生物技術進展精選(九篇)
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第1篇：生物技術進展范文
甲硫氨酸是繼谷氨酸之后產量第二大的氨基酸，2011年，針對動物飼料的甲硫氨酸市場年銷售額約28.5億美元，銷量85萬噸，年增長率5%。據不完全統計，2014年全球甲硫氨酸需求量約100萬噸，呈逐年增長趨勢。目前甲硫氨酸三大主要生產商為贏創（原德固賽）公司，安迪蘇（原普朗克）公司和日本曹達（原孟山都）公司[6]。2006年，中國藍星有限公司收購安迪蘇子公司，并于2010年在江蘇南京開始建廠，將最初年產能7萬噸的計劃翻倍至14萬噸。該廠的建成投產將結束中國重要動物飼料添加劑完全依賴進口的局勢。贏創公司2011年12月決議，在新加坡建立產能15萬噸的甲硫氨酸加工廠，將在2014年第三季度投入生產。韓國杰希公司和法國阿科瑪公司于2012年宣布將在東南亞建立產能8萬噸的甲硫氨酸加工廠，該廠將采用全新的發酵-化學法聯合生產線。德國巴斯夫公司雖然于2007年申請了發酵生產甲硫氨酸的專利，但至今仍不適用于商業生產。法國邁陀保利克公司和羅蓋特公司合作致力于L-甲硫氨酸發酵產品的研發[6]。
2.1微生物發酵路線的相關研究
2.1.1甲硫氨酸生物合成途徑的研究
為構建甲硫氨酸生產菌，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菌——大腸桿菌(Escherichiacoli)和谷氨酸棒桿菌(Corynebacteriumglutamicum)成為研究者關注的焦點。如圖1，細菌中甲硫氨酸合成途徑以天冬氨酸為起點，經天冬氨酸激酶(aspartokinase，AK)和高絲氨酸脫氫酶(homoserinedehydrogenase，HSD)兩個限速酶催化，生成高絲氨酸，進而分別合成蘇氨酸和甲硫氨酸。甲硫氨酸合成存在兩個途徑：巰基轉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機硫源。大腸桿菌只通過巰基轉移途徑合成甲硫氨酸，谷氨酸幫桿菌可同時利用兩個途徑。2002年Hwang等[14]在谷氨酸棒桿菌中發現了甲硫氨酸生物合成的直接巰基化途徑，并對metY或metB進行突變，比較突變株生長參數。兩種酶在序列上存在相似性，但微生物優先選擇巰基轉移途徑。因此它們在進化上可能來自同一種酶，而MetY是長期進化過程中突變和自然選擇的結果，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MetB和MetY進行純化，比較了二者的生化參數。發現MetB和MetY對O-乙酰高絲氨酸催化作用的Km值分別為3.9和6.4mmol/L，與之前的推測吻合。同時，MetY對硫化物離子的Km也過高，證明其與硫化物離子的結合也很微弱，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值尚不明晰。2006年，Krmer等[16]在對大腸桿菌和谷氨酸棒桿菌甲硫氨酸代謝途徑進行計算機模擬分析時發現，以甲硫醇為硫源時，NADPH的消耗減少，可使甲硫氨酸理論產量得到提高。以甲硫醇或其二聚體二甲基二硫為硫源的原理是將其-S-CH3基團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，并通過基因敲除和14C同位素示蹤實驗證明，催化這一反應的酶正是MetY。至此，MetY這一獨特功能為該領域的研究提供了全新的線索。
2.1.2甲硫氨酸生產菌選育的相關研究
除發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，其中最優菌株RS-16經96h發酵產甲硫氨酸1.84mg/mL。但野生型菌株氨基酸的生物合成受到嚴格的代謝調控，一般不能滿足大量生產氨基酸的需要。因此，需要人為打破微生物對甲硫氨酸生物合成的代謝調節。篩選抗結構類似物菌株和營養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處理百合屬棒桿菌，篩選獲得M-128菌株，其甲硫氨酸產量為2.3g/L；2009年，閔偉紅等[19-20]通過抗結構類似物的篩選獲得北京棒桿菌(Corynebacteriumpekinense)突變株E31，其甲硫氨酸產量達1.479g/L。2011年，該課題組以E31為出發菌株，采用復合誘變和青霉素濃縮法篩選獲得12株賴氨酸和蘇氨酸雙重營養缺陷型突變株，其中突變株GE37的甲硫氨酸產量達3.55g/L。這些傳統的改造方法機理難以闡明，工作量大，但突變全面、有效。隨著基因技術的發展，2007年，Park等[1]解除了蘇氨酸對HSD的反饋抑制，同時敲除了thrB基因，阻止蘇氨酸合成。分批發酵過程中甲硫氨酸產量達2.9g/L。2011年，Chen等[21]利用分子動力學模擬與統計耦合分析相結合鑒別出30個關鍵氨基酸殘基，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，對于兩大限速酶的研究逐漸趨于半理性，能在代謝和進化水平上做出合理的解釋，改造目標更明確。在菌種選育過程中，一些新發現也給研究人員以啟示。2005年，Mampel等[22]對谷氨酸棒桿菌進行轉座子誘變，得到7000個具有乙硫氨酸抗性的突變株，轉座子插入位點為ORFNCgl2640，NCl2640失活會導致甲硫氨酸產量增加，證明該位點與L-甲硫氨酸合成途徑中某種抑制的解除密切相關。其結構和具體功能有待科研工作者深入研究。2010年，Bolten等[17]發現了MetY的獨特功能后，試圖對MetY進行過表達以增加甲硫氨酸產量，結果MetY酶活力提高近30倍，但發酵液中并無甲硫氨酸，胞內甲硫氨酸產量也只提高2倍。胞內組分分析發現其底物O-乙酰高絲氨酸已完全耗盡。這說明半理性的單基因修飾難以保證整個代謝網絡的平衡，以途徑中各代謝物和酶的功能性質及代謝流分布信息為基礎，更加理性化的多基因修飾成為下一階段的研究目標。2002年BiranD發現大腸桿菌[23]中MetA極易被四種依賴ATP催化的蛋白酶水解，且該基因受熱轉錄休克調控。2013年，Dike等[24]對根癌土壤桿菌中MetA進行表征時發現了相同的不穩定性和極端不耐熱特性。這極有可能也是賴氨酸和蘇氨酸易發酵生產，在同一途徑下游的甲硫氨酸卻一直難以實現發酵生產的重要原因。
2.1.3甲硫氨酸向胞外輸出的研究
發酵法生產甲硫氨酸在合成水平上不易達到增產目標，即便細胞質內甲硫氨酸產量得到提高，釋放至培養液中的量卻極少。總結有以下兩方面原因：①微生物自身調控嚴格，為趨利避害，甲硫氨酸在自然條件下不會過量積累，即使經改造的菌株，甲硫氨酸的產量與微生物細胞適應性之間的平衡也難把握。②即使細胞質內甲硫氨酸過量積累，但其輸出體系不完善，產物被微生物自身再利用或直接傷害細胞。2005年，Trtschel等[25]在已經提高了胞內甲硫氨酸濃度的條件下，利用DNA微陣列技術識別出過量表達的膜蛋白基因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。當BrnFE的合成被氯霉素關閉時，仍能觀察到大量甲硫氨酸輸出，只有極大提高氯霉素水平，其輸出才會減弱。這說明甲硫氨酸輸出體系不止一個，還存在不易被識別、但輸出能力高的其它體系。發掘并擴增輸出通道既可增加發酵液中甲硫氨酸產量，又能避免代謝物積累對微生物的損傷。
2.1.4發酵條件的相關研究
對于甲硫氨酸發酵，最特殊的培養基成分即硫和甲基。以谷氨酸棒桿菌為例，2006年，Krmer等[16]用計算機模擬了不同硫源在甲硫氨酸合成途徑中的應用。以硫酸鹽為硫源通過直接巰基化途徑生成1mol甲硫氨酸消耗8molNADPH，巰基轉移途徑消耗9molNADPH，而以硫代硫酸鹽為硫源，整個代謝過程只需要5.5molNADPH，以硫化物為硫源，NADPH消耗量僅為硫酸鹽的一半。但PPP途徑和TCA循環所能提供的NADPH是固定的，因此不同硫源的利用效率有待在實踐中考證。硫與甲基來源的結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。除了這兩種關鍵組分，2014年，Anakwenze等[26]從發酵的油豆種子中分離出甲硫氨酸產量為1.89mg/ml的赤云金芽孢桿菌(Bacillusthuringiensis)EC1，對發酵總體積、接種量、碳源及氮源濃度、促生長物質均進行探索優化，最終赤云金芽孢桿菌EC1甲硫氨酸的產量可以達到3.18mg/mL。對于發酵工藝的探索一直是實際生產中的關鍵。Sharma等[27]研究了百合棒桿菌產甲硫氨酸中稀釋速率與溶解氧對甲硫氨酸產量的影響。最終確定當稀釋速率為0.16、溶氧為42%時，甲硫氨酸生產速率最大值為160mg/(L•h)。2012年，賈翠英等[28]研究了不同破壁方法對細菌甲硫氨酸產量的影響。結果表明，經堿破壁、溶菌酶破壁，超聲波破壁、堿與超聲波復合破壁、溶菌酶與超聲波復合破壁后，甲硫氨酸產量分別提高10.9%、12%、18.3%、19.6%、22.2%。這種工藝可以將胞內甲硫氨酸釋放出來，增加收率，復合破壁比單一破壁效果更顯著。
