CN104936453B - 发酵的土壤添加剂 - Google Patents

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Abstract

一种包含糖发酵剂的土壤添加剂，其中所述发酵剂含有信号传导分子，所述信号传导分子包含存在于所述发酵剂中的约1‑50％的有机物质。

Description

发酵的土壤添加剂
技术领域
本发明涉及一种用于改善土壤的基于发酵糖的土壤添加剂和其制备方法。
背景技术
背景技术的以下讨论意在只是促进对本发明的理解。讨论并非确认或承认任何提及的材料是或曾是截止本申请的优先权日期的公知常识的部分。
增加的土壤有机物质含量赋予农业土壤产率益处。这样的益处包括通过增加聚集体稳定性来改善土壤结构、改善保水能力、提高土壤养分含量和对植物的可用性和赋予抗根病性。增加土壤碳的方法可以通过针对较低的投入成本生产出较高的产量和通过结合土壤中的碳为作物和粮食生产者提供商业利益。
土壤有机物质产生于来自大气的通过植物的光合作用而逐渐转化进入植物生物质中的二氧化碳。这样的植物生物质成为土壤微生物的能量来源，所述土壤微生物通过氧化分解有机物质，留下难以进一步分解并因此在土壤中积累的残余物。难治和稳定的有机物质以改善土壤的结构和肥沃力的形式逐渐累积增加土壤碳的量。
参与植物残余物的氧化分解的生化机制的研究已经表明，含有诸如软木脂和木质素的物质的木质残余物不容易被氧化。能够分解这种难治性物质的生物体需要高能量催化反应以使环裂解，其中酚醛残余物中可用的能量变成对新陈代谢可用的。这样的生物体通常都属于高等的土壤微生物，包括高等双核亚界真菌(fungi Dikarya)和高等细菌放线菌(Actinobacteria)。这些微生物具有比低等的土壤微生物更复杂的生长要求，如简单的细菌变形菌(Proteobacteria)和厚壁菌(Firmicute)。虽然低等微生物可以在诸如糖的简单基质上生长，但是高等的微生物需要包括维生素和较高分子量的有机基质在内的生长因子。在天然土壤中，高等的微生物所要求的生长因子通常通过由低等的微生物产生的生物质和碎屑提供。
土壤激发(priming)是这样一种现象，其中当有机物质被添加到土壤中时它刺激微生物的呼吸，经常达到氧化的有机物质的总量超过添加量的程度。在最早的几天内，有机添加物是类似于叶屑、稻草或肥料的物质。在过去的五年左右的时间中，研究人员已经加入逐渐变小的量的类似于葡萄糖和氨基酸的较纯的物质。这证明活性的起始爆发来自于简单的细菌例如变形菌，这在生态学上是k-对策者(strategist)-意味着它们迅速成长，以简单的培养基为生，从而可以在整个微生物种群中占优势。该活性随着时间的推移而消退，并且R-对策者来接管。R-对策者是具有更复杂的生长要求的微生物，通常为可在较低的能源可用性下生存的贫营养微生物(oligotroph)，并且通常具有比k-对策者高得多的生物多样性。
已经开发诸如宏基因组学(直接从环境样品中重新获得的遗传物质的研究)的技术来研究土壤微生物生态学。宏基因组学通常使用鸟枪法测序或焦磷酸测序以确定提取自土壤中的微生物的DNA的性质，从而允许在自然样品中产生微生物多样性的分布。当土壤微生物根据它们的系统发育分组时，宏基因组学表明每个主要的群组(group)中存在多个分类群(taxa)，而且群组和那些群组中分类群的比例根据土壤的物理、化学和环境属性发生变化。
宏基因组学已经表明，用于农业生产的土壤的培育和肥料和其他农用化学品的应用对土壤中的微生物种群产生了深刻的变化。农业上的使用通常会导致在低等的土壤微生物中的个体和分类群的数目的相对增加和高等的土壤微生物的数目和分类群的减少。此外，天然植被的清理和农业用地的使用造成土壤有机物质的大幅下降。由于它是为土壤微生物提供生长基质的土壤有机物质，因此对农业用地的清理会导致微生物多样性的显著损失。
正是在这样的背景下研发出了本发明。
本发明力图为消费者提供用于通过净植物产率的提高来改善土壤结构和/或肥沃力的土壤添加剂的有用的或商业选择
发明概述
本发明提供了一种包含糖发酵剂的土壤添加剂，其中所述发酵剂含有信号传导分子，所述信号传导分子包含存在于所述发酵剂中的约1-50％的有机物质。
优选地，所述土壤添加剂的信号传导分子选自下列组中的一者或多者：微生物群体(quorum)感应剂和淬灭剂、灭微生物剂和/或植物激活剂
本发明还提供了用于生产包含糖发酵剂的土壤添加剂的方法，所述方法包括以下步骤：
a)在高代谢胁迫的条件下用微生物发酵糖
其中所述高代谢胁迫的条件导致通过所述微生物产生高水平的信号传导分子。
本发明还提供了用于调节土壤的试剂盒，所述试剂盒包含：
a)包含糖发酵剂的土壤添加剂，其中所述发酵剂含有信号传导分子，所述信号传导分子包含存在于所述发酵剂中的约1-50％(w/w)的有机物质；和
b)用于施用所述土壤添加剂的说明书。
本发明还提供了用于调节土壤的方法，所述方法包括以下步骤：
a)向所述土壤加入一定量的包含糖发酵剂的土壤添加剂，其中所述发酵剂含有信号传导分子，所述信号传导分子包含存在于所述发酵剂中的约1-50％(w/w)的有机物质。
本发明还提供了用于促进植物生长的方法，所述方法包括以下步骤：
a)向所述土壤加入一定量的包含糖发酵剂的土壤添加剂，其中所述发酵剂含有信号传导分子，所述信号传导分子包含存在于所述发酵剂中的约1-50％(w/w)的有机物质。
本发明还提供了用于增加作物产量的方法，所述方法包括以下步骤：
a)向所述土壤加入一定量的包含糖发酵剂的土壤添加剂，其中所述发酵剂含有信号传导分子，所述信号传导分子包含存在于所述发酵剂中的约1-50％(w/w)的有机物质。
本发明还提供了用于改变根际微生物区系(microflora)的种群组成的方法，所述方法包括以下步骤：
a)向土壤加入一定量的包含糖发酵剂的土壤添加剂，其中所述发酵剂含有信号传导分子，所述信号传导分子包含存在于所述发酵剂中的约1-50％(w/w)的有机物质。
附图说明
将参照附图进行描述，在所述附图中：
图1是根据本发明糖蜜溶液在发酵期间比重随着时间的推移的变化的图形。
图2是根据本发明糖蜜溶液在发酵期间pH随着时间的推移的变化的图形。
图3A和图3B是在用20/50发酵剂处理的高有机物质(试验地1)地块和低有机物质(试验地2)地块中的5-6天时的出苗数量的图形。
图4A和图4B是在用20/50发酵剂处理的高有机物质(试验地1)地块和低有机物质(试验地2)地块中的植物干重的图形。
图5A-图5D是示出了采集自用20/50发酵剂处理的具有高有机物质(试验地1)和低有机物质(试验地2)的地块的叶片组织中的N和P的水平的图形。
图6A-图6D是示出了用20/50发酵剂处理的具有高有机物质(试验地1)和低有机物质(试验地2)的地块中被植物摄取的N和P的水平的图形。
图7A和图7B是在用20/50发酵剂处理的高有机物质(试验地1)地块和低有机物质(试验地2)地块中生长的植物根部上的VAM定植的图形。
图8A-图8C是定植于在用20/50发酵剂处理的高有机物质(试验地1)和低有机物质(试验地2)地块中生长的植物根部的六种主要生物体群的相对丰度的图形。
图9示出了如通过ARISA测定的20/50发酵剂对微生物群的运算分类单位(OTU)计数的影响的曲线图。该曲线图仅示出了通过处理被显著改变的那些群组。条块显示每个处理的平均计数的+1的标准误差。
图10示出了20/50发酵剂对(a)放线菌和(b)双核亚界真菌的OTU群落(community)组成的影响。曲线图为在两个轴上作图的针对每个群组的OTU(存在/缺失数据)的说明数据集的坐标中的最大方差的优化多维标度坐标。字母表示九个地块在坐标轴上的位置以及它们接受的氮处理(无-0N，低-LN，高-HN)和20/50发酵剂(无-0B，低-LB，高-HB)。重叠的椭圆(通过眼睛拟合)描绘出20/50发酵糖处理的群组，其中画阴影的椭圆描绘出无20/50发酵剂群组。
图11A和图11B示出了使用根据本发明的20/50发酵剂处理的区域(A)的植物生长和未处理的区域(B)的原生植物再生长之间差异。
图12A和图12B示出了使用根据本发明的20/50发酵剂处理的野桉(Eucalyptusrudis)植物(A)和未处理的野桉植物(B)的生长差异。
图13A和图13B示出了使用根据本发明的20/50发酵剂处理的金合欢(Acacia)植物(A)和未处理的金合欢植物(B)的生长差异。
图14A和图14B示出了使用根据本发明的20/50发酵剂处理的山龙眼(Banksia)植物(A)和未处理的山龙眼植物(B)的生长差异。
图15是通过Vitazyme产生的峰值的LC/MS/MS曲线图。
图16是通过TM Ag产生的峰值的LC/MS/MS曲线图。
图17是通过过期的TM Ag产生的峰值的LC/MS/MS曲线图。
图18是通过Mycorcin产生的峰值的LC/MS/MS曲线图。
图19是通过Digestor产生的峰值的LC/MS/MS曲线图。
图20是通过Bioprime 20/50发酵剂产生的峰值的LC/MS/MS图。
图21是通过Bioprime 20/50发酵剂产生的峰值的LC/MS/MS图。
