是把熒光基團(tuán)加入普通聚合酶鏈反應(yīng)技術(shù)反應(yīng)體系中，利用熒光信號(hào)積累檢測(cè)整個(gè)聚合酶鏈反應(yīng)反應(yīng)的進(jìn)程，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)曲線對(duì)未知物進(jìn)行定量。熒光定量聚合酶鏈反應(yīng)比常規(guī)聚合酶鏈反應(yīng)技術(shù)自動(dòng)化程度更高、特異性更強(qiáng)，其應(yīng)用也更廣泛。根據(jù)報(bào)道已有包括葡萄球菌各型腸毒素，大腸桿菌毒素等30多種毒素可以應(yīng)用聚合酶鏈反應(yīng)來(lái)檢驗(yàn)。

1.3　生物傳感技術(shù)

生物傳感技術(shù)是以酶的催化或者抗原抗體結(jié)合等特異反應(yīng)，通過(guò)換能器將反應(yīng)結(jié)果輸出為可檢測(cè)的信號(hào)通過(guò)信號(hào)分析定性或定量待測(cè)物質(zhì)。生物傳感器檢測(cè)法具有分析速度快、檢樣微量、生物功能膜可反復(fù)多次使用等特點(diǎn)，可用于許多物質(zhì)的檢測(cè)。

1.4　懸浮芯片技術(shù)

懸浮芯片技術(shù)具有操作簡(jiǎn)便、重復(fù)性好、靈敏度高以及線性范圍寬等優(yōu)點(diǎn)。國(guó)外已經(jīng)有利用懸浮芯片技術(shù)檢測(cè)的報(bào)道。國(guó)內(nèi)孫肖紅等利用懸浮芯片系統(tǒng)建立檢測(cè)模型，檢測(cè)不同濃度金黃色葡萄球菌腸毒素B，其線性范圍為0.2～1653.4ng/mL，最低檢測(cè)值為203pg/mL均優(yōu)于酶聯(lián)免疫檢測(cè)技術(shù)（最低檢測(cè)質(zhì)量濃度為60ng/mL），除與2.μg/mL金黃色葡萄球菌熱休克毒素有交叉反應(yīng)外，和其他幾種細(xì)菌、毒素、蛋白均無(wú)交叉反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)證明懸浮芯片定量檢測(cè)方法對(duì)于模擬添加的金黃色葡萄球菌腸毒素B　具有良好的檢測(cè)效果。這比國(guó)外報(bào)道的熒光免疫層析法、磁免疫層析法、芯片傳感器等方法的靈敏度都要高，與生物傳感器-　質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)、毛細(xì)管芯片技術(shù)等在同一數(shù)量級(jí)。綜合國(guó)內(nèi)外對(duì)懸浮芯片的研究來(lái)看，該技術(shù)應(yīng)用前景十分廣闊，但是懸浮芯片能否從粉末樣品中直接檢測(cè)毒素和病原，尚缺乏模型和評(píng)價(jià)。

2、脂多糖內(nèi)毒素的檢測(cè)

1968年，國(guó)外研究人員Levin等建立了利用鱟實(shí)驗(yàn)檢測(cè)脂多糖內(nèi)毒素的方法。近幾十年來(lái)，脂多糖內(nèi)毒素的檢測(cè)方法已有很大進(jìn)展，實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)、準(zhǔn)確性高，但是由于費(fèi)時(shí)、響應(yīng)慢、自動(dòng)化程度低等原因已限制了其應(yīng)用。近十年來(lái)出現(xiàn)了利用生物傳感技術(shù)和氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀檢測(cè)細(xì)菌內(nèi)毒素的報(bào)道。國(guó)外研究人員Goh等用增強(qiáng)型綠色熒光蛋白固定在傳感器上制成了熒光內(nèi)毒素生物傳感器，根據(jù)脂多糖內(nèi)毒素與之結(jié)合時(shí)熒光強(qiáng)度的衰減檢測(cè)細(xì)菌內(nèi)毒素的含量。此熒光生物傳感器存在非分析物產(chǎn)生的熒光干擾問(wèn)題，是近年來(lái)發(fā)展較快的一類(lèi)光學(xué)生物傳感器。國(guó)內(nèi)岳麗娜等利用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀聯(lián)用技術(shù)，對(duì)脂多糖內(nèi)毒素標(biāo)準(zhǔn)品所含的3-羥基脂肪酸種類(lèi)進(jìn)行檢測(cè)，用于分析脂多糖內(nèi)毒素標(biāo)準(zhǔn)品菌種來(lái)源的純度。結(jié)果表明脂多糖內(nèi)毒素工作標(biāo)準(zhǔn)品中含有非腸道細(xì)菌，因此會(huì)出現(xiàn)誤差，對(duì)檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生影響。氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀聯(lián)用法檢測(cè)脂多糖內(nèi)毒素，不受其標(biāo)準(zhǔn)品及細(xì)菌的生物活性的限制，可用于細(xì)菌內(nèi)毒素標(biāo)準(zhǔn)品菌株來(lái)源的輔助監(jiān)控及應(yīng)用中的異常情況的研究分析。

此外，檢測(cè)脂多糖內(nèi)毒素也有酶聯(lián)免疫檢測(cè)技術(shù)、流式細(xì)胞術(shù)、化學(xué)發(fā)光測(cè)定法等方法，這些方法特異性、準(zhǔn)確性高，但需要專(zhuān)業(yè)人員操作，步驟多，必須在實(shí)驗(yàn)室完成，其應(yīng)用需要大量實(shí)際操作驗(yàn)證。

3、霉菌毒素的檢測(cè)

檢測(cè)霉菌霉素的常規(guī)方法由經(jīng)典的薄層色譜法發(fā)展到高效液相色譜法、酶聯(lián)免疫檢測(cè)技術(shù)、免疫親和層析法等。現(xiàn)在，質(zhì)譜分析已被引入毒素分析中并衍生出各種質(zhì)譜方法，如高效液相色譜法-常壓化學(xué)電離質(zhì)譜測(cè)定法、液質(zhì)連用法、電噴霧-質(zhì)譜法、液相串聯(lián)質(zhì)譜法、超高壓液相聯(lián)合三重四極桿質(zhì)譜儀法，及同時(shí)測(cè)定上百種樣品的高效液相色譜法-串聯(lián)質(zhì)譜-電噴霧陽(yáng)離子等技術(shù)。隨著這些新方法、新手段的發(fā)展，為霉菌毒素的檢測(cè)提供了比較廣的選擇，適應(yīng)了不同的檢測(cè)目的和要求。

