土壤微生物在農業生產中的五大應用

土壤中蘊藏著高度的微生物多樣性,在陸地生態系統中發揮著非常重要的功能，加強對土壤微生物資源的綜合管理與開發應用是提升生態系統穩定件與生產力及農產品質量的重要途徑。本文便就土壤微生物做一個簡單介紹，並進一步探討土壤微生物在農業生產中的開發應用。

土壤微生物是生活在土壤中的細菌、真菌、放線菌、藻類的總稱。其個體微小，一般以微米或毫微米來計算，數量也很大，1克土壤中就有幾億到幾百億個。其種類和數量隨成土環境及其土層深度的不同而變化。土壤微生物指的是其中的全部，不是專指在某些範圍內的特殊微生物。但是在應用時，我們更著重於對作物生長發育更有益的一些種類。下面就對土壤微生物的主要種類及它們與土壤的關係做些介紹：

（1）細菌：細菌適於中性及微酸性的生存條件。一般在20-30℃時會大量繁殖。它通常分為兩類，一類稱自養細菌，它有同化二氧化碳的能力，所以這個種群的作用是直接影響土壤的理化性質，平衡土壤的酸鹼度高低。另一類稱異養細菌，這一類細菌通常都是以和作物共生的狀態存在，對作物生長有直接促進作用，如豆科植物的根瘤菌等，具強大的固氮作用，產生明顯的增產效果。

（2）放線菌、黴菌：在土壤中放線菌是以需氧性異養狀態生活，它們的主要活動是分解土壤中的纖維素、木質素和果膠類物質等，通過這些作用來改善土壤的養分狀況，便於作物直接吸收利用土壤養分。在酸性的土壤中，以黴菌的活動為主，而在中性和微鹼性的土壤中，則是以放線菌的活動為主。

（3）藻類：藻類為一類單細胞，通常為絲狀的微生物。它與高等植物一樣有葉綠素，可營碳素同化作用。它的主要作用，通常是可以起固定空氣中氮素營養的作用，幫助植物多方式利用各種狀態存在的氮素養分。與以上幾種菌類不同的是，它更適於在鹼性環境下發揮作用，一般說來，酸性的土壤中多以放線菌和黴菌起作用，鹼性土壤中就主要靠這些藻類微生物來維持輔助作用了。

土壤微生物大部分對作物生長發育是有益的，它們對土壤的形成發育、物質循環和肥力演變等均有重大影響。對作物來講是影響其生長發育的重要環境條件之一，其具體作用有：形成土壤結構、分解有機質和礦物質、固氮、調節植物生長、防治土傳病害等。而從土壤中分離獲得的微生物在農業生產中的應用也相當廣泛，已經成為產品的實例不計其數，給人們帶來極大的經濟效益和社會效益。

一、微生物肥料：

微生物肥料的菌種相當龐大，主要有根瘤菌、固氮菌、放線菌、光合細菌肥料、矽酸鹽細菌、微生物生長調節劑等。

根瘤菌是目前使用相當廣泛的微生物肥料，根瘤菌可以將環境中的植物不能直接利用的氮元素固定成植物可以利用的氨，以增加氮元素在植物體內的循環效率。這一過程沒有任何的環境汙染，且利用率相當高，使用過程無氮流失。因此，根瘤菌肥料在農業生產中所發揮的經濟效益、生態效益等越來越受到重視。

矽酸鹽細菌肥料和磷解細菌肥料能分解土壤中難溶性的矽酸鹽和磷等礦物，並把它們轉化成易溶性的礦質化合物，幫助植物對這些礦質元素的吸收。

光合細菌肥料可促進植物的光合作用，作為葉面肥已經廣泛應用。光合細菌也在漁業中有所應用，以增加魚塘的養分含量。

微生物生長調節劑主要是一些微生物代謝產生的激素類產品，如生長素、赤黴素等。這類微生物肥料在施用後，可刺激和調控植物的生長，促進植物代謝的作用。

二、微生物農藥：

微生物農藥是指應用生物活體及其代謝產物製成的防治作物病害、蟲害、雜草的製劑，包括保護生物活體的助劑、保護劑和增效劑，以及某些殺蟲毒素和抗生素的人工合成的製劑。目前主要產品有細菌殺蟲劑、細菌殺菌劑、抗生素、病毒殺蟲劑和真菌殺蟲劑以及微生物除草劑。

以蘇雲金芽孢桿菌及其產生的晶體蛋白製作的細菌殺蟲劑是研究最深入，應用最廣泛的微生物殺蟲劑。其作用機理是依靠其所產生的伴孢晶體、外毒素及卵磷脂等致病物質引起害蟲腸道等病症而使昆蟲致死。目前，殺蟲劑被廣泛用於防治農、林、貯藏害蟲等農業領域。

