การทำเกษตรให้ได้ผลผลิตที่ดีมีคุณภาพนั้น การใส่ใจในเรื่องของดินถือว่ามีความสำคัญมาก เพราะดินเป็นจุดเริ่มต้นที่ช่วยให้รากพืชสามารถดูดสารอาหารได้ดี ซึ่งหลายคนอาจจะไม่รู้ว่าแบคทีเรียในดินเป็นอีกหนึ่งสิ่งที่ไม่ควรมองข้าม และมีประโยชน์มากต่อระบบนิเวศและสิ่งแวดล้อมในบริเวณนั้นๆ โดยแบคทีเรียจะทำหน้าที่สำคัญในการรักษาสมดุลของธรรมชาติในดิน และส่งเสริมการเจริญเติบโตของพืช ประโยชน์หลักๆ มีดังนี้
เพิ่มความอุดมสมบูรณ์ของดิน แบคทีเรียมีบทบาทสำคัญอย่างยิ่งในการเพิ่มความอุดมสมบูรณ์ของดิน โดยสามารถทำได้หลายวิธี ตั้งแต่การย่อยสลายสารอินทรีย์ เพราะแบคทีเรียสามารถช่วยย่อยสลายเศษซากพืช ซากสัตว์ และอินทรียวัตถุอื่นๆ ให้กลายเป็นธาตุอาหารที่พืชสามารถดูดซึมไปใช้ประโยชน์ได้ เช่น ไนโตรเจน ฟอสฟอรัส และโพแทสเซียม
นอกจากนี้แบคทีเรียยังช่วยตรึงไนโตรเจน ซึ่งในแบคทีเรียบางชนิด อย่างเช่น Rhizobium สามารถตรึงก๊าซไนโตรเจนจากอากาศ และเปลี่ยนเป็นสารประกอบไนโตรเจนที่พืชนำไปใช้ได้ ช่วยเพิ่มปริมาณไนโตรเจนในดิน
โดยปัจจุบันมีการนำปุ๋ยชีวภาพไรโซเบียมมาใช้มากขึ้น ซึ่งประกอบไปด้วยแบคทีเรียตระกูลไรโซเบียม (Rhizobiaceae) ที่สามารถเข้าสร้างปมรากกับพืชตระกูลถั่วได้ และเจริญอยู่ภายในปมรากแบบพึ่งพาอาศัยซึ่งกันและกัน (symbiosis) จากนั้น Rhizobium จะตรึงไนโตรเจนโดยใช้เอนไซม์ไนโตรจีเนส (nitrogenase) ควบคุมปฏิกิริยาการเปลี่ยนก๊าซไนโตรเจนที่มีอยู่ในบรรยากาศถึง 78 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนักให้เป็นสารประกอบไนโตรเจน เพื่อให้พืชใช้ในการเจริญเติบโตได้
แบคทีเรียยังสามารถละลายฟอสเฟต เพราะในแบคทีเรียบางชนิดสามารถละลายฟอสเฟตที่อยู่ในดิน ให้อยู่ในรูปที่พืชดูดซึมไปใช้ได้ ฟอสเฟตเป็นธาตุอาหารสำคัญที่พืชต้องการ แต่ส่วนใหญ่มักอยู่ในรูปที่พืชไม่สามารถนำไปใช้ได้ แบคทีเรียบางชนิดมีความสามารถในการละลายฟอสเฟตเหล่านี้ ให้อยู่ในรูปที่ละลายน้ำได้ พืชจึงสามารถดูดซึมไปใช้ประโยชน์ได้
กลไกการละลายฟอสเฟตของแบคทีเรีย แบคทีเรียสามารถละลายฟอสเฟตได้ โดยแบคทีเรียหลายชนิดสามารถผลิตกรดอินทรีย์ เช่น กรดซิตริก กรดออกซาลิก กรดกลูโคนิก กรดเหล่านี้จะทำปฏิกิริยากับสารประกอบฟอสเฟตที่ไม่ละลายน้ำ ทำให้ฟอสเฟตถูกปลดปล่อยออกมาอยู่ในรูปที่ละลายน้ำได้ นอกจากนี้แบคทีเรียบางชนิดยังสามารถผลิตเอนไซม์ เช่น ฟอสฟาเตส ที่สามารถย่อยสลายสารประกอบอินทรีย์ที่มีฟอสเฟตเป็นองค์ประกอบ ทำให้ฟอสเฟตถูกปลดปล่อยออกมา
ประโยชน์ของแบคทีเรียละลายฟอสเฟต