3.1　薄層色譜法

薄層色譜法是測(cè)定食品中霉菌毒素的經(jīng)典方法，該方法操作簡(jiǎn)便、費(fèi)用低、能同時(shí)定性定量霉菌毒素。其檢測(cè)過(guò)程是：提取、柱層析、洗脫、濃縮、薄層分離。由于此方法操作繁瑣、靈敏度低，現(xiàn)在的研究重點(diǎn)是改進(jìn)樣品的提取和凈化方法，因此建立了薄層掃描法來(lái)測(cè)定霉菌毒素，進(jìn)而提高薄層色譜法的精度。國(guó)內(nèi)張寰等報(bào)道了利用薄層掃描法，在掃描儀上繪制黃曲霉毒素掃描圖譜，并由此分辨出黃曲霉素種類(lèi)，然后定量分析，從而得到樣品的黃曲霉毒素含量。鑒于此方法的靈敏度低、安全性差等缺點(diǎn)，已越來(lái)越不適用現(xiàn)代分析的要求。

3.2　高效液相色譜法

高效液相色譜法具有高效、快速、靈敏度高、重現(xiàn)性好、檢測(cè)限低、定量準(zhǔn)確的特點(diǎn)，是定性定量霉菌毒素的常用方法，其中應(yīng)用最廣的是反相高效液相色譜法。國(guó)外研究人員Sobolev等利用高效液相色譜法，以新研發(fā)的氧化物質(zhì)Al2O3作為流動(dòng)相，對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的甲醇　―　水提取液進(jìn)行凈化處理，樣品中加標(biāo)品2.5～7.5ng/g，結(jié)果表明：AFBl、AFB2、AFGl、AFG2　的回收率為　80%～87%，最低檢測(cè)限為1.0ng/g，此方法與商業(yè)檢測(cè)黃曲霉素方法相比，凈化設(shè)備費(fèi)用更低。國(guó)外研究人員Razzazi-Fazeli等利用高效液相色譜法-質(zhì)譜聯(lián)用儀檢測(cè)單端孢霉烯族毒素，檢測(cè)限為　5　0～8　5　n　g　/　g，回收率為77%～101%。鑒于高效液相色譜法的這些優(yōu)點(diǎn)，其在霉菌毒素檢測(cè)中的應(yīng)用越來(lái)越多，但是由于樣品前處理較復(fù)雜，設(shè)備昂貴，操作時(shí)需專(zhuān)門(mén)人員等問(wèn)題，難以滿足快速檢測(cè)的目的，限制了其應(yīng)用。

3.3　酶聯(lián)免疫檢測(cè)技術(shù)

酶聯(lián)免疫檢測(cè)技術(shù)法靈敏度高、特異性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)便，適宜大量樣品的快速篩選，且設(shè)備費(fèi)用比高效液相色譜法低，因此廣泛用于霉菌毒素的檢測(cè)。利用此方法檢測(cè)霉菌毒素可以達(dá)到定性定量的目的。此外，根據(jù)酶聯(lián)免疫檢測(cè)技術(shù)開(kāi)發(fā)的毒素試劑盒實(shí)現(xiàn)了快速檢測(cè)霉菌毒素的目的。國(guó)外Saha等利用基于酶聯(lián)免疫檢測(cè)的流動(dòng)裝置檢測(cè)紅辣椒中黃曲霉素B1與赭曲霉毒素A，檢測(cè)限分別為2ng/g　和10ng/g，結(jié)果證明此方法準(zhǔn)確性高，與單獨(dú)酶聯(lián)免疫檢測(cè)相關(guān)性良好，并且為歐盟的法定標(biāo)準(zhǔn)提供了簡(jiǎn)單、快速、有效的檢測(cè)方法。酶聯(lián)免疫檢測(cè)測(cè)定結(jié)果易出現(xiàn)假陽(yáng)性問(wèn)題，且只能測(cè)定單一毒素。目前的一項(xiàng)研究是將酶聯(lián)免疫檢測(cè)技術(shù)和膠體金技術(shù)與噬菌體展示技術(shù)相結(jié)合，此方法可以顯著提高檢測(cè)限，縮短檢測(cè)時(shí)間，同時(shí)可以減少毒素測(cè)定中所使用的毒素標(biāo)準(zhǔn)品對(duì)實(shí)驗(yàn)人員及環(huán)境的危害，這種結(jié)合技術(shù)應(yīng)用前景廣闊[　31]。

3.4　免疫親和柱法

免疫親和柱是以單克隆免疫親和柱為分離手段，根據(jù)單克隆抗體與載體蛋白偶聯(lián)后將其填柱形成免疫親和柱，并與霉菌毒素抗原產(chǎn)生一一對(duì)應(yīng)的特異性吸附關(guān)系。免疫親和柱法包括免疫親和柱-熒光光度法和免疫親和柱-高效液相色譜法。裴道國(guó)等采用改良型免疫親和柱凈化-　熒光光度檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)花生及花生制品中的黃曲霉毒素。結(jié)果表明：改良后的方法具有更好的準(zhǔn)確性和精密度，檢測(cè)技術(shù)操作更簡(jiǎn)便，檢測(cè)時(shí)間由傳統(tǒng)的25min縮短至10min，大大提高了檢測(cè)效率。免疫親和柱-高效液相色譜法用于檢測(cè)霉菌毒素在國(guó)內(nèi)外的報(bào)道中也比較多。陳新等利用免疫親和柱-高效液相色譜法分別定量地檢測(cè)飼料中的黃曲霉毒素B1、B2、G1　和G2，在黃曲霉毒素B1為0～50μg/kg　測(cè)定范圍內(nèi)其線性相關(guān)系數(shù)為0.91，檢測(cè)靈敏度為1μg/kg，可以作為測(cè)定飼料及飼料原料中的黃曲霉毒素B1的定量確認(rèn)法。國(guó)外研究人員Aksenov等利用免疫親和柱-熒光-高效液相色譜法檢測(cè)了赭曲霉素，將檢測(cè)限提高至0.5mg/kg，優(yōu)化了其檢測(cè)方法。免疫親和柱法簡(jiǎn)便快速、靈敏度極高，一個(gè)樣品只需10～15min，比傳統(tǒng)方法快。特別是免疫親和柱-高效液相色譜法可以特效性地將霉菌毒素或其他真菌毒素分離出來(lái)，分離效率和回收率高，比高效液相色譜法更有優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用前景。

4、結(jié)論

生物毒素的檢測(cè)方法多種多樣，但其靈敏度、精度、適用條件各不相同。近幾年來(lái)，檢測(cè)肽類(lèi)毒素切實(shí)可用的檢測(cè)方法主要是熒光定量聚合酶鏈反應(yīng)技術(shù)和酶聯(lián)免疫檢測(cè)技術(shù)，生物傳感器技術(shù)因其分析速度快、檢樣微量等特點(diǎn)，可用于許多物質(zhì)的檢測(cè)，但在國(guó)內(nèi)的使用情況來(lái)看，由于成本高而不能被廣泛采用。懸浮芯片技術(shù)由于操作簡(jiǎn)便、靈敏度高以及線性范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，未來(lái)的應(yīng)用前景將十分廣闊。利用氣色譜法-質(zhì)譜聯(lián)用儀檢測(cè)脂多糖內(nèi)毒素的技術(shù)相對(duì)比較成熟，而免疫學(xué)方法在我國(guó)還處于理論階段，未來(lái)還需要大量的實(shí)踐驗(yàn)證及優(yōu)化。檢測(cè)霉菌毒素較常用的檢測(cè)方法是酶聯(lián)免疫檢測(cè)技術(shù)法和免疫親和柱法。酶聯(lián)免疫檢測(cè)技術(shù)法法操作簡(jiǎn)便，成本比較低，適合大量樣品的快速篩選，且設(shè)備費(fèi)用較低，因此在我國(guó)已廣泛應(yīng)用。免疫親和柱法快速簡(jiǎn)便、靈敏度極高，分離效率和回收率高。另外，國(guó)外一些新技術(shù)的發(fā)現(xiàn)和使用，在我國(guó)是值得引進(jìn)且具有推廣價(jià)值的。

