单种群生物数学模型的发展与探讨
【摘要】生物数学是生物与数学之间的边缘学科。它是用数学方法研究和解
决生物学问题，并对与生物有关的数学方法进行理论研究的学科。如果把生物学的分支领域看作一个集合，数学的分支领域看作另一个集合，生物数学就是这两个集合导出的乘积空间。因而生物数学的分支内容非常丰富，从研究使用的数学方法划分，生物数学可分为生物统计学、生物信息论、生物系统论、生物控制论和生物方程等分支。生命现象极为复杂，从生物学中提出的数学问题往往也十分复杂，需要进行大量计算工作，建立模型是成了必需。数学模型能定量地描述生物现象，一个复杂的生物学问题借助数学模型能转变成一个数学问题，通过对数学模型的逻辑推理、求解和运算，通过获得的理论知识对生命或非生命现象
进行研究。
Abstract: Biomathematics between biological and mathematical disciplines of the edge. It is a mathematical method used to study and solve biological problems and the mathematical and biological methods of the theoretical research subjects. If the field of biology as a collection of branches, a branch of mathematics as a collection of the field, bio-mathematics is a collection of these two export product space. Biomathematics and thus a branch of the content is very rich, from research into the use of mathematical methods, bio-mathematics can be divided into biostatistics, biological information theory, theory of biological systems, biological control theory and biological equation, such as branches. Very complex biological phenomena, from mathematics to biology often very complex and requires a lot of calculation work, the establishment of model has become necessary. Quantitative mathematical models to describe biological phenomena, a complex biological problem using the mathematical model can be transformed into a mathematical problem, mathematical model of the logic of reasoning, solving and computing, through the acquisition of theoretical knowledge of the phenomenon of life and non-life research .
【关键词】：单种群，基本原理，连续，离散，随机数学模型
第一章经典生物数学模型
1.1 单种群模型建立的一般性原理
衡量一个模型是否完善的标准是看该模型是否是最一般化、最真实、最实用和最简单。为了使一个模型是有用的，并且是成功的，我们认为一个好的单种群模型应该满足：
1. 准确刻画自然现象并与实验数据相吻合；
2. 帮助理解未知的种群动态行为；
3. 能够自然地得到推广和改进并能考虑复杂的种内相互作用。
以下是建立单种群模型的几个基本原理。
（1）原理一：指数增长；
自然界中很多物种或个体都是以指数或几何级数增长的。
（2）原理二：合作；
生物种群为了生存、繁殖和防御外敌侵犯，个体之间需要有共同的合作行动。
（3）原理三：种内竞争；
物种竞争也是自然界中普遍存在的规律。比如，雄蝗虫为争夺雌蝗虫所发生的竞争以及雌蝗虫为了竞争产卵场所而发生的争夺空间的竞争等，都限制了蝗虫生物潜能的发挥。
1.2 Malthus 人口模型
提到数学模型，很容易想到经典的是Malthus人口模型。英国人口学家Malthus (1766-1834) 根据百余年的人口统计资料，于1798提出了著名的人口指数增长模型。这个模型的基本假设是人口的增长率是常数，或者说，单位时间内人口的增长量与当时的人口数量成正比。记()
N t表示在t时刻的人口数量或密
度，b 或d 分别表示该种群的出生率或死亡率，即每一个个体在时间区间 t ? 内出生或死亡的个体数，则有
()()()()N t t N t bN t t dN t t +?-=?-? (1.1.1)
方程两边同除以t ?，并令0t ?→取极限，得 ()()dN t rN t dt
= (1.1.2) 其中r b d =-是种群的内禀增长率。以上简单的微分方程就是著名的Malthus 人口模型，其解析表达式可表示为
()(0)rt N t N e = (1.1.3) 根据参数b 或d 的大小，Malthus 人口模型表现出三种不同的动力学行为
0,0lim ()(0),
0,0r N t N r r ? (1.1.4)
单种群生物动力系统 表1-1 美国1800-1860年的人口统计数据和模型预测值 时间 观测数据（亿） 预测值（亿）
0 5.3 5.3
1 7.
2 7.133
2 9.6 9.599
3 12.9 12.919
4 17.1 17.387
5 23.2 23.399
6 31.4 31.491
Malthus 人口模型尽管形式非常简单，但它能非常准确地预测早期美国人口增长规律。由1.1.4可以看出，无论r 多么小，只要种群的内禀增长率大于零时，其数量最终将趋于正无穷。但由于环境是有限的，使其具局限性。大多数种群的指数增长都是短时间的，一般仅发生在早期阶段、密度较低、资源丰富的情况下，而随着密度增大、资源缺乏、代谢产物积累等势必会影响到种群的增长率r ，使
其降低，所以常数内禀增长率r 已不能刻画种群时间增长规律。
1.3 Logistic 增长模型
如果当种群数量较少时（相对于资源而言）种群增长可以近似地看成常数，那么当种群增加到一定数量后，增长率就会随种群数量的继续增加而逐渐减小。如此看来，为了使模型更好地符合实际情况，必须修改指数增长模型关于种群增长率是常数的假设。根据种内竞争原理或密度制约效应，与无密度效应的种群连续增长模型相比，密度依赖的连续增长模型需要增加两点假设：
（1） 存在环境容纳量（carrying capaticy ）(通常以k 表示，0k >)，当()N t K
=时，种群为零增长，即0N K dN
dt ==;
（2） 增长率随密度上升而降低的变化是按比例的。最简单的是每增加一个个
体，就产生了 1K
的抑制影响。例如，当100K =时，每增加一个个体，产生0.01影响，或者说，每一个个体利用了1K
的“空间”，N 个个体利用了N K 的“空间”，而可供种群继续增长的“剩余空间”，只有1N K ??- ??
?。 按上述两点假设，密度制约导致r 随着密度的增加而降低，这与保持不变的非密度制约的情况相反，种群增长将不再是J 形，而是S 形。
S 形曲线有两个特点：（1）渐近于K 值，即平衡密度；（2）曲线上升是平滑的。
产生S 形曲线的最简单数学模型是在前述指数增长方程即Malthus 模型上增加一个密度制约因子1N K ??- ??
?，就得到生物学上著名的Logistic 方程： ()()()1dN t N t rN t dt K ??=- ???
， （1.2.1） 其中r 是种群的内禀增长率，K 是环境容纳量。
第二章 连续时间单种群模型
2.1 Logistic 增长方程的解析解
(1/)dN rdt N N K =- （2.1.1） 对于介绍连续时间单种群模型的，我们从Logistic 模型的解析解入手。Logistic 模型（2.1.1）存在解析解，其解析解公式在许多方面具有重要的应用，如参数估计和数据拟合等。下面给出求解的一种方法。对方程（2.1.1）我们可以利用分离变量法得
从0到t 对式（2.1.1）两边分别求积分，得
()
(1/)N t t N dN rdt rt N N K ==-?? （2.1.2） 方程（2.1.2）左边求积分，得
[]()
()0011/ln()ln(1/)1/ln(())ln(1()/)
ln()ln(1/)N t N t N N K dN N N K N N K N t N t K N N K ??+=-- ?-??
=---+-?
（2.1.3） 结合方程（2.1.3）我们有
00ln(())ln(1()/)ln()ln(1/)N t N t K N N K rt ---+-= （2.1.4） 对式（2.1.4）两边取指数函数并关于()N t 求解，得
00000()1(1)/()rt rt rt N e KN N t N e K N N K e
-==+--- （2.1.5） 由此看出，方程（2.1.1）的解完全由参数,r K 和初值确定。
模型（2.1.1）在正的象限的解曲线如下图2.1.1 所示。可以看出，任何初值大于零的解
当t →∞都趋向于容纳量K 。
当初值（有且只有）0N 满足00K /2N <<时，才会出现S 形的
K是一个常点，此处理曲线存在唯一的一个拐点）。
解曲线（其中/2
当N很小时，在一定时间范围内解存在指数增长模式，然后密度制约影响发生作用，在容纳量处种群数量达到饱和。
图2-1-1 Logistic模型（2.1.1）从不同初始出发的解曲线
Logistic或S形曲线经常划分为五个时期：
（1）开始期，也可称潜伏期，种群个体数很少，密度增长缓慢；
（2）加速期，随着个体数增加，密度增长逐渐加快；
K）时，密度增长最快；
（3）转折期，当个体数达到密度一半（即/2
K以后，密度增长逐渐变慢；
（4）减速期，个体数超过/2
（5）饱和期，种群个体达到K值而饱和，这意味着K是稳定的。
Logisitic模型的两个参数r和K均具有重要的生物意义。r表示特种的潜在增殖能力，K是环境容纳量，即物种在给定环境中的平衡密度。但应注意K同其他生态特征一样，也是随环境（资源量）的改变而改变的。Logistic模型的得要意义在于它是许多两个相互作用种群增长模型的基础；它也是渔业、林业、农业等实践领域中，研究最大持续产量（maximun sustained yield）的主要模型。模型中两个参数r，K已成为生物进化对策论中的得要概念。这也进一步证实掌握单种群模型的基本建模思想和模型发展的一般原理有助于发展更为复杂的模型，研究模型的实际应用。
2.2 几个单种群模型方程的解析解
我们需要强调并不是所有单种群模型都能像模型（2.1.1）那样得到解析求解公式，只有其中部分的模型存在解析公式，下面分别给出。
1. Gompertz 模型
Gompertz 模型（2.2.7） ()()()1ln dN t N t rN t dt K ????=- ??????
