生物性農業資材開發與利用之方向
簡宣裕1 高穗生2 張明暉1 劉禎祺1 1. 行政院農業委員會農業試驗所
2. 行政院農業委員會農業藥物與毒物試驗所 摘 要
目前生物性農業資材之開發與利用，大致而言可有下列之四個大方向
。一、配方有機質肥料與有機液肥之開發與利用：一般堆肥及有機質肥料 之三要素濃度的比例，不能符合作物生長最適合的需求，且肥效反應較慢
，故開發配方有機質肥料與有機液肥，應用于有機農業栽培，是有必要性 與實用性。二、多功能生物性肥料與複合功能生物性有機質肥料之開發與 利用：化學肥料製造過程需要耗費大量能源與礦源，而石油能源與礦是珍 貴與有限的，故各國正推動減少或取代化學肥料之施用，而開發微生物肥 料菌株與有機質肥料複合之多功能肥料，施用於增進作物生長與品質，既 省工又省時，可顯著減少化學肥料施用量。三、生物性農藥與天敵之開發 與利用：化學農藥對生物與生態的殺傷與破壞力是非常強的，所以如何減 少化學農藥施用，開發並利用生物性農藥劑，以防治作物病蟲害，是目前 研發的重點之一。四、生物性可分解塑膠之開發與利用：傳統塑膠材料雖 有輕便、耐用及價格低等優點，但塑膠性質太穩定不易分解，累積之後，
對農業環境會造成嚴重之污染，且導致農田生產力降低，目前生物可分解 塑膠取代傳統塑膠的國內潛在市場有很大的需求性，故以生物技術開發生 物分解性塑膠是值得發展的方向。
前 言
因為醫藥發達與生活水準提高，人的平均壽命大幅增長，世界人口愈 來愈多，為了滿足全球人類對糧食的迫切需求，農業研究人員努力育成新 品種及開發新的生產技術，以提高作物的產量，經由近幾十年作物生產技 術的增進與農業資材的充分利用，使單位面積的產量大幅增加，糧食產量 顯著增加，但至目前為止所使用之農業資材絕大部份是不可再生性的，對 環境污染、自然資源之消耗及生態造成負面的衝擊與破壞。因此，利用生 物技術開發生物性農業資材並應用於農業生產是有其迫切的需要性。
配方有機質肥料與有機液肥之開發與利用
於作物生長過程若能提供合適比例的對養分，則可顯著增加作物生長 勢，提昇農產品品質與產量。堆肥與有機質肥料之氮、磷及鉀濃度的比例
，往往不能符合作物生長最適合的營養需求，例如未經適當調整之菇類廢 棄物堆肥做為栽培介質時，對作物有不利現象，會降低番茄、小白菜的發 芽率與幼苗生長，以及使玫瑰苗葉片發生黃白化現象。作物在營養生長期 及開花與結果生殖生長期時，皆需要合適三要素比例的養分供給，才能顯 著增進作物之品質與產量；例如作物在生殖生長期時，應適度減低氮肥而 提高磷肥與鉀肥的供給，因此時若氮素過多，枝葉繁茂將對開花不利，故 開發配方有機質肥料以滿足作物生長之需求是極需開發的研究工作。
作物進行有機農耕時，是必需施用有機質肥料，但有機質肥料屬於緩 效性肥料，施於土壤中需經礦化分解過程始可釋出作物所需養分，其分解 速率除與有機質肥料本身性質有關外，尚受到土壤及氣候環境、耕作制度 等所影響，故有機質肥料即時供應作物養分的能力，明顯不如化學肥料。
而有機液肥有幾個特性，為一、有機液肥較一般有機質肥料的肥效快速：
大部分有機質肥料雖具改良與增進土壤物理性及化學性功能，但是有效性 養分含量及經礦化作用釋出養分之速率皆遠比速效性化學肥料低，是以較 緩慢速度釋出養分供作物吸收利用，往往第一年的肥效只釋放出 50 – 60
﹪的養分；而有機液肥之肥效較一般有機質肥料的肥效反應快，其效果與 化學肥料者相近，施用後可以快速且幾近於把全部養分的肥效反應出來。
二、當做追肥，可補充滿足作物各生長階段養分的需求：雖然有機質肥料 的種類很多，有來自動物排泄物、農產廢棄物經發酵穩定化之堆肥，農產 加工副產品肥料如大豆粕、菜仔粕、花生粕、芝麻粕及茶實粕等油粕類有 機質肥料，但這些有機質肥料的養分含量及三要素養分之間比例，皆有顯 著的不同處，於作物進行有機栽培過程時，經常會因養分供應的不平衡，
不能滿足作物生長時養分平衡之需求，而會有某種要素過多或缺乏的症狀 產生，若此時適當的補充供應作物特定配方之液肥，則可快速有效的解決 養分上的問題。三、有機液肥有病害防治的功效：因有機液肥成份中包括 一些化學性的拮抗物質如酚類和氨基酸等 (Trankner,1992) ，或者一些的 代謝產物與抗生素，是具有生物抑制活性的功能，故有機液肥是美國農部 新近推介給有機栽培農民使用的生物性農業資材，用以促進作物生長與降 低作物葉部病害；通常有機液肥減低作物病害的發生，是經藉由抑制病菌 孢子發芽、誘發寄主抗性、和寄主的拮抗與競爭作用及產生化學抑制劑的 機制而達成。因此，若作物於栽培生長過程中，因養分不平衡出現缺氮、
