微生物与土壤

微生物除具有生物的共性外,也有其独特的特点,正因为其具有这些特点,才使得这样微不可见的生物类群引起人们的高度重视. (一)种类繁多,分布广泛

种类极其繁多——已发现的微生物达10万种以上,新种不断发现. 分布非常广泛——可以说微生物无处不有,无处不在. 极端环境:冰川,温泉,火山口等极端环境;

土 壤:土壤是微生物的大本营,一克沃土中含菌量高达几亿甚至几十亿; 空 气:空气中也含有大量微生物,越是人员聚集的公共场所,微生物含量越高; 水:水中以江,湖,河,海中含量高,井水次之; 动植物体表及某些内部器官:如皮肤及消化道等. 微生物的多样性已在全球范围内对人类产生巨大影响.

土壤中微生物的种类繁多,几乎所有的微生物都能从土壤中分离筛选得到,要分离筛选某中微生物,多数情况都是从土壤采取样品.

首先微生物为人类创造了巨大的物质财富,目前所使用的抗生素药物,绝大多数是微生物发酵产生的,以微生物为劳动者的发酵工业,为工,农,医等领域提供各种产品.

另外微生物也为人类带来巨大危害,如疫病的传播,并且引起疫病传播的新微生物种类总不断出现.

(二)生长繁殖快,代谢能力强

大肠杆菌(Escherichia coli)在适宜的条件下,每20分钟即繁殖一代,24小时即可繁殖72代,由一个菌细胞可繁殖到47×1022个,如果将这些新生菌体排列起来,可绕地球一周有余;

生理基础:因为微生物的代谢能力很强, 由于微生物个体微小,单位体积的表面积相对很大,有利于细胞内外的物质交换,细胞内的代谢反应较快.

极大的物质资源:正因为微生物具有生长快,代谢能力强的特点,才使得微生物能够成为发酵工业的产业大军,在工,农,医等战线上发挥巨大作用;

在物质转化中的作用:如果没有微生物,自古以来的动,植物尸体不能分解腐烂,早已是动,植物尸体堆积如山,布满全球.

(三)遗传稳定性差,容易发生变异

微生物个体微小,对外界环境很敏感,抗逆性较差,很容易受到各种不良外界环境的影响;另外,微生物的结构简单,缺乏免疫监控系统, 很容易变异.

微生物的遗传不稳定性,是相对高等生物而言的,实际上在自然条件下,微生物的自发突变频率为10-6左右.

微生物的遗传稳定性差,给微生物菌种保藏工作带来一定不便.

另一方面,正因为微生物的遗传稳定性差,其遗传的保守性低,使得微生物菌种培育相对容易得多.通过育种工作,可大幅度地提高菌种的生产性能,其产量性状提高幅度是高等动,植物所难以实现的.

生物是土壤有机物质的来源和土壤形成过程中最活跃的因素。土壤的本质特征——肥力的产生与生物的作用是密切相关的。在生物作用下从岩石到土壤的形成过程见图9-7。 岩石表面在适宜的日照和湿度条件下滋生出苔薛类生物，它们依靠雨水中溶解的微量岩石矿物质得以生长，同时产生大量分泌物对岩石进行化学、生物风化；随着苔藓类的大量繁殖，生物与岩石之间的相互作用日益加强，岩石表面慢慢地形成了土壤；此后，一些高等植物在年幼的土壤上逐渐发展起来，形成土体的明显分化。

土壤生物污染

在生物因素中，植物起着最为重要的作用。绿色植物有选择地吸收母质、水体和大气中的养分元素，并通过光合作用制造有机质，然后以枯枝落叶和残体的形式将有机养分归还给地表。不同植被类型的养分归还量与归还形式的差异是导致土壤有机质含量高低的根本原因。例如，森林土壤的有机质含量一般低于草地，这是因为草类根系茂密且集中在近地表的土壤中，向下则根系的集中程度递减，从而为土壤表层提供了大量的有机质，而树木的根系分布很深，直接提供给土壤表层的有机质不多，主要是以落叶的形式将有机质归还到地表。动物除以排泄物、分泌物和残体的形式为土壤提供有机质，并通过啃食和搬运促进有机残体的转化外，有些动物如蚯蚓、白蚁还可通过对土体的搅动，改变土壤结构、孔隙度和土层排列等。微生物在成土过程中的主要功能是有机残体的分解、转化和腐殖质的合成。

土壤微生物对土壤结构的作用 作者：ets 时间：2009-5-15 浏览： 【字体：小 大】 土壤是农业的根本： “万物土中生，有土斯有粮” 土壤是农业的根本 土壤是地球表面生态系统 物质能量转换的枢纽和中心。 令人惊讶的是每克土壤中生活着几亿至几十亿个微生物；作物产量与土壤腐殖质含量成正比，腐殖质是微生物分解动植物残体产生的

土壤本身就是一个复杂的生态系统；土壤是无机质和以腐殖质为主的有机质构成的

土壤微生物

作者：ets 时间：2009-5-15 浏览： 【字体：小 大】

微生物不是生物分类系统中的某个单一类群，而是微小生物的总称，涵括全部细胞和古菌，以及真核生物中的部分真菌（主要是霉菌和酵母菌）、单细胞藻类和原生动物，还包括非细胞生物（病毒）。由于它们之间的共性及其与人类的密切关系，使这些微小生物称为微生物学的研究对象。

一、微生物的显著共性

在形态上，个体微小，肉眼看不见；生长繁殖快；代谢类型多，活性强；相对于高等生物而言，较容易发生变异；在局部环境中数量众多，如每克土壤含微生物几千万至几亿个。

二、微生物之间的相互关系

自然群落中常常含有多种微生物，它们相互作用，大致可概括为

互生、共生和对抗3类情况，在微生物数量较多的各种生态系统中，群落中的微生物都会不同程度的相互影响。

微生物是土壤生态系统的灵魂和中心

微生物种类繁多：

已知：微生物有1,600种

菌类有45,000种

原生物有44,000种

三、土壤微生物简介

作物生长最好的土壤里，有大量放线菌，氮素分解菌，光合成菌。这些菌越多且其他杂菌的数量越少越好。

如果把优质土壤以100为基数，那么有益菌占90%（其中放线菌40-50，氮分解菌15-20，光合成菌10-15），杂菌占10%。

而病害发生率高的土壤，正好相反。

土壤可以改良成为杂菌少的优良土壤

--有益菌的种类和数量，是决定土壤优劣的关键！

微生物在土壤中的作用

问：首先，为什么不给森林施肥，树木却可以健康生长呢？

答：这是因为动物的尸体、植物的落叶枯枝等被微生物分解，变成腐殖质养分，供给给了植物。换句话说是微生物在培育着森林。

1.微生物是地球生态系统中的分解者：

微生物分解动植物残体供给植物，进行生命物质能量循环。

2.微生物是土壤中腐殖质的制造者： 土壤中的腐殖质是土壤肥力的核心要素

3.微生物参与完成土壤中的生化反应：

有机质与无机质间存在着复杂的相互作用，微生物参与其中； 微生物可以将农业污染中排放的有害气体固定下来转化成有益养分

上面将土壤微生物的作用从表面上简单进行了概括，下面进行比较深入的介绍。

自然界微生物种类繁多,广泛存在于各种环境中，尤其是土壤中。

根据土壤微生物对不同有机质的分解能力将它们分为两大类：土著性和发酵性。土著性微生物是特定生态系统中固有的群落，其中的种群组成不因外界有机物质的加入而改变。

发酵性微生物许多是随外界有机质带来的，当有机物质进入土壤后它们迅速繁殖，是这些物质的主要分解者。这类微生物有的也是土壤中固有的，但只有在大量新鲜有机物质进入土壤后才旺盛发展，随着新鲜有机物质被分解，其数量和活性下降，土著性微生物随后活跃起来，包括贫营养性微生物。所以，有机物质的性质和数量也是引起微生物群落演替的重要因素。

