環保型農業化學品：生物農藥、生物除草劑和生物肥料

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介紹

土壤肥力是指土壤支援植物健康生長的能力。土壤有兩個主要組成部分：活的和非活的組成部分。

土壤的非生物成分為植物提供固著基質，並幫助提供水分、空氣和養分；而生物成分，包括微生物多樣性，有助於調節養分的有效性，併為植物的旺盛生長和活動提供生長調節劑。

因此，在農業作物中持續使用合成的化學肥料可能會消耗這些活的微生物（如細菌和真菌）以及大型生物（如蚯蚓、白蟻和齧齒動物），使土壤因失去肥力而變得貧瘠。因此，首先停止使用化肥，並以環保的有機肥（含有生物廢料）的形式為植物提供足夠的養分，然後我們需要提供生物肥料來降低土壤毒性並增加土壤微生物多樣性。

使用環保型農業化學品的作物從第一年開始就能獲得良好的產量，並且在幾年後具有再生能力，而化肥對作物來說是一次性使用。

一些有助於保持土壤質量的環保型農業化學品包括：

• 生物農藥。

• 生物除草劑。

• 生物肥料。

生物農藥

全世界的糧食作物主要受各種昆蟲、雜草、病原體和線蟲的影響。因此，為了對抗病蟲害造成的損失，提高作物產量，人們使用農藥。這些農藥主要提高食品的質量和數量。

由於病蟲害給農業作物造成重大損失，因此由有機物質製成的環保型生物農藥可以在不誘發任何環境毒性的情況下控制病蟲害。

生物農藥減少了有害環境的合成化學農藥的使用，使其成為害蟲綜合治理方案的關鍵組成部分。

化學農藥的風險

• 持續使用這些農藥可能會導致害蟲抗藥性，並且這些化學殘留物在土壤中的高永續性會導致對植物、哺乳動物、水生動物和其他有益生物的毒性。

• 擾亂生態平衡。

• 造成環境汙染或退化。

• 進入食物鏈，導致生物積累和生物放大。

生物農藥是一種新型農藥，通常來源於生物體，如動物、植物和微生物（如細菌、真菌、病毒等）。它們對環境友好，殘留毒性低。

生物意為生命，農藥包括旨在預防、消滅或控制任何害蟲的物質。因此，生物農藥是指透過生物非毒性方法控制害蟲的任何生物體的引入。這些生物農藥已被使用數百年來控制害蟲。蘇雲金芽胞桿菌（稱為Bt）是一種直到今天仍被廣泛使用的早期生物農藥。其他生物包括木黴屬和白僵菌屬等。

生物農藥的分類

生物農藥主要分為三大類，包括以下幾類。

• 微生物農藥 – 包括感染目標生物的病原體或寄生蟲，對人和動物無毒。例如，Bt 靶向昆蟲的幼蟲。

• 植物內源性保護劑 (PIP) – 透過將遺傳物質匯入植物，作為誘導植物抗性的生物農藥。

• 生化農藥 – 這些是天然存在的物質，可以使用非毒性機制來控制害蟲。例如，昆蟲性資訊素可防止交配，芳香植物可誘捕害蟲。

生物肥料

由生物體（如細菌）組成的肥料被稱為生物肥料。

一般來說，肥料很重要，因為它們可以增加土壤中的氮含量。要了解生物體在肥料中的重要性，就需要理解共生的概念。

共生

這是生態系統中兩種生物體之間的關係，兩種生物體都相互受益。

在這裡，植物為根際區域的細菌提供主要的營養物質，而作為回報，細菌固定大氣中的氮 (N₂) 並將其供應給土壤，這有助於植物透過獲取其主要的營養物質氮而生長。

因此，與作為氮源的化肥相比，含有固氮細菌的生物肥料通常更有利於植物。

根部含有這些固氮細菌的植物稱為豆科植物，不含有這些細菌的植物稱為非豆科植物。

一些有助於固定大氣氮的細菌包括：

• 藍細菌 – 自由生活的細菌，非共生。

• 內生細菌 – 存在於非豆科植物中，共生。

• 根際細菌 – 存在於豆科植物中，共生。

生物肥料的生產

首先取藍細菌的起始培養物，轉移到含有培養液的試管中。然後將來自培養液的細菌接種物轉移到含有土壤和水的巨大反應器中，在那裡細菌會生長。一段時間後，細菌會在發酵罐中發育成巨大的菌體。然後將細菌菌體從發酵罐中分離出來並進行滅菌，然後乾燥，以粉末狀生物肥料的形式提供給人類。

透過這個過程，我們可以生產大量的藍細菌，可以用作生物肥料。

透過生產獲得的藍細菌或其他固氮細菌，可以透過以下兩種策略方便地提供給植物。

種子包衣策略

在這裡，我們用藍細菌菌體包裹植物種子，然後將其種植到土壤中。這為植物的生長提供了富含氮的土壤。

接種載體策略

在這裡，將生產中獲得的培養物與泥炭或無菌土壤等載體物質混合，從而易於處理培養物並將其應用於植物。

通常，我們用於此策略的細菌包括：

• 魚腥藻和念珠藻

• 內生菌 – 醋桿菌和固氮螺菌

• 組合 – 具有共生關係的滿江紅和魚腥藻被使用

生物除草劑

除草劑是用於控制農業作物中不需要的植物（如雜草）生長的化學物質。這些雜草消耗土壤中的養分，導致作物養分耗竭，從而降低其生長速度。因此，這些除草劑也稱為除草劑。

當我們使用生物體或物質（如病原體、植物毒素和其他微生物）來控制雜草時，被稱為生物除草劑。

例如：引入一種天然草食動物仙人掌螟，它以雜草為食，導致仙人掌植物的大量生長。

寄生蜂、彩蝶可以靶向特定雜草而不傷害有益作物。因此，它們被用作生物除草劑。

一些市售的生物除草劑包括：

• Devine：第一種源自疫黴菌的菌物除草劑。它可以殺死柑橘種植園中的一種致命根系——絞殺藤。

• Collego：源自刺盤孢菌，用於控制水稻和大豆田中的水花生。

• Biomal：由刺盤孢菌的孢子組成，用於控制圓葉錦葵。

結論

作為可持續發展的一部分，生物肥料和生物農藥在保持土壤質量以及保持必要的土壤微生物方面發揮著重要作用，同時不會對人和動物造成任何毒性。由於用於為植物提供營養的人工合成的化學肥料纖維含量低，因此它們具有低保水能力和低有機物供應能力。

因此，生物肥料應運而生，它利用活的有機體來滿足植物的需求。由於人們越來越關注合成化學農藥對人類健康和環境的影響，因此通常源自生物體的生物農藥在當今的農業作物中被廣泛使用。此外，用於利用生物體控制雜草的生物除草劑也被列入環保型農業化學品。