枯草芽孢杆菌改善土壤、提高农作物品质的作用机理

枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)的简介 革兰氏阳性杆状细菌，可产生内生芽孢，耐热抗逆性强，在土壤和植物的表面普遍 存在。 是植物体内常见的一种内生菌，对人畜无毒无害，不污染环境。生长速度快、营养 需求简单，在植物的表面易于存活、定殖与繁殖， 生产工艺简单，制剂稳定，施用方便，储存期长。因此是一种理想的生防微生物。

1、生防机制 对植物病菌的作用机制和方式是多样的，主要包括竞争作用、抗生作用、溶菌作用和 促进植物生长等几个方面。 

1.1 竞争作用 竞争方式：主要包括营养竞争和位点竞争。 营养和空间位点的竞争是指存在于同一微小生物环境中的两个或两个以上微生物之 间争夺这一环境内的空间、营养、氧气等的现象。 枯草芽抱杆菌具有较强的竞争和定殖能力，从而抢占病原菌的侵染位点，消耗其周 围养分，阻止和干扰病原菌对植物叶面和其他器官的侵染，起到防病抑菌的作用。 

1.2 抗生作用 抗生作用是指拈抗微生物通过产生代谢产物在低浓度下就能够对病原微生物的生长和 代谢产生抑制作用，从而来影响病原微生物的生存和活动。近半个世纪以来，人们从枯草 芽孢杆菌不同菌株的代谢产物中分离纯化了多种有效的抗菌物质。

1.3 溶菌作用 枯草芽孢杆菌的溶菌作用主要表现在是通过吸附在病原菌的菌丝上，并随着菌丝生长 而生长，而后产生溶菌物质造成原生质泄露使得菌丝体断裂；或者是产生抗菌物质通过溶 解病原菌孢子的细胞壁或细胞膜，致使细胞壁穿孔、畸形等现象从而抑制孢子萌发。 

1.4 诱导植物产生抗性及促进植物生长 诱导植物产生抗性作用是指枯草芽孢杆菌不但能够抑制植物病原菌，而且还能够诱 发植物自身抗病机制从而增强植物的抗病性能的作用。 什么是 PGPR 国际上把土壤中能促进植物生长的根际自生细菌通称为植物促生根圈细菌 (Plant growth promoting rhizobaceria)，简称为 PGPR。 其中以枯草芽孢杆菌的抗逆性最强、功能最多、适应性最广、效果最稳定。枯 草芽孢杆菌能够产生类似细胞分裂素、植物生长激素的物质，促进植物的生长使植 物抵抗病原菌的侵害。 枯草芽孢杆菌大量应用于生物肥料。 当作用于作物或土壤时． 能够在作物根际或体内定 殖，并起到特定肥料效应。目前，微生物肥料在培肥地力，提高化肥利用率，抑制农作物对 硝态氮、重金属、农药的吸收，净化和修复土壤，降低农作物病害发生，促进农作物秸秆和 城市垃圾的腐熟利用 
   

2、保护环境。 以及提高农作物产品品质和食品安全等方面表现出了不可替代的作用。 
2.1 枯草芽孢杆菌对土壤中的菲与苯并[a]芘的吸附及生物降解功能 土壤与其相连的水环境称为土壤-水环境系统，其中存在着大量的土壤固有微生物， 并在表面存在生物膜，因为生物膜形成了隔离层，有机污染物在接触到支撑生物膜 的固体基底之前，必须首先到达并且穿过这个隔离层，这样就强烈地改变矿物颗粒 或基底的吸附行为，对吸附作用有重要的影响 ．近年的研究表明 ，由于受污染影 响，导致土壤中含有多环芳烃（PAHs） ，沉积物中 PAHs 主要为原油污染以及工业或 民用煤不完全燃烧所致． 枯草芽孢杆菌对菲与苯并[a]芘的吸附及生物降解研究 研究表明以枯草芽孢杆菌为接种微生物，对菲与苯并[a]芘都可进行吸附或生物 降解，48h 液相 PAHs 浓度达到平衡时，微生物对菲消除了 98％ ，对苯并[a]芘消除 85％ ；接种的样品 48h 吸附等温线均呈线形，能较好地符合线性方程；在接种微生 物情况下，沉积物与土壤对菲和苯并[a]芘吸附特征均发生较大变化，对菲的吸附量 增大约 35 倍，而对苯并[a]芘的吸附量却降低了 2／3 左右；未接种微生物的土壤和 沉积物对菲解吸率为 20％ ，接种的样品组为 2.9％，而对苯并[a]芘的解吸结果与菲 相反，未接种的对照组为 4％ ，接种的样品组为 l3％ ． 
   