图22是采用和未采用Bioprime 20/50发酵剂的情况下在不同葡萄品种上生长的微生物种群的整理过的ARISA结果的曲线图。
详细说明
本发明的详细说明
根据本发明，提供了一种基于发酵糖的用于改善土壤的土壤添加剂。本发明的优点在于能够将来自多种来源的糖转化成复杂有机分子的混合物，所述复杂有机分子的混合物在结构和组成上与植物使用的用于信号传导微生物种群的以及在微生物种群中使用的用于信号传导的复杂有机分子的混合物具有相似性。由糖源产生的复杂有机分子起到信号传导分子的作用，以改变土壤微生物学，从而提高植物产率。
土壤添加剂
在一个实施方案中，本发明提供了一种包含糖发酵剂的土壤添加剂，其中所述发酵剂中含有信号传导分子，所述信号传导分子包含存在于所述发酵剂中的约1-50％(w/w)的有机物质。优选地，土壤添加剂包含信号传导分子，所述信号传导分子包含存在于所述发酵剂中的约1-50％、5-50％、10-45％、15-40％、20-40％(w/w)的有机物质，存在于所述发酵剂中的20-30％或20-25％的有机物质。所述土壤添加剂可含有信号传导分子，所述信号传导分子包含存在于所述发酵剂中的1％、2.5％、5％、7.5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％(w/w)的有机物质。
优选地，所述糖发酵剂为糖蜜发酵剂，最优选含有约20-25％的信号传导分子的糖蜜发酵剂。
该信号传导分子可以是种内信号传导分子，种间信号传导分子或二者的混合物。信号传导分子是一种结合到膜受体和/或穿过细胞膜运动进入细胞的内部并导致基因表达和/或代谢发生变化，从而使得对变化的条件或外部威胁引发适应性响应的分子。信号传导分子可以在微生物种群和/或群落水平上调节基因表达，导致所述种群或群落的成员中的活性发生变化。信号传导分子的概念讨论在，例如，Cooper(2000)“The Cell:A MolecularApproach.”第2版；Sunderland(MA):Sinauer Associates；Signaling Molecules andTheir Receptors”。
涉及信号传导分子的最新公布的文献包括：Cirou等人(2012)Appl Env Micro78:481-492；Brackman等人(2011)PLoS ONE 6:e16084.doi:10.1371/journal.pone.0016084；B Jolivet(博士论文)Synthesis of some furanonederivatives:Putative quorum sensing or chinase inhibitors(2005)；Lahrmann等人(2013)PNAS 110(34):13965-13970；和Carter等人(2012)Metab Engin 14:281-288。这些参考文献中列出了广泛已知的信号传导分子，并且有经验的读者将理解由该术语所涵盖的化合物和化学实体的类型。用于测试给定化合物是否为信号传导分子的方法还提供在引用的文件中。
应当指出，对于一个等级的微生物而言为群体淬灭剂的信号传导分子可能是对于另一等级的群体感应剂。此外，信号传导分子可既是微生物群体感应剂和/或淬灭剂，并且还可以是植物激活剂。例如，对于细菌的灭微生物剂可以是对于真菌的激活剂。根据其生态背景在相同化合物中存在功能性多样性。
此外，作为信号传导分子出现的化合物的性质导致了大量的化学多样性，以及一系列所鉴别的化合物的类似物和直系同源物。有经验的读者将理解，直系同源物和类似物在结构上类似于所鉴别的化合物并且可取代列出的那些。这样的类似物和直系同源物将优选以与所鉴别的信号传导分子类似或相同的方式起作用。在下面提供的所鉴别的信号传导分子的列表中，所鉴别的化合物通常根据化合物的种类给出，而不是所述种类的具体成员。任何列出的具体化合物是作为所鉴别的种类的代表物和仅作为实例提供，并非所有鉴别的信号传导分子的完整名单。
包含糖发酵剂的土壤添加剂含有有机酸和酚类化合物。已知这样的化合物通过植物根系分泌以吸引有益土壤微生物群落。据信，在包含糖发酵剂的土壤添加剂中的混合的有机酸和酚类物质的组合用于模拟植物根系吸引有益土壤微生物群落的方式。这样，本发明的信号传导分子包括一系列的有机酸和酚类物质。
优选地，包含糖发酵剂的土壤添加剂的信号传导分子选自以下组中的一个或多个：微生物群体感应剂和淬灭剂、灭微生物剂或植物激活剂。
优选地，10-50％(w/w)的信号传导分子是群体淬灭剂/感应剂，10-50％(w/w)的信号传导分子是灭微生物剂，并且10-50％(w/w)的信号传导分子是本发明的糖发酵剂中的植物激活剂。例如，每个组分可以提供所述组分的10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或至多50％，只要总量为100％。更优选地，约33％(w/w)的信号传导分子是群体淬灭剂/感应剂，33％(w/w)的信号传导分子是灭微生物剂，并且33％(w/w)的信号传导分子是本发明的糖发酵剂中的植物激活剂。
本发明的土壤添加剂的每个信号传导分子可以非常低的量存在，从1mg/kg低至0.1ng/kg或更低(尽管检测限值可能导致无法检测所有存在的化合物)。然而，土壤添加剂中的所有的信号传导分子的组合可以是高达500g/kg、400g/kg、300g/kg、250g/kg、225g/kg、200g/kg、175g/kg、150g/kg、100g/kg、75g/kg、50g/kg、10g/kg、1g/kg、0.1g/kg、50mg/kg等。
如果信号传导分子是微生物群体感应剂和淬灭剂，则优选所述分子选自以下：呋喃酮，乙酮，肽和/或甾醇。
例如，如果信号传导分子是微生物群体感应剂和淬灭剂，则所述分子可以选自以下：3(2H)-呋喃酮；二氢-2-甲基呋喃酮；2(3H)-呋喃酮；5-己基二氢呋喃酮；1-(4-羟基-3,5-二甲氧基苯基)乙酮(也称为乙酰丁香酮)；1-(4-羟基-3-甲氧基苯基乙酮；1-(1H-吡咯-2-基)乙酮；2,3-二氢苯并呋喃；以及这些化合物的酯。
群体感应剂和淬灭剂可以选自以下：a)自体诱导物1-介导的群体感应剂和淬灭剂，例如：2-呋喃甲醇-2(3H)-呋喃酮、二氢-5-甲基-2-呋喃甲酸、乙酯-2(3H)-呋喃酮、5-乙基二氢-苯并呋喃、2,3-二氢-3(2H)-苯并呋喃酮、4,5-二甲基-呋喃、2,5-二苯基-7H呋喃并[3,2-g][1]苯并吡喃-7-酮、4,5,6-三甲氧基-呋喃并[2,3-H]香豆素、6-甲基-1-(3-甲基苯基氨基)-二氢呋喃-2-酮、4-(3,4-二甲氧基苄基)-3-(4-羟基-3-甲氧基苄基)-萘并[2,3-c]呋喃-1(3H)-酮、3a,4,9,9a-四氢-6-羟基-4-(4-羟基-3-甲氧基苯基)-7-甲氧基萘并[2,3-c]呋喃-1(3H)-酮或[3aR-(3aα4α,9aβ)]-萘并[2,3-c]呋喃-1(3H)-酮；或b)自体诱导物2-介导的群体感应剂和淬灭剂，例如：丁内酯、δ壬内酯或1-苯基-2-己酮。
如果信号传导分子是灭微生物剂，则优选地所述分子选自以下：酚，醇，和/或丁香油酚。
例如，如果信号传导分子是灭微生物剂，则优选地所述分子可以选自以下：丁香油酚；2-甲氧基苯酚；4-甲基苯酚；3-乙基苯酚；4-乙基苯酚；3,4-二甲氧基苯酚；2-甲氧基-4-(1-丙烯基)苯酚；香兰素。可替代地，灭微生物剂分子可以选自：苯酚苄醇苯乙醇4-乙基-2-甲氧基-苯酚，2,6-二甲氧基-苯酚，丁香油酚3,4-二甲氧基-苯酚，2-甲氧基-4-(1-丙烯基)-苯酚，对羟基苯甲酸乙酯4-甲基-苯酚，2,6-二甲氧基-4-(2-丙烯基)-苯酚，4-羟基-3,5-二甲氧基-苯甲酸。
如果信号传导分子是植物激活剂，则优选地所述分子选自以下：乙酮，肽，高级醇，酯和/或甾醇。
例如，如果信号传导分子是植物激活剂，则所述分子可以选自以下：1-(4-羟基-3,5-二甲氧基苯基)乙酮(也称为乙酰丁香酮)；1-(4-羟基-3-甲氧基苯基乙酮；1-(1H-吡咯-2-基)乙酮；2,3-二氢苯并呋喃；3-甲基-1-丁醇；十六烷酸乙酯；1-丁醇；3-甲基-乙酸酯；氨基甲酸；甲基-3-甲基苯基酯；以及这些化合物的酯。可替代地，所述植物激活剂分子可以选自：1-(1H-吡咯-2-基)-乙酮、1-(2-羟基-6-甲氧基苯基)-乙酮、1-(2-羟基苯基)-乙酮、1-(4-羟基-3-甲氧基苯基)-乙酮、1-(2,5-二甲氧基苯基)-乙酮、1-(4-羟基-3,5-二甲氧基苯基)-乙酮、2-(1H-咪唑并[4,5-b]吡啶-2-基)-1-(4-吗啉)-乙酮。
包含微生物群体感应剂和淬灭剂和/或植物激活剂的肽可以通过在发酵糖的微生物生物质的蛋白质上的肽酶的作用下产生，和/或可以特异性地通过作为由于发酵条件的胁迫响应的结果的微生物生物质直接产生。