? （2.2.1） 的解析解为()0()exp ln()(1ln())1rt rt N t N e K e --??=++-?? （2.2.2）
2. Rosenzweig 模型
Rosenzweig 模型()()1,01()q dN t K rN t q dt N t -????=-<≤?? ??????? (2.2.3) 的解析解为10()11q q rqt N N t K e K --??????=+-?? ? ? ????????? （2.2.4）
3. 反向Rosenzweig 模型
反向Rosenzweig 模型()()()1,01q dN t N t rN t q dt K ????=-<≤?? ???????（2.2.5）
的解析解为 1
0()11q q rqt N N t K e K ---??????=+-?? ? ? ????????? （2.2.6）
2.3 具有Allee 效应的Logistic 模型
根据前面的介绍单种群模型的基本原理二（种内合作），我们知道Allee 效应对一个种群的动态行为具有非常大的影响，它描述了当种群水平低于某一阈值
时会发生由生殖成功概率下降造成的种群负增长。以下是具有Allee 效应的Logistic 模型的一般形式
0()()()()11dN t N t N t rN t dt K K ????=--?????
??? （2.3.1） 其中0K K <是该种群能够存活的最小种群密度，其他参数的意义与模型（2.1.1）的一致。容易看出，此时模型（2.3.1）存在三个非负平衡态：00,K K 和。下面我们观察它们的稳定性。从图2-3-1中可以看出，
图2-3-1函数曲线0()11N N f N rN K K ????=-- ? ??
???与平衡态*00,N K K =,的稳定性关系
当 0(0,)N K ∈ 时有
0dN dt
<； 当0(,)N K K ∈ 时有0dN dt
>； 当(,)N K ∈+∞ 时有0dN dt <。 因此0和K 是局部稳定的平衡态，0K 是不稳定的平衡态，并且不稳定的平衡态0K 是两个稳定平衡态的分界点，即当种群的初值00N K >时，种群将持久生存，其数量将稳定在K 处。然而，当种群初值00N K <时，种群将在有限时刻绝灭。它很好刻画了，对于密度很小的珍稀动物（如国宝熊猫，野生华南虎）（小于种群存活的最小种群密度0K ），如果人类不予保护而顺其自然，即使它们不被捕杀也会绝灭的。
2.4 Cui 和 Lawson 模型
Cui 和 Lawson 于1982年提出了如下单种群模型
()1()/()1()/m c m
dN t N t N N t dt N t N μ-='- （2.4.1） 其中()N t 是种群在t 时刻的数量或密度，m N 是资源能够供养的最大种群数量，
其作用相当于环境容纳量，m
N '是一个关于生物个体利用资源的有效性参数，c μ 是内禀增长率。模型（2.2.4）旨在刻画种群增长方法和资源有限的关系，比率
/m m
N N '在该模型中具有非常重要的作用，通常假设不等式0/1m m N N '<<成立。如果m m
N N '=，则模型（2.4.1）等价于Malthus 人口模型；当m m N N '>>，则模型（2.4.1）简化为Logistic 模型
[]()()1()/c m dN t N t N t N dt
μ=-.该模型不存在像Logistic 模型那样的解析解.
2.5 食物有限模型
Smith 在1963年研究水蚤增长时提出了如下著名的食物有限模型 ()()()()
dN t K N t rN t dt K rcN t -=+ （2.5.1） 其中,,r K c 是正常数。对任意初始00N >模型（2.5.1）的解可表示为
1()
()rt rc N t Ae K N t +=-
其中A 可由初始条件确定。由于当t →∞时等式右边rt Ae →∞，故当t →∞时等左边也应趋向于无穷，即极限lim ()t N t K →∞
=成立。 由于食物有限的增长模型得到非常广泛的应用，该模型的各种推广型也得到
系统的研究，如非自治模型周期解的存在和全局稳定性，时滞模型解的渐近性和振动性等。Logistic 模型可以改写为如下方程
1()dN t K N r N dt K -??= ???
（2.5.2） 显然，如果方程（2.5.2）刻画种群的增长过程，则该方程说明了单个个体的平均增长率1()dN t N dt 是N 的线性递减函数。然而，Simth 在实验中发现1()dN t N dt
与N 不是直线关系而是凹形曲线。所以Simth 指出，模型（2.5.2）隐含了种群的平均增长率与K N K
-成比率的假设，这说明Logistic 模型刻画的种群增长的最大增长率是不能达到的，因为线性函数K N K
-没有极大值。因此，可以推断种群的增长应依赖于某些没有考虑到的极限因子。对于一个生活在食物有限环境中的
种群，线性增长率K N K
-应该被一项食物供给率有关的函数代替。注意到只考虑食物的供给率而不是考虑总的食物量，则有模型
1()dN t S F r N dt S -??= ???
（2.5.3） 其中F 为种群数量为N 时的食物消耗率，S 是当种群数量达到饱和水平的食物消耗率。由于正在增长的种群消耗食物比处于饱食状态的种群要快，所以比率/F S 不同于/N K 。当种群处于增长期时，消耗的食物用来维持生计和增长的需要，然而一旦种群达到饱和状态，消耗的食物仅仅是维持种群的水平N 。也就是说，当种群数量为N 时，实际的密度制约因素比/N K 大(即N 个个体利用的”空间”比/N K 大)，即有//F S N K >成立.由于F 依赖于N 和/dN dt ，所以关
于F 最简单的假设 1212,,0dN F c N c c c dt
=+> 当达到饱和状态时/0dN dt =，由定义有N ＝K 和F ＝S ，则有1S c K =.此时，方程（2.5.3）可以重新改写成
11211()/dN t c K c N c dN dt r N dt c K ??--= ???
如果记12/c c c =，上式关于/dN dt 求解得到模型（2.5.1）.模型（2.5.1）说明，
当N 很小时，增加N 将使个体增长率快速递减，并随着N 的增加这种递减的趋势将变弱。这正是发展和改进必须以实际观测数据为依据。
2.6 非自治单种群模型
众所周知，任何一种生物都不可能脱离特定的生物环境，即生境，这是指在一定时间对生命有机体生活、生长发育、繁殖以及对有机体存活数量有影响的空间条件的总和。生境是一个综合体。，是由各种因素组成，比如说影响生物周期变化的周期因子(日、月、季、年的周期变化)。有些因子是突然出现或者不存在周期性，这些因子对生物而言是来不及适应的，这将有可能导致种群数量质的变化。
当考虑生境对种群数量或增长规律的影响时，假设种群的增长率和环境容纳量等参数为常数是不实际的（模型发展原理二），因此考虑这些参数随时间改变的非自治单种群模型是十分必要的。考虑非自治Logistic 模型
()()()()1()dN t N t r t N t dt K t ??=-????
（2.6.1） 该方程是Bernoulli 型的。 一个改进的非自治Losgisticl 模型
经典Logistic 模型（2.3.1）的不足之处是由两个参数r 和K 在模型中所起的作用决定的。前面讨论模型的不足之处时我们可以看出，种群的内禀增长率在模型方程中所起的主导作用。所以，修改的Logistic 模型应该使解的动态行为不被r 一个参数所确定，如以下改进的自治Logistic 模型
()()()dN t r N t r N t dt K ??=-????
（2.6.2） 方程（2.6.2）中，新的参数c 通过比率()/N t K 来刻画种群对环境的反应。
在经典的Logistic 模型中，参数K 即可以解释为种群的环境容纳量又可解释为种群平衡状态。为了同一个参数在模型中的解释一致，非自治模型（2.6.1）可修改为
()()()()()dN t c N t r t N t dt b t ??=-????
（2.6.3） ()B t 表示环境所能承受的最大种群数，即环境能够提供维持()B t 个种群所必需的资源，但不能承受()1B t +个个体。当r 和B 是常数时，模型（2.6.3）有唯一平衡态*/N rB c =，这启发我们定义种群数量参数K 为
,0,0,0,rB r K c r ?>?=??≤?（2.6.4）
其中参数0r ≤成立，且当r c =时有K B =。模型（2.6.3）在一定程度上克服了经典Logistic 模型的不足且具有经典Logistic 模型不具有的动力学行为。比如说，当0r <和t →∞时，自治模型（2.6.3）的所有解趋向于零，然而此时经典Logistic 模型初始大于K 的解趋于无穷。而且对非自治模型（2.6.3）无论是退化的增长率还是退化的环境都将导致种群灭绝。
尽管对Logistic 模型有很多的争议和批评，但是经典的Logistic 模型仍然是刻画确定性连续性单种群最普通的模型之一，其优点是其解具有具有完整的解析表达式、明确生物意义的参数解释和实际应用中对许多观测实验数据的完美拟合。
2.7 单种群时滞模型
根据原理发展三，当考虑种内调节关系时，较符合实际的模型是Logistic 模型在调节因子1N K
-中引入滞后效应。如果假设这种滞后效应由时间因子τ决定，于是得到如下具有时滞的Logistic 模型
()()()1dN t N t rN t dt K τ-??=-????
（2.7.1） 其中正常数r 和K 与没有时滞的模型的生物意义是一致的。模型（2.7.1）表明，t 时刻种群的增长不仅与时刻t 的种群大小有关，而且与以此前溯时间τ的种群密度有关。根据时滞微分方程初始函数的定义，结合生物背景（2.4.2）的初始
函数满足
()()0,[,0],(0)0N θφθθτφ=≥∈-> （2.7.2）
其中θ是定义在[,0]τ-上的连续函数。
2.8 幼年和成年
下面考虑一个更加实际的年龄结构模型，即假设种群只有到达成年后才具有出生能力且成熟周期为τ。为了使考虑的问题简单，不妨假设所有个体的死亡率为常数μ，成熟率函数m 只依赖于成年种群的数量。因此有
(0,)()(,)()A A A N N a t N t m N N a t da m N N τ∞???+?????==?