參考文獻(xiàn)

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第7篇：生物技術(shù)進(jìn)展范文

關(guān)鍵詞：病蟲(chóng)害；生物防治；最新進(jìn)展

中圖分類(lèi)號(hào)：S435.72 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20170133037

我國(guó)國(guó)土資源遼闊資源豐富，生物物種多。由于各生物物種之間具有相生相克的自然規(guī)律，就需要生物防治工作相關(guān)人員結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，理論跟實(shí)踐聯(lián)系起來(lái)的同時(shí)有效利用古代先輩們流傳下來(lái)的經(jīng)驗(yàn)技術(shù)。生物防治工作人員必須深入研究并善于發(fā)現(xiàn)自然界中存在的天敵昆蟲(chóng)和植物病原菌及害蟲(chóng)的病原物等等。

1 病蟲(chóng)害生物防治術(shù)在我國(guó)的發(fā)展應(yīng)用

我國(guó)自古以來(lái)就是一個(gè)以農(nóng)耕為主的國(guó)家，祖先們?cè)陂L(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐中所積累的經(jīng)驗(yàn)技術(shù)為推動(dòng)我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展與提升做出了巨大貢獻(xiàn)，也因此為我國(guó)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展奠定了的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。在2000多年以前我國(guó)古代勞動(dòng)人民在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中就已經(jīng)創(chuàng)造了很多有效的防治農(nóng)作物病蟲(chóng)害的技術(shù)方法。其中有輪作與休息、精細(xì)征地等。從上述內(nèi)容可知，在我國(guó)古代就有勞動(dòng)人民已經(jīng)對(duì)農(nóng)作物的病蟲(chóng)害進(jìn)行了生物防治，其經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)方法對(duì)現(xiàn)代植物的病蟲(chóng)害防治有著極深的啟發(fā)價(jià)值。同時(shí)還產(chǎn)生了深度的影響作用。

2 當(dāng)前農(nóng)作物病蟲(chóng)害生物防治技術(shù)最新進(jìn)展

農(nóng)業(yè)是我國(guó)2000多年封建社會(huì)的立國(guó)之本，到了現(xiàn)代，依然是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)。在我國(guó)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)長(zhǎng)期的發(fā)展過(guò)程中，農(nóng)藥的使用始終占據(jù)著世界首位。由相關(guān)統(tǒng)計(jì)得知，每年農(nóng)藥的使用量在我國(guó)已達(dá)至150萬(wàn)t?；跁r(shí)下我國(guó)制藥工藝水平不高、施藥技術(shù)缺乏規(guī)范化的背景下，高毒性的化學(xué)農(nóng)藥廣泛應(yīng)用于農(nóng)作物的生長(zhǎng)過(guò)程以及存儲(chǔ)過(guò)程中嚴(yán)重破壞了農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境，在農(nóng)產(chǎn)品中，高毒農(nóng)藥殘留量超標(biāo)所導(dǎo)致的中毒事件頻頻出現(xiàn)。嚴(yán)重威脅了我國(guó)食品安全及生態(tài)環(huán)境的安全，嚴(yán)重制約了我國(guó)社會(huì)濟(jì)的可持續(xù)化發(fā)展的步伐。目前，國(guó)家政府部門(mén)越來(lái)越重視農(nóng)作物病蟲(chóng)害防治方面的工作，也出臺(tái)了一系列的相關(guān)的基本國(guó)策，由此為推動(dòng)我國(guó)綠色發(fā)展、低碳發(fā)展及可持續(xù)化發(fā)展提供基本保障。所以，相關(guān)部門(mén)應(yīng)在綜合考慮的視角下，對(duì)傳統(tǒng)技術(shù)方法及現(xiàn)代生物防治技術(shù)進(jìn)行歸納總結(jié)，整合優(yōu)化，充分利用及挖掘自然生物的自然特點(diǎn)，以便于達(dá)到實(shí)現(xiàn)及控制病蟲(chóng)害的目的。

在國(guó)家政策的支持的基礎(chǔ)上，我國(guó)農(nóng)業(yè)科技人員經(jīng)過(guò)多年的探究，使我國(guó)當(dāng)前的生物防治整體的技術(shù)水平，已經(jīng)基本可以接近于國(guó)際先進(jìn)的水平。在某些領(lǐng)域范圍甚至還趕超了國(guó)際水平，然而在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，因?yàn)閱雾?xiàng)成果的生物防治技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用的配套技術(shù)尚缺乏研究方面的有效成果，并且對(duì)于病害蟲(chóng)天敵的生物防治制劑的包裝、安全運(yùn)輸技術(shù)及存儲(chǔ)等方面也有研究。目前，我國(guó)在應(yīng)用生物防治技術(shù)控制病蟲(chóng)害方面離國(guó)際發(fā)達(dá)國(guó)家水平還有一段距離。所以國(guó)家對(duì)此也出臺(tái)了一系列相關(guān)政策進(jìn)行調(diào)控，并且加大了生物防治技術(shù)的研究力度，與此同時(shí)，對(duì)生物防治技術(shù)的研究成果給予了巨大的支持。在國(guó)家相關(guān)政策的大力支持下，我國(guó)生物農(nóng)藥的發(fā)展產(chǎn)業(yè)整體水平得到了很大的提升，并且發(fā)展前景極具開(kāi)闊性。

