光合細菌及其在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用

1、光合細菌及其在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用光合細菌(Photosynthetic Bacteria，略作PSB)是一大類能進行光合作用的原核生物的 總稱。除藍細菌外，都能在厭氧光照條件下，進行不產(chǎn)氧的光合作用。根據(jù)“伯杰氏細菌鑒定手冊”(第9版)，不產(chǎn)氧型的光合細菌可分成以下6類，27屬：著色菌科(Chromatiaceae)(又稱紅色硫細菌、紫硫細菌)，含9個屬；外硫紅螺菌科(Ectothiorhodospiraceae)，含 1 屬；紅色非硫細菌(Purple non sulfur bacteria)，即原紅螺菌科(Rhodospirillaceae)，含 6 屬；綠硫細菌(Green sulfur ba

2、cteria)即原綠菌科(Chlorobiaceae)，含 5 個屬；多細胞綠絲菌 (Multicellular filamentous green bacteria)， 即原綠絲菌科 (Chloroflexaceae)，含 4 屬；鹽桿菌(Heliobacterium)，含 2 個屬。由于光合細菌在物質(zhì)轉(zhuǎn)化循環(huán)中的重要作用，以及菌體含有的豐富營養(yǎng)，使這類古老的微生物成為近二、三十年來人們開發(fā)利用的一大熱點。大量的研究成果表明，光合細菌在農(nóng)業(yè)、水產(chǎn)、污染治理與資源化等方面，有著巨大的實用價值，應(yīng)用前景十分廣闊。以下就光 合細菌的主要性狀、在農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用、方法、作用原理等，作一簡要介紹。一、

3、光合細菌的主要特征1光合細菌的形態(tài)學(xué)特征 PSB培養(yǎng)物的顏色PSB因含有光合色素(細菌葉綠素、類胡蘿卜素)而呈現(xiàn)一定顏色。除少數(shù)例外，一般 說來，紅螺菌科和著色菌科的菌呈紅、粉紅、橙黃、紫色或茶褐色；綠菌科和綠色絲狀菌科 的菌呈綠色。紅螺菌科和著色菌科的的培養(yǎng)物之所以呈現(xiàn)有黃色到紫色的各種鮮艷的顏色，這是由類胡蘿卜素高濃度蓄積并掩蓋了細菌葉綠素的色調(diào)而形成的。少數(shù)類胡蘿卜素含量少的菌， 或缺乏類胡蘿卜素的變異株，便會顯示細菌葉綠素的藍綠色。每個菌種各有自己的顏色，但由于培養(yǎng)條件的不同，其顏色會發(fā)生變化。例如，球形紅菌(Rhodobacter sphaeroides)和莢膜紅菌(Rhodobac

4、ter capsulatus)的厭氧液體培養(yǎng)物呈茶 褐色，半好氧培養(yǎng)物呈紅色。這是由于氧的存在使細胞內(nèi)類胡蘿卜素組成發(fā)生變化的緣故。PSB細胞形狀與大小PSB菌體形態(tài)極其多樣，有球狀、卵狀、桿狀、弧狀、螺旋狀、環(huán)狀、半環(huán)狀、絲狀， 以及鏈狀、鋸齒狀、格子狀、網(wǎng)籃狀等等。不僅不同的菌種有多種多樣的形態(tài)，就是同一種 類也往往由于培養(yǎng)條件和生長階段等不同而使細胞形態(tài)發(fā)生變化。盡管如此，許多菌種在細胞形態(tài)上仍然是各具特征的。如球形紅菌( Rhodobacter sphaeroides)的細胞為球狀；紅微 菌屬(Rhodomicrobium )細菌的細胞絲相連；綠突菌屬(Prosthecochloris

5、 )的細胞為具突起之球菌等等。細胞的大小因種類不同而變化很大。如Rhodocyclus gelatinosus在0.40.5*12微米，Chromatium okenii的細胞則大得多，大體在 4.56.0*310微米。一般說來，紅螺菌科細胞 的大小為 0.60.7*110微米；著色菌科細胞大小為13*215微米；綠菌科細胞大小為0.71*12 微米。光合作用器官PSB的細胞內(nèi)存在著載色體(chromatopheres)或綠菌泡囊(chlorobium vesicles ),光合 色素是它們的基本組成部分。它們是光合細菌吸收光能并轉(zhuǎn)變成化能，即進行光合磷酸化作用的所在部位。載色體由細胞膜陷入細

