微生物在盐碱性荒坡治理中的应用前景探究

裴延礼，彭轶楠，祁宏山，季 彬

（1.甘肃高台黑河湿地国家级自然保护区管理局，甘肃 高台 734300；2.甘肃省科学院生物研究所，甘肃 兰州 730000；3.甘肃省微生物资源开发利用重点实验室，甘肃 兰州 730000）

微生物治理主要是通过细菌、病毒、少量藻类等人类肉眼无法观察到的微小微生物对人类生产和生活中存在的问题进行治理和修复。甘肃位于我国西北地区，属于温带季风气候，全年降水量少，而地表蒸发量大，土地盐碱化问题较为突出。土地盐碱化问题严重，不仅造成农作物产量减少，还严重威胁了土地环境土壤盐碱化问题。土壤盐碱化可以同水利工程概率、农业管理、化学改良等方法进行治理，但是对土壤肥力和含水量的改变并不突出。随着生物科技的发展，越来越多的学者开始探讨微生物在盐碱性土壤治理中的应用。微生物对土壤盐碱化的治理不仅能提高农作物的产量，还能有效抑制植物病原菌的危害，改善和促进土壤肥力的恢复，为治理土壤盐碱化提供了综合治理措施，真正实现了生态治理、自然和谐。

1 盐碱地研究现状

1.1 甘肃地区土壤盐碱化现状

甘肃省位于我国西北地区、亚洲大陆内部腹地，与海洋距离较远。甘肃是典型的温带季风气候，降水量稀少。由于该地区光热资源丰富，造成土壤水分蒸发量高，促使土壤中的盐分不断向地表移动，进而导致土壤表层盐分含量较高。许多地区通过水利工程膜下滴灌等来解决土壤盐碱化问题，但是长期使用会造成土壤中的盐分无法得到充分的冲洗，不能进入地下水层，一旦停用膜下滴灌技术，土壤中的盐分在农作物吸收和蒸腾作用下，会向地表上层移动，造成土壤次生盐渍化问题[1]。因此，甘肃地区需要通过更好的方法去治理土壤盐碱化问题，真正解决盐胁迫对植物尤其是农作物的破坏。

1.2 盐胁迫对农作物的危害

土壤盐碱化的农作物的危害主要是指土壤中的可溶性盐类含量高，在渗透压的作用下，土壤中的水分由高势向低势活动，但农作物根细胞内的水势高于周边介质水势，导致根部吸水困难，同时根系部的水势会向四周介质中流失。盐胁迫主要是由Na+和Cl-来抑制植物生长，尤其是在降水量原本就很少的甘肃地区，当大气环境的相对湿度较低时，随着植物蒸腾作用的增强，会进一步加剧盐胁迫对植物和土壤的破坏。盐胁迫的作用机制主要包括以下3 点[2]：第一，降低植物光合作用，盐胁迫造成植物无法吸收到充足水源，不利于营养物质代谢，植物在营养失衡的条件下所产叶绿素含量下降，影响植物正常的光合作用；第二，破坏植物细胞膜结构，盐胁迫导致植物细胞脂膜的通透性增加，细胞的膜脂过氧化严重，细胞质膜生理作用无法正常发挥，在缺水条件下，细胞质膜与细胞壁相互“撕扯”变形，改变正常的细胞渗透压，进而伤害植物细胞膜结构；第三，植物蛋白质代谢异常，土壤中盐分含量过高会正向刺激植物蛋白质分解，严重影响氨基酸的合成，植物体内积累的有毒有害物质逐渐增多，导致蛋白质代谢异常，叶片生长不良、组织细胞坏死等。

2 微生物在土地盐碱化的研究及应用现状

随着生物技术研究的深入，通过对许多农作物根系周边的微生物研究发现，这些微生物可以促进植物抗旱、抗涝、耐盐，还对致病菌和重金属污染具有抑制作用，可以帮助植物正常生产。如马铃薯上的植物促生根圈细菌（plant growth promoting rhizobacteria，PGPR）可以促进农作物多种重要激素（细胞分裂素、合成生长素等）的分泌，还能促进维生素合成、矿物质溶解、氮素固定，对于帮助植物抵抗土壤盐胁迫具有重要作用。解盐促生细菌Rs-5和Rs-198在盐胁迫下可以促进棉花种子发芽，但Rs-198 施入到土壤环境后，在活菌数的影响下，会改变棉花的生长时段。国内学者研究发现枯草芽孢杆菌、绿针假单胞菌、解淀粉芽孢杆菌、耳炎假单胞菌可以抑制致病菌的感染，若番茄种植时使用这些微生物，还能促进促进该作物的生长[3]。

