微生物菌劑在土地工程中的應用

胡 雅

(1.陜西省土地工程建設集團有限責任公司，陜西 西安 710075；2.陜西地建土地工程技術研究院有限責任公司，陜西 西安 710075；3.國土資源部退化及未利用土地整治重點實驗室，陜西 西安 710075；4.陜西省土地整治工程技術研究中心，陜西 西安 710075)

1 引言

土地工程是運用工程手段解決土地問題，把未利用地變?yōu)榭衫玫?，或把已利用地轉變?yōu)楦咝Ю猛恋亍Ｍ恋毓こ躺婕傲送嘶?、污損土地整治，高標準農田建設，建設用地整備，土地工程信息化等多個方面[1]。

微生物菌劑是一類以微生物生命活動及其產(chǎn)物使土壤、農作物得到特定劑料效應的微生物活體制品。其生命活動由一系列復雜的物理、化學和生物反應所組成[2]，這些微生物菌劑生命活動的產(chǎn)物一部分通過固氮作用將空氣中的氮固定于土壤中，一部分將土壤中難溶的磷和鉀元素活化為可利用狀態(tài)，為植物提供所需營養(yǎng)元素，將環(huán)境中的污染物分解，還有一些比表面積大并含有多糖類熟性物質，可以吸附環(huán)境中的一些污染物。利用微生物的生命活動及其代謝產(chǎn)物，可固氮、活鉀，吸污。在凈化環(huán)境、水質，除臭等方面，羅永華等利用從垃圾填埋場附近土壤中篩選出的菌株制成了微生物除臭劑，對氨氣、硫化氫、總烴、臭氣有非常好的去除作用；施安輝等利用從水產(chǎn)養(yǎng)殖的優(yōu)良水質中分離得到的菌種研制出水質凈化劑，用于淡水魚養(yǎng)殖池，降低水體中COD及亞硝酸鹽。在作物增產(chǎn)方面，研究得到的大豆根瘤菌、紫云英根瘤菌劑、徑陽鏈霉菌、防治水稻病害的拮抗細菌等多種微生物菌劑均在大田試驗中表現(xiàn)出良好的抗病或增產(chǎn)的效果。在土壤改良方面，自生固氮劑、磷細菌和硅酸鹽菌劑圈已進入細菌劑料推廣時期。這些都為微生物菌劑應用于土地工程提供了理論依據(jù)。

2 微生物菌劑在土地工程中的應用

2.1 鹽堿土治理

鹽堿地包含鹽土、堿土以及不同程度的鹽化與堿化土壤，其作為我國重要的耕地后備資源，治理鹽堿地有利于提高耕地綜合生產(chǎn)能力，確保糧食安全。目前應用到治理鹽堿地的菌劑包括抗鹽堿B-10生物菌群、光合菌，從甘草、紫花首藉、樟子松、苦豆、刺槐紫穗槐沙棘等鹽堿地植物根際土壤中分離出固氮菌株[3]，JFB菌劑、EM菌劑，菇料菌肥[4]及蓖麻餅制成的菌劑[5]。鹽漬土中主要離子為C1-和Na+，鉀細菌和枯草芽抱桿菌可提高鹽堿土土壤有機質含量及速效氮磷鉀含量[3]，改善鹽堿土的理化性質，使其孔隙度增大，堅實度下降，同時活化鈣鎂離子并置換出鈉離子，使鹽分降低[6]。在盆栽試驗中施用微生物菌劑后，鹽堿土土壤酸堿度降至中性，含鹽量降低，土壤有機質含量、速效N、P、K含量提高，固氮、解磷、解鉀作用明顯[2,7]，低肥力和鹽漬化土壤中施用微生物菌劑能夠得到較好的效果。

宋佳清利用活性微生物菌肥在濱海鹽堿土中的試驗表明微生物菌肥使表土層銨態(tài)氮增加、硫酸鹽降低且土壤酸堿度將至中性[7]；逢煥成認為施用微生物菌劑能降低土壤pH值及土壤含鹽量[8]；嚴慧峻的試驗表明微生物菌劑能明顯增加土壤細菌數(shù)量并降低土壤容重[9]；李蘭曉等通過植物根際分離出的固氮微生物制備成微生物菌劑，在內蒙古和榆林鹽堿地造林中獲得一定效果[8]；柴曉彤等考察了JFB菌劑和EM菌劑對濱海鹽漬化土壤的修復效果，結果表明微生物菌劑對土壤離子及有機質具有明顯的調節(jié)作用[10]。

2.2 礦區(qū)排土場治理

礦區(qū)露天開采產(chǎn)生的大量棄土棄渣堆放形成礦區(qū)排土場，排土場中土壤貧瘠，水分含量低，生物條件差，治理礦區(qū)損毀土地已成為土地工程研究的重要課題。目前我們常采用粉煤灰場及露天排土場復墾技術、煤礦塌陷區(qū)綜合治理、污染土壤植物修復等修復技術。近幾年有學者研究將微生物菌劑用于礦區(qū)修復，利用復合微生物菌劑改善土壤內環(huán)境，逐步建立和恢復失去活性的礦區(qū)土壤環(huán)境，提高礦區(qū)復墾土壤熟化度[11]。