6、胞質(zhì)內(nèi)而形成，與細胞膜成連續(xù)的狀態(tài)。在紅螺菌科和著色菌科的細菌體內(nèi)，載色體因菌種不同而分別呈小胞狀體、薄片狀或管狀。綠菌泡囊是綠菌科和綠絲菌科的菌種細胞內(nèi)的光合作用器官，它分散地附著于細胞膜下，是由一層膜包起來的、獨立存在于細胞內(nèi)的小胞狀體。運動方式紅螺菌科與綠絲菌科的菌具運動性，綠菌科的菌為非運動性，著色菌科中的菌種兩者都有。那些具有運動性的菌種往往由于溫度、光照強度、pH等等培養(yǎng)條件的變化而可成為非運動性的。大多數(shù)菌的運動都由鞭毛運動而產(chǎn)生。多數(shù)為極生鞭毛，如度光紅螺菌(Rhodospirillumphotometricum )和奧氏著色菌(Chromatium okenii )等具有較粗

7、的囊狀的極生鞭毛。也有少 數(shù)為周毛，如紅微菌屬( Rhodomicrobium )的新生細胞即以周生鞭毛運動。此外，還有滑 走運動和痙攣式(jerky movement )運動類型。如綠絲菌(Chloroflexus )即以滑行運動方式 進行運動。分裂方式PSB的絕大多數(shù)種類都以 2分裂進行繁殖，僅有少數(shù)例外。一種例外是出芽分裂方式， 子細胞與母細胞之間有柄相連。如范尼氏紅微菌(Rhodomicrobium Vannielii )和沼澤紅假單胞菌(Rhodopseudomonas palustris)等菌種。后者進行出芽繁殖時，其母細胞于鞭毛的相對 極處產(chǎn)生纖細的管子，管子末端膨大形成芽體，子

8、細胞與母細胞同樣大小，兩者又發(fā)生不同步的分裂，結(jié)果形成玫瑰花飾的細胞叢。還有一種例外的分裂方式是進行極性伸長分裂(polar clongation )，可見于綠菌科的暗網(wǎng)菌屬( Pelodictyon )。2. 光合細菌的生理特征 PSB的色素及其作用PSB在自然界生態(tài)系統(tǒng)中，與其他光合生物一樣是初級生產(chǎn)者，具有固定太陽能、同化C02、制造有機物的本領(lǐng)。這是一個通過光合磷酸化作用將光能變成化能的過程。該過程需 要光合色素作媒介。與藍細菌和真核光合生物不同，光合細菌的光合色素包括細菌葉綠素和類胡蘿卜素兩大類。 細菌葉綠素(Bchl)Bchl是PSB中主要的光合色素，它不僅是光合反應(yīng)中心的主要成分

9、，而且與類胡蘿卜 素等共同構(gòu)成天線色素復(fù)合物。當(dāng)天線色素復(fù)合物吸收光并傳遞到光合作用中心時，那里的Bchl分子便吸收光子處于激發(fā)狀態(tài)，進而放出具有高能水平的電子，通過電子傳遞系統(tǒng)的 傳遞，最終又由Bchl*接受而回復(fù)至基態(tài)。在電子傳遞過程中與磷酸化作用相偶連而產(chǎn)生ATP。(見圖)迄今為止，分離到的 Bchl有5種(Bchl.a、b、c、d、e),它們都是含鎂的卟啉衍生物。 各種Bchl都具有一定的吸收波長。(見表)已知紅螺菌科和著色菌科的菌大多數(shù)含有Bchl.a ,少數(shù)為Bchl.b;綠菌科的菌除含有 Bchl.a夕卜，還含有Bchl.c、d、e中的一種；綠絲菌科的菌 則含有Bchl.a和Bc

10、hl.c。通過測定PSB的吸收光譜，可以分析出該菌所含Bchl的種類，為菌種鑒定提供一定依據(jù)。 .類胡蘿卜素類胡蘿卜素是 PSB色素系統(tǒng)中的重要成分。它的作用有三：其一，是作為光合反應(yīng)的 輔助色素，把吸收的光能傳遞給Bchl。其二，是起光氧化的保護劑作用，即保護光合作用器官及Bchl，使它們免受強光的傷害。第三，類胡蘿卜素的組成成分和數(shù)量多少，影響吸 收光譜波長，對菌體呈現(xiàn)的顏色起決定作用。迄今已分離的類胡蘿卜素有30種以上。這些色素的生物合成途徑和影響因素大多已搞清，有可能成為一種十分理想的天然色素資源而得到開發(fā)利用。PSB的環(huán)式光合磷酸化PSB的BChl及其吸收波長BChl吸收波長 （微米

11、）a805， 850890b835850, 10201040c745760d725745e715725（把菌體分散在60%蔗糖溶液中測定）PSB的獲能形式PSB的獲能形式有以下幾種類型： 通過光合作用獲得能量只要供氫體和碳源合適，所有的PSB都能在光照厭氧條件下，通過光合磷酸化過程獲得能量。 通過脫氮或發(fā)酵獲得能量這是紅螺菌科的某些種所具有的一種獲能方式。 通過好氧呼吸作用獲得能量這是在有氧條件下進行的，從有機物的氧化磷酸化中取得的能量。不同類型的PSB其獲能形式有很大差異，其中僅有紅螺菌科的菌兼有上述三種類型。另外，PSB在利用光能進行光合反應(yīng)時，由于用以還原C02的供氫體的不同，可把它們的