微生物既是土壤形成过程的作用者，又是土壤的重要组成部分。土壤中微生物的种类繁多、数量巨大，这是其他任何生态系统不可相比的。很多微生物类群，几乎都能在土壤中找到，它们大多是土著性的，也有些种是外来的，在土壤中暂时栖息。

四、土壤中微生物的分布

1.微生物在土壤中的垂直分布：

土壤是高度的异质体，由固相、液相和气相组成，具有明显的结构特征，既有垂直的剖面层次，又有团聚体等不同的微生境。所以微生物的分布情况非常复杂。土壤中有机营养型微生物占有重要的地位，其数量与

有机质含量密切相关。

2.土壤微环境与微生物的分布

土壤的固体部分包括矿物质、有机质和各种生物,它们相互结合和作用使土壤具有结构性，特别是土壤团聚体，它是土壤肥沃性的重要因素。土壤团聚体之间和内部的气体与水分状况的差别也很大,而且是处于变动状态.各种团聚体是微生物在土壤中生活的微环境之一,团聚体内外的条件不同,微生物的分布也不一样,微生物在团聚体中不是均匀分散的,而是形成微菌落,与土壤黏粒紧密联系在一起.

土壤可以改良成为杂菌少的优良土壤

--有益细菌的种类和数量，是决定土壤优良的关键。

四、微生物与土壤的生态系统

五、微生物创造土壤

整个生态系统是通过土壤把生物和非生物联系起来的。所以，土壤不仅是农田生态系统中的组成部分，而且是整个地球生态系统的重要组成部分。它是结合无机自然界和有机自然界的中心，也是物质和能量转化的枢纽。

但土壤并不是地球本来就有的，而是自然界的矿物岩石经风化作用及外力搬运形成母质，母质经成土作用而形成土壤。

在成土作用中，有很多因素（如微生物、气候、地形、时间等）都起着十分重要的作用。但微生物是土壤形成的主导因素。

微生物除积极参与岩石风化外，还在土壤形成中进行着有机质的合成和分解，可以这么说，只有当母质

中出现了微生物时，土壤的形成才真正开始。

微生物有创造养分的能力。在原始土壤形成过程中，首先在岩石风化壳表层出现一些藻类和自生细菌（包括自生固氮菌），开始了微生物风化和有机物积累过程，固氮微生物吸收空气中的分子态氮，转化为含氮有机物，从而使母质中有了氮素。接着地衣、苔藓植物相继出现，产生较多的有机物和有机酸，并出现极薄的腐殖质层，为高等绿色植物的生长创造了较好的条件。

植物有选择吸收和几种养分的能力。高等植物的逐级、大量的出现和生长创造了大量的有机物质和植物残体，这些植物残体又被微生物分解、释放养分，再被更高等的绿色植物吸收，如此循环往复，使有限的养分得以无限的利用，改善了母质原结构和理化性质，最终使其发生了质变而形成土壤。所以可以说：

没有微生物就没有土壤！微生物创造了土壤！

六、微生物创造土壤团粒结构

土壤形成以后，不同地势、不同气候在不同微生物作用下所构成的土壤结构也是不同的。那么作为植物生长载体的土壤，哪种结构才是最有益于植物生长的呢？

土壤颗粒，特别是其中的矿物颗粒，在大多数情况下都不是以单粒状存在，而是在多种因素综合作用下，土粒互相团聚成大小、形状和性质不同的土团、土片和土块等团聚体这种团聚体称为土壤结构或结构体。

土壤结构不同，土壤中的孔隙特别是通气孔隙所占的比例有显著差异，直接影响土壤水、肥、气、热状况，从而在很大程度上影响植物的生长水平。

团粒结构是一种良好的结构，具有团粒结构较多的土壤，能协调水、肥、气、热诸肥力因素，土壤肥力较高。

团粒结构对土壤肥力的作用归结如下： （1）能协调水分和空气的矛盾；

（2）能协调土壤有机质中养分的消耗和积累的矛盾； （3）能稳定土壤温度，调节土热状况； （4）改良耕性和有利于作物根系伸展

问：那么团粒结构是如何形成的呢？

答：团粒结构是在胶结物质的作用下，土粒经过团聚或胶结而成的。

所以胶结物质是形成土壤团粒结构必不可少的条件。

土壤中有胶结作用的物质种类很多，主要的有三种，粘粒、有机胶体、钙和其他高价阳离子。粘粒具有很大的比面，粘结力很强，但它得和有机胶体结合才能形成团粒结构。

有机胶体主要有腐殖质、多糖和微生物的菌丝体及其分泌物。微生物的菌丝体及其分泌物自不必多说，

是和微生物直接相关的。而腐殖质和多糖的形成却又是与微生物的活动密不可分的。如下图：

第三种胶结物质，钙和其他高价阳离子，在我们知识学院里面微生物对各元素转化作用中，可以看出微生物的重要性，这里不再叙述。

疏松土壤，提高地力：增加土层的团粒结构和透气性，提高土层的含氧量和蓄水量，改善作物根际环境，用Organica（奥克）微生物土壤改良剂作基肥或菌液灌根，可使板结的土壤变疏松，从而促进了植物单产的不断提高和可持续发展。

促进根系发展，增加养分吸收：Organica（奥克）微生物土壤改良剂能普遍增加各种植物根系的质量达30%以上，有的可成倍增加。有效分解土壤中植物不能直接利用的氮、磷、钾元素供作物吸收，不断供给作物生长所需的养分。

改善作物生长：使用Organica（奥克）在促进根系发育、延长叶片功能期、增强光合作用效率等方面有显著作用，并能明显改善棉花品质。使用本品可以减轻苗期立枯、猝倒、红腐等病菌的侵害，而且植株肥壮、生长迅速。

提高作物的抗逆性：首先是抗旱，由于其根系发达，增加吸水肥的面积，同等条件下可耐干旱一周以上。二是抗寒,在果树发芽一个月前涂杆可提早3-5天发芽,由于含有抗逆因子,在扬花期可抗轻度的寒流逆袭.三是耐热,在高气温过程中能保证植物正常生长,最后是对于盐碱地种植作物可以显著提高作物的抗盐碱能力。

改善产品品质：使用Organica（奥克）微生物土壤改良剂后可以提高各种有机肥、化肥的利用率和转化率，降低因超量施用化肥带来的硝酸盐超标问题，改善产品的口感，如西瓜、葡萄等可以增加糖度1.5度以上。

