光合细菌及其在农业中的应用

1、光合细菌及其在农业中的应用光合细菌（Photosynthetic Bacteria，略作PSB）是一大类能进行光合作用的原核生物的总称。除蓝细菌外，都能在厌氧光照条件下，进行不产氧的光合作用。根据“伯杰氏细菌鉴定手册”（第9版），不产氧型的光合细菌可分成以下6类，27属：l 着色菌科（Chromatiaceae）（又称红色硫细菌、紫硫细菌），含9个属；l 外硫红螺菌科（Ectothiorhodospiraceae），含1属；l 红色非硫细菌（Purple nonsulfur bacteria），即原红螺菌科（Rhodospirillaceae），含6属；l 绿硫细菌（Green sulfur

2、bacteria）即原绿菌科（Chlorobiaceae），含5个属；l 多细胞绿丝菌（Multicellular filamentous green bacteria），即原绿丝菌科（Chloroflexaceae），含4属；l 盐杆菌（Heliobacterium），含2个属。由于光合细菌在物质转化循环中的重要作用，以及菌体含有的丰富营养，使这类古老的微生物成为近二、三十年来人们开发利用的一大热点。大量的研究成果表明，光合细菌在农业、水产、污染治理与资源化等方面，有着巨大的实用价值，应用前景十分广阔。以下就光合细菌的主要性状、在农业等领域的应用、方法、作用原理等，作一简要介绍。一、 光合细

3、菌的主要特征1光合细菌的形态学特征PSB培养物的颜色PSB因含有光合色素（细菌叶绿素、类胡萝卜素）而呈现一定颜色。除少数例外，一般说来，红螺菌科和着色菌科的菌呈红、粉红、橙黄、紫色或茶褐色；绿菌科和绿色丝状菌科的菌呈绿色。红螺菌科和着色菌科的的培养物之所以呈现有黄色到紫色的各种鲜艳的颜色，这是由类胡萝卜素高浓度蓄积并掩盖了细菌叶绿素的色调而形成的。少数类胡萝卜素含量少的菌，或缺乏类胡萝卜素的变异株，便会显示细菌叶绿素的蓝绿色。每个菌种各有自己的颜色，但由于培养条件的不同，其颜色会发生变化。例如，球形红菌（Rhodobacter sphaeroides）和荚膜红菌（Rhodobacter cap

4、sulatus）的厌氧液体培养物呈茶褐色，半好氧培养物呈红色。这是由于氧的存在使细胞内类胡萝卜素组成发生变化的缘故。PSB细胞形状与大小PSB菌体形态极其多样，有球状、卵状、杆状、弧状、螺旋状、环状、半环状、丝状，以及链状、锯齿状、格子状、网篮状等等。不仅不同的菌种有多种多样的形态，就是同一种类也往往由于培养条件和生长阶段等不同而使细胞形态发生变化。尽管如此，许多菌种在细胞形态上仍然是各具特征的。如球形红菌（Rhodobacter sphaeroides）的细胞为球状；红微菌属（Rhodomicrobium）细菌的细胞丝相连；绿突菌属（Prosthecochloris）的细胞为具突起之球菌等等

5、。细胞的大小因种类不同而变化很大。如Rhodocyclus gelatinosus在0.40.5*12微米，Chromatium okenii的细胞则大得多，大体在4.56.0*310微米。一般说来，红螺菌科细胞的大小为0.60.7*110微米；着色菌科细胞大小为13*215微米；绿菌科细胞大小为0.71*12微米。光合作用器官PSB的细胞内存在着载色体（chromatopheres）或绿菌泡囊（chlorobium vesicles），光合色素是它们的基本组成部分。它们是光合细菌吸收光能并转变成化能，即进行光合磷酸化作用的所在部位。载色体由细胞膜陷入细胞质内而形成，与细胞膜成连续的状态。在红

