我国盐碱性耕地功能菌种的研究及应用现状

杨 震，宋 珂，杨佩菁，刘 凡，琚淑明

（徐州工程学院 环境工程学院，江苏 徐州 221018）

0 引 言

全球范围内盐碱土壤面积约为0.64 亿hm2，且每年都以 1×106～1.5×106hm2的速度在增长[1]，而在我国就有着9 913 万hm2的盐碱地（主要分布在东北平原、东部滨海地区、黄淮海平原及青海新疆干旱地区），约占全球盐碱地的10.40%,位居全球第三。我国不少盐碱程度过高的土地都处于一个荒废的状态，严重影响了我国农业经济的发展和生态系统的稳定性。

盐碱地土壤因土体盐分的集积使得土壤水分失衡，影响土壤的结构，从而导致耕层土体通透性变弱，渗透率变大，容易板结和胶粘，导致土壤肥力下降，严重阻碍了农作物的生长发育[2]。

1 我国盐碱地改良研究现状

在减轻土壤盐碱化给农业生产带来的危害方面，我国的农业研究人员及广大农民群众积累了丰富的经验，根据盐碱地改良技术方式的不同可将改良技术分为4 类：化学改良、工程改良、物理及农业措施改良、生物改良。

化学改良是指通过含钙物质、酸性物质或保水剂这类的化学添加剂，通过在土壤中的生物化学反应，达到降低土壤盐碱度的目的。但这一方法存在的主要问题是：施用单一的改良剂效果并不明显且作用范围小，只对特定盐碱成分土地有显著的效果[3]。此外，化学用剂的成本较高、时效短，甚至还会造成重金属的污染，与绿色农业的发展不符。

工程改良指通过平整土地、完善排灌系统、客土、排水、盐分淋洗等工程实施，利用工程手段对盐碱地的水分、盐分进行调控，从而明显地改变土壤的性质[4]。工程改良弊端在于时效性短、工程规模大、占用土地多、浪费水资源、需要定期对设备进行养护等[5]。王晓丽等[6]设计研制出的淋洗水循环装置，通过对盐碱地的淋洗、淋洗水回收和处理再利用较原本用水的成本有一定优势，但仍需8 100～13 500 元/hm2（包含所有成本），费用相对较高。

物理及农业改良治理盐碱地是指通过土地平整、客土置换、地形改造、土壤复配、翻地深耕、覆沙、施用有机肥等措施来降低土壤盐分，通过对耕层土体结构的改造乃至重构，提高土壤的渗透性，使得表层盐分得到运移及有效地淋洗，从而构建一个低盐碱的耕作环境[7]。张行勇[8]发现种植在盐碱地条件下的枸杞和土壤经过覆沙处理的相比，在生育期内土壤中的含水量有了显著提高，土壤pH 值和含盐量有效降低，作物增产19.64%。采用此措施的弊端在于技术所需的工程量较大、翻地松土费时费力，因此不适宜大面积采用。

常见的生物改良措施主要为微生物改良和种植耐盐碱植物等,使用微生物改良盐碱土优势有很多：投入低、高效益且无污染，微生物的添加不仅可以改善土壤的营养成分，还能提高土壤的通透性，对生态环境几乎没有任何的负面影响[9]。与其他改良方法相比，生物改良法能够从根本上解决盐碱地盐分高、肥力低的问题，经济有效地实现了土壤修复和农作物增产[10]。因此利用微生物菌剂改良盐碱土壤，成为了众多学者的研究热点。

2 盐碱地条件下功能菌种研究现状

如何利用微生物改良的办法更好地修复土壤成为目前科研人员的热点研究方向。近几年来，科研人员在土壤中分离得到了大量的根际促生菌（PGPR），并意识到菌株能否在植物根际定植决定了菌株是否能够很好地发挥效用，因此科研人员通过在植物根际筛选高效的根际促生菌，以期制备能够促进作物生长且改良土壤盐碱的微生物制剂[11]。相关研究发现，根际促生菌能够明显地促进南芥、番茄、玉米、小麦等植物的生长，同时大田实验也表明，根际促生菌对于盐碱地的改良也能起到一定的作用[12-13]。

