第44卷第15期2016年8月广州化工
Guangzhou Chemical Industry Vol. 44No. 15Aug. 2016
土壤修复微生物研究现状
张
123
宇，李朋朋，李士侠，张
*
1
11
迪，谭善娇，陈
坤
（1聊城大学药学院，山东聊城252000；2山东聊城东昌府区农业局，山东聊城252000；3枣庄科技职业学院，山东枣庄277500）
摘
要：我国耕地受农药和化肥等污染严重，威胁粮食及生态安全。土壤中微生物具有改良土壤结构、促进农作物增产、
提高农作物品质、减少和降解农药和化肥污染、保护生态环境等功效，同时也对污染土壤具有修复作用。本文着眼于土壤修复相关微生物研究的最新进展，对相关微生物种属在土壤修复中的作用、研究与发展现状及研究趋势等方面进行综述。
关键词：生态修复；土壤污染；微生物降解中图分类号：S154
文献标志码：A
文章编号：1001－9677（2016）015－0017－03
ＲesearchStatus of Soil Bioremediation by Microbials *
ZHANG Yu 1，LI Peng －peng 2，LI Shi －xia 3，ZHANG Di 1，TAN Shan －jiao 1，CHEN Kun 1
（1College of Pharmaceutical ，Liaocheng University ，Shandong Liaocheng 252000；
2Dongchangfu District Agricultural Bureau ，Shandong Liaocheng 252000；
3Zaozhuang Vocational College of Science ＆Technology ，Shandong Zaozhuang 277500，China ）
Abstract ：Cultivated land is heavily polluted by pesticides and fertilizers in China. Soil microbial can improve the soil ，promote crop growth and increase production ，reduce the amount of pesticides and fertilizers ，etc. The role of microorganisms in soil remediation was discussed ，and the situation of research and development of relative microbial were summarized.
Key words ：ecological restoration ；soil pollution ；microbial preparation
随着农药和化肥使用量的增加，我国土壤污染日趋严重。［1］
据统计，2013年我国化学农药使用量310. 89万吨，其中杀虫剂117. 4万吨，杀菌剂61. 27万吨，除草剂128. 11万吨。目前我国农用化肥单位面积平均使用量达到434. 3千克每公顷，达到安全上限的1. 93倍，施用总量占世界用量的三分之一。2014年《全国土壤污染调查公报》显示［2］，全国土壤污染总超标率为16. 1%，其中耕地土壤点位超标率高达19. 4%。土壤污染导致地下水体等生态环境不断恶化，粮食及农副产品质量下降，势必对国民健康造成了严重威胁。
土壤中含有大量的微生物，是土壤生态环境的重要组成部分，它们具有固定无机氮、降解解无机磷钾、促进植物光合效应、增进作物根系发育、抑制植物病原菌及虫害增殖、净化污水及农药中部分化学成分等多重功能，对土壤的理化性质、土壤肥力的形成及作物生长都发挥着极其重要的作用。
如何发挥微生物的正面效应消除污染物质以期改善污染土壤结构，是人类面对的重大课题。本文将对土壤微生物作用及其在污染土壤修复中的应用作综述。
1. 1土壤微生物
1土壤微生物简介
土壤的形成实质是大量微生物参与的有机质合成和分解过程。土壤微生物通过对有机质的分解释放养分，将地壳中的营养元素循环利用，以不断满足植物生长发育过程对养分的需求。由于环境因素、种植要求以及季节更替，土壤微生物组成在不断发生调整和变化。土壤熟化的过程即培肥土壤的过程，如休耕、耕作、施肥、灌溉和排涝等措施，也就是调节土壤微生物组成和代谢活动的过程，从而促进微生物种群朝着培肥力
［3］
的方向发展。
在污染土壤修复过程中，微生物扮演着重要的角色，通常人们会根据具体污染状况选择不同的微生物种类制成微生物制剂，通过其在自然条件下的增殖和土著微生物共同实现对污染土壤的修复。
微生物制剂是指经过分离纯化、菌种改良、工业化生产扩繁后的微生物加工制成的活菌制剂，通常以简单有机质作为载体制备成可吸咐微生物菌液或加入其他辅助成分制备成固体制［4］
剂。按制剂中起作用的微生物种类，土壤微生物制剂又可分为细菌类、放线菌类和真菌类等多种类型。按制剂组成复杂程度，可分为纯微生物制剂和复合混微生物制剂。常用的有根瘤