6、螺菌科和着色菌科的细菌体内，载色体因菌种不同而分别呈小胞状体、薄片状或管状。绿菌泡囊是绿菌科和绿丝菌科的菌种细胞内的光合作用器官，它分散地附着于细胞膜下，是由一层膜包起来的、独立存在于细胞内的小胞状体。运动方式红螺菌科与绿丝菌科的菌具运动性，绿菌科的菌为非运动性，着色菌科中的菌种两者都有。那些具有运动性的菌种往往由于温度、光照强度、pH等等培养条件的变化而可成为非运动性的。大多数菌的运动都由鞭毛运动而产生。多数为极生鞭毛，如度光红螺菌（Rhodospirillum photometricum）和奥氏着色菌（Chromatium okenii）等具有较粗的囊状的极生鞭毛。也有少数为周毛，如红微菌

7、属（Rhodomicrobium）的新生细胞即以周生鞭毛运动。此外，还有滑走运动和痉挛式（jerky movement）运动类型。如绿丝菌（Chloroflexus）即以滑行运动方式进行运动。分裂方式PSB的绝大多数种类都以2分裂进行繁殖，仅有少数例外。一种例外是出芽分裂方式，子细胞与母细胞之间有柄相连。如范尼氏红微菌（Rhodomicrobium Vannielii）和沼泽红假单胞菌（Rhodopseudomonas palustris）等菌种。后者进行出芽繁殖时，其母细胞于鞭毛的相对极处产生纤细的管子，管子末端膨大形成芽体，子细胞与母细胞同样大小，两者又发生不同步的分裂，结果形成玫瑰花饰的

8、细胞丛。还有一种例外的分裂方式是进行极性伸长分裂（polar clongation），可见于绿菌科的暗网菌属（Pelodictyon）。2光合细菌的生理特征PSB的色素及其作用PSB在自然界生态系统中，与其他光合生物一样是初级生产者，具有固定太阳能、同化CO2、制造有机物的本领。这是一个通过光合磷酸化作用将光能变成化能的过程。该过程需要光合色素作媒介。与蓝细菌和真核光合生物不同，光合细菌的光合色素包括细菌叶绿素和类胡萝卜素两大类。细菌叶绿素（Bchl）Bchl是PSB中主要的光合色素，它不仅是光合反应中心的主要成分，而且与类胡萝卜素等共同构成天线色素复合物。当天线色素复合物吸收光并传递到光合作

9、用中心时，那里的Bchl分子便吸收光子处于激发状态，进而放出具有高能水平的电子，通过电子传递系统的传递，最终又由Bchl*接受而回复至基态。在电子传递过程中与磷酸化作用相偶连而产生ATP。（见图）.类胡萝卜素类胡萝卜素是PSB色素系统中的重要成分。它的作用有三：其一，是作为光合反应的辅助色素，把吸收的光能传递给Bchl。其二，是起光氧化的保护剂作用，即保护光合作用器官及Bchl，使它们免受强光的伤害。第三，类胡萝卜素的组成成分和数量多少，影响吸收光谱波长，对菌体呈现的颜色起决定作用。迄今已分离的类胡萝卜素有30种以上。这些色素的生物合成途径和影响因素大多已搞清，有可能成为一种十分理想的天然色素

10、资源而得到开发利用。PSB的环式光合磷酸化 X UQ Cyt.b ADP+Pi光 e- ATP Cyt.C天线色素复合物 BChl*光反应中心P890PSB的BChl及其吸收波长BChl吸收波长 （微米）a805，850890b835850，10201040c745760d725745e715725（把菌体分散在60%蔗糖溶液中测定）PSB的获能形式PSB的获能形式有以下几种类型：通过光合作用获得能量只要供氢体和碳源合适，所有的PSB都能在光照厌氧条件下，通过光合磷酸化过程获得能量。通过脱氮或发酵获得能量这是红螺菌科的某些种所具有的一种获能方式。通过好氧呼吸作用获得能量这是在有氧条件下进行的，

11、从有机物的氧化磷酸化中取得的能量。不同类型的PSB其获能形式有很大差异，其中仅有红螺菌科的菌兼有上述三种类型。另外，PSB在利用光能进行光合反应时，由于用以还原CO2的供氢体的不同，可把它们的光合反应归纳为三类：一类以H2S为还原CO2的供氢体；另一类以硫代硫酸盐为还原CO2供氢体；再一类以有机物为供氢体。光合细菌供氢体的差别，乃是分类上的重要特征。红螺菌科的菌尽管在H2S浓度很低时也能利用H2S，但总的说来它们是利用有机物作为供氢体的；着色菌科和绿菌科的菌则只能利用H2S和其他硫化物作为供氢体；绿丝菌科光合反应的供氢体，既可利用有机物，又可利用硫化物。光合细菌对碳源的利用着色菌科和绿菌科的菌