自内生真菌概念被提出以来，研究发现这些真菌能够起到促进植物生长、提高植物耐盐碱性并改良修复土壤等作用[14]。金媛媛等[15]发现内生真菌能够有效地增加土壤有机质含量，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，对盐碱土壤的改善或具有重要意义。有学者在测定3 种杉木内生真菌土壤酶活性后发现，混合接种内生真菌能够显著地提高土壤内脲酶、纤维素酶以及酸性磷酸酶的活性，能显著改善盐碱土壤理化性质[16]。

3 盐碱地条件下的功能菌种应用现状

功能菌种的应用大多通过微生物复合制作土壤修复菌剂，对土壤进行施用，相当于实现了有机肥、无菌肥、微生物肥、中微量元素肥这4 种肥料的复合，这样做优势在于能够长效、速效、缓速的复合了菌剂又能够起到供肥、促生、抗病等多功能的复合[17]。葛汉勤等[18]在试验中应用了土壤改良剂（含硅酸盐矿物，pH 值8.25，钾含量≥3%）和复合耐盐微生物菌剂（含枯草芽孢杆菌等多种微生物，5×108cfu/mL），在经过两年的改良后发现试验点pH 值降幅为7.36%～9.75%，土壤盐分含量下降约40%，此外土壤改良剂对土壤容重和总孔隙度影响显著，速效钾含量提升了14%。为检验土壤修复菌剂的实际效果，陈青等[19]以生菜为试验对象，在pH 值为8.20 的盐碱环境下进行了为期3 年的种植，试验结果表明，与对照组相比，经过修复菌剂处理的土壤pH 值下降了约18.20%，全盐量下降了32.60%。

我国在2018 年才有土壤修复菌剂的注册，且全部为复合型微生物菌剂。自2006 年我国国家标准化委员会与国家质量监督检验总局发布《农用微生物菌剂》国家标准对微生物肥料进行管理等级制度以来，仅有68 种土壤修复菌剂在农业部微生物肥料质检中心(biofertilizer95.cn)中登记（截至 2022 年5 月18 日）。

表2 我国注册土壤修复菌剂（应用于盐碱地）有效菌种及应用频次

由表1 可知，在现有的68 种土壤修复菌剂中，有32 种适用于盐碱地条件（其余36 种作用于酸性土壤），其中15 种适用于盐碱土壤、9 种适用于碱性土壤、8 种适用于次生盐渍化土壤。从产品形态上来看以粉剂（62%）产品为主，其次是液体产品(16%)和颗粒产品(22%)，见图 1。

图1 我国注册土壤修复菌剂（应用于盐碱地）剂型类别统计

表1 我国注册土壤修复菌剂作用类型统计

在现有的注册菌剂中的有效菌种中对于芽孢杆菌属的应用最大（总计87 次），其中应用频次较多的为胶冻样类芽孢杆菌(19 次)、巨大芽孢杆菌（17 次）、解淀粉芽孢杆菌（16 次）和地衣芽孢杆菌（16 次），另外真菌(如哈茨木霉菌、长枝木霉)也多次被应用于生物菌肥之中(6 次)，其中解钾、解磷的功能被大量提到，其次就是抑制病虫害和促生长的作用。

4 延伸展望

国家发改委印发的《“十四五”生物经济发展规划》中，明确在生物医药、生物农业、生物质替代应用及生物安全四大重点领域优先发力。其中生物农业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发，提出要促进前沿生物技术在农业领域融合，保障好国家的土地资源以及粮食安全，发展绿色的现代化的农业。

对于盐碱地而言，施用土壤修复菌剂在修复缓解土壤盐碱程度的同时还能够帮助农作物增产以及增强抗病抗逆性。随着国内外对于盐碱地条件下功能菌种研究的不断深入，也为土壤改良菌剂的发展提供新的机遇。因此在未来，土壤修复菌剂或对绿色农业的发展和生态环境保护起到关键性作用，利用土壤修复菌剂改良盐碱地，在未来也一定会拥有广阔的应用和发展前景。