有益微生物菌的作用生态农业为开启作物的次生代谢准备了足量的碳和矿物质，这些物质只有在微生物的帮助下，才能为作物所利用，因为微生物是土壤
物质流和能量流的推动者。大自然的微生物中还有很多固氮微生物，可以帮助农作物固定空气中的氮。1.有益微生物能提高土壤的酶活性土壤
酶是由土壤中动物、植物根系和微生物的细胞分泌物以及残体的分解产生的，是具有高度催化作用的一类蛋白质。土壤酶参与了土壤的发生和发育
以及土壤肥力的形成和演化的全过程。土壤学研究中报道的土壤酶多达50种，与养分利用有关和有机质分解和转化有关的土壤酶有20种,通常分
析不多于10种酶的活性，土壤酶的活性标志着农田生态状况。土壤生物活性的主要表现形式就是土壤酶的活性,这也是土壤作为类生命体的一个重
要特征。土壤酶活性的强弱与土壤供肥能力之间存在着密切关系，可以作为土壤肥力指标，很多农业措施如施用有机肥、秸秆还田、施用绿肥、采取
轮作、进行灌溉等在多数情况下能够提高土壤酶活性从而促进土壤中的物质能量转化，提高土壤供肥能力，以提高作物产量。土壤微生物是土壤中物
质能量转化的推动者，试图让美的主要来源，因此施用菌剂会增强土壤酶活性。?2.土壤中的强固氮菌对生态农业意义巨大?①氮素对生命的意义
重大。植物对营养的需求除了碳、氢、氧外，植物对氮的需要量就排在前面了，氮合成植物体内各种蛋白质、核酸、磷脂，是原生质、细胞核、细胞
生物膜、酶、激素、维生素和叶绿素的重要组成。没有氮就没有生命。植物体逆境蛋白对植物的抗逆防御起关键作用。?②全球都很重视对固氮微生
物的研究。近年来世界各国都高度重视对固氮微生物的研究和应用。自然界具有生物固氮能力的细菌有100多个属。1984?年，日本琉球大学
比嘉照夫教授撰写《拯救地球大变革》一书，向世界介绍“有效微生物群”的作用，简称“EM”。对世界有机农业的发展产生重大影响。?③我国
在非豆科固氮领城研究与应用已经走在前列。近年来人们通过各种技术手段，从自然界筛选固氮能力较强的高效固氮菌。发现自生固氮和联合固氮(
定殖于植物根表的细胞间隙，宿主植物并不形成特异分化的结构,因此被称为联合固氮菌)体系可以选育出高效固氮微生物菌种，为非豆科作物提供
氮素养分。20年中国农业科学院农业资源与区划微生物室孙建光博士的试验证实，固氮芽孢杆菌具备高效固氮和强竞争性适用于广泛农作物品种，
可为水稻、玉米、小麦、棉花、蔬菜、果树等主要农作物(属于非豆科作物)提供氮素养分。他的研究发现很多芽孢杆菌属于非豆科固氮菌，广泛存
在于非豆科作物的体内和根际，为作物提供活性氮，还发现一些菌具备高效固氮和强竞争性;他发表“高效固氮芽孢杆菌筛选及其生物学特性”论文
。2011年中国农科院主持的高效固氮、土壤改良微生物菌筛选和菌剂研制应用项目，通过科技成果的鉴定，被专家组认定为国际先进水平。可
见，我国非豆科固氮研究与应用走在世界前列。④高活性强固氮的地衣芽抱杆菌的发现。山西临汾氨基酸厂的王天喜厂长有着20年研发微生物菌
剂经验。2012年7月在他经常做试验的玉米地里发现有几株玉米长势特别好，他随后挖出玉米根部的土样,带回菌种实验室进行分离。结果是在
无氮培养基的平板上长出了菌落，提纯后邮寄给中国农科院刘立新研究员，刘立新凭直觉感到该菌非同一般，将此菌种迅速转到微生物研究室孙建光
博士手中。经测定，菌剂中“地衣芽孢杆菌”的固氮酶活性达到85.583nmolC2H4/h.mg蛋白。显著高于常用固氮菌“圆
