密不可分的细菌和农业生产

任何植物都必须依土壤为基地，从土壤中汲取养分。而土壤形成的本身，及土壤熟化的过程都有细菌的参与。细菌分解土壤中植物所不能直接利用的有机质，形成腐殖质，改善了土壤结构，增加了植物可吸收利用的养分。同时，土壤中一些固氮的微生物把大气中游离态的氮固定到菌体中或土壤里供植物利用，这样大大改善土壤肥力。另外，土壤中的细菌产生了许多抗生物质，这些物质可以抑制和杀灭有害微生物，从而使作物生长得更好，使产量大大提高。

积肥、沤粪、翻土压青等有意识地创造有机肥料腐熟条件是人在农业生产中控制微生物的生命活动的规律的生产技术，这些技术很早就被古代劳动人民所接受，公元前1世纪的《氾胜之书》中就指出，肥田要熟粪；同时，该书也提出了瓜与小豆间作，即与豆类作物间作，利用豆科植物的共生性固氮作用来改善植物营养条件，可见古人也已知共生固氮的作用了。而公元5世纪，贾思勰所著的《齐民要术》更反复强调了相类似的观点。

微生物在农业生产上的应用主要有这几个方面：

（1）有机肥的腐熟；

（2）生物固氮作用；

（3）土壤中难溶的矿物态磷、硫的转化作用；

（4）生物农药等。

人粪尿、厩肥等都是很好的有机肥，这些肥料在施用之前都必须经堆积腐熟后才可使用，否则，会因为有机肥发酵发热而烧坏作物。有机肥腐熟过程就是细菌分解有机物，同时产热的一个过程。

有机肥刚刚堆完之后，由于富含有机养料而导致大量细菌生长，在细菌生长的同时，有机物被分解，这时产生了大量的热，导致堆积的有机肥温度上升，在高温和一些耐热的微生物共同作用下，堆积肥中的一些难分解的有机物如纤维素、半纤维素、果胶质等也开始分解，并在堆肥中形成了腐殖质，之后，堆积的肥料开始降温，在这过程中继续有许多有机质被分解，新的腐殖质被形成，最后，堆积的有机肥完全腐熟，而成主要以腐殖质为主的稍加降解就能为植物直接利用的有机肥了。

生物固氮，这在土壤中的许多微生物中都有这种功能。在农业生产中我们可以有意识地选用固氮能力强的菌种接种到植物上或施用到大田中去，即所谓的菌肥或增产菌。

寄生于豆科植物根部的根瘤菌就是一种很好的固氮菌。这种细菌在土壤中自由生活并不能固氮，但当它侵入到豆科植物的根部结瘤后即具有从大气中固氮的能力。

拔起一棵大豆，洗掉根上的泥土就会看到，大豆根部除了长有像胡子一样的根毛外还长有许许多多的小圆疙瘩，形状像“肿瘤”，所以叫根瘤。把它挤破，除了一些带有腥臭味的“红水”外，似乎看不到它们有什么特别之处。但是，当我们把这种汁液放到显微镜下去观察就会发现，在这些“红水”里，有许多球状、杆状的微小生命在活动。这些小生命就是根瘤菌。

根瘤菌和豆科植物的关系非常密切。根瘤菌在侵入植物根部后会分泌一些物质，能刺激根毛的薄壁细胞很快增殖形成“肿瘤”。在瘤中，瘤菌是依赖于植物提供营养来生长、繁殖，同时，它们也有一种特殊的本领，它们随身带有一种奇妙的物质——固氮酶，可以把空气中游离的氮固定下来，供给植物利用，这叫固氮作用。一个小小的根瘤就像一个微型化肥厂一样，源源不断地把氮变成氨送给植物吸收。

大豆的根系

1886年，俄国的学者奥拉尼首先从豆科植物（羽扁豆）的根瘤中发现根瘤菌。1888年荷兰学者贝耶林克又分离到纯的根瘤菌种。1935年苏联建立了世界上第一座根瘤菌肥工厂。

有固氮作用的微生物很多。目前，在农业生产上应用的固氮微生物肥料，主要有共生根瘤菌肥、自生固氮菌肥和固氮蓝藻肥3类。

（1）共生根瘤与植物之间有着共生的关系。1亩土地中所含的根瘤菌在1年的时间内可以固定10～15千克的氮，这相当于向土壤中施加50～75千克的硫酸铵。自生固氮菌能独立生活并进行固氮作用，其种类较多，有的是好氧菌，有的则是厌氧菌。在1亩土地中的自生固氮菌1年内固定的氮气约有2．5千克，相当于12．5千克硫酸铵。

（2）自生固氮菌肥料的研制开始于1911年，直到1937年才在苏联大量地生产和施用。我国正式生产施用自生固氮菌肥料是在1955年以后。我国的细菌工作者在东北地区找到一种自生固氮菌，制成菌肥以后用在谷子、高粱、玉米等一些农作物上，都取得了明显的增产效果。

（3）固氮蓝藻有在水中固氮的本领，是提高水田肥效很有前途的一类微生物。每年若向每亩水田中施放2．5千克蓝藻，它们的固氮效果就相当于施加45千克的硫酸铵。

把固氮的微生物进行人工培养获得大量的活菌体，然后用它们拌种或施播，这就是最近迅速发展的细菌肥料。细菌肥料不仅能提高农作物产量，而且因为活的菌体能在土壤中继续生长繁殖，有一年施加多年有效的好处。

蓝藻

地球的岩石中含磷量很高，但多数磷都以难溶性的磷酸盐形式存在，这些不能为植物所利用。而土壤中含有的一些细菌如氧化硫硫杆菌、磷细菌等可以通过产酸或直接转化磷盐存在的形式而成为植物可利用的成分。因而在农业生产上，我们可以培养这类细菌，然后把它们放养到缺磷肥的土壤中去，通过这类微生物的转化，即可使该土壤成为富含磷肥的地块而使作物高产。

人们为了防治病虫害，获得粮食高产而广泛使用农药，据统计，目前世界上生产和使用农药的多达1300多种，其中主要是化学农药。过去化学农药在植保工作中一直占主导地位。但是，由于化学农药对所有生物都有毒害作用，有些化学农药在土壤中很难降解，如六六六、艾氏剂等通过食物链的富集，现在已成为一种公害。因此，寻找高效、低毒、低残留的农药已成为当务之急，而生物农药的出现恰好解决了这一难题。

生物农药统属于所谓的“第三代农药”。第三代农药包括杀灭剂、绝育剂、性诱剂、拒食剂、激素等，这些多数是生物代谢的产物。比如，人类利用一些细菌制成了杀虫剂。

目前，用作细菌杀虫剂的细菌主要是苏方金杆菌和日本金龟子芽孢杆菌。这类细菌对人畜无害，而当昆虫吃下这类细菌即可发病而死亡。