光合細菌在種植業上的應用研究

摘要：把光合細菌作為有機肥施入煙草、蘿卜、大豆、地瓜等試驗田中，結果顯示：光合細菌能改善土壤微生物區係，促進土壤中固氮菌、根瘤菌、細菌等的生長，抑製土壤中真菌的生長；能增加大豆根瘤數；能促進作物對土壤中各養分的吸收，增加植株葉綠素含量，促進植物生長，使各植株的株高、根長、根重等都比對照有顯著增加；光合細菌還能增加作物產量，改善作物品質，尤其對地瓜的產量增加明顯，其增幅達78.5%，有一定的推廣價值。

關鍵詞：光合細菌；種植業；微生物區係；土壤養分

 光合細菌（Photosynthetic Bacteria簡稱PSR）是微生物中一類可利用太陽能生長繁殖的特殊生物類群，廣泛存在自然水域的厭氧層上部，能利用H₂S，CO₂等進行光合作用。許多研究已證實，光合細菌的菌體無毒，營養豐富，蛋白質含量高達60%-65%，是一種優質蛋白質。還含有多種B族維生素、尤其B₁₂、葉酸、生物素、豐富的輔酶和一些未知的生理活性物質，具有很高的應用價值。近年來，光合細菌的研究進展很快，已在水稻、玉米、蘋果樹，以及在西紅柿、煙草等作物上取得了一定的施用效果。這些研究都證實，光合細菌不僅能使農作物獲得高產，而且它們的品質還能獲得改善。光合細菌在大豆、地瓜等中的應用研究還未見報道，為此，作者開展本項研究，旨在探討光合細菌的作用機製並為種植業上推廣使用光合細菌提供參考。

紅螺菌（Rhodospira，本室分離保藏），菌液的D（660nm）值達0.30以上，菌數可達10¹²個/L。培養基配方為：KH₂PO₄ 1.5g，（NH₄）₂SO₄ 1.0g，NaCl 0.2g，MgSO₄ 0.2g，CaCl₂ 0.05g，K₂HOP₄ 0.6g，CH₃COONa 3g，酵母膏少許，水1000ml。

從1998年起，先後在煙草、蘿卜、地瓜、大豆等作物上進行光合細菌試驗，其中煙草、蘿卜進行盆栽試驗，地瓜、大豆進行小區試驗。煙草，蘿卜、地瓜設2個處理，即PSB處理：噴施稀釋10倍後的光合細菌；CK處理：噴施等量的水。大豆設3個處理，即PSB處理：噴施稀釋10倍後的光合細菌；CK₁：處理：噴施等量的水；CK₂處理：噴施稀釋10倍等量的PSB培養基。每處理設3個重複，各處理均進行常規施肥。

微生物區係分析按稀釋平板法測定，植株中K含量、N含量、P含量分別用H₂SO₄－H₂O₂消煮－火焰光度計法、H₂SO₄－H₂O₂—比色法、H₂SO₄－H₂O₂消煮—釩鉬黃比色法進行測定，試驗地土樣的有機質、全N、全K、速N、速K、CEC分別用重鉻酸鉀容量法－外加熱法、半微量開氏法、NaOH熔融火焰光度法、堿解擴散法、0.03mol/L的NH₄F—0.025mol/L的HCl法、NH₄OAc浸提火焰光度法、1mol/L中性NH₄OAc法進行測定。

表1  PSB對土壤微生物區係的影響

光合細菌在不同的作物處理中，均能提高土壤中的固氮菌、根瘤菌、放線菌及細菌的數量，而土壤中真菌的數量則明顯地減少（見表1）；在未種植任何作物的空地上噴施光合細菌同樣能使土壤中的固氮菌、根瘤菌、放線菌及細菌的數量顯著增加，而使真菌的數量明顯減少。這說明光合細菌對土壤生物區係的影響可能是光合細菌的代謝產物直接作用於微生物的結果，而不是通過作物根係的間接影響。在大豆實驗中，CK₂處理組（施培養基）的固氮菌、根瘤菌的數量比CK₁處理組（施水）明顯減少，這可能是培養基中的N源影響了土壤中的固氮菌、根瘤菌的數量。

