微生物菌劑對(duì)鹽堿土生物修復(fù)研究進(jìn)展

摘 要：修復(fù)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(fù)鹽堿土的研究進(jìn)展，對(duì)今后需深入研究的問題進(jìn)行了展望，以期為鹽堿土微生物修復(fù)技術(shù)的研究應(yīng)用提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：鹽堿土；微生物菌劑；生物修復(fù)

中圖分類號(hào) S18 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731（2013）01-02-22-03

鹽堿土修復(fù)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(nóng)田嚴(yán)重受土壤鹽堿化的影響[1]，且有逐年增加的趨勢(shì)。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(guī)物化修復(fù)措施之外，生物修復(fù)是鹽堿土改良的新方向。

微生物修復(fù)集經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和生態(tài)效益于一身，近年來在鹽堿地改良中的應(yīng)用得到不斷加強(qiáng)。大量研究表明，微生物菌劑能活化并促進(jìn)植物對(duì)營養(yǎng)元素的吸收，產(chǎn)生多種生理活性物質(zhì)刺激植物生長(zhǎng)，抑制病原菌，提高植物抗性。筆者通過介紹微生物菌劑對(duì)鹽堿土的修復(fù)作用研究進(jìn)展，為今后在鹽堿地區(qū)大面積的菌劑推廣試驗(yàn)奠定基礎(chǔ)。

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(yǎng)分轉(zhuǎn)化的加工車間。土壤環(huán)境因素、營養(yǎng)元素及作物分泌作用等均影響土壤微生物的生長(zhǎng)發(fā)育[4] 。研究表明，微生物數(shù)量隨鹽害程度的增加而減少，細(xì)菌、放線菌和真菌數(shù)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(fù)相關(guān)，雖然不同菌種的耐鹽能力不同，當(dāng)土壤電導(dǎo)率上升到5mS/cm以上時(shí)，其活性則普遍受到抑制。吳左娜[7]在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)土壤中真菌數(shù)量與全氮、速效鉀呈顯著相關(guān)，與有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷呈極顯著正相關(guān)；放線菌數(shù)量與有機(jī)質(zhì)和速效鉀呈顯著相關(guān)，與全氮、堿解氮呈極顯著正相關(guān)；細(xì)菌數(shù)量與土壤速效鉀呈顯著相關(guān)，與有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮呈極顯著正相關(guān)。

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(xì)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(chǎn)生的特殊酶和特殊代謝機(jī)制已經(jīng)在實(shí)踐中顯示出廣泛的應(yīng)用價(jià)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(fā)應(yīng)用復(fù)合菌劑修復(fù)鹽堿土。

2 微生物菌劑修復(fù)鹽堿土的機(jī)理

固氮菌[12]、磷細(xì)菌[13]、鉀細(xì)菌[14]、菌根菌[15]、光合細(xì)菌等[16]都是鹽堿土改良利用的重要功能菌。多項(xiàng)研究證明，復(fù)合菌劑比單一菌劑修復(fù)效果好，且已呈現(xiàn)出商品產(chǎn)業(yè)化趨勢(shì)：如丹路牌菌劑[17] 、綠工牌生物有機(jī)肥[18]、哈維多特環(huán)保型生物有機(jī)菌肥[19]等。

