土壤生態(tài)體系就與人體生態(tài)系統(tǒng)一樣，有嚴格的呼吸系統(tǒng)、消化分解系統(tǒng)和營養(yǎng)循環(huán)系統(tǒng)，由生產者、消費者和分解者等共同參與完成。植物要健康生長，土壤中各系統(tǒng)必須有機地協(xié)調完成各項工作，其中起重要協(xié)調作用的是微生物細菌。它不僅分解土壤中各種物質，使之更加有利于植物的吸收利用，而且能夠分泌多種生物激素，促進作物快速生長；同時它還能平衡土壤各生態(tài)系統(tǒng)的健康運轉，保護作物免受有害病蟲的侵染，使之健康生長。

一、長期連作或污染土壤中微生物生態(tài)系統(tǒng)問題

由于我們國家土地的匱乏，連作種植非常嚴重，很少給土地休息調整的間隙，有益微生物的數(shù)量減少，土壤自我修復能力下降。單一種植的農作物對土壤營養(yǎng)成分掠奪非常嚴重，特別是設施大棚種植后，土壤中各種元素失衡，有機質營養(yǎng)下降，病蟲害越來越嚴重。為了提高土地的產出，人們大量投入無機肥料和化學農藥，這就更加重了對土壤生態(tài)平衡破壞。

由此帶來的變化和影響有兩方面：一是土壤蓬松度不夠，板結酸化嚴重，植物的根系生長受阻，舒展度和吸收營養(yǎng)物質能力下降；嚴重時候，土壤次生鹽漬化、單一或多種重金屬污染嚴重，造成土壤燒苗爛苗現(xiàn)象，作物生長矮化黃化等，甚至大面積死亡。二是作物的生長勢下降，吸收和轉化營養(yǎng)能力變弱，雖然肥料施得越來越多，但產量缺不見增長，產品品質下降，味道和營養(yǎng)越來越差，銷售價格上不去，土地的貢獻率越來越差。

據(jù)2014年國家環(huán)保部的《全國土壤污染調查公報》顯示，我國土壤總的超標率為16.1%，其中耕作土壤點位超標率高達19.4%，因此，我國土壤污染形勢嚴峻。這些污染的土壤中，微生物的種類和數(shù)量發(fā)生極大的變化，有益微生物大量降低，有害微生物占比上升。部分土壤已經不適合種植或出現(xiàn)連作障礙。全國目前大約有2億畝耕地產出的食品都存在健康安全、生態(tài)安全問題。因此，修復土壤生態(tài)系統(tǒng)，保護土壤健康已經到了刻不容緩的地步。

二、土壤微生物的作用和益害處

土壤中微生物的種類較多，數(shù)量很大，1克土壤中就有幾億到幾百億個。對土壤來說，所有的微生物都是其生態(tài)系統(tǒng)一份子，都有其作用，對土壤的形成發(fā)育、物質循環(huán)和肥力演變等均有重大影響。對作物來講，有些對作物生長發(fā)育是有益的，有些是有害的。我們在生產實踐中，都會想有益的微生物多一些，有害的微生物少一些。但是，人類的生產活動會打破土壤原有的微生物平衡，致使有害微生物數(shù)量增加。那么，怎樣去區(qū)分這些微生物在土壤中的作用呢？

首先，微生物是土壤團粒結構形成的基礎。土壤中除了土壤顆粒和有機無機物質外，其微生物是其活躍的催化劑，它在生長繁殖過程中，通過呼吸代謝，分泌大量物質，產生大量的后代等，有助于土壤團粒結構形成，最終形成真正意義上的土壤。缺乏微生物，土壤就變成了沒有活力的化學物質。

其次，微生物是土壤中最重要的分解者。土壤中原來存在的無機和有機物質，大多數(shù)是不能被植物利用的。如無機物顆粒、肥料和動植物殘體，只有經過微生物的腐化分解，才能游離出無機鹽或釋放出營養(yǎng)物質，供作物利用，并形成腐殖質，改善土壤的結構和耕性。

再次，微生物有固氮作用。空氣中氮氣是不能被植物吸收利用的，某些固氮微生物可以將空氣中的氮氣轉化為植物能夠利用的固定態(tài)氮化物，這些固體氮可以很好地提供氮源，促進作物生長發(fā)育。

第四，改善和促進作物生長作用。有益微生物可以分泌大量的生長調節(jié)物質，如有機酸、氨基酸、維生素、生長素等各種有機營養(yǎng)，促進植物的生長。同時，還能夠提高作物免疫力，增強對病原菌和線蟲的抵抗力。預防和減少土壤中的病原微生物對作物的危害。

第五，微生物可以降解有害物質，修復土壤。微生物可以降解土壤中殘留的有機農藥、城市污物和工廠廢棄物等，把他們分解成低害甚至無害的物質，降低殘毒危害。對作物生長過程產生的自毒物質也具有較強的分解作物，減少同種作物間產生的排異反應，解決連作障礙。

三、多功能芽孢桿菌生物菌劑的綜合利用

土壤受到污染或連作障礙，影響作物生長的因素是多種因子相互疊加的，其中有機質和重金屬污染、土傳病蟲害、自毒物質等因子最為關鍵。微生物不僅能降解有機質、鈍化重金屬毒性；而且能預防土傳病蟲害，抑制自毒物質的拮抗作用。因此，利用芽孢桿菌來修復土壤技術越來越受到大家的關注和支持。

不過，不同芽孢桿菌的種類和功能相差是很大的，有的具有疏松作用；有的具有分解作用；有的具有防治土傳病害功能；有的具有殺線蟲功能功能等等，具有全面功能的生防菌很少。要完成土壤功能的科學修復，需要不同種群的微生物共同工作，因此，生產上登記的生物菌肥多是復合多種類型的菌株，但是具有較強防病治蟲功能的菌株較少。其中比較優(yōu)秀的有解淀粉芽孢桿菌B1619、多黏芽孢桿菌、蠟質芽孢桿菌、熒光假單胞桿菌等。

這些微生物在土壤中是互惠互利的，能夠起到互補作用。雖然土壤中蘊藏著無數(shù)的微生物種類，但是我們不可能把所有的菌株都篩選出來；另一方面，在工業(yè)化生產中，我們不可能把無限的菌株整合在一起。隨著生物技術進步，科學家們通過基因工程改造，促進新型菌株的構建和傳統(tǒng)菌株的改造，全面提升微生物的功能。這方面改造最成功的就是解淀粉芽孢桿菌B1619，它的功能基因組要比常規(guī)芽孢桿菌的翻一番，作用對象和效能也成幾何倍數(shù)增加。

未來，土地管理者和科技服務專家，可以根據(jù)土壤的問題導向，有目的地選擇微生物的目標菌株，結合有機肥和物理管理措施，制定個性化的土壤綜合修復措施，改善土壤健康狀況，提升土壤綜合利用效能。