? （2.8.1） 其中 (,)A N N a t da τ∞
=? （2.8.2） 是成年种群的数量。从τ到∞积分方程（2.5.42）有 (,)A A dN N t N dt
τμ=- （2.8.3） 其中(,)N t τ表示在时间t 年龄为a 的新成年种群数量。对于充分大的时间t 新增成年种群数量可以简单表示为
(,)(0,)()N t N t l t ττ=- （2.8.4）
由假设知 (,)(())()A A N t m N t N t e μττττ-=-- （2.8.5）
因此对于成年种群数量我们有时时滞微分方程 (())()()A A A A dN m N t N t e N t dt
μτττμ-=--- （2.8.6） 其中τ为该种群的成熟期。
作为模型（2.4.7）的特殊情况，Gurney 及其合作者于1980年在研究
Nicholson 的苍蝇模型时考虑了一个指数递减的成熟率函数 0()A N A m N m e β-= （2.8.7）
代入 （2.8.6）得 ()()()A N t A A A dN N t e N t dt
βτατμ--=-- （2.8.8） 其中0m e μτα-=。方程 （2.8.8） 即为著名的Nicholson 苍蝇模型（Nicholson ’s blowflies model ），该模型能够很好的拟合Nicholson 实验数据，其稳定性分析可以采用与Logistic 时滞模型完全相似的方法。
2.9 Nisbet 阶段结构模型
前面讨论的模型把种群的年龄看成一个连续的变量，介绍了年龄结构如何影响种群的动态行为，或只考虑成年种群才具有出生能力且出生能力依赖于种群的年龄。下面介绍一种更加简单的刻画种群年龄阶段的数学模型，即使种群分为两个阶段（幼年和成年），并且幼年到成年的成熟周期是一个常数，成年种群的出生能力不依赖于年龄。
记J N 和A N 分别表示幼年和成年种群数量，假设幼年种群的成熟周期为τ，只有成年种群具有出生能力且出生率与成年种群的密度成正比，记为A N α。首先考虑非常简单的情况，即如果不考虑成年种群的出生，幼年种群数量应满足方程
()J J dN N t dt
γ=- （2.9.1） 其中γ是幼年种群的死亡率。由此可知一个幼年个体从1t 时刻成活到时刻21()t t >的成活率为21()e t t γ--。由于在1t 时刻新增的幼年种群数量为1()A N t α，则这些种群在2t 时刻仍然存活且还处于幼年阶段的数量为
21()2121()(),t t J A N t N t e t t γατ
--=-≤（2.9.2）
特别地，如果12,t t t t τ=-=，则有
()()J A N t N t e γτατ-=- （2.9.3）
成活并成功进入成年阶段。因此有时滞阶段结构的模型 2()()()()()J A J A A A A dN N t N t e N t dt dN e N t N t dt γτγταγατατβ--?=---????=--??（2.9.4）
其中β为成年种群的死亡率，成年种群的死亡与其数量的平方成正比例。故成年种群的增长具有Logistic 式的增长方式。
第三章 具有离散特征的单种群模型
3.1 离散Malthus 人口模型和Berverton-Holt 模型
表3-1-1 美国1800-1860年的人口统计数据和相应的模型预测值
时间 观测数据 预测值
0 5.3 5.3
1 7.
2 7.1285
2 9.6 9.5878
3 12.9 12.8956
4 17.1 17.3446
5 23.2 23.3285
6 31.4 31.3769
离散Malthus 差分方程如下
1t t N RN += （3.1.1）
与连续Malthus 人口模型一样，我们也可以利用离散增长模型（3.1.1）来预测
早期美国人口增长规律。
1R =，种群数量保持恒定；
01R <<种群数量下降；
0R =，雌体没有繁殖，种群在一代中灭亡。
对于1R >，因为空间、食物等资源的有限性以及种群自身的密度制约效应说明在模型（3.1.1）中引入密度制约的效应，即在净增长率R 中考虑种间竞争的影响。下面从几何直观我们给出一个具有密度制约效应的离散单种群模型的严格推导过程。
图3-1-1比率1
t t N N +与t N 的函数关系 在图3.1.1中给出了比率1
t t N N +与t N 的函数关系。图3.1.1中的点A 所表示生物意义可以这样理解：当种群数量非常小的时候，种群之间的相互竞争非常小甚至没有，此时净增长率R 不需要任何的修改。因此，模型1t t N RN +=，当种群数量非常小的时，关系仍然成立。重新改写成该方程得到
11t t N N R += (3.1.2)
然而，随着种群数量的增加，种群之间的竞争起来越强，这使得精确的净增长率被这种竞争而修正，并且一定存在一点使得竞争强到种群的数量不再增长，
即1
t t N N +充分接近1。此时的种群数量达到种群的环境容纳量K ，即为图3.1.1中的点B 。
由图3.1.1知，当种群数量从A 点到B 点时，比值1
t t N N +也一定增加。为了简单起见，我们假设比值1
t t N N +与t N 具有如图3.1.1中的直线关系，该直线的方程为 1
111t t t N N R N K R +??- ??
?=+ （3.1.3） 简化上式得 1(1)t t t
N KR N K R N +=+- （3.1.4） 记(1)/b R K =-，则式（3.1.2）可简化为 11t t t
N R N bN +=+ （3.1.5） 由方程（3.1.5）我们看出，当考虑种间竞争时净增长率R 被因子
1t R bN +代替，该因子与连续Logistic 模型中的因子1N r K ??- ???
具有相同的作用。微分方程（3.1.4）就是著名的Beverton-Holt 模型。
实际上，根据前面的介绍的模型发展原理一，我们知道模型（3.1.4）可以直接从连续Logistic 模型的解析解推导出来。以下介绍的是如何从Logistic 模型的解析解得到离散的Beverton-Holt 模型。由于Logistic 模型的解析解为
000()t rt
KN N N K N e -=+- （3.1.6） 并记00
K N c N -=，则式（3.1.6）简化为
1t rt K N ce -=+ （3.1.7） 因此有
(1)(1),1r r t rt K KR N t R e ce R ce
-+-+===++ （3.1.8） 由于
()()rt K N t ce N t --=
则当只考虑整数时刻种群的数量t N 我们有如下的差分方程 11(1)1t t t t t RN N KR N R K R N N K
+==-+-+ （3.1.9） 比较（3.1.4）和（3.1.9），可以看出两种不同的建模方法得到的完全相同的模型。利用离散Beverton-Holt 模型和连续的Logistic 模型的这一关系，我们可以推断离散Beverton-Holt 模型和Logistic 模型具有完全相同的动态行为，包括正平衡态的存在和稳定性、周期系统周期解的存在性和稳定性。也正是由于上述性质，使得我们可以利用这两种模型各自相应的研究方法去研究对方的动态行为。由前面系统介绍和讨论知道刻画种群密度制约因素的连续单种群模型的种类繁多。同样，具密度制约因素的单种群模型也是多种多样的，下面介绍另外几种常见的离散间时种群模型。
（一） 推广的Beverton-Holt 模型
Beverton-Holt 模型（3.1.4）更一般的形式为如下的三参数模型
()11t
t q t aN N bN +=+ （3.1.10）
其中,,a b q 为正常数。当1q =时，模型（3.1.10）退化为经典的Beverton-Holt 模型；当1q >时，模型（3.1.10）具有非常复杂的动态行为，其中包括倍周期
分支现象和混沌解的出现，这里不作介绍。
（二） 离散Verhulst 模型或离散Logistic 模型，Richker 模型
（1） 离散Verhulst 模型或离散Logistic 模型
11,0,0t t t N N rN r K K +??=->> ??? （3.1.11）
是另一类中见到的离散时间模型。但该模型的缺点是当初始数量0N K >时种群在1t =世代的数量小于零，这与连续Logistic 模型存在的主要缺点是一致的。所以较为实际的模型应该是当种群数量超过一定临界时种群数量保持非负而呈负增长。
（2） 离散时间Richker 增长模型 1exp 1,0,0t t t N N N r r K K +????=->> ??????? （3.1.12）
是具有这种特性的最普遍模型。其实离散模型（3.1.11）（3.1.12）在一定的参数范围内同样也具有非常复杂的动态行为。
不失一般性，假设种群的世代为一年，并记种群在t 代的种群数量为t N ，上述离散单种群系统的一般形式为
1()()t t t t N N F N f N +== （3.1.13）
其中()t f N 是t N 是一个非线性的函数，显然（3.1.4）存在零解即原点是系统的平衡态。尽管该模型通常不存在解析解，但我们可能通过分析模型的定性行为而获得许多有用的信息，如正平衡态的局部和全局稳定性。
（三） 时滞差分方程主要类型
近年来，单种群时滞差分模型的理论研究取得了令人瞩目的成绩。这一领域研究目前仍是一个十分活跃的方向。与连续时滞单种群模型相比较，相应的时滞差分方程主要有以下类型。
（1） 离散时值Ricker 模型
1exp 1,0,1,2,t K t t N N N r t K -+????=-= ????
??? （3.2.1） （2） 时滞Logistic 差分方程
111,0,1,2,t K
t t N N N r t K -+????=+-= ???????