虽然不希望被任何理论束缚，但据信，在土壤添加剂中的化合物如乙酮(其也可以用作植物激活剂)充当分别经由自体诱导物l和自体诱导物2的群体淬灭剂的作用，通过较低等的微生物(例如变形菌门、酸杆菌门和拟杆菌门中的多种微生物)中的淬灭群体感应有利地影响了土壤和植物生长。作为群体淬灭的结果，减少了较低等微生物的生长和/或生态优势，从而导致向较高等的微生物的更快速发展。较高等的微生物赋予植物生长一系列的优点，例如通过丛枝菌根真菌、根内生菌和根际真菌(其改善了养分摄取)的根部定植；和通过放线菌(其抑制了根部病害)的根部定植。
据信，使用酰基高半胱氨酸内酯作为群体感应剂并被呋喃酮及包括乙酮在内的相关的群体淬灭剂阻断的一些较低等的微生物(如某些变形菌门酸杆菌门和拟杆菌门)通常对植物生长具有负面影响。本发明的土壤添加剂优选减少了这样的变形菌门酸杆菌门和拟杆菌门的生长，并因此促进植物的生长。虽然已经发现一些变形菌门和厚壁菌门有利于植物根系和/或植物真菌协同作用，但是这些有利的变形菌门和厚壁菌门一般不依赖于群体感应而支配环境，而是依赖于使用它自己的信号传导机制的共生作用。
另外据信，土壤添加剂中的复杂和较高分子量的酯通过改变主要微生物群组之间的碳基质选择性而有利地影响土壤，有利于高等的微生物群组，而不是低等微生物群组。这个优点可能与土壤激发现象相关，其中发酵混合物的复杂有机物在微生物种群中提供了R-对策者超过k-对策者的提升。所述酯可通过在其他活性化合物如呋喃酮中形成化学多样性起作用，其中酯冷凝作为其他化合物上的侧链并增加这些化合物的化学多样性。
在土壤添加剂的酵母生物质中产生的维生素和蛋白质可另外提供有助于放线菌和双核亚界的增加的生长的另外的生长因子；据信，这种较高等的微生物群组通常对植物生长具有积极的影响。
包含糖发酵剂的土壤添加剂优选通过发酵糖产生，所述糖选自但不限于以下的列表：蔗糖和甘蔗加工副产物如糖蜜；甜菜糖和甜菜加工副产物如甜菜糖蜜；来自淀粉水解的淀粉糖，包括由玉米淀粉的水解产生的玉米糖和由大米淀粉的水解产生的大米糖。用于生产包含糖发酵剂的土壤添加剂的发酵过程中的糖可以选自包括以下的列表：葡萄糖，果糖，半乳糖，蔗糖，麦芽糖，乳糖或其混合物。优选地，被发酵的糖是糖蜜。
用于本发明的方法的糖可以是二糖，寡糖或多糖，或两种或更多种糖的混合物。
本领域中适当精通的任何人将认识到，尽管本文提供的多个具体实施例将糖蜜用作为糖原料用于发酵，但是包括精制糖在内的糖的其他来源将实现同样的结果并被包括在本发明的范围内。
包含糖发酵剂的土壤添加剂优选通过采用具有出芽单细胞阶段的真菌发酵糖产生，所述真菌例如念珠菌属(Candida)的种、子囊菌(如酵母属(Saccharomyce)的种)或担子菌属(Basidiomycete)。更优选地，所述发酵剂通过酵母产生，更优选采用酿酒酵母(Saccharomyces cerevisciae)。因此，土壤添加剂将进一步包含微生物生物质，或更优选酵母生物质。当包含糖发酵剂的土壤添加剂加入到土壤时此生物质提供有利的碳源。
可以将土壤添加剂按土壤所需每天一次、每周一次、每月一次、每两月一次、每年两次、每年一次等应用于土壤。在土壤添加剂被用于农业环境中的情况中，可以在播种作物之前立即应用此添加剂，然后在作物的生长期间间隔地(例如每月一次)再应用并在收获前立即应用。可替代地，可在诸如土壤修复和生物质再生长的情况中应用土壤添加剂。也可将土壤添加剂加入到砂(可能与另外的碳一起)。土壤添加剂也可以用作添加剂，以培养土。土壤添加剂还可用在密集的植物生长情况中，如温室(其中它可被添加到水或水培系统的液体基质)或蛭石、珍珠岩、石棉、椰壳的基质或其他非土壤基的生长系统以及沃育(ferticulture)系统。
土壤添加剂可用于增加粮食作物、宽英亩农作物和蔬菜和水果作物的生长；用于土地修复和促进原生丛林中的生长；增加的室内花园环境中的植物和盆栽植物的生长，并且在任何其中需要植物生长和增加的健康的其他的环境中。
可以按每公顷约100mL至100L，例如每公顷5L、每公顷10L、每公顷25L、每公顷30L、每公顷40L、每公顷50L、每公顷60L、每公顷70L、每公顷80L、每公顷90L或每公顷100L的浓度应用土壤添加剂。例如，它可以按约每公顷2至50L应用。虽然优选以每公顷约5L的比率施用土壤添加剂，但是以每公顷约100mL或更多的比率施用土壤添加剂仍然是有利的。例如，它可以按每公顷200mL、每公顷500mL或每公顷1L应用。
土壤添加剂可在应用之前用水或其他溶剂稀释；优选在应用到土壤之前将所述添加剂溶解或稀释在水中。应用可以是使用悬臂喷雾器应用的喷雾的形式，或使用软管或喷射器应用到土壤。或者，添加剂可以以未稀释的形式使用，例如通过在种植之前将未稀释的土壤添加剂与土壤或盆栽混合料(mix)混合。在使用的另一实例中，土壤添加剂可与用于水培装置中的水溶液混合。
据信，将本发明的土壤添加剂加入土壤可以导致通过在根际中发生的多种机制增加植物生长，所述机制包括：降低根病原体压力，改善营养摄取，更快的出苗，更好的根际定植和/或增加菌根定植。土壤添加剂还可以增加较高等的微生物的活性并降低较低等微生物的活性和生长，从而增加土壤固碳。
将本发明的土壤添加剂加入土壤同时也增加了土壤的润湿性质。据信，这是包含糖发酵剂的土壤添加剂持续增加放线菌的多样性的作用的结果，已知放线菌代谢由变形菌产生的蜡。这类蜡作为干燥胁迫响应产生，但通过包覆土壤颗粒使它们为非润湿的。
在另一个实施方案中，本发明进一步提供了一种用于生产土壤添加剂的方法，所述方法包括以下步骤：
a)在高代谢胁迫的条件下使用微生物发酵糖
其中所述高代谢胁迫的条件导致通过微生物产生高水平的信号传导分子。
在先前的糖蜜发酵产物中，如US3,635,797和US 3,561,944中的那些，加入到发酵混合物中的初始碳的仅约4％(w/w)的在发酵结束时被保留，大部分的碳转化为二氧化碳并丢失。与此相反，本发明提供了一种糖发酵剂，其中加入到发酵混合物中的初始碳的约50-85％在发酵结束时被保留。在保留在糖发酵剂中的碳中，较大百分比呈可充当信号传导分子的较高复杂性化合物的形式。
优选地，高水平的胁迫产生一种包含信号传导分子的发酵剂，所述信号传导分子含有存在于所述发酵剂中的约1-50％(w/w)的有机物质。优选地，所述土壤添加剂包含信号传导分子，所述信号传导分子含有存在于所述发酵剂中的约1-50％、5-50％、10-45％、15-40％，20-40％(w/w)的有机物质，存在于所述发酵剂中的20-30％或20-25％的有机物质。所述土壤添加剂可包含信号传导分子，所述信号传导分子含有存在于所述发酵剂中的1％、2.5％、5％、7.5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％(w/w)的有机物质。
优选地，通过具有出芽单细胞阶段的真菌发酵所述糖，所述真菌例如念珠菌属的种、子囊菌(如酵母属的种)或担子菌。更优选地，通过酵母、更优选酿酒酵母进行发酵。
高代谢胁迫的条件可以通过诸如高离子强度、高渗透压和厌氧或氧化胁迫(如用H2O2诱导)的条件来提供。可替代地，高代谢胁迫可以通过这些条件中的两个或更多个的组合来提供。优选地，高代谢胁迫是由高离子强度和高渗透压的组合来提供，例如通过减少在糖发酵反应中的水体积。
该高代谢胁迫可以通过施加高离子和高渗透胁迫条件产生，例如通过将发酵混合物中的水量减少为发酵混合物中的固体体积的0.5倍与至4.0倍之间、0.5倍与2.5倍之间、或1.0倍与2.0倍之间(v/v)(例如，可将水加入到糖以形成发酵混合物，所述混合物包含两份水与一份糖和盐)。可替代地，所述高代谢胁迫可通过施加高离子、高渗透压和高氧化胁迫的条件产生，例如通过将发酵混合物中的水量减少为发酵混合物中的固体体积的1.0倍与4.0倍(v/v)之间，以及减少存在于发酵过程中的氧或空气的量。
可替代地，高离子强度和/或高渗透压胁迫可以通过将盐加入到发酵混合物中产生，例如将氯化钠加入到所述混合物中。
优选地在足以促进酵母生物质的生长、但不足以促进糖源中的糖完全发酵成二氧化碳的低氧的条件(其中提供了来自空气的少量氧气)下进行发酵。这优选通过常规的、但不常见的曝气(aeration)以及发酵混合物的混合来实现。该反应可以通过测量pH的下降和糖含量进行监测。优选地，被供给发酵混合物的空气的水平优选产生约0.1和8.5ppm之间的溶解O2的氧含量，例如0.25ppm、1ppm、2ppm、3ppm、4ppm、5ppm、6ppm、7ppm、8ppm，更优选约0.5和1ppm之间的溶解O2。空气可以通过至少一天一次、优选一天两次的搅拌发酵混合物来加入。可替代地，所述发酵混合物可以在前三天一天搅拌一次，然后每天两次，直至达到所需的形成终点并终止发酵反应。
待通过微生物发酵的混合物也可以包含以下附加成分中的一种或多种：磷酸二氢钾、硫酸镁、尿素。优选地，关于糖和附加成分的总干物质，磷酸二氢钾按约0.01和1％w/w之间、例如0.05％、0.1％、0.2％、0.5％、0.75％w/w的量存在，硫酸镁按约0.01和2％w/w之间、例如0.05％、0.1％、0.2％、0.5％、0.75％、1.0％、1.5％w/w的量存在，并且尿素按约0.01和5％w/w之间、例如0.05％、0.1％、0.2％、0.5％、0.75％、1.0％、1.5％、2％、2.5％、3％、4％w/w的量存在。更优选地，关于糖和附加成分的总干物质，待发酵的混合物包含0.7％w/w的磷酸二氢钾、1.3％w/w的硫酸镁和2.7％w/w的尿素。
