光合细菌在农业生产上的应用分析研究进展

1、光合细菌在农业生产上的应用研究进展 摘 要：光合细菌是一种优质的有机肥，在农业作物上施用具有独特的功效，与其他微生物 肥料相比，更具综合效 应。概述了光合细菌的性质，同时对光合细菌在农业中的作用以及在不同作物上的应用效果 进行了介绍和展望。 关键词：光合细菌；农业生产；应用 Recent Research on Application of Photosynthetic Bacteria on Agricultural Production Abstract ： Photosynthetic bacteria is a kind of high-quality organic fertiliz

2、er in agricultural crops, with unique functions and hare higher comprehensive effects compared with other microbial fertilizer. The character of photosynthetic bacteria was summarized in this paper ， meanwhile the functions of photosynthetic bacteria and the applied effects on agriculture were descr

3、ibed and expected in this paper. Key words ： Photosynthetic bacteria； Agricultural production； Application 由于农业上大量使用无机肥料与化学农药，造成土壤残 留农药的毒害，土壤盐化、板结严重，土壤肥力趋于衰竭；与 此同时，随着人们保健及环保意识的增强，人们对食品的要 求不仅局限于数量和品种，更注重质量。针对此种现状，开 发绿色食品是解决环境污染、保持农业可持续发展和提高城 乡人民生活质量的根本途径。生产绿色食品的关键是生产 过程无污染，应避免农药、肥料等造成的环境内部污染，应利 用生物技术

4、防治。光合细菌因其本身特有的生理生化性质， 使其既具有理论意义又具有实用价值，成为现代生物技术研 究的热点之一。 1 光合细菌的性质 光合细菌Photosynthetic Bacteria，简称PSE）是地球上 最早出现、具有光能生物合成体系的原核生物 1 。光合细菌 虽然个体极小，约为小球藻的5左右，但却是自然界中重 要的微生物类群，它与其他光合生物一起构成了自然界生态 系统中的原始生产者。在厌氧光照条件下，光合细菌以氢或 有机物为供氢体，固定二氧化碳进行光合作用，也利用低级 脂肪酸、醇、醣类及某些芳香族化合物作碳源进行光合作用； 同时光合细菌具有固氮、氧化分解硫化物和胺类等有毒物质 的生理

5、生态特性。光合细菌在其所处环境的碳素循环和物 质的转化中起着重要作用，因此光合细菌在农业上的应用已 成为近年研究利用微生物资源的重要内容 2-6 。 2 光合细菌在农业生产中的作用 光合细菌在改善植物营养、增加土壤肥力和抑制病原微 生物生长等方面均有重要作用 7 。 2.1 增强作物的光合作用 光合细菌在有光照缺氧的环境 中能进行光合作用，利用光能同化二氧化碳。这不仅为自身 细胞生长提供了所需的碳源，而且通过食物链使这些碳源又 被其它生物利用。同时光合细菌能刺激作物分泌氨基乙酰 丙酸物质，该物质是合成叶绿素的必需成分，大量氨基乙酰 丙酸物质的形成促进了叶绿素的合成，增强了光合强度，提 高了光合

6、效率。而光合细菌所产生的许多促生长因子、维生 素、辅酶 Q 和光合色素等，可激活植物细胞的活性，提高作物 光合作用的能力。 2.2 提高作物的固氮能力 光合细菌有固氮能力，在固氮 酶的催化作用下，能固定分子氮，生成氨。同时，光合细菌还 能与其它根瘤菌联合固氮。菌体分泌的胞外组分有益于微 生物生长，对根瘤细菌有刺激作用，促进放线菌和固氮菌大 量繁殖，固氮菌增多有利于产生更多的生理活性物质，增强 根系的固氮作用，增进土壤生物固氮，提高土壤肥力。因而 在氮素循环中，光合细菌起桥梁作用。 2.3 促进花芽形成、果实膨大和作物早熟 光合细菌富含 脯氨酸和尿嘧啶，这些物质作用于作物的生殖生长期，能促 进花