病毒殺蟲劑的研究和開發利用起步較晚，其基本原理是由病毒感染種群並引發病毒流行病傳播，使害蟲持續感病死亡，達到調節害蟲種群數量、減輕危害的目的。

芽孢桿菌目前在微生物農藥的領域應用越來越廣泛，已經成為研究熱點。筆者所在的課題組從土壤中分離獲得多株具有生防功能芽孢桿菌。

土壤中一些的枯草芽孢桿菌，解澱粉芽孢桿菌等菌種都可以作為微生物農藥來使用，可以防治多種土生的抗菌蛋白。農用抗生素是由細菌、真菌和放線菌等微生物在傳真菌病害，如鐮刀菌等產生的黴菌病、枯萎病等。其機理主要是營養競爭和菌種產生長代謝過程中所產生的次級代謝產物，此類物質能夠抑制某些農作物有害生物。

真菌殺蟲劑有白僵菌、黃僵菌、綠僵菌等殺蟲真菌被開發應用。此外，微生物除草劑是利用雜草的病原微生物製劑大面積噴灑來防除雜草。

三、微生物飼料：

用於微生物飼料生產的土壤微生物種類眾多，主要有細菌、酵母菌及擔子菌等真菌微生物等。主要產品有發酵飼料、單細胞蛋白、添加劑、酶製劑、賴氨酸等。用於生產發酵飼料的菌種有纖維素降解菌、黴菌及酵母菌等。微生物飼料添加劑主要由芽孢桿菌屬、乳酸菌屬、鏈球菌屬，還包括酵母、雙歧桿菌屬及部分黴菌等菌種產生。乳酸菌廣泛用作微生物飼料添加劑及飼料發酵劑，它是動物腸道內寄生的一類正常有益菌，在動物腸道內和飼料中，乳酸本身既是營養物質，又有抑制其他致病性微生物和腐敗微生物的作用。不但蛋白質含量豐富，而且還含有脂肪、糖、核酸、維生素和無機元素，因此是一種具有較高價值的多功能食品或飼料。部分微生物製劑在動物體內的作用主要有改善倡導微生態環境，提高飼料轉化率和免疫刺激等。

用細菌、黴菌發酵生產的澱粉酶、纖維素酶和蛋白酶等酶製劑參與生物體內各種反應，提高酶促反應的速度，有利於飼料養分的吸收。在飼料中添加由微生物產生的賴氨酸，可加快豬禽增重，並改善動物體品質，提高瘦肉率等。

四、微生物藥物和食品：

現代生物技術的發展使得人們可以在在工廠裡生產出「天然、營養、保健」的食品和藥物。這些微生物產品能為人們提供生存需要的蛋白質、脂肪、有機物、維生素、礦物質等生物活性物質，而這些物質正在發揮著普通藥物和食品不具備的生物活性。

微生物藥物的製備通過發酵方法生產微生物代謝產物，通過現代的生化技術進行分離提取生物活性物質，而研製生產生物藥品。在不斷的研究工作進行中發現許多食用菌類都產生具有的抗腫瘤、抗病毒、增強免疫力、降糖、降壓、抗衰老、抗輻射等功能的蛋白、小肽和多糖等物質，也越來越受到人們的關注。

微生物食品包括食用菌、微型藻食品、生態食品、食品添加劑等。食用菌是一種優質微生物食品，其含有豐富的蛋白質和多糖，具有較高的營養和食療價值。食用菌蛋白質的胺基酸含量豐富，種類齊全，幾乎所有食用菌類都含有人體所必需的胺基酸、多糖等成分，因此，食用菌已被國際食品界列為二十一世紀八大營養保健食品之一。螺旋藻是最具典型的微型藻食品，其中蛋白質含量豐富，同時含維生素和礦物質等多種營養成分。

微生態食品如酸奶、乾酪、紅茶菌活菌制產品也在逐漸的進入現代人的家庭，成為日常生活食品的重要組成部分。

五、微生物生態保護劑：

近 20 年來國外在開發微生物製劑，用來消除空氣、水、土壤中的有毒氣體和有害物質方面的研究成效卓著，從土壤中分離獲得的新菌株可以淨化空氣和水中的有害物質，許多除臭劑和淨化器的開發和應用具有廣闊的天地。微生物生態環境保護劑將會成為環保的一項新興大產業。

正因為微生物在土壤中的儲量豐富，且隨著環境的差異和時間的延續發生著變化。新菌株的篩選將極大提高微生物在農業中應用的效率。通過現代分子生物學技術，將篩選獲得的新菌株的功能性基因片段分離克隆，進行人工構建，塑造新的生物活性菌種，將成為重要的科研方向，用微生物治理汙染，改善環境將是主題。但是，隨著土壤的破壞，微生物的棲息地也在被逐漸的破壞，因此，保護土壤微生物資源也尤為重要。土壤微生物從農藥到飼料，從肥料至食品都將有廣闊的應用前景。