用于进行糖发酵的微生物可以允许发酵反应在所提供的特定反应条件发生的速率加入到发酵反应。这可能意味着如果反应条件很苛刻(例如高渗透压强度等)，则必须加入更多微生物。例如，关于糖和附加成分的总干物质，所述微生物可以100mg/kg和1000mg/kg之间，例如200mg/kg、250mg/kg、300mg/kg、400mg/kg、500mg/kg、600mg/kg、700mg/kg、750mg/kg、800mg/kg、900mg/kg，优选500mg/kg的比率加入。已发现，微生物在发酵反应开始时的浓度越大，则所得产物的范围关于酯类、呋喃酮等越多样化，并且发酵发生得越快。如果高代谢胁迫的条件是非常有压力的，例如存在非常高水平的离子胁迫、渗透压胁迫或厌氧或氧化胁迫，则加入增加量的微生物是有利的。尽管条件不利，但是在这样的发酵反应开始时微生物的增加的浓度使发酵发生。
发酵可以进行三天至四星期的时期，或直至蔗糖含量在所需的水平。例如，发酵可以进行五天、六天、一周、二周或三周。或者，发酵可以进行至少八周、或三个月、四个月或五个月或更长时间。随着置于发酵糖的微生物上的代谢胁迫增加，发酵的速率可能显著变慢的。因此，可以预期发酵糖所需要的时间量会显著地变化，例如，可能需要两倍的时间来发酵在微生物上具有两倍的的渗透压或离子胁迫的混合物。
在所有的糖(并且特别是蔗糖)被除去之前，可能希望终止发酵反应。然而，优选地当发酵混合物的糖含量是约0％或尽可能接近于0％时终止发酵反应。在发酵过程结束时，糖(特别是蔗糖)在发酵混合物中的存在可能导致交叉污染的问题和在没有不希望的微生物生长下的土壤添加剂的长期储存的困难。发酵反应器中的糖水平的监测将允许根据正在生产的土壤添加剂的应用的需要来确定适当的发酵终止的适当时机。假设因增加的代谢胁迫导致发生发酵的速率变慢，如果将极端的代谢胁迫的条件置于发酵反应，则可能需要数月达到零水平的蔗糖。
优选地，通过将诸如三羧酸(例如柠檬酸)的有机酸加入到发酵混合物中来终止该反应。优选地，按约1％w/v和15％w/v之间，例如2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、更优选约4％w/v和10％w/v之间、最优选5％w/v的浓度加入所述有机酸。也可以使用其他有机酸，包括苹果酸、草酸和其他三羧酸，例如异柠檬酸、乌头酸或均苯三酸。优选地，所述有机酸的加入使pH降至2.3和3.7之间，例如2.9、3.0、3.5、更优选降至约pH为3。所述有机酸的加入促进了酯的形成，所述酯随后冷凝以形成较高分子量的化合物，如癸酸。有机酸还以类似于有机酸通过植物根系的自然分泌的方式促进了有益的土壤微生物向植物根系的吸引
在终止发酵反应之后，优选地，将尿素加入至浓缩物，其破坏了酵母细胞膜并导致它们的破裂。例如，可以约1％w/v和15％w/v之间、例如2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、更优选约4％w/v和10％w/v之间、最优选在5％w/v的浓度加入所述尿素。可替代地，所述细胞可以通过加入硫酸铵或其他引起细胞裂解的高渗透应激物破坏。所述细胞也可以通过非化学手段破裂，诸如使用弗氏压碎器(French press)或其他机械力、声波胁迫、微波、热或高压。
在本发明的另一实施方案中，提供了一种用于调节土壤的试剂盒，所述试剂盒包含：
a)包含糖发酵剂的土壤添加剂，其中所述发酵剂含有信号传导分子，所述信号传导分子包含存在于所述发酵剂中的约1-50％(w/w)的有机物质；和
b)用于施用所述土壤添加剂的说明书。
在本发明的另一实施方案中，提供了一种用于调节土壤的方法，所述方法包括以下步骤：
a)向土壤加入一定量的包含糖发酵剂的土壤添加剂，其中所述发酵剂含有信号传导分子，所述信号传导分子包含存在于所述发酵剂中的约1-50％(w/w)的有机物质。
在本发明的另一实施方案中，提供了一种用于促进植物生长的方法，所述方法包括以下步骤：
a)向土壤加入一定量的包含糖发酵剂的土壤添加剂，其中所述发酵剂含有信号传导分子，所述信号传导分子包含存在于所述发酵剂中的约1-50％(w/w)的有机物质。
在本发明的进一步的实施方案中，提供了一种用于增加作物产量的方法，所述方法包括以下步骤：
a)向土壤加入一定量的包含糖发酵剂的土壤添加剂，其中所述发酵剂含有信号传导分子，所述信号传导分子包含存在于所述发酵剂中的约1-50％(w/w)的有机物质。
在本发明的一个进一步的实施方案中，提供了一种用于改变根际微生物区系的种群组成的方法，所述方法包括以下步骤：
a)向土壤加入一定量的包含糖发酵剂的土壤添加剂，其中所述发酵剂含有信号传导分子，所述信号传导分子包含存在于所述发酵剂中的约1-50％(w/w)的有机物质。
本发明进一步提供了一种用于增加土壤的润湿的方法，所述方法包括以下步骤：
a)向土壤加入一定量的包含糖发酵剂的土壤添加剂，其中所述发酵剂含有信号传导分子，所述信号传导分子包含存在于所述发酵剂中的约1-50％(w/w)的有机物质。
在上述方法中，包含糖发酵剂的土壤添加剂可通过在高代谢胁迫的条件下使用微生物发酵糖的方法产生，其中所述高代谢胁迫的条件导致通过微生物产生高水平的信号传导分子。
优选地，所述包含糖发酵剂的土壤添加剂含有信号传导分子，所述信号传导分子包含存在于所述发酵剂中的约1-50％(w/w)的有机物质。优选地，所述土壤添加剂包含信号传导分子，所述信号传导分子包含存在于所述发酵剂中的约1-50％、5-50％、10-45％、15-40％、20-40％(w/w)的有机物质，存在于所述发酵剂中的20-30％或20-25％的有机物质。土壤添加剂可含有信号传导分子，所述信号传导分子包含存在于所述发酵剂中的1％、2.5％、5％、7.5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％(w/w)的有机物质。
优选地，所述糖发酵剂为糖蜜发酵剂，最优选为包含约20-25％的信号传导分子的糖蜜发剂。
可以按每公顷约100mL至100L，例如每公顷5L、每公顷10L、每公顷25L、每公顷30L、每公顷40L、每公顷50L、每公顷60L、每公顷70L、每公顷80L、每公顷90L或每公顷100L的浓度应用土壤添加剂。例如，它可以按每公顷约3至50L应用。虽然优选按每公顷约5L的比率施用土壤添加剂，但按每公顷约100mL或更多的比率施用土壤添加剂仍然是有利的。例如，它可以按每公顷200mL、每公顷500mL或每公顷1L应用。
包含糖发酵剂的土壤添加剂可以用来增加以下的作物产量或改善以下的植物生长：商业和农业作物(包括谷类作物，蔬菜作物，树木种植，商业花卉生长)；入户花园(包括在一般土壤中的植物以及室内和室外盆栽植物)和在非土壤基的情况下生长的植物和作物，如在水培系统或蛭石、珍珠岩、石棉、椰壳的基质或其他非土壤基的生长系统中的温室生长植物。所述包含糖发酵剂的土壤添加剂在增加谷类作物如小麦、燕麦、大麦、水稻、玉米、高粱、粟、小麦或黑小麦的植物生长和作物产量方面具有特别有用的应用。
总则
本领域技术人员将理解本文描述的发明可进行不同于具体描述的那些的变化和修改。应当理解，本发明包括所有这些变化和修改。本发明还包括所有在说明书中单独或共同地提及或指出的步骤、特征、组合物和化合物和所述步骤或特征中的任何两个或更多个的任何和所有组合。
本发明在范围方面并不被本文描述的具体实施方案限制，所述实施方案仅用于例示的目的。功能上等同的产品、组合物和方法显然在如本文所述的本发明的范围内。
本文引用的所有出版物(包括专利、专利申请、期刊文章、实验室手册、书籍或者其他文献)的全部公开内容在此通过引用并入。并不承认任何参考文献构成现有技术或者是那些在本发明涉及的领域中工作的人员的普通常识中的部分。
在本文中引用的每篇文献、参考文献、专利申请或专利明确地通过引用整体并入本文中，这意味着它应由读者阅读并认为是本文的一部分。在本文中未重复叙述本文引用的文献、参考文献、专利申请或专利仅仅是为了简明的原因。
针对在本文中或通过引用并入本文的任何文献中提到的任何产品的任何制造商的说明书、描述、产品规格以及产品页在此通过引用并入本文，并且可以在本发明的实践中使用。
如本文使用的术语“衍生的”和“衍生自”应认为表示一特定的整体可以从特定来源获得但不一定是直接来自该来源。
如本文所用，单数形式“一(a)”，“一(an)”和“所述(the)”包括复数指代物，除非上下文另有明确规定。因此，例如，提及催化萜烯的形成的萜合酶，其包括催化一种或多种萜烯的产生的合酶。
在整个本说明书中，除非上下文另有要求，词语“包括(comprise)”，或变型如“包括(comprises)”或“包括(comprising)”将被理解为表示包括一所述的整体或整体的组，但不排除任何其他的整体或整体的组。