在加強(qiáng)生物農(nóng)藥發(fā)展的同時(shí)再對(duì)農(nóng)作物天敵的昆蟲(chóng)的利用研究發(fā)展也步入了一個(gè)新的臺(tái)階。比如麗蚜小蜂、松毛蟲(chóng)赤眼蜂等近年來(lái)在市場(chǎng)上很容易就能買(mǎi)到，隨著社會(huì)的發(fā)展，科研力度的加大，這些生物防治成果已經(jīng)漸漸商品化。然而因?yàn)槲覈?guó)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中存在小塊分割的問(wèn)題，農(nóng)民的購(gòu)買(mǎi)力相對(duì)欠缺，在活體天敵昆蟲(chóng)的運(yùn)輸途徑方面沒(méi)有健全的體系作保障，這些均使其在生產(chǎn)中的實(shí)際應(yīng)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于實(shí)際現(xiàn)狀的需求。然而在我國(guó)部分地區(qū)，仍然有很多成功的應(yīng)用案例。比如松毛赤眼蜂的成功應(yīng)用案例：我國(guó)遼寧等地主要農(nóng)作物是玉米，其主要害蟲(chóng)是玉米螟。因玉米種植的面積大，對(duì)玉米進(jìn)行人工施藥的方式具有一定的難度。所以，通過(guò)釋放松毛蟲(chóng)赤眼蜂的方式來(lái)對(duì)玉米螟進(jìn)行防治。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著人們物質(zhì)生活水平的提高及國(guó)家政策支持力度的加大，人們對(duì)生態(tài)環(huán)境及食品安全方面的問(wèn)題的關(guān)注度越來(lái)越高，我國(guó)的病蟲(chóng)害生物防治技術(shù)的研究及應(yīng)用的發(fā)展前景空間勢(shì)必會(huì)更加廣闊。

參考文獻(xiàn)

第8篇：生物技術(shù)進(jìn)展范文

關(guān)鍵詞：有機(jī)肥；土壤重金屬；生物有效性

中圖分類(lèi)號(hào)：X53 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2017.02.006

Abstract：With the increasing concern of soil heavy metal pollution， it is necessary to do the research on reducing the heavy metal toxicity of soil， while the bioavailability of heavy metals is an important index for researching. There were many researchers have done the researches on the effects of fertilization and tillage on bioavailability of heavy metals， however only a few have been focusing on the effect of organic fertilizer.This dissertation have referenced many literatures in relation to organic fertilizer and soil heavy metals in recent years， the conception of soil heavy metals bioavailability， and the related infecting factors of bioavailability， as well as the effects of fertilization on bioavailability of heavy metals was conclused. It also gave a conceivable prospect of relationship between organic fertilizer and the soil bioavailability to improve the research on organic fertilizer and soil heavy metals bioavailability.

Key words：organic fertilizer；heavy metals in soils；bioavailability

隨著工業(yè)化和城市化的快速發(fā)展，各種工業(yè)污染、人為活動(dòng)以及不合理施肥等原因?qū)е碌挠卸居泻χ亟饘伲≒b、As、Cd、Hg等）通過(guò)各種途徑進(jìn)入土壤，使重金屬污染程度不斷加深。調(diào)查顯示，全世界各國(guó)的土壤都存在著不同程度的污染。土壤中重金屬含量的上升，使土壤發(fā)生質(zhì)量退化、農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和品質(zhì)降低，并且經(jīng)食物鏈等方式被帶入到人的身體內(nèi)，影響危害著人類(lèi)的身體健康[1-2]。在關(guān)于土壤重金屬有效性的研究方面，科學(xué)家們更加關(guān)注的是添加改良劑與修復(fù)改良等，而對(duì)施用有機(jī)肥與重金屬生物有效性方面研究較少。本研究主要綜合了現(xiàn)有有機(jī)肥對(duì)土壤重金屬有效性研究的相關(guān)文獻(xiàn)，從土壤重金屬生物有效性的概念、影響因素、有機(jī)肥對(duì)土壤性狀及重金屬有效性的影響3個(gè)方面進(jìn)行了歸納總結(jié)。

1 土壤重金屬生物有效性的概念

關(guān)于土壤重金屬生物有效性的定義，第一次被提出是基于物理化學(xué)的概念，它是指污染物在水體中生物傳輸或生物反應(yīng)被利用的程度。后來(lái)，又被應(yīng)用到固體環(huán)境，例如土壤和污泥以及大氣環(huán)境中的生物可給性問(wèn)題[3]。環(huán)境化學(xué)概念中，生物有效性是指能夠被生物所吸收利用的那部分物質(zhì)。而生物學(xué)概念中的生物有效性，則是指能夠經(jīng)細(xì)胞膜而進(jìn)入生物體，并參與生物新陳代謝過(guò)程的物質(zhì)[4]。除此之外，由于研究對(duì)象和研究環(huán)境的不同，生物有效性的定義也不相同，如生物吸收物質(zhì)的途徑和方式，生物吸收物質(zhì)的量，潛在的能被生物吸收的部分[5]。土壤重金屬生物有效性不僅與土壤環(huán)境有關(guān)，也與生物自身的特征有關(guān)，這也就導(dǎo)致了土壤重金屬生物有效性概念的復(fù)雜性。

2 影響土壤重金屬生物有效性的因素

影響土壤中重金屬生物有效性的因素很多，主要有重金屬形態(tài)、總量，土壤理化性質(zhì)和土壤環(huán)境條件等。除此之外，土壤類(lèi)型、土壤生物等因素都會(huì)對(duì)其產(chǎn)生一定影響。

2.1 土壤重金屬形態(tài)

土壤重金屬形態(tài)是最重要的因素。重金屬和土壤中的不同成分結(jié)合成不同的形態(tài)，各個(gè)形態(tài)的含量影響著重金屬生物有效性。重金屬在土壤中的存在形態(tài)研究主要有以下幾種。Tessier 等[6]在1979年提出可以把重金屬在土壤或者沉積物中的形態(tài)劃分為5種形態(tài)：可交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)、鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)、有機(jī)物結(jié)合態(tài)、殘?jiān)鼞B(tài)。這種劃分也是到現(xiàn)在為止學(xué)者們所認(rèn)為的最常見(jiàn)、最有代表性的。Shuman[7]在1985年提出把其劃為交換態(tài)、水溶態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)、氧化錳結(jié)合態(tài)、緊結(jié)合有機(jī)態(tài)、不定性氧化鐵結(jié)合態(tài)、松結(jié)合有機(jī)態(tài)、硅酸鹽礦物態(tài)。Gambrell[8]則將其劃分為水溶態(tài)、易交換態(tài)、大分子腐殖質(zhì)結(jié)合態(tài)、無(wú)機(jī)化合物沉淀態(tài)、硫化物沉淀態(tài)、氫氧化物沉淀吸收態(tài)（吸附態(tài)）和殘?jiān)鼞B(tài)等7種形態(tài)。它們中有的形態(tài)如殘?jiān)鼞B(tài)，其遷移性較小，不被植物所吸收，因此，它的生物有效性??；有的能與土壤有機(jī)質(zhì)、鐵錳氧化物吸附結(jié)合，形成結(jié)合態(tài)沉淀物，在土壤l件發(fā)生改變時(shí)，遷移活性較大；有的吸附于土壤顆粒表面，與土壤液相離子進(jìn)行吸附解析化學(xué)活動(dòng)，屬于可交換態(tài)重金屬，遷移活性強(qiáng)，容易被植物所吸收利用。