（3.2.2） （3.7.1）（3.7.2）中的参数r 和K 为正常数，k 为整数。
（3） 时滞Beverton-Holt 模型 1,0,1,2,1t t t k
N N t N αβ+-==+ （3.2.3） （4） Mackey-Glass 时滞差分方程
1,0,1,2,1t t p
t k N N t N β
α+-=+=+ （3.2.4）
和 1,0,1,2,1t k
t t p
t k N N N t N βα-+-=+=+ （3.2.5）
其中(0,1)α∈， p β和为正常数。
（5） 离散相似的Lasota-Wazewska 时滞模型
1,0,1,2,t k qN t t N N pe t α--+=+= （3.2.6）
其中(0,1)α∈，q 为正常数。
以上时滞差分方程综合起来可以归结为如下两类的一般性时滞差分方程。模型（3.2.1）（3.2.2）（3.2.3）属于方程
1()t t t k N N F N +-= （3.2.7）
的特殊形式。模型（3.7.4）（3.7.5）（3.7.6）属于方程
1()t t t k N N F N α+-=+ （3.2.8）
的特殊形式。近年来，关于一般时滞差分方程的稳定性理论的研究也从这两类模型出发，分别取得了很好的研究结果。
生物肥料的现状及发展 摘要: 本文主要综述我国生物肥料的发展历史，分析了生物肥料的现状：发展生物肥料具有减少环境污染、改善作物品质等重要意义，同时也介绍了生物肥料的种类和生物肥料存在的问题。通过分析本人认为我国的生物肥料具有广阔的市场发展前景。 关键词: 生物肥料化肥农业发展 1 引言 随着农业生产的发展，肥料的施用量将日益增加。从目前的肥料分类来看，肥料主要包括有机肥料、生物肥料和无机肥料（俗称化肥）。凡以有机物质作为肥料的均称为有机肥料，通常所指的有机肥料主要是指农村中就地取材，就地积制，就地施用的一切自然肥料，所以又叫农家肥料。有机肥料在农业的发展过程中也有举足轻重的地位。生物肥料实际上是利用微生物的有关性质，如对氮素的固定、对土壤中有机质和矿物态养分的分解、对作物生长的刺激等作用，提供作物生长所需要的氮素养分或提高土壤中难利用矿物态养分的有效性，从而促进作物对养分的吸收和生长，提高其产量和品质。无机肥料又称化学肥料，这类肥料的特点是所含营养成分比较单纯，大多数是一种化肥仅含一二种肥分。施入水中易被分解，很快见效，因此又称其为"速效肥料"。包括有氮肥、磷肥、钾肥和钙肥等。无机肥料为农业生产的发展、人类的生存做出了巨大的贡献，无机肥料不但是现在也是将来现代农业生产必不可少的重要的农业生产资料。目前，我国已成为世界第一的肥料生产、使用和进口大国，我国每年的化肥消耗量已超过3000万吨，但长期施用化肥，也给人类带来了一些负面影响，主要表现在对环境的污染，大量施用化肥造成湖、河、水库水体富营养化的程度日益严重，地下水的硝酸盐浓度也急剧增高，严重影响人民群众的生活。近几年来，随着人民环保意识的不断增强，绿色食品和生态农业的发展，开始考虑适当减少化肥用量，增加有机肥料和生物肥料的用量。 可见化肥和农药的大量应用对于人类而言利弊并存，为兴利除弊，科学家提出了“生态农业”，逐步实现在农田里少使用或不使用化肥和化学杀虫剂，而使用有机生物肥料和采用微生物方法防治病虫害。作为无公害的生态农业措施之一的生物肥料应用技术越来越受到重视，用它生产出的粮食、蔬菜等农产品，也深受广大消费者的欢迎。 2 生物肥料的发展历史 生物肥料在我国生产和应用已有50多年历史，经历了几起几落的发展过程，但从总体速度来看是较慢的。50年代大力推广应用大豆、绿肥根际固氮菌。当时全国各地差不多每个县都有菌肥厂。这个时期的生物肥料生产只求产量，不顾及质量，持续时间很短。六十年代末至七十年代初，全国许多地方又恢复生物肥料生产和推广细菌肥料，大部分采用发酵生产。与50年代相比，质量有了提高，但后来许多地方用炉灰渣替代草炭作吸附剂，产品质量下降，农民就不愿意使用
高中生物学中的数学模型 山东省嘉祥县第一中学孙国防 高中生物学中的数学模型是对高中生物知识的高度概括，也是培养学生分析推理能力的重要载体，本文通过归纳高中生物学中的数学模型以提高学生的分析推理能力。 1. 细胞的增殖 【经典模型】 1.1间期表示 1.2 有丝分裂中各时期DNA、染色体和染色单体变化 1.3 减数分裂中各时期DNA、染色体和染色单体变化 【考查考点】细胞增殖考点主要考察有丝分裂、减数分裂过程中DNA、染色体、染色单体的数量变化以及同源染色体的行为，并以此为载体解释遗传的分离定律和自由组合定律。 2. 生物膜系统 【经典模型】
【考查考点】 3物质跨膜运输 【经典模型】 【考查考点】 自由扩散、协助扩散和主动运输的影响因素和特点。 4. 影响酶活性的因素 【经典模型】 【考查考点】 影响酶活性的因素，主要原因在于对酶空间结构的影响。酶促反应是对酶催化的更高层次的分析。 5. 影响细胞呼吸及光合作用的因素 【经典模型1】 【考查考点】 真正光合速率= 净光合速率+呼吸速率 光合作用实际产O2量＝实测O2释放量＋呼吸作用耗O2 光合作用实际CO2消耗量＝实测CO2消耗量＋呼吸作用CO2释放 光合作用葡萄糖生产量＝光合作用葡萄糖积累量＋呼吸作用葡萄糖消耗量
【经典模型2】 【考查考点】氧气浓度对有氧呼吸和无氧呼吸的影响，以及在种子和蔬菜储存中的原因。 6 基因的分离和自由组合定律 【典型例题】男性并指、女性正常的一对夫妇，生了一个先天性聋哑的儿子，这对夫妇以后所生子女，（并指是常染色体显性遗传病，两种病均与性别无关） 正常的概率：_________同时患两种病的概率：_________患病的概率：_________ 只患聋哑的概率：_________只患并指的概率：_________只患一种病的概率：_________ 序号类型计算公式 1 患甲病的概率m 则非甲病概率为1-m 2 患乙病的概率n 则非乙病概率为1-n 3 只患甲病的概率m-mn 4 只患乙病的概率n-mn 5 同患两种病的概率mn 6 只患一种病的概率m+n-2mn或m(1-n)+n(1-m) 7 患病概率m+n-mn或1-不患病概率 8 不患病概率(1-m)(1-n) 7. 中心法则 【经典模型】 DNA分子的多样性：４Ｎ DNA的结构：Ａ＝Ｔ，Ｇ＝Ｃ，Ａ＋Ｇ＝Ｔ＋Ｃ，（Ａ１％＋Ａ２％）／２＝Ａ％， Ａ１％＋Ｔ１％＝Ａ２％＋Ｔ２％＝Ａ％＋Ｔ％ DNA的复制：某DNA分子复制Ｎ次所需要的游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸：（２Ｎ－１）Ｇ １５Ｎ标记的DNA分子在１４Ｎ的原料中复制n次，含１５Ｎ的DNA分子占总数的比例：２／２n ＤＮＡ中的碱基数和其控制的蛋白质中的氨基酸数的比例关系：6:1 【考查考点】DNA的结构，碱基组成，半保留复制和基因的表达。 8. 现代生物进化理论 【典型例题】某人群中某常染色体显性遗传病的发病率为19%，一对夫妇中妻子患病，丈夫正常，他们所生的子女患该病的概率是 A．10/19 B．9/ 19 C．1/19 D．1/2 答案：A 【经典模型】 设A的基因频率为P，a的基因频率为q，因P+q=l，故(P+q)2 =I，将此二项式展开得：
我国生物技术的现状发展及展望 课程：食品生物技术 专业： 班级： 学号： 姓名： 完成时间：2011 年5月23日
我国生物技术的现状发展及展望 摘要：生物技术是20 世纪后期人类科技史上最令人瞩目的高新技术，它是国际科技竞争乃至经济安全的重点。在我国生物技术一直受到国家的高度重视，并从政策、环境方面采取了多项有效措施来推动生物技术与产业的发展。特别是改革开放二十多年来，国家相继出台了重大科技计划，把生物技术作为优先发展的领域，从而进一步加快了生物技术的发展步伐。我国还积极参与国际生物计划，如人类基因组计划、人类脑计划、人类肝脏蛋白质组计划等。有些研究领域已走在世界前列，初步建立起较为完整的生物技术研发体系，生物产业也初具规模，生物经济初见端倪。 关键词：生物技术现状发展前景 0前言 生物技术是应用自然科学及工程学的原理，依靠微生物、动物、植物作为反应器将物料进行加工以提供产品来为社会服务的技术。[1]主要包括基因、细胞、酶、发酵等工程学科,近年来在医药、农业、食品、化工、能源、冶金、环保等领域有了越来越广泛的应用,形成了一个新兴的生物技术产业群。 目前，我国生物技术已广泛用于农业、医药、环保、轻化工等重要领域，为生物技术创新和产业化奠定了良好基础。生物技术与产业已经开始从跟踪仿制到自主创新的转变；从实验室探索到产业化的转变；从单项技术突破到整体协调发展的转变。中国生物科技发展中心主任王宏广说，我国生物技术在让企业积极参与产业化的同时，还要加强有独立知识产权成果的创新。努力培养技术、管理人才，建立产品标准化体系，组建相关行业协会，规范市场秩序。 1我国生物技术的发展 1.1生物技术在我国的兴起 我国第一个生物制品研究所始建于1919年，在北平天坛成立了中央防疫处--即今天的北京生物制品研究所，迄今已有80多年的历史。我国自七十年代末开始了现代生物技术的研究。国家高度重视生物技术的发展，不仅被列为863计划之首，而且纳入七五、八五、九五国家重点攻关计划。这一系列的举措，大大促进了我国医药生物技术的发展，并形成了一定的产业规模。据统计，我国现有456个单位从事生物技术的研究、开发和生产，其中医药领域的有165个，占36%，专业人员约6800人，