12、光合反應(yīng)歸納為三類：一類以H2S為還原C02的供氫體；另一類以硫代硫酸鹽為還原C02供氫體；再一類以有機物為供氫體。光合細菌供氫體的差別，乃是分類上的重要特征。紅螺菌科的菌盡管在H2S濃度很低時也能利用H2S,但總的說來它們是利用有機物作為供氫體的；著色菌科和綠菌科的菌則只能利用H2S和其他硫化物作為供氫體；綠絲菌科光合反應(yīng)的供氫體，既可利用有機物，又 可利用硫化物。光合細菌對碳源的利用著色菌科和綠菌科的菌能在光照厭氧條件下，利用C02為主要碳源，以還原態(tài)的無機化合物(如H2S)作為電子供體，固定 C02,進行光能自養(yǎng)生長。紅螺菌科的菌則主要以各 種有機物，尤其是還原性的低分子有機物作為供氫體

13、，在光照厭氧條件下進行光能異養(yǎng)生長。綠絲菌科的菌為兼性營養(yǎng)型，它們對C02和有機物都能很好地利用。紅螺菌科的菌在進行光能異養(yǎng)生長時，它們細胞物質(zhì)的碳素大部分來自有機碳化物，其中醋酸鹽是最大量地被利用的有機物。但當(dāng)被同化的有機物比細胞物質(zhì)處于更低的還原態(tài) 時，必須同時發(fā)生 C02的還原同化，以吸收來自有機質(zhì)的過剩電子，否則就不能保持氧化 還原的平衡。這從紅螺菌科的菌對醋酸與丁酸的代謝中得到證明。一般說來，紅螺菌科的菌在光照厭氧條件下同化C02，而在黑暗好氧條件下則通過有機物的氧化進行異養(yǎng)生活。以醋酸為例，在光照下進行光合作用時，它是光合反應(yīng)的供氫體：CH 3C00Na+H20+C02> 2

14、 (CH2O) +NaHC03在暗處進行異養(yǎng)生長時，醋酸鹽則為氧化同化作用的基質(zhì)：CH 3C00Na+0 2( CH2O) +NaHC0 3紅螺菌科的菌對有機物的利用范圍，因種而異，各具特征。利用這一點可進行分離菌株的簡易鑒定。PSB對生長因子的要求紅螺菌科的菌要求生長因子的種較多，它們對生長因子的要求因種而異。如球形紅菌(Rhodobacter sphaeroides)要求硫胺素、煙酸和生物素；沼澤紅假單胞菌(Rhodopseudomonas palustris)要求對氨基苯甲酸。著色菌科和綠菌科的菌不要求生長因子。但也有例外，如奧 氏著色菌(Chromatium Okenii )需要維生素

15、B12，培養(yǎng)基中缺少這種生長因子，它就不能生 長。3. PSB在生態(tài)系統(tǒng)中的地位和作用：PSB的分布PSB的分布非常廣泛，無論在土壤，還是淡水、海水中都有它的分布，甚至在高大90°C 的溫泉中，在終年冰封的南極海岸上，在含鹽量達30%的鹽湖里，也都曾找到它們的蹤跡。下表是從各種生境取樣測定得到的每克樣品中的PSB (主要為紅色非硫細菌)數(shù)。由表可知，PSB的生存量與生境中有機物含量的多少密切相關(guān)。在BOD<1ppm的河流里，PSB數(shù)在10個或10個以下；在BOD高達250ppm的水溝及活性污泥法的污水處理系統(tǒng)中，PSB數(shù)量可達到106107/g?？梢婋S著環(huán)境中有機物濃度的增加，

16、PSB數(shù)量也可能相應(yīng)地增多。各種試樣中的紅螺菌科光合細菌數(shù)(每克樣品)水溝(BOD 250ppm )106107湖泊(BOD 10ppm )102103河流(BOD 1.0ppm )+10污水廠(活性污泥)106107水田土壤105106海岸上103104我們在1978年和1979年曾從小河淤泥、菜場水溝、稻田、芋艿田、慈姑田、養(yǎng)豬場垃 圾堆，乃至污水處理廠的污水、污泥，豆制品廠、淀粉廠的陰溝污泥，中藥廠下水道污泥等 多種生境條件采取 24種樣品，進行光合細菌的分離。富集培養(yǎng)中，除中藥廠某一樣品外， 均觀察到了光合細菌的生長，檢出率達96%。進而從中分離得到光合細菌純培養(yǎng)27株，其中多株對豆制