แบคทีเรียจะช่วยเพิ่มความพร้อมของฟอสเฟต เพราะแบคทีเรียจะช่วยเพิ่มปริมาณฟอสเฟตที่ละลายน้ำได้ในดิน ทำให้พืชสามารถดูดซึมไปใช้ประโยชน์ได้มากขึ้น สามารถลดการใช้ปุ๋ยเคมี โดยช่วยลดการใช้ปุ๋ยเคมีฟอสเฟต ซึ่งเป็นการลดต้นทุนการผลิต และลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม เมื่อพืชได้รับฟอสเฟตอย่างเพียงพอจะช่วยส่งเสริมการเจริญเติบโตของพืช ทำให้มีระบบรากที่แข็งแรง เจริญเติบโตได้ดีให้ผลผลิตสูง
ส่งเสริมการเจริญเติบโตของพืช
แบคทีเรียมีบทบาทสำคัญอย่างยิ่งในการเพิ่มความอุดมสมบูรณ์ของดิน เพราะจะข่วยผลิตฮอร์โมนบางชนิดที่สามารถส่งเสริมการเจริญเติบโตของพืช เช่น ออกซิน และไซโตไคนิน พร้อมกันนี้แบคทีเรียบางชนิดยังสามารถละลายแร่ธาตุสำคัญ เช่น ฟอสฟอรัส โพแทสเซียม ที่อยู่ในดิน ให้อยู่ในรูปที่พืชสามารถดูดซึมไปใช้ได้ จึงช่วยให้พืชได้รับธาตุอาหารอย่างครบถ้วนที่ส่งเสริมการเจริญเติบโต
นอกจากนี้แบคทีเรียบางชนิดยังสามารถควบคุมเชื้อราและแบคทีเรียก่อโรคพืช โดยการเป็นปรสิต แข่งขันหรือสร้างสารปฏิชีวนะ เพราะแบคทีเรียบางชนิดสามารถควบคุมโรคพืชที่เกิดจากเชื้อราและแบคทีเรียก่อโรคในดินได้ จึงทำให้ลดการใช้สารเคมีกำจัดโรคพืช ซึ่งเป็นอันตรายต่อสุขภาพและสิ่งแวดล้อม
ช่วยปรับปรุงโครงสร้างของดิน
แบคทีเรียมีบทบาทสำคัญอย่างมากในการปรับปรุงโครงสร้างของดิน ซึ่งส่งผลต่อคุณสมบัติทางกายภาพ เคมี และชีวภาพของดิน ทำให้ดินมีความอุดมสมบูรณ์ เหมาะแก่การเจริญเติบโตของพืช โดยแบคทีเรียช่วยปรับปรุงโครงสร้างของดินได้หลายวิธี
การสร้างเม็ดดินของแบคทีเรียช่วยทำให้ดินมีโครงสร้างที่ดี มีความพรุน และการระบายน้ำ อากาศ ดีขึ้น นอกจากนี้ยังช่วยเพิ่มความสามารถในการอุ้มน้ำ เพราะแบคทีเรียจะช่วยเพิ่มความสามารถในการอุ้มน้ำของดิน ทำให้ดินชุ่มชื้น เหมาะสมต่อการเจริญเติบโตของพืชมากขึ้น
ย่อยสลายสารพิษ
แบคทีเรียมีบทบาทสำคัญในการย่อยสลายสารพิษในสิ่งแวดล้อม โดยใช้กลไกที่หลากหลายในการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างทางเคมีของสารพิษเหล่านั้น ทำให้สารพิษมีพิษลดลง สลายตัว หรือเปลี่ยนรูปไปเป็นสารที่ไม่เป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิตและสิ่งแวดล้อม
กลไกหลักที่แบคทีเรียใช้ในการย่อยสลายสารพิษ คือ การใช้สารพิษเป็นแหล่งพลังงาน เพราะแบคทีเรียบางชนิดสามารถใช้สารพิษเป็นแหล่งพลังงานและคาร์บอนในการเจริญเติบโต ตัวอย่างเช่น แบคทีเรียที่ย่อยสลายสารไฮโดรคาร์บอนในคราบน้ำมัน แบคทีเรียเหล่านี้จะใช้ออกซิเจนในการสลายพันธะเคมีในสารไฮโดรคาร์บอน ได้พลังงาน น้ำ และคาร์บอนไดออกไซด์เป็นผลพลอยได้
นอกจากนี้ยังช่วยการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างทางเคมี เพราะแบคทีเรียสามารถผลิตเอนไซม์ที่หลากหลาย ซึ่งทำหน้าที่เร่งปฏิกิริยาเคมีในการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของสารพิษ เพราะแบคทีเรียสามารถผลิตเอนไซม์ที่หลากหลาย ซึ่งทำหน้าที่เร่งปฏิกิริยาเคมีในการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของสารพิษ
ปัจจัยที่มีผลต่อการย่อยสลายสารพิษบางชนิดย่อยสลายได้ง่ายกว่าสารพิษชนิดอื่น โดยชนิดของแบคทีเรียแต่ละชนิดมีความสามารถในการย่อยสลายสารพิษที่แตกต่างกัน สภาพแวดล้อมปัจจัยต่างๆ เช่น อุณหภูมิ pH ความชื้น ปริมาณออกซิเจน มีผลต่อการเจริญเติบโตและกิจกรรมของแบคทีเรีย ตัวอย่างของแบคทีเรียที่ย่อยสลายสารพิษ Pseudomonas สามารถย่อยสลายสารไฮโดรคาร์บอน ยาฆ่าแมลง สารกำจัดวัชพืช Bacillus ช่วยย่อยสลายสารอินทรีย์ โลหะหนัก และ Rhodococcus: ย่อยสลายสารประกอบคลอรีน สารประกอบอะโรมาติก ประยุกต์ใช้แบคทีเรียในการย่อยสลายสารพิษเป็นวิธีการที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ช่วยลดผลกระทบจากมลพิษ และส่งเสริมการพัฒนาอย่างยั่งยืน
รักษาสมดุลของระบบนิเวศ
แบคทีเรียมีบทบาทสำคัญในวัฏจักรของธาตุอาหาร เช่น วัฏจักรไนโตรเจน และวัฏจักรคาร์บอน ช่วยรักษาสมดุลของระบบนิเวศ เปรียบเสมือนตัวจักรเล็กๆ ที่ทำงานอย่างไม่รู้จักเหน็ดเหนื่อย เพื่อขับเคลื่อนระบบนิเวศให้ดำเนินไปอย่างราบรื่น โดยแบคทีเรียมีส่วนร่วมในวัฏจักรต่างๆ ในธรรมชาติ และควบคุมกระบวนการทางชีวภาพที่สำคัญ
อย่างเช่น วัฏจักรไนโตรเจนแบคทีเรียมีบทบาทสำคัญ ซึ่งในวัฏจักรไนโตรเจนเป็นวัฏจักรที่สำคัญที่สุดในระบบนิเวศ แบคทีเรียบางชนิดสามารถตรึงไนโตรเจนจากอากาศ มาเปลี่ยนเป็นสารประกอบไนโตรเจนที่พืชสามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้ แบคทีเรียบางชนิดช่วยเปลี่ยนรูปสารประกอบไนโตรเจนในดิน ให้อยู่ในรูปที่พืชสามารถดูดซึมไปใช้ได้ และแบคทีเรียบางชนิดช่วยปลดปล่อยไนโตรเจนกลับคืนสู่อากาศ
วัฏจักรคาร์บอน แบคทีเรียมีส่วนร่วมโดยช่วยย่อยสลายอินทรียวัตถุ และปลดปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์กลับคืนสู่อากาศ แบคทีเรียบางชนิด เช่น ไซยาโนแบคทีเรีย สามารถสังเคราะห์แสง และตรึงคาร์บอนไดออกไซด์จากอากาศ มาสร้างเป็นสารอินทรีย์ ฉะนั้นแบคทีเรียจึงเป็นสิ่งมีชีวิตเล็กๆ แต่มีความสำคัญอย่างมหาศาลต่อระบบนิเวศ ช่วยรักษาสมดุลของธรรมชาติ และทำให้สิ่งมีชีวิตต่างๆ อยู่ร่วมกันได้อย่างยั่งยืน
ฉะนั้นการดูแลรักษาแบคทีเรียในดินให้มีความหลากหลาย และมีปริมาณมากเพียงพอ จึงเป็นสิ่งสำคัญ เพราะจะช่วยให้ดินมีคุณภาพดี และส่งเสริมการเจริญเติบโตของพืช ซึ่งสามารถทำได้โดยการ เพิ่มอินทรียวัตถุในดิน เช่น การใส่ปุ๋ยหมัก ปุ๋ยคอก และการปลูกพืชคลุมดิน หลีกเลี่ยงการใช้สารเคมี เช่น ยาฆ่าแมลง และยาฆ่าหญ้า ที่อาจเป็นอันตรายต่อแบคทีเรียในดิน ทำเกษตรแบบหมุนเวียนพืชปลูก จะช่วยป้องกันการสะสมของโรคและแมลง