类别：综述 现代农业高技术的发展现状、方向和趋势 龚德平 现代农业是市场化、工业化、科学化、集约化、社会化、补贴与福利化以及可持续发展的农业。发展现代农业，就是用现代物资条件装备农业，用现代科学技术武装农业，用现代产业体系组织农业，用现代经营形式管理农业，用现代市场发展理念引领农业，用培养知识文化型农民发展农业。现代农业高技术是发展现代农业的核心。 （一）、现代农业高技术的发展现状 随着生物技术、信息技术、新材料技术等高技术的不断发展，现代农业高技术发展迅速。以生物技术、信息技术为代表的高技术不断向农业科技领域渗透和融合，逐渐形成了分子育种技术、转基因技术、数字农业技术、节水农业技术、食品加工技术、航天育种技术等农业高技术体系。 1、农业生物技术发展迅速，成为经济发展新的制高点，对科学、技术、方法、理念、产业、社会与伦理产生一系列的革命性影响。现代分子育种学与传统动植物育种技术的结合，促进了新兴分子育种技术的发展。近年来由于转基因生物对生态环境和人类健康影响尚存在一些科学意义上的不确定性，科技界纷纷把研究重点转向动、植物分子标记辅助选择技术，该技术具有高效、安全的突出优点，已经展示出部分常规育种技术无法比拟的优越性。以转基因为核心的现代生物技术产业成为当今世界发展最快、最活跃的农业高技术产业领域之一。农业生物药物技术研究取得了一
批重大突破，成为农业高技术研究领域角逐的重点领域，目前以基因重组技术为代表的生物技术是农业生物药物研究的核心技术。生物技术在理论和技术上不断取得突破，为现代农业高技术的孕育、成熟、发展创造了条件。同时，生物技术的迅猛发展，越来越直接地影响着人类的精神生活，冲击着传统的伦理观念，衍生出许多新的伦理道德问题。 2、农业信息技术与数字化技术日新月异，对传统农业的改造显示出强劲的动力。农业信息化技术与数字化技术的应用主要有数据库技术、农业专家系统、3S技术、农业网络技术以及精确农业技术等。农业专家系统最早于1986年出现在美国，现在专家系统通过网络传送到田间和饲养场正成为一种趋势；以3S技术（遥感技术、地理信息系统、全球定位系统）与精确农业技术为基础的精确农业已经成为当今世界农业发展的新潮流；农业现代高技术装备迅速地吸收应用电子与信息技术、新材料技术发展成就开发出智能、高效、多功能和大型化农业现代装备。与此同时，农业信息技术与数字化技术的不断发展，对社会物资生活、精神生活方式、以及人类物资、精神文明空间的拓展与延伸产生深刻的变革。 3、高技术引领驱动和支撑农业生产方式转变，成为世界现代化农业发展的根本标志。现代生物技术、信息技术和新材料技术的迅猛发展，为解决农业资源高效利用、生态环境保护等现代农业综合发展问题提供了新的技术途径，农业资源利用与生态环境技术研究主要集中在节水农业技术、新型肥料技术、农业废弃物综合利用技术等方面。目前节水农业研究的目标是不断提高作物水分利用率和利用效率，依据作物生理需水确定作物用水；在新型肥料技术方面，目前主要研究主要集中在纵横向动态平衡施肥
中国生物技术的发展现状 我国第一个生物制品研究所始建于1919年，在北平天坛成立了中央防疫处--即今天的北京生物制品研究所，迄今已有80多年的历史。 我国自七十年代未开始了现代生物技术的研究。国家高度重视生物技术的发展，不仅被列为863计划之首，而且纳入七五、八五、九五国家重点攻关计划。这一系列的举措，大大促进了我国医药生物技术的发展，并形成了一定的产业规模。 我国基因工程多肽药物、单抗和新型诊断试剂在仿制的基础上向创新发展，已能生产目前国际上市的大多基因工程多肽药物，基因工程干扰素α-1b-系国际首创，重组人肿瘤坏死因子、bFGF已申请专利，首创的免疫PCR胃癌诊断试剂已获得新药证书，有望开发出一系列的高灵敏度癌症诊断试剂。 基因工程疫苗的研制取得明显进展，基因工程乙肝疫苗投放市场，对乙肝的预防起到了非常重要的作用。双价痢疾疫苗、霍乱疫苗获准试生产，血吸虫疫苗。出血热疫苗等正在进行临床试验。 基因治疗取得突破，研制成功具有高效导入功能的靶向性非病毒型载体系统，动物试验表明，该系统能在体内将基因高效导入肿瘤细胞，明显抑制肿瘤生长；血管表皮生长因子基因缝线等3种基因治疗方案已基本完成临床前试验。
获得了一批转基因动物，已获得生长激素转基因猪的第2、3、4代。获得手乳腺表达外源基因的转基因羊等。 通过研究出现一批创新性成果，克隆了大量人、动物、植物的新基因，创造了具有多种用途的新型表达载体等。 据统计，我国现有456个单位从事生物技术的研究、开发和生产，其中医药领域的有165个，占36%，专业人员约6800人，已有近二十种基因工程药物、疫苗获准进入市场，数十种医药生物技术产品正在进行临床或临床前研究。 当今世界生物技术迅猛发展，呈现出巨大活力。特别是九十年代以来，随着人类基因组计划等各类生物基因组研究工作的展开，新基因不断被发现，新技术、新手段不断涌现，生物技术进入了大发展的新时期。与此同时，生物技术产业迅速崛起，并已成为国际市场竞争的第二个热点领域。可以预言，二十一世纪生物技术将会对世界技术经济格局产生重要影响，生物技术产业将成为全球经济的支柱产业之一。 一、我国生物技术产业发展现状 近年来，我国的生物技术取得了很大的发展。初步形成了医药生物技术、农业生物技术、轻化工生物技术、海洋生物技术等门类齐全的生物技术研究、开发、生产的体系；取得了一批具有较高水平的生物技术研究开发成果，开发出一批生物技术产品并投放市场。 1、现代生物技术产品的销售额是10年前的50倍
国内外微生物肥料--发展概况 一、微生物肥料的定义 微生物肥料是指一类含有活微生物的特定制，应用于农业生产中，能够获得特定的肥料效应。可将微生物肥料分为两类，一类是通过其中所含微生物的生命活动，增加了植物营养元素的供应量，导致村物营养状况的改善，进而产量增加，代表品种是要菌肥：另一类是广义的微生物肥料，其制品虽然也是通过其中所含的微生物生命活动作用使作物增产，但它不仅仅限于提高植物营养元素的供应水平，还包括了它们所产生的次生代射物质，如激素类物质对植物的刺激作用，促进植物对营养元素的吸收利用，或者能够拮抗某些病原微生物的致病作用，减轻病虫害而使作物产量增加。 二、微生物肥料的种类和作用机理 微生物肥料的种类很多，如果按其制品中特定的微生物种类可分为细菌肥料（如根病菌肥、固氮菌肥）、放线菌肥（如抗生菌类、5406）、真菌类肥料（如菌根真菌）等：按其作用机理又可分为根瘤菌肥料、固氮菌肥料、解磷菌类肥料、解钾菌类肥料等：按其制品中微生物的种类又可分为单纯的微生物肥料和复合微生物肥料。微生物肥料的功效主要是与营养元素的来源和有效性有关，或与作物吸收营养、水分和抗病有关，概况起来有以下几个方面： 1、增加土壤肥力，这是微生物肥料的主要功效之一。如各种自生、联合、共生的国氮微生物肥料，可以增加土壤中的氮素来源，多种解磷、解钾微生物的应用，可以将土壤中难溶的磷、钾分解出来，从而能为作物吸收利用。 2、产生植物激素类物质刺激作物生长，许多用作微生物肥料的微生物还可产生植物激素类物质，能刺激和调节作物生长，使植物生长健壮，营养状况和得到改善。 3、对有害微生物的生物防治作用，由于在作物根部接种微生物肥力，微生物在作物根部大量生长繁殖，在为作物根际的优势菌，限制了其它病原微生物的繁殖机会。同时有的微生物对病原微生物还具有拮抗作用，起到了减轻作物病害的功效。
生物传感器产业现状和发展前景 冯德荣 1.1 生物传感器概述 生物传感器是一个非常活跃的研究和工程技术领域，它与生物信息学、生物芯片、生物控制论、仿生学、生物计算机等学科一起，处在生命科学和信息科学的交叉区域。它们的共同特征是：探索和揭示出生命系统中信息的产生、存储、传输、加工、转换和控制等基本规律,探讨应用于人类经济活动的基本方法。生物传感器技术的研究重点是：广泛地应用各种生物活性材料与传感器结合，研究和开发具有识别功能的换能器，并成为制造新型的分析仪器和分析方法的原创技术，研究和开发它们的应用。生物传感器中应用的生物活性材料对象范围包括生物大分子、细胞、细胞器、组织、器官等，以及人工合成的分子印迹聚合物(molecularly imprinied polymer，MIP)。由于研究DNA分子或蛋白质分子的识别技术已形成生物芯片（DNA芯片、蛋白质芯片）独立学科领域，本文对这些领域将不进行讨论。 生物传感器研究起源于20世纪的60年代，1967年Updike和Hicks把葡萄糖氧化酶(GOD)固定化膜和氧电极组装在一起，首先制成了第一种生物传感器，即葡萄糖酶电极。到80年代生物传感器研究领域已基本形成。其标志性事件是：1985年“生物传感器”国际刊物在英国创刊；1987年生物传感器经典著作在牛津出版社出版；1990年首届世界生物传感器学术大会在新加坡召开，并且确定以后每隔二年召开一次。 