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缺磷或缺鉀等症狀時，或者針對作物品質之需求，例如要使葉菜類肥美、
果實大小與甜度增加及花卉花型較大與鮮艷時，則可分別選用特定配方比 例之有機液肥，配合適時的施用，就能快速補足與平衡作物於有機栽培時 養分的不足與不平衡，以達到有機栽培作物品質的維持與提昇。
故開發配方有機質肥料與有機液肥，以滿足作物生長所需的養分狀態
，應用于有機農業栽培，生產出健康、安全且高品質的農產品是兼具必要 性與實用性。
多功能生物性肥料與複合功能生物性有機質肥料之開發與利用 世界先進國家及臺灣許多農地已有普遍性過量施用化學肥料的問題
。化學肥料製造過程需要耗費大量能源，而石油能源是珍貴與有限的資源
，故國內及國外各已開發國家正推動 「合理化施肥」與「有機農業」 ， 以堆肥或有機質肥料來減少或取代化學肥料之施用。為達到減少化學肥料 施用之最有效方法是利用適量之微生物肥料及有機質肥料，以促進作物對 土壤養分吸收。如此，對農地之永續經營及環境生態保育有甚大助益。
但目前市面上微生物肥料與有機質肥料之產品是各別販售，在施肥上 需分別使用，費工費時。因此，創新開發微生物肥料菌株與有機質肥料複 合之多功能農業資材，合併施用於增進作物生長與品質，既省工又省時，
且 可 顯 著 降 低 農 業 生 產 成 本 。 有 益 微 生 物 ， 如 Azotobacter sp. 、 Azospirillum sp. 、 Pseudomonas sp. 及 Bacillus sp. 等可以釋出促進植物 生長物質及作物生長需要的養分，分泌有機酸與磷酸酵素溶解或降解土壤 中難溶無機磷化合物及有機磷化合物，及固定空氣中氮素。一般堆肥或有 機質肥料的養分釋放速率較緩慢，肥效遠不如化學肥料，且堆肥中有益微 生物的族群數很少。故研製出含豐富有益微生物族群之複合有機質肥料，
增進其肥效及兼具生物防治效果，應用于增進作物生長及增加土地生產力
，有利於環境保護及農業永續經營。
生物性農藥與天敵之開發與利用
化學農藥對生物與生態的殺傷與破壞力是非常強的，故減少化學農藥 施用，開發並利用生物性農藥劑，如生物性殺細菌劑與殺真菌劑、防治線 蟲之微生物治劑、防治害蟲之天敵及生物性殺草劑等，做為農業生產所需 的資材，是目前全世界的研發重點之一。生物性農藥與天敵的開發與利用 有下列幾種：
一、防治線蟲之生物性製劑：
線蟲是危害作物的主要病原體之一，例如松材線蟲、根瘤線蟲、包囊 線蟲、葉莖線蟲及穿孔線蟲等。屬於擔子菌類的皮菌 (Aphyllophorales.
Coticiaceae, Hyphderma spp.)，能將其冠囊體 (stephanocyst) 附著、寄生在 松材線蟲、水稻白葉尖病線蟲、草莓葉芽線蟲上。而有些 Hyphoderma 其 菌絲體常含有一些有毒物質或抑制化合物，當被被松材線蟲攝食之後，松 材線蟲會麻痺而被毒殺，菌絲體再進入松材線蟲體內，破壞其組織器官，
吸收其養。目前這些真菌可以用人工大量繁衍。此外臺灣專有的內部寄生 性真菌 Esteya vermicola ，能寄生於松材線蟲體，可以以用來防治黑松琉 球松或五葉松、二葉松之松材線蟲。 放射線菌 Pasteuria 是臺灣線蟲之天 敵，是絕對寄生於芋頭、荖花、苦瓜等作物根域之根瘤線蟲，寄主對象是 專一性的，可以耐受各種惡劣環境之壓力，不過目前只能用寄主繁殖，將 來若能以人工培養則有利於生物防治製劑的開發。
二、防治昆蟲製劑：
（一）病毒防治昆蟲製劑
許多病毒可以感染昆蟲，其中是以桿狀病毒 （Baculovirus） 最具有 生物防治的可能性。防治昆蟲之病毒大致可以分為核多角體病毒 （nucler polyhedron virus, NPV） 與顆粒體病毒 （granulosis virus,GV） ，核多角 病毒有內涵體 （inclusion body） ，內涵體內有含蛋白質與病毒之顆粒。
當昆蟲攝食內涵體或 GV 之病毒顆粒後，內涵體內的蛋白質被昆蟲腸液的 強鹼活化，而分解釋出病毒顆粒，病毒顆粒的外膜與昆蟲腸細胞膜融合，
而得以進入胞內，然後去鞘，病毒顆粒的核酸進入昆蟲腸細胞核內，增殖
而得以進入胞內，然後去鞘，病毒顆粒的核酸進入昆蟲腸細胞核內，增殖