土壤微生物的利用

土壤微生物是指生活在土壤中的细菌、真菌、放线菌、藻类的总称。其个体微小，一般以微米或毫微米来计算，通常1克土壤中有几亿到几百亿个，其种类和数量随成土环境及其土层深度的不同而变化。它们在土壤中进行氧化、硝化、氨化、固氮、硫化等过程，促进土壤有机质的分解和养分的转化。土壤微生物一般以细菌数量最多，有益的细菌有固氮菌、硝化细菌和腐生细菌；有害的细菌有反硝化细菌等。

1 土壤微生物与作物的关系

土壤中微生物数量多、繁殖快、活动性强，对植物有非常重要的影响，主要表现在以下方面：

1.1 固定氮素：

微生物在生命活动过程中能将空气中的惰性氮素转化成植物可直接吸收的离子态氮素，提供给植物吸收，保证了植物的氮素营养。一般把它们分为自生固氮菌、共生固氮菌和联合固氮菌。属于自生固氮菌的有固氮球菌属(Azococcus)、念珠蓝菌属(Nostoc)、拜叶林克氏菌属(Beijerinckia)等； 属于共生固氮菌的有根瘤菌属(Rhizobium)、弗兰克氏菌属放线菌(Frankia)、满江红鱼腥蓝菌(Anabaena azollae)等；属于联合固氮菌的有芽抱杆菌属(Bacillus)、褐球固氮菌属(Azotobacter)等。

1.2 释放难溶矿质中的营养元素：

微生物在其生命活动期间能分解土壤中难溶性的矿物，并把它们转化成易溶性的矿质化合物，从而帮助植物吸收各种矿质元素。土壤中含有很多钾细菌和磷细菌，它们能够将土壤矿物无效态的钾和磷释放出来，供植物生长发育用。钾细菌又叫硅酸盐细菌，硅酸盐细菌能对土壤中云母长石等含钾的铝硅酸盐及磷灰石进行分解，释放出钾、磷与其他灰分等。

1.3 提高植物的抗逆性:

一些真菌的菌丝与高等植物的根系形成一种联合体，有利于提高植物在不良环境下的抗御能力，促进植物生长。菌根是土壤中的菌根真菌与高等植物的根系形成的一种联合体，是植物在长期的生存过程中，与菌根真菌一起共同进化的结果。它的存在不仅有利于菌根真菌的生存，也有利于相互的生存，有利于提高植物在不良环境下的抗御能力，促进植物生长。

1.4 产生植物激素:

土壤微生物能产生一些次生代谢产物，对植物的生长发育有刺激作用。一些土壤微生物在进入自身生命周期的后期时，能分泌出一些微量的次生代谢产物，其中就有一些是植物激素，可以刺激植物根系的发育，提高植物对营养元素的吸收。

1.5 提供物理屏障，减少病原菌侵害:

根际的土壤微生物在植物的根系周围形成一个物理屏障，在这微生态环境中保护植物根系，减少了病原菌和虫害的入侵。

2 土壤微生物对环境的作用

工农业的发展和家庭消费引起的有机无机污染废弃物给环境带来了相当大的破坏，而微生物可在一定程度上降解或转化有机无机污染物，对土壤的生态健康和农业的可持续发展起到了一定的作用。

2.1 有机污染物：

主要是有机农药，大多为一些卤代芳烃，最难降解的是一些氯化烃杀虫剂如艾氏剂，六六六、DDT、狄氏剂及苯氧基除草剂如2、4-D等。土壤中的一些微生物则具有降解这些有机农药的功能。一些微生物可以把非芳环碳上的氯原子以氢原于取代，具有这种还原脱氯功能的微生物有酵母、普通变形菌、粘质沙雷氏菌(Serratia marcescens)、红平诺卡氏菌(Nocardia erythropolis)、产气气杆菌(Aerobactteraerogenes)和链霉菌等。而降解DDT的微生物则有假单胞菌属、黄单胞菌属、欧文氏菌属等。

2.2 无机污染物：

主要是一些重金属的污染，如汞、砷、铅、铬和镉等的污染，微生物对土壤中重金属活性的影响主要体现在以下五个方面:

2.2.1 生物吸附和富集作用。微生物可通过带电荷的细胞表面吸附重金属离子，或通过摄取必要的营养元素主动吸收重金属离子，将重金属离子富集在细胞表面或内部；

2.2.2 溶解和沉淀作用。微生物对重金属的溶解主要是通过各种代谢活动直接或间接地进行的。土壤微生物的代谢作用能产生多种低分子量的有机酸，如甲酸、乙酸、丙酸和丁酸等。真菌产生的有机酸大多为不挥发性酸，如柠檬酸、苹果酸、延胡索酸、琥珀酸和乳酸等，且真菌可以通过分泌氨基酸、有机酸以及其它代谢产物溶解重金属及含重金属的矿物；

2.2.3 氧化还原作用。土壤中的一些重金属元素可以多种价态存在，它们呈高价离子化合物存在时溶解度通常较小，不易迁移，而以低价离子形态存在时溶解度较大，易迁移，微生物可以氧化土壤中多种重金属元素；

2.2.4 微生物对重金属-有机络合物的生物降解。重金属可与土壤有机质形成稳定的络合物，对重金属在土壤中的化学行为产生深刻的影响；

2.2.5 菌根真菌与土壤重金属的生物有效性关系。菌根真菌与植物根系共生可促进植物对养分的吸收和植物生长，菌根真菌也能借助有机酸的分泌活化某些重金属离子，菌根真菌还能以其它形式如离子交换、分泌有机配体、激素等间接作用影响植物对重金属的吸收。