除了在操作实施例中，或另有说明，在本说明书和权利要求书中使用的表示成分、反应条件等的量的所有数字在所有情况下应理解为被术语“约”修饰。因此，除非有相反的指示，在本说明书和权利要求书中列出的数值参数是可能会根据试图通过本发明获得的理想特性而变化的近似值。因此“约80％”表示“约80％”，并且也是“80％”。在最低限度，应当根据有效数字的个数和普通四舍五入方法来解释每个数值参数。
尽管列出本发明的宽范围的数值范围和参数是近似值，但在具体实施例中所列出的的数值尽可能精确地被报道。然而，任何数值固有地含有由在它们各自的试验测量中发现的标准偏差必然产生的某些误差
用于本文中使用的所选术语的其他定义可以在本发明的详细描述中发现并适用于全文。除非另有定义，否则本文使用的所有其他科学和技术术语具有与本发明所属领域技术人员的通常理解的相同的含义。
以下实施例用于更完整地描述使用上述发明的方式，以及列出预期用于实施本发明的各个方面的最佳模式。应理解，这些方法绝不会限制本发明的真实范围，而是用于说明目的而呈现。
实施例
实施例1：土壤添加剂的制备
将一系列的包含20L(28.4Kg)糖蜜、200g磷酸二氢钾、400g硫酸镁和800g尿素的发酵混合物(总共29.8Kg)加入六个可以与大气隔绝的混合槽反应器。将20L、30L、40L、50L或59L的水(即固体总重量的0.67倍、1.006倍、1.34倍、1.67倍或1.95倍)加入到该反应器[糖蜜发酵混合物上的早期工作依据Battistoni(如US3561944；US3635797和CA888164)加入为原料的总重量的2-20倍的水]。在所述混合物充分混合并溶解之后，向每个反应器加入10g的酵母。
前3天每天一次、然后在随后的日子里每天两次，将所述反应器向大气开放，并搅拌混合物，例如通过泵将混合物循环10分钟。这允许氧气进入反应器并在搅拌下穿过混合物。
当不再有糖存在于所述混合物中并且停止生成CO2时，完成发酵反应。将柠檬酸和尿素溶解于所述混合物中至每一个为5％w/v。然后将混合物静置，向大气开放。
已经发现，在最低的水加入(0.67v/w)下，一周后无酵母生长并且未发生发酵。酵母生长和发酵发生在所有较高的水加入比率下。发酵的进程和有机基质的减少通过测定比重(图1)和发酵混合物的pH(图2)来监控。高的最终比重(即与起始发酵混合物的比重相似的糖蜜发酵剂的最终比重)表示存在有机物质的截留(retention)，特别是以可以形成信号传导分子的更高的复杂性化合物的形式。
当发酵在低的水浓度下进行时，当发酵已经完成(如通过二氧化碳形成的停止来判断)时，保留在溶液中的有机碳的质量与加入的水的原始量成反比地增加。
这可以通过比较将酵母添加到发酵混合物前的起始比重和一旦发酵反应完成时的最终比重来衡量。
表1：比重比较
还发现随着发酵的进行以及糖被氧化，渗透压下降且反应速率增加。然而，发现酵母显然变得适应更高的渗透胁迫。这意味着，在发酵已变得有活跃之后，向所述混合物添加另外的糖蜜(以使得渗透压返回到起点)不会产生预期的如同在发酵的早期阶段所经历的发酵的减缓，而是发酵以类似于将另外的糖蜜加入之前的速率进行。
如所讨论的，对具有加入到20L的用于发酵的糖蜜的不同水量的各种发酵混合物进行了测试。发酵后，将所有批次补足至100L，从而所有批次都具有相同的糖蜜的起始质量和盐的最终质量。表2提供了由该化合物提供的总有机物的百分数。有机组分通常按重量计为最终产物的约15％，其中信号传导分子包含存在于所述发酵剂中的约20-25％的有机物质。
表2：糖蜜发酵剂的组分分析
表2示出了在发酵过程中在不同水平的渗透胁迫下产生的化合物的不同官能团的浓度。在发酵结束(当针对每个不同的发酵条件已经停止生成CO2)时测定各组分，并加入水以得到100L的最终体积。
从表2可以看出，几乎所有的信号传导分子(包括微生物群体感应剂和淬灭剂、杀菌剂和植物激活剂)的浓度都随着渗透/离子胁迫增大而增加。此外，通常当渗透/离子胁迫增加时，相同种类的化合物(群体感应剂/淬灭剂、灭微生物剂和植物激活剂等)变得越来越大和越来越复杂，而且它们进一步变得比脂族更具芳香性(即苯和苯酚衍生物开始占主导地位)。
假设简单的微生物群往往在简单基质上生长得更好，而较高等的微生物可代谢更复杂的化合物，则这些观察支持了糖蜜在胁迫条件下的发酵产生选择性地有利于较高等的微生物的生长的基质的观点。
通过GC/MS/MS进行发酵混合物的分析。有经验的读者将清楚其中的许多组分将在溶液中相互作用，以及由于复杂化合物的降解或浓缩以及GC/MS/MS检测的限制这两方面的因素而导致在糖蜜发酵剂中检测到的化合物将仅代表存在于所述混合物中的多种化合物中的一部分。
实施例2：土壤添加剂的使用
在西澳洲的Forrestdale的一块已经被清除但10年来一直未使用的区域上进行小麦生长试验。通过按每公顷80立方米施加堆肥对一系列床(试验地1)进行了处理，以增加土壤有机物质和肥沃力，利用旋转锄使材料并入土壤中。另一系列床(试验地2)中有没有这样的处理，而是通过旋转锄进行了耕种。于2012年4月2日播种试验地1，并于2012年5月7日播种试验地2。
在土壤处理之后，从每个床中取样土壤并进行分析。用堆肥处理过的床含有4.2％的有机碳，和32mg/kg的Colwell可提取磷酸盐。未添加堆肥的床含有0.38％的有机碳和8.1mg/kg的Colwell可提取磷酸盐。
将每个区域划分为5个1×1m的床，获得总共10个床，其中的5个具有相对高的肥沃力和有机物质，且5个具有低的肥沃力和有机物质。
将Wyalkatchem品种的小麦播种5行，每行相隔180mm，而每一行中种子相隔25mm。在播种的当天，用衍生自按照实施例1在50L水中发酵20L糖蜜的糖蜜发酵剂(以下称为“20/50发酵剂”)对床进行处理。通过将合适量的20/50发酵剂稀释在8L水中，并用喷壶将它应用到床，以相当于每公顷2L、4L、6L和16L的比率应用20/50发酵剂。在堆肥处理的和未经处理的这两个区域中，一个对照床没有应用20/50发酵剂，但应用了8L水。在20天后，当苗已经发育到两叶阶段时，用相同的发酵剂应用比率(或用水)对床进行再处理。
在5-6天后，当第一批出苗明显可见时，在48小时内测量对于每个处理的出苗的计数。
通过从床小心地挖掘出整株植物(包括根和附着于根的土壤)来对来自每个处理的10株植物进行随机取样，在植物生长过程中取样四次。在每次采样中，将来自每个处理的植物顶部在烘箱中分别烘干，以确定干重，然后被消化以确定叶片组织养分状况。收集附着于根的土壤，将其干燥并提取根际DNA。洗涤根部并对其染色，以确定菌根定植。
在11月完成所有试验时，收获谷穗用于确定粮食产量。
·出苗
在第5-6天时，在48小时内对出苗进行计数(图3A和图3B)。
在较高肥沃力的土壤(试验地1)中，发酵剂的应用对出苗没有明确的影响模式。在较低肥沃力的土壤(试验地2)中，与对照以及与按16L/公顷处理过的床相比，按2L/公顷、4L/公顷和8L/公顷应用20/50发酵剂促进了更快的出苗。
·植物干重
在试验地1中，播种46天后，显著更大的植物干重变得明显，特别是用4L/公顷和16L/公顷的发酵剂处理过的植物中。到第71天时，用4L/公顷处理过的植物中的干重相比于对照已经接近翻倍(图4A)。
在试验地2中，采用发酵剂处理过的干重收益再次变得明显，但模式是复杂的，与播种后第49天时的差异较小，但在第63天时对于4L/公顷和8L/公顷的处理比率而言的差异较大(图4B)。
在第77天时，所有发酵剂处理产生比对照更高的干重。
·营养叶片组织水平
营养叶片组织水平通过Jones J.B.和Steyn W.J.A(1973)Sampling,handlingand analysing plant tissue samples的方法测定。在“Soil Testing and PlantAnalysis(Walsh LM和Beaton JO编),Soil Sci.Soc.Am:Madison中)。
在试验地1中，如果丰富养分是可用的，则来自所有处理的植物具有充足的叶片组织磷酸盐，足以总结出这种养分的可用性不会限制生长。叶片组织氮表现出复杂的模式，在第21天时具有较高的水平，但在此之后普遍下降，这表示氮可用性可能已限制了生长速率(图5A和图5B)。
在试验地2中，土壤中具有较低的养分可用性，叶片组织磷酸盐水平再次高于可能会导致养分受限的水平，而氮是在其中它的可用性可能限制生长速率的范围内(图5C和图5D)。
·养分摄取
养分摄取速率通过各元素的比例乘以组织的干重确定。
在试验地1的较高肥沃力的土壤中，按4L/公顷应用发酵剂促进了氮和磷的最大摄取，而在试验地2的较低肥沃力的土壤中，4L/公顷和8L/公顷的应用比率促进了最大的养分摄取(图6A-图6D)。
当在植物干重和养分水平的情形考虑时，显而易见的是在高或低养分可用的这两种土壤中，相比于其中未曾应用20/50发酵剂的对照土壤，20/50发酵剂的应用促进了每株植物对氮和磷的更多的养分摄取。
·菌根定植
按照Brundett,M Bougher,N等人(1996)Working with Mycorrhizas inForestry and Agriculture.Canberra ACAIR Monographs对菌根进行评分。