7、芽形成，提高结实率，同时提高果实品质；光合细菌所含 类胡萝卜素能使植物花、果实的颜色的色度相应增加；光合 细菌大量繁殖使作物植株表面生态层中有益微生物的含量 巨增，大量有益微生物的活动，改善土壤盐化、板结，有利于 根系发育，促使作物茎秆粗壮、根系发达、叶色浓绿；光合细 2619 卷 04 期 菌的分泌物、代谢物和菌体分解产物能刺激作物根系对养分 吸收，改善植物营养条件，促进生长，促进作物早熟。另外， 光合细菌在黑暗条件下能分解许多有机化合物，促进土壤、 肥料中某些养分有效化，从而在有机质矿质化过程中做出了 贡献，改善了土壤结构和养分状况。 2.4 提高作物抗毒、抗病能力 大量使用化肥和农药使土

8、 壤出现残留毒性，抑制了根系的生长发育。光合细菌能有效 降解或氧化土壤中的残留农药、硫化氢和胺类等有毒化合 物，对土壤起一定解毒作用，从而避免或减少上述毒物在农 作物中的积累，保证农副产品的质量。光合细菌的一些活性 菌株还含有抗细菌、抗病毒的物质，它在光照及黑暗条件下 均有钝化病毒致病的能力以及抑制病原菌的能力，可在一定 程度上起到抗植物病害的作用。光合细菌还改变土壤中的 微生物区系，使土壤中的固氮菌、放线菌、根瘤菌等增加，使 土壤中的丝状真菌减少，固氮菌的增殖能增进土壤生物固 氮、增加土壤中生长刺激素和病菌抑制物的含量，放线菌的 增多有利于土壤中抗菌素和激素类物质的增加，有利于清除 和防治由

9、丝状真菌引起的植物病害，对各种病害起一定的抑 制作用。另外，光合细菌还能促进作物对各种养分的吸收， 从而使植物体中各种必需元素的含量增加，这些必需元素是 植物体中各种酶的激活剂，它们的增加能促进蛋白质、纤维 素等物质的合成，从而能提高作物的产量和抗病能力。 3 光合细菌在农业生产中的应用 光合细菌具有独特的特性，是一种新型的“药+肥”型农 用生物制品 8-9 ，对发展无公害生态农业生产具有重要意义， 应在农业生产上大力提倡。 3.1 在蔬菜种植中的应用效果 近年来，光合细菌在蔬菜 种植中得到广泛应用。施用光合细菌菌肥不仅能够促进植 株生长，还能提高植物产量和品质。谢修志等 10 在大田生产 条

10、件下研究光合细菌对叶类蔬菜上海青、黑叶白、小白菜、菜 心、芥菜和生菜品质的影响，结果表明，光合细菌菌剂能显著 提高叶类蔬菜的可溶性糖和维生素C含量，降低对人体有害 的硝酸盐含量。谷军等 11 的实验表明：施用光合细菌菌肥 10mL/m 2 ）使辣椒的平均株高增加 10.5% ， V C 含量增加 21%， 产量增加 24%；而在早春番茄上施用光合细菌菌肥用量 10mL/m 2 ），株高比对照高 11.4%，产量增加 18.4%，果实硝酸 盐含量降低29%维生素C含量增加35.4%，亚硝酸盐含量降 低 78%；另外果实口感好，含水量低。陈克等 12 将光合细菌 用于黄瓜实验，结果 PSB处理的大

11、田黄瓜植株在株高、茎粗、 株幅、叶数上分别比对照增大 58.61 、 38.27%、30.34%、 29.57%。同时，PSB处理的黄瓜枯萎数少而座果数多。而在 大棚黄瓜实验中，PSB处理区的植株的茎粗、株幅、叶数分别 比对照的大 17.85%、 7.57%、40.30%。夏清等 13 将光合细菌 菌液喷施于甜椒，甜椒叶绿素a、b 含量和叶绿素总量均明显 高于对照； 50 倍光合菌液处理平均光合速率比对照高 82.1%，甜椒个数、产量分别比对照增产39.96%和 133.26%， 过氧化氢酶活性提高了 l5.75 倍，且经光合菌液处理的甜椒 色泽鲜艳浓绿而肉质厚实，品质优良。另外，光合细菌菌液