12、能在光照厌氧条件下，利用CO2为主要碳源，以还原态的无机化合物（如H2S）作为电子供体，固定CO2，进行光能自养生长。红螺菌科的菌则主要以各种有机物，尤其是还原性的低分子有机物作为供氢体，在光照厌氧条件下进行光能异养生长。绿丝菌科的菌为兼性营养型，它们对CO2和有机物都能很好地利用。红螺菌科的菌在进行光能异养生长时，它们细胞物质的碳素大部分来自有机碳化物，其中醋酸盐是最大量地被利用的有机物。但当被同化的有机物比细胞物质处于更低的还原态时，必须同时发生CO2的还原同化，以吸收来自有机质的过剩电子，否则就不能保持氧化还原的平衡。这从红螺菌科的菌对醋酸与丁酸的代谢中得到证明。一般说来，红螺菌科的菌在

13、光照厌氧条件下同化CO2，而在黑暗好氧条件下则通过有机物的氧化进行异养生活。以醋酸为例，在光照下进行光合作用时，它是光合反应的供氢体：CH3COONa+H2O+CO22（CH2O）+NaHCO3在暗处进行异养生长时，醋酸盐则为氧化同化作用的基质：CH3COONa+O2（CH2O）+NaHCO3红螺菌科的菌对有机物的利用范围，因种而异，各具特征。利用这一点可进行分离菌株的简易鉴定。PSB对生长因子的要求红螺菌科的菌要求生长因子的种较多，它们对生长因子的要求因种而异。如球形红菌（Rhodobacter sphaeroides）要求硫胺素、烟酸和生物素；沼泽红假单胞菌（Rhodopseudomona

14、s palustris）要求对氨基苯甲酸。着色菌科和绿菌科的菌不要求生长因子。但也有例外，如奥氏着色菌（Chromatium Okenii）需要维生素B12，培养基中缺少这种生长因子，它就不能生长。3PSB在生态系统中的地位和作用：PSB的分布PSB的分布非常广泛，无论在土壤，还是淡水、海水中都有它的分布，甚至在高大900C的温泉中，在终年冰封的南极海岸上，在含盐量达30%的盐湖里，也都曾找到它们的踪迹。下表是从各种生境取样测定得到的每克样品中的PSB（主要为红色非硫细菌）数。由表可知，PSB的生存量与生境中有机物含量的多少密切相关。在BOD<1ppm的河流里，PSB数在10个或10个以

15、下；在BOD高达250ppm的水沟及活性污泥法的污水处理系统中，PSB数量可达到106107/g。可见随着环境中有机物浓度的增加，PSB数量也可能相应地增多。各种试样中的红螺菌科光合细菌数（每克样品）水沟（BOD 250ppm） 106107湖泊（BOD 10ppm） 102103河流（BOD 1.0ppm） +10污水厂（活性污泥） 106107水田土壤 105106海岸上 103104我们在1978年和1979年曾从小河淤泥、菜场水沟、稻田、芋艿田、慈姑田、养猪场垃圾堆，乃至污水处理厂的污水、污泥，豆制品厂、淀粉厂的阴沟污泥，中药厂下水道污泥等多种生境条件采取24种样品，进行光合细菌的分离

16、。富集培养中，除中药厂某一样品外，均观察到了光合细菌的生长，检出率达96%。进而从中分离得到光合细菌纯培养27株，其中多株对豆制品、淀粉等工厂的高浓度有机废水显示了较强的去除COD的能力。 PSB是水域中重要的初级生产者根据Green湖（1969）和Medicine湖（1972）的调查，这两个湖泊的PSB层中，被同化的碳素量分别为240g/m2.年，和30g/m2.年，各占初级生产总量的85%和55%。已知Green湖和Medicine湖具有光合作用活性的区域面积，分别为0.25Km2和0.125Km2，则它们每年由PSB同化的碳素量分别为60吨和3.75吨。 PSB与自然界硫素转化循环PSB