在试验地1中，通过泡囊丛枝菌根(VAM)的根部定植的程度未显示发酵剂处理的任何影响(图7A)。
在试验地2中，VAM定植通常要低得多，但采用20/50发酵剂按16L/公顷处理床促使定植增加(图7B)。
·粮食产量
在2012年10月15日(对于试验地1)和11月18日(对于试验地2)，已经对来自每个处理的25株植物收获了谷穗，从谷壳中分离出粮食并称重。每公顷的产量基于测得的重量来计算。
表3：粮食产量
收获结果表明，按20/50发酵剂的所有应用比率，实现了粮食产量的增加。在试验地1中，按每公顷8L的应用比率，获得了最大44％的产量增加，而按4L/公顷的应用比率获得了25％的增加。
在试验地2中，相比于对照，处理过的床的粮食产量的相对增加更高，其在2L/公顷的应用比率下获得了91％的最大产量增加。同样，所有处理过的床都具有高于对照的粮食产量。
20/50发酵产品的应用意味着低肥沃力的土壤变得与未使用发酵产品处理的高肥沃力的土壤一样多产，而较高肥沃力的土壤变得更加多产。
·微生物表征(profiling)
在真空烘箱中于40℃下干燥来自每个地块的土壤样品，并将其通过1mm的筛子以除去较大的颗粒。然后在珠磨机中研磨该土壤，以产生<200微米的颗粒尺寸。使用DNA分离试剂盒(MoBio，USA)从地面土壤的500mg的子样本提取DNA。通过在25Hz使用Qiagen Retsch Tissuelyser MM301(Qiagen，USA)20分钟修改制造商的说明书。
ARISA已经被(Fisher和Triplett，1999)先前描述过并依赖于在rRNA操纵子中的16S和23S rRNA基因之间的基因间转录间隔(ITS)区的长度异质性。
六个引物对被用来扩增该基因间隔区以用于ARISA测定，每个引物对扩增涵盖Western Australia中的农业土壤在内的主要土壤分类群组。三个引物组被用来扩增16S-23S rRNA ITS区，用于土壤细菌群落(称为Bac I、Bac II和Bac III，分别包括但并不排他的α变形菌、β变形菌和厚壁菌)。这些引物对为ITSF/ITSReub(Cardinale等人，2004)、S-D-Bact-1522-b-S-20/L-D-Bact-132-a-A-18(Ranjard等人，2001)和1406F/23Sr(Fisher和Triplett，1999)。使用A751F/UA 1406R(Baker,Smith和Cowan，2003)引物对扩增古生菌微生物群落，使用引物SpF/SpR(Mazza,Monciardini,Cavaletti,Sosio和Donadio，2003)引物对扩增放线菌群落，并使用ITS1-F/ITS4(Rooney和Clipson，2009)扩增双核亚界真菌微生物群落。用FAM(6-羧基罗丹明)亚磷酰胺染剂荧光染料(GeneWorks，South Australia)对针对每个引物对的正向引物作荧光标记，并且针对每个引物的序列示于下表4中。
表4-ARISA引物序列
DNA扩增在20μl的最终体积中进行，所述20μl的最终体积含有1.0U的Taq DNA聚合酶，1×PCR缓冲液和1.0mM的每一种dNTP(Fisher Scientific，Western Australia)。对每个PCR进行优化并因此引物和MgCl2的浓度不同。优化的PCR条件和浓度示于表5中。
表5-优化的PCR条件、引物和MgCl2浓度
扩增后，将1ml的HiDi甲酰胺(Applied Biosystems，USA)与6μl的内部尺寸标准物LIZ 1200(Applied Biosystems，USA)混合。将此混合物的19μl等分试样加入到每个孔中并在此混入1μl的每一种PCR产物。然后使用ABI 3730自动测序仪(Applied Biosystems，USA)分析样品。使用LIZ 1200尺寸标准物，排除了小于20bp的片段以及大于1200bp的片段。GeneMapper软件(Applied Biosystems，USA)被用于确定对于每个样品所存在的峰的峰面积、高度和大小。对所有样品而言，将背景荧光阈值手动设定在100个相对荧光单位。
对于每个引物对的评分代表使用ABI 3730自动系统的大于100RFU的信号数的AFLP的信号数。当这些分类群可能以每克土壤大于104个微生物的数量存在时，出现这样的信号强度。
·根际微生物区系
在整个生长季节收集自植物根际的DNA的分析表明多样性以及属于β变形菌的细菌优势存在相对的减少，而属于双核亚界的占优势分类群的数量有所增加。
通过ARISA所揭示的根际微生物的复杂性体现于在根部周围的土壤中存在超出500种不同的生物体。这些生物体中的绝大多数仅以小种群水平存在，因此被视为是非优势分类群(图8C)。
当只考虑对于那个特定的群组(测量的六个群组中的)而言按大于2％的生物质存在的那些分类群时，所述发酵产品的应用的影响变得更清晰(图8A和图8B)。
实施例3：土壤添加剂的使用
在添加和不添加Bioprime 20/50发酵剂的地块上，采用如上所述的ARISA测定对小麦根际土壤进行了比较。该实验在西澳洲的Buntine附近进行，并由10米×2米的72个地块组成，其中的每个地块被随机分配至24个析因处理之一。存在三种处理类型：对照(无添加剂)；按低(2L/公顷)或高(4L/公顷)比率加入的20/50发酵剂；以及按播种时45kg/公顷、播种时22kg/公顷和分蘖时22kg/公顷或分蘖时45kg/公顷的比率加入的尿素氮肥料。于2013年5月30日用Mace品种小麦播种地块，在同一天实施处理，并在2013年6月29日对土壤取样。
通过测量在整个核内转录间隔(ITS)区(其是在不同物种之间的序列中高度可变的DNA区)的序列长度变体的数量，ARISA微生物多样性测定评估土壤样品中的微生物物种的数量(Fisher和Triplett，1999)。序列长度变体被认为是不同的运算分类单元(OTU)，并且由ARISA测得的土壤样品中的OTU的数量与该样品中的微生物物种的实际数量正相关，但不完全一样。ITS区位于小和大亚基核糖体RNA基因(rRNA基因)之间，这两种基因的DNA序列在物种之间比ITS区更相似(Woese和Fox 1977)。因此ARISA测定可以通过采用一对围绕对于该群的ITS区的保守rRNA基因特异的引物以特定的微生物群组(例如厚壁菌，真菌)为目标，并且其因此扩增仅对于该群组的ITS区(Fisher和Triplett，1999)。在我们的针对特定群组的细菌的ARISA测定中，我们利用通用于所有的细菌反向引物，但在每种情况下识别出了高度特异性的正向引物。
在田野中收集来自每个地块的土壤样品，将其置于湿冰上，运回到实验室，并在分析前储存在-20℃。土壤样品在湿冰上融化，用手将其均质化，并取出0.25g子样本。按照生产商的说明书，使用PowerSoil DNA分离试剂盒(MoBio，Carlsbad，USA)从子样本中提取总DNA，但是用TissueLyserII(Qiagen，Hilden，Germany)在25Hz下使样品进行溶解20分钟，而且根据在每批样品中的有机污染的平均水平，我们修改了在随后的下游纯化中使用的溶解的提取物的量(至50-500μl)。
十个引物对用于扩增整个ITS区，对应于在下表6中示出的微生物群组。
土壤样品在20μl反应混合物中扩增，所述反应混合物含有2μl(10-40ng)总提取的DNA、4pmol各种引物、2μg BSA、取决于引物对的2.5-3.5mM的MgCl2(表5)、0.2mM的dNTP和0.825单位Taq F1DNA聚合酶以及1×反应缓冲液(Fisher Biotech,Wembley,WesternAustralia)。扩增在Axygen Maxygene热循环仪中进行，程序如下：在94℃下5分钟；30次在94℃下30秒、55℃下30秒、72℃下1分钟的循环；然后在72℃下的最后10分钟。
扩增后，将对于相同的DNA样品不同的引物对的反应物合并入表6所示的PCR后多重组中，并按照生产商的说明书使用RapidTips2(Diffinity Genomics,New York,USA)除去未引入的引物。
在澳大利亚基因组研究平台(Australian Genome Research Facility)(Perth,Western Australia)的AB 3730xl上，使用0.21μl LIZ1200尺寸标准物以及10μl HiDi甲酰胺中的1.2μl每一种多重池(Life Technologies,Carlsbad,USA)进行片段定量。
使用Peak Scanner(2.0版；Life Technologies，Carlsbad,USA)在得到的片段数据集中检测对应于每个扩增的样品中的不同ITS长度变体的峰，其中最小峰高度设定为50个荧光单位。将数据集手动修整为50-1200个碱基对，并使用在R 3.0.1(R Core Team2013)下运行的Interactive Binner(Ramette 2009)分级成2碱基对箱宽度，以产生针对每个引物对的OTU数据。