12、 对早熟甘蓝及油菜也有明显的增产作用，使早熟甘蓝及油菜 分别增产 12.64%31.49%和 22.95%48.43% 14 ，彭智平 15 在菜心上喷洒光合菌剂，发现光合菌剂具有提高菜心品质的 效果，维生素 C和可溶糖含量增加 15.5%和17.7%,菜心硝酸 盐含量降低 7.85%。 3.2 在大田作物种植中的应用效果 光合细菌不仅在蔬菜 种植中应用广泛，在大田作物中的研究也屡见报道。光合细 菌是水稻等作物根际有效的联合固氮菌群 16 ，能促进水稻生 长发育及产量的增加。施用PSB菌剂可提高水稻叶绿素含 量 0.05%，使水稻增产 10.3% 17 。王秋菊等 18 采用不同浓度 的光合细

13、菌PSB菌液对龙庆稻1号水稻种子做浸种处理， 研究其对水稻种子萌发的影响。结果表明： 100 倍光合细菌 稀释液可提高种子的发芽率，并且适当浓度的PSB处理会提 高水稻种子萌发过程中淀粉酶活性和可溶性蛋白含量，降低 丙二醛的含量，对细胞膜具有一定的保护和修复作用，改善 水稻种子的生理生化代谢。同时光合细菌能促进稻田土壤 微生物的增加，施用光合细菌与无机氮肥相比，明显地促进 土壤细菌和放线菌的增殖。据检测，每1g 土壤细菌总数比 对照增加1.8 X 10 7 个，放线菌增加 1.1X10 6 个，固氮菌增加 1.9X l0 5 个 19-20 吴小平等 21 将光合细菌用于大豆种植中，结果喷施光

14、合 细菌可促进大豆对土壤养分的吸收，收获时土壤中的有机 质、全N、全K、速N、速P、速K的含量和CEC值分别减少 17.71%、 26.12%、 6.17%、 16.67%、 3.42%、 14.28%和 23.95%， 而大豆植株养分中的氧化钾、全氮、五氧化二磷、粗蛋白质分 别增加 1.55%、 14.12%、 9.33%、 17.79%，另外光合细菌能使大 豆增产 52.2%，叶绿素含量比对照增加25.8%，还能增加大豆 的蛋白质及氨基酸含量。 PSB菌剂对玉M亦有明显的肥效。施用PSB菌剂的不 同制剂可使玉 M叶绿素含量提高0.03 0.01)%光合作用强 度增加18.0%99.7%，根

15、际土提高3.6%52.0%。叶绿素含 量的增加有利于提高叶片的光合能力和干物质积累，而根际 固氮活力的提高则可增加其根际养分的生物有效性和提高 土壤肥力。结果表明，大田玉M产量增产10.3 2.6 ) %盆 栽玉M单菌培养物有22.2%的菌株具有显著增产效果 17 。 3.3 在其他作物种植中的应用效果 光合细菌在一些果树 和经济作物种植中也有明显的效果。侯万发等 22 以光合 细菌灌根加叶面喷施方式来处理草莓，结果PSB处理的草 莓植株比对照提前 7d 成熟，平均产量 8.25kg/667m 2 ，比对照 7.5kg/667m 2 增产 10%。 史清亮等 17 将稀土化合物引入到PSB制剂

16、中，在葡萄上 施用也取得了明显效果，其中坐果率提高 0.1%1.3%，穗果 重增加 1.7% 7.9%，百果重增加 2.5% 3.4%。果实可溶性 固形物含量提高 0.65%。 烟草施用光合细菌后，植株重、根重显著增加，增产 13.6%。光合细菌同时还影响烟草的生理特性，使烟草提早 现蕾。光合细菌能诱导烟草产生抗病毒感染的活性，喷洒光 合细菌 3 次后接种烟草花叶病毒，以后每隔 下转 42 页) 王慧娟等 光合细菌在农业生产上的应用研究进展 27 安徽农学通报， Anhui Agri. Sci. Bull. 2018， 1904) 2.37%，居参试品种第 8 位。 该品种株型紧凑，上部叶片中