2.2 土壤重金屬總量

土壤重金屬總量對(duì)生物有效性的影響雖然不能與形態(tài)相比，但總量更能夠說(shuō)明重金屬富集程度和潛在危害等，因此，總量的研究被普遍應(yīng)用到各國(guó)的土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中。第一，土壤中的重金屬形態(tài)和重金屬總量?jī)烧咧g有著相互關(guān)聯(lián)及影響。例如，Sauve等[9]對(duì)幾種不同類(lèi)型的土壤進(jìn)行了試驗(yàn)研究，元素Cu的全量與可交換態(tài)的Cu、水溶態(tài)Cu都有著很好的相關(guān)性，并且發(fā)現(xiàn)全量也是影響土壤中Cu2+活度的因素之一。Sauve等人[10]還對(duì)某鉛礦周?chē)牟煌?lèi)型（88種）的土壤進(jìn)行了研究，在對(duì)元素鉛進(jìn)行分析時(shí)發(fā)現(xiàn)，影響土壤中水溶態(tài)和可交換態(tài)鉛以及鉛離子活度的重要因素之一就是元素鉛的總量。第二，在一定的條件下，土壤重金屬的生物有效性可以用重金屬總量來(lái)評(píng)估。

2.3 土壤理化性質(zhì)

2.3.1 有C質(zhì)土壤的理化性質(zhì) 能夠影響重金屬的生物有效性的因素中，土壤中有機(jī)質(zhì)的含量是主要的影響因素[11]。土壤中的有機(jī)質(zhì)和重金屬元素形成的絡(luò)合物，影響土壤重金屬的遷移性以及生物有效性。有機(jī)質(zhì)對(duì)生物有效性的影響主要有以下兩個(gè)方面。一是通過(guò)加入有機(jī)質(zhì)來(lái)影響對(duì)重金屬元素的吸附能力。有機(jī)質(zhì)作為一種天然的吸附劑，能夠在很大程度上降低離子活度。二是土壤中有機(jī)質(zhì)含量的多少改變著土壤中重金屬元素各形態(tài)的分布，能夠影響重金屬元素的遷移性。例如王浩等[12]通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，受到鉛和銅污染的土壤在加入有機(jī)質(zhì)后，隨著有機(jī)質(zhì)積累的增加，會(huì)使土壤中水可提取鉛和銅的含量顯著減少，這一結(jié)果說(shuō)明有機(jī)質(zhì)可穩(wěn)定土壤中的鉛和銅。同樣，鐘曉蘭等[13]也發(fā)現(xiàn)，除了元素Cr，其余重金屬元素的各個(gè)形態(tài)和土壤有機(jī)質(zhì)之間都有著顯著相關(guān)性。

2.3.2 pH值 土壤溶液的pH值影響了土壤溶液中的各種離子在固相上的吸附程度，各種土壤礦物質(zhì)的溶解度及其元素離子活性。因此，土壤pH值是土壤重金屬元素解吸、吸附、溶解、沉淀離子化學(xué)過(guò)程的重要控制條件。如廖敏等[14]研究發(fā)現(xiàn)，隨著土壤pH值升高，元素鎘的吸附能力及其吸附量都明顯增強(qiáng)，并且最終會(huì)產(chǎn)生沉淀。趙雅婷[15]研究發(fā)現(xiàn)：隨著土壤pH值的上升，土壤中元素Zn的鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)及碳酸鹽結(jié)合態(tài)含量增加，而可交換態(tài)Zn的含量減少；隨著pH值的升高，土壤鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)Cd、碳酸鹽結(jié)合態(tài)Cd的含量增多，而可交換態(tài)Cd含量減少。句炳新[16]研究發(fā)現(xiàn)，Cu的可交換態(tài)量會(huì)隨著pH值的升高而減少，Cu的碳酸鹽態(tài)則會(huì)隨著pH值的升高而增加，這與廖敏、趙雅婷等研究相同。

2.3.3 氧化還原電位 土壤氧化還原電位是通過(guò)影響重金屬在土壤中的價(jià)態(tài)來(lái)影響重金屬的形態(tài)和分布的。土壤中重金屬元素在氧化環(huán)境下，一般處于較高的氧化態(tài)。例如汞元素可以從單質(zhì)汞轉(zhuǎn)化為汞離子，從而甲基化成為甲基汞，大大地增強(qiáng)了它的有害性[17]。曹媛媛等[18]研究水稻田中重金屬情況發(fā)現(xiàn)，土壤在還原環(huán)境中含有大量的二價(jià)鐵離子，能和還原態(tài)的硫離子結(jié)合形成FeS。FeS再和CuS /ZnS反應(yīng)產(chǎn)生沉淀，CuS /ZnS在土壤中大量累積，以此來(lái)降低重金屬Cu或Zn的生物有效性。

2.3.4 粘土含量 在理化性質(zhì)中，土壤中的粘土含量也影響其生物性。粘土礦物主要是通過(guò)進(jìn)行離子交換來(lái)吸附溶液中的重金屬離子，因此，粘土含量對(duì)重金屬生物有效性影響深遠(yuǎn)。有研究發(fā)現(xiàn)，土壤中粘土含量影響著鋅元素的生物有效性，但是這種影響會(huì)因?yàn)闀r(shí)間的長(zhǎng)短而發(fā)生變化，而且有學(xué)者對(duì)土壤礦物學(xué)進(jìn)行了相關(guān)研究，發(fā)現(xiàn)可交換態(tài)Cd的含量和粘土含量有較好的相關(guān)性[19-20]。因此，可知在研究重金屬生物有效性時(shí)，粘土含量這一內(nèi)容也是不可忽視的。

2.4 其他因素

除以上的因素之外，影響因素還包括重金屬元素的種類(lèi)、土壤類(lèi)型和生物種類(lèi)差異、農(nóng)業(yè)活動(dòng)等。如不同的耕作強(qiáng)度也影響著土壤的結(jié)構(gòu)，不合理的耕作方式會(huì)使有機(jī)質(zhì)大量的流失，從而產(chǎn)生重金屬毒害；同種植物種植在不同類(lèi)型的土壤中，所吸附重金屬能力也有著很大差異，相同的植物對(duì)不同的元素的富集吸收能力又不相同。并且，各影響因素之間也存在相互關(guān)聯(lián)，因此，在研究土壤重金屬生物有效性時(shí)，應(yīng)當(dāng)綜合考慮各個(gè)影響因素，進(jìn)行全面的研究分析。

3 有機(jī)肥對(duì)土壤重金屬生物有效性的影響

有機(jī)肥的施用不僅可以改善土壤的理化性質(zhì)，增加土壤營(yíng)養(yǎng)元素，減輕土壤次生鹽漬化[21]，提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)[22-24]，增加土壤中的有益微生物種類(lèi)[25-26]，還可以對(duì)土壤重金生物有效性產(chǎn)生影響。有機(jī)肥對(duì)生物有效性產(chǎn)生影響，最主要的方面是通過(guò)改變土壤中的有機(jī)質(zhì)和pH值。

