微生物在农业生态环境中的应用

微生物在农业生态中的作用

西北农林科技大学资环学院

摘要：土壤中存活着大量的微生物，在各个领域都具有重要的作用。本文论述了微生物在农业方面的作用，包括农田土壤环境，植物的营养吸收，以及在肥料、农药上的应用，综合的分析了其在各个环节的作用，以期为微生物的研究提供参考意见。

关键词：微生物；农业；生物肥料；生物农药

0 前言

微生物是指一切肉眼看不到的，需要借助显微镜观察的微小生物，包括细菌、病毒、真菌以及一些小型的原生动物等在内的一大类生物群体。它们个体微小，与我们生活密切相关。微生物能够致病，能够导致食品、布匹、皮革等发霉腐烂，但微生物也有好的一面。最早是弗莱明从青霉菌抑制其它细菌的生长中发现了青霉素，是医学上的一次重大发现。后来大量的抗生素从放线菌等的代谢产物中筛选出来[1]。经济作物柑橘的致病菌是国际上第一个发表了全序列的植物致病微生物。还有一些在分类学、生理学和经济价值上非常重要的农业微生物，例如：胡萝卜欧文氏菌、植物致病性假单胞菌[2]。

微生物体小面大代谢快，生长繁殖快，并且可以生产各种酶类，一些有益的分泌物，都会对外界环境产生影响。因此，对微生物本身或者其产生的次生代谢产物的应用研究具有现实意义。尤其是在农业上的开发与利用，比如肥料、农药等，不仅对生态环境具有保护作用，而且对农产品的质量也具有一定的提高作用。本文综述了微生物在农业各个方面的应用。为微生物在农业上的研究提供参考意见。

1 微生物对农田土壤的作用

1.1 创造土壤、改善土壤环境

土壤的形成、除物理、化学囚子外,微生物起主要作用,某些地衣、硫藻、细苗等对岩石矿化起重要作用,类硅酸盐细菌有使砂子变土壤的能力。土壤中的微生物还具有降解和转化毒害物质的能力,对土壤的修复起到一定的作用[3]。微生

物在土壤改良方面也具有重要的作用。日本环境研究中心的研究人员利用一种黄色杆菌,能在分酸性和富含铝条件下生长繁殖,结果证明,该细菌能提高土壤pH 值,并降低铝离子浓度,通过微生物的作用改善厂酸性土壤[4]。

1.2 增加土壤有机质的含量

土坡表层生长的藻类,其有光合色素、通过光合作用制造有机物,增加十壤中的有机物,固氮菌能固定空气中的氮,使土壤中的氮增加,有些腐生菌能把土壤中的动、植物残体和有机肥料分解,增加土壤肥力[5]。并且有些微生物本身能够分泌有机物质，释放到土壤中。土壤微生物能促使根系周围的有机物形成腐殖酸，促进植物生长发育。

1.3 提高土壤中营养物质的转化和有效性

土壤中的原生动物通过吞食细菌、单细胞藻类、真菌袍子和有机残片等,对有机物的分解有重要作用,并促进物质转化。真菌能分解纤维系、木质素和果胶,真菌菌丝的积累,使土壤的物理结构得到改善[6]。微生物能够分泌有机酸，降低土壤中的pH值，对一些营养元素的溶解性，移动性和有效性都具有提高的作用。比如Fe、Mn等元素。

2 对农作物的影响

根际土壤中来自根系的有机物质可占植物光合产物的30％左右[7]。其成分可从简单的碳水化合物、氨基酸到复杂的生长物质等。V A菌根是土壤中某些真菌和宿主植物的互惠共生体，能够增加了植物对磷素和硫、铜、锌、硼等微量元素的吸收，也可以提高作物的抗性能力，包括抗旱、抗病和抗逆能力[8]。

2.1 促进植物对N、P等营养元素的吸收

共生固氮根瘤菌与豆科植物共生，可以为豆科植物提供氮素。土壤微生物量氮属土壤可矿化氮，土壤微生物量氮与土壤可矿化氮间有十分密切的正相关[9]。芽抱杆菌属的一些磷细菌能分解磷矿石和骨粉,促进了土壤中磷的分解和释放,能改善了植物磷素的营养状况。丛枝菌根在农田广泛分布,能提高植物磷素营养,因为菌丝的表面积很大,扩大了根系对磷的吸收范围,而且菌丝的表面对磷具有很强的亲和力[10]。丛枝菌根产生的有机酸能溶解矿质态磷,对磷铁矿的作用潜力更大[11]。

2.2 产生生长素,促进作物生长

土壤中的微生物包括细菌、真菌、酵母、放线菌、藻类等都具有合成生长素(IAA)和类生长素物质的能力。李春俭、张福锁认为植物根系中产生植物生长调节物质的微生物群落的数量很大,例如从不同的植物根际中分离出来的50种微生物中分别由86%、58%和90%的微生物可以产生生长素(1AA),赤霉素(GA)或激动素类物质[12]。

3 微生物在化肥上的应用

微生物肥料是农业生产中使用的肥料制品，它是利用微生物的生命活动及生命代谢产物的作用，为农作物提供营养元素，达到提高产量和品质，提高土壤肥力的目的[13]。按照作用机理分类，可以分为根瘤菌肥料、固氮菌肥料、解磷菌肥料、解钾菌肥料。

3.1 微生物肥料的作用

3.1.1 改善土壤的肥力状况

固氮微生物可以和豆科植物形成共生体，可以将空气中的氮气转化为植物生长的可用氮素，增加土壤中的氮素来源。一些溶磷、解钾的微生物，比如一些芽孢杆菌、假单胞菌，可以将土壤中的难溶性磷、钾转变成可供植物吸收利用形态[14]。微生物还可以分泌一些有机物质和有机酸，一方面可以增加土壤的有机质含量，另一方面，还可以促进一些难溶性物质的溶解，增加它们的移动性和有效性。比如分泌的有机酸物质，其中的阴离子可以和磷结合，减少土壤的固定作用，增加磷元素的有效性。微生物能分泌酶类，可以促进有机态营养物质的矿化作用，增加土壤中养分浓度。

3.1.2 协助农作物吸收营养

肥料中的根瘤菌可以侵染豆科作物的根部而形成根瘤，根瘤菌类菌体利用空气中的氮转化为氨，进而转化为其他可被植物吸收利用的形态，为作物提供优质氮素[15]。化肥氮施入土壤中容易造成损失，如氨挥发，硝态氮的淋溶损失等，肥料的利用率不高，而且会造成环境的污染问题，但微生物提供的氮素几乎全部被植物吸收，利用率高又不污染环境。

3.1.3 提高植物的抗性能力

特别是一类根际微生物，如植物促生根圈细菌（PGPR），它们可以分泌一些促进植物生长的物质。Hussain等分析了荧光假单胞菌的代谢产物，发现所有