17、能利用太阳能，固定CO2，合成有机物，是重要的初级生产者，这已如上所述。不仅如此，它还能把H2S、硫代硫酸盐等氧化成元素硫或硫酸，在自然界硫素循环中占有重要地位。据报道，主要由于红硫细菌和绿硫细菌的作用，能在20Km2的湖中，每年生成100吨硫磺。有人研究了在Belovod湖中Chromatium的垂直分布与各种环境因子的关系。结果显示，该湖的湖底常有多量H2S产生，而Chromatium能利用H2S作为供氢体合成有机物，同时把H2S转变成S。于是在水深14m处，氧分压很低的情况下，Chromatium大量生长，成层状分布，起着防止H2S向上层扩散的作用。在土壤中，光合细菌氧化分解硫化物的本领

18、也对陆生植物起着解毒作用或保护作用。例如，当水稻从营养生长进入生殖生长时，水稻根部的氧化力增强，使根圈呈厌氧状态。这时硫酸还原菌迅速增殖，在水稻根际发生H2S以及腐胺、尸胺等的积累，从而使水稻根受到伤害。如果此时光合细菌大量生长，便能除去上述毒物，对水稻生长发生十分有利的影响。PSB在氮素循环中的作用光合细菌的大多数种类因能产生固氮酶，而具有固氮能力。近年来，还发现光合细菌中有的种具有脱氮活性。如球形红假单胞菌（R.sphaeroides）S株和R.sphaeroides IL106株等，在有硝酸盐存在时，能把它作为电子受体，而不是N源，通过硝酸还原酶和亚硝酸还原酶的作用，把NO3转变成NO2

19、NON2O最终还原成N2。由于这类光合细菌具有脱氮能力，因此在利用它处理高浓度有机废水时，不仅能高效地去除BOD，同时也兼有去除N的效果。4光合细菌菌体的营养成分和生理活性物质由于PSB富含多种营养物质和生理活性物质，可利用作饵料、饲料和肥料，在农业、水产和畜禽饲养等方面都得到了成功的应用。光合细菌菌体的营养组成PSB菌体富含营养物质：其蛋白质含量超过大豆；光合细菌菌体的营养组成粗蛋白质（%）粗脂肪（%）可溶性糖类（%）粗纤维（%）灰分（%）红色非硫细菌65.457.1820.312.734.28小球藻53.766.3119.2810.331.52米7.430.9490.600.350.72大

20、豆39.9919.3330.937.115.68光合细菌的B族维生素组成光合细菌的B族维生素种类丰富，尤其是B12、叶酸、生物素等酵母中几乎不含有的维生素种类在PSB中含量较多。PSB的B族维生素组成（微克/克）红色非硫细菌圆酵母啤酒酵母Vit.B11222050360Vit.B25030603042Vit.B65405025100Vit.B1221烟酸1252005003101000泛酸3030200100叶酸603生物素65光合细菌的氨基酸组成从氨基酸的种类与组成来看，除了含S氨基酸的量较少外，其他各类氨基酸含量都不少，尤其是赖氨酸含量较为丰富。各种培养基培养的球形红假单胞菌（Rp. Sp

21、haeroides）氨基酸组成（mol%）ABCDEF赖氨酸4.35.15.35.06.65.26.36.7组氨酸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苏氨酸6.67.46.54.26.26.05.14.5丝氨酸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.

22、114.811.98.35.0半胱氨酸+1.50.4缬氨酸6.26.87.35.29.66.37.47.2甲硫氨酸0.82.82.42.24.02.63.02.1异亮氨酸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:纯培养基，B：豆浆，C：豆制品废水，D：猪粪尿，E、F是作为比较的鸡蛋和牛乳蛋白（引自：北村博 等编著“光合成细菌”，日本 学会出版）光合细菌含有丰富的辅酶Q作为生物体内的一种重要生理活性物质

23、辅酶Q，在PSB中的含量远远超过其他生物。 PSB菌体中的辅酶Q和Vit.K（微克/克）辅酶QVit.K深红螺菌UQ10 2069球形红假单胞菌UQ10 3399沼泽红假单胞菌UQ10 1774着色菌D菌株UQ7 2143588酵母UQ6 259菠菜叶UQ10 3610玉米幼芽UQ10 4112二、 光合细菌在农业中的应用效果由于PSB具有的种种生理、生态特性及其菌体所含有的丰富营养物质和生理活性物质，使其在生态系统的能量流动和物质的转化循环中具有重要的作用，与环境中的各种有益生物显示了很好的相容性。经过人们数十年的研究、开发，光合细菌已在农业、水产、畜禽饲养、环境保护等等领域得到成功的应用。