此后包括酶传感器的生物传感器研究逐渐兴旺起来，从用一种或多种酶作为分子识别元件的传感器，逐渐发展设计出用其他的生物分子作识别元件的传感器，例如酶—底物、酶—辅酶、抗原—抗体、激素—受体、DNA双螺旋拆分的分子等，把它们的一方固定化后都可能作为分子识别元件来选择地测量另一方。除了生物大分子以外，还可以用细胞器、细胞、组织、微生物等具有对环境中某些成分识别功能的元件来作识别元件。甚至可以用人工合成的受体分子与传感器结合来测定微生物、细胞和相关的生物分子。 与生物活性材料组合的传感器可以是多种类型的物理或化学传感器，如电化学（电位测定、电导测定、阻抗测定）、光学（光致发光、共振表面等离子体）、机械（杠杆、压电反应）、热（热敏电阻）或者电（离子或者酶场效应晶体管）等等。所有这些具有生物识别功能的组合体通称为生物传感器。 按期召开的世界生物传感器学术大会记录了生物传感器技术发展的历程，总汇了这一领域的发展新动向。例如1992年在德国慕尼黑“国际生物传感器流动注射分析与生物工艺控制”学术会议上对生物工艺控制和在线系统进行研讨，至今仍作为研究者攻关的课题。2004年在西班牙格拉纳达会展中心召开的第八届世界生物传感器大会可以说是世界生物分析系统领域的一次大的盛会［1］，参会代表人数和发表论文数量都创造了历史新高。共有700余名来自世界各地的学者参加了本届大会，第八届世界生物传感器大会涉及领域内容空前广泛，对9个专题进行了分组讨论。包括核酸传感器和DNA芯片、免疫传感器、酶传感器、组织和全细胞传感器、用于生物传感器的天然与合成受体、新的信号转导技术、系统整合/蛋白质组学/单细胞分析、生物电化学/生物燃料/微分析系统、商业发展和市场。其中，单分子/细胞分析和生物印迹生物传感器由于它们良好的发展态势及在生命科学研究中的重要位置成为与会学者讨论的热点问题。
生物工程的现状及发展 摘要：本文论述了什么是生物工程以及发展生物工程的重要意义，并介绍了当代的生物技术和研究成果，并对生物工程的发展前景做了简单的叙述。 关键词：生物工程酶工程工程前景 1 什么是生物工程 遗传工程是在分子生物学基础上发展起来的一项新兴技术，它通过人工转移或重组DNA大分子，增加生命体的基因种类，从而重新安排、设计人类所需要的新生命。生物工程就是把生命科学的最新成果和最新知识直接或间接地用于工农业生产、医药卫生、环境保护等各个领域的工艺学。一般认为它主要包括遗传工程、细胞工程、酶学工程和发酵工程。 繁衍或用传统的选择自发突变的方法既快又好。如育种，用传统的选择自发突变的方法比自然界进化产生新组合性状的速度快一万倍，而运用遗传工程技术，则快一亿倍。 细胞工程包括植物细胞组织培养和细胞杂交等。前者
是把植物的胚轴、叶片、茎段、根、花茎、花粉、胚、分生组织等离体培养成为植株。后者是指把植物的细胞，从植物体上分离下来，除去细胞壁，变成原生质体，在融合诱导剂促进下，使甲、乙两个种的细胞完成融合过程，继而培养成杂种植株。 酶工程是利用生物学使一种物质转化为另种物质的方法。酶工程避开了传统化学转化所需要的高温、高压、强酸、强碱等苛刻条件，在化学工业中显示出巨大的优越性。 发酵工程就是利用不同的微生物，在无氧或有氧条件下，将各种不同的原料转化成各种不同的物质，如酒精、糖类、氨基酸、蛋白质、维生素等。 2 发展生物工程的重要意义 人类在长期科学和生产实践中掌握了很多创造生物新类型的手段。到目前为止最有效的还是有性杂交方法。但是，这种方法也有其一定的局限性，种间、属间远缘杂交往往不易成功，至于亲缘关系更远的物种，如动物与细菌之间，就更不可能了。然而基因工程却可以越过这个杂交屏障，发挥它自己的特长。它不但能把不同微生物的优良性状结合在一起，而且还能使动物、植物、微生物的基因
现代生物技术产业化发展的现状与趋势 摘要：综述了现代生物技术的发展现状，介绍了农业生物技术的疫苗、工业生物技术、医药生物技术及其在生物技术领域中的应用情况，介绍了生物技术领域重点攻关课题研究进展，展望了今后的发展方向。 关键词：现代生物技术产业化现状与趋势 1 前言 生物技术也称生物工程，它是在分子生物学基础上建立的、为创建新的生物类型或新生物机能的实用技术，是现代生物科学和工程技术相结合的产物。具体而言，生物工程技术包括转基因植物、动物生物技术、农作物的分子育种技术、医药生物技术、纳米生物技术、重要疾病的生物治疗等。当前，世界生物技术发展已进入大规模产业化的起始阶段，蓬勃兴起和迅猛发展的生物医药、生物农业、生物能源、生物制造、生物环保等领域，正在促使生物产业成为世界经济中继信息产业之后又一个新的主导产业[1]。 现代生物技术以20世纪70年代DNA重组技术的建立为标志，以世界上第一家生物技术公司——Gene-Tech的诞生（1976）年为纪元[2]。此后，越来越多的科学家投身于分子生物学研究领域，并取得了许多重大的进展。至此，以基因工程为核心的技术上的革命带动了现代发酵工程、酶工程、细胞工程以及蛋白质工程的发展，形成了具有划时代意义和战略价值的现代生物技术。生物技术的最大特点是具有再生性，可以循环利用生物体为操作对象，在节约原材料和能源方面有巨大的潜力，而且投资少、周期短、经济效益大，并且没有污染。他是推动经济发展、社会进步的一项关键技术，在解决人类社会面临的一系列重大问题，如粮食、健康、环境和能源方面已经取得并将取得更大进展，对促进社会经济诸领域的发展有着不可估量的影响。 2 全球现代生物技术的发展现状 产值继续增长 2013年，全球生物工程药品市场规模为2705亿美元，2014年增长至3051亿美元。基于疾病诊断和治疗对重组技术、医药生物技术以及DNA测序技术等的需求不断增加，全球生物技术市场预计以%的年复合增长率增长，至2020年全球
新型肥料的现状及未来发展趋势 新型肥料的兴起及使用虽已有时日，却一直呈现良好的增长态势。未来的新型肥料将以高效化、专用化、长效化、功能化和低碳化为发展趋势，缓控释肥、硝基复合肥、水溶性肥、海藻生物肥等新型肥料因符合这一趋势，逐渐成为市场新的增长点。近日，AgroPages 邀请中国雷力、澳洲埃尔夫（RLF）、美国优马公司（BHN）、韩国东部福阿母韩农(Dongbu Farm Hannong)、爱尔兰BioAtlantis、阿联酋RNZ 集团等活跃的新型肥料企业，就新型肥料发展现状及未来发展趋势，新型肥料的推广模式，以及他们在各自领域的产品优势，市场拓展情况进行了探讨。 新型肥料发展现状及趋势 北京雷力：新型肥料与传统肥料相比，具体表现在：技术新、功能新、用途新和材料新。近年来，新型肥料在中国发展速度很快，各种新型肥料层出不穷，从未来的发展趋势来看，只有那些注重技术创新、拥有核心技术、结合作物生长需求并能解决种植过程中出现的新问题的新型肥料，才会有更强的生命力。新型肥料未来的市场主要在经济价值高的作物和农业集约化、规模化生产的区域，具有明显的效益优势。
RNZ：高水平的肥料需求已经改变了过去那种受传统肥料支配的市场结构，现在的市场对新型肥料更加开放。新时代的农民对费用- 效益比更加关注。新肥的增长潜力表现在以下几个方面：滴灌区域稳定增长；精准农业意识在增强；水肥一体化正在被应用到像抗虫棉、蔬菜、甘蔗及水果及蔬菜作物上；传统肥料与新肥的成本差距在缩小；农民的购买力在增加；水溶肥应用简单；农民更加关注质量与生产力。 澳洲埃尔夫：随着全球农业生产效率的不断提高，农民希望种植更加优质的作物、获得更多更可持续性的收获，这就给我们的技术型产品提供了发展空间，无疑有益于我们高端产品的品牌推广。 BioAtlantis：消费者及零售商对无残留水果及蔬菜的需求，驱动了叶面肥及无残留植保产品销售的快速增长，这些产品通常适用于水肥一体化的喷施过程。海藻提取物是目前在农业市场上增长最快的新型肥料产品之一，当作物产量达到一定水平，海藻肥能进一步提升产率，来确保满足全球日益增长的人口需求。 新型肥料的市场推广模式 澳洲埃尔夫：RLF 通过一种被称为综合肥料管理的产品模式，重新分配农民的肥料预算，把RLF 的产品整合到一种新的现代化的农业肥料实践中去。让农民可以通过使用RLF 的产品，以及用一种生产效
我国生物技术产业发展现状、问题与对策【摘要】经过近20年的发展，我国生物产业取得了快速发展，为经济建设和社会发展做出了重要贡献，总体水平在发展中国家中处于领先地位。本文综述了我国与国际生物产业的发展现状，简要分析了我国与国外在生物产业上的优势和差距，并提出了针对我国生物技术产业发展的对策。【引言】随着生命科学和生物技术基础研究不断取得重大突破，生物产业的雏形在世界范围内已逐渐形成，各国都逐渐将发展生物产业放到重要地位。发展中国家更应意识到这一点，因为传统工业技术领域与发达国家已形成较大差距，而今天生物技术的发展却为其带来了新的机遇和挑战。一、我国生物技术产业发展现状经过近20年的发展，我国生物技术产业取得了长足进步，产业发展稳步增长。目前，我国已拥有国家、部门和地方政府资助的生物技术重点实验室近200个，已获得了一批具有知识产权的新基因、新表达系统，生物工程药物进入了创制阶段，建立了一系列关键平台技术，动、植物转基因技术已经成熟，具备了大规模基因测序和生物芯片、生物信息的研究条件。生物技术已广泛应用于农业、医药、环保、轻化工等重要领域，对提高人类健康水平、提高农牧业和工业产量与质量，改善环境正发挥着越来越重要的作用。2000年我国生物技术产业产值已经达到200多亿元，北京、上海、广州、深圳等地已建立了20多个生物技术园区。目前，涉及现代生物技术的企业约500家，其中涉及医药生物技术的企业300多家，涉及农业生物技术的企业200多家。从业人员超过5万人，从事生物技术研究和开发的人员已有2万人，每年还有约4600