2.2酶法生產路線的相關研究
2.2.1外消旋混合物拆分生產甲硫氨酸
酶法拆分又分為兩種思路，傳統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型轉化為L型，純化的同時也增加了產量無疑是更理想的選擇。2007年，Findrik等[29]利用原玻璃蠅節桿菌(Arthrobacterprotophormiae)中D-氨基酸氧化酶、過氧化氫酶、紅球菌(Rhodococcus)中L-苯丙氨酸脫氫酶、博伊丁假絲酵母(Candidaboidinii)中甲酸脫氫酶串聯實現D-甲硫氨酸向L-甲硫氨酸的完全轉化。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型的轉化合成。
2.2.2化合物酶解生產甲硫氨酸
2014年，Jin等[30]對大腸桿菌中經密碼子優化的腈水解酶基因進行重新合成和表達，從而有效利用2-氨基-4-甲硫基丁腈水解生產甲硫氨酸。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。該課題組也對在填充床反應器中利用固定化靜息細胞生產甲硫氨酸進行了研究，結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97%。該項研究表明，重組腈水解酶應用于甲硫氨酸生產具有巨大潛力，酶在微生物體內的過表達與酶的固定化技術相結合可能實現產量突破。
2.3發酵與體外酶催化路線相結合
發酵法即以培養基組分為原料，利用微生物自身體內代謝反應，將低成本原料轉化為高價值產品，是最經濟環保的氨基酸生產方式。發酵法之所以至今無法應用于甲硫氨酸生產，關鍵在于其合成途徑的每一步均受到嚴格地反饋抑制，經本課題組改造后的菌株GE37的甲硫氨酸發酵產量也僅為3.55g/L[20]。因此發酵法生產甲硫氨酸仍處于科研階段。體外酶催化反應目前并沒有一套完整的獨立生產體系，而是作為化學生產方法的輔助手段，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。酶催化與發酵法相比，反應過程較短，反應體系及條件易靈活操控。因此，發酵與體外酶催化路線相結合可以回避微生物的部分反饋抑制，縮短發酵過程以得到產量較大的中間體，進而以此為底物合成L-甲硫氨酸。韓國杰希公司采用的發酵/化學法聯合生產工藝即為兩種路線結合的實例，并于2012年宣布在東南亞建立產能80000噸的甲硫氨酸加工廠。該路線以葡萄糖為基質，利用微生物發酵法生產琥珀酰高絲氨酸，隨后用酶將這一中間產物轉化成甲硫氨酸和琥珀酸。如圖3所示，經計算，這種全新的發酵/化學法聯合工藝生產的L-甲硫氨酸成本略高于化學合成法[6]。
3面臨的問題及展望
3.1發酵法生產面臨的問題和建議
甲硫氨酸與其他氨基酸相比至今難以實現發酵法生產，綜合上文所述，總結了以下三個方面原因和建議：
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硫源的需求，而發酵法應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NADPH需求量雖少，但因多有毒且穩定性差，不適用于培養基；硫代硫酸鹽兼具氧化性與還原性，應該對其進行進一步選擇和研究。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，應該對硫代硫酸鹽與甲硫醇或二甲基二硫的復合使用進行新的嘗試。提高NADPH的供應量也是菌株改造的策略之一。
3.1.2代謝途徑調控的改造硫和甲基的參與已經使代謝途徑增長，而合成途徑中涉及到諸多反饋抑制性酶，進一步削弱了代謝流。如何確定關鍵酶、發現酶的活性中心及抑制劑結合位點，并進一步識別關鍵殘基成為一個艱巨的課題。通過半理性設計，本課題組已找出北京棒桿菌(Corynebacteriumpekinense)天冬氨酸激酶與抑制劑結合位點有直接或間接作用的所有關鍵氨基酸殘基，并通過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，朱運明等[35]得到突變體G377F，酶活提高9.3倍。此外，類似的單基因修飾研究缺少全面性和持續性，還應對改造前后的代謝流變化進行對比分析，嘗試針對改造后的缺陷進行多基因修飾，繼續對甲硫氨酸產量是否提高進行試驗。較成功的理性設計在甲硫氨酸同族氨基酸——賴氨酸生產中有成功的先例。2013年，SKind等人[36]根據TCA循環和賴氨酸合成途徑相關知識，通過敲除sucCD在琥珀酰輔酶A合成酶水平上有目的性地阻斷TCA循環，使其與賴氨酸合成途徑相結合，增加目的產物合成途徑代謝流，產量提高60%。由于理性設計需要大量全面準確的生物學信息，直接針對代謝流的整合在甲硫氨酸研究領域還需要嘗試和突破。
3.1.3關鍵酶在代謝過程中的穩定性
在大腸桿菌和根癌土壤桿菌中均證實了高絲氨酸酰基轉移酶(homoserinetranssuccinylase,HTS)的不穩定性，這可能也是賴氨酸和蘇氨酸易發酵生產，而同一途徑下游的甲硫氨酸卻一直難以實現發酵生產的重要原因。其極端不耐熱和易被蛋白酶分解這兩大特性，是發酵法面臨的難題。對Biran等人發現的四種可能分解HTS的蛋白酶進行修飾，或與嗜熱菌關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，對胞內組分進行量化分析，以探索胞內甲硫氨酸產量最大時的條件，以及能分泌到胞外營養缺陷型菌種選育。
3.2酶法生產面臨的問題和建議
第2篇：生物技術進展范文
論文關鍵詞：固定化微生物技術,污水處理,方法分類,載體
由于固定化微生物技術可固定經篩選出的能降解特定物質的優勢菌屬，因此該技術的應用能使污水處理系統專一性、耐受性增強，處理效果穩定，運行管理簡單，降解效率明顯優于傳統。因此，近年來固定化微生物技術已成為各國學者研究的熱點課題，并且已有部分研究成果由實驗室走向實際應用階段。本文就現有的固定化微生物技術進行了分類，介紹了各種固定化微生物技術所常用的載體在污水處理中的研究與應用，對各種固定化微生物技術的優劣性和適用范圍進行了比較與總結，最后對該方法在污水處理中的實際應用進行了展望。
1 固定化微生物技術及分類
作者簡介：夏冰，(1985-)，男，江西南豐，青島大學在讀碩士研究生,主要研究方向為環境生物技術。E-mail:meilisanzhu@yahoo.com.cn
固定化微生物技術是從60年代開始發展起來的新型技術。固定化微生物技術是指用物理或化學方法將游離微生物細胞、動植物細胞、細胞器或酶限制或定位在某一特定空間范圍內，保留其固有的催化活性，并能被重復和連續使用技術。采用固定化微生物技術有以下優點：有利于提高生物反應器內微生物濃度和純度，縮短反應所需的時間，降低處理設施的工程投資和造價；有利于反應器的固液分離，反應易于控制，污泥產生量少；有利于除氮和除去高濃度有機物或其他難降解的有毒有害物質，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特優勢，在近十幾年獲得了迅速的發展。它已由原來的單一固定化酶、固定化微生物細胞發展到固定化動植物細胞、固定化細胞器、固定化原生質體、固定化微生物分生孢子以及酶與微生物細胞、好氧微生物與厭氧微生物的聯合固定化[1]等。
目前固定化微生物技術的方法分類多種多樣，根據微生物細胞與載體的作用力及作用形式、微生物細胞被固定的狀態以及載體的性質將固定化微生物技術分為以下五類：吸附法、包埋法、交聯法、自固定化法和介質截留法。
1.1吸附法
吸附法在固定化微生物技術處理污水中是研究最早、應用較廣泛、技術也較成熟的方法。在大多數生物膜反應器啟動的早期，所應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。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；離子吸附則是根據微生物在解離狀態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。該方法操作簡單,微生物固定過程對細胞活性的影響小,條件溫和。但這種方法結合的細胞數量有限,反應穩定性和重復性差,所固定的微生物數目受所用載體的種類及其表面積的限制[2]，所以需要進行改進。同時微生物與載體間的吸附強度也不夠牢固,故載體的選擇是關鍵。
1.2包埋法
包埋法是將微生物細胞截留在水不溶性的凝膠聚合物孔隙的網絡空間中,通過聚合作用,或通過離子網絡形成,或通過沉淀作用,或改變溶劑、溫度、pH值使細胞截留。凝膠聚合物的網絡可以阻止細胞的泄漏,同時能讓底物滲入和產物擴散出來。包埋法又可分為高分子合成包埋、離子網絡包埋及沉淀包埋。該法操作簡單，對微生物活性影響小，可將微生物鎖定在特定的高分子網絡中，因此制作的固定化微生物小球的強度高。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交聯法
