微生物菌劑對鹽堿土生物修復研究進展

摘 要：修復并資源化利用鹽堿土是世界性的重大課題之一。該文綜述了利用微生物菌劑修復鹽堿土的研究進展，對今后需深入研究的問題進行了展望，以期為鹽堿土微生物修復技術的研究應用提供參考依據。

關鍵詞：鹽堿土；微生物菌劑；生物修復

中圖分類號 S18 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2013）01-02-22-03

鹽堿土修復是全世界亟待解決的重大難題。地球上約有20%的耕地和近50%的灌溉農田嚴重受土壤鹽堿化的影響[1]，且有逐年增加的趨勢。我國人均耕地面積只占世界人均耕地面積的1/3[2]，而受鹽堿化影響的土地占可利用土地的4.88%[3]。除了常規物化修復措施之外，生物修復是鹽堿土改良的新方向。

微生物修復集經濟、環境和生態效益于一身，近年來在鹽堿地改良中的應用得到不斷加強。大量研究表明，微生物菌劑能活化并促進植物對營養元素的吸收，產生多種生理活性物質刺激植物生長，抑制病原菌，提高植物抗性。筆者通過介紹微生物菌劑對鹽堿土的修復作用研究進展，為今后在鹽堿地區大面積的菌劑推廣試驗奠定基礎。

1 鹽堿土中的微生物特性

在土壤肥力體系中，土壤的生物肥力處于中樞和核心地位，是土壤養分轉化的加工車間。土壤環境因素、營養元素及作物分泌作用等均影響土壤微生物的生長發育[4] 。研究表明，微生物數量隨鹽害程度的增加而減少，細菌、放線菌和真菌數量分布從小到大為重度鹽化土及鹽土、中度鹽化土、輕度鹽化土[5]。王龍昌等[6]指出，微生物活性與土壤鹽分含量呈顯著負相關，雖然不同菌種的耐鹽能力不同，當土壤電導率上升到5mS/cm以上時，其活性則普遍受到抑制。吳左娜[7]在實驗中發現土壤中真菌數量與全氮、速效鉀呈顯著相關，與有機質、堿解氮、速效磷呈極顯著正相關；放線菌數量與有機質和速效鉀呈顯著相關，與全氮、堿解氮呈極顯著正相關；細菌數量與土壤速效鉀呈顯著相關，與有機質、全氮、堿解氮呈極顯著正相關。

目前，從鹽堿土中已分離到的嗜鹽菌常見種類為鹽球菌屬和鹽細菌屬[8]，嗜堿菌包括芽孢桿菌屬、假單胞菌屬、微球菌屬、無色桿菌屬和黃桿菌屬等的一些種[9]。其中很多嗜鹽菌本身具有很好的耐堿特性，反之亦然，其產生的特殊酶和特殊代謝機制已經在實踐中顯示出廣泛的應用價值[10-11]。開展鹽堿土微生物特性研究和耐鹽堿菌的分離篩選，有利于豐富高效菌種資源，開發應用復合菌劑修復鹽堿土。

2 微生物菌劑修復鹽堿土的機理

固氮菌[12]、磷細菌[13]、鉀細菌[14]、菌根菌[15]、光合細菌等[16]都是鹽堿土改良利用的重要功能菌。多項研究證明，復合菌劑比單一菌劑修復效果好，且已呈現出商品產業化趨勢：如丹路牌菌劑[17] 、綠工牌生物有機肥[18]、哈維多特環保型生物有機菌肥[19]等。

2.1 改善土壤微生物區系，提高微生物活性 施加微生物菌劑可補充鹽堿土中具有特定作用的微生物數量，從而促進土壤微生物的生命活動[12]。逄煥成等[17] 用丹路微生物菌劑做盆栽試驗，證實鹽堿土的理化和生物性狀改善后可為微生物的新陳代謝和生命活動提供理想環境、豐富能量和營養物質等，促進土壤微生物繁殖，鉀細菌和枯草芽孢桿菌數量明顯增加。嚴慧俊等[20]通過田間試驗發現，白菜收獲后施用微生物菌劑處理的土壤細菌總數與不施肥、化肥和基質處理相比，分別增加了106.04%，58.99%和48.12%。李蘭曉等[21]認為施用膠質芽孢桿菌和枯草芽孢桿菌等微生物復混肥可明顯改善微生物區系，提高鹽堿地造林成活率。張桂玲[22]在中性偏堿的棉田上施用中度嗜鹽菌，發現短時間內土壤中細菌數量增加，放線菌變化不明顯，真菌隨土壤pH降低而增多。

