奇妙的土壤微生物

　　土壤中生活著大量的微生物，它們個(gè)體微小，一般以微米或毫微米來(lái)計(jì)算，通常1克土壤中有10⁶～10⁹個(gè)。土壤微生物種類繁多，包括細(xì)菌、真菌、放線菌以及各種藻類。它們?cè)谕寥乐羞M(jìn)行氧化、硝化、氨化、固氮、硫化等過(guò)程，促進(jìn)土壤有機(jī)質(zhì)的分解和養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化，其種類和數(shù)量隨成土環(huán)境及其土層深度的不同而變化。土壤微生物一般以細(xì)菌數(shù)量最多，有益的細(xì)菌有固氮菌、硝化細(xì)菌和腐生細(xì)菌；有害的細(xì)菌有反硝化細(xì)菌等。隨著微生物研究技術(shù)的不斷發(fā)展，越來(lái)越多的功能型的微生物被人們所重視，并將其應(yīng)用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及生態(tài)環(huán)境保護(hù)中。利用微生物肥料、殺蟲(chóng)劑或農(nóng)用抗生素等來(lái)取代會(huì)嚴(yán)重污染環(huán)境和不可降解的化學(xué)肥料或化學(xué)農(nóng)藥利用微生物生產(chǎn)的PHB；利用微生物的降解、氧化等生化活性來(lái)凈化生活污水、有毒工業(yè)污水和生活有機(jī)垃圾；利用微生物來(lái)檢測(cè)環(huán)境的污染度，以及利用發(fā)光細(xì)菌來(lái)檢測(cè)水源的污染度等。

　　活躍的植物促生根際菌

　　促生根際菌(plant growth-promoting rhizobacteria ,簡(jiǎn)稱PGPR)，是一類能夠促進(jìn)植物生長(zhǎng)、防治病害、增加作物產(chǎn)量的微生物。PGPR雖然在根際細(xì)菌 中僅占2 %～5 %，但它們對(duì)于土壤中有害病原微生物與非寄生性根際有害微生物的生防，植物礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)的吸收利用，植物的生長(zhǎng)發(fā)育均起著重要的作用。自從1978年Burr 等人首先在馬鈴薯上報(bào)導(dǎo)PGPR 以來(lái)，國(guó)內(nèi)外已發(fā)現(xiàn)包括熒光假單孢菌、芽孢桿菌、根瘤菌、沙雷氏屬等20多個(gè)種屬的根際微生物具有防病促生的潛能，最多的是假單胞菌屬( Pseudomonas) , 次為芽胞桿菌屬( Bacillus) 、農(nóng)桿菌屬( Agrobacterium ) 、埃文氏菌屬( Eriwinia ) 黃桿菌屬( Flavobacterium) 、巴斯德氏菌屬( Pasteuria) 、沙雷氏菌( Serratia) 、腸桿菌( Enterobacter) 等等。國(guó)際上這一領(lǐng)域的研究非?；钴S，每3年開(kāi)一次國(guó)際性專業(yè)性研討會(huì)議，2012年10 月在印度召開(kāi)了第9屆研討會(huì)。

　　勤勞的固碳自養(yǎng)微生物

　　CO₂的固定，指生物吸收CO₂轉(zhuǎn)化成為自身細(xì)胞物質(zhì)的過(guò)程。根據(jù)機(jī)制的不同，可分為自養(yǎng)生物進(jìn)行的光合成、細(xì)菌型的光合成和化學(xué)合成，以及在異養(yǎng)生物或自養(yǎng)生物所進(jìn)行的二氧化碳暗固定。其中光合成與細(xì)菌型光合成同化所需要的能量都是取自光能，化學(xué)合成是用無(wú)機(jī)物的氧化能來(lái)進(jìn)行二氧化碳的固定。