交聯法是利用兩個或兩個以上的功能基團，使微生物菌體相互連接成網狀結構，即使功能基團直接與微生物細胞表面的反應基團如氨基、羥基等進行互聯，形成共價鍵而達到固定化的目的。使用該方法,微生物細胞間的結合強度高,穩定性好,經得起溫度和pH 值等的劇烈變化。但是由于在形成共價鍵的過程中反應條件過于劇烈，往往會對微生物細胞的活性造成較大的影響，而且適用于此類固定化的交聯劑大多比較昂貴，因而其在實際應用中受到一定的限制。
1.4自固定化法
自固定化法又稱為無載體固定化法，這種方法是一種全新的概念:在自絮凝顆粒形成過程中,同時形成了微生物的適宜生態環境,使之有利于微生物代謝之間的協調或者說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，具有傳質擴散阻力小，細胞顆粒整體活性高，固定化方法簡單等優勢，將在環境工程中的污水處理領域得到廣泛的應用[4]。
1.5 介質截留法
介質截留法是通過特殊的孔網狀結構將酶、微生物或動植物細胞等固定截留在具有特定功能的載體內，或將酶、微生物或動植物細胞限制在一定的空間范圍內，微生物細胞不能透過此孔網結構，但底物和產物可以通過，從而實現廢水的生化反應和分離同時進行。介質截留法可以通過控制介質的孔徑選擇性的控制底物和產物的擴散，防止微生物細胞的泄露，可以使基質與微生物細胞充分接觸，從而有效的反應。所以介質截留法是一項很有發展前景的工藝。
2 載體的特點
要完成微生物的固定化，關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方法需要不同種類的載體。雖然隨著材料學與生物學的不斷發展與結合，關于各種固定化微生物方法的最適載體有待進一步的研究與討論，但所有載體都應具備如下特點：（1）具有抗物理降解、抗化學降解、抗生物降解的穩定性，具有一定的機械強度和結構穩定性。在一定PH值和溫度下，不容易被破壞。（2）固定化方法簡單、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廉易得，固定化成本低。（5)固定化系統使底物、產物和其他代謝產物能夠自由擴散。（6)載體對微生物來說是惰性的，不會損傷細胞。（7)單位體積的固定化系統擁有盡可能多的微生物，以便更好地起到生物催化作用。
3 固定化微生物技術的展望
各種固定化方面都有自身的優缺點，沒有一種在所有污水處理中都適用的方法，在實際應用中要根據污水水質、水力負荷、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 交聯法 自固定化法 介質截留法
固化成本 低 低 適中 低 適中
制備難度 易 適中 適中 易 適中
穩定性能 低 高 高 低 高
結合能力 弱 適中 強 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：生物技術進展范文
關鍵詞：生物工程技術；進展；現狀
生物工程包括基因工程、細胞工程、微生物工程發酵工程、酶工程和生物反應器工程。在這五大領域中，基因工程是根據人類的需要對DNA進行設計，使生物表現出新的性狀。細胞工程是根據遺傳需要進行細胞培養。酶工程利用生物反應裝置，產生人類所需要的產品。近年來，生物工程在農學、醫藥學、醫學等方面都有新的收獲，這些收獲離不開我國科技工作者的努力，他們充分發揮了自己的潛力，為人們提供了巨大的經濟效益和社會效益。
1生物工程技術在農學領域的進展
1.1改良種子的蛋白質儲量
生物工程技術近幾年來發展迅速，可利用生物工程技術提高農作物中蛋白質的含量，在農業中廣泛運用，顯示出巨大的經濟效益，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基因互換，能夠提高單雙子葉蛋白質的豐富程度，使二者營養價值更豐富。利用我國豐富的衍生資源，尋找氨基酸蛋白質含量豐富的植物，通過人工改造和合成，將基因轉移到需要改進的植物中去。
1.2快速無性繁殖，提高存活率
在自然狀態下，植物的繁殖需要經過傳粉受精，但是所需的周期較長，而且會受到溫度、濕度以及病蟲害的影響，成活率低。植物細胞具有全能性，通過選擇植物不同部位的組織細胞，進行組織培養，能夠實現植物的快速繁殖。對于一些稀有的、名貴的花卉，比如一品紅、南洋金花等，無性繁殖不僅可以降低培育成本，還不受季節的限制。利用基因工程進行生物載體細胞注射，注入抗病毒基因，通過基因的轉錄、表達，培育出生命力強的作物，能夠提高我國的糧食產量，提高農民的收入，促進經濟的發展。
1.3提高儲存能力
果蔬在收獲時，會在運輸途中因為蟲害和自身的腐爛造成大量的損失。成熟的果蔬會逐漸變軟，不利于存儲，主要是因為在果蔬成熟的過程中，自身會產生乙烯，乙烯具有催熟的作用。生物工程技術利用反義技術抑制乙烯合成酶的活性，降低果蔬在成熟過程中乙烯的分泌。水果中的多聚半乳糖醛酸酶能降解細胞壁導致水果在成熟過程中變軟，通過向基因組中轉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間，使果蔬能夠長時間儲存，減少了經濟損失。
2生物工程技術在食品領域的發展
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，生物工程技術在食品開發方面做出了很大貢獻。微生物食品，利用生物工程技術對螺旋藻進行研究，發現它蛋白質含量高，碳水化合物豐富，脂肪膽固醇含量低，有著很高的營養價值。昆蟲類蛋白質，科學家運用生物工程技術在蠅蛆的體內提取純度很高的幾丁質。轉基因食品的研究近年來也非常熱門，雖然在食用上存在爭議，但是轉基因食品有著很高的營養價值，微量元素的含量也很豐富。
2.2食品加工
通過基因導入技術，可以獲得高產蛋白質和氨基酸的作物。利用基因工程來調節淀粉合成過程定酶的含量或幾種酶之間的比例，從而達到增加淀粉含量或獲得特性獨特、品質優良的新型淀粉。酶工程的應用也是生物工程在食品領域的重要代表，可以利用酶的催化性質，將原材料催化成需要的物質。比如淀粉酶的催化，能夠使面包更加松軟、可口。細胞工程在食品加工方面應用也很廣泛，比如運用細胞融合技術，將黃曲霉菌的種間細胞融合，選育出優良的菌株。食品的口感和營養也與生物工程技術息息相關。
2.3食品安全檢測
病從口入，許多疾病都是因為食品安全問題導致的。比如，英國的瘋牛病和日本的口蹄疫，以及現在流行的禽流感，都是食品衛生問題導致的，因此食品安全檢測技術尤為重要。現在用于食品安全檢測的生物工程技術有生物傳感器技術、免疫學方法、分子生物學技術和生物芯片等。生物傳感器通過將待測物質的濃度轉換成不同的電信號來檢測物質的含量。免疫學預測是根據抗原和抗體的特異性結合，利用不同病菌對不同物質的反應不同進行特異性識別，檢測食品是否安全。生物工程技術的應用能夠改善人們的膳食結構，提高人們的健康水平。
3生物工程技術在醫藥領域的發展
3.1生物工程制藥
生物工程制藥是對微生物和微量元素進行處理，以細胞為基礎，使用先進的科學技術使生物產生人類需要的物質。基因工程主要用來研發新的藥物，一些藥物用傳統的方法很難被制造出來，造價也非常昂貴，普通患者根本消費不起。通過基因工程表達基因片段，降低制藥的成本，造福人類，同時也能提高藥物的純度，提高藥效。運用細胞工程技術培養細胞、組織，再利用這些組織生產出對疾病治療有幫助的藥品，縮短了制藥的周期，為人類的健康帶來福音。
3.2疾病的診斷
基因突變和外源基因的入侵是造成人類絕大部分疾病的一個重要因素。我們可以從基因的水平進行分析，檢測疾病，這也是近些年來我國生物工程技術的發展方向。我國的基因檢測技術主要有DNA探針技術、合酶鏈式反應、生物芯片技術，這些技術能盡早檢測出病原性物質，早發現早治療。基因芯片是運用生物工程技術進行疾病檢測的一個重要方法，可以對樣品進行大量分析與檢測。我國科研人員已經研究出許多遺傳病的基因序列，根據這些基因序列，制成基因探針，對各種疾病進行檢測，具有針對性強、靈敏度高的特點。
3.3疾病的治療與預防
我國在疾病的治療與預防方面也運用了生物工程技術。基因治療技術有了很大的突破，通過干細胞的移植進行腫瘤和自身免疫系統疾病的治療也有很好的療效。轉基因和克隆技術也逐漸成熟，在器官移植的過程中，為了減少肌體的排異反應，可以對自身器官進行克隆，為器官移植做出了巨大貢獻。在疾病的預防方面，我國研制的基因工程乙肝疫苗已經大規模投入市場，還有許多疫苗正在研制過程中，也取得了不小的成果。生物工程技術在疾病預防中起到了很好的社會效益。
4結語
生物工程技術被視為當今世界的主導產業，在醫藥、農業、化工、食品等眾多產業中都有著很高的使用率，對經濟發展有著很大的推動作用，為醫學的發展提供了寶貴的技術資源和信息資源。雖然生物工程技術的研究還有許多瓶頸和難題，但是隨著科技的進步，這些問題會逐漸解決。只要我們把眼光放長遠一點，加大對生物工程技術的資金投入，重視生物工程技術的研究，就一定會有所收獲，為社會產生更多的效益，全面改善人們的生活。
作者:姜加良 單位:吉林工商學院
參考文獻：
［1］陳章良.植物基因工程研究［M］.北京：北京大學出版社，1992：1-20.