在处理过程中采用泊松分布广义线性模型在R 3.0.1(R Core Team 2013)中对来自每个引物对的总OTU计数的差异进行了测试。我们通过使用Jaccard指数比较不同OTU的存在和不存在，以及使用多变量统计(Vegan v2.07版中的adonis，Oksanen等人2013，在R3.0.1下运行，R Core Team 2013)分析数据，测试了在处理过程中的每个引物对的群落组成的偏移。群落组成的曲线通过优化多维尺度被可视化(MASS 7.3版中的metaMDS，Venables和Ripley 2002年，在R 3.0.1下运行，R Core Team 2013)。
表7报告了使用广义线性模型分析每个引物的OTU计数的结果，以及使用多元统计在存在/不存在Jaccard指数下分析OTU组成的结果。在每一种情况下，该表报告了F统计、概率值(P)并指示显著性(*-p<0.05，**-p<0.01，***-p<0.001)。对于所述OTU计数分析而言，在所述处理是显著的情况中也表明了处理效果(相对于未进行处理)的方向。
ARISA测定结果表明，氮和20/50发酵剂处理两者独立地改变了某些微生物群组的OTU计数，并且还改变了存在或不存在于某些微生物群组内的OTU的组成(表7，图9和图10)。发现氮和20/50发酵剂对ARISA OTU计数有显著的抑制和刺激效果(表7，图9)。对放线菌和细菌III而言，氮和20/50发酵剂这两者都对ARISA OTU计数有显著效果，处理效果以相反的方向起作用(表7，图9)。例如，氮处理抑制了放线菌的ARISA OTU计数，而20/50发酵剂同时刺激了放线菌的ARISA OTU计数(表7，图9)。放线菌是一个庞大且普遍的土壤细菌群。它们是需氧菌并且在功能上它们氧化复杂的植物有机化合物。因为许多物种向土壤中分泌真菌抗生素，所以它们被认为抑制了植物病原真菌的生长(Goodfellow和Williams，1983)。在ARISA测定中，20/50发酵剂处理使放线菌和双核亚界真菌这两者的OTU群落组成显著地偏移(表7，图10)。
实施例4：洋葱生长
试验床为Forrestdale中的Bassendean沙土，用7m中心上的蝴蝶喷头通过井水灌溉。采用旋转锄准备床，并形成为1米宽和10米长的床。形成两个平行的床，然后将其划分成用木桩标记的1m区段。
20m2的床含有过磷酸钙(1Kg)、硫酸镁(300g)、硫酸锰(50g)、硼酸(30g)、硫酸铜(10g)、硫酸铁(10g)、硫酸锌(10g)和钼酸钠(2g)的播前肥料。在均匀地散播在床之前将肥料在桶中混合。
在每个床中，将洋葱种子(“Bianca”品种)按相隔200mm的三行人工播种。种子按照相隔约40mm放置。
一旦种子被播种，对床随机分配处理。存在三种处理，它们是用每公顷10L或每公顷20L的比率应用发酵产品20/50或未经处理的对照。将足够体积的产品溶解在自来水中并使用喷壶均匀地应用。存在每种产品处理的六个重复以及八个对照重复。在洋葱发芽四周后，再次应用了同样的处理。
在床播种六周后，小心地重新获得来自每个1m2的处理区块中的一个幼苗，以保持附着于根部的土壤。将来自每种处理的样品聚集在一起，并且已经对土壤提取了DNA。对DNA进行ARISA分析。
在种子被播种22周后，洋葱表现出成熟的迹象，因而关闭灌溉。2周后通过从土壤中拔出并将其铺在塑料片上晾干来收获洋葱。除去干燥的叶子并对球茎部计数并称重。
表8：ARISA结果
存在的分类群 对照 20/50按10L/公顷 20/50按20L/公顷
Bac I 194 196 182
γ变形菌 14 38 62
厚壁菌 51 61 69
古生菌 62 102 124
放线菌 109 51 10
双核亚界 11 46 64
来自ARISA分析的结果表明，当应用20/50时，在一些组中，洋葱根际土壤具有显著不同的微生物种群。γ变形菌随着更多的产品应用而增加(古生菌和双核亚界也是如此)，而放线菌下降。
表9：收获结果
在播种后立即采用20/50处理床，并在4周后再次进行处理促进了收获重量中的显著增加，和球茎之间的可变性降低。在未处理的对照中，25％的收成是滞销的，原因是小尺寸的球茎或变形的球茎，而在处理过的组中的损失率远低于3％。总体而言，当按10L/公顷应用时，20/50发酵剂产生了可市售洋葱的67％的增长，当以20L/公顷应用时，产生了94％的增长。
这些增加都与根部双核亚界和γ变形菌的显著增加以及根部放线菌的减少相关。
实施例5：原生植物的再生长和恢复
被指定用于原生植物再生长的区域分别位于Perth北方的Lake Gnangara(2012年11月使用)周围按每株植物5ml的比率对该区域施用溶解在2L水中的20/50发酵剂
在使用实施例2所述的技术应用20/50发酵剂后的4个月时，对来自从天然植物再生长区域取样的不同植物的叶片组织的组成进行分析。结果提供于表10至表12中
表10：叶片组织结果-山龙眼
表11：叶片组织结果-野桉
表12：叶片组织结果-金合欢
对从三种原生植物的根部采集的土壤样品中的微生物多样性进行了测试，还按照上述实施例3中的技术对所述原生植物的叶片组织进行了测试。
表13：ARISA测定的结果
相比于未处理的植物，20/50发酵剂的应用增加了所测试的原生植物的叶片组织中的测量的养分的水平，并对每个物种具有不同的影响。最恒定的增加是微量元素的摄取的增加。
20/50发酵剂还改变了根际的微生物分布。
此外，应用发酵剂极大地促进了植物生长，如图11A/B至图14A/B所示。
实施例6：蔗糖的发酵：
设置三个反应容器，其中的每一个容器含有814g蔗糖(cane sugar)(糖(sucrose))、80g尿素、40g硫酸镁、20g磷酸二氢钾和5g“Thrive”牌可溶性全肥料。向容器1加入1.45L水，向容器2加入0.95L水并且向容器3加入0.84L水。然后向所有容器加入1g酵母，将混合物搅拌，直到所有内容物都溶解。将每个容器密封，并且在接下来的70天中将每个容器每天打开并将内容物剧烈搅拌，以释放出二氧化碳并在将容器再次密封之前补充氧气。
在70天的温育时间中周期性地重新获得样品以测量比重，pH值和电导率。
在完成70天之后，加入柠檬酸和尿素至每一个为5％(w/v)并溶解在发酵剂中。
实施例7-发酵的蔗糖对作物生长的影响
在2013年在Forrestdale采用如实施例2中所述的同样的方法，使用由蔗糖生产的发酵剂产品。
使用先前未被耕种的新的土壤区域。在试验的持续时间，不添加肥料。土壤分析示出6.9mg/kg的Colwell可提取磷酸盐，有机碳为0.41％且pH为6.5。这被认为是低肥沃力的土壤。
在播种时按每公顷2L应用蔗糖发酵剂，和/或在两叶阶段(播种后3周)和/或在分蘖(播种后5周)按每公顷4L应用蔗糖发酵剂。总共应用了七个不同的处理，并且与未处理进行了比较，其中对于每个处理有4个重复。每个处理床为1m2。
于2013年6月14日播种Mace品种的小麦。于11月12日对每床进行收获，对粮食进行了清理并且确定粮食重量。
表14：将20/50发酵剂应用于小麦生长的结果
结果显示，在非常低肥沃力的土壤中，蔗糖发酵剂产生最小13％、最大43％的产量提高。
实施例8–不同发酵产品的组成的分析
对不同的发酵土壤添加剂的组成进行了测定。通过获得二氯甲烷萃取物并将该提取物进行LC/MS/MS分析来进行对有机物含量的分析。结果呈现于表16至表21和图15至图21中。
表15：测试的发酵土壤添加剂产品
表16-样品1：Vitazyme的组成
峰# LC/MS ID
1 丙酸
2 2-甲基丙酸
3 丁酸
4 2-甲基丁酸
5 3-甲基丁酸
6 戊酸
7 己酸
8 4-甲基苯酚
9 环己烷羧酸
10 苯乙酸
11 苯丙酸
12 二-叔丁基苯酚
表17-样品2：TM Ag的组成
样品3，过期的TM Ag产品，不含有可检测的有机化合物峰。表18-样品4：Mycorrcin的组成
峰# LC/MS ID
1 丙酸
2 山梨酸
3 苯羧酸
4 己内酰胺
5 十四烷
6 未知烯烃
7 2,4-二-叔丁基苯酚
8 十二烷酸
9 十六烷
10 未知烯烃
11 十四烷酸(肉豆蔻酸)
12 十八烷
13 十六烷酸(硬脂酸)
14 油酸
15 十八碳烯酰胺
表19-样品5：Digestor的组成
表20-样品6：Bioprime 20/50发酵剂的组成
表21-样品7：Bioprime 20/50发酵剂的组成
样品1至3中的总的有机碳是相当低的，低至3.6％和1.7％。似乎样品1至3是由通常用于生产乙醇的浓度下但在足够的需氧条件下的糖基质发酵而成，从而形成酸但保留很少的醇，因此基本不存在酯。样品2和样品3比样品1酿造得更慢，所以所产生的酸往往具有更高的分子量。样品2和样品3是不稳定的，从而随着时间的推移活性有机分子完全消失。在样品2和样品3中的大部分有机物(约80％)是丁酸。样品1至3都不含有除了有机酸以外的信号传导分子，并且它们绝对不含有呋喃酮、烷基-2-酮、乙酮、植物激素、酯和本发明的糖发酵剂的复杂酚。