17、品、淀粉等工廠的高濃度有機廢水顯示了較強的去除COD的能力。PSB是水域中重要的初級生產(chǎn)者根據(jù)Green湖(1969)和Medicine湖(1972)的調(diào)查，這兩個湖泊的PSB層中，被同化的碳素量分別為 240g/m2.年，和30g/ml年，各占初級生產(chǎn)總量的 85%和55%。已知Green 湖和Medicine湖具有光合作用活性的區(qū)域面積，分別為 0.25Km2和0.125Km2，則它們每年 由PSB同化的碳素量分別為 60噸和3.75噸。PSB與自然界硫素轉(zhuǎn)化循環(huán)PSB能利用太陽能，固定 CO2，合成有機物，是重要的初級生產(chǎn)者，這已如上所述。 不僅如此，它還能把 H2S、硫代硫酸鹽等氧化成

18、元素硫或硫酸，在自然界硫素循環(huán)中占有重 要地位。據(jù)報道，主要由于紅硫細菌和綠硫細菌的作用，能在20Km2的湖中，每年生成100噸硫磺。有人研究了在 Belovod湖中Chromatium的垂直分布與各種環(huán)境因子的關(guān)系。結(jié)果顯示，該湖的湖底常有多量 H2S產(chǎn)生，而Chromatium能利用H2S作為供氫體合成有機物，同時把H2S轉(zhuǎn)變成S。于是在水深14m處，氧分壓很低的情況下，Chromatium大量生長，成層狀分布，起著防止 H2S向上層擴散的作用。在土壤中，光合細菌氧化分解硫化物的本領(lǐng)也對陸生植物起著解毒作用或保護作用。例如，當(dāng)水稻從營養(yǎng)生長進入生殖生長時，水稻根部的氧化力增強，使根圈呈厭氧

19、狀態(tài)。這時硫酸還原菌迅速增殖，在水稻根際發(fā)生H2S以及腐胺、尸胺等的積累，從而使水稻根受到傷害。如果此時光合細菌大量生長，便能除去上述毒物，對水稻生長發(fā)生十分有利的影響。PSB在氮素循環(huán)中的作用光合細菌的大多數(shù)種類因能產(chǎn)生固氮酶，而具有固氮能力。近年來，還發(fā)現(xiàn)光合細菌中有的種具有脫氮活性。如球形紅假單胞菌(R.sphaeroides)S株和R.sphaeroides IL106株等，在有硝酸鹽存在時，能把它作為電子受體，而不是N源，通過硝酸還原酶和亞硝酸還原酶的作用，把NO3轉(zhuǎn)變成NO2NOtN2O最終還原成N2。由于這類光合細菌具有脫氮能力，因此在利用它處理高濃度有機廢水時，不僅能高效地去除

20、 BOD，同時也兼有去除 N的效果。4光合細菌菌體的營養(yǎng)成分和生理活性物質(zhì)由于PSB富含多種營養(yǎng)物質(zhì)和生理活性物質(zhì)，可利用作餌料、飼料和肥料，在農(nóng)業(yè)、 水產(chǎn)和畜禽飼養(yǎng)等方面都得到了成功的應(yīng)用。光合細菌菌體的營養(yǎng)組成PSB菌體富含營養(yǎng)物質(zhì)：其蛋白質(zhì)含量超過大豆；光合細菌菌體的營養(yǎng)組成粗蛋白質(zhì)(%)粗脂肪(%)可溶性糖類(%)粗纖維(%)灰分(%)紅色非硫 細菌65.457.1820.312.734.28小球藻53.766.3119.2810.331.52米7.430.9490.600.350.72大豆39.9919.3330.937.115.68光合細菌的B族維生素組成光合細菌的B族維生素種類豐

21、富，尤其是B12、葉酸、生物素等酵母中幾乎不含有的維生素種類在PSB中含量較多。PSB的B族維生素組成（微克/克）紅色非硫細菌圓酵母啤酒酵母Vit.B 11222050360Vit.B 25030603042Vit.B 65405025100Vit.B 1221一一煙酸1252005003101000泛酸3030200100葉酸60一3生物素65一一光合細菌的氨基酸組成從氨基酸的種類與組成來看，除了含S氨基酸的量較少外，其他各類氨基酸含量都不少，尤其是賴氨酸含量較為豐富。各種培養(yǎng)基培養(yǎng)的球形紅假單胞菌（Rp. Sphaeroides）氨基酸組成（mol%）ABCDEF賴氨酸4.35.15.35

22、.06.65.26.36.7組氨酸1.81.31.32.11.42.22.0精氨酸4.55.34.74.45.54.04.82.1天冬氨酸9.711.110.89.813.810.89.18.0蘇氨酸6.67.46.54.26.26.05.14.5絲氨酸5.25.55.83.15.55.48.96.4谷氨酸10.712.87.56.912.011.811.419.4脯氨酸5.25.34.93.25.24.74.610.5甘氨酸9.010.110.56.710.910.05.73.0丙氨酸11.013.112.28.114.811.98.35.0半胱氨酸+1.50.4纈氨酸6.26.87.35.