第4篇：生物技術進展范文
P鍵詞：營林技術；有害生物防治；應用進展；發展趨勢
森林有害生物對森林長遠健康發展有一定的阻礙作用，會對森林造成嚴重復雜的危害。我們在實際進行森林有害生物防止工作時，可遵循以下原則：預防為主、綜合防控、以法治理、促進健康。利用病蟲與森林的辯證關系對病蟲害進行防治就是指綜合防控。在營林技術的基礎上根據實際情況對林業資源實施科學合理的管理施手段，對保護環境以及促進林木速生豐產有一定的意義。
一、營林措施控制森林病蟲害
營林措施因其強大的優勢以及特點被廣泛應用推廣，對森林病蟲害治理與防治工作起到一定的促進作用。天牛是森林資源高發病蟲害之一，營林技術可對其進行有效管理與控制，在根源上對其治理，促進森林資源的長遠發展。
1.清理蟲害木降低蟲口密度
在實際進行病蟲害治理后工作時，應以控制擴散源頭為基礎工作，對幼林及時進行蟲害木清理，要求相關工作人員嚴格按照技術要求進行工作，將被病蟲危害的林木進行及時清除，防止病蟲害對周圍健康樹木造成傳染。清除工作完成后選用新的樹種進行造林工程，在實際進行樹種選擇工作時，一定要注意所選樹種對天牛一定有抗性。對該種病蟲害的危害程度進行有效控制，最好將其控制在經濟允許水平線以內。為實現蟲口密度大幅度下降的目標，必須對危害嚴重樹木進行及時清除。
2.采用伐根嫁接技術快速恢復林分
對蟲害立木進行及時清除助于對受災面積進行有效控制，但是對環境以及森林資源造成嚴重影響與破壞，所以對林地的更新與恢復是病蟲害治理工作完成后的首要任務，為實現快速回復林分目標，我們可以采用伐根嫁接這一方式進行樹林更新。實踐表明，該項技術具有強大的優勢以及特點，后被廣泛推廣使用。
3.設置隔離帶阻隔害蟲
遷飛以及擴散是森林病蟲害的顯著特點，食性單一的害蟲這一特點更加顯著，有害口昆蟲處于幼蟲時不能進行長距離遷移，根據這一特性我們可設置隔離帶，對幼蟲轉移危害進行有效阻止。
二、林技術實施中存在的問題
運用營林技術防治有害生物雖然取得了長足進展，但在實施過程中仍存在很多困難和問題，其優勢未得到充分的利用和發揮，還需不斷加強和完善。主要表現在：
一是盡管提倡造林規劃設計中應有林業有害生物防治內容，但多只停留在理論上，未真正做到營林與森防部門的緊密結合，未落實到具體行動中。二是由于營林措施周期長，涉及因素多，實施相對困難，一些抗性樹種的推廣及樹種混交、撫育等措施難以大面積實施。因而，多數地區仍以營造單一樹種的純林為主，管理較粗放，林分質量不高。三是對森林健康、森林生態系統防御有害生物的認識還不到位，在營林活動中不能做到適地適樹，科學規劃。四是在有害生物防治中存在誤區，常寄希望于某一種措施或藥劑就達到控制有害生物的目的，從有害生物的發生發展特性來看，這是很難做到的。
三、用營林措施防御林業有害生物發展趨勢
1.抗性育種具有廣闊的前景
隨著科技發展的日新月異，在傳統育種的基礎上，生物技術育種已取得很大進展，但在林木分子生物學基礎研究、轉基因的表達水平、一些轉化基因的組成型表達對植物生長發育的影響、昆蟲對歷殺蟲晶體蛋白產生抗性等方面仍需進行不懈的探索。傳統的引種、選種、雜交育種等在一段時間內可能仍是育種的重要方法，但生物技術育種將是抗性育種的熱點，其研發速度會不斷加快。在不遠的將來，林木抗性育種將發揮越來越重要的作用，特別是隨著分子生物學的飛速發展及基因定位、克隆、轉化、分子標記、圖譜構建等技術的日益成熟，給林木抗性育種提供了越來越多的輔助育種手段。將各種生物技術手段與需要緊密結合，有目的的培育具不同抗性的優良品種，對培育健康森林、減少防治成本、實現可持續控制都將起到不可估量的作用。
2.以營林措施為基礎的生態控制應是未來林業有害生物控制的主要方向
生態控制指對有害生物種群生存的環境進行合理和最優的調控，使其種群生長速率回復到較低的半自然狀態，逐步喪失危害性。生態控制的基本思想是：從森林生態系統整體功能出發，在充分了解森林生態系統結構、功能和演替規律及其森林生態系統與周圍環境、周圍生物和非生物因素的關系前提下，充分掌握各種益、害生物種群的發生消長規律，全面考慮各項措施的控制效果、相互關系、連鎖反應及對林木生長發育的影響，通過調控森林生態系統組成結構并輔以生理生化過程的調控，有利于有益生物的生長，控制有害生物的生長，以實現森林生態系統高生產力、高生態效益及持續控制有害生物和保持生態系統平衡的目標。策略是利用寄主與有害生物、寄主與天敵、寄主與生態環境、有害生物與天敵、有害生物與環境問復雜的網絡關系來實現對有害生物的控制與管理，而不是直接采用廣譜性化學藥劑殺滅有害生物。核心是通過生態化的方法，實現對林業有害生物發生的生態環境及其相關生物的合理或最優利用和最適調控，以實現生態系統高生產力和生態化的目標舊5。37J。
可見，營林技術在生態控制中具有重要地位，已有研究人員在楊樹潰瘍病和爛皮病防治中進行嘗試，盡管目前在理論和實踐方面都處于初級階段，但是生態控制在未來的林業有害生物控制中具有廣闊的前景，是林業有害生物控制的主流方向。
四、結語
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，對已感染森林病蟲害的林分和成熟林分及時進行更新改造，并在政策上予以扶持，以調動群眾造林積極性，使廣大群眾在從事林業生產中得到實惠。同時大力營造混交林，以實現林木多樣性，變當前林業建設受制于病蟲災害的被動局面為主動局面。
參考文獻：
[1] 張海霞.淺議營林技術對林業有害生物的控制效果[J].民營科技，2013（11）.
[2] 高運濤.淺議營林技術對林業有害生物的控制效果[J].科技致富向導，2013（18）.
第5篇：生物技術進展范文
關鍵詞 農資競爭；無人直升機；植保技術；飛行植保
中圖分類號 S252 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2013）03-0136-03
當今世界普遍興起的綠色農業、有機農業、精準農業和數字農業[1]，迫切需要植保技術的變革，研發相應的綠色植保、有機植保、精準植保、數字植保和飛行植保。其中，飛行植保當是日益興旺的新興產業。飛行植保就是用飛機防治農林業病蟲草害或相關的作業，也可稱為空中植保、航空植保或飛機植保技術。近年來，由于受全球氣候異常、生態環境惡化等因素的影響，我國農作物病蟲草害發生的面積在不斷擴大，暴發性的病蟲害災難時常發生，造成了嚴重的后果，病蟲草害防治的面積、病情和難度都在加大。以前，我國的飛機防治多采用固定翼飛機，這類飛機的起飛和著陸必須使用跑道，飛行速度快，作業效率高，但是藥物漂移較多，精準度較差，容易造成農藥浪費和環境污染。因此，不適應于復雜地形作業或障礙物多的作業環境以及家庭聯產承包的中、小田塊的病蟲害防治，更不適應慢速度的超低空飛行防治作業。另外，由于病蟲害的突發性（如2012年東北地區暴發的玉米粘蟲），一般的地面噴霧設備或人工噴灑由于效率太低，根本不能及時撲滅病蟲害，同時安全性也很差。近年來，無人直升機噴霧設備的研究與應用在美國、日本、韓國等發達國家得到了快速的發展[2-4]。在我國，由于缺乏先進的無人直升機植保技術和控制裝置，使我國飛行植保的應用水平不適應我國農業發展的需要，因此借鑒發達國家飛行植保發展的先進經驗，結合我國現狀探索符合我國國情的飛行植保發展路徑實屬當務之急。
1 飛行植保的由來
在飛行植保這個新興領域，美國、日本、韓國等發達國家走在前列。他們在器械設備研制、藥劑研制、智能化裝備及植保應用技術等方面為我國提供了可資借鑒的經驗。
1.1 美國航空植保由來已久
美國航空植保經歷了由有人駕駛直升機植保技術向無人機植保技術的過渡。20世紀中期以后，美國等發達國家逐步形成規模化的大型農場，采用專業化、現代化的生產方式。相應地，建立了以大型植保機械和航空植保為主體的病蟲草害防治體系。目前，美國擁有農用飛機20多個品種9 000多架（13%為農用直升機），占世界總擁有量的28%，平均2萬hm2耕地就有一架農用飛機[5]，65%的農業化學處理是由飛機承擔的。由于美國面積廣闊，耕地集中在大規模經營的家庭農場，因此農用飛機以作業效率較高的有人駕駛固定冀飛機為主。作業項目除了包括航空播種、施肥和噴灑農藥外，還拓展到人工降雨、森林滅火、空氣清潔、旅游觀光等方面[6]。由于無人機起飛時不需要跑道，在飛行中機動靈活，生存力較強，具有其他一些飛行器不具備的獨特的飛行能力。目前，美國60%以上的農藥噴施是由專業的植保公司運用無人智能機械完成的。
1.2 日本直升機植保技術居領先地位
日本直升機植保技術居領先地位，從20世紀90年代起就將無人直升機用于大田作物、果樹和蔬菜的病蟲害防治、施肥和品質管理上，還應用于田間監測，如判斷水稻作物的田間生長狀態。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的無人直升機，此種飛機主要用于撒布農藥，由于其獨特的優點深受農民的歡迎。據2006年資料顯示，日本水稻種植面積近169.2萬hm2，且經營規模相對較小。這樣的生產條件非常適合無人機的作業，因為機身尺寸小、重量輕、操控非常靈活、適應區域廣，作業效率高、噴灑效果好。因此，日本農用無人機因其獨特的優勢得以快速發展，已經從1995年的307架增加到現在的2 400多架，僅YAMAHA用于農林業方面的無人機的“RMAX”系列就有1 200架以上，RMAX 無人直升機可噴灑農藥7～10 hm2/h，一架RMAX每天可噴灑農藥80 hm2，而且節水省藥非常明顯，1 hm2稻田僅用農藥1 L，用水7 L。可以說，在日本這種無人直升機播種、耕作、施肥、噴灑農藥、病蟲害防治等無所不能。日本無人機的防治面積從1997年的20萬hm2增加到2005年的60萬hm2，年均增長20.1%，已經超過了有人駕駛直升機的防治面積。目前，日本國內水稻種植總面積的45%都靠無人直升機來進行病蟲害防治[7]。日本總約533.33萬hm2農田常年保持近3 000架無人直升機作業。日本還重視飛行人才的培養，已經取得執照的操控人員（飛手）達到6 000多人。因此，在日本采用無人機進行農業生產已成為現代化農業發展趨勢之一[8]。