24、业已证明，PSB能固氮、能防止过量N肥对作物的危害、有利于防止连作障碍；有利于果实的着色、保鲜、增加甜味和维生素含量；因含有脯氨酸、尿嘧啶、胞嘧啶等物质，能增加水稻和多种经济作物的产量等等。以下就各种试验、应用的实际效果作一概要介绍。1.PSB用于柿子，使产量增加，果色鲜艳，含糖量增加，味美。施用PSB对富有柿的果重与成分的影响对照区处理区果数3243果重（Kg）7.18.2每果平均重（g）222191果色橙黄色朱橙色水分84.783.3糖度（Brix度）14.716.4还原糖量（占鲜重之%）10.8212.56非还原糖量（占鲜重%）2.342.57全糖量（占鲜重之%）13.1615.132.

25、用于柑橘，不仅使果重和含糖量增加，而且使储藏时间延长。某年12月10日采收的果实，对照的到下一年2月中即自然腐败，处理的则到第二年4月还没有全部腐败。PSB肥料对柑橘产量和品质的影响对照区处理区每棵柑橘平均果数4448平均果重（g）96112总果重（g）42245376糖平均含量（%）8.388.87果皮中胡萝卜素平均含量（mg）1.912.203.用于番茄，使总果实数和重量比对照区增加1034%，Vit.B1和Vit.C的含量也比对照的增加833%。施用PSB对番茄生长的影响 茎叶重（干重g） 根重（干重g） 茎叶/根 比砂耕 对照 57.7 15.0 3.85处理 51.3 20.5 2.

26、50土耕 对照 58.2 22.1 2.63 处理 55.1 30.3 1.82 施用PSB对番茄产量的影响总果数 总果重（鲜重g） 平均果重（鲜重g）砂耕 对照 14 729（100） 52.0 处理 16 805（110） 50.3土耕 对照 16 1049（100） 65.5 处理 22 1408（134） 64.0施用PSB对番茄果实中VB1和VC含量的影响VB1（mg，%） VC（mg，%）砂耕 对照 0.09（100） 25.6（100） 处理 0.12（133） 28.6（111）土耕 对照 0.16（100） 30.2（100） 处理 0.18（112） 32.6（108）4.

27、用作水稻穗肥，有增加粒数和穗重的效果。水稻幼穗形成期施用PSB的效果每穗粒数每穗重（g）全穗重（g）对照（用NH4Cl追肥）66.61.5443.1处理（用PSB追肥）87.92.0446.95.PSB肥料施用后，使土壤中放线菌数量增加，从而对病原性丝状菌生长发生一定的抑制作用。研究表明，PSB可转化为供土壤放线菌很好利用的营养基质，能促进农业有益菌Streptomyces fradiae的增殖。这种放线菌对Fusarium oxysporum（一种危害性很大的植物病原菌）具有很强的抑制作用。因此通过对土壤施用PSB，将有利于防止由植物病原性丝状菌引起的连作障碍。PSB的施用不仅有利于改善土壤

28、菌群结构组成，而且具有防止土壤酸化、降低导电度的作用，有利于防止温室栽培中过高盐类浓度及硝酸态氮的危害。施用PSB肥料的番茄栽培3个月后土壤微生物的变化（对照为施用无机肥）（检测数/g） 细菌 放线菌 丝状菌 放线菌/丝状菌 比 砂耕 对照 3.8*105 1.0*105 18.0*104 0.56 处理 9.0*105 1.2*105 4.0*104 3.0土耕 对照 8.5*106 5.2*105 5.0*105 1.0 处理 16.3*106 23.0*105 15.0*105 1.56.叶菜类作物紫角叶和蕹菜，喷施PSB后显示出叶绿素浓度增加的效果，前者平均增加15.5%，后者平均增加