［5］
菌制剂、溶磷菌制剂、硅酸盐细菌制剂、光合细菌制剂等。
，防治对象不易产生微生物制剂被认为是“无公害农药”
基金项目：聊城大学博士基金项目（31805）；国家级大学生创新创业训练计划项目（[1**********]9）。
第一作者：张宇（1994－），女，在读本科生。
*
18广州化工2016年8月
抗药性，不伤害天敌，不破坏生态平衡，繁殖快。微生物制剂在农业生产中的应用表明，它在化学肥料利用率的提高、疏松
［4］［5］
土壤、土壤污染修复、培肥地力、减少病虫害的发生，提
［6］
高农作物产量以及改善农产品品质等方面都有着非常好的效果。
1. 2土壤微生物在传统农业中的实践
长期以来，我国农业生产建立了有利于土壤微生物体系构
［7］
建的多种举措。赵亚丽等报道了土壤耕作和秸秆还田对土壤和产量的影响，证实这两种增产措施使得土壤微生物数量，酶活性均得到大幅度提高。
传统堆肥法是非常经典的微生态制剂生产手段。堆肥法是利用堆制原料中的土著微生物来降解有机物以丰富营养成分，增加微生物的活性，但耗时长且产生臭味。人工加入高效微生物菌株可以调节其菌群结构，提高相关微生物酶的活力，从而
［8］
提高堆肥效率和质量。
芽孢杆菌和胶冻样类芽孢杆菌的混合发酵液可以显著提高印度
［22］
芥菜对Cd 污染土壤的修复。汪建沃报道成功研制出土壤重金属原位固定复合修复剂，使得微生物降镉技术取得突破性进
［23］
展。陈保冬等研究证实某些菌根真菌对重金属表现出较强的
［24］
耐受性，在污染土壤修复方面显示出应用潜力。杨振兴等也
［25］
对真菌耐受重金属进行了系统研究。段燕青等利用多环芳烃－重金属双抗培养基从污染土壤中筛选得到一种对Cu 和Cd 有高耐受性的米曲霉，耐受浓度分别为500mg /L和50mg /L，高出国家土壤重金属二级标准5倍和83倍。
3结语
2
2. 1
土壤修复微生物研发现状
解磷钾微生物的研究
磷钾肥的大量施用会造成土壤板结，使得土壤微生物菌群
［9］
失调，进而影响土壤肥力和农业生产。
土壤中的无机磷占总量的45%左右，解磷微生物可以将难溶性的磷转化成有利于植物生长的可溶性磷。已报道的具有解
［10］
磷能力的微生物有二十几个属之多，主要是细菌，部分真菌
［11］
也具有解磷作用。赵晨曦等从自然矿藏中筛选获得磷钾细菌。
2. 2降解多环芳烃类污染物微生物的研究
随着人们的绿色、安全和环保意识不断增强，土壤治理相关微生物资源的开发将会被提升到一个崭新的高度。党的十八大提出了可持续发展战略，要求社会经济发展的同时，注重生态环境保护的重要性。为大力推进化肥减量提效、农药减量控害，积极探索产出高效、产品安全、资源节约、环境友好的现代农业发展之路，2015年农业部制定了《到2020年化肥使用量零增长行动方案》和《到2020年农药使用量零增长行动方
，《土壤环境保护和污染治理行动计划》已由环保部。近日案》
提交至国务院审核，预计2016年年内将会出台，届时将启动全国土壤污染状况详查，继续组织实施污染土壤治理与修复试点项目，推进污染场地试点示范，建立规范的污染场地联合监管机制。
作为21世纪的推广战略，微生物制剂将向着高产量、高技术、高质量的方向发展，将会大大推动农业和环保领域的绿色革命。
参考文献
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多环芳烃（polycyclic aromatic hydrocarbons ，PAHs ）是广
［12］［13］
泛存在于环境中的一类有毒有机污染物。秦华等考察了丛枝菌根真菌菌丝对多氯联苯（polychlorinated biphenyls ，PCBs ）污染土壤的修复效应及其机理，发现接种菌根真菌处理
［14］
各土层PCBs 降解率为最高达57. 39%。于瑶瑶等从盐碱土壤中筛选蒽降解菌株Demequina salsinemorus BJ1并初步证实它
［15］
可能通过邻苯二甲酸途径降解蒽。廉景燕等从大庆油田的土壤中筛选出了一株高效萘降解菌株Pseudomonas sp. ，接种到含有2. 5mg /g萘的灭菌土壤中，经过11d 室温培养之后，萘的去除率为97. 9%.
2. 3有机磷农药降解菌
有机磷农药占总农药的70%左右，具有较高的毒性，对作
［16］
物和土壤造成严重污染。史延华等利用施氏假单胞菌YC －YH1和对硝基苯酚降解菌CN2对甲基对硫磷进行共降解试验，发现联合使用对土壤中100mg /kg甲基对硫磷的降解率接近100%。
草甘膦是有孟都山开发的一种化学除草剂，对土壤生态有一定负面效应，有资料显示它对人体也有危害。目前人们已经
［17］
分离获得多种可以降解草甘膦的微生物类型。Zhao 等分离得到三株以草甘膦为唯一碳源的假单胞菌Pseudomonas spp. strains GA07，GA09和GC04，且检测到氧化还原酶活性。Fu ［18］
等通过对Aspergillus oryzae 紫外线诱变选育，获得了四种降
［19］
和枯草解草甘膦的菌株。另外苍白杆菌属Ochrobactrum sp.
