楊 震，宋 珂，楊佩菁，劉 凡，琚淑明

（徐州工程學(xué)院 環(huán)境工程學(xué)院，江蘇 徐州 221018）

0 引 言

全球范圍內(nèi)鹽堿土壤面積約為0.64 億hm2，且每年都以 1×106～1.5×106hm2的速度在增長[1]，而在我國就有著9 913 萬hm2的鹽堿地（主要分布在東北平原、東部濱海地區(qū)、黃淮海平原及青海新疆干旱地區(qū)），約占全球鹽堿地的10.40%,位居全球第三。我國不少鹽堿程度過高的土地都處于一個荒廢的狀態(tài)，嚴(yán)重影響了我國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

鹽堿地土壤因土體鹽分的集積使得土壤水分失衡，影響土壤的結(jié)構(gòu)，從而導(dǎo)致耕層土體通透性變?nèi)酰瑵B透率變大，容易板結(jié)和膠粘，導(dǎo)致土壤肥力下降，嚴(yán)重阻礙了農(nóng)作物的生長發(fā)育[2]。

1 我國鹽堿地改良研究現(xiàn)狀

在減輕土壤鹽堿化給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來的危害方面，我國的農(nóng)業(yè)研究人員及廣大農(nóng)民群眾積累了豐富的經(jīng)驗，根據(jù)鹽堿地改良技術(shù)方式的不同可將改良技術(shù)分為4 類：化學(xué)改良、工程改良、物理及農(nóng)業(yè)措施改良、生物改良。

化學(xué)改良是指通過含鈣物質(zhì)、酸性物質(zhì)或保水劑這類的化學(xué)添加劑，通過在土壤中的生物化學(xué)反應(yīng)，達(dá)到降低土壤鹽堿度的目的。但這一方法存在的主要問題是：施用單一的改良劑效果并不明顯且作用范圍小，只對特定鹽堿成分土地有顯著的效果[3]。此外，化學(xué)用劑的成本較高、時效短，甚至還會造成重金屬的污染，與綠色農(nóng)業(yè)的發(fā)展不符。

工程改良指通過平整土地、完善排灌系統(tǒng)、客土、排水、鹽分淋洗等工程實施，利用工程手段對鹽堿地的水分、鹽分進(jìn)行調(diào)控，從而明顯地改變土壤的性質(zhì)[4]。工程改良弊端在于時效性短、工程規(guī)模大、占用土地多、浪費水資源、需要定期對設(shè)備進(jìn)行養(yǎng)護(hù)等[5]。王曉麗等[6]設(shè)計研制出的淋洗水循環(huán)裝置，通過對鹽堿地的淋洗、淋洗水回收和處理再利用較原本用水的成本有一定優(yōu)勢，但仍需8 100～13 500 元/hm2（包含所有成本），費用相對較高。

物理及農(nóng)業(yè)改良治理鹽堿地是指通過土地平整、客土置換、地形改造、土壤復(fù)配、翻地深耕、覆沙、施用有機(jī)肥等措施來降低土壤鹽分，通過對耕層土體結(jié)構(gòu)的改造乃至重構(gòu)，提高土壤的滲透性，使得表層鹽分得到運移及有效地淋洗，從而構(gòu)建一個低鹽堿的耕作環(huán)境[7]。張行勇[8]發(fā)現(xiàn)種植在鹽堿地條件下的枸杞和土壤經(jīng)過覆沙處理的相比，在生育期內(nèi)土壤中的含水量有了顯著提高，土壤pH 值和含鹽量有效降低，作物增產(chǎn)19.64%。采用此措施的弊端在于技術(shù)所需的工程量較大、翻地松土費時費力，因此不適宜大面積采用。

常見的生物改良措施主要為微生物改良和種植耐鹽堿植物等,使用微生物改良鹽堿土優(yōu)勢有很多：投入低、高效益且無污染，微生物的添加不僅可以改善土壤的營養(yǎng)成分，還能提高土壤的通透性，對生態(tài)環(huán)境幾乎沒有任何的負(fù)面影響[9]。與其他改良方法相比，生物改良法能夠從根本上解決鹽堿地鹽分高、肥力低的問題，經(jīng)濟(jì)有效地實現(xiàn)了土壤修復(fù)和農(nóng)作物增產(chǎn)[10]。因此利用微生物菌劑改良鹽堿土壤，成為了眾多學(xué)者的研究熱點。

2 鹽堿地條件下功能菌種研究現(xiàn)狀

如何利用微生物改良的辦法更好地修復(fù)土壤成為目前科研人員的熱點研究方向。近幾年來，科研人員在土壤中分離得到了大量的根際促生菌（PGPR），并意識到菌株能否在植物根際定植決定了菌株是否能夠很好地發(fā)揮效用，因此科研人員通過在植物根際篩選高效的根際促生菌，以期制備能夠促進(jìn)作物生長且改良土壤鹽堿的微生物制劑[11]。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，根際促生菌能夠明顯地促進(jìn)南芥、番茄、玉米、小麥等植物的生長，同時大田實驗也表明，根際促生菌對于鹽堿地的改良也能起到一定的作用[12-13]。