1.3 韓國飛行植保快速發展
農用無人直升機于2003年首次引進韓國，其后，每年都在增加數量，目前全國共有73架（圖1）。其中約80%歸于各地方的農協會所有，其余的則是營農組合法人或個人接受政府援助購置。韓國的農林水產食品部和農協中央會計劃以后每年增加100架，到2013年共增加到500架[8]。全羅南道綠色農業科科長尹成浩說：“由于人口架構的老齡化和女性化日趨嚴重，農村人口急劇減少，這種情況下只能利用無人直升機了，以后還會利用無人直升機來進行播種和噴灑農藥，它們的用途會更廣。”
2 飛行植保在我國的興起
近年來，尤其是近2年來，全國各地都積極開展了無人直升機的研發和應用。機型越來越多，應用范圍越來越廣，推廣速度越來越快，技術研究越來越深入。
2.1 無人直升機飛行植保應運而興
人們越來越深刻地認識到，農、林業生產在國民經濟發展中具有突出的位置和重要意義，發展農林業生產是有關國計民生的頭等大事。目前，病蟲害仍然是我國發展農業生產的“天敵”，每年因病蟲害造成的糧食損失在15%以上，防治費用也十分可觀。未來我國1.2億hm2農田將容納年均過10億元的無人機械設備市場和年均超100億元的植保服務業務量。因此，植物病蟲害防治是一項長期艱巨的任務。當前國內主要依靠于化學防治，化學農藥防治效果除受藥劑本身性質和性能制約之外，施藥的時機、技術質量及藥械等都是很重要的影響因素。
我國從1951年就開展航空施藥技術的研究和應用，當時主要在大面積的墾區、森林和農場進行噴灑作業，機型多以固定翼飛機為主。60多年來，直升機出現了貝爾-212型、米-8型、米-171型機型的更替。目前，國內通用輕型無人機主要有蜜蜂16共軸式無人駕駛直升機，Z-3無人直升機，wD100型無人直升機、天鷹-3和AF811等。我國引進的國外先進輕型飛機，如美國RoBNSoN公司生產的R22輕型直升機等可應用于吊桶吊囊滅火，將水注入到用PVC制成的吊囊、吊袋（容量為0.5～1.5 t）中，用直升機吊掛到撲火現場，供機動泵、水槍使用，方法簡單易行，設備造價低廉，效果良好。北京市2/3是山區，山區地形復雜多變。為了發揮航空護林優勢，加強森林防火工作，北京市政府決定，今后每年3月1日至5月31日開展直升飛機森林滅火工作。直升機可利用吊桶吸水直接撲火，也可運送森林消防隊員和撲火物資[7]。直升機除了森林消防以外，還用于病蟲害防治工作。2003年，梁家林等人對飛機噴灑技術在防治美國白蛾當中的應用進行了探討。試驗結果表明，對美國白蛾集中連片發生的林區采用直升機防治，取得了比較滿意的防治效果[8]。
在我國，無人直升機植保技術之所以得以快速發展，主要在于它具有高效、節水、優質、全能、安全、便利等多項獨特的優勢。如無人駕駛小型直升機具有作業高度低（1～10 m），農藥用量少（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，電動無人直升機噴灑技術采用噴霧噴灑方式至少可以節約50%的農藥使用量，節約90%的用水量），重量輕（整體尺寸小，轉向起降靈活，可空中懸停，無需專用起降機場），防治效率高（1架飛機可完成施藥0.13 hm2/min，1 h完成施藥超過6.67 hm2）；防治效果好（旋翼產生的向下氣流有助于增加霧流對作物的穿透性，飄移少），遠距離遙控操作（噴灑作業人員避免了暴露于農藥的危險，提高了噴灑作業安全性），智能化程度高（GPS衛星定位導航，可以自動規劃航線，自主按航線飛行并可自主接力，即斷藥補藥后，從斷藥點開始續噴，可以減少人工漏噴重噴的現象），飛行穩定（飛行自穩系統帶GPS模塊，高精度姿態傳感器，可實現自動增穩，漂移校正，自動巡航等）等諸多優點。另外，還在很大程度上降低了資源成本。電動無人機折舊率更低、單位作業人工成本不高、易保養。同時，飛機本身價格15萬～50萬元，防治用工費用與人工相當，都在植保企業和農民的可接受范圍之內。這樣，在小麥、水稻、果樹、棉花等農作物的病蟲害防治中以及授粉、監測等相關作業中廣泛應用是完全可能的。
2.2 南方沿海地區先行先試
我國南方及沿海地區因經濟發達和地形復雜，對飛行植保進行了先行先試。首先將直升機植保技術應用于柑桔病蟲害（紅蜘蛛）防治上（廣東德慶噴灑1%阿維菌素熱霧劑，3 d后防效82%）；廣西的甘蔗田利用無人直升機噴灑增糖劑取得了良好的經濟效益；在海南省三亞林旺水稻種基地，由國家雜交水稻工程技術研究中心、南京農機化研究所等單位共同主辦了“雜交水稻機械化種子生產暨農用無人直升機輔助授粉和施藥技術”的現場觀摩會，袁隆平、朱英國和羅錫文等院士現場指導；湖南省華容縣利用TH28直升機噴灑森得保防治楊小舟蛾（7 d后防效達82%）；在浙江、成都、珠海等地都先后利用無人直升機噴灑農藥在水稻、油菜等作物上進行病蟲害防治，取得了理想的防治效果和統防統治經驗。
2.3 中原經濟區蓄勢待發
2012年3月17日總理觀看了舞陽縣1.07萬hm2高標準糧田的無人直升機一噴三防現場演示（中央新聞聯播）（圖2），從此拉開了中原經濟區飛行植保的序幕。5月8日，由廣西田園、河南農業大學和河南平安種業聯合主持的產學研結合項目無人機GPS定位一噴三防（防治穗蚜等）現場會在溫縣國家糧豐工程百畝方中進行（河南新聞聯播），經河南農業大學專家測定，效果良好（1 d后防效達79.6%，3 d后達100%）。其后，新鄉、睢縣、永城、尉氏等地也先后利用無人機植保技術進行了小麥及林木病蟲害統防統治工作，取得了明顯的經濟、社會和生態效益。中原經濟區的其他省市也相繼進行了直升機統防統治工作，如山東省防治林業病蟲害，安徽、山西、河北等地防治農作物病蟲害等。
應該說，中原經濟區的飛行植保僅僅是個開端。可喜的是，勢頭非常好，不少地方和單位都是蓄勢待發，呈現出良好的發展態勢：一是研發主體多元化。以產學研結合的方式，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機型已經在林果、大田作物上成功應用。再如安陽全豐公司與無錫漢和航空公司聯合研制農用無人機及其藥物的同時，還建立了人才培訓基地，開辦了初、中、高級培訓班。目前，開封田秀才公司也利用TXC8-1無人機開展了飛防服務。二是機型多樣化。目前，研制成功正待推廣應用的有超輕型可折疊一體化多旋翼農藥無人機TTA MH3，廣西田園公司的AF811，田秀才公司的TXC8-1，安陽全豐公司的QF26-01，80 ccCD-10無人機機型等。三是服務主體多元化。除了研制公司直接面向社會開展有償服務以外，還出現了農民合作社植保專業隊、植保公司統防統治專業隊、農業協會專業服務隊，農業局植保站等多種主體。四是研制服務一體化，研發企業的主要動因來自于對農藥產品的促銷。飛機防治是其次，更重要的在于增加農藥、肥料等農資產品的銷售，即無人機植保技術可作為促銷農資的手段，進而提高企業的核心競爭力。同時，飛行植保也有利于擴大企業的社會影響和服務形象，從而助推了農資市場競爭向空中發展。
3 結語
綜上所述，必須認識到直升機植保技術無疑是農業現代化進程中一場偉大的變革，必將推進農資市場競爭的空中爭奪戰，必將引起我國土地資源、農業栽培模式、農業經營規模等方面的變革，尤其是加速病蟲害統防統治的進程。
4 參考文獻
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[2] 龔艷，傅錫敏.現代農業中的航空施藥技術[J].農業裝備技術，2008，34（6）：26-29.
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[4] 張毅.遙控直升機在日本農業上的應用[J].世界農業，1997（4）：49-50.
[5] 尹錚，喻旋.論農用航空的發展應用對南昌市農業生產的促進作用[J].南方農機，2006（4）：15.
[6] 劉卓.農用航空與突發性病蟲害的防治[J].農業機械化與電氣化，2001（4）：32.
第6篇：生物技術進展范文
20世紀60年代，AO學派推崇切開復位內固定技術治療骨折，逐步替代了早期的石膏外固定和牽引固定等保守治療方案，王俊芳等［2］提出AO治療的基本原則:(1)強調解剖對位，尤其是關節內骨折;(2)堅強內固定;(3)無創操作以保護骨折端及周圍組織血運;(4)早期、主動、無痛的肌肉及關節功能活動。AO技術將骨折治療帶入機械力學手術時期，加壓鋼板和擴髓三葉形髓內釘的出現帶來了精確地復位和早期康復訓練，使許多復雜長骨骨折得以一期愈合，AO技術發展成為從理論、原則到方法、器材相對完整的治療體系，成為骨折治療的經典手段之一。在長期臨床實踐中，AO技術的缺陷也逐漸暴露出來，解剖學復位的追求帶來骨折端骨膜和軟組織的廣泛剝離，血運的破壞影響了骨折愈合，與無創操作保護骨折端血運的原則存在矛盾，內固定材料與骨質的密切接觸產生應力遮擋效應，帶來骨質疏松、骨吸收等問題，產生相對較高的感染、骨折不愈合、再骨折發生率［3］。針對AO技術過度追求力學穩定性的弊端，20世紀90年代開始，Gerber、Palmar等學者提出了BO的治療概念，在骨折治療中強調骨的生物學特性，注意保護骨折端血運。其治療原則為:(1)于遠離骨折部位進行閉合復位和功能復位，除關節面外強調間接復位，不以犧牲骨折部血運追求直視下的解剖復位，保護骨折部骨膜等軟組織的附著;(2)使用生物相容性好、低彈性模量的內固定器械，縮小內固定器械與骨皮質或髓質的接觸面積，允許骨折斷端間的微動以促進骨痂形成;(3)通過微創技術將醫源性創傷減少到最小，盡可能地縮短手術暴露時間［4］。在BO原則下，骨折通過繼發性骨痂形成達到二期愈合，BO技術是對AO技術的補充和完善，對于涉及關節面的長骨骨折，仍強調直視下的解剖復位和堅強固定，以減少創傷性關節炎等并發癥的發生。在BO原則的指導下，間接復位技術、微創鋼板內固定(MIPO)技術及帶鎖髓內釘固定技術逐步成為目前長骨骨折治療的主流，在臨床得到廣泛應用。
2技術和方法
2.1間接復位技術