2.1 改善土壤微生物區(qū)系，提高微生物活性 施加微生物菌劑可補(bǔ)充鹽堿土中具有特定作用的微生物數(shù)量，從而促進(jìn)土壤微生物的生命活動(dòng)[12]。逄煥成等[17] 用丹路微生物菌劑做盆栽試驗(yàn)，證實(shí)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(dòng)提供理想環(huán)境、豐富能量和營養(yǎng)物質(zhì)等，促進(jìn)土壤微生物繁殖，鉀細(xì)菌和枯草芽孢桿菌數(shù)量明顯增加。嚴(yán)慧俊等[20]通過田間試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，白菜收獲后施用微生物菌劑處理的土壤細(xì)菌總數(shù)與不施肥、化肥和基質(zhì)處理相比，分別增加了106.04%，58.99%和48.12%。李蘭曉等[21]認(rèn)為施用膠質(zhì)芽孢桿菌和枯草芽孢桿菌等微生物復(fù)混肥可明顯改善微生物區(qū)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(fā)現(xiàn)短時(shí)間內(nèi)土壤中細(xì)菌數(shù)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(yǎng)分利用率 土壤鹽堿度直接影響到土壤微生物活性，礦物質(zhì)和有機(jī)質(zhì)的分解，關(guān)系著土壤養(yǎng)分元素的釋放、固定和遷移，從而影響作物的生長(zhǎng)發(fā)育。微生物新陳代謝活動(dòng)中能產(chǎn)生大量有機(jī)酸，可以中和鹽堿土的堿度[19]。某些特殊微生物如硫氧化細(xì)菌還具有氧化單質(zhì)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(zhì)的溶解性，給農(nóng)作物提供更多的養(yǎng)分[23]。Bossuyt H[24]等報(bào)道了微生物能促進(jìn)土壤團(tuán)聚體形成，菌劑修復(fù)后的土壤疏松，容重降低，土壤毛細(xì)管孔隙被切斷，非毛細(xì)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(duì)表土層和5 cm土層濱海鹽堿土壤施用活性微生物菌劑，結(jié)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(jìn)土壤有機(jī)質(zhì)的合成，增加土壤速效養(yǎng)分 微生物菌劑在鹽堿土中能通過自身生命活動(dòng)產(chǎn)生多種酶[19]，其中過氧化氫酶、過氧化物酶、脲酶等均能促進(jìn)土壤有機(jī)質(zhì)的合成[26]。土壤有機(jī)質(zhì)含量高可減少土壤對(duì)磷、鉀元素的固定，促進(jìn)磷、鉀細(xì)菌對(duì)難溶性磷、鉀的轉(zhuǎn)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(qiáng)植物的抗鹽性[28]。李翠蘭等[29]試驗(yàn)表明，施用菌劑有利于玉米苗期根系對(duì)營養(yǎng)元素的吸收尤其是磷素的吸收，在養(yǎng)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(qū)生長(zhǎng)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(gè)月后，堿土中可利用磷含量和有機(jī)碳水平增加，且植物體內(nèi)的磷含量相應(yīng)提高。Liu F J等[16]認(rèn)為在鹽堿濕地接種光合細(xì)菌，可以增加有效磷，促進(jìn)浮游生物生長(zhǎng)，提高初級(jí)生產(chǎn)力，改善水質(zhì)。

2.4 調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)，增強(qiáng)植物抗逆性 微生物活動(dòng)產(chǎn)生的植物激素、維生素以及酸性物質(zhì)等能不同程度地刺激植物的生長(zhǎng)[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(fā)育和生長(zhǎng)勢(shì)、喬木胸徑、生物量等各個(gè)方面均明顯優(yōu)于空白處理的樹木。逄煥成等[17] 也指出，微生物菌劑能促進(jìn)鹽堿土上玉米葉片數(shù)、株高及地上部分干物質(zhì)的增加，從而改善玉米的生長(zhǎng)發(fā)育狀況。這與李翠蘭等[29]的研究結(jié)果基本一致。Sheng M等[32]研究證實(shí)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(jìn)植物吸收礦質(zhì)養(yǎng)分，改變根組織滲透調(diào)節(jié)能力，增強(qiáng)植物耐鹽堿性[15]。微生物菌劑還能產(chǎn)生抗生素、鐵載體、氰化物、系統(tǒng)防衛(wèi)酶等物質(zhì)抑制病害，增強(qiáng)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(zhǎng)素和抗生素，對(duì)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(shì)和展望

綜上所述，微生物修復(fù)具有經(jīng)濟(jì)高效，作物體內(nèi)無殘留，節(jié)省能源和淡水，適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，還可防止環(huán)境污染和土壤惡化，在低肥力的鹽堿地中表現(xiàn)出重大的應(yīng)用潛力。目前國內(nèi)外對(duì)鹽堿土微生物修復(fù)的應(yīng)用已有大量研究，但對(duì)其機(jī)理探討尚不完全，亟待開展大量的田間試驗(yàn)，深入揭示微生物修復(fù)機(jī)制。同時(shí)，廣泛開展國內(nèi)外不同地區(qū)鹽堿土微生物特性研究和搜集有益微生物資源，改進(jìn)復(fù)合菌劑生產(chǎn)工藝，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。在鹽堿土的具體修復(fù)中，要因地適宜地應(yīng)用復(fù)合菌劑，合理搭配各種田間管理措施，綜合防治才能取得長(zhǎng)久效果。

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（責(zé)編：施婷婷）