由于不同制剂形态对微生物活菌数具有重要的影响，所以，越来越多的学者开始关注微生物制剂形态的研究。有研究发现，微胶囊技术对菌株进行包埋可以显著提高微生物的存活率。与此同时，学者也逐渐关注如何选择合适的材质对微生物进行包埋，来增强微生物对外界环境的抗逆性。采用明胶、海藻酸钠作为嗜乳酸杆菌包埋的主要材料，可以有效保护根围促生菌的生存能力，接种到盐碱化土地后，微生物的存活率较高，对农作物有较强的保护作用。另一方面，国外学者研究发现藻酸盐和淀粉中的根际细菌的封装可以显著增强微生物的储存期限，更加便于微生物在土壤环境治理过程中的使用和保存。

3 微生物有效提高土壤肥力的原理

微生物对土壤活力的改善和恢复主要是通过提高土壤中的氮素或有效磷、有效钾的含量，为植物生长提供营养物质，或将盐碱化土壤中许多作物不能直接利用的物质通过分解、转化成可被吸收利用的养分，改善农作物的营养条件，或某些微生物对农作物的致病菌具有抑制作用，可以减少病虫害的发生，提高农作物产量，逐步促进土壤恢复，进而提高盐碱化土壤的肥力。常见的微生物肥料有根瘤菌肥、有机磷细菌肥料、钾细菌菌肥、抗生菌肥、菌根菌肥等。

4 微生物对盐碱性荒坡的影响

4.1 微生物对盐碱性荒坡土壤物理性质的影响

第一，盐碱化胁迫使用微生物，可以改变原有土壤的密度、孔隙度、自然含水量、质地等物理性质，可以适当提高土壤田间持水量；第二，微生物使用后也会增加土壤的腐殖质，促进土壤团粒结构的形成，盐碱地区域土壤的透水、通气和养分状况都会得到相应改善；第三，微生物在盐碱土壤中自我分解，分解过程中产生的有机酸也会中和土壤碱性，促进盐渍土盐分的淋洗；第四，微生物使用后，土壤的有机质含量提高，也会减少水分蒸发，对盐分向上转移有抑制作用；第五，微生物应用于盐碱化胁迫后，会增加土壤有机体腐殖质数量，对盐离子的吸附性提高，相应地减少土壤盐分活性。

4.2 微生物对盐碱性荒坡土壤pH值的影响

在盐碱性荒坡中使用微生物后，会改变土壤pH 值。有研究发现，在盐碱性土壤试验田中种植紫丁香，使用微生物的紫丁香根系部土壤在春季积盐期会下降1.0%～3.7%，可以减低土壤pH值，减少盐渍土盐分的淋洗作用。

4.3 微生物对绿化树木的影响

在盐碱性荒坡中使用微生物后，土壤肥力增加，乔木、灌木等绿化树种的成活率也会相应提高。有研究表明，在相同理化性质的盐碱化荒坡下种植杨树，利用微生物肥料的小黑杨的成活率高达91.0%，而未使用肥料的成活率仅为47.8%。在相同试验田内种植金丝垂柳和旱柳使用微生物后成活率分别为95.1%和71.8%，而未使用的柳树成活率仅为40.2%[4]。由此可以发现，微生物可以促进绿化树木在盐碱性荒坡的成活率。

5 结语

在现阶段土壤盐碱化治理问题中，利用微生物技术，不仅可以有效解决土壤盐胁迫问题，还能促进粮食增产增收，减少土壤中的致病菌对植物的威胁，提高盐碱地土壤的利用率。目前，对微生物接种剂和微生物菌肥料研究报道较多，主要是利用微生物来缓解植物生长时土壤中盐胁迫问题，提高农作物的抗逆性。在今后的研究中，可以将土壤改良剂、微生物菌剂等联合施用，制备出具有解盐、防病、促生功效的新型生态制剂，为解决现代土壤盐碱化问题提供新的解决方案。