微生物菌剂在土地工程中的应用

胡 雅

(1.陕西省土地工程建设集团有限责任公司，陕西 西安 710075；2.陕西地建土地工程技术研究院有限责任公司，陕西 西安 710075；3.国土资源部退化及未利用土地整治重点实验室，陕西 西安 710075；4.陕西省土地整治工程技术研究中心，陕西 西安 710075)

1 引言

土地工程是运用工程手段解决土地问题，把未利用地变为可利用地，或把已利用地转变为高效利用土地。土地工程涉及了退化、污损土地整治，高标准农田建设，建设用地整备，土地工程信息化等多个方面[1]。

微生物菌剂是一类以微生物生命活动及其产物使土壤、农作物得到特定剂料效应的微生物活体制品。其生命活动由一系列复杂的物理、化学和生物反应所组成[2]，这些微生物菌剂生命活动的产物一部分通过固氮作用将空气中的氮固定于土壤中，一部分将土壤中难溶的磷和钾元素活化为可利用状态，为植物提供所需营养元素，将环境中的污染物分解，还有一些比表面积大并含有多糖类熟性物质，可以吸附环境中的一些污染物。利用微生物的生命活动及其代谢产物，可固氮、活钾，吸污。在净化环境、水质，除臭等方面，罗永华等利用从垃圾填埋场附近土壤中筛选出的菌株制成了微生物除臭剂，对氨气、硫化氢、总烃、臭气有非常好的去除作用；施安辉等利用从水产养殖的优良水质中分离得到的菌种研制出水质净化剂，用于淡水鱼养殖池，降低水体中COD及亚硝酸盐。在作物增产方面，研究得到的大豆根瘤菌、紫云英根瘤菌剂、径阳链霉菌、防治水稻病害的拮抗细菌等多种微生物菌剂均在大田试验中表现出良好的抗病或增产的效果。在土壤改良方面，自生固氮剂、磷细菌和硅酸盐菌剂圈已进入细菌剂料推广时期。这些都为微生物菌剂应用于土地工程提供了理论依据。

2 微生物菌剂在土地工程中的应用

2.1 盐碱土治理

盐碱地包含盐土、碱土以及不同程度的盐化与碱化土壤，其作为我国重要的耕地后备资源，治理盐碱地有利于提高耕地综合生产能力，确保粮食安全。目前应用到治理盐碱地的菌剂包括抗盐碱B-10生物菌群、光合菌，从甘草、紫花首藉、樟子松、苦豆、刺槐紫穗槐沙棘等盐碱地植物根际土壤中分离出固氮菌株[3]，JFB菌剂、EM菌剂，菇料菌肥[4]及蓖麻饼制成的菌剂[5]。盐渍土中主要离子为C1-和Na+，钾细菌和枯草芽抱杆菌可提高盐碱土土壤有机质含量及速效氮磷钾含量[3]，改善盐碱土的理化性质，使其孔隙度增大，坚实度下降，同时活化钙镁离子并置换出钠离子，使盐分降低[6]。在盆栽试验中施用微生物菌剂后，盐碱土土壤酸碱度降至中性，含盐量降低，土壤有机质含量、速效N、P、K含量提高，固氮、解磷、解钾作用明显[2,7]，低肥力和盐渍化土壤中施用微生物菌剂能够得到较好的效果。

宋佳清利用活性微生物菌肥在滨海盐碱土中的试验表明微生物菌肥使表土层铵态氮增加、硫酸盐降低且土壤酸碱度将至中性[7]；逢焕成认为施用微生物菌剂能降低土壤pH值及土壤含盐量[8]；严慧峻的试验表明微生物菌剂能明显增加土壤细菌数量并降低土壤容重[9]；李兰晓等通过植物根际分离出的固氮微生物制备成微生物菌剂，在内蒙古和榆林盐碱地造林中获得一定效果[8]；柴晓彤等考察了JFB菌剂和EM菌剂对滨海盐渍化土壤的修复效果，结果表明微生物菌剂对土壤离子及有机质具有明显的调节作用[10]。

2.2 矿区排土场治理

矿区露天开采产生的大量弃土弃渣堆放形成矿区排土场，排土场中土壤贫瘠，水分含量低，生物条件差，治理矿区损毁土地已成为土地工程研究的重要课题。目前我们常采用粉煤灰场及露天排土场复垦技术、煤矿塌陷区综合治理、污染土壤植物修复等修复技术。近几年有学者研究将微生物菌剂用于矿区修复，利用复合微生物菌剂改善土壤内环境，逐步建立和恢复失去活性的矿区土壤环境，提高矿区复垦土壤熟化度[11]。

