土壤生態體系就與人體生態系統一樣，有嚴格的呼吸系統、消化分解系統和營養循環系統，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，土壤中各系統必須有機地協調完成各項工作，其中起重要協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系統的健康運轉，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系統問題

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，味道和營養越來越差，銷售價格上不去，土地的貢獻率越來越差。

據2014年國家環保部的《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，微生物的種類和數量發生極大的變化，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、生態安全問題。因此，修復土壤生態系統，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系統一份子，都有其作用，對土壤的形成發育、物質循環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，致使有害微生物數量增加。那么，怎樣去區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氮化物，這些固體氮可以很好地提供氮源，促進作物生長發育。

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物質，如有機酸、氨基酸、維生素、生長素等各種有機營養，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芽孢桿菌的翻一番，作用對象和效能也成幾何倍數增加。

未來，土地管理者和科技服務專家，可以根據土壤的問題導向，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。