23、29.66.37.47.2甲硫氨酸0.82.82.42.24.02.63.02.1異亮氨酸3.74.75.04.36.44.85.35.1亮氨酸8.58.88.77.811.38.38.59.2酪氨酸2.42.93.02.54.02.72.83.9苯丙氨酸3.94.54.13.15.43.44.13.5色氨酸+1.00.9A：純培養(yǎng)基，B:豆?jié){，C:豆制品廢水，D :豬糞尿，E、F是作為比較的雞蛋和牛乳蛋白 （引自：北村博 等編著“光合成細菌”，日本 學(xué)會出版七A夕-）光合細菌含有豐富的輔酶Q作為生物體內(nèi)的一種重要生理活性物質(zhì)一輔酶Q,在PSB中的含量遠遠超過其他生物。PSB菌體中的輔酶 Q和

24、Vit.K （微克/克）輔酶QVit.K深紅螺菌UQio2069球形紅假單胞菌UQ103399沼澤紅假單胞菌UQ101774著色菌D菌株UQ72143588酵母UQ6259菠菜葉UQ103610玉米幼芽UQ104112二、光合細菌在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用效果由于PSB具有的種種生理、生態(tài)特性及其菌體所含有的豐富營養(yǎng)物質(zhì)和生理活性物質(zhì)， 使其在生態(tài)系統(tǒng)的能量流動和物質(zhì)的轉(zhuǎn)化循環(huán)中具有重要的作用，與環(huán)境中的各種有益生物顯示了很好的相容性。 經(jīng)過人們數(shù)十年的研究、 開發(fā)，光合細菌已在農(nóng)業(yè)、 水產(chǎn)、畜禽飼養(yǎng)、 環(huán)境保護等等領(lǐng)域得到成功的應(yīng)用。業(yè)已證明，PSB能固氮、能防止過量 N肥對作物的危害、有利于防止連作障

25、礙；有利于果實的著色、保鮮、增加甜味和維生素含量；因含有脯氨 酸、尿嘧啶、胞嘧啶等物質(zhì)，能增加水稻和多種經(jīng)濟作物的產(chǎn)量等等。以下就各種試驗、應(yīng) 用的實際效果作一概要介紹。1.PSB用于柿子，使產(chǎn)量增加，果色鮮艷，含糖量增加，味美。 施用PSB對富有柿的果重與成分的影響對照區(qū)處理區(qū)果數(shù)3243果重（Kg）7.18.2每果平均重（g）222191果色橙黃色朱橙色水分84.783.3糖度（Brix度）14.716.4還原糖量（占鮮重之%）10.8212.56非還原糖量（占鮮重 %）2.342.57全糖量（占鮮重之%）13.1615.132.用于柑橘，不僅使果重和含糖量增加， 而且使儲藏時間延長。某年

26、12月10日采收的果實, 對照的到下一年 2月中即自然腐敗，處理的則到第二年4月還沒有全部腐敗。PSB肥料對柑橘產(chǎn)量和品質(zhì)的影響對照區(qū)處理區(qū)每棵柑橘平均果數(shù)4448平均果重（g）96112總果重（g）42245376糖平均含量（%）8.388.87果皮中胡蘿卜素 平均含量（mg）1.912.203.用于番茄，使總果實數(shù)和重量比對照區(qū)增加1034%，Vit.Bi和Vit.C的含量也比對照的增加833%。施用PSB對番茄生長的影響莖葉重（干重g）根重（干重g）莖葉/根比砂耕對照57.715.03.85處理51.320.52.50土耕對照58.222.12.63處理55.130.31.82施用PSB

27、對番茄產(chǎn)量的影響總果數(shù)總果重（鮮重g）平均果重（鮮重g）砂耕對照14729 （100）52.0處理16805 （110）50.3土耕對照161049 （100）65.5處理221408 （134）64.0施用PSB對番茄果實中VB i和VC含量的影響VB 1（ mg，%）VC （mg, %）砂耕對照0.09（ 100）25.6（ 100）處理0.12（ 133）28.6（ 111）土耕對照0.16（ 100）30.2（ 100）處理0.18（ 112）32.6（ 108）4.用作水稻穗肥，有增加粒數(shù)和穗重的效果。水稻幼穗形成期施用 PSB的效果每穗粒數(shù)每穗重（g）1全穗重（g）對照（用NH4C

28、I追肥）66.61.5443.1處理87.92.0446.9（用PSB追肥）5. PSB肥料施用后，使土壤中放線菌數(shù)量增加，從而對病原性絲狀菌生長發(fā)生一定的抑制作 用。研究表明，PSB可轉(zhuǎn)化為供土壤放線菌很好利用的營養(yǎng)基質(zhì)，能促進農(nóng)業(yè)有益菌Streptomyces fradiae的增殖。這種放線菌對 Fusarium oxysporum （種危害性很大的植物病 原菌）具有很強的抑制作用。 因此通過對土壤施用 PSB，將有利于防止由植物病原性絲狀菌 引起的連作障礙。PSB的施用不僅有利于改善土壤菌群結(jié)構(gòu)組成，而且具有防止土壤酸化、降低導(dǎo)電度的作用，有利于防止溫室栽培中過高鹽類濃度及硝酸態(tài)氮的危害