2.2 枯草芽孢杆菌对土壤微生物的呼吸强度的影响 土壤呼吸强度作为土壤生物活性指标之一， 能够在一定程度上反应土壤营养物的转 化和供应能力，其呼吸速率变化及变化方向也反应了生态系统对胁迫的敏感程度和响 应模式，是环境安全评价的一项重要指标，当土壤受到外来污染物污染时，微生物为 了维持生存可能需要更多的能量，而使土壤微生物的代谢活性发生不同程度的响应。 研究表明各质量分数处理的枯草芽孢杆菌均表现为对土壤呼吸作用的刺激效应，并且 土壤中枯草芽孢杆菌质量分数越大，对土壤呼吸强度的刺激作用越大，即刺激强度和 施药质量分数呈正相关。 

2.3 枯草芽孢杆菌对土壤脲酶活性的影响 应用土壤酶作为监测指标， 评价农药的生态毒理效应已成为环境科学领域的研究热 点之一。 而脲酶属于土壤中研究得比较深入的一种水解酶类， 是惟一对尿素在土壤中转 化及尿素利用率有重大影响的酶。尿素施人土壤后．在脲酶的催化作用下，迅速分解成 二氧化碳和氨，所以土壤脲酶活性的降低，不仅可使尿素水解减缓，令其水解产物更多 地被土壤吸附而有效减少尿素水解产物氨的挥发损失， 也可能相应减少水解产物 NH 硝 化作用潜势。 研究表明所有处理
用枯草芽孢杆菌处理过的土壤对土壤脲酶均表现出刺激 效应。其中最高质量分数处理(3200 mg/kg 干土)在第 28 天脲酶活性上升到最高，刺激 率达到 101.07％。 枯草芽孢杆菌对脲酶刺激的机理， 可能是由于微生物农药的加人为微 生物的生长提供了碳源和营养，从而使产生该种酶的微生物数量增长，活性增强，因而 土壤中脲酶的活性也相应增强。 
   
2.4 枯草芽孢杆菌对盐碱地的改良 土壤内盐分积累的危害 土壤结构黏滞，通气性差，容重高，土温上升，好气性微生物活动差，养分释 放慢，渗透系数低，毛细作用强等，导致表层土壤盐渍化进一步加剧，造成土壤冷、 硬、板现象。一般说来，当土壤表层或亚表层中的水溶性盐类累积累超过 0.1％，或 土壤碱化层的碱化度超过 5％，就属于盐渍土。 盐碱地对植物的危害
    a、引起植物的生理干旱。过多的可溶性盐类，可提高土壤溶液的渗透压，引起植物 的干旱。
    b、危害植物组织。干旱季节，表土层盐分过量积聚 易伤下胚轴。在高 pH 值下，还会导致 OH 一对植物的直接毒害。植物组织内盐分过量积聚，会使原生质受害，蛋 白质合成受阻，含氮的中间代谢产物积累，造成细胞中毒。
    c、影响植物正常营养吸收。由于交换性 Na+的竞争，使植物对钾、磷和其他营养元素 的吸收减少，磷的转移也会受到抑制，从而影响植物的营养状况。
    d、 影响植物的气空开闭。 在高浓度盐类作用下， 气孔保卫细胞内的淀粉形成受到阻碍， 使细胞不能关闭，植物容易干旱枯萎。 选择耐盐的巨大芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌优势菌株，生产出生物有机肥，用于植物 生产，在投入成本相同的情况下，植物生长发育良好，产量增加，而且盐碱地土壤 理化性状得到改善，土壤微生物数量增多。 此外由于枯草芽孢杆菌无致病性， 并可以分泌多种酶和抗生素， 而且还具有良好的发酵 基础，所以用途十分广泛。在医药、农业、科研方面都有重要的应用。

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