29、27.8%。PSB液肥对紫角叶、蕹菜叶绿素的影响材料 组别 叶绿素总量（mg/g FW） 平均（mg/g FW）紫角叶 对照 0.8863 0.8991（Basella rubra） 对照 0.9124 处理 1.0881 1.0372 处理 0.9862蕹菜 对照 1.6844 1.7523（Ipomoea aquatica） 对照 1.8202 处理 2.4061 2.2399 处理 2.07367.PSB喷施于茶叶，可有效地促进茶芽的萌发与生长，使开采期提前710天。同时，对喷施的三种名茶都显示了明显的增产效果，增幅达1030%。该试验于1994年早春在浙江杭州某名茶实验农场进行。试验茶

30、园3.5亩。供试的3个品种茶园均为无性系良种茶园。每个品种设4个处理，分别为稀释20倍、25倍、30倍的PSB，和稀释125倍的高效复合稀土液（茶园常用叶面肥）。另设一个清水对照。一个处理面积0.07亩，每个处理2个重复。试验小区设置保护行。试验共喷施3次（2月25日、3月3日、3月14日）。结果如下表所示：PSB营养液对茶芽生长发育的影响百芽重 芽叶密度 一芽一叶 小区鲜叶 折合亩产量 提早开采（g） （个/尺2） 占总芽数% 产量（Kg） （Kg/亩） 天数（天）PSB 20 6.62 113 54 3.14 44.86 10PSB 25 6.47 89 44 2.42 34.57 8PS

31、B 30 6.15 81 35 2.09 29.86 7稀土-125 6.10 65 26 1.67 23.86 4清水对照 6.28 31 9.5 0.82 11.71 0 PSB营养液对茶叶产量的影响品种 试验项目 小区产量（Kg） 折合亩产（Kg/亩） 与对照比较（%）早逢春 PSB 20 7.21 103.04 115.84 PSB 25 7.00 100.00 112.42 PSB 30 6.70 95.81 107.71 稀土-125 6.40 91.52 102.89 对照 6.22 88.95 100迎霜 PSB 20 4.85 69.36 122.78 PSB 25 4.57

32、 65.35 115.68 PSB 30 4.50 64.35 113.91 稀土-125 4.34 62.06 109.86 对照 3.95 50.49 100乌牛早 PSB 20 4.46 63.78 134.33 PSB 25 3.85 55.06 115.96 PSB 30 3.68 52.62 110.83 稀土-125 3.55 50.77 106.93 对照 3.32 47.48 100 8.PSB在其他多种作物上的施用效果l 小麦施用PSB后，叶片肥厚、浓绿，分蘖增加、根系发达，成穗率提高，增产15%以上。同时，使小麦根腐病的发生受到抑制。l 花生在开花前喷施PSB，可促进分枝

33、，提早开花，花量大，结果多，增产2030%。l 茄子施用PSB后，产量增加14.1%。l 西瓜施用后不仅明显增产，而且甜度增加，提早上市。l 果树施用PSB（花期、幼果期）后能早生果，增加果实着色度，降低酸度，增加糖分。三、光合细菌在农业中的应用方法由于光合细菌的卓越性状，近年来人们进行了大量的试验和实际应用，认识到PSB在农业上具有适用性广的特点，可在粮、棉、油、菜、瓜、果、烟、茶、花卉等植物上使用，并显示促进生长、改善品质等作用。尤其在当前人们期待绿色食品并大力提倡有机农业之际，对人畜安全、无任何毒副作用、源于自然的环境有益微生物PSB植物营养液，更显示出勃勃生机。人们依据PSB的多种功能

34、和栽培植物的特性，并结合种植措施、环境等实际条件，创造了丰富多样的使用方法，取得了十分喜人的成绩。例如，某种植香草类经济植物的大型园艺场，采用PSB150倍稀释液喷洒和根灌相结合的方法，有效地解决了幼苗移植时易发生根腐病、成活率低的难题，使各种香草的移栽成活率大大提高，而且发根快，生长迅速，提高了产量，改善了品质。PSB在农业中实际应用时，可采用浸种、蘸根、叶面喷施、根灌等方法，结合植物生长发育各阶段的栽培措施灵活应用。以PSB植物营养液含菌量为10亿/毫升计，使用时一般宜稀释150200倍。叶面喷施宜710天一次；根灌则可结合灌溉进行。经验表明，在植物生长前期，PSB能促进植物根系大量新生，