褐固氮菌”的固氮酶活性25.100nmolCH:/h.mg蛋白。王天喜分离出的地衣芽孢杆菌的固氮酶活性，是目前市面上常用的
圆褐固氮菌的三倍多，且易于培养，增产提质效果明显。具有强固氮能力固氮菌的发现填补了我们固氮菌市场的一项空白。⑤高活性复合微生物菌
的菌种组成。高活性复合微生物菌剂中配比共有10种菌(液体9种)分别为:枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌、嗜酸
乳杆菌(占比90%);侧孢芽孢、5406放线菌、光合细菌、胶冻样芽孢杆菌、绿色木霉菌占(占比10%)。组合菌剂中的每一种菌都有其特
有的作用。复合微生物菌剂的原菌中的高固氮活性的地衣芽孢杆菌是自有专利产品，其余部分均来自中国农业微生物菌种保藏管理中心(AC-CC
）。菌种扩繁培养的菌株高活性，复合菌产品活菌数达到20亿个/克，远高于国家标准2亿个/克。(注释:枯草芽孢杆菌----代谢产生枯草
菌素、多粘菌素、短杆菌肽等活性物质，对致病菌有抑制作用，如对作物的黄萎病有一定防治效果。地衣芽孢杆菌--抑制土壤中病原菌的防治和对
植物根部的侵袭，减少植物土传病害；提高种子的出芽率和保苗率，预防种子自身的遗传病害，提高作物成话率，促进根系生长；改良土壤，改善土
壤团粒结构，提高土壤蓄水能力。巨大芽孢杆菌一拥有解磷、固钾功能。其具有很好的降解土壤中有机磷的功效，可防治生姜细菌性青枯病、兰花
炭疽病病，施用到烟叶上对提高烟叶发酵增香效果独特。凝结芽物杆菌----对植物具有杭虫功能;改善植物体免疫功能，提高抗病能力。嗜酸乳
杆菌---能够分解在常态下不易分解的木质素和纤维素，合成各种氨基酸，维生素、产生消化酶、促进新陈代谢，还有融化不溶性无机磷的能力
。侧孢芽孢杆菌有解磷的功能。可有效降解土壤中的有机磷。5406放线菌---有固氮、解磷、释钾抗病等功能，对难分解的物质，如木质
素、纤维素、甲壳索等有降解作用，放线菌也会促进固氮菌增殖。光合细菌--是肥沃土壤和促进动植物生长的主力部队。胶冻样芽孢杆菌---可
以促进土壤无效磷钾的转化，增加士壤磷钾的供给，提高作物产量，其解磷、解钾、解硅的强度超强。绿色木霉菌---绿色木霉菌可直接杀死作
物根部和土壤中的根结线虫和地下害虫，能消灭耕层病菌及害虫，可抑制多种植物真菌病，如根腐病、立枯病、猝倒病、枯萎病等土传病害。⑥竞争
关系与互为基质建立优质菌群的新理论。微生物菌组合菌形成完整食物链。他们土壤中能以集团作战的方式快速占领优势生态位。对土壤和植物的作
用是多方面的。复合微生物菌是多种菌组合而成的，用好氧菌和厌氧菌共存的原理组建。土壤中有光合菌和固氮菌都有固氮能力，但两者生存条件相
反，光合菌是厌氧菌，而固氮菌是需氧菌，当固氮菌利用氧气繁殖过度会缺氧，缺氧环境优势厌氧光合菌生存条件。二固氮菌排泄物是光合菌的食物
，光合菌排泄物有机酸优势固氮菌的食物。这种生存竞争和互为基质的特性是建立优质菌群的依据（图5-2）3.高活性有益微生物组合菌的主
要功能①固氮作用。有益微生物的生命代谢过程可以将空气中的分子态氮固定转化为化合态，供植物吸收利用。芽孢杆菌属是联合固氮菌，可为非
豆科作物提供铵态氮，另一种是有益微生物菌群还降解有机物(秸秆和有机肥)生成的小分子高活性的有机氮。有益微生物固氮菌的广泛应用有望替