噴施光合細菌，可以促進作物對土壤各種養分的吸收，如表2所示，在肥力情況相近的土壤中種植大豆、地瓜，收獲時土壤中的有機質、全N、全K、速N、速P、速K的含量和CEC值均有較大幅度的減少。從表3可知，噴施光合細菌的作物，其植株內的養分含量比對照高。作者認為主要是因為PSB能促進作物對養分的吸收，從而促進植物地上部分和根係的生長。

表2  試驗地土樣分析

 

表3  植株養分分析

 

施用光合細菌後，可以使煙草、蘿卜、地瓜、大豆的植株重、根重顯著增加，而植株與根之比，光合細菌處理組較低。這意味著，植物的吸收能力、抗病及對外界惡劣環境的抵抗力均以根係發育較好的光合細菌處理組為強。光合細菌能使煙草、蘿卜、地瓜、大豆分別增產13.6%、58.9%、78.6%、52.2%。在大豆實驗中，CK₂處理組比CK₁處理組隻增產5.6%，這說明：起主要作用的是光合細菌本身而非培養雞基中的營養成分。

噴施光合細菌後，能使大豆植株葉綠素含量比對照增加25.8%，還能增加大豆的蛋白質及氨基酸含量；光合細菌處理組中蘿卜的Vc含量、水溶性還原糖含量比對照高6.3%、5.2%；光合細菌同時還影響煙草的生理特性，使煙草提早現蕾。

表4   PSB對農作物生物學特性的影響

 

噴灑光合細菌3次後接種煙草花葉病毒，以後每隔2d噴灑1次，連續噴7次。結果對照組8d後出現病症，光合細菌處理組10d後才出現病症，且病症比較輕微。在噴灑光合細菌的情況下，病毒造成的幹物質積累量減少3.4%；而未噴灑光合細菌時，病毒造成的幹物質積累量減少了22%。這說明光合細菌能誘導煙草產生抗病毒感染的活性，使病毒的危害減輕。

微生物接種劑，如根瘤菌劑、固氮細菌製劑、促生細菌劑等是用少量微生物接種於種子表麵或土壤中，所以施用後不但要存活，而且要在量繁殖，才能發揮應有效果。而光合細菌的情況可能有所不同，當光合細菌用在水產養殖、有機廢水處理中時，光合細菌主要是起降解、轉化水中的有機物或殘留農藥、硫化氫、胺類等有毒化合物，這時光合細菌必須是活的，而且還要大量繁殖；而當光合細菌用在蔬菜地時，起作用的可能主要與光合細菌本身所含的豐富營養物質有關，這時光合細菌就不必是活的，當然也可能與紅螺菌能夠利用有機化合物在好氣、黑暗條件下進行導養型營養方式生長有關。林誌新在光合細菌對植物抗病毒活性的誘導作用研究中也發現，光合細菌培養液及光合細菌菌體破碎液均能誘導植物產生抗病毒感染活性的作用。

盆栽試驗及大田試驗均表明，光合細菌能促進土壤中固氮菌、放線菌、根瘤菌、細菌的生長，抑製絲狀真菌的生長。光合細菌可促進作物對土壤中各養分的吸收，改善作物的品質、增加作物的產量。光合細菌增產的作用機理可能是綜合作用的結果。主要原因有：光合細菌能產生許多促生長因子、維生素、輔酶Q和光合色素等，可激活植物細胞的活性，提高作物光合作用的能力；光合細菌富含脯氨酸和尿嘧啶，這些物質作用於作物的垂死生長期，能促進花芽形成，提高結實率，同時提高果實品質；光合細菌還改變土壤中的微生物區係，使土壤中的固氮菌、放線菌、根瘤菌等增加，使土壤中的絲狀真菌減少，固氮菌和增殖能增進土壤生物固氮、增加土壤中生長刺激素和病菌抑製物的含量，放線菌的增殖有利於清除和防治由絲狀真菌引起的植物病害，根瘤菌的增加有利於豆科植物的結瘤。另外光合細菌還能促進作物對各種養分的吸收，從而使植物體中各種必需元素的含量增加，這些必需元素是植物體中各種酶的激活劑，它們的增加能促進蛋白質、纖維素等物質的合成，從而能提高作物的產量和抗病能力。