解剖學研究表明，骨折發生后，長骨骨髓腔的血供被完全破壞，骨折部位的骨組織只能從骨膜和周圍軟組織獲取營養，AO技術的解剖學復位和骨膜下剝離進一步破壞了骨折部的血運，而血運損害是導致骨折術后感染、愈合延遲及骨不連的主要原因［5］。1989年有研究提出了骨折間接復位技術。作為骨折微創治療原則的重要組成部分，間接復位主張在遠離骨折部位利用軟組織的牽引進行閉合復位，盡可能地保護骨折局部的血液循環［6］。間接復位避免了AO技術復位時骨折端的直接暴露和骨膜下分離，保護了骨折端的血運和骨折碎片的活力。在四肢長骨骨折的具體操作中，借助于手法或牽引器的牽引，利用骨膜和周圍軟組織的擠壓，使骨折端復位，不強求骨折部的解剖復位，對較大的骨折碎片可利用帶尖的復位鉗幫助并維持復位，在間接復位過程中需利用術中X線觀察骨干的長度、軸線及旋轉移位情況。張全玉等［7］將間接復位技術應用于股骨髁上粉碎性骨折，認為其可最大限度地減少對骨折部血運的干擾。賈晉輝等［8］研究認為間接復位技術的關鍵在于保持骨膜、骨折碎片和軟組織之間的附著，復位的動力來自于軟組織和骨膜。由于復位是在閉合和微創條件下進行，復位的效果依賴于術者的經驗，需借助術中X線檢查反復調整才能完成。手術醫師和患者均需承受一定量的X線輻射。四肢長骨骨折的旋轉復位在間接復位技術中存在一定困難，多采用原始的體表骨性標志作為復位參考，且缺乏可靠的術中復位穩定及維持裝置，因而術后存在旋轉畸形和肢體成角。Kregor等［9］應用LISS鋼板治療股骨遠端骨折，103例患者中外旋畸形2例，矢狀片成角畸形3例，說明間接復位技術仍需要進一步完善。
2.2交鎖髓內釘固定術
相對于鋼板的偏心式固定，交鎖髓內釘的“中央應力分享”式軸向固定更符合生物學特點，在四肢長骨骨折治療中發展極為迅速。借助于C臂X線機和牽引裝置，首先對長骨骨折進行間接閉合復位，只要求恢復骨干的長度、力線和旋轉，將主釘置入髓腔，交鎖釘固定于遠離骨折部的長骨兩端，避免了對骨折區血運和軟組織的破壞。目前更傾向于置入不需擴髓、直徑較小的可屈性髓內釘，主釘在髓腔內被彈性彎曲而產生“彈性三點固定”。采用交鎖髓內釘固定術具有長骨骨痂生長迅速、術后并發癥較少的優點，更加符合微創、生物學固定模式。胡野等［10］采用交鎖髓內釘內固定術治療股骨干骨折20例，與采用鎖定加壓鋼板內固定術20例相比較，兩組在術中出血量、術后引流量及骨折愈合時間上具有顯著性差異，建議首選交鎖髓內釘治療股骨干骨折。關浩［11］采用交鎖髓內釘治療脛骨骨折術后再骨折，在手術時間、術中出血量和骨折愈合時間等方面明顯優于鋼板螺釘內固定術組。閔競等［12］研究認為交鎖髓內釘早期動力化治療可對下肢骨折起到較好的治療效果。
2.3MIPO鋼板內固定術
在關節內骨折及特殊解剖部位的四肢長骨骨折治療中具有不可替代的地位，其優勢在于植入物可協助骨折復位。MIPO是以BO為基礎發展起來的骨折治療方法，在遠離骨折區的骨干兩端作小切口，在肌肉下骨膜外鈍性建立鋼板隧道，間接復位后行螺絲釘固定，由于鋼板跨越了骨折斷端，減輕了對骨折部軟組織和血運的損傷，通過載荷分散避免了內固定斷裂。有限接觸接骨板、橋接接骨板、點狀接觸接骨板等通過減少內固定器材與骨皮質的接觸面積，顯著減輕了對骨膜血管網的損傷，避免了內固定器材下骨質疏松的發生，有利于骨折愈合。不銹鋼或鈦制成的內固定器材既可用于彈性固定，又可用于堅強固定。陳兵乾等［13］采用MIPO治療肱內外科頸骨折24例，認為MIPO具有軟組織損傷小、成角固定穩定、骨折愈合快等優勢。植致敏等［14］研究表明，應用MIPO技術結合鎖定加壓鋼板治療脛骨遠端骨折特別是粉碎性骨折，能最大限度地保護骨折端血供，促進骨折愈合。張英等［15］研究表明，采用經皮微創鋼板內固定技術結合鎖定鋼板治療股骨遠端粉碎性骨折膝關節功能恢復較好。
2.4組合式固定技術
四肢長骨受到高能創傷時易導致粉碎性、開放性骨折，伴有肢體軟組織的廣泛損傷，對骨折的固定既要達到機械力學上的穩定，又要注重骨及軟組織的血液供應，組合式固定技術是應用兩種或以上創傷小的生物學固定技術，兼顧各自的優缺點，更加有效地以BO模式固定骨折。例如在復雜的脛骨粉碎性骨折治療中，應用拉力螺釘或MIPO固定諸多碎骨塊，再采用外固定架輔助固定，此方法吸收了內外固定的優缺點，骨折區小切口有限切開，置入體積更小的內固定物，達到了理想的彈性固定，可通過調整固定系統的力學性能達到對位矯形的目的，同時達到機械力學穩定和保護骨生物學特性的雙重目的。目前多用于下肢粉碎性骨折的治療。趙烽等［16］采用橋接組合式內固定治療股骨骨折，固定系統集MIPO、髓內釘和外固定架優點于一身，具有抗旋、抗剪和抗彎的作用，在骨折愈合各階段實現了動力化固定，保護了骨折斷端的血液循環，避免了固定物產生的應用遮擋和集中，促進了股骨斷端的骨折愈合。刁天華等［17］認為橋接組合式內固定系統應用于肱骨和脛骨骨折符合BO原則，可作為長管狀骨骨折的有效治療手段。劉會仁等［18］應用組合式外固定器結合內固定加植骨治療橈骨遠端粉碎性骨折取得良好治療效果，對關節軟骨的修復起到積極作用。
3總結與展望
第7篇：生物技術進展范文
關鍵詞：病蟲害；生物防治；最新進展
中圖分類號：S435.72 文獻標識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20170133037
我國國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律，就需要生物防治工作相關人員結合當地的實際情況，理論跟實踐聯系起來的同時有效利用古代先輩們流傳下來的經驗技術。生物防治工作人員必須深入研究并善于發現自然界中存在的天敵昆蟲和植物病原菌及害蟲的病原物等等。
1 病蟲害生物防治術在我國的發展應用
我國自古以來就是一個以農耕為主的國家，祖先們在長期的生產實踐中所積累的經驗技術為推動我國農業發展與提升做出了巨大貢獻，也因此為我國現代農業的發展奠定了的堅實基礎。在2000多年以前我國古代勞動人民在農業生產過程中就已經創造了很多有效的防治農作物病蟲害的技術方法。其中有輪作與休息、精細征地等。從上述內容可知，在我國古代就有勞動人民已經對農作物的病蟲害進行了生物防治，其經驗和技術方法對現代植物的病蟲害防治有著極深的啟發價值。同時還產生了深度的影響作用。
2 當前農作物病蟲害生物防治技術最新進展
農業是我國2000多年封建社會的立國之本，到了現代，依然是我國國民經濟的基礎。在我國現代農業長期的發展過程中，農藥的使用始終占據著世界首位。由相關統計得知，每年農藥的使用量在我國已達至150萬t。基于時下我國制藥工藝水平不高、施藥技術缺乏規范化的背景下，高毒性的化學農藥廣泛應用于農作物的生長過程以及存儲過程中嚴重破壞了農業生態環境，在農產品中，高毒農藥殘留量超標所導致的中毒事件頻頻出現。嚴重威脅了我國食品安全及生態環境的安全，嚴重制約了我國社會濟的可持續化發展的步伐。目前，國家政府部門越來越重視農作物病蟲害防治方面的工作，也出臺了一系列的相關的基本國策，由此為推動我國綠色發展、低碳發展及可持續化發展提供基本保障。所以，相關部門應在綜合考慮的視角下，對傳統技術方法及現代生物防治技術進行歸納總結，整合優化，充分利用及挖掘自然生物的自然特點，以便于達到實現及控制病蟲害的目的。
在國家政策的支持的基礎上，我國農業科技人員經過多年的探究，使我國當前的生物防治整體的技術水平，已經基本可以接近于國際先進的水平。在某些領域范圍甚至還趕超了國際水平，然而在實際應用的過程中，因為單項成果的生物防治技術的大規模應用的配套技術尚缺乏研究方面的有效成果，并且對于病害蟲天敵的生物防治制劑的包裝、安全運輸技術及存儲等方面也有研究。目前，我國在應用生物防治技術控制病蟲害方面離國際發達國家水平還有一段距離。所以國家對此也出臺了一系列相關政策進行調控，并且加大了生物防治技術的研究力度，與此同時，對生物防治技術的研究成果給予了巨大的支持。在國家相關政策的大力支持下，我國生物農藥的發展產業整體水平得到了很大的提升，并且發展前景極具開闊性。
在加強生物農藥發展的同時再對農作物天敵的昆蟲的利用研究發展也步入了一個新的臺階。比如麗蚜小蜂、松毛蟲赤眼蜂等近年來在市場上很容易就能買到，隨著社會的發展，科研力度的加大，這些生物防治成果已經漸漸商品化。然而因為我國傳統農業中存在小塊分割的問題，農民的購買力相對欠缺，在活體天敵昆蟲的運輸途徑方面沒有健全的體系作保障，這些均使其在生產中的實際應用遠遠落后于實際現狀的需求。然而在我國部分地區，仍然有很多成功的應用案例。比如松毛赤眼蜂的成功應用案例：我國遼寧等地主要農作物是玉米，其主要害蟲是玉米螟。因玉米種植的面積大，對玉米進行人工施藥的方式具有一定的難度。所以，通過釋放松毛蟲赤眼蜂的方式來對玉米螟進行防治。
3 結語
隨著人們物質生活水平的提高及國家政策支持力度的加大，人們對生態環境及食品安全方面的問題的關注度越來越高，我國的病蟲害生物防治技術的研究及應用的發展前景空間勢必會更加廣闊。
參考文獻
第8篇：生物技術進展范文
關鍵詞：有機肥；土壤重金屬；生物有效性
中圖分類號：X53 文獻標識碼：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
隨著工業化和城市化的快速發展，各種工業污染、人為活動以及不合理施肥等原因導致的有毒有害重金屬（Pb、As、Cd、Hg等）通過各種途徑進入土壤，使重金屬污染程度不斷加深。調查顯示，全世界各國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，使土壤發生質量退化、農產品的產量和品質降低，并且經食物鏈等方式被帶入到人的身體內，影響危害著人類的身體健康[1-2]。在關于土壤重金屬有效性的研究方面，科學家們更加關注的是添加改良劑與修復改良等，而對施用有機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有有機肥對土壤重金屬有效性研究的相關文獻，從土壤重金屬生物有效性的概念、影響因素、有機肥對土壤性狀及重金屬有效性的影響3個方面進行了歸納總結。