35、提高植物的成活率，可使植物提早进入生殖生长期。根系发达有利于提高作物的抗旱、抗涝能力，为增产增收打下坚实基础。某地茶农使用PSB后取得提早10天上市、增产增收、效益显著的好成绩，编了顺口溜：若要茶叶早，请用“催芽宝”，高兴地 把PSB比作“催芽宝”。总之，只要使用得当，定能丰收在望。四、农业中应用光合细菌的作用机理山西大学李俊峰等的 “光合细菌对农田生态系统的影响” 研究报告，以其具有说服力的实验结果，为光合细菌在农业中应用所显示的良好效果及其作用机理，作了概括和总结。该试验于1996年9月至1997年10月在山东潍坊市荛沟村进行，供试土壤为黄褐土，肥力均匀。种植模式为冬小麦-夏玉米一年两熟。

36、试验分5个处理、1个对照。分别为：处理1. 有机肥120 t/公顷.年；处理2. 碳酸氢铵11.25 t、尿素4.5 t、过磷酸钙11.25 t/公顷.年；处理3. 光合细菌180 Kg/公顷.年；处理4. 有机肥+光合细菌90Kg/公顷.年，其中有机肥用量同处理1；处理5. 化肥+光合细菌90Kg/公顷.年，其中化肥用量同处理2；对照 为不施肥。各组随机排列，3次重复，小区面积10.5m*3m。不同组之间设保护行。PSB菌液pH 8.0，活菌数16亿/毫升。PSB处理区内全生育期喷施3次50倍稀释液，每次用PSB原液15Kg/公顷。不用PSB的喷等量清水。试验得到以下结果：1.光合细菌具有促

37、进土壤微生物增殖的作用。试验表明，各处理组的微生物总量均大于对照组，其中处理3比对照增加57.99%，显示了PSB促进土壤微生物增殖的作用。处理4比处理1、处理5比处理2微生物总量分别增加13.7%、35.13%，表明PSB与有机肥、无机肥合用依然表现出促进微生物增殖的作用。PSB对土壤中微生物总量的影响（mg/100g）项目 CK 处理1 处理2 处理3 处理4 处理5生物总量 38.47 57.29 42.39 60.78 76.56 57.282.光合细菌可在土壤中增殖，并刺激土壤中固氮菌和放线菌的增殖，从而使土壤中有益菌数量大大增加。同时，使土壤中放线菌与真菌的比值增加，有利于减少病害

38、，使土壤更健康。PSB对土壤中微生物区系的影响（108/g）处理 光合细菌 固氮菌 放线菌 真菌 放线菌/真菌CK 1.42 4.24 2.84 2.27 1.091 2.48 6.44 5.27 4.63 1.142 2.34 2.32 2.56 2.74 0.933 5.27 5.74 5.86 3.49 1.684 5.43 7.38 6.27 4.82 1.305 4.21 3.23 3.41 3.83 0.893.光合细菌可使土壤容重下降，有利于改善表层土壤的疏松程度。同时，光合细菌能明显提高土壤的阳离子交换量。光合细菌对土壤容重和阳离子代换量的影响 土层（cm） CK 处理1 处理

39、2 处理3 处理4 处理5土壤容重 020 1.792 1.706 1.890 1.717 1.511 1.730（g/cm3） 2040 1.804 1.793 1.881 1.796 1.608 1.803阳离子代换量 020 9.042 10.084 9.314 9.943 10.887 9.180（mg/100g） 2040 8.537 10.081 8.972 9.562 10.542 8.6954.光合细菌的施用可以提高土壤有机质含量，使020cm、2040cm土层中的有机质分别比对照高14.3%和30.5%，这与光合细菌自养合成有机物有关。光合细菌对土壤有机质含量的影响（%）土层

40、（cm） CK 处理1 处理2 处理3 处理4 处理5020 1.243 1.443 1.247 1.421 1.682 1.407 2040 0.692 0.661 0.617 0.903 0.821 0.6845.光合细菌能增加土壤中全氮和全磷的含量，在020cm和2040cm土层中，分别比对照高26.99%、10.75%和35.16%、71.78%。全氮的增加与光合细菌及其他固氮菌的增加有关，而全磷的增加则可能与异养微生物的代谢有关。光合细菌对土壤全氮、全磷含量的影响（%）项目 土层（cm） CK 处理1 处理2 处理3 处理4 处理5全氮含量 020 0.0541 0.0692 0.0