［20］
芽孢杆菌的一些菌株也具有降解草甘膦能力。
［4］［5］［6］
［7］
2. 4重金属降解菌的研究
由于矿产资源相关行业过度排放，我国某些地域土壤重金
属污染严重。特定类型的微生物可以减缓重金属污染效应，达
［21］
到土壤修复的效应。纪宏伟等采用盆栽试验方法，发现巨大
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（下转第30页）
30广州化工
参考文献
2016年8月
化床反应器，其结构如图5所示，反应器含有两个提升管，里面可以分别进行MTO 反应和催化裂化反应。此反应器可在一个反应器中将MTO 反应产生的热量提供给催化裂化反应，通过各自调节参数使整个反应器实现热平衡从而减少了换热设备的投资。同时，利用此反应器可以直接将MTO 反应生成的C4烃类在第二提升管内进行反应从而提高烯烃收率
。
图5专利[1**********]8. 8公布的双提升管流化床反应器Fig. 5Double －riser fluidized bed reactor of patent CN[1**********]8. 8
4研究展望
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2016－2－3．
流化床与甲醇制烯烃技术的结合促进了相关领域研究及产业化的迅猛发展，但是由于固体流态化技术固有特性以及流化过程影响因素的复杂性，流化床反应器在温度控制、停留时间及返混、催化剂循环等方面存在着需要优化的地方。这就使得对甲醇制烯烃技术的流化床反应器的改进依然有较大的研究空间。这些改进对节能降耗、提高生产能力、提高目标产品选择性等方面有积极的意义，相信通过进一步的研究及开发，能促进甲醇制烯烃反应器的持续改进，并促进相关产业的健康发展。
檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵
（上接第18页）
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摘
要：我国耕地受农药和化肥等污染严重，威胁粮食及生态安全。土壤中微生物具有改良土壤结构、促进农作物增产、
提高农作物品质、减少和降解农药和化肥污染、保护生态环境等功效，同时也对污染土壤具有修复作用。本文着眼于土壤修复相关微生物研究的最新进展，对相关微生物种属在土壤修复中的作用、研究与发展现状及研究趋势等方面进行综述。
关键词：生态修复；土壤污染；微生物降解中图分类号：S154
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ZHANG Yu 1，LI Peng －peng 2，LI Shi －xia 3，ZHANG Di 1，TAN Shan －jiao 1，CHEN Kun 1
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2Dongchangfu District Agricultural Bureau ，Shandong Liaocheng 252000；
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Abstract ：Cultivated land is heavily polluted by pesticides and fertilizers in China. Soil microbial can improve the soil ，promote crop growth and increase production ，reduce the amount of pesticides and fertilizers ，etc. The role of microorganisms in soil remediation was discussed ，and the situation of research and development of relative microbial were summarized.
Key words ：ecological restoration ；soil pollution ；microbial preparation
随着农药和化肥使用量的增加，我国土壤污染日趋严重。［1］
据统计，2013年我国化学农药使用量310. 89万吨，其中杀虫剂117. 4万吨，杀菌剂61. 27万吨，除草剂128. 11万吨。目前我国农用化肥单位面积平均使用量达到434. 3千克每公顷，达到安全上限的1. 93倍，施用总量占世界用量的三分之一。2014年《全国土壤污染调查公报》显示［2］，全国土壤污染总超标率为16. 1%，其中耕地土壤点位超标率高达19. 4%。土壤污染导致地下水体等生态环境不断恶化，粮食及农副产品质量下降，势必对国民健康造成了严重威胁。
土壤中含有大量的微生物，是土壤生态环境的重要组成部分，它们具有固定无机氮、降解解无机磷钾、促进植物光合效应、增进作物根系发育、抑制植物病原菌及虫害增殖、净化污水及农药中部分化学成分等多重功能，对土壤的理化性质、土壤肥力的形成及作物生长都发挥着极其重要的作用。
如何发挥微生物的正面效应消除污染物质以期改善污染土壤结构，是人类面对的重大课题。本文将对土壤微生物作用及其在污染土壤修复中的应用作综述。
1. 1土壤微生物
1土壤微生物简介
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土壤、土壤污染修复、培肥地力、减少病虫害的发生，提