光能自養(yǎng)微生物主要包括微藻類和光合細(xì)菌，它們都含細(xì)胞色素，以光為能源，CO₂為碳源，合成細(xì)胞組成物質(zhì)或中間代謝產(chǎn)物。其中，微澡類屬于真核微生物，它們的種類繁多包括綠藻，硅藻，紅藻等。而光合細(xì)菌均屬于原核生物界，其中藍(lán)藻（也稱“藍(lán)細(xì)菌”）雖然為原核生物，但它們和植物葉綠體一樣能進(jìn)行產(chǎn)氧光合作用，其它光合細(xì)菌具有多種多樣的色素，以硫化氫、硫或氫氣作為電子供體，但不氧化水產(chǎn)生氧。這些不產(chǎn)氧光合細(xì)菌包括紅細(xì)菌、紅螺菌、綠彎菌、綠硫細(xì)菌等。化能自養(yǎng)微生物包括嚴(yán)格化能自養(yǎng)菌和兼性化能自養(yǎng)菌。它們以CO₂為碳源，能源主要通過(guò)氧化H₂、H₂S、S₂O₃²－、NH₄＋及Fe²⁺等還原態(tài)無(wú)機(jī)物質(zhì)獲得，其中嚴(yán)格化能自養(yǎng)菌代表微生物有硫氧化細(xì)菌、鐵細(xì)菌、氨氧化細(xì)菌及硝化細(xì)菌等；兼性化能自養(yǎng)菌有CO氧化菌和有氧氫氧化細(xì)菌等。具有固碳功能的微生物分布廣泛，它們有很強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力，每年能固定大約0.6～4.9 Gt C。因此，通過(guò)深入研究土地管理方式對(duì)土壤固碳細(xì)菌的影響，通過(guò)優(yōu)化田間管理，調(diào)節(jié)土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)，增加固碳微生物優(yōu)勢(shì)種群，減少氧化亞氮，甲烷等溫室氣體的排放，可以實(shí)現(xiàn)土壤固碳和減排的雙贏。

　　高效的有機(jī)污染物降解微生物

　　有機(jī)污染物是指以碳水化合物、蛋白質(zhì)、氨基酸以及脂肪等形式存在的天然有機(jī)物質(zhì)及某些其他可生物降解的人工合成有機(jī)物質(zhì)為組成的污染物。我國(guó)農(nóng)業(yè)土壤中15中多環(huán)芳烴（PAHs）總量的平均值為4.3 mg kg^-1，且主要以4環(huán)以上具有致癌作用的污染物為主。微生物之所以能降解多環(huán)芳烴依賴于它們對(duì)多環(huán)芳烴的代謝。微生物通過(guò)兩種方式對(duì)PAHs進(jìn)行代謝：以PAHs作為唯一的碳源和能源；或者把PAHs與其它有機(jī)質(zhì)進(jìn)行共代謝降解。具有共代謝功能的微生物包括無(wú)色桿菌、節(jié)桿菌、黑曲霉、固氮菌等20余種。目前，降解有機(jī)物的微生物主要應(yīng)用在酚類化合物、芳香族化合物、氯代脂肪族化合物及腈類化合物等四類難降解有機(jī)物。其中降解酚類的細(xì)菌有黃桿菌、鐮刀菌、產(chǎn)堿桿菌等，其中白僵菌降解率達(dá)96%、假單胞菌降解率為95%。能對(duì)芳香族（PAES）降解的微生物種屬主要有：棒狀菌、氮單胞菌、假單胞菌、黃單胞菌、棒狀桿菌、芽孢桿菌、產(chǎn)堿桿菌、青霉、木霉等。棒狀桿菌是斷裂雜環(huán)化合物和碳?xì)浠衔镦湹闹饕N，假單胞菌普遍存在于土壤中，能夠適應(yīng)許多人工合成的有機(jī)物…

　　環(huán)境保護(hù)和污染環(huán)境的生物修復(fù)是21世紀(jì)全球性的一項(xiàng)戰(zhàn)略任務(wù)，微生物將在其中發(fā)揮著越來(lái)越不可取代的重大作用。讓我們利用這些奇妙的微生物來(lái)凈化我們的生態(tài)環(huán)境，創(chuàng)造更加美好的生活家園！