促早熟:可使葡萄提早10天以上成熟,可使春天大田茄子提早15天上市,可使番茄的自然成熟期与对照组抹催红剂的成熟期相同或提前。

抗病防虫：灌根后一是有益微生物的迅速繁殖抑制了有害菌的发展，促进作物生长，提高作物的抗病能力。二是破坏了地下虫卵的生存条件，致使无法成虫。早期开始上喷下灌使用Organica（奥克）微生物土壤改良剂，可减70%农药用量，同时对因连作（重茬）引起的生理病害有预防和调节作用。

增产、增收效果显著：大田粮食作物可增产10%以上，在瓜果蔬菜上试验增产效果达30%以上，葡萄、西瓜、茄子、黄瓜、豆角等增产效果更高。施用Organica（奥克）的棉花在株高、茎粗及棉株长势上均占优势，其有效蕾数、铃数及霜开前铃吐絮数显著增多，一般可增产10%-30%。

对食用菌种植有效：在食用菌种植原料中使用Organica（奥克）微生物土壤活性改良剂，可以有快速升温、养分优化、稳定料温避免“烧菌”、促使提前上市、出菇整齐，降低成本，提高产量15%-30%的作用，并且适用广泛，可用于双孢菇、平菇、草菇、鸡腿菇、姬菇等多种食用菌的各种原料的发酵处理。

、土壤接种剂（土壤改良剂）：

植物生长所需的水分及营养物质主要是通过根系吸收的。根系表层是植物物质交换的透膜，根际是土壤中微生物菌群活动最旺盛的区域。微生物菌群依赖根系产生的营养物质生存、繁殖，又反过来通过微生物的活动对作物根系的生长及对营养物质的吸收起到选择和调节的作用。保得微生物土壤接种剂施入根际土壤后，迅速活化，大量繁殖，形成优势有益菌群，对植物产生以下综合功效：

① 防病抗病，促进作物生长。保得菌通过空间、营养的竞争，抑制病原菌等有害微生物繁殖；通过拮抗作用，杀死或抑制病原菌，在根际周围形成一圈生物屏障，阻止病原菌的入侵、定殖，起到减少病害（特别是土传病害）的作用。美国加利福尼亚大学测试表明，保得可有效地阻止以下病菌病毒对作物的侵害：

细菌：密执安棒形杆菌、胡萝卜软腐欧文氏菌、菊欧文氏菌、青枯假单胞菌、丁香假单胞菌、油菜单胞菌等；真菌：曲霉菌、离蠕孢、头孢霉、毛壳菌、刺盘孢、尖镰孢、肉桂疫霉、柑桔生疫霉、柑桔黑腐病疫霉、寄生疫霉、仙人掌疫酶、瓜果腐霉、终极腐霉、立枯丝核菌、齐整小核菌、黄萎轮枝孢、大丽菊轮枝孢、轮枝孢属等；病毒：烟草花叶病毒、马铃薯病毒、黄瓜花叶病毒等。 在上述致病菌中，有相当部分是农作物主要病害的病原菌（见下表）

病 原 菌 丁香假单孢菌 油菜黄单孢菌 欧文氏菌属 密执安棒形杆菌 青枯假单孢菌 白菜软腐病菌 水稻白叶枯病菌 马铃薯青枯病菌 曲霉属 寄生疫霉 瓜果腐霉 西瓜枯萎病菌 终极腐霉 立枯丝核菌 齐整小核菌 水稻纹枯病 轮枝孢属 尖镰孢 杆状粒子病毒 为 害 作 物 甘蓝、花椰菜、萝卜等 甘蓝、大小白菜 萝卜、西红柿、辣椒、 大、小白菜、辣椒、西红柿马铃薯、芹菜、葱类 马铃薯、西红柿等 西红柿、姜 白菜 水稻 马铃薯 葱类 辣椒、茄子、西红柿等 茄科蔬菜瓜果幼苗 西瓜 蚕豆、洋葱、马铃薯 白菜、花椰菜、辣椒 西红柿、辣椒、茄子、马铃薯、黄瓜、冬瓜、西瓜 水稻 茄科、瓜类、棉花、烟草 、 马铃薯 瓜类及辣椒、豆类等 烟草、马铃薯等 病 害 名 称 黑斑病 黑腐病、疮痂病、 叶斑病 软腐病 环腐病、萎蔫病、叶斑病、溃疡病 青枯病 软腐病 白叶枯病 青枯病 黑腐病、褐腐病 基腐或果腐病 猝倒病 枯萎病 洋葱绵腐病、马铃薯湿腐病 花椰菜黑根病、辣椒茎基腐病 白绢病 纹枯病 黄萎病 枯萎病 烟草花叶病、马铃薯花叶病 ② 促进养分分解、增加土壤肥力。保得菌通过互生作用，促进土壤中有益微生物如解磷菌（巨大芽孢杆菌）、解钾菌（硅酸盐细菌）、酵母菌等繁殖，一方面促进土壤有机质分解转化，释放出氮、磷、钾等营养元素，另一方面能增加生物固氮量或将土壤矿物质中含有的磷、钾等元素分解、释放，增加土壤肥力，供植物吸收利用，减少化肥使用量，改善农产品品质。

③、改良土壤，平衡供肥。保得菌促进土壤有益微生物大量繁殖，保持土壤微生态平衡，改善因长期施用化肥而导致的土壤板结、酸化状况，改良土壤理化特性和土壤结构，增强土壤保水保肥能力，使养分供应均衡，提高肥料利用率。美国环保局曾委托美国水营养研究实验室，对使用保得后的土壤进行对比测试，结果表明，保得产品能够增加土壤中有益微生物数量；减少有害微生物数量，提高土壤中营养物质的供应水平。同一地块，施用保得30天后土壤中的微生物数量比例发生巨大变化： 事实证明：土壤中保得菌越多，活性越强，土壤理化性状越好，越肥沃。

④、分泌生长物质，促进根系发育。保得菌在其代谢过程中分泌的多种植物生长物质，可促进植物根系生长，增加吸收养分的能力。其分泌的营养物质还可直接被植物吸收利用，促进植物生长。据中国农科院土壤肥料研究所测试：用稀释50倍和100倍的土壤接种剂原液处理小麦种子后，其麦苗分别比对照增高25%和16%；百株干重分别为5.88克，5.75克，分别比对照增重15.7%和13.1%。

⑤、表现较强的生物酶活性。保得菌在代谢过程中会表现出较高的SOD酶活性，可使植物体内酶活性提高2-3倍。SOD酶可参与植物的防御反应，增强植物的抗病抗逆性，减少病害，提高产量。同时增加产品中的P、K、Ca等矿物质及维生素，还原糖、氨基酸等的含量，使农产品品质提高，口味变佳，耐贮、耐腐、耐运输。

据中国农大测试：使用保得后的植物体内SOD（超氧化物岐化酶）的活性显着提高。SOD的主要作用是构成生物体内重要的免疫体系，参与植物的防御反应；清除生物体内超氧自由基（O2—活性氧）的重要金属酶，起到治病、保健、抗逆的作用。使用保得后：香蕉和春茶抗寒性明显增强；草莓、西红柿等作物SOD酶的活性比对照高2-3倍（这就是市场上日趋流行的SOD保健食品），猕候桃果实中SOD酶活性增加了30个酶活性单位，并降低腐烂程度，改善果品外观。此外，α、β淀粉酶、胰蛋白酶、叶绿素TBP酶、几丁质酶等都表现很高活性，它们的作用分别为增强作物防病抗病能力；增强N营养的转化，促进作物生根、发芽、提高光合作用，利于花芽形成，。