名生物技术专业的大学生和研究生毕业加入这一行列。在生物技术研究开发方面已经形成了一个初具规模和有一定竞争力的研究队伍。在国际合作方面，我国已经与95个国家签订了政府间科技合作协议，与150多个国家开展了多种形式的合作与交流。与亚太地区各国在涉及农业，医药、环境保护和自然资源开发等方面形成重点合作。二、国际发展现状与趋势目前，我国生物技术产业集中化程度低，没有具有一定规模的企业产业。2000年实现产值200多亿元，相对于美国2000年的200多亿美元的生物技术产业产值差距很大。全球生物技术行业发展表现出以下特点：①出现一批影响未来的重大技术：人类基因组学／蛋白质组学、干细胞技术与组织工程、生物信息学、转基因技术、克隆技术、生物芯片／蛋白芯片／组织芯片、基 因治疗与细胞治疗、反义核酸技术、单抗技术等对现代生命科学及生物技术产业产生了巨大的影响。②生物技术产业格局从治病为主向治病、保健、提高生活质量的健康产业过渡。③跨国公司平均R&D 投入与销售收入的比例已超过10％，创新型重磅产品不断涌现，美国最大的生物技术公司2000年销售收人为24亿美元，净利达6亿多美元。④兼并重组愈演愈烈，大企业愈来愈大，协作型竞争已成为当今生物技术产业的主流；1998年以来，世界生物制药业格局发生了剧烈变化，全球市场排名前五强中四席是重组的结果，二十强的市场集中度高达67．8％。⑤小型企业走向专业化的道路，在生物制药行业尤其明显。如Amgen公司、Genentech公司、Celera公司、Isis
高中生物数学模型问题分析 生命科学是自然科学中的一个重要的分支。在高中生物课程中，它要求学生具备理科的思维方式。因此在教学中，教师应注重理科思维的培养，树立理科意识，渗透数学建模思想。本文在此谈谈，在生物教学中的几个数学建模问题。 1 高中生物教学中的数学建模 数学是一门工具学科，在高中的物理与化学学科中广泛的应用。由于高中生物学科以描述性的语言为主，学生不善于运用数学工具来解决生物学上的一些问题。这些需要教师在平时的课堂教学中给予提炼总结，并进行数学建模。所谓数学建模(Mathematical Modelling)，就是把现实世界中的实际问题加以提炼，抽象为数学模型，求出模型的解，验证模型的合理性，并用该数学模型所提供的解答来解释现实问题，我们把数学知识的这一应用过程称为数学建模。在生物学科教学中，构建数学模型，对理科思维培养也起到一定的作用。 2 数学建模思想在生物学中的应用 2．1 数形结合思想的应用 生物图形与数学曲线相结合的试题是比较常见的一种题型。它能考查学生的分析、推理与综合能力。这类试题从数形结合的角度，考查学生用数学图形来表述生物学知识，体现理科思维的逻辑性。 例1：下图1表示某种生物细胞分裂的不同时期与每条染色体DNA含量变化的关系；图2表示处于细胞分裂不同时期的细胞图像。以下说法正确的是（） A、图2中甲细胞处于图1中的BC段，图2中丙细胞处于图1中的DE段 B、图1中CD段变化发生在减数Ⅱ后期或有丝分裂后期 C、就图2中的甲分析可知，该细胞含有2个染色体组，秋水仙素能阻止其进一步分裂 D、图2中的三个细胞不可能在同一种组织中出现 解析：这是一道比较典型的数形结合题型：从图2上的染色体形态不难辨别甲为有丝分裂后期、乙为减Ⅱ后期和丙为减Ⅱ中期；而图1中的AB段表示的是间期中的（S期）正在进
生物工程产业现状及发展方向 以基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程为代表的现代生物技术在近20年的发展中受到了全球科技界和企业界的普遍关注，有许多专家认为21世纪将是生命科学的世纪。现代生物技术之所以能受到各界的重视，一方面是由于现代生物技术发展迅速，用途广泛，生物技术的应用范围已遍及医药、农业、食品、能源、环保等各个领域;另一方面是由于现代生物技术可以解决人类发展所面临的许多难题，如人口膨胀、粮食短缺、资源枯竭、环境污染等。人们越来越认识到了生物技术在全球经济进程中的重要性和必要性。由于生物技术是以生物(动物、植物、微生物、培养细胞等)为基本资源，因此其原料具有再生性，同时生物系统生产产品产生的污染物少，对环境的破坏性很小或几乎没有，重组微生物甚至还可以消除环境中的污染物。鉴于生物技术产业的以上特点，清洁、经济并且可持续发展的生物技术必然会在21世纪获得更大发展。 一、全球生物技术产业状况 1. 全球生物技术市场迅速扩张 各国政府竞相制定生物技术发展计划，政府和企业界投入巨资，国家实行优世界上第一家生物技术公司——惠政策，促进生物技术产业的发展。1976年，美国遗传技术公司(Genentech) 在美国诞生，它标志着生物工程产业从此开始，从而揭开了一场波及全世界的生物工程产业革命的序幕。1982年，人类有史以来第一个基因工程药物——基因重组人胰岛素问世。现在，美国的生物技术公司已达到1300多家，欧洲800多家生物技术公司，日本也有300多家生物技术公司。生物技术产业正进入一个迅速发展的时期，具体表现为:进入生物技术领域的企业增多，企业对于生物技术的科研投资增大，有更多的生物产品申请注册。在20世纪80年代，许多专家曾预测到20世纪末，全球现代生物技术产品的销售额
高中生物数学模型问题有什么 生命科学是自然科学中的一个重要的分支。在高中生物课程中，它要求学生具备理科的思维方式。因此在教学中，教师应注重理科思维的培养，树立理科意识，渗透数学建模思想。本文在此谈谈，在生物教学中的几个数学建模问题。 1高中生物教学中的数学建模数学是一门工具学科，在高中的物理与化学 学科中广泛的应用。由于高中生物学科以描述性的语言为主，学生不善于运用数学工具来解决生物学上的一些问题。这些需要教师在平时的课堂教学中给予提炼总结，并进行数学建模。所谓数学建模(mathematicalmodelling)，就是把现实世界中的实际问题加以提炼，抽象为数学模型，求出模型的解，验证模型的合理性，并用该数学模型所提供的解答来解释现实问题，我们把数学知识的这一应用过程称为数学建模。在生物学科教学中，构建数学模型，对理科思维培养也起到一定的作用。2数学建模思想在生物学中的应用2.1数形结合思想的应用生物图形与数学曲线相结合的试题是比较常见的一种题型。它能考查学生的分析、推理与综合能力。这类试题从数形结合的角度，考查学生用数学图形来表述生物学知识，体现理科思维的逻辑性。例1：下图1 表示某种生物细胞分裂的不同时期与每条染色体dna含量变化的关系;图2表示处于细胞分裂不同时期的细胞图像。以下说法正确的是()a、图2中甲细胞处于图1中的bc段，图2中丙细胞处于图1中的de段b、图1中cd段变化发生在减数Ⅱ后期或有丝分裂后期c、就图2中的甲分析可知，该细胞含有 2个染色体组，秋水仙素能阻止其进一步分裂d、图2中的三个细胞不可能在同一种组织中出现解析：这是一道比较典型的数形结合题型：从图2上的染色体形态不难辨别甲为有丝分裂后期、乙为减Ⅱ后期和丙为减Ⅱ中期;而图1
热考培优(七)|概念模型、物理模型与数学模型 [热考解读] 模型方法是以研究模型来揭示原型的形态、特征和本质的方法，是逻辑方法的一种特有形式，模型一般可分为概念模型、物理模型和数学模型三大类。 1．概念模型 含义：指以图示、文字、符号等组成的流程图形式对事物的规律和机理进行描述、阐明。例如光合作用示意图、中心法则图解、免疫过程图解、过敏反应机理图解、达尔文的自然选择学说的解释模型、血糖平衡调节的模型等。概念模型的特点是图示比较直观化、模式化，由箭头等符号连接起来的文字、关键词比较简明、清楚，它们既能揭示事物的主要特征、本质，又直观形象、通俗易懂。 2．物理模型 含义：根据相似原理，把真实事物按比例放大或缩小制成的模型，其状态变化和原事物基本相同，可以模拟客观事物的某些功能和性质。如生物体结构的模式标本、细胞结构模式图、减数分裂图解、DNA分子双螺旋结构、生物膜流动镶嵌模型、食物链和食物网等。物理模型的特点是：实物或图画的形态结构与真实事物的特征、本质非常相像，大小一般是按比例放大或缩小的。 3．数学模型 含义：用来定性或定量表述生命活动规律的计算公式、函数式、曲线图以及由实验数据绘制成的柱形图、饼状图等。如组成细胞的化学元素饼状图，酶的活性受温度、酸碱度影响的曲线，光合作用中随光照强度、温度、CO2等条件变化时光合作用强度的变化曲线，有丝分裂和减数分裂过程中染色体、染色单体以及DNA数量的变化规律，碱基与氨基酸的对应关系，基因分离定律和自由组合定律的图表模型，用数学方法讨论种群基因频率的变化，探究自然选择对种群基因频率的影响，同一植物不同器官对生长素浓度的反应曲线，“J”型种群增长曲线的数学模型和公式N t＝N0λt，能量金字塔等。 [命题设计] 1．模型可以简化生物学问题，有助于问题的解决。下列关于模型建立的说法，正确的是() A．可用计算机软件制作真核细胞的三维实物模型 B．用公式N t＝N0λt表示单个种群的“S”型增长趋势 C．光合作用过程图解是描述光合作用主要反应过程的数学模型 D．“建立血糖调节模型”活动是用物理模型再构建出概念模型 解析：选D。用计算机软件制作出的真核细胞的三维模型不是实物模型，A错误。公式N t＝N0λt表示的是单个种群的“J”型增长趋势，B错误。光合作用过程图解是概念模型，C错误。“建立血糖调节模型”活动是把学生所做的模拟活动看作是构建动态的物理模型，再根据模拟活动的体验构建图解式概念模型，D正确。
