微生物功能多样性决定了其在土壤和农业中的不可替代作用。微生物在土壤中物质、能量的输入输出中扮演着非常重要的角色，能够活化土壤有机与无机养分，分解有机物，释放养分，增加养分的有效性；微生物通过代谢过程中氧气和二氧化碳的交换以及分泌的有机酸等酸性物质，促进土壤中微量元素的释放及螯合，有效打破土壤板结，促进团粒结构的形成，并能改善土壤的通气状况，促进有机质、腐殖酸和腐殖质的生成；微生物在其繁殖和代谢过程中，可以降解土壤中残留的化肥、重金属和其他污染物等，降低土壤污染的程度。
芽孢杆菌胞外吸附重金属cd离子，再通过依赖能量的转移系统将cd运送到细胞内，可能通过外排作用或在细胞内形成沉淀来降低重金属cd对细胞的毒害。surowitz 等研究了枯草芽孢杆菌1a1原生质体对cd2+离子的吸附，发现cd2+离子的积累与细胞代谢有关，当存在抑制剂时，枯草芽孢杆菌原生质体对cd2+离子的吸附能力远远降低，表明枯草芽孢杆菌1a1可以通过主动运输的方式将cd2+离子运送至细胞内。此外，cd2+可被作为mg2+、zn2+等结构类似物通过离子通道运到细胞内。有研究人员通过透镜电镜观察高浓度（1000mg/l）cd条件下培养的地衣芽孢杆菌，发现菌体表面凹凸不平，细胞壁上和细胞内含有大量大小为50nm左右的cd沉淀颗粒。
含硫有机物的转化，堆肥中含硫有机物，经微生物的作用生氢。在嫌气环境中易积累，对植物和微生物会发生毒害。但在通气良好的条件下，在硫细菌的作用下氧化成硫酸，并和堆肥中的盐基作用形成硫酸盐，不仅消除了氢的毒害，并成为植物能吸收的硫素养料。在通气不良的情况下，发生反硫化作用，使硫酸转变为h2s散失，并对植物产生毒害。堆肥发酵过程中，可以通过定时翻倒措施改善堆肥的通气性，就能消除反硫化作用。

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