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奇妙的土壤微生物

土壤中生活着大量的微生物,它们个体微小,一般以微米或毫微米来计算,通常1克土壤中有106~109个。土壤微生物种类繁多,包括细菌、真菌、放线菌以及各种藻类。

2018-5-31 13:29|查看: 576


  土壤中生活着大量的微生物,它们个体微小,一般以微米或毫微米来计算,通常1克土壤中有106~109个。土壤微生物种类繁多,包括细菌、真菌、放线菌以及各种藻类。

  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,其种类和数量随成土环境及其土层深度的不同而变化。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。随着微生物研究技术的不断发展,越来越多的功能型的微生物被人们所重视,并将其应用到农业生产及生态环境保护中。

  利用微生物肥料、杀虫剂或农用抗生素等来取代会严重污染环境和不可降解的化学肥料或化学农药利用微生物生产的PHB;利用微生物的降解、氧化等生化活性来净化生活污水、有毒工业污水和生活有机垃圾;利用微生物来检测环境的污染度,以及利用发光细菌来检测水源的污染度等。

  活跃的植物促生根际菌

  促生根际菌(plant growth-promoting rhizobacteria ,简称PGPR),是一类能够促进植物生长、防治病害、增加作物产量的微生物。PGPR虽然在根际细菌 中仅占2 %~5 %,但它们对于土壤中有害病原微生物与非寄生性根际有害微生物的生防,植物矿物质营养的吸收利用,植物的生长发育均起着重要的作用。

  自从1978年Burr 等人首先在马铃薯上报导PGPR 以来,国内外已发现包括荧光假单孢菌、芽孢杆菌、根瘤菌、沙雷氏属等20多个种属的根际微生物具有防病促生的潜能,最多的是假单胞菌属( Pseudomonas) , 次为芽胞杆菌属( Bacillus) 、农杆菌属( Agrobacterium ) 、埃文氏菌属( Eriwinia ) 黄杆菌属( Flavobacterium) 、巴斯德氏菌属( Pasteuria) 、沙雷氏菌( Serratia) 、肠杆菌( Enterobacter) 等等。国际上这一领域的研究非常活跃,每3年开一次国际性专业性研讨会议,2012年10 月在印度召开了第9届研讨会。

  勤劳的固碳自养微生物

  CO2的固定,指生物吸收CO2转化成为自身细胞物质的过程。根据机制的不同,可分为自养生物进行的光合成、细菌型的光合成和化学合成,以及在异养生物或自养生物所进行的二氧化碳暗固定。其中光合成与细菌型光合成同化所需要的能量都是取自光能,化学合成是用无机物的氧化能来进行二氧化碳的固定。

  光能自养微生物主要包括微藻类和光合细菌,它们都含细胞色素,以光为能源,CO2为碳源,合成细胞组成物质或中间代谢产物。其中,微澡类属于真核微生物,它们的种类繁多包括绿藻,硅藻,红藻等。而光合细菌均属于原核生物界,其中蓝藻(也称“蓝细菌”)虽然为原核生物,但它们和植物叶绿体一样能进行产氧光合作用,其它光合细菌具有多种多样的色素,以硫化氢、硫或氢气作为电子供体,但不氧化水产生氧。

  这些不产氧光合细菌包括红细菌、红螺菌、绿弯菌、绿硫细菌等。化能自养微生物包括严格化能自养菌和兼性化能自养菌。它们以CO2为碳源,能源主要通过氧化H2、H2S、S2O32-、NH4+及Fe2+等还原态无机物质获得,其中严格化能自养菌代表微生物有硫氧化细菌、铁细菌、氨氧化细菌及硝化细菌等;兼性化能自养菌有CO氧化菌和有氧氢氧化细菌等。具有固碳功能的微生物分布广泛,它们有很强的环境适应能力,每年能固定大约0.6~4.9 Gt C。因此,通过深入研究土地管理方式对土壤固碳细菌的影响,通过优化田间管理,调节土壤细菌群落结构,增加固碳微生物优势种群,减少氧化亚氮,甲烷等温室气体的排放,可以实现土壤固碳和减排的双赢。

  高效的有机污染物降解微生物

  有机污染物是指以碳水化合物、蛋白质、氨基酸以及脂肪等形式存在的天然有机物质及某些其他可生物降解的人工合成有机物质为组成的污染物。我国农业土壤中15中多环芳烃(PAHs)总量的平均值为4.3 mg kg-1,且主要以4环以上具有致癌作用的污染物为主。微生物之所以能降解多环芳烃依赖于它们对多环芳烃的代谢。微生物通过两种方式对PAHs进行代谢:以PAHs作为唯一的碳源和能源;或者把PAHs与其它有机质进行共代谢降解。

  具有共代谢功能的微生物包括无色杆菌、节杆菌、黑曲霉、固氮菌等20余种。目前,降解有机物的微生物主要应用在酚类化合物、芳香族化合物、氯代脂肪族化合物及腈类化合物等四类难降解有机物。其中降解酚类的细菌有黄杆菌、镰刀菌、产碱杆菌等,其中白僵菌降解率达96%、假单胞菌降解率为95%。能对芳香族(PAES)降解的微生物种属主要有:棒状菌、氮单胞菌、假单胞菌、黄单胞菌、棒状杆菌、芽孢杆菌、产碱杆菌、青霉、木霉等。棒状杆菌是断裂杂环化合物和碳氢化合物链的主要菌种,假单胞菌普遍存在于土壤中,能够适应许多人工合成的有机物…

  环境保护和污染环境的生物修复是21世纪全球性的一项战略任务,微生物将在其中发挥着越来越不可取代的重大作用。让我们利用这些奇妙的微生物来净化我们的生态环境,创造更加美好的生活家园!

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