代尿素化肥。把土壤中有机物降解为作物可再利用的矿物质、氨基酸、糖类、有机酸、小分子多肽、腐殖质、二氧化碳等(二氧化碳充足使作物的光
合效率高，创造的养分多)。②促进生长。生物菌代谢会分泌赤霉素、细胞分裂素、生长素等活性物质，刺激、调节作物生长和提高产量。③抗
病抗虫。微生物代谢物有直接杀虫、杀菌的作用且进人土壤会在根际定殖，微生物代谢产生的生物酶可使士壤中所有生命体都紧密联系，形成菌膜屏
障组成的一道防线，阻止病菌病毒占位，有效地防止各种细菌和真菌性病害，抢占生态位点让线虫及真细菌无法侵染。不发生诸如蚜虫、红蜘蛛、白
粉虱、菜青虫、玉米螟虫、根结线虫等。④促进植物次生代谢。有益菌群与作物共生联合固氮，其活动不断地穿透细胞壁给作物以胁迫，以“侵染
”方式使植物受到胁迫打开次生代谢，这种胁迫是伴随其终生的，因此可以不不断地促使作物打开次生代谢，产生化感物质。化感物质就是各种抗击
病虫草害和抗击灾害性天气的物质，同时还产生品质物质和风味物质。⑤促进团粒结构。土壤固碳就是形成生物化学稳定的腐殖质碳。过去谈到碳
库(全球气候变化名词，指碳循环中地球的储碳能力)，较少考虑到土壤微生物作用，事实上土壤碳固定就是在微生物的作用下形成大团聚体，当然
还需要二价元素钙、镁、锰、铁起搭桥作用(图5-3)，土壤有机质是人可以参与调节的物质，若让土壤有机质从1.5%增至2%就等于土壤
保肥能力升14%;从1%增至3%就等于土壤保水能力就要增6倍。并能抵抗土壤侵蚀和抗击灾害。让土壤成为类生命体，使土壤变得松软，土壤
通透性和对水分、养分的吸持能力增强，也为各种土壤中的多种生物提供生存环境，土壤中各种生命体的呼吸可为植物提供CO2。土壤渐渐成为在
土中生存的生物和植物根系和谐相处的类生命体。土壤腐殖质的形成，是由有机物残体在微生物的作用下快速降解纤维素、半纤维素、木质素，合成
的有机弱酸是以芳香族为主体附以酚羟基、羧基、甲氧基的功能团。其阳离子交换量(CEC)大，与土壤黏土结合成微团聚体的腐殖质碳，腐殖质
是含有多个功能团的大分子，其中碳、氮、磷、硫比值大约为100:10:1:1。腐殖质占有机质的50%~70%，按照0~20厘米土层
的有机质提升1%计算，相当于给士壤固碳量13.2吨/公顷，如能在我国20%的耕地上应用此技术相当于每年碳减排3亿吨。有益微生物本
身的生命活动所产生的代谢产物，是形成腐殖质的重要组成部分.代谢产物包括芳香族化合物(多酚类)、含氮化合物(氨基酸或肽)和糖类物质等
。微生物群分泌的酶是多酚氧化酶,经氧化成为醌，醌又与氨基酸或肽缩合形成腐殖质。当碳氮比(C/N)在20:1时有机物分解速度快。土
壤有机胶体包括土壤腐殖质、土壤微生物、土壤酶。土壤腐殖质带有的负电荷具有较大的交换容量.其交换量是矿物质的几倍到十几倍，增加土壤腐殖质可弥补作为搭桥物质的二价阳离子的不足，提高土壤胶体的协调能力。土壤微生物和土壤酶都是具有蛋白质胶体的活性物质，这些蛋白质胶体的活性物质在土壤中可以处于游离状态或处于吸附状态，蛋白质胶体的活性物质被吸附于黏土矿物表面后，仍能较为稳定不易失活。有益微生物可以有效地分解有机物，使之成为植物可利用的形态。使土壤的团粒结构好.渐渐成为各种土壤动物、微生物和植物根系和谐相处的类生命体。总之,有益微生物是生态农业土壤物质流和能量流的推动者。 |
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