2012年综述： 生物技术产业发展概况 随着全球人口的增长，资源紧缺问题日益凸显，城市化人口聚集为卫生健康带来了威胁。如何合理地利用资源，缓解资源紧缺为高新科技的发展提出了新的方向。世界卫生组织着眼于全球卫生与健康，对人群健康与疾病做出了统一的调查，提出几项重点。企业着力于卫生市场，为家庭生产治疗、预防和诊断的药品，不断推进研发，致力于攻克艰难疾病。国家之间的体制差异和贸易壁垒，为制药企业带来机遇和挑战，如何把握好全球趋势，发展中国科技创新的医药企业，对国家工业和生产至关重要。 第一节人口持续增长，健康议题凸现 中国人口2010年占世界人口19.5%，作为人口大国对医药的需求巨大。工作人口数量巨大，提高工作人员技能水平、素质水平对社会文明建设，政治文明建设都至关重要。 ——数据来自2010世界银行人口报告 世界银行的数据表明世界人口将持续增长，其中发达国家人口增速下降，而不发达国家人口增长率持续增加。中低收入不发达国家人口将继续增长，人口密集带来的卫生医疗问题将随之增加，对医药的需求也将增加。
——数据来自联合国人口规模与增长 发展中国家城市化水平到2030年将超过40亿，高度的城市化趋势和人口聚集将带来众多的传染性疾病防治问题，社会问题。高人口密度的都市生活，带来的不仅仅是快速的生活节奏，高压的工作环境，对人口健康都提出了威胁。代谢病，传染病，精神疾病的预防和治疗对医学与药学提出了新的要求。
——数据来自联合国城市化报告世界卫生组织统计资料显示，全球目前有近178,000,000儿童体重低于世界标准，被划定为营养不良。中国处于中低水平，儿童食品营养健康问题凸显。2008年调查数据显示，5岁以下儿童死亡率18%来自肺炎，15%来自呼吸系统疾病。2009年调查12-13月儿童，82%感染囊虫，收入越高的地区发病率越高。全球新增9.4亿肺结核病例，共计达12-16亿。世界HIV携带者达33.3亿。不清洁饮用水和设备器具威胁人口健康。非传染性疾病（心血管疾病，糖尿病，慢性呼吸道疾病，癌症）患者2008年死亡人数高达36亿，每年有5亿死亡来自物理损伤。 利用生物技术制备营养价值高的食品，在未来将能为儿童营养带来契机。生物技术医药在预防传染性疾病，治疗非传染性疾病上都将做出举世瞩目的成果。医药制造业对全球健康议题承担了巨大的责任，在消除疾病、守护健康、改善医疗卫生状况上任重道远。 第二节高新技术提高资源利用率，降低环境污染绿色经济就是注重环境效应的可持续经济发展模式，发展中国家往往过于关注经济的增长，而忽视了环境保护，破坏了大量的野生自然资源，造成物种灭绝，生物多样性遭到破坏。由于环境资源压力，可持续、低碳、绿色经济是当今国际
国内外生物技术发展概况 (2010-10-21 18:00:05) （一）国内外生物技术发展动态 1、国际生物技术发展现状生物技术是近 20 年来发展最为迅猛的高新技术，越来越广泛地应用于农业、医药、轻工食品、海洋开发、环境保护及可再生生物质能源等诸多领域，具有知识经济和循环经济特征，对提升传统产业技术水平和可持续发展能力具有重要影响。近 10 年来，生物技术获得突破性发展，生物技术产业产值以每 3 年增长 5 倍的速度递增，以生物技术为重点的第四次产业革命正在兴起，预计到 2020 年，全球生物技术市场将达到 30，000 亿美元。在发达国家，生物技术已成为新的经济增长点，其增长速度大致是 25%-30%，是整个经济增长平均数的 8-10 倍。在生物技术制药领域，包括基因工程药物、基因工程疫苗、医用诊断试剂、活性蛋白与多肽、微生物次生代谢产物、药用动植物细胞工程产品以及现代生物技术生产的生物保健品等研究成果迅速转化为生产力，其中与基因相关的产业发展最强劲。全球医药生物技术产品占生物技术产品市场的 70%以上，占药物市场的 9% 左右，以高于全球经济增长 5 个百分点的速度快速发展，仅单克隆抗体市场销售额就达 40 亿美元。农业生物技术产业已经成为各国政府未来农业发展的战略重点，应用基因工程、细胞工程等高新技术培育的农林牧渔新品种、兽用疫苗、新型作物生长调节剂及病虫害防治产品、高效生物饲料及添加剂等已推广运用，产生了巨大的经济效益。 1996 年，全球转基因作物才 170 万公顷，以后逐年直线上升，到 2004 年已经达到 8100 万公顷，8 年间全球转基因作物种植面积增加近 48 倍。照此增长速度预计 2010 年世界范围内 50%的耕地将种植转基因作物，2020 年将增至 80%。尤其是抗虫、抗除草剂转基因作物的推广，大幅度提高劳动生产率并减少化学农药施用量，经济效益极为显著。全球转基因作物市场价值 1995 年仅 7500 万美元， 1997 年达 6.7 亿美元，2002 年为 45.2 亿美元，预计到2010 年将达 200 亿美元。本文章来自生物科学博览网站，欢迎您的光临食品生物技术产业产值约占生物产业总产值的 15-20％，目前国际市场上以生物工程为基础的食品工业产值已达 2500 亿美元左右，其中转基因食品市场的销售额 2010 年将达到 250 亿美元。此外，保健食品行业是全球性的朝阳产业，市场增长迅速。环境生物技术是生物技术、工程学、环境学和生态学交叉渗透形成的新兴边缘学科，是 21 世纪国际生物技术的一大热点。环境生物技术兼有基础科学和应用科学的特点，在环境污染治理与修复、自然资源可持续再生等方面发挥着日益重要的作用。能源生物技术主要目标是利用生物质能源。生物质能一直是人类赖以生存的重要能源，是仅次于煤炭、石油和天然气而居世界能源消费总量第四位的能源。目前，全球储量为亿吨，相当于 640 亿吨石油。许多国家都制定了相应的开发研究计划，如日本的阳光计划、印度的绿色能源工程、美国的能源农场和巴西的酒精能源计划等，主要是开发生物柴油和生物乙醇汽油。尽管生物质液化燃料开发还处于初级阶段，市场份额还不大，但由于岂疫有环保和再生性特点，前景非常广阔。 2．国内生物技术发展现状我国政府一直把生物技术作为重点支持的战略高技术领域，提出了“加强源头创
浅谈微生物肥料的发展现状及问题 王智武 （合肥工业大学，安徽合肥，230009） 摘要：随着我国绿色农业的蓬勃发展, 微生物肥料以其在农业生产中的显著作用越来越受到人们的重视。本文介绍了微生物肥料的特点、优势，简述了我国微生物肥料的发展现状及目前存在的问题,并对我国微生物肥料产业发展提出几点建议，对微生物肥料发展的前景做了展望。 关键词：微生物肥料；现状；问题；前景 近年来,大量使用化肥带来的环境污染、土壤板结、地力衰退、生态恶化等问题日益严重,破坏了环境,影响了土壤肥力,降低了农产品的品质。另外,化肥利用率的逐年降低,致使农业成本增加,生产效益降低。为了实现农业的可持续发展,达到高产、优质、高效、生态、安全的目的,世界各国都在极寻求更好的解决方案。微生物肥料具有无毒、无害、无任何污染的特点和促进植物生长的作用；以其改良土壤、增加产量、提高品质且保护环境等特点而成为研究热点。微生物肥料中特定的功能微生物通过自身的生命活动促进土壤中物质的转化、提高作物营养水平、促进和协助营养吸收、刺激调控作物的生长,防治有害微生物等,从而达到增加作物产量和提高作物品质的目的。随着人们对环境保护的日益重视和现代生态农业、绿色农业、有机农业的蓬勃发展,微生物肥料的推广应用有了长足的进展,创造了较高的经济效益和生态效益,对发展我国可持续农业发挥了重要作用。 1、微生物肥料概况 1.1 微生物肥料的定义 微生物肥料，是指一类含有活的微生物的特定试剂，并通过微生物的特定作用给植物提供营养，调节植物生长，应用于农业生产中能够获得特定的肥料效应。微生物肥料可分为两类，一类是产品是微生物加载体，应该叫接种剂，对农作物生长有良好的刺激和调控作用,是通过其中所含微生物的生命活动，增强了植物营养元素的供应量，导致植物营养状况的改善，进而增加产量。另一类是广义的微生物肥料，其制品虽然也是通过其中所含微生物的生命活动使作物增产，但它不仅仅限于提高植物营养元素的供应水平，还包括了它们所产生的次生代谢物质，如激素类物质、抗生素等，促进植物对营养物质的吸收利用，或者能够拮抗病原微生物的致病作用，减轻病虫害而使作物增产。 1.2微生物肥料的特点及其优势 微生物肥料的核心是微生物，因此具有微生物的特性。微生物资源丰富，种类和功能繁多，可以开发成不同功能，不同用途的肥料。而且微生物菌株可以经过人工选育并不断纯化、复壮以提高其活力，特别是随着生物技术的进一步发展，通过基因工程的方法获得所需的菌株已成为可能。另外，从环境资源角度来