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［8］
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2. 1
土壤修复微生物研发现状
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失调，进而影响土壤肥力和农业生产。
土壤中的无机磷占总量的45%左右，解磷微生物可以将难溶性的磷转化成有利于植物生长的可溶性磷。已报道的具有解
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磷能力的微生物有二十几个属之多，主要是细菌，部分真菌
［11］
也具有解磷作用。赵晨曦等从自然矿藏中筛选获得磷钾细菌。
2. 2降解多环芳烃类污染物微生物的研究
随着人们的绿色、安全和环保意识不断增强，土壤治理相关微生物资源的开发将会被提升到一个崭新的高度。党的十八大提出了可持续发展战略，要求社会经济发展的同时，注重生态环境保护的重要性。为大力推进化肥减量提效、农药减量控害，积极探索产出高效、产品安全、资源节约、环境友好的现代农业发展之路，2015年农业部制定了《到2020年化肥使用量零增长行动方案》和《到2020年农药使用量零增长行动方
，《土壤环境保护和污染治理行动计划》已由环保部。近日案》
提交至国务院审核，预计2016年年内将会出台，届时将启动全国土壤污染状况详查，继续组织实施污染土壤治理与修复试点项目，推进污染场地试点示范，建立规范的污染场地联合监管机制。
作为21世纪的推广战略，微生物制剂将向着高产量、高技术、高质量的方向发展，将会大大推动农业和环保领域的绿色革命。
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多环芳烃（polycyclic aromatic hydrocarbons ，PAHs ）是广
［12］［13］
泛存在于环境中的一类有毒有机污染物。秦华等考察了丛枝菌根真菌菌丝对多氯联苯（polychlorinated biphenyls ，PCBs ）污染土壤的修复效应及其机理，发现接种菌根真菌处理
［14］
各土层PCBs 降解率为最高达57. 39%。于瑶瑶等从盐碱土壤中筛选蒽降解菌株Demequina salsinemorus BJ1并初步证实它
［15］
可能通过邻苯二甲酸途径降解蒽。廉景燕等从大庆油田的土壤中筛选出了一株高效萘降解菌株Pseudomonas sp. ，接种到含有2. 5mg /g萘的灭菌土壤中，经过11d 室温培养之后，萘的去除率为97. 9%.
2. 3有机磷农药降解菌
有机磷农药占总农药的70%左右，具有较高的毒性，对作
［16］
物和土壤造成严重污染。史延华等利用施氏假单胞菌YC －YH1和对硝基苯酚降解菌CN2对甲基对硫磷进行共降解试验，发现联合使用对土壤中100mg /kg甲基对硫磷的降解率接近100%。
草甘膦是有孟都山开发的一种化学除草剂，对土壤生态有一定负面效应，有资料显示它对人体也有危害。目前人们已经
［17］
分离获得多种可以降解草甘膦的微生物类型。Zhao 等分离得到三株以草甘膦为唯一碳源的假单胞菌Pseudomonas spp. strains GA07，GA09和GC04，且检测到氧化还原酶活性。Fu ［18］
等通过对Aspergillus oryzae 紫外线诱变选育，获得了四种降
［19］
和枯草解草甘膦的菌株。另外苍白杆菌属Ochrobactrum sp.
［20］
芽孢杆菌的一些菌株也具有降解草甘膦能力。
［4］［5］［6］
［7］
2. 4重金属降解菌的研究
由于矿产资源相关行业过度排放，我国某些地域土壤重金
属污染严重。特定类型的微生物可以减缓重金属污染效应，达
［21］
到土壤修复的效应。纪宏伟等采用盆栽试验方法，发现巨大
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（下转第30页）
30广州化工
参考文献
2016年8月
化床反应器，其结构如图5所示，反应器含有两个提升管，里面可以分别进行MTO 反应和催化裂化反应。此反应器可在一个反应器中将MTO 反应产生的热量提供给催化裂化反应，通过各自调节参数使整个反应器实现热平衡从而减少了换热设备的投资。同时，利用此反应器可以直接将MTO 反应生成的C4烃类在第二提升管内进行反应从而提高烯烃收率
。
图5专利[1**********]8. 8公布的双提升管流化床反应器Fig. 5Double －riser fluidized bed reactor of patent CN[1**********]8. 8
4研究展望
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流化床与甲醇制烯烃技术的结合促进了相关领域研究及产业化的迅猛发展，但是由于固体流态化技术固有特性以及流化过程影响因素的复杂性，流化床反应器在温度控制、停留时间及返混、催化剂循环等方面存在着需要优化的地方。这就使得对甲醇制烯烃技术的流化床反应器的改进依然有较大的研究空间。这些改进对节能降耗、提高生产能力、提高目标产品选择性等方面有积极的意义，相信通过进一步的研究及开发，能促进甲醇制烯烃反应器的持续改进，并促进相关产业的健康发展。
檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵
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