17、宽，挺举，叶缘红色，气生 根中等发达，茎秆较粗壮，花丝淡红色，雄性分支多；株高、穗 位均适中，果穗夹角小，果柄短，抗倒伏能力强，抗病性较好， 成熟期保绿度好，活棵成熟。熟期比对照晚2d,属中熟品 种。果穗筒形，轴白色，籽粒黄色，半硬粒型，品质优良，商品 性好。果穗短小,穗行数一般,行粒数较多,出籽率较高,千 粒重低。综合一般。 3.9 SY2018- 9 平 均 产 量 612.2kg/667m 2 ,比 对 照 增 产 4.35%,居参试品种第 2位。 该品种株型紧凑,上部叶片中宽,叶尖下披,气生根发 达,茎秆较粗壮,花丝淡红色,雄性分支多；株高、穗位均适 中,果穗夹角小,果柄短,抗倒伏能力

18、强,抗病性较好,成熟期 保绿度好，活棵成熟。熟期比对照晚2d,属中熟品种。果穗 筒形,轴白色,籽粒黄色,半硬粒型,品质优良,商品性好。果 穗大小均匀,穗行数、行粒数、出籽率一般,千粒重较高。综 合较好。 3.10 SY2018-10 平均产量 601.7kg/667m 2 ,比对照增产 2.56%,居参试品种第 5 位。 该品种株型紧凑,上部叶片中宽,叶尖下披,气生根发 达,茎秆粗壮,花丝淡红色,雄性分支多；株高、穗位均适中, 果穗夹角小,果柄短,抗倒伏能力强,抗病性差,成熟期保绿 度好，活棵成熟。熟期比对照晚 2d,属中熟品种。果穗筒 形,轴白色,籽粒黄色,半硬粒型,品质优良,商品性好。果穗

19、 短小,穗行数,行粒数较少,出籽率一般,千粒重高。综合一 般。 责编：徐世红） 上接 27 页） 2d喷洒1次，连续喷7次。结果对照组 8d后出 现病症,光合细菌处理组 10d 后才出现病症,且病症比较轻 微。在喷洒光合细菌的情况下,病毒造成的干物质积累量减 少 3.4%；而未喷洒光合细菌时,病毒造成的干物质积累量减 少了 22 20 3.4 其他作用 光合细菌起到增产增收作用的同时,还在 降解农药残留及蔬菜保存中发挥着作用。杨绍斌等 23 研究 了复合光合细菌对农药的降解效果，结果表明，不同浓度的 复合光合细菌均能有效降解棚菜杀虫剂。同时复合光合细 菌对降解百菌清也有较好的效果，当喷洒复合光

20、合细菌浓度 为 1 x 10 4 个/mL时效果最佳，大肠杆菌生长旺盛，说明洗脱液 中的农药被有效地降解了。白红娟 24 研究了不同理化因素 对光合细菌球形红细菌提高铅、镉和呋喃丹复合污染土壤酶 活性的影响。结果表明，在最佳条件下，过氧化氢酶和脲酶 的活性分别相对提高 3.17%和 53.26%。为光合细菌修复重 金属及农药土壤污染的推广应用提供实验依据。谷军等 11 研究了光合细菌菌肥对保存蔬菜中硝酸盐和亚硝酸盐含量 的影响，结果存放于 4C冰箱中20d的番茄取出后，发现对照 组果实样品全部腐烂，而施以光合细菌肥料组未见腐烂果。 可见光合细菌肥料有延长保存期的作用。 4 结论 光合细菌是一种

21、优质的有机肥，在农业作物上施用具有 其独特功效，与其他微生物肥料相比，更具综合效应，其作为 微生物肥料在农业上将有广阔的发展前景。 参考文献 1 韩菲菲，汪以真 . 光合细菌的功能及其在动物养殖中的应用J. 饲料博览， 2003， 1 27）： 6-8 2 刘茵 . 光合细菌培养研究 J. 大连轻工业学院学报， 1993， 12 2）： 37-41 3 王应铨 . 光合细菌培养技术探讨 J. 土壤通报， 1989， 1）：9-11 4 刘如林 . 光合细菌及应用 M. 北京：中国农业科技出版社， 1991： 182-186 5 陈世阳 . 光合细菌的特性及其开发利用 J. 中国微生态学杂 志，

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