29、。施用PSB肥料的番茄栽培3個月后土壤微生物的變化（對照為施用無機肥）（檢測數(shù)/g）細菌放線菌絲狀菌放線菌/絲狀菌比砂耕對照3.8*1051.0*105418.0*100.56處理59.0*1051.2*1044.0*103.0土耕對照8.5*1065.2*1055.0*1051.0處理616.3*10523.0*10515.0*101.56. 葉菜類作物紫角葉和蕹菜，噴施PSB后顯示出葉綠素濃度增加的效果，前者平均增加15.5%，后者平均增加 27.8%。PSB液肥對紫角葉、蕹菜葉綠素的影響材料組別葉綠素總量（mg/g FW）平均（mg/g FW）紫角葉對照0.88630.8991(Base

30、lla rubra)對照0.9124處理1.08811.0372處理0.9862蕹菜對照1.68441.7523(Ipomoea aquatica)對照1.8202處理2.40612.2399處理2.07367.PSB噴施于茶葉，可有效地促進茶芽的萌發(fā)與生長，使開采期提前710天。同時，對噴施的三種名茶都顯示了明顯的增產(chǎn)效果，增幅達1030%。該試驗于1994年早春在浙江杭州某名茶實驗農(nóng)場進行。試驗茶園3.5畝。供試的3個品種茶園均為無性系良種茶園。每個品種設(shè)4個處理，分別為稀釋 20倍、25倍、30倍的PSB，和稀釋125倍的高效復(fù)合稀土液（茶園常用葉面肥）。另設(shè)一個清水對照。一個處理面積0

31、.07畝，每個處理 2個重復(fù)。試驗小區(qū)設(shè)置保護行。試驗共噴施3次（2月25日、3月3日、3月14日）。結(jié)果如下表所示：PSB營養(yǎng)液對茶芽生長發(fā)育的影響一芽一葉 占總芽數(shù)%小區(qū)鮮葉 產(chǎn)量（Kg）折合畝產(chǎn)量（Kg/ 畝）提早開采 天數(shù)（天）百牙重（g）牙葉密度（個 /尺 2）PSB-06.62113543.1444.8610PSB-56.4789442.4234.578PSB-06.1581352.0929.867稀土 -1256.1065261.6723.864清水對照6.28319.50.8211.710PSB營養(yǎng)液對茶葉產(chǎn)量的影響品種試驗項目小區(qū)產(chǎn)量（Kg）折合畝產(chǎn)（Kg/畝）與對照比較（%

32、）早逢春PSB t207.21103.04115.84PSB t257.00100.00112.42PSB 4306.7095.81107.71稀土 -1256.4091.52102.89對照6.2288.95100迎霜PSB t204.8569.36122.78PSB t254.5765.35115.68PSB £04.5064.35113.91稀土 -1254.3462.06109.86對照3.9550.49100烏牛早PSB t204.4663.78134.33PSB t253.8555.06115.96PSB £03.6852.62110.83稀土 -1253.55

33、50.77106.93對照3.3247.481008.PSB在其他多種作物上的施用效果小麥施用PSB后，葉片肥厚、濃綠，分蘗增加、根系發(fā)達，成穗率提高，增產(chǎn)15%以上。同時，使小麥根腐病的發(fā)生受到抑制?；ㄉ陂_花前噴施 PSB，可促進分枝，提早開花，花量大，結(jié)果多，增產(chǎn) 2030%。茄子施用PSB后，產(chǎn)量增加14.1%。西瓜施用后不僅明顯增產(chǎn)，而且甜度增加，提早上市。果樹施用PSB （花期、幼果期）后能早生果，增加果實著色度，降低酸度，增加糖分。三、光合細菌在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用方法由于光合細菌的卓越性狀，近年來人們進行了大量的試驗和實際應(yīng)用，認識到PSB在農(nóng)業(yè)上具有適用性廣的特點，可在糧、棉、油、菜

34、、瓜、果、煙、茶、花卉等植物上使用， 并顯示促進生長、改善品質(zhì)等作用。尤其在當(dāng)前人們期待綠色食品并大力提倡有機農(nóng)業(yè)之際， 對人畜安全、無任何毒副作用、源于自然的環(huán)境有益微生物一一PSB植物營養(yǎng)液，更顯示出勃勃生機。人們依據(jù) PSB的多種功能和栽培植物的特性，并結(jié)合種植措施、環(huán)境等實際條 件，創(chuàng)造了豐富多樣的使用方法，取得了十分喜人的成績。例如，某種植香草類經(jīng)濟植物的大型園藝場，采用 PSB150倍稀釋液噴灑和根灌相結(jié)合的方法，有效地解決了幼苗移植時易發(fā)生根腐病、成活率低的難題，使各種香草的移栽成活率大大提高，而且發(fā)根快，生長迅速，提高了產(chǎn)量，改善了品質(zhì)。PSB在農(nóng)業(yè)中實際應(yīng)用時，可采用浸種、蘸