2.2 降低土壤鹽堿度，提高養分利用率 土壤鹽堿度直接影響到土壤微生物活性，礦物質和有機質的分解，關系著土壤養分元素的釋放、固定和遷移，從而影響作物的生長發育。微生物新陳代謝活動中能產生大量有機酸，可以中和鹽堿土的堿度[19]。某些特殊微生物如硫氧化細菌還具有氧化單質硫及硫化物，生成硫酸的特性，使其在鹽堿土中將硫磺粉氧化生成硫酸，從而可使土壤pH 值由7. 5 下降到7. 2，提高土壤礦物質的溶解性，給農作物提供更多的養分[23]。Bossuyt H[24]等報道了微生物能促進土壤團聚體形成，菌劑修復后的土壤疏松，容重降低，土壤毛細管孔隙被切斷，非毛細管孔隙增加，加速淋鹽，抑制返鹽。研究表明，菌劑施用量小在前中期脫鹽效果較好，施用量大在后期脫鹽效果較好[17]。宋家清等[25]對表土層和5 cm土層濱海鹽堿土壤施用活性微生物菌劑，結果表土層硫酸鹽含量降低明顯，氯化鹽含量下降需要較高菌劑濃度。5cm土層硫酸鹽升高明顯，氯化鹽變化較小，最終土壤酸堿度降至中性。

2.3 促進土壤有機質的合成，增加土壤速效養分 微生物菌劑在鹽堿土中能通過自身生命活動產生多種酶[19]，其中過氧化氫酶、過氧化物酶、脲酶等均能促進土壤有機質的合成[26]。土壤有機質含量高可減少土壤對磷、鉀元素的固定，促進磷、鉀細菌對難溶性磷、鉀的轉化[27]。Abd-Alla 在鹽堿土上施加分解纖維素真菌，不僅提高了豆科植物的固氮能力，還增強植物的抗鹽性[28]。李翠蘭等[29]試驗表明，施用菌劑有利于玉米苗期根系對營養元素的吸收尤其是磷素的吸收，在養分脅迫條件下菌劑起固氮、解磷、解鉀作用。Reddy和Singh[30] 從磷礦粉礦山堆放區生長的麻楓樹根際土中篩選出一種草酸青霉菌，接種于pH為8.1的堿土中，種植大麥2個月后，堿土中可利用磷含量和有機碳水平增加，且植物體內的磷含量相應提高。Liu F J等[16]認為在鹽堿濕地接種光合細菌，可以增加有效磷，促進浮游生物生長，提高初級生產力，改善水質。

2.4 調節植物生長，增強植物抗逆性 微生物活動產生的植物激素、維生素以及酸性物質等能不同程度地刺激植物的生長[17]。宋玉珍等[31]研究表明微生物菌劑處理的鹽堿土上種植的喬木、灌木等綠化樹種的成活率、根系發育和生長勢、喬木胸徑、生物量等各個方面均明顯優于空白處理的樹木。逄煥成等[17] 也指出，微生物菌劑能促進鹽堿土上玉米葉片數、株高及地上部分干物質的增加，從而改善玉米的生長發育狀況。這與李翠蘭等[29]的研究結果基本一致。Sheng M等[32]研究證實接種AM真菌能提高宿主植物的耐鹽性。菌根共生通過根外菌絲促進植物吸收礦質養分，改變根組織滲透調節能力，增強植物耐鹽堿性[15]。微生物菌劑還能產生抗生素、鐵載體、氰化物、系統防衛酶等物質抑制病害，增強植物抗性[4]。如雙效放線菌，在其生命代謝過程中分泌出生長素和抗生素，對土傳病菌，如疫病、枯萎病、白絹病、根腐病等病菌都起抑制作用[18]。

3 研究趨勢和展望

綜上所述，微生物修復具有經濟高效，作物體內無殘留，節省能源和淡水，適用范圍廣等優點，還可防止環境污染和土壤惡化，在低肥力的鹽堿地中表現出重大的應用潛力。目前國內外對鹽堿土微生物修復的應用已有大量研究，但對其機理探討尚不完全，亟待開展大量的田間試驗，深入揭示微生物修復機制。同時，廣泛開展國內外不同地區鹽堿土微生物特性研究和搜集有益微生物資源，改進復合菌劑生產工藝，具有十分重要的現實意義。在鹽堿土的具體修復中，要因地適宜地應用復合菌劑，合理搭配各種田間管理措施，綜合防治才能取得長久效果。

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（責編：施婷婷）