⑥、降解土壤有毒有害物质，改善农产品品质。保得生物肥对土壤的氮污染有很强的降解作用。据权威机构测定：使用保得生物肥可使农产品中的硝酸盐含量降低48.6-87.7%；保得生物肥对土壤中的有毒有害物质也有较强的降解作用（如降解土壤中除草剂的氯残留、降低烟草中氯的含量等），并对已经劣化的土壤起到生物治疗和生物修复作用，从而改良土壤，使农产品品质大幅度提高。

2、

叶面增效剂的作用机理：

长期以来，用于农作物叶面喷施的植物生长调节剂多为化学合成激素类产品。过多过滥使用化学激素，不但影响农产品的品质，而且还对人类健康带来严重的负面影响。随着科学技术的不断发展，人们逐渐认识到植物生长发育的过程并不是单一激素在起调节作用，实际上，各种生理活动都是不同种类激素综合作用的结果，也就是说多种激素间的平衡作用更为重要。 保得微生物叶面增效剂含有益微生物及其代谢产物（也就是自然产生的不同种类的植物生长物质及部分营养物质），喷施于作物叶片后可产生以下综合功效：

① 促进细胞分裂，增强光合作用。叶面增效剂中所含的生长素、玉米素、赤霉素（GA）、导戊烯基腺嘌呤（ZIP）、吲哚乙酸等多种天然植物生长物质，被植物吸收利用后，可调节酶促反应，增强酶的活性，提高作物防病抗逆能力；促进细胞分裂，增加叶绿素含量，提高光合作用。

② 提供营养，促进作物生长。叶面增效剂中含有的维生素，氨基酸，多糖等营养物质被作物直接吸收利用后，可促进作物生长发育；使叶片增大、增厚，茎杆增粗、增高，座果率提高，发挥作物的生长潜能。

③ 防病抗病，提高作物抗性。叶面增效剂的有益微生物及其分泌的多种活性物质，可抑制或直接杀死多种病原微生物，使作物生长稳健、抗逆性增强。叶面增效剂还可使因某些病害导致已经停止生长的作物病愈并恢复生长（如烟草早期花叶病的恢复）。据权威实验表明：保得微生物叶面增效剂对烟草花叶病病毒、黑曲霉、棉花立枯病、纹枯病、炭疽病等多种病菌病毒有明显抑制作用，抑制率可达80%左右。

④ 打破休眠，促进萌发。保得叶面剂浸种可打破种子休眠，促进种子发芽，提高出苗率，使苗齐苗壮。

3、微生态制剂的作用机理：

动物所需要的营养物质主要通过肠道吸收，肠道内的微生态平衡至关重要。若微生态保持平衡，则动物健康生长，不易得病；若微生态失衡，则动物抗病免疫能力低下，生长缓慢，严重的甚至发病死亡。保得微生态制剂进入动物肠道后，功能强大的侧孢芽孢杆菌迅速活化、繁殖，在肠道微生态环境中形成有益优势菌群，发挥调理保健、防病促长的功效。

① 抑制病原菌，改善肠道功能。保得菌通过拮抗和营养、占位竞争，可抑制和阻止病原菌在肠道内繁殖，使养殖动物不发病或少发病，同时保得菌还可促进乳酸类菌等有益微生物繁殖，改善肠道的消化吸收功能，提高饲料利用率，促进动物生长，提高经济效益。

② 调节机体微生态平衡。保得菌通过促进有益微生物的繁殖，调节并维持动物体内的微生态平衡，增强生理机能，使机体始终保持最佳生理状态，从而有效地减少或消除机体的应激反应，保持动物健康。 ③ 降解有害物质，改良水体。水产清道夫通过拌饵投喂或直接泼洒水中，能调节微生态平衡，保持水生物健康；促进水中有机物分解，改善底质，消除在高温季节，因有机残料积聚、天气剧变时水质恶化而出现的缺氧泛塘；同时降解水体中有毒有害物质，抑制病原菌繁殖，改良水质，预防鱼类病害发生。

疏松土壤，提高地力：增加土层的团粒结构和透气性，提高土层的含氧量和蓄水量，改善作物根际环境，用Organica（奥克）微生物土壤改良剂作基肥或菌液灌根，可使板结的土壤变疏松，从而促进了植物单产的不断提高和可持续发展。

促进根系发展，增加养分吸收：Organica（奥克）微生物土壤改良剂能普遍增加各种植物根系的质量达30%以上，有的可成倍增加。有效分解土壤中植物不能直接利用的氮、磷、钾元素供作物吸收，不断供给作物生长所需的养分。

改善作物生长：使用Organica（奥克）在促进根系发育、延长叶片功能期、增强光合作用效率等方面有显著作用，并能明显改善棉花品质。使用本品可以减轻苗期立枯、猝倒、红腐等病菌的侵害，而且植株肥壮、生长迅速。

提高作物的抗逆性：首先是抗旱，由于其根系发达，增加吸水肥的面积，同等条件下可耐干旱一周以上。二是抗寒,在果树发芽一个月前涂杆可提早3-5天发芽,由于含有抗逆因子,在扬花期可抗轻度的寒流逆袭.三是耐热,在高气温过程中能保证植物正常生长,最后是对于盐碱地种植作物可以显著提高作物的抗盐碱能力。

改善产品品质：使用Organica（奥克）微生物土壤改良剂后可以提高各种有机肥、化肥的利用率和转化率，降低因超量施用化肥带来的硝酸盐超标问题，改善产品的口感，如西瓜、葡萄等可以增加糖度1.5度以上。

促早熟:可使葡萄提早10天以上成熟,可使春天大田茄子提早15天上市,可使番茄的自然成熟期与对照组抹催红剂的成熟期相同或提前。

抗病防虫：灌根后一是有益微生物的迅速繁殖抑制了有害菌的发展，促进作物生长，提高作物的抗病能力。二是破坏了地下虫卵的生存条件，致使无法成虫。早期开始上喷下灌使用Organica（奥克）微生物土壤改良剂，可减70%农药用量，同时对因连作（重茬）引起的生理病害有预防和调节作用。

增产、增收效果显著：大田粮食作物可增产10%以上，在瓜果蔬菜上试验增产效果达30%以上，葡萄、西瓜、茄子、黄瓜、豆角等增产效果更高。施用Organica（奥克）的棉花在株高、茎粗及棉株长势上均占优势，其有效蕾数、铃数及霜开前铃吐絮数显著增多，一般可增产10%-30%。

对食用菌种植有效：在食用菌种植原料中使用Organica（奥克）微生物土壤活性改良剂，可以有快速升温、养分优化、稳定料温避免“烧菌”、促使提前上市、出菇整齐，降低成本，提高产量15%-30%的作用，并且适用广泛，可用于双孢菇、平菇、草菇、鸡腿菇、姬菇等多种食用菌的各种原料的发酵处理。

