土壤生态体系就与人体生态系统一样，有严格的呼吸系统、消化分解系统和营养循环系统，由生产者、消费者和分解者等共同参与完成。植物要健康生长，土壤中各系统必须有机地协调完成各项工作，其中起重要协调作用的是微生物细菌。它不仅分解土壤中各种物质，使之更加有利于植物的吸收利用，而且能够分泌多种生物激素，促进作物快速生长；同时它还能平衡土壤各生态系统的健康运转，保护作物免受有害病虫的侵染，使之健康生长。

一、长期连作或污染土壤中微生物生态系统问题

由于我们国家土地的匮乏，连作种植非常严重，很少给土地休息调整的间隙，有益微生物的数量减少，土壤自我修复能力下降。单一种植的农作物对土壤营养成分掠夺非常严重，特别是设施大棚种植后，土壤中各种元素失衡，有机质营养下降，病虫害越来越严重。为了提高土地的产出，人们大量投入无机肥料和化学农药，这就更加重了对土壤生态平衡破坏。

由此带来的变化和影响有两方面：一是土壤蓬松度不够，板结酸化严重，植物的根系生长受阻，舒展度和吸收营养物质能力下降；严重时候，土壤次生盐渍化、单一或多种重金属污染严重，造成土壤烧苗烂苗现象，作物生长矮化黄化等，甚至大面积死亡。二是作物的生长势下降，吸收和转化营养能力变弱，虽然肥料施得越来越多，但产量缺不见增长，产品品质下降，味道和营养越来越差，销售价格上不去，土地的贡献率越来越差。

据2014年国家环保部的《全国土壤污染调查公报》显示，我国土壤总的超标率为16.1%，其中耕作土壤点位超标率高达19.4%，因此，我国土壤污染形势严峻。这些污染的土壤中，微生物的种类和数量发生极大的变化，有益微生物大量降低，有害微生物占比上升。部分土壤已经不适合种植或出现连作障碍。全国目前大约有2亿亩耕地产出的食品都存在健康安全、生态安全问题。因此，修复土壤生态系统，保护土壤健康已经到了刻不容缓的地步。

二、土壤微生物的作用和益害处

土壤中微生物的种类较多，数量很大，1克土壤中就有几亿到几百亿个。对土壤来说，所有的微生物都是其生态系统一份子，都有其作用，对土壤的形成发育、物质循环和肥力演变等均有重大影响。对作物来讲，有些对作物生长发育是有益的，有些是有害的。我们在生产实践中，都会想有益的微生物多一些，有害的微生物少一些。但是，人类的生产活动会打破土壤原有的微生物平衡，致使有害微生物数量增加。那么，怎样去区分这些微生物在土壤中的作用呢？

首先，微生物是土壤团粒结构形成的基础。土壤中除了土壤颗粒和有机无机物质外，其微生物是其活跃的催化剂，它在生长繁殖过程中，通过呼吸代谢，分泌大量物质，产生大量的后代等，有助于土壤团粒结构形成，最终形成真正意义上的土壤。缺乏微生物，土壤就变成了没有活力的化学物质。

其次，微生物是土壤中最重要的分解者。土壤中原来存在的无机和有机物质，大多数是不能被植物利用的。如无机物颗粒、肥料和动植物残体，只有经过微生物的腐化分解，才能游离出无机盐或释放出营养物质，供作物利用，并形成腐殖质，改善土壤的结构和耕性。

再次，微生物有固氮作用。空气中氮气是不能被植物吸收利用的，某些固氮微生物可以将空气中的氮气转化为植物能够利用的固定态氮化物，这些固体氮可以很好地提供氮源，促进作物生长发育。

第四，改善和促进作物生长作用。有益微生物可以分泌大量的生长调节物质，如有机酸、氨基酸、维生素、生长素等各种有机营养，促进植物的生长。同时，还能够提高作物免疫力，增强对病原菌和线虫的抵抗力。预防和减少土壤中的病原微生物对作物的危害。

第五，微生物可以降解有害物质，修复土壤。微生物可以降解土壤中残留的有机农药、城市污物和工厂废弃物等，把他们分解成低害甚至无害的物质，降低残毒危害。对作物生长过程产生的自毒物质也具有较强的分解作物，减少同种作物间产生的排异反应，解决连作障碍。

三、多功能芽孢杆菌生物菌剂的综合利用

土壤受到污染或连作障碍，影响作物生长的因素是多种因子相互叠加的，其中有机质和重金属污染、土传病虫害、自毒物质等因子最为关键。微生物不仅能降解有机质、钝化重金属毒性；而且能预防土传病虫害，抑制自毒物质的拮抗作用。因此，利用芽孢杆菌来修复土壤技术越来越受到大家的关注和支持。

不过，不同芽孢杆菌的种类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；有的具有防治土传病害功能；有的具有杀线虫功能功能等等，具有全面功能的生防菌很少。要完成土壤功能的科学修复，需要不同种群的微生物共同工作，因此，生产上登记的生物菌肥多是复合多种类型的菌株，但是具有较强防病治虫功能的菌株较少。其中比较优秀的有解淀粉芽孢杆菌B1619、多黏芽孢杆菌、蜡质芽孢杆菌、荧光假单胞杆菌等。

这些微生物在土壤中是互惠互利的，能够起到互补作用。虽然土壤中蕴藏着无数的微生物种类，但是我们不可能把所有的菌株都筛选出来；另一方面，在工业化生产中，我们不可能把无限的菌株整合在一起。随着生物技术进步，科学家们通过基因工程改造，促进新型菌株的构建和传统菌株的改造，全面提升微生物的功能。这方面改造最成功的就是解淀粉芽孢杆菌B1619，它的功能基因组要比常规芽孢杆菌的翻一番，作用对象和效能也成几何倍数增加。

未来，土地管理者和科技服务专家，可以根据土壤的问题导向，有目的地选择微生物的目标菌株，结合有机肥和物理管理措施，制定个性化的土壤综合修复措施，改善土壤健康状况，提升土壤综合利用效能。