35、根、葉面噴施、根灌等方法，結(jié)合植物生長 發(fā)育各階段的栽培措施靈活應(yīng)用。150200倍。葉面噴施以PSB植物營養(yǎng)液含菌量為 10億/毫升計，使用時一般宜稀釋 宜710天一次；根灌則可結(jié)合灌溉進行。經(jīng)驗表明，在植物生長前期，PSB能促進植物根系大量新生，提高植物的成活率，可使植物提早進入生殖生長期。根系發(fā)達有利于提高作物的抗旱、抗?jié)衬芰?，為增產(chǎn)增收打下堅實基礎(chǔ)。某地茶農(nóng)使用 PSB后取得提早10天上市、增產(chǎn)增收、效益顯著的好成績，編了順 口溜：若要茶葉早，請用“催芽寶”，高興地 把PSB比作“催芽寶”。總之，只要使用得當(dāng)，定能豐收在望。四、農(nóng)業(yè)中應(yīng)用光合細菌的作用機理山西大學(xué)李俊峰等的“光合細菌對

36、農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的影響”研究報告，以其具有說服力的實驗結(jié)果，為光合細菌在農(nóng)業(yè)中應(yīng)用所顯示的良好效果及其作用機理，作了概括和總結(jié)。 該試驗于1996年9月至1997年10月在山東濰坊市蕘溝村進行，供試土壤為黃褐土，肥力 均勻。種植模式為冬小麥-夏玉米一年兩熟。試驗分 5個處理、1個對照。分別為：處理1.有機肥120 t/公頃.年；處理2.碳酸氫銨11.25 t、尿素4.5 t、過磷酸鈣11.25 t/公頃年；處理3.光合細菌180 Kg/公頃年；處理4.有機肥+光合細菌90Kg/公頃年，其中有機肥用量同處理1 ；處理5.化肥+光合細菌90Kg/公頃年，其中化肥用量同處理 2；對照為不施肥。各組隨機排

37、列，3次重復(fù)，小區(qū)面積 10.5m*3m。不同組之間設(shè)保護行。PSB菌液pH 8.0，活菌數(shù)16億/毫升。PSB處理區(qū)內(nèi)全生育期噴施 3次50倍稀釋液，每次用 PSB原液15Kg/公頃。不用PSB的噴等量清水。試驗得到以下結(jié)果：1. 光合細菌具有促進土壤微生物增殖的作用。試驗表明，各處理組的微生物總量均大于對照組，其中處理3比對照增加57.99%，顯示了 PSB促進土壤微生物增殖的作用。處理4比處理1、處理5比處理2微生物總量分別增加13.7%、35.13%,表明PSB與有機肥、無機肥合用依然表現(xiàn)出促進微生物增殖的作用。PSB對土壤中微生物總量的影響（mg/100g）項目CK處理1處理2處理3

38、處理4處理5生物總量38.4757.2942.3960.7876.5657.282. 光合細菌可在土壤中增殖， 并刺激土壤中固氮菌和放線菌的增殖，從而使土壤中有益菌數(shù)量大大增加。同時，使土壤中放線菌與真菌的比值增加，有利于減少病害，使土壤更健康。PSB對土壤中微生物區(qū)系的影響（108/g）處理光合細菌固氮菌放線菌真菌放線菌/真菌CK1.424.242.842.271.0912.486.445.274.631.1422.342.322.562.740.9335.275.745.863.491.6845.437.386.274.821.3054.213.233.413.830.893.光合細菌可使

39、土壤容重下降，有利于改善表層土壤的疏松程度。同時，光合細菌能明顯提 高土壤的陽離子交換量。光合細菌對土壤容重和陽離子代換量的影響土層（cm）CK處理1處理2處理3處理4處理5土壤容重0201.7921.7061.8901.7171.5111.730（g/cm3）20401.8041.7931.8811.7961.6081.803陽離子代換量0209.04210.0849.3149.94310.8879.180（mg/100g）20408.53710.0818.9729.56210.5428.6954.光合細菌的施用可以提高土壤有機質(zhì)含量，使020cm、2040cm 土層中的有機質(zhì)分別比對照高1

40、4.3%和30.5%，這與光合細菌自養(yǎng)合成有機物有關(guān)。光合細菌對土壤有機質(zhì)含量的影響（%）土層（cm）CK處理1處理2處理3處理4處理50201.2431.4431.2471.4211.6821.40720400.6920.6610.6170.9030.8210.6845.光合細菌能增加土壤中全氮和全磷的含量，在020cm和2040cm 土層中，分別比對照高26.99%、10.75%和35.16%、71.78%。全氮的增加與光合細菌及其他固氮菌的增加有關(guān)， 而全磷的增加則可能與異養(yǎng)微生物的代謝有關(guān)。光合細菌對土壤全氮、全磷含量的影響（%）項目土層（cm）CK處理1處理2處理3處理4處理5全氮含