1 土壤重金屬生物有效性的概念
關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的概念，它是指污染物在水體中生物傳輸或生物反應被利用的程度。后來，又被應用到固體環境，例如土壤和污泥以及大氣環境中的生物可給性問題[3]。環境化學概念中，生物有效性是指能夠被生物所吸收利用的那部分物質。而生物學概念中的生物有效性，則是指能夠經細胞膜而進入生物體，并參與生物新陳代謝過程的物質[4]。除此之外，由于研究對象和研究環境的不同，生物有效性的定義也不相同，如生物吸收物質的途徑和方式，生物吸收物質的量，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境有關，也與生物自身的特征有關，這也就導致了土壤重金屬生物有效性概念的復雜性。
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、總量，土壤理化性質和土壤環境條件等。除此之外，土壤類型、土壤生物等因素都會對其產生一定影響。
2.1 土壤重金屬形態
土壤重金屬形態是最重要的因素。重金屬和土壤中的不同成分結合成不同的形態，各個形態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劃分為5種形態：可交換態、碳酸鹽結合態、鐵錳氧化物結合態、有機物結合態、殘渣態。這種劃分也是到現在為止學者們所認為的最常見、最有代表性的。Shuman[7]在1985年提出把其劃為交換態、水溶態、碳酸鹽結合態、氧化錳結合態、緊結合有機態、不定性氧化鐵結合態、松結合有機態、硅酸鹽礦物態。Gambrell[8]則將其劃分為水溶態、易交換態、大分子腐殖質結合態、無機化合物沉淀態、硫化物沉淀態、氫氧化物沉淀吸收態（吸附態）和殘渣態等7種形態。它們中有的形態如殘渣態，其遷移性較小，不被植物所吸收，因此，它的生物有效性小；有的能與土壤有機質、鐵錳氧化物吸附結合，形成結合態沉淀物，在土壤l件發生改變時，遷移活性較大；有的吸附于土壤顆粒表面，與土壤液相離子進行吸附解析化學活動，屬于可交換態重金屬，遷移活性強，容易被植物所吸收利用。
2.2 土壤重金屬總量
土壤重金屬總量對生物有效性的影響雖然不能與形態相比，但總量更能夠說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用到各國的土壤環境質量標準中。第一，土壤中的重金屬形態和重金屬總量兩者之間有著相互關聯及影響。例如，Sauve等[9]對幾種不同類型的土壤進行了試驗研究，元素Cu的全量與可交換態的Cu、水溶態Cu都有著很好的相關性，并且發現全量也是影響土壤中Cu2+活度的因素之一。Sauve等人[10]還對某鉛礦周圍的不同類型（88種）的土壤進行了研究，在對元素鉛進行分析時發現，影響土壤中水溶態和可交換態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評估。
2.3 土壤理化性質
2.3.1 有C質土壤的理化性質 能夠影響重金屬的生物有效性的因素中，土壤中有機質的含量是主要的影響因素[11]。土壤中的有機質和重金屬元素形成的絡合物，影響土壤重金屬的遷移性以及生物有效性。有機質對生物有效性的影響主要有以下兩個方面。一是通過加入有機質來影響對重金屬元素的吸附能力。有機質作為一種天然的吸附劑，能夠在很大程度上降低離子活度。二是土壤中有機質含量的多少改變著土壤中重金屬元素各形態的分布，能夠影響重金屬元素的遷移性。例如王浩等[12]通過研究發現，受到鉛和銅污染的土壤在加入有機質后，隨著有機質積累的增加，會使土壤中水可提取鉛和銅的含量顯著減少，這一結果說明有機質可穩定土壤中的鉛和銅。同樣，鐘曉蘭等[13]也發現，除了元素Cr，其余重金屬元素的各個形態和土壤有機質之間都有著顯著相關性。
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、沉淀離子化學過程的重要控制條件。如廖敏等[14]研究發現，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，并且最終會產生沉淀。趙雅婷[15]研究發現：隨著土壤pH值的上升，土壤中元素Zn的鐵錳氧化物結合態及碳酸鹽結合態含量增加，而可交換態Zn的含量減少；隨著pH值的升高，土壤鐵錳氧化物結合態Cd、碳酸鹽結合態Cd的含量增多，而可交換態Cd含量減少。句炳新[16]研究發現，Cu的可交換態量會隨著pH值的升高而減少，Cu的碳酸鹽態則會隨著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影響重金屬在土壤中的價態來影響重金屬的形態和分布的。土壤中重金屬元素在氧化環境下，一般處于較高的氧化態。例如汞元素可以從單質汞轉化為汞離子，從而甲基化成為甲基汞，大大地增強了它的有害性[17]。曹媛媛等[18]研究水稻田中重金屬情況發現，土壤在還原環境中含有大量的二價鐵離子，能和還原態的硫離子結合形成FeS。FeS再和CuS /ZnS反應產生沉淀，CuS /ZnS在土壤中大量累積，以此來降低重金屬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進行離子交換來吸附溶液中的重金屬離子，因此，粘土含量對重金屬生物有效性影響深遠。有研究發現，土壤中粘土含量影響著鋅元素的生物有效性，但是這種影響會因為時間的長短而發生變化，而且有學者對土壤礦物學進行了相關研究，發現可交換態Cd的含量和粘土含量有較好的相關性[19-20]。因此，可知在研究重金屬生物有效性時，粘土含量這一內容也是不可忽視的。
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、土壤類型和生物種類差異、農業活動等。如不同的耕作強度也影響著土壤的結構，不合理的耕作方式會使有機質大量的流失，從而產生重金屬毒害；同種植物種植在不同類型的土壤中，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聯，因此，在研究土壤重金屬生物有效性時，應當綜合考慮各個影響因素，進行全面的研究分析。
3 有機肥對土壤重金屬生物有效性的影響
有機肥的施用不僅可以改善土壤的理化性質，增加土壤營養元素，減輕土壤次生鹽漬化[21]，提高作物產量和品質[22-24]，增加土壤中的有益微生物種類[25-26]，還可以對土壤重金生物有效性產生影響。有機肥對生物有效性產生影響，最主要的方面是通過改變土壤中的有機質和pH值。
3.1 有機肥對有機質的影響
一般土壤中有機質的含量范圍約在0.5%至20%之間，它影響土壤的理化性質，同時也是植物所必需營養元素的重要來源[27]。大量的研究顯示，長期施用有機肥或者有機無機肥配比施用都會促進土壤中有機質的積累。如汪紅霞等[28]采用10年長期肥料定位試驗后發現，單施有機肥或P肥與有機肥混合施用能使土壤有機質增加，增加范圍在8.4%～17.3%之間，而單獨施用P肥反而會引起土壤有機質的下降。王彩絨等[29]采用6年定位試驗后發現，在單施有機肥或者與無機肥配施下，都能明顯地促進耕作層土壤有機質的積累。田小明等[30]對3種類型的土壤施用有機肥后發現，不同類型及有機質含量土壤中的有機質組分含量與不施有機肥相比，都有不同程度的提高。同時隨著施肥量的增加，土壤有機質總量和活性有機質組分（活性有機質、中活性有機質、高活性有機質） 都有所增加，這與汪紅霞等[28]研究結果大致一致，有機肥對土壤有機質確實有著深遠的影響。
3.2 有機肥對pH值的影響
在當今世界，土壤酸化已成為一個嚴重的環境問題，引起了全世界人民的廣泛關注。大量的研究表明，由于當今農業施肥缺乏科學合理的指導，并且施入的肥料品種過于單一，偏愛無機肥，且投入量較大。這一現象不僅使肥料被大量浪費，并且使土壤溶液中pH值下降及次生鹽堿化[31-33]。蔡澤江[34]等研究發現，單獨施用有機肥或有機無機肥配施后，土壤的pH值與試驗之前相比，呈現出穩定或者有所升高。其中，以單施有機肥的處理pH值升幅最大，升高了1.0個單位。Wang 等[35]研究結果顯示，施用玉米秸稈能改善土壤酸度。丁玉梅等[36]在研究不同施肥對煙株根際土壤pH值的影響時發現，在不同土質條件下，不同油菜含量的有機肥對植株根際土壤的pH值具有一定的調節作用。肖輝等[37]研究得出，設施土壤施用化肥降低了土壤的pH值，而施用雞糞等有機肥能夠使土壤的pH值適當上升，從而避免土壤酸化。
3.3 有機肥對生物有效性的影響
有機肥料在農業中的施用，常被當作控制以及改良土壤重金屬污染的重要方法，其主要表現為兩個方面。
3.3.1 有機肥對土壤重金屬形態的影響 土壤中重金屬形態是研究生物有效性時最為主要的指標。有大量研究表明，有機肥能影響土壤中重金屬的形態。大部分研究表明，施用有機肥能降低土壤重金屬的有效性，如張琴[38]連續施用有機肥后發現：土壤中重金屬Hg、Zn、Cd的有效態含量較試驗前都有所降低，并且各處理之間呈顯著性差異；重金屬Hg、Zn、Cd的有效態含量隨著有機肥施用量的增加逐漸減少，各個處理之間差異均達到顯著水平，并且連續施用有機肥料還會增大重金屬有效態的含量的遞減率。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質的含量增加，有效態重金屬的比例降低。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形態分布。華珞等[41]在受Cd、Zn污染的土壤里施入了不同數量的有機肥后，發現土壤中有效態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+對農作物的毒害。這與張琴[38]、胡星明等[40]研究結果相一致。同時，也有少部分研究指出，有機肥對重金屬生物有效性沒有產生作用甚至會加重重金屬污染風險。如譚長銀等[42]、王開峰等[43]研究發現，在稻田土壤長期施用有機肥會提高Zn和Cd 的有效性，增加土壤重金屬污染風險。Zhang 等[44]研究發現，在東北地區的農田土壤中施用了畜禽糞便后，反而增加了該地區土壤受重金屬元素銅污染的風險。宋琳琳等[45]施用有機肥后發現，土壤中生物有效態的Cd和Zn 含量顯著增加，生物有效態Pb含量顯著下降，殘渣態Pb的含量也有所增加。出現這一結果的原因可能是，地區差異和各類型的土壤對重金屬的富集吸附水平也存在著差別，另外，同一土壤對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，要結合當地實際情況綜合考慮。