3.1 有機(jī)肥對(duì)有機(jī)質(zhì)的影響

一般土壤中有機(jī)質(zhì)的含量范圍約在0.5%至20%之間，它影響土壤的理化性質(zhì)，同時(shí)也是植物所必需營(yíng)養(yǎng)元素的重要來(lái)源[27]。大量的研究顯示，長(zhǎng)期施用有機(jī)肥或者有機(jī)無(wú)機(jī)肥配比施用都會(huì)促進(jìn)土壤中有機(jī)質(zhì)的積累。如汪紅霞等[28]采用10年長(zhǎng)期肥料定位試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，單施有機(jī)肥或P肥與有機(jī)肥混合施用能使土壤有機(jī)質(zhì)增加，增加范圍在8.4%～17.3%之間，而單獨(dú)施用P肥反而會(huì)引起土壤有機(jī)質(zhì)的下降。王彩絨等[29]采用6年定位試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，在單施有機(jī)肥或者與無(wú)機(jī)肥配施下，都能明顯地促進(jìn)耕作層土壤有機(jī)質(zhì)的積累。田小明等[30]對(duì)3種類(lèi)型的土壤施用有機(jī)肥后發(fā)現(xiàn)，不同類(lèi)型及有機(jī)質(zhì)含量土壤中的有機(jī)質(zhì)組分含量與不施有機(jī)肥相比，都有不同程度的提高。同時(shí)隨著施肥量的增加，土壤有機(jī)質(zhì)總量和活性有機(jī)質(zhì)組分（活性有機(jī)質(zhì)、中活性有機(jī)質(zhì)、高活性有機(jī)質(zhì)） 都有所增加，這與汪紅霞等[28]研究結(jié)果大致一致，有機(jī)肥對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)確實(shí)有著深遠(yuǎn)的影響。

3.2 有機(jī)肥對(duì)pH值的影響

在當(dāng)今世界，土壤酸化已成為一個(gè)嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題，引起了全世界人民的廣泛關(guān)注。大量的研究表明，由于當(dāng)今農(nóng)業(yè)施肥缺乏科學(xué)合理的指導(dǎo)，并且施入的肥料品種過(guò)于單一，偏愛(ài)無(wú)機(jī)肥，且投入量較大。這一現(xiàn)象不僅使肥料被大量浪費(fèi)，并且使土壤溶液中pH值下降及次生鹽堿化[31-33]。蔡澤江[34]等研究發(fā)現(xiàn)，單獨(dú)施用有機(jī)肥或有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施后，土壤的pH值與試驗(yàn)之前相比，呈現(xiàn)出穩(wěn)定或者有所升高。其中，以單施有機(jī)肥的處理pH值升幅最大，升高了1.0個(gè)單位。Wang 等[35]研究結(jié)果顯示，施用玉米秸稈能改善土壤酸度。丁玉梅等[36]在研究不同施肥對(duì)煙株根際土壤pH值的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，在不同土質(zhì)條件下，不同油菜含量的有機(jī)肥對(duì)植株根際土壤的pH值具有一定的調(diào)節(jié)作用。肖輝等[37]研究得出，設(shè)施土壤施用化肥降低了土壤的pH值，而施用雞糞等有機(jī)肥能夠使土壤的pH值適當(dāng)上升，從而避免土壤酸化。

3.3 有機(jī)肥對(duì)生物有效性的影響

有機(jī)肥料在農(nóng)業(yè)中的施用，常被當(dāng)作控制以及改良土壤重金屬污染的重要方法，其主要表現(xiàn)為兩個(gè)方面。

3.3.1 有機(jī)肥對(duì)土壤重金屬形態(tài)的影響 土壤中重金屬形態(tài)是研究生物有效性時(shí)最為主要的指標(biāo)。有大量研究表明，有機(jī)肥能影響土壤中重金屬的形態(tài)。大部分研究表明，施用有機(jī)肥能降低土壤重金屬的有效性，如張琴[38]連續(xù)施用有機(jī)肥后發(fā)現(xiàn)：土壤中重金屬Hg、Zn、Cd的有效態(tài)含量較試驗(yàn)前都有所降低，并且各處理之間呈顯著性差異；重金屬Hg、Zn、Cd的有效態(tài)含量隨著有機(jī)肥施用量的增加逐漸減少，各個(gè)處理之間差異均達(dá)到顯著水平，并且連續(xù)施用有機(jī)肥料還會(huì)增大重金屬有效態(tài)的含量的遞減率。PEREZ-DE-MORA 等[39]向受到重金屬污染的土壤中施加生物堆肥，Y果顯示隨著土壤中有機(jī)質(zhì)的含量增加，有效態(tài)重金屬的比例降低。胡星明等[40]研究得出，在土壤里施用稻草能夠改變重金屬元素銅、鎘、鋅和鉛在土壤中的化學(xué)形態(tài)分布。華珞等[41]在受Cd、Zn污染的土壤里施入了不同數(shù)量的有機(jī)肥后，發(fā)現(xiàn)土壤中有效態(tài)Cd、Zn的含量明顯降低，Cd、Zn的總量也明顯下降，所以可以顯著地減少Cd2+和Zn2+對(duì)農(nóng)作物的毒害。這與張琴[38]、胡星明等[40]研究結(jié)果相一致。同時(shí)，也有少部分研究指出，有機(jī)肥對(duì)重金屬生物有效性沒(méi)有產(chǎn)生作用甚至?xí)又刂亟饘傥廴撅L(fēng)險(xiǎn)。如譚長(zhǎng)銀等[42]、王開(kāi)峰等[43]研究發(fā)現(xiàn)，在稻田土壤長(zhǎng)期施用有機(jī)肥會(huì)提高Zn和Cd 的有效性，增加土壤重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)。Zhang 等[44]研究發(fā)現(xiàn)，在東北地區(qū)的農(nóng)田土壤中施用了畜禽糞便后，反而增加了該地區(qū)土壤受重金屬元素銅污染的風(fēng)險(xiǎn)。宋琳琳等[45]施用有機(jī)肥后發(fā)現(xiàn)，土壤中生物有效態(tài)的Cd和Zn 含量顯著增加，生物有效態(tài)Pb含量顯著下降，殘?jiān)鼞B(tài)Pb的含量也有所增加。出現(xiàn)這一結(jié)果的原因可能是，地區(qū)差異和各類(lèi)型的土壤對(duì)重金屬的富集吸附水平也存在著差別，另外，同一土壤對(duì)不同重金屬元素的富集吸附能力也不相同，所以在研究重金屬有效性時(shí)，要結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況綜合考慮。