土壤微生物对植物的作用

作者：ets 时间：2009-5-15 浏览： 【字体：小 大】

土壤中许多微生物存在于植物体内外的各个部位，它们关系密切，有些关系是间接的，如通过土壤这个介质实现的；有些关系则是直接的，如许多微生物种类和植物构成共生关系。

一、根圈

植物生长于土壤中，而1g土壤中就有微生物数亿至数十亿个，土壤越肥，土壤中微生物越多。土

壤微生物的种类很多，特别是聚居在距绿色植物根系几毫米范围内的微生物群-根际微生物，与植物营养的关系最为密切。

根际微生物存在于根圈中，根圈也称根标，指生长中的植物根系直接影响的土壤区域，包括根系表面至几毫米的土壤部位，为植物根系有效吸收养分的范围，也是根系分泌作用旺盛的部位，因而是微生物和植物相互作用的界面。

植物在其生长过程中，既从外界吸收养料和水分，也向外界释放各种无机和有机物质，根圈中有丰富的各类有机物质，如渗出物、分泌物、植物黏液、黏质、溶胞产物。植物具有明显的根圈效应，离根越近，微生物数量越多。

在根圈中，植物和微生物既相互促进，又相互制约。微生物对植物的影响可以是有益的，但也有不利的方面。

根圈微生物对植物生长的有益影响

1.改善植物营养：根圈微生物旺盛的代谢作用和所产生的酶类，加强了有机物质的分解，促进了营养元素的转化，提高了土壤中磷素与其他矿质养料的可给性。

2.根圈微生物分泌的维生素、氨基酸、生长刺激素等生长调节物质促进植物的生长

3.根圈微生物分泌的抗菌素类物质，有利于作物避免土著性病原菌的侵染

4.产生铁载体：铁载体是微生物在缺铁性胁迫条件下产生的一种特殊的、对微量三价铁离子具有超强络合力的有机化合物。

根圈微生物对植物生长的不利影响：

1.引起作物病害：由于某些寄主植物对病原菌的选择性，致使一些病原菌在相应植物的根圈大量生长繁殖，从而加重病害。

2.产生有毒物质：某些有害微生物虽无致病性，但它们产生的有毒物质能抑制种子的发芽、幼苗的生长和根系的发育。

3.竞争有限养分：植物和微生物的生长都需要养分，因此在根圈内存在的植物和微生物之间的养分竞争作用，尤其是在养分不足时，矛盾尤为突出。再者，细菌对某些重要元素的固定作用会严重影响植物吸收有效养分。

二、微生物与植物的共生关系

根圈环境对微生物的类群有一定选择作用。不同类群生物在根圈中的分布有一定的规律性。有些根圈微生物与植物形成共生关系。

典型的共生关系是由微生物和植物二者形成特定的形态和组织结构。植物和微生物的共生关系类

型可分为细菌和植物的共生、真菌和植物的共生。研究最多的是细菌和植物形成固氮器官（根瘤和茎瘤），以及真菌和植物形成的菌根。

（一） 细菌和植物的共生关系

细菌和植物共生固氮体系的类型很多，固氮器官外形各异，内部结构既有共同点，也有很大差别。这里以豆科植物根瘤为例进行介绍。

与豆科植物共生，形成根瘤并固定空气中的氮气供植物营养的一类杆状细菌即根瘤菌。这种共生体系具有很强的固氮能力。根瘤菌是侵入宿主细胞，通过作用于宿主细胞，经过一定的繁殖变化机制后形成根瘤。宿主细胞与根瘤菌共同合成豆血红蛋白，分布在膜套内外，作为氧的载体调节膜套内外的氧量。类菌体执行固氮功能，将分子氮还原成NH3，分泌至根瘤细胞内，并合成酰胺类或酰尿类化合物，输出根瘤，由根的传导组织运输至宿主地上部分供利用。与宿主的共生关系是宿主为根瘤菌提供良好的居住环境、碳源和能源以及其他必需营养，而根瘤菌则为宿主提供氮素营养。

（二） 真菌和植物的共生关系

真菌和植物的共生关系比细菌与植物的共生关系更为普遍，自然界大部分植物都具有菌根，菌根对于改善植物营养、调节植物代谢、增强植物抗逆性都有一定作用。根据菌根的形态结构和菌根真菌共生时的其他性状，菌根可分为外生菌根和内生菌根两类。

1.外生菌根对植物的有益作用主要有如下3个方面。

(1)对植物营养和生长的作用

a.扩大宿主植物的吸收面，因外生菌根都有菌套，其直径比未形成菌根的营养根大得多，加上菌套上存在一些外延菌丝，使菌根同土壤接触面大大增加。b.外生菌根真菌绝大部分都能产生某种生长刺激素（如吲哚乙酸），能促进植物生长。

(2)对防御林木根部病害的作用

A.外生菌根根圈的微生物群落起着防御病菌侵袭的作用。因为外生菌根根圈的微生物数量要比非菌根根圈的数量高的多。B.外生菌根的菌套和哈蒂氏网的机械屏障作用。病原菌只能侵染没有木质化的幼嫩小根，如病原菌侵染已形成的外生菌根，则必须通过由菌丝紧密交织而成的菌套以及皮层组织内的哈蒂氏网，才能进入根的细胞组织。而试验证明病原菌不能通过这两道屏障。C.宿主细胞产生抑制病菌的物质。外生菌根真菌进入植物根部时，根部细胞会产生一些抑制物质，当植物遭受病原菌侵袭时，这些抑制物质就会起抑制病原菌的作用。D.外生菌根真菌产生抗生素。试验证明大部分外生菌根都具有抗菌活性，这与它们产生抗生素是有密切关系的。

(3)提高植物抗逆性的作用

许多研究表明，植物感染外生菌根后可以提高宿主植物的抗旱、抗盐碱、抗极端温度、湿度和PH以及重金属毒害的能力。

2.内生菌根可以分为几种类型，丛枝菌根是其中最普遍和最重要的类型，也称泡囊-丛枝菌根（VA菌根）。

丛枝菌根同植物代谢和生长的关系：植物为菌根真菌的生长发育提供碳源和能量，真菌促进植物的养料和水分吸收，产生植物生长素，对防疫土传性病害也有作用。因此丛枝菌根同植物的代谢和生长有着密切的关系。