目前用到礦區(qū)土壤修復的微生物菌劑“E-2011微生物肥”、叢枝菌根等。E-2001微生物肥是一種純天然微生物菌劑，包含放線菌、芽抱桿菌、固氮菌、浸麻菌、促生根際細菌等多種有益微生物，產(chǎn)生的各種營養(yǎng)菌和酶使土壤恢復活力[11]。叢枝菌根為真菌摩西球囊霉和根內球囊霉，它能夠提高植物的抗逆性和抗旱性，改善土壤結構，增加土壤中團粒結構，從而改善土壤性狀和微生境[12]。以牛羊糞浸提液培養(yǎng)基，經(jīng)過單菌分離和純化實驗得到解有機磷菌、解無機磷菌、解鉀菌和固氮菌，彼此間無拮抗作用，能夠降低土壤容重，增大土壤孔隙度，改善土壤酸堿性，維持合理的可溶性鹽含量[6]。

珊丹等利用微生物液體菌劑“E-2011微生物肥”在內蒙古草原礦區(qū)排土場進行了微生物菌肥試驗，試驗研究表明施用微生物菌肥的土壤中真菌、放線菌、可培養(yǎng)細菌菌落數(shù)量較未施肥處理高，且微生物菌肥溝施法土壤酶活性較強，施用微生物菌劑能夠原狀土壤環(huán)境、增加生物菌落數(shù)量、增強土壤酶活性及土壤肥力[11]。張延旭對神東礦區(qū)受損土壤接種叢植菌根，研究表明接種叢植菌根可顯著提高沙棘株高、冠幅及成活率，提高玉米株高、地徑及生物量，有利于土壤中養(yǎng)分循環(huán)，對土壤也具有一定的改良作用，可加速礦區(qū)生態(tài)修復進程。接菌處理中以摩西球囊霉和根內球囊霉處理效果最好，單接摩西球囊霉次之，單接根內球囊霉效果相對較差[12]。凃永成在實驗室條件下對大同忻州窯礦煤矸石山進行了復合微生物菌劑試驗研究，研究表明微生物菌劑和有機堆肥均能很好的改善土壤物理性質，并能較大程度提高土壤中速效養(yǎng)分含量，增加土壤細菌、真菌和放線菌等有益微生物的種類和數(shù)量[6]。

2.3 沙荒地治理

土壤日益嚴重的沙漠化使得我國耕地面積逐年減少，在土壤荒漠化治理技術中，采用微生物菌劑治理具有諸多優(yōu)勢，已經(jīng)成為土地工程的重要研究方向。吳江利利用包含固氮菌、光合菌、枯草菌、解鉀菌的微生物肥料在新疆維吾爾白治區(qū)塔克拉瑪干沙漠的荒沙土上進行室內試驗，研究表明施用微生物菌肥后土壤中的的有機質、全氮、全鉀、全磷等均有明顯提高，細菌、真菌、放線菌數(shù)量均增加，不同種類的微生物菌肥對土壤中微生物群落間的代謝特征有顯著影響，菌劑處理后的胺類物質是荒漠土壤中一種較敏感的碳源[13]。

2.4 城市污染土地治理

在城市化進程中，每年都會產(chǎn)生大量的城市垃圾，垃圾填埋后產(chǎn)生的滲濾液及污泥中含有難降解的有機物，大量的重金屬、病原菌，微生物與營養(yǎng)元素比例失調使封場土性狀惡化，越來越多的學者研究采用微生物菌劑治理城市污染土地，為污染土地資源化利用提供技術支撐。黃芳對上海老港垃圾填埋場封場土進行了微生物菌肥對垃圾填埋場植被恢復的影響研究，主要用到的AM菌根制劑供試菌種為根內球囊霉及主要成分為芽抱桿菌、乳酸菌的多菌種復合菌劑，結果表明微生物菌劑，尤其是菌根制劑，能夠促進垃圾填埋場封場土中的植物生長，具有推廣使用的潛力[14]。李畢瓊采用金寶貝生物發(fā)酵劑、EM原露、腐桿靈、纖維素分解菌和阿姆斯生物發(fā)酵劑五種微生物菌劑對城市污泥進行了堆肥試驗，研究表明添加微生物菌劑能促進有機氮分解，促進硝化細菌生長，進而促進城市污泥堆肥進程及氮素轉化[15]。

3 微生物菌劑在土地工程中的研究趨勢

目前微生物菌劑在土地工程中的應用主要存在菌劑品類少，地域針對性不強，廣適性差，效果不穩(wěn)定，推廣范圍較小等問題[16]。針對這些問題未來微生物菌劑在土地工程中的主要研究趨勢可能有以下3個方面：一是加強技術創(chuàng)新，堅持不懈篩選優(yōu)良菌株，培養(yǎng)出廣譜性和適應能力強、穩(wěn)定性好的菌株，研發(fā)適合巖石邊坡、沙漠、鹽堿土、沼澤地、黃土高原、嚴重工業(yè)污染地區(qū)等不同土壤環(huán)境的微生物菌劑。二是加強基礎研究，深入探究微生物菌劑與鹽堿土、沙土作用機理，研究肥料微生物增強植物抗逆性機理，從土壤理化性狀的優(yōu)化過程中尋求最適合某種土地類型的菌劑，為微生物菌劑應用于土地工程提供更多的理論基礎。三是加大試驗與推廣力度，將實驗室研究成果在土壤原位條件下試驗轉接，并在土地工程實踐中應用和推廣。