3.3.2 有機(jī)肥對(duì)土壤重金屬植物有效性的影響 因?yàn)楦鞣N植物對(duì)各重金屬元素的吸附能力也存在著差異，所以研究重金屬生物有效性，在研究土壤重金屬形態(tài)之外，植物的有效性也是不容忽視的重要內(nèi)容。近年來(lái)“鎘米”等事件的發(fā)生，使水稻的重金屬污染狀況備受關(guān)注，謝運(yùn)河等[46]把施用有機(jī)肥3 000，6 000 kg?hm-2和單獨(dú)施用無(wú)機(jī)肥的稻米中鎘的含量進(jìn)行了對(duì)比，發(fā)現(xiàn)兩個(gè)有機(jī)肥施用水平鎘的含量分別下降了14. 3%和21. 4%，雖然施用有機(jī)肥對(duì)土壤有效態(tài)鎘含量并無(wú)顯著影響，但有機(jī)肥使鎘在水稻中的分配率發(fā)生明顯變化。唐明燈等[47]通過(guò)對(duì)生菜進(jìn)行有機(jī)肥與化肥混合施用后發(fā)現(xiàn)，不管是單施有機(jī)肥或與化肥配施，花生麩及雞糞處理都降低了生菜地上部鎘的含量，并且施用雞糞能夠有效地降低生菜地上部鉛的含量。牛糞和花生麩配比施用對(duì)降低生菜中鉛含量的效果，要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)單獨(dú)施用任何一種有機(jī)肥。祖艷群等[48]在對(duì)兩種作物施用有機(jī)肥后發(fā)現(xiàn)，施用有機(jī)肥（豬糞）能導(dǎo)致小花南芥中鉛和鋅的含量增加，在施用豬糞14 g?kg-1時(shí)的含量及累積量達(dá)到最大。而施用豬糞后使中華山蓼里鉛的含量和累積量上升，鋅的含量和累積量減少。吳清清等[49]研究發(fā)現(xiàn)：在潮土中施入雞糞或者垃圾有機(jī)肥后，潮土中莧菜內(nèi)銅和鋅的含量增加數(shù)分別為26.3%至36.0%和 1.2%至20.3%，但它們的含量都在國(guó)家食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)對(duì)銅和鋅的規(guī)定含量之下；同時(shí)植株中鎘、鉛的含量與對(duì)照試驗(yàn)相比，都有所下降。紅壤中莧菜植株中Zn、Cd和Pb分別下降 42.7%～59.9%，0～48.9%和4.1%～71.3%，達(dá)到顯著水平。從以上的研究數(shù)據(jù)可知，雖然各種植物與土壤對(duì)重金屬元素的吸收富集存在著差異，但都證明了有機(jī)肥的施用對(duì)植物有效性的影響。在研究有機(jī)肥與植物有效性的相關(guān)性問(wèn)題上，要充分考慮土壤類(lèi)型和作物的自身特性。

4 總結(jié)與展望

綜上所述，有機(jī)肥對(duì)土壤性狀和土壤重金屬生物有效性都有著不同程度的影響，有機(jī)肥是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中減少或防止土壤重金屬污染的重要手段，國(guó)內(nèi)外學(xué)者也做了相關(guān)方面的研究，也取得了一定成果。但由于受到地區(qū)差異、土壤類(lèi)型、有機(jī)肥種類(lèi)等差異，樣品分析方法的多樣性、影響因素的復(fù)雜性的影響，得出的研究結(jié)果也不盡相同，導(dǎo)致許多研究數(shù)據(jù)之間缺乏對(duì)比性。對(duì)有機(jī)肥與重金屬污染防治方面也遠(yuǎn)沒(méi)有其它措施研究得多，有機(jī)肥對(duì)土壤重金屬的影響研究停滯不前。有機(jī)肥對(duì)不同類(lèi)型土壤、生物及元素種類(lèi)的作用，各種影響因素之間的相互影響等問(wèn)題，都還需要進(jìn)行更深入的研究，以推動(dòng)有機(jī)肥對(duì)土壤重金屬生物有效性研究的發(fā)展。

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第9篇：生物技術(shù)進(jìn)展范文

關(guān)鍵詞：農(nóng)村生活污水 污水收集 污水處理 生物處理 生態(tài)處理

中圖分類(lèi)號(hào)：U664文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展促使農(nóng)民的生活水平得到了極大的提高，隨之而來(lái)的是農(nóng)村生活污水所帶來(lái)的環(huán)境污染日趨嚴(yán)重。而生活污水的任意排放成為環(huán)境污染的主要因素。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)生活污水的有效控制，保證生活環(huán)境和農(nóng)民的健康，必須不斷加強(qiáng)農(nóng)村生活污水處理的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。

1 農(nóng)村生活污水的主要特點(diǎn)

農(nóng)村生活污水主要源于廚衛(wèi)用水，其構(gòu)成成分和污染濃度與當(dāng)?shù)鼐用竦挠盟闆r及生活習(xí)慣有著密切的聯(lián)系。通常情況下，污水中的有機(jī)物質(zhì)的含量比較高，易于生化，有害物質(zhì)少，水質(zhì)的變化情況較少。

2 農(nóng)村生活污水收集方法

農(nóng)村生活污水的收集方式要以農(nóng)村的實(shí)際情況為基礎(chǔ)，避免盲目采用城市污水的集中收集法。從當(dāng)?shù)氐牡乩硖攸c(diǎn)、村鎮(zhèn)分布實(shí)際情況出發(fā)，實(shí)現(xiàn)因地制宜地收集方法。具體可以采用住戶分散式的收集、村鎮(zhèn)采取集中收集以及市政統(tǒng)一收集等模式。

3 農(nóng)村生活污水涉及的處理技術(shù)

3.1 技術(shù)選擇的原則

鑒于農(nóng)村經(jīng)濟(jì)技術(shù)落后性的特點(diǎn)，在資金和人力投入上比較薄弱，要采用因地制宜的方式，避免照搬城鎮(zhèn)污水處理方式，實(shí)現(xiàn)科學(xué)性與合理性的統(tǒng)一。為此要遵循一定的原則。

3.1.1 因地制宜，具體問(wèn)題具體分析的原則

對(duì)于農(nóng)村污水處理方式的選擇，要充分考慮當(dāng)?shù)鼐唧w的地理因素、氣候特點(diǎn)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平等因素，選擇最佳經(jīng)濟(jì)和有效的技術(shù)。

3.1.2 保證管理上的簡(jiǎn)潔與便利

農(nóng)村的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平有限，技術(shù)人員匱乏，很多地區(qū)雖然實(shí)現(xiàn)了生活污水處理設(shè)施的安裝，但仍不能維持后期正常的日常管理，因此，農(nóng)村適合選擇一些后期維護(hù)少、簡(jiǎn)單的處理技術(shù)。

3.1.3運(yùn)行支出的費(fèi)用較低

農(nóng)村在生活污水處理方面的經(jīng)費(fèi)有限，城鎮(zhèn)污水處理中的好氧處理技術(shù)需要的費(fèi)用較高，不適合在農(nóng)村進(jìn)行推廣。為此，要盡可能采取生態(tài)或者厭氧的處理技術(shù)，將能耗降到最低。

3.1.4 涉及的相關(guān)工藝程序比較簡(jiǎn)單

農(nóng)村的污水處理設(shè)施屬于較小的基礎(chǔ)裝置，流程不易過(guò)于復(fù)雜，要將中間環(huán)節(jié)減到最少，這樣更加易于整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行、維護(hù)和管理。通?？梢圆捎皿w積較大的均化池代替調(diào)節(jié)池和初沉池，利用生態(tài)處理法或生物膜法省去二沉池。