3.3.2 有機肥對土壤重金屬植物有效性的影響 因為各種植物對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之外，植物的有效性也是不容忽視的重要內容。近年來“鎘米”等事件的發生，使水稻的重金屬污染狀況備受關注，謝運河等[46]把施用有機肥3 000，6 000 kg?hm-2和單獨施用無機肥的稻米中鎘的含量進行了對比，發現兩個有機肥施用水平鎘的含量分別下降了14. 3%和21. 4%，雖然施用有機肥對土壤有效態鎘含量并無顯著影響，但有機肥使鎘在水稻中的分配率發生明顯變化。唐明燈等[47]通過對生菜進行有機肥與化肥混合施用后發現，不管是單施有機肥或與化肥配施，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降低生菜中鉛含量的效果，要遠遠超過單獨施用任何一種有機肥。祖艷群等[48]在對兩種作物施用有機肥后發現，施用有機肥（豬糞）能導致小花南芥中鉛和鋅的含量增加，在施用豬糞14 g?kg-1時的含量及累積量達到最大。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]研究發現：在潮土中施入雞糞或者垃圾有機肥后，潮土中莧菜內銅和鋅的含量增加數分別為26.3%至36.0%和 1.2%至20.3%，但它們的含量都在國家食品衛生標準對銅和鋅的規定含量之下；同時植株中鎘、鉛的含量與對照試驗相比，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%，達到顯著水平。從以上的研究數據可知，雖然各種植物與土壤對重金屬元素的吸收富集存在著差異，但都證明了有機肥的施用對植物有效性的影響。在研究有機肥與植物有效性的相關性問題上，要充分考慮土壤類型和作物的自身特性。
4 總結與展望
綜上所述，有機肥對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，有機肥是現代農業中減少或防止土壤重金屬污染的重要手段，國內外學者也做了相關方面的研究，也取得了一定成果。但由于受到地區差異、土壤類型、有機肥種類等差異，樣品分析方法的多樣性、影響因素的復雜性的影響，得出的研究結果也不盡相同，導致許多研究數據之間缺乏對比性。對有機肥與重金屬污染防治方面也遠沒有其它措施研究得多，有機肥對土壤重金屬的影響研究停滯不前。有機肥對不同類型土壤、生物及元素種類的作用，各種影響因素之間的相互影響等問題，都還需要進行更深入的研究，以推動有機肥對土壤重金屬生物有效性研究的發展。
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第9篇：生物技術進展范文
關鍵詞：農村生活污水 污水收集 污水處理 生物處理 生態處理
中圖分類號：U664文獻標識碼： A
農村經濟的高速發展促使農民的生活水平得到了極大的提高，隨之而來的是農村生活污水所帶來的環境污染日趨嚴重。而生活污水的任意排放成為環境污染的主要因素。為了實現對生活污水的有效控制，保證生活環境和農民的健康，必須不斷加強農村生活污水處理的基礎設施建設。
1 農村生活污水的主要特點
農村生活污水主要源于廚衛用水，其構成成分和污染濃度與當地居民的用水情況及生活習慣有著密切的聯系。通常情況下，污水中的有機物質的含量比較高，易于生化，有害物質少，水質的變化情況較少。
2 農村生活污水收集方法
農村生活污水的收集方式要以農村的實際情況為基礎，避免盲目采用城市污水的集中收集法。從當地的地理特點、村鎮分布實際情況出發，實現因地制宜地收集方法。具體可以采用住戶分散式的收集、村鎮采取集中收集以及市政統一收集等模式。
3 農村生活污水涉及的處理技術
3.1 技術選擇的原則
鑒于農村經濟技術落后性的特點，在資金和人力投入上比較薄弱，要采用因地制宜的方式，避免照搬城鎮污水處理方式，實現科學性與合理性的統一。為此要遵循一定的原則。
3.1.1 因地制宜，具體問題具體分析的原則
對于農村污水處理方式的選擇，要充分考慮當地具體的地理因素、氣候特點、經濟發展水平等因素，選擇最佳經濟和有效的技術。
3.1.2 保證管理上的簡潔與便利
農村的經濟發展水平有限，技術人員匱乏，很多地區雖然實現了生活污水處理設施的安裝，但仍不能維持后期正常的日常管理，因此，農村適合選擇一些后期維護少、簡單的處理技術。
3.1.3運行支出的費用較低
農村在生活污水處理方面的經費有限，城鎮污水處理中的好氧處理技術需要的費用較高，不適合在農村進行推廣。為此，要盡可能采取生態或者厭氧的處理技術，將能耗降到最低。
3.1.4 涉及的相關工藝程序比較簡單
農村的污水處理設施屬于較小的基礎裝置，流程不易過于復雜，要將中間環節減到最少，這樣更加易于整個系統的運行、維護和管理。通常可以采用體積較大的均化池代替調節池和初沉池，利用生態處理法或生物膜法省去二沉池。
3.2 主要的技術方法
3.2.1生物處理技術
3.2.1.1好氧生物處理技術
好氧生物處理技術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是生物濾池，通過接觸曝氣形式改良實現生物膜處理的技術。這種方式操作簡單，便于管理，適合農村；好氧生物濾池的材料為一些石粒或者塑料物品，當污水噴灑到濾床的時候，形成了生物膜，實現了污染物的吸收；蚯蚓生物濾池主要是借鑒了蚯蚓對于土壤的通氣性和透水性的特點，加快有機物的分解，可以實現對污染物的高效、低耗的處理。
3.2.1.2 厭氧生物處理技術
厭氧生物處理技術是一種比較適合農村污水處理的技術，產泥量不多，無需曝氣充氧。主要分為污水凈化沼氣池、厭氧生物濾池以及復合厭氧處理技術。污水凈化沼氣池主要是由沼氣池和厭氧生物濾池聯系在一起形成，具有靈活的特點，出水比較穩定，凈化效果明顯，可以單戶使用，也可以幾戶聯合使用；厭氧生物濾池的主要構造與好氧生物接觸的氧化池具有異曲同工之處，但是不同點是池頂的密封。這種方式的主要特點是成本低、用于維護和管理的費用低，對管理人員的專業要求不高；復合厭氧處理技術是厭氧活性法和厭氧生物膜法相結合的處理方法。這種方式以農村污水處理的實際狀況為前提，借助于一種復合型的厭氧反應器。主要是由濾料層和厭氧污泥構成，在其作用下，實現較高效率的污泥去除。輕質濾層的存在使得污泥的流失量減少。
3.2.2 生態處理技術
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、基質和微生物相互之間的影響和作用來實現對污水的凈化和處理。這一人工系統主要構成為土壤、填料和水生植物。這一處理方式的優點是所需設備相對簡單、不需專業的管理和維護、成本低、生態效益明顯，但是缺點是需要較大的空間面積。因此，對于一些距離城市較遠、資金有限、技術人員較少的農村地區比較適用。
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，實現污水的處理以及水中營養物質的回收。土地處理方式主要由水流的速度和軌跡決定的，可以細分為慢速、快速滲濾系統、地表漫流系統和地下滲濾系統。其中比較實用的是地下滲濾系統。這一系統主要位于地下，對地面的任何設施、景觀、建筑不會造成破壞，不受氣候變化的影響，能夠適應干燥和寒冷的環境，為此比較適應農村污水的處理。但是，要控制好負荷，否則出現堵塞的情況，同時由于整個系統處于地下，造成成本也很高。
3.2.2.3 穩定塘
穩定塘是在經過人為的修理后而發揮排污作用的圍堤和防滲層。其體現的是機體的自我凈化作用，發揮微生物的代謝功能，借助相關的物化作用，達到污染物的轉變和消除。穩定塘需要的資金相對較低，省去污泥處理過程，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
物化處理方式主要包括混凝、吸附、電滲析等形式，其中只有混凝技術復合農村的要求。最大的優點是以污水中的污染物的特征為依據，選擇恰當的絮凝劑，除去水中的污染物。
4 農村生活污水處理主要工藝類型
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行結合。當前我國農村生活污水處理工藝主要分為：“厭氧+生態”工藝、“好氧+生態”工藝、“厭氧+好氧+生態”工藝和“厭氧+好氧”工藝。
4.2 在進行具體工藝的選擇的時候，要以不同地域的實際特點為依據，充分考慮當地的地理特征、經濟發展水平、氣候類型、處理標準等，在進行系統、綜合性的技術分析后，選擇最佳的污水處理方式。
結束語：
隨著環保意識的不斷增強，農村已經成為環境治理的重要區域。而在農村，生活污水是環境污染的主要來源。除了相關部門要做好宣傳教育工作，提升農民的環保意識以外，還要注重農村生活污水的收集和處理的相關技術工作，運用多種模式和工藝，并結合不同地區的各自特點。相關的管理部門要嚴格遵循具體問題具體分析的原則，選擇成本最低、管理最容易的污水處理方式，逐步實現農村生活污水的處理。
參考文獻：
[1]謝勝,洪宏,楊凱,吳偉峰,程星華. 農村生活污水處理工程的工藝應用探討[J]. 凈水技術,2013,06:79-83.