目前用到矿区土壤修复的微生物菌剂“E-2011微生物肥”、丛枝菌根等。E-2001微生物肥是一种纯天然微生物菌剂，包含放线菌、芽抱杆菌、固氮菌、浸麻菌、促生根际细菌等多种有益微生物，产生的各种营养菌和酶使土壤恢复活力[11]。丛枝菌根为真菌摩西球囊霉和根内球囊霉，它能够提高植物的抗逆性和抗旱性，改善土壤结构，增加土壤中团粒结构，从而改善土壤性状和微生境[12]。以牛羊粪浸提液培养基，经过单菌分离和纯化实验得到解有机磷菌、解无机磷菌、解钾菌和固氮菌，彼此间无拮抗作用，能够降低土壤容重，增大土壤孔隙度，改善土壤酸碱性，维持合理的可溶性盐含量[6]。

珊丹等利用微生物液体菌剂“E-2011微生物肥”在内蒙古草原矿区排土场进行了微生物菌肥试验，试验研究表明施用微生物菌肥的土壤中真菌、放线菌、可培养细菌菌落数量较未施肥处理高，且微生物菌肥沟施法土壤酶活性较强，施用微生物菌剂能够原状土壤环境、增加生物菌落数量、增强土壤酶活性及土壤肥力[11]。张延旭对神东矿区受损土壤接种丛植菌根，研究表明接种丛植菌根可显著提高沙棘株高、冠幅及成活率，提高玉米株高、地径及生物量，有利于土壤中养分循环，对土壤也具有一定的改良作用，可加速矿区生态修复进程。接菌处理中以摩西球囊霉和根内球囊霉处理效果最好，单接摩西球囊霉次之，单接根内球囊霉效果相对较差[12]。凃永成在实验室条件下对大同忻州窑矿煤矸石山进行了复合微生物菌剂试验研究，研究表明微生物菌剂和有机堆肥均能很好的改善土壤物理性质，并能较大程度提高土壤中速效养分含量，增加土壤细菌、真菌和放线菌等有益微生物的种类和数量[6]。

2.3 沙荒地治理

土壤日益严重的沙漠化使得我国耕地面积逐年减少，在土壤荒漠化治理技术中，采用微生物菌剂治理具有诸多优势，已经成为土地工程的重要研究方向。吴江利利用包含固氮菌、光合菌、枯草菌、解钾菌的微生物肥料在新疆维吾尔白治区塔克拉玛干沙漠的荒沙土上进行室内试验，研究表明施用微生物菌肥后土壤中的的有机质、全氮、全钾、全磷等均有明显提高，细菌、真菌、放线菌数量均增加，不同种类的微生物菌肥对土壤中微生物群落间的代谢特征有显著影响，菌剂处理后的胺类物质是荒漠土壤中一种较敏感的碳源[13]。

2.4 城市污染土地治理

在城市化进程中，每年都会产生大量的城市垃圾，垃圾填埋后产生的渗滤液及污泥中含有难降解的有机物，大量的重金属、病原菌，微生物与营养元素比例失调使封场土性状恶化，越来越多的学者研究采用微生物菌剂治理城市污染土地，为污染土地资源化利用提供技术支撑。黄芳对上海老港垃圾填埋场封场土进行了微生物菌肥对垃圾填埋场植被恢复的影响研究，主要用到的AM菌根制剂供试菌种为根内球囊霉及主要成分为芽抱杆菌、乳酸菌的多菌种复合菌剂，结果表明微生物菌剂，尤其是菌根制剂，能够促进垃圾填埋场封场土中的植物生长，具有推广使用的潜力[14]。李毕琼采用金宝贝生物发酵剂、EM原露、腐杆灵、纤维素分解菌和阿姆斯生物发酵剂五种微生物菌剂对城市污泥进行了堆肥试验，研究表明添加微生物菌剂能促进有机氮分解，促进硝化细菌生长，进而促进城市污泥堆肥进程及氮素转化[15]。

3 微生物菌剂在土地工程中的研究趋势

目前微生物菌剂在土地工程中的应用主要存在菌剂品类少，地域针对性不强，广适性差，效果不稳定，推广范围较小等问题[16]。针对这些问题未来微生物菌剂在土地工程中的主要研究趋势可能有以下3个方面：一是加强技术创新，坚持不懈筛选优良菌株，培养出广谱性和适应能力强、稳定性好的菌株，研发适合岩石边坡、沙漠、盐碱土、沼泽地、黄土高原、严重工业污染地区等不同土壤环境的微生物菌剂。二是加强基础研究，深入探究微生物菌剂与盐碱土、沙土作用机理，研究肥料微生物增强植物抗逆性机理，从土壤理化性状的优化过程中寻求最适合某种土地类型的菌剂，为微生物菌剂应用于土地工程提供更多的理论基础。三是加大试验与推广力度，将实验室研究成果在土壤原位条件下试验转接，并在土地工程实践中应用和推广。