(1)丛枝菌根对碳水化合物的需求

丛枝菌根真菌能吸收转运至根部的光合产物，特别是丛枝，因为与根细胞间有很大的接触面，更能发挥其吸收功能。

(2)丛枝菌根增加了根圈的范围

丛枝菌根虽不能像外生菌根那样形成菌套，但它的根外菌丝仍可形成松散的菌丝网。

(3)丛枝菌根在植物吸收养料中的作用

丛枝菌根能改善植物营养的主要原因在于扩大了根系吸收范围，也提高了从土壤溶液中吸收养料的效率，特别是对P、Zn、Mo等扩散速度慢的营养元素的吸收利用作用更为有效。

A.对磷素营养的吸收

丛枝菌根最显著的作用是在低磷土壤中提高植物吸磷能力，这是由于能够利用较大土壤范围内的磷素，促进磷素向根内的运转，提高了土壤磷素的可溶性。

B.对其他营养元素的吸收

丛枝菌根真菌对其他营养元素也有明显的吸收和输送效果，其菌丝通过吸收NH4+和NO3-而获得氮素营养，或菌根真菌加速有机氮的矿化，增加土壤有效氮的含量。

(4)丛枝菌根真菌与其他微生物的关系

A.共生固氮微生物

菌根的形成有助于改善豆科植物的营养，特别是磷素营养，促进植物的生长。

B.真菌的共生细菌

丛枝菌根真菌的细胞质中存在细菌状生物，已证明这种内生菌具有固氮基因，因此它可能与真菌的氮素代谢有关。

C.根圈微生物

丛枝菌根真菌能促进固氮菌、所谓“溶磷微生物”与“溶磷细菌”的生长和繁殖，它们在菌根根圈的数量多于一般的根圈。

(5)丛枝菌根真菌与植物抗病性

A.丛枝菌根真菌可以减轻植物病害

B.丛枝菌根真菌可以通过提高植物叶片脯氨酸含量、叶绿素含量、细胞质膜透性和植物体内自由水含量及自由水/束缚水比例而提高植物的耐盐碱性。

C.丛枝菌根真菌可以提高植物抗旱性

（三）植物内生微生物

微生物和植物的密切关系除前述几类典型互惠共生体系外，还有许多真菌和细菌生活在植物组织中，或生活周期大部分是在植物体内，即内生菌，它们与植物构成共生关系，但不形成特殊结构。这类微生物很多，情况比较复杂，有的同植物互利共生，有的则可能是偏利共生，成为寄生微生物。

虽然在这里将土壤微生物对植物的作用分为直接和间接的作用，内生和外生微生物，但在实际作用中其实没有严格的界限，它们相互作用的机制远远比这里阐述的要复杂的多，甚至有些还有待研究。我们在这里进行的阐述是已成熟的理论知识，这些知识有助于我们更科学更有效的为农业做一些有意义的事情。

土壤微生物对植物所需各大中微量元素的转化作用

作物生长所必需的元素按其需求量分为大、中、微量三种，共13种。这些元素在土壤中以不同形式存在，有些元素的形式不经转化是不能被植物吸收利用的。而元素的转化必须在微生物的作用下才能进行。因此微生物的生命活动在矿质营养元素的转化中起着十分重要的作用。

微生物对N、P、K、S、Fe、Mn 6种元素的转化作用

一、微生物在氮转化中的作用

氮循环由6种转化氮化合物的反应组成，包括固氮、同化、氨化（脱氨）、硝化作用、反硝化作用及硝酸盐还原。氮是生物有机体的主要组成元素，氮循环是重要的生物地球化学循环。

（1）固氮：固氮是大气中氮被转化成氨（铵）的生化过程。固氮微生物都具有固氮基因和由其编码合成的固氮酶，生物固氮是只有微生物或有微生物参与才能完成的生化过程。

（2）氨化作用:氨化作用是有机氮化物转化成氨的过程。它是通过微生物的胞外和胞内酶系以及土壤动物释放的酶催化的。首先是胞外酶降解含氮有机多聚体，然后形成的单聚体被微生物吸收到细胞内代谢，产生的氨释放到土壤中。氨化作用放出的氨可被微生物固定利用和进一步转化。

（3）硝化作用：硝化作用是有氧条件下氨被氧化成硝酸盐的过程。硝化作用是由两群化能自养细

菌进行的，先是亚硝酸单胞菌将氨氧化为亚硝酸；然后硝酸杆菌再将亚硝酸氧化为硝酸。氨和亚硝酸是它们的能源。

（4）硝酸盐还原和反硝化作用：土壤中的硝酸盐可以经由不同途径而被还原，包括同化还原和异化还原两方面，还原产物可以是亚硝酸、氧化氮、氧化亚氮等。

同化还原是指微生物将吸收的硝酸盐逐步还原成氨用于细胞物质还原的过程。植物、真菌和细菌都能够进行NO3-的同化还原，在同化硝酸酶系催化下先形成NO2-继而还原成NH2OH,最后成为NH3，由细胞同化为有机态氮。

硝酸盐的异化还原比较复杂，有不同途径。因微生物和条件不同，可以只还原为NO和N2O，也可以还原为分子氮。只有细菌具备NO3-的异化还原作用。

反硝化作用即反硝化细菌在缺氧条件下，还原硝酸盐，释放出分子态氮（N2）或一氧化二氮（N2O）的过程，即脱氮作用。能够进行反硝化作用的只有少数细菌。

二、微生物在磷循环中的作用

大气中没有磷素的气态化合物，因此磷是一种典型的沉积循环，主要在土壤、植物和微生物之间进行。土壤微生物既参加了无机磷化合物的溶解作用和有机磷化物的矿化作用，也参加了可给性磷的固持作用。在作物生长的季节里，虽然土壤微生物的生物量比植物的生物量少很多，但微生物的含磷量却比植物高10倍以上；而且在一季的时间内，微生物能繁殖很多代，结果是被微生物吸收的磷往往超过了高等植物吸收的量。但微生物固持磷的时间不长，微生物细胞死亡后不久磷又会释放出来。这对植物是有利的。短期的生物固持作用可使土壤磷免遭土壤矿物的长期固定。

在自然界中，磷的循环包括可溶性无机磷的同化、有机磷的矿化、不溶性磷的溶解等。

微生物分解含磷化合物的作用，基本上分为有机磷化合物的分解和无机磷化合物的分解两个方面。前者主要是微生物产生的各种酶参与的结果。有机磷化合物在土壤这个复合体中变化十分复杂，往往形成一些极难分解的产物。这些复杂的物质只有在微生物的相应酶的作用下才能分解。

微生物促进磷有效化的另一重要方面，是对土壤中无机磷的溶解作用。微生物产生的酸，一类是无机酸，如碳酸、NO3- 、 SO42- 。另一类是有机酸，微生物产生的有机酸大多种类都具有溶磷作用。

可以认为微生物在代谢过程中通过呼吸作用分解糖类等碳源，可以产生多种有机酸。这些有机酸在土壤中对无机磷化合物的溶解起着重要作用。

三、微生物在钾循环中的作用

土壤里主要含钾矿物有长石和云母等硅酸盐。其中的钾约占土壤总钾量的98%，该类钾难溶于水，只能在风化后才释放出一些有效钾。

有一些微生物能分解长石和云母等硅酸盐类矿物产生有效钾，该类微生物称为钾细菌或硅酸盐细菌。该类微生物解钾的途径可能有两个：①钾细菌接触矿石后产生特殊的酶，破坏矿石结晶结构，释放出其中的养分②钾细菌在矿石表面接触后进行交换作用，释放出其中的养分。

四、微生物在硫循环中的作用

硫是生物体合成蛋白质以及某些维生素和辅酶等的必需元素。硫素不足，影响氮的同化，从而影响蛋白质的含量和作物产量。

硫循环兼有气态循环和沉积循环的特点，循环中的许多步骤都有专一性微生物参与。进入土壤的动植物残体中含硫的有机质主要是蛋白质，其次是一些含硫的挥发性物质。土壤中能分解含硫有机物质的微生物种类很多，一般能引起含氮有机化合物的氨化微生物，都能分解含硫有机物产生硫化氢。含硫有机物在分解不彻底时，形成硫醇暂时积累，但在进一步氧化中，仍以硫化氢为最后产物。微生物分解的含硫有机化合物产生硫化氢，虽不能直接有利于植物的营养，而且在土壤中积累较多时，还对植物的根部有毒害作用，但含硫有机化合物的无机质化是硫素物质循环中的一个环节，在生成硫化氢后，在微生物的作用下进行进一步氧化，形成硫酸，则可为植物提供硫素养料。