41、630 0.0687 0.0719 0.06102040 0.0372 0.0407 0.0330 0.0412 0.0514 0.0370全磷含量 020 0.0475 0.0643 0.0607 0.0648 0.0652 0.0607 2040 0.0241 0.0473 0.0387 0.0414 0.0493 0.03216. PSB能明显改善土壤养分状况，在020和2040cm土层，与对照相比碱解氮分别提高41.36%和28.8%；速效磷分别提高26.24%和27.9%；速效钾含量分别提高20.9%和34.6%。光合细菌对土壤碱解氮、速效磷、速效钾含量的影响（mg/Kg）项目 土层

42、（cm） CK 处理1 处理2 处理3 处理4 处理5碱解氮含量 020 47.240 68.490 58.937 66.780 76.590 57.8702040 27.380 36.914 30.169 35.270 39.920 31.300速效磷含量 020 22.520 31.310 29.300 28.430 32.910 27.8002040 8.270 10.960 10.414 10.580 11.900 10.180速效钾含量 020 66.430 86.300 75.933 80.300 95.730 83.930 2040 44.360 65.600 55.630 59

43、.720 74.370 53.670 7.光合细菌能明显提高作物产量，与对照相比，冬小麦增产17.6 %，夏玉米增产24.8%，总产量增加21.3 %。光合细菌对作物产量的影响（Kg/公顷）作物 CK 处理1 处理2 处理3 处理4 处理5 冬小麦 4611 5646 5173 5422 6202 5623 夏玉米 4750 6747 5390 5932 7433 6890 合计 9361 12393 10563 11352 13645 12513已有的研究表明，光合细菌是地球生态系统中重要的初级生产者，在C、N固定及土壤硫素循环中均占有重要地位。它能利用可见红外等较长波长的光能，将土壤中的硫

44、氢化物和碳氢化物中的氢分离出来，与CO2、N2等一起合成糖类、氨基酸类、维生素类、生理活性物质等生物大分子物质。而且，光合细菌的生产力是很高的。PSB在土壤中进行着无机光能增殖，这应该是PSB使土壤有机质增加的重要原因之一。光合细菌能固氮，与其他固氮菌相比它的能量来源于最廉价的光能，而且波长正好与植物吸收的波长不同，二者呈互补关系。光合细菌可在固氮、固碳的同时，将植物不能吸收的光能导入土壤生态系统。由于光合细菌在土壤中的无机光能代谢增殖，大大刺激了固氮菌和放线菌等异养微生物的增加，使土壤中微生物总量增加。土壤中有机肥的施入，是这些异养微生物增殖的物质基础，因此有机肥与光合细菌结合施用效果最佳。

45、土壤中有益微生物总量的增加，加速了土壤团粒结构的形成，和土壤养分的再生和有效化，从而为植物生长创造了良好的环境。这是光合细菌促进农业增产的最主要原因。五、光合细菌对残留农药的处理效果日本的小林正泰进行了光合细菌处理残留农药的试验，其结果十分理想。1.试验方法把各种农药按使用时稀释浓度的2倍以上配置成试验液，在该液中每升添加PSB的营养剂（N、P、K、NaCl、酵母浸出汁等），pH调至中性，把PSB按5 %接入其中，置于200C左右，轻微曝气进行处理。通过测定TOC（总有机碳）的减少来考察PSB的活性和农药成分的降低。2.试验结果diazinon（二嗪农、地亚农）为有机磷系光谱杀虫剂、杀螨剂，通常稀释1000倍使用。本试验采用diazinon34的500倍稀释液，按设定方法进行PSB处理。结果见下表：pHTOC起始7.22032天后7.5655天后7.61210天后7.51benomyl水合剂（苯菌灵、苯来特）为杀菌剂。通常使用10002000倍稀释液。试验采用50 % benomyl的500倍稀释液，按设定方法作PSB处理。结果如下：pHTOC起始7.44242天后7.8