3.2 主要的技術(shù)方法

3.2.1生物處理技術(shù)

3.2.1.1好氧生物處理技術(shù)

好氧生物處理技術(shù)主要分為生物接觸氧化法、好氧生物濾池以及蚯蚓生物濾池三種。生物接觸氧化法的基礎(chǔ)是生物濾池，通過(guò)接觸曝氣形式改良實(shí)現(xiàn)生物膜處理的技術(shù)。這種方式操作簡(jiǎn)單，便于管理，適合農(nóng)村；好氧生物濾池的材料為一些石粒或者塑料物品，當(dāng)污水噴灑到濾床的時(shí)候，形成了生物膜，實(shí)現(xiàn)了污染物的吸收；蚯蚓生物濾池主要是借鑒了蚯蚓對(duì)于土壤的通氣性和透水性的特點(diǎn)，加快有機(jī)物的分解，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)污染物的高效、低耗的處理。

3.2.1.2 厭氧生物處理技術(shù)

厭氧生物處理技術(shù)是一種比較適合農(nóng)村污水處理的技術(shù)，產(chǎn)泥量不多，無(wú)需曝氣充氧。主要分為污水凈化沼氣池、厭氧生物濾池以及復(fù)合厭氧處理技術(shù)。污水凈化沼氣池主要是由沼氣池和厭氧生物濾池聯(lián)系在一起形成，具有靈活的特點(diǎn)，出水比較穩(wěn)定，凈化效果明顯，可以單戶使用，也可以幾戶聯(lián)合使用；厭氧生物濾池的主要構(gòu)造與好氧生物接觸的氧化池具有異曲同工之處，但是不同點(diǎn)是池頂?shù)拿芊?。這種方式的主要特點(diǎn)是成本低、用于維護(hù)和管理的費(fèi)用低，對(duì)管理人員的專(zhuān)業(yè)要求不高；復(fù)合厭氧處理技術(shù)是厭氧活性法和厭氧生物膜法相結(jié)合的處理方法。這種方式以農(nóng)村污水處理的實(shí)際狀況為前提，借助于一種復(fù)合型的厭氧反應(yīng)器。主要是由濾料層和厭氧污泥構(gòu)成，在其作用下，實(shí)現(xiàn)較高效率的污泥去除。輕質(zhì)濾層的存在使得污泥的流失量減少。

3.2.2 生態(tài)處理技術(shù)

3.2.2.1 人工濕地

人工濕地的處理方式主要借助自然濕地的特性，利用自然界中植物、基質(zhì)和微生物相互之間的影響和作用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)污水的凈化和處理。這一人工系統(tǒng)主要構(gòu)成為土壤、填料和水生植物。這一處理方式的優(yōu)點(diǎn)是所需設(shè)備相對(duì)簡(jiǎn)單、不需專(zhuān)業(yè)的管理和維護(hù)、成本低、生態(tài)效益明顯，但是缺點(diǎn)是需要較大的空間面積。因此，對(duì)于一些距離城市較遠(yuǎn)、資金有限、技術(shù)人員較少的農(nóng)村地區(qū)比較適用。

3.2.2.2 土地處理

土地處理工藝主要是在人工作用下，充分利用土壤、植物和微生物的綜合作用，利用一定的物化作用，實(shí)現(xiàn)污水的處理以及水中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的回收。土地處理方式主要由水流的速度和軌跡決定的，可以細(xì)分為慢速、快速滲濾系統(tǒng)、地表漫流系統(tǒng)和地下滲濾系統(tǒng)。其中比較實(shí)用的是地下滲濾系統(tǒng)。這一系統(tǒng)主要位于地下，對(duì)地面的任何設(shè)施、景觀、建筑不會(huì)造成破壞，不受氣候變化的影響，能夠適應(yīng)干燥和寒冷的環(huán)境，為此比較適應(yīng)農(nóng)村污水的處理。但是，要控制好負(fù)荷，否則出現(xiàn)堵塞的情況，同時(shí)由于整個(gè)系統(tǒng)處于地下，造成成本也很高。

3.2.2.3 穩(wěn)定塘

穩(wěn)定塘是在經(jīng)過(guò)人為的修理后而發(fā)揮排污作用的圍堤和防滲層。其體現(xiàn)的是機(jī)體的自我凈化作用，發(fā)揮微生物的代謝功能，借助相關(guān)的物化作用，達(dá)到污染物的轉(zhuǎn)變和消除。穩(wěn)定塘需要的資金相對(duì)較低，省去污泥處理過(guò)程，但是占地面積較大，受氣候影響較大，排污效果不明顯。

3.2.3 物化處理技術(shù)

物化處理方式主要包括混凝、吸附、電滲析等形式，其中只有混凝技術(shù)復(fù)合農(nóng)村的要求。最大的優(yōu)點(diǎn)是以污水中的污染物的特征為依據(jù)，選擇恰當(dāng)?shù)男跄齽?，除去水中的污染物?/p>

4 農(nóng)村生活污水處理主要工藝類(lèi)型

4.1 單一的污水處理方式都具有一定的局限性，有必要將不同的處理工藝實(shí)行結(jié)合。當(dāng)前我國(guó)農(nóng)村生活污水處理工藝主要分為：“厭氧+生態(tài)”工藝、“好氧+生態(tài)”工藝、“厭氧+好氧+生態(tài)”工藝和“厭氧+好氧”工藝。

4.2 在進(jìn)行具體工藝的選擇的時(shí)候，要以不同地域的實(shí)際特點(diǎn)為依據(jù)，充分考慮當(dāng)?shù)氐牡乩硖卣?、?jīng)濟(jì)發(fā)展水平、氣候類(lèi)型、處理標(biāo)準(zhǔn)等，在進(jìn)行系統(tǒng)、綜合性的技術(shù)分析后，選擇最佳的污水處理方式。

結(jié)束語(yǔ)：

隨著環(huán)保意識(shí)的不斷增強(qiáng)，農(nóng)村已經(jīng)成為環(huán)境治理的重要區(qū)域。而在農(nóng)村，生活污水是環(huán)境污染的主要來(lái)源。除了相關(guān)部門(mén)要做好宣傳教育工作，提升農(nóng)民的環(huán)保意識(shí)以外，還要注重農(nóng)村生活污水的收集和處理的相關(guān)技術(shù)工作，運(yùn)用多種模式和工藝，并結(jié)合不同地區(qū)的各自特點(diǎn)。相關(guān)的管理部門(mén)要嚴(yán)格遵循具體問(wèn)題具體分析的原則，選擇成本最低、管理最容易的污水處理方式，逐步實(shí)現(xiàn)農(nóng)村生活污水的處理。

參考文獻(xiàn)：

[1]謝勝,洪宏,楊凱,吳偉峰,程星華. 農(nóng)村生活污水處理工程的工藝應(yīng)用探討[J]. 凈水技術(shù),2013,06:79-83.