五、微生物在铁转化中的作用

铁素主要存在于矿物中。土壤中的铁主要是难溶的高价铁（Fe3+），它必须还原为低价（Fe2+）植物才能吸收。铁素的循环作用包括氧化还原反应、溶解作用和沉积作用。

许多微生物可以用Fe3+做电子受体。当有H2S存在时，高价铁可经化学还原为FeS。所以，在自然界中铁和硫的循环之间关系密切。

一些真菌和许多化能无机营养与有机营养细菌均能用Fe3+做电子受体进行能量代谢。

许多微生物产生一类称为铁载体的特异铁结合物，能螯合铁并输入细胞内部，当它进入细胞后，铁被释放出来，铁载体可再进行铁的运转，这是植物吸收铁素的一种机制。

能够产生铁载体的细菌在土壤中具有竞争铁素的优势。一些假单胞菌产生黄绿色萤光铁载体，称为假菌素，可以同铁紧密结合，阻止其他生物的利用。于是使植物的某些病原菌处于缺铁状态，这对植物是有利的。

六、微生物在锰转化中的作用

锰在土壤中以二价和四价状态存在，还原态的二价锰为可溶性，能被植物吸收利用；氧化态的四价锰不溶解。土壤中锰的转化决定于微生物、土壤酸度、氧和有机质含量。许多微生物能氧化锰，在缺氧及酸性条件下常有利于锰的还原；在碱性条件下有利于锰的氧化。所以植物缺锰常与土壤反应有关。

有机肥料发酵原理

一、概述

任何一种合格优质的有机肥料的生产都必须经过堆肥发酵过程。

堆肥是在一定条件下通过微生物的作用，使有机物不断被降解和稳定，并产出一种适宜于土地利用的产品的过程。

堆肥这种古老而简便的处理有机废弃物和制造肥料的方法，随着研究的深入和方法的改进，其应用很受各个国家的重视，因为它有很好的生态意义，也为农业生产带来效益。有许多报道指出，用腐熟堆肥制备种子苗床能抑制土传病害。并且在堆肥过程的高温阶段过后接踵而来的拮抗性细菌，可使菌数达到很高水平；堆肥过程中各有机物在微生物作用下，达到不易分解、稳定、作物易吸收状态；同时微生物作用在一定范围内减少重金属毒害作用。可见，堆肥是制造生物有机肥的简便而有效的方法，有益于生态农业的发展。

我国国内大多数有机肥料产品只堆肥发酵15-20天，这样的产品只能达到无害化标准。而优质的有机肥料堆肥发酵过程一般需要45-60天的时间。这是因为在堆肥前期的升温阶段以及高温阶段会杀死植物致病病原菌、虫卵、杂草籽等有害微生物，但此过程中微生物的主要作用是新陈代谢、繁殖，而只产生很少量的代谢产物，并且这些代谢产物不稳定也不易被植物吸收。到后期的降温期，微生物才会进行有机物的腐殖质化，并在此过程中产生大量有益于植物生长吸收的代谢产物，这个过程需要45-60天。经此过程的堆肥可以达到三个目的，一是无害化；二是腐殖质化；三是大量微生物代谢产物如各种抗生素、蛋白类物质等。

堆肥为什么产生这样的效果呢？下面我们对堆肥原理进行比较详尽的介绍。

二、有机肥发酵原理

（一）堆肥过程中有机质的转化

堆肥中的有机质在微生物作用下进行复杂的转化，这种转化可归纳为两个过程：一个是有机质的矿质化过程，即把复杂的有机质分解成为简单的物质，最后生成二氧化碳、水和矿质养分等；另一个是有机质的腐殖化过程，即有机质经分解再合成，生成更复杂的特殊有机质-腐殖质。两个过程是同时进行的，但方向相反，在不同条件下，各自进行的强度有明显的差别。

1.有机质的矿化作用

⑴不含氮有机物的分解 多糖化合物（淀粉、纤维素、半纤维素）首先在微生物分泌的水解酶的作用下，水解成单糖。葡萄糖在通气良好的条件下分解迅速，酒精、醋酸、草酸等中间产物不易积累，最终形成CO2和H2O，同时放出大量热能。如果通气不良，在嫌气微生物作用下，单糖分解缓慢，产生热量少，并积累一些中间产物-有机酸。在极嫌气微生物条件下，还会生成CH4、H2等还原态物质。

⑵含氮有机物的分解 堆肥中的含氮有机物包括蛋白质、氨基酸、生物碱、腐殖质等。除腐殖质外，大部分容易被分解。例如蛋白质，在微生物分泌的蛋白酶作用下，逐级降解，产生各种氨基酸，再经氨化作用、硝化作用而分别形成铵盐、硝酸盐，可以被植物吸收利用。

⑶含磷有机物的转化 堆肥中的含磷有机化合物，在多种腐生性微生物的作用下，形成磷酸，成为植物能够吸收利用的养分。

⑷含硫有机物的转化 堆肥中含硫有机物，经微生物的作用生成硫化氢。硫化氢在嫌气环境中易

积累，对植物和微生物会发生毒害。但在通气良好的条件下，硫化氢在硫细菌的作用下氧化成硫酸，并和堆肥中的盐基作用形成硫酸盐，不仅消除了硫化氢的毒害，并成为植物能吸收的硫素养料。在通气不良的情况下，发生反硫化作用，使硫酸转变为H2S散失，并对植物产生毒害。堆肥发酵过程中，可以通过定时翻倒措施改善堆肥的通气性，就能消除反硫化作用。

⑸脂类及芳香类有机物的转化 单宁、树脂等结构复杂，分解较慢，其最终产物也是CO2和水；木质素是含植物性原料（如树皮、木屑等）堆肥中特别稳定的有机化合物，它结构复杂，含芳香核，并以多聚形式存在于植物组织中，极难分解。在通气良好的条件下，主要通过真菌、放线菌的作用，缓慢地进行分解，其芳香核可变为醌型化合物，它是再合成腐殖质的原料之一。当然，这些物质在一定条件下，还会继续被分解的。

综上所述，堆肥有机质的矿质化，可为作物和微生物提供速效养分，为微生物活动提供能源，并为堆肥有机质的腐殖化准备基本原料。堆肥以好气性微生物活动为主时，有机质迅速矿化生成较多的二氧化碳、水及其它养分物质，分解速度快而彻底，并放出大量热能；以嫌气性微生物活动为主时，有机质的分解速度慢，且往往不彻底，释放热能少，其分解产物除植物养分外，尚易积累有机酸及CH4、H2S、PH3、H2等还原性物质，当其达到一定程度时，则对作物生长不利甚至有害。因此堆肥发酵期间的翻倒也是为了转换微生物活动类型，以消除有害物质。

2.有机质的腐殖化过程

关于腐殖质的形成过程有很多种说法，概括起来大体可分为两个阶段：第一阶段，有机残体分解形成组成腐殖质分子的原始材料，如多元酚、含氮有机物（氨基酸、肽等）等；第二阶段，先由微生物分泌的多酚氧化酶将多酚氧化成醌，然后醌与氨基酸或肽缩合而成腐殖质单体。由于酚、醌、氨基酸种类很多，相互缩合的方式也不尽相同，因而形成的腐殖质单体也就多种多样。在不同条件下，这些单体又进一步缩合形成大小不等的分子。