41、量0200.05410.06920.06300.06870.07190.061020400.03720.04070.03300.04120.05140.0370全磷含量0200.04750.06430.06070.06480.06520.060720400.02410.04730.03870.04140.04930.03216. PSB能明顯改善土壤養(yǎng)分狀況，在020和2040cm 土層，與對照相比堿解氮分別提高41.36%和28.8% ；速效磷分別提高 26.24%和27.9% ；速效鉀含量分別提高 20.9%和34.6%。光合細菌對土壤堿解氮、速效磷、速效鉀含量的影響（ mg/Kg）項目土

42、層（cm）CK處理1處理2處理3處理4處理5堿解氮含量02047.24068.49058.93766.78076.59057.870204027.38036.91430.16935.27039.92031.300速效磷含量02022.52031.31029.30028.43032.91027.80020408.27010.96010.41410.58011.90010.180速效鉀含量02066.43086.30075.93380.30095.73083.930204044.36065.60055.63059.72074.37053.6707. 光合細菌能明顯提高作物產(chǎn)量，與對照相比，冬小麥增

43、產(chǎn)17.6 %，夏玉米增產(chǎn) 24.8% ,總產(chǎn)量增加21.3 % 。光合細菌對作物產(chǎn)量的影響（Kg/公頃）作物CK處理1處理2處理3處理4處理5冬小麥461156465173542262025623夏玉米475067475390593274336890合計93611239310563113521364512513已有的研究表明，光合細菌是地球生態(tài)系統(tǒng)中重要的初級生產(chǎn)者，在C、N固定及土壤硫素循環(huán)中均占有重要地位。它能利用可見紅外等較長波長的光能，將土壤中的硫氫化物和碳氫化物中的氫分離出來，與co2、n2等一起合成糖類、氨基酸類、維生素類、生理活性物質(zhì)等生物大分子物質(zhì)。 而且，光合細菌的生產(chǎn)力是

44、很高的。PSB在土壤中進行著無機光能增殖，這應(yīng)該是 PSB使土壤有機質(zhì)增加的重要原因之一。光合細菌能固氮，與其他固氮菌 相比它的能量來源于最廉價的光能，而且波長正好與植物吸收的波長不同，二者呈互補關(guān)系。光合細菌可在固氮、 固碳的同時，將植物不能吸收的光能導(dǎo)入土壤生態(tài)系統(tǒng)。由于光合細菌在土壤中的無機光能代謝增殖，大大刺激了固氮菌和放線菌等異養(yǎng)微生物的增加，使土壤中微生物總量增加。土壤中有機肥的施入，是這些異養(yǎng)微生物增殖的物質(zhì)基礎(chǔ)，因此有機肥與光合細菌結(jié)合施用效果最佳。土壤中有益微生物總量的增加，加速了土壤團粒結(jié)構(gòu)的形成， 和土壤養(yǎng)分的再生和有效化，從而為植物生長創(chuàng)造了良好的環(huán)境。這是光合細菌促進

45、農(nóng)業(yè)增產(chǎn)的最主要原因。五、光合細菌對殘留農(nóng)藥的處理效果日本的小林正泰進行了光合細菌處理殘留農(nóng)藥的試驗，其結(jié)果十分理想。1試驗方法 把各種農(nóng)藥按使用時稀釋濃度的2倍以上配置成試驗液，在該液中每升添加PSB的營養(yǎng)劑（N、P、K、NaCI、酵母浸出汁等），pH調(diào)至中性，把PSB按5 %接入其中，置于20°C左 右，輕微曝氣進行處理。通過測定TOC （總有機碳）的減少來考察PSB的活性和農(nóng)藥成分的降低。2試驗結(jié)果diazinon （二嗪農(nóng)、地亞農(nóng)）為有機磷系光譜殺蟲劑、殺螨劑，通常稀釋1000倍使用。本試驗采用 diazinon34的500倍稀釋液，按設(shè)定方法進行 PSB處理。結(jié)果見下表：pHTOC起始7.22032天后7.5655天后7.61210天后7.5V 1benomyl水合劑（苯菌靈、苯來特）為殺菌劑。通常使用 10002000倍稀釋液。試驗采用50 % benomyl的500倍稀釋液，按設(shè)定方法作 PSB處理。結(jié)果如下:pHTOC起始7.44242天后7.81125天后7.81510天后7.8V 1Thiuram 水合劑（福美聯(lián)）為有機碳殺菌劑，通常稀釋250倍使用。本試驗以80 %的Thiuram水合劑制成100倍稀釋