自內(nèi)生真菌概念被提出以來，研究發(fā)現(xiàn)這些真菌能夠起到促進(jìn)植物生長、提高植物耐鹽堿性并改良修復(fù)土壤等作用[14]。金媛媛等[15]發(fā)現(xiàn)內(nèi)生真菌能夠有效地增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，降低土壤速效磷含量，并抑制土壤酸性磷酸酶和脲酶的活性，對鹽堿土壤的改善或具有重要意義。有學(xué)者在測定3 種杉木內(nèi)生真菌土壤酶活性后發(fā)現(xiàn)，混合接種內(nèi)生真菌能夠顯著地提高土壤內(nèi)脲酶、纖維素酶以及酸性磷酸酶的活性，能顯著改善鹽堿土壤理化性質(zhì)[16]。

3 鹽堿地條件下的功能菌種應(yīng)用現(xiàn)狀

功能菌種的應(yīng)用大多通過微生物復(fù)合制作土壤修復(fù)菌劑，對土壤進(jìn)行施用，相當(dāng)于實現(xiàn)了有機(jī)肥、無菌肥、微生物肥、中微量元素肥這4 種肥料的復(fù)合，這樣做優(yōu)勢在于能夠長效、速效、緩速的復(fù)合了菌劑又能夠起到供肥、促生、抗病等多功能的復(fù)合[17]。葛漢勤等[18]在試驗中應(yīng)用了土壤改良劑（含硅酸鹽礦物，pH 值8.25，鉀含量≥3%）和復(fù)合耐鹽微生物菌劑（含枯草芽孢桿菌等多種微生物，5×108cfu/mL），在經(jīng)過兩年的改良后發(fā)現(xiàn)試驗點pH 值降幅為7.36%～9.75%，土壤鹽分含量下降約40%，此外土壤改良劑對土壤容重和總孔隙度影響顯著，速效鉀含量提升了14%。為檢驗土壤修復(fù)菌劑的實際效果，陳青等[19]以生菜為試驗對象，在pH 值為8.20 的鹽堿環(huán)境下進(jìn)行了為期3 年的種植，試驗結(jié)果表明，與對照組相比，經(jīng)過修復(fù)菌劑處理的土壤pH 值下降了約18.20%，全鹽量下降了32.60%。

我國在2018 年才有土壤修復(fù)菌劑的注冊，且全部為復(fù)合型微生物菌劑。自2006 年我國國家標(biāo)準(zhǔn)化委員會與國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗總局發(fā)布《農(nóng)用微生物菌劑》國家標(biāo)準(zhǔn)對微生物肥料進(jìn)行管理等級制度以來，僅有68 種土壤修復(fù)菌劑在農(nóng)業(yè)部微生物肥料質(zhì)檢中心(biofertilizer95.cn)中登記（截至 2022 年5 月18 日）。

表2 我國注冊土壤修復(fù)菌劑（應(yīng)用于鹽堿地）有效菌種及應(yīng)用頻次

由表1 可知，在現(xiàn)有的68 種土壤修復(fù)菌劑中，有32 種適用于鹽堿地條件（其余36 種作用于酸性土壤），其中15 種適用于鹽堿土壤、9 種適用于堿性土壤、8 種適用于次生鹽漬化土壤。從產(chǎn)品形態(tài)上來看以粉劑（62%）產(chǎn)品為主，其次是液體產(chǎn)品(16%)和顆粒產(chǎn)品(22%)，見圖 1。

圖1 我國注冊土壤修復(fù)菌劑（應(yīng)用于鹽堿地）劑型類別統(tǒng)計

表1 我國注冊土壤修復(fù)菌劑作用類型統(tǒng)計

在現(xiàn)有的注冊菌劑中的有效菌種中對于芽孢桿菌屬的應(yīng)用最大（總計87 次），其中應(yīng)用頻次較多的為膠凍樣類芽孢桿菌(19 次)、巨大芽孢桿菌（17 次）、解淀粉芽孢桿菌（16 次）和地衣芽孢桿菌（16 次），另外真菌(如哈茨木霉菌、長枝木霉)也多次被應(yīng)用于生物菌肥之中(6 次)，其中解鉀、解磷的功能被大量提到，其次就是抑制病蟲害和促生長的作用。

4 延伸展望

國家發(fā)改委印發(fā)的《“十四五”生物經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃》中，明確在生物醫(yī)藥、生物農(nóng)業(yè)、生物質(zhì)替代應(yīng)用及生物安全四大重點領(lǐng)域優(yōu)先發(fā)力。其中生物農(nóng)業(yè)方向中多次提到生物肥料的研究以及土壤改良生物制品的研發(fā)，提出要促進(jìn)前沿生物技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域融合，保障好國家的土地資源以及糧食安全，發(fā)展綠色的現(xiàn)代化的農(nóng)業(yè)。

對于鹽堿地而言，施用土壤修復(fù)菌劑在修復(fù)緩解土壤鹽堿程度的同時還能夠幫助農(nóng)作物增產(chǎn)以及增強(qiáng)抗病抗逆性。隨著國內(nèi)外對于鹽堿地條件下功能菌種研究的不斷深入，也為土壤改良菌劑的發(fā)展提供新的機(jī)遇。因此在未來，土壤修復(fù)菌劑或?qū)G色農(nóng)業(yè)的發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護(hù)起到關(guān)鍵性作用，利用土壤修復(fù)菌劑改良鹽堿地，在未來也一定會擁有廣闊的應(yīng)用和發(fā)展前景。