（二）堆肥过程中重金属的的转化

城市污泥中含有丰富的作物生长所需的各种养分及有机质，是堆肥发酵最佳原材料之一。但城市污泥中往往含有重金属，这些重金属一般指汞、铬、镉、铅、砷等。微生物特别是细菌、真菌在重金属的生物转化中起重要作用。虽然有些微生物可以改变重金属在环境中的存在状态，使化学物毒性增强而引起严重的环境问题或浓缩重金属，并通过食物链积累。但也有些微生物可以通过直接和间接的作用去除环境中重金属，有助于改善环境。如最早受到关注的造成环境污染的重金属-汞，微生物转化汞包括3方面，无机汞（Hg2+）的甲基化、无机汞（Hg2+）还原成Hg0，甲基汞和其他有机汞化合物的裂解并还原成Hg0。这些能将无机汞和有机汞转化为单质汞的微生物称为抗汞微生物。微生物虽然不能降解重金属，但通过对重金属的转化作用，控制其转化途径，可以达到减轻毒性的作用。

（三）堆肥发酵工艺

堆肥实际就是废弃物稳定化的一种形式，但它需要特殊的湿度、通气条件和微生物以产生适宜的温度。一般认为这个温度要高于45℃，保持这种高温可以使病原菌失活，并杀死杂草种子。在合理堆肥后残留的有机物分解率较低、相对稳定并易于被植物吸收。堆肥后臭味可以大大降低。

堆肥过程有许多不同种类的微生物参与。由于原料和条件的变化，各种微生物的数量也在不断发

生变化，所以堆肥过程中没有任何微生物始终占据主导地位。每一个环境都有其特定的微生物菌群，微生物的多样性使得堆肥在外部条件出现变化的情况下仍可避免系统崩溃。

堆肥过程主要靠微生物的作用进行，微生物是堆肥发酵的主体。参与堆肥的微生物有两个来源：一是有机废弃物里面原有的大量微生物；另一是人工加入的微生物接种剂。这些菌种在一定条件下对某些有机废物具有较强的分解能力，具有活性强、繁殖快、分解有机物迅速等特点，能加速堆肥反应的进程，缩短堆肥反应的时间。

堆肥一般分为好氧堆肥和厌氧堆肥两种。好氧堆肥是在有氧情况下的有机物料分解过程，其代谢产物主要是二氧化碳、水和热；厌氧堆肥是在无氧条件下有机物料的分解过程，厌氧分解最后的代谢产物是甲烷、二氧化碳和许多低分子量的中间产物，如有机酸等。

参与堆肥过程的主要微生物种类是细菌、真菌以及放线菌。这3种微生物都有中温菌和高温菌。

堆肥过程中微生物的种群随温度的变化发生如下的交替变化：低、中温菌群为主转变为中高温菌群为主，中高温菌群为主转化为中低温菌群。随着堆肥时间的延长，细菌逐渐减少，放线菌逐渐增多，霉菌和酵母菌在堆肥的末期显著减少。

有机堆肥的发酵过程简单可分为以下4各阶段：

⑴发热阶段 堆肥制作初期，堆肥中的微生物以中温、好气性的种类为主，最常见的是无芽孢细菌、芽孢细菌和霉菌。它们启动堆肥的发酵过程，在好气性条件下旺盛分解易分解有机物质（如简单糖类、淀粉、蛋白质等），产生大量的热，不断提高堆肥温度，从20℃左右上升至40℃，称为发热阶段，或中温阶段。

⑵高温阶段 随着温度的提高，好热性的微生物逐渐取代中温性的种类而起主导作用，温度持续上升，一般在几天之内即达50℃以上，进入高温阶段。在高温阶段，好热放线菌和好热真菌成为主要种类。它们对堆肥中复杂的有机物质（如纤维素、半纤维素、果胶物质等）进行强烈分解，热量积累，堆肥温度上升至60-70℃，甚至可高达80℃.随即大多数好热性微生物也大量死亡或进入休眠状态（20d以上），这对加快堆肥的腐熟有很重要的作用。堆肥不当的堆肥，只有很短的高温期，或者根本达不到高温，因而腐熟很慢，在半年或者更长时期内还达不到半腐熟状态。

⑶降温阶段 当高温阶段持续一定时间后，纤维素、半纤维素、果胶物质大部分已被分解，剩下很难分解的复杂成分（如木质素）和新形成的腐殖质，微生物的活动减弱，温度逐渐下降。当温度下降到40℃以下时，中温性微生物又成为优势种类

如果降温阶段来的早，表明堆制条件不够理想，植物性物质分解不充分。这时可以翻堆，将堆积材料拌匀，使之产生第二次发热、升温，以促进堆肥的腐熟。

⑷腐熟保肥阶段 堆肥腐熟后，体积缩小，堆温下降至稍高于气温，这时应将堆肥压紧，造成厌气状态，使有机质矿化作用减弱，以利于保肥。

简而言之，有机堆肥的发酵过程实际上就是各种微生物新陈代谢、繁殖的过程。微生物的新陈代谢过程即有机物分解的过程。有机物分解必然会产生能量，这些能量推动了堆肥化进程，使温度升高，

同时还可干燥湿基质。

许多堆肥用的基质携带人类、动植物的病原体，以及令人讨厌的生物如杂草种子。在堆肥过程中，通过短时间的持续升温，可以有效地控制这些生物的生长。因此，高温堆肥的一个主要优势就是能够使人和动植物病原体以及种子失活。

病原体以及种子失活是由于其细胞死亡，而细胞的死亡很大程度上基于酶的热失活。在适宜的温度下，酶的失活是可逆的，但在高温下是不可逆的。在一个很小的温度范围内酶的活性部分将迅速降低。如没有酶的作用，细胞就会失去功能，然后死亡。只有少数几种酶能够经受住长时间的高温。因此，微生物对热失活非常敏感。

研究表明，在一定温度下加热一段时间可以破坏病原体或者是令人讨厌的生物体。通常在60-70℃（湿热）的温度下，加热5-10min。可以破坏非芽孢细菌和芽孢细菌的非休眠体的活性。利用加热灭菌，在70℃条件下加热30min可以消灭污泥中的病原体。但在较低温度下（50-60℃），一些病原菌的灭活则可长达60d。因此堆肥过程中保持60℃以上温度一段时间是必须的。

堆肥制作过程中，必要时应进行翻堆。一般在堆温越过高峰开始降温时进行，翻堆可以使内层外层分解温度不同的物质重新混合均匀。如湿度不足可补加一些水，促进堆肥均匀腐熟。

堆肥过程中的各种生物、微生物的死亡、更替及物质形态转化都是同时进行的，上述分块介绍是从不同角度对堆肥发酵原理进行了简单介绍，无论是从热力学、生物学还是物质转化角度，这些反应都不是几天或十几天这么短时间能够完成的，这也是为什么即使各种温度、湿度、水分、微生物等条件都控制的很好的前提下，堆肥仍要经历45-60天时间的原因。