样品4和样品5具有31％和34％的高得多的总的有机碳。然而，这种碳的绝大部分(约>97％)是钾黄腐的原因。样品4和样品5具有相当高的NPK含量，其未被披露于容器上。如果处理时的植物生长，它很可能是因为养分受限被克服。看来，样品4和样品5包含一些发酵产品，但该产品用山梨酸(非天然生成的)和苯甲酸(天然的，但不以这些比例)补充以稳定该发酵剂产品。苯甲酸和山梨酸这两者都是杀真菌剂。尽管样品4(Mycorrcin)在产品标签上声称它含有信号传导分子，但我们的研究表明，样品4或样品5两者都不含有除了有机酸以外的信号传导分子，并且它们绝对不包含呋喃酮、烷基2-酮、乙酮、植物激素、酯和本发明的糖发酵剂的复杂酚。
样品6和样品7是标准的Bioprime(20/50发酵剂)混合料，显示高水平的复杂有机分子。
实施例9–使用糖发酵剂以增加土壤润湿
测试对生长有小麦和燕麦的非润湿土壤的增加土壤的湿润的能力。测试的围场至少在过去的六年中都是无生产力的。在播种后的3周(作物生长的两叶阶段)时，按3L/公顷加入Bioprime(20/50发酵剂)。生产从近零产量提高到了4吨/公顷作物。
使用在实施例3中讨论的技术进行的土壤的ARISA分析表明了微生物区系已经发生了明显的变化。这种变化消除了土壤的非润湿性质。据信，这是Bioprime应用持续地增加放线菌的多样性的结果，已知放线菌代谢由变形菌产生的蜡。这类蜡作为干燥胁迫响应产生，但通过包覆土壤颗粒使它们为非润湿的。对非润湿农场土壤的现有处理是使用粘土。Bioprime 20/50发酵剂的应用产生了比任何所报道的用粘土处理实验更好的对非润湿性的逆转。
实施例10-对葡萄作物利用土壤添加剂
将20/50发酵剂施用至三个品种的鲜食葡萄的藤：Red Globe、红CrimsonSeedless和Flame Seedless，它们生长在西澳洲的Swan Valley。
施用两周后，对叶片进行取样并利用实施例1描述的技术分析。结果列于表28中。
使用实施例3描述的ARISA技术测定土壤微生物种群的多样性。结果列于表22中，并整理于表23和图22中。
土壤DNA结果示出了在应用20/50发酵剂后整体土壤生物多样性的由平均678的OTU(未处理区域)上升至平均763的明显增加。
表22-三个葡萄品种的微生物分布分析
表23：微生物分布分析的综合结果
相比于未处理的植物，发现20/50发酵剂的应用增加了测试的葡萄品种中的叶片组织中的测量的养分的水平，并对每种类型的葡萄具有不同的影响。最恒定的增长是微量元素的摄取的增加。
20/50发酵剂还改变了根际微生物分布，其中相对降低了属于β变形菌的细菌的多样性和优势，并增加了属于双核亚界的占优势分类群的数量。
基于与公开的本发明相关的上述教义，实施本发明的各个实施方案的上述模式的修改对于那些本领域的技术人员是显而易见的。本发明的上述实施方案仅仅是示例性的，并且不应以任何方式解释成限制性的。

Claims (14)

1.一种包含糖发酵剂的土壤添加剂，其中所述发酵剂含有信号传导分子，其中所述信号传导分子是由所述发酵过程产生的复杂有机分子，其中所述信号传导分子包含存在于所述发酵剂中的1-50％的有机物质，且其中所述信号传导分子选自下列组中的一者或多者：微生物群体感应剂和淬灭剂、灭微生物剂和/或植物激活剂，并且其中所述土壤添加剂中的所述信号传导分子包含至少一种呋喃酮化合物和/或乙酮化合物或其酯，和至少一种酚类化合物和/或丁香油酚化合物或其衍生物，且其中所述发酵过程在高代谢胁迫的条件下发生。
2.根据权利要求1所述的土壤添加剂，其中所述糖发酵剂含有信号传导分子，所述信号传导分子包含存在于所述发酵剂中的5-50％、10-45％、15-40％、20-40％、20-30％或20-25％的有机物质。
3.根据权利要求1所述的土壤添加剂，其中所述信号传导分子包含甾醇。
4.一种包含糖蜜发酵剂的土壤添加剂，其中所述发酵剂含有信号传导分子，其中所述信号传导分子是由所述发酵过程产生的复杂有机分子，其中所述信号传导分子包含存在于所述发酵剂中的20-25％的有机物质，且其中所述信号传导分子选自下列组中的一者或多者：微生物群体感应剂和淬灭剂、灭微生物剂和/或植物激活剂，并且其中所述土壤添加剂中的所述信号传导分子包含至少一种呋喃酮化合物和/或乙酮化合物或其酯，和至少一种酚类化合物和/或丁香油酚化合物或其衍生物，且其中所述发酵过程在高代谢胁迫的条件下发生。
5.一种用于生产根据权利要求1所述的土壤添加剂的方法，所述方法包括以下步骤：
a)在高代谢胁迫的条件下用微生物发酵糖，以及
b)在发酵后，添加4％至10％的有机酸至所述糖发酵物
其中所述高代谢胁迫的条件导致通过所述微生物产生高水平的信号传导分子，其中所述信号传导分子是由所述发酵过程产生的复杂有机分子，其中所述信号传导分子包含存在于所述发酵剂中的1-50％的有机物质，以及其中所述信号传导分子选自下列组中的一者或多者：微生物群体感应剂和淬灭剂、灭微生物剂和/或植物激活剂，并且其中所述土壤添加剂中的所述信号传导分子包含至少一种呋喃酮化合物和/或乙酮化合物或其酯，和至少一种酚类化合物和/或丁香油酚化合物或其衍生物，且其中所述发酵过程在高代谢胁迫的条件下发生。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述高代谢胁迫通过一个或多个选自包括以下的列表的条件提供：高离子强度、高渗透压和/或厌氧或氧化胁迫。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述高代谢胁迫通过高离子强度和高渗透压和氧化胁迫的组合提供。
8.根据权利要求6所述的方法，其中所述高离子强度和高渗透压通过将所述发酵混合物中的水量减少至所述发酵混合物中的固体体积的0.5倍和至4.0倍(v/v)之间来产生。
9.根据权利要求6所述的方法，其中所述氧化胁迫通过将氧水平降至0.1和8.5ppm之间的溶解O2来产生。
10.一种用于调节土壤的试剂盒，所述试剂盒包含：
a)根据权利要求1所述的土壤添加剂，其中所述信号传导分子是由所述发酵过程产生的复杂有机分子，其中所述信号传导分子包含存在于所述发酵剂中的1-50％(w/w)的有机物质；以及其中所述信号传导分子选自下列组中的一者或多者：微生物群体感应剂和淬灭剂、灭微生物剂和/或植物激活剂，并且其中所述土壤添加剂中的所述信号传导分子包含至少一种呋喃酮化合物和/或乙酮化合物或其酯，和至少一种酚类化合物和/或丁香油酚化合物或其衍生物，且其中所述发酵过程在高代谢胁迫的条件下发生，和
b)用于施用所述土壤添加剂的说明书。
11.一种用于调节土壤的方法，所述方法包括以下步骤：
a)向所述土壤加入一定量的根据权利要求1所述的土壤添加剂，其中所述信号传导分子是由所述发酵过程产生的复杂有机分子，其中所述信号传导分子包含存在于所述发酵剂中的1-50％(w/w)的有机物质，以及其中所述信号传导分子选自下列组中的一者或多者：微生物群体感应剂和淬灭剂、灭微生物剂和/或植物激活剂，并且其中所述土壤添加剂中的所述信号传导分子包含至少一种呋喃酮化合物和/或乙酮化合物或其酯，和至少一种酚类化合物和/或丁香油酚化合物或其衍生物，且其中所述发酵过程在高代谢胁迫的条件下发生。
12.一种用于促进植物生长和/或增加作物产量的方法，所述方法包括以下步骤：
a)向所述土壤加入一定量的根据权利要求1所述的土壤添加剂，其中所述信号传导分子是由所述发酵过程产生的复杂有机分子，其中所述信号传导分子包含存在于所述发酵剂中的1-50％(w/w)的有机物质，以及其中所述信号传导分子选自下列组中的一者或多者：微生物群体感应剂和淬灭剂、灭微生物剂和/或植物激活剂，并且其中所述土壤添加剂中的所述信号传导分子包含至少一种呋喃酮化合物和/或乙酮化合物或其酯，和至少一种酚类化合物和/或丁香油酚化合物或其衍生物，且其中所述发酵过程在高代谢胁迫的条件下发生。
13.一种用于改变根际微生物区系的种群组成的方法，所述方法包括以下步骤：
a)向所述土壤加入一定量的根据权利要求1所述的土壤添加剂，其中所述信号传导分子是由所述发酵过程产生的复杂有机分子，其中所述信号传导分子包含存在于所述发酵剂中的1-50％(w/w)的有机物质，以及其中所述信号传导分子选自下列组中的一者或多者：微生物群体感应剂和淬灭剂、灭微生物剂和/或植物激活剂，并且其中所述土壤添加剂中的所述信号传导分子包含至少一种呋喃酮化合物和/或乙酮化合物或其酯，和至少一种酚类化合物和/或丁香油酚化合物或其衍生物，且其中所述发酵过程在高代谢胁迫的条件下发生。
14.一种用于增加土壤的润湿的方法，所述方法包括以下步骤：
a)向所述土壤加入一定量的根据权利要求1所述的土壤添加剂，其中所述信号传导分子是由所述发酵过程产生的复杂有机分子，其中所述信号传导分子包含存在于所述发酵剂中的10-50％(w/w)的有机物质，以及其中所述信号传导分子选自下列组中的一者或多者：微生物群体感应剂和淬灭剂、灭微生物剂和/或植物激活剂，并且其中所述土壤添加剂中的所述信号传导分子包含至少一种呋喃酮化合物和/或乙酮化合物或其酯，和至少一种酚类化合物和/或丁香油酚化合物或其衍生物，且其中所述发酵过程在高代谢胁迫的条件下发生。
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