大同大學生物工程學系前講座教授 甘魯生

聯合國發表新聞稱全球人口在今年(2011)十月已達到七十億.這數字是1940年的三倍，最甚者是由六十億增至七十億只花了十二年功夫 !人口增加速度可以說到達危險的程度，因此糧食也必須要增產的。過去為了增加糧食，我們得大量使用化學肥料、除(雜)草劑及殺(害)蟲劑。這些化合物不但消耗了大量之石化原料。它的副作用是釋放出大量的二氧化碳，這種溫室氣體造成地球溫度上昇。而且未分解的化合物累集的結果改變了土壤的性質，污染了水質，破壞了人類生存的環境。另一方面由於文明的進步，製造出更多的物品 (每年約有1500樣新化合物被製造出來) 使得人類生活水平日益改善，但同樣地也消耗了石化原料。而且許多人工製品往往不能或很慢在自然界中分解，於是堆積了大量的廢物，同樣也破壞了我們的環境，威脅到人類的生存，造成惡性循環。

有鑑於此，屬美國科學院的國家研究委員會在1989年揭櫫了『替代性農業』，重點是改進土壤及水質，它的精義是『如何減少化學物的應用而能達到同樣的效果並能使經濟及環境永續。』要達到這個目的，必須捨棄化學肥料、除草劑、除蟲劑等，從根本上減少對石化原料的依賴，減少釋放溫室氣體及停止對自然環境汙染及破壞。引用微生物來代替是不二法門，因為所有微生物都能在自然界分解，這是顯而易見的。另外微生物 (它的範圍很廣，但絕大多數是單細胞，有的有細胞核，有的沒有。分類上有細菌、真菌、病毒、藻類和原生蟲等) 的特性能隨環境進化，或可說是適應環境能力很強而不斷的演化而具許多不可預期的性質及生物合成的功能。由過去的經驗明確指出微生物在先進的醫藥科技、人類及動物的健康、食物處理、食物安全及品質、基因工程、環境保護、農業生物科技、農業及都市廢物處理等有傲人的成績。也在改善土壤土質及農作物產量/品質引起許多科學家的興趣，並且有很正面的發展。

有效的微生物應具有下列之功能：

1. 可固定大氣中的氮。
2. 可分解有機廢物及渣滓。
3. 抑制土壤病原菌。
4. 回收和增加植物養分。
5. 分解毒素及除蟲劑。
6. 產生抗生素及其他具生物活性化合物。
7. 產生可為植物吸收的簡單化合物。
8. (化學)鍵接重金屬(離子)而防止被植物吸收。
9. 溶解不能溶於水之養分。
10. 產生或增進土壤對多醣之聚集。

也要避免下列特點：

1. 引發植物疾病。
2. 促進土壤病原菌。
3. 鉗制植物養分。
4. 抑制種子發芽。

理想的有效(益)的微生物是能永續性的生產食品，並兼顧人類的健康、經濟性、維護及保護環境、自給自足及能再生性。目前的挑戰在於選有效及有益的微生物種再看是否需基因改造、發掘出微生物生長之有利條件(如溫度、溼度、酸鹼度、需氧或厭氧等)。因為微生物可以除去化學肥料、 除蟲劑及除草劑等引起的問題。如此才能生產足夠的糧食供全球人口食用。乾淨的水供全球人飲用。