一、生物肥力的起源和作用

2003年，生物肥力的概念由澳大利亚学者艾伯特（L.K.Abbotthe）和墨菲（D.V.Murphy）提出，生物肥力的提出丰富了微生物肥料的应用基础。土壤生物肥力是指生活在土壤中的微生物、动物、植物根系等有机体为植物生长发育提供的营养和理化条件。生物过程不同于化学过程，由各种生物及其代谢物（微生物菌剂和植物内源激素）参与到了土壤电化学和生物化学反应当中，对土壤理化特性起到了良好的促进和维护作用。

生物肥力和物理肥力、化学肥力是构成土壤肥力的3个必要条件，微生物是土壤生物肥力的核心。土壤中的有益菌具有活化养分、刺激生长、拮抗病菌（点位竞争）、降解污染、改善营养环境、维护生态等不可替代的功能，从而起到提高土壤肥力的作用，目前我国在生物肥力方面研究仍处于起步阶段。

近年来，由于我国复种指数过高，导致过量施肥、不合理施肥以及农药的大量使用，我国部分地区土族微生物群落数量急剧下降，土壤肥力严重退化，导致肥料吸收利用率有所下滑，个别地区已经出现了不同程度的肥害、药害和蔬菜大棚“死棚”现象。笔者认为，正确认识微生物肥料和提高土壤微生物肥力应当成为社会共识和基础研究热点，当前农业科研领域应该深入研究微生物肥料与土族微生物之间的拮抗、共生、互惠等方面的关系，而不是简单的学术模仿和舆论炒作。

二、中国的土壤修复刻不容缓

1.我国耕地资源现状

根据农业农村部调查数据显示，2017年末， 我国耕地 面积20.23亿亩，人均耕地1.56亩。全国因建设占用、灾毁、生态退耕、农业结构调整等减少耕地面积480.6万亩；通过土地整治、农业结构调整等增加耕地面积 389.25万亩，年内净减少耕地面积91.35万亩；建设用地总面积为5.93亿亩，新增建设用地801.6万亩。

 2．中国耕地化学指标及质量变化

由于长期过量施肥和不合理施肥，以及工业和农业的无组织排放，造成我国耕地质量的不断下降。2015年《中国耕地地球化学调查报告》显示：

（1）重金属污染严重

我国金属污染主要是采矿、电子垃圾焚烧、冶金、制革、电镀等工矿企业“三废”排放，以及农业生产中污水灌溉、化肥的不合理使用、畜禽养殖中的饲料添加和圈舍清洗等人类活动造成的局部地区耕地重金属污染。

据调查，我国重金属中-重度污染达到3488 万亩，占全国耕地总面积的比例达1.7%；轻微-轻度污染或超标覆盖面积 7899 万亩，占耕地总面积的3.9%。污染或超标耕地主要分布在华中南部区、华南区和西南区。人类活动是造成或加剧重金属超标的重要原因。

（2）土地有机质明显下降

与上世纪 80 年代相比，2015年我国耕地全氮、有效磷、有效钾含量增加明显，土壤有机碳含量呈增加趋势。但部分地区仍存在耕地有机质明显下降、 土壤酸化和碱化加剧等问题。 据农业部全国农技推广服务中心统计，东北三省、内蒙古东部、福建、广东、新疆和青海、西藏部分耕地有机碳含量下降幅度较大。东三省黑土地有机碳含量下降了 21.9%，福建、广东、海南区域下降 16.0%，青藏区下降 13.3%，西北区下 降 10.5%，严重降低了土壤肥力。

（3）土壤酸化现象日益严重

由于施用生理酸性肥料、酸雨和土壤阳离子失衡等多种因素，导致我国21.6%的耕地酸化严重，PH 值降低0.85，主要分布在重金属污染问题突出的广东、福建、海南、湖北、江西、安徽等。土壤酸化不仅降低了耕地质量，而且增加了重金属的活性，加大了耕地生态和地下水质量恶化的风险。

3、土壤微生物活性降低导致土壤质量下降

土壤中的微生物以细菌为主，一般可占土壤微生物总数的70%～90%，放线菌、真菌次之，藻类及原生动物较少。土壤是微生物生活和繁育的栖息地，土壤微生物是土壤生态系统重要的组成部分，也是生物肥力主要组成部分。上世纪80年代以来，我国由于过度复耕和轻视有机肥，致使土壤有机质下降，受土壤盐渍化、酸碱度的影响，加上畜禽粪便为原料的有机肥中抗生素残留，导致我国部分土壤中微生物活性下降，土壤生态环境恶化，土壤微生物群落结构和多样性近年来遭到一定的损坏。

截至目前，土壤质量（肥力、环境、健康）形势日益严峻，土壤质量已经威胁到了我国的粮食安全、食品安全和生态安全，加强耕地保护和土壤修复已经到了刻不容缓的地步。

三、生物肥力（微生物）

在土壤修复中的作用

生物肥力（微生物）能够氧化还原、络合土壤中的有害金属，降解有机污染物（含固体、液体）的潜力十分巨大，而且修复彻底、无二次污染，具有低能耗、高效和环境安全的明显优势，为修复金属污染、农药残留、石油、工业废弃物污染开辟了一条崭新的途径。

1、微生物对修复土壤、减少重金属污染作用明显

胶冻样类芽孢杆菌等有益菌能产生大量的胞外多糖，促进土壤团粒结构形成，疏松土壤，提高通透性和保水保肥能力，改善土壤质地，改良土壤。

我国重金属污染或超标耕地已经达到7899 万亩，形势十分严峻，通过微生物修复土壤中的重金属迫在眉睫。微生物菌剂修复重金属污染土壤的主要方式包括生物富集（如生物积累、生物吸附）和生物转化（如生物氧化还原、重金属的有机络合配位降解)等，即通过微生物的综合作用对土壤中重金属进行固定、移动或转化降解，促进有毒、有害物质解毒或降低毒性，从而达到土壤修复的目的。微生物菌剂对重金属的生物积累和吸附主要表现为胞外络合、沉淀以及胞内积累等三种形式；

（1）通过“胞外络合、沉淀以及胞内积累”的形式进行处理：（2）改变重金属的稳定性，降低重金属活性，对土壤予以修复；（3） 通过微生物的分泌物与金属离子发生络合作用，降低毒性。

诸如蓝细菌、动胶菌、硫酸盐还原菌以及某些藻类，能够产生多糖和糖蛋白等胞外聚合物，这些物质通过与重金属离子形成络合物来吸附环境中的多种重金属；重金属进入微生物细胞后，可以有机的分配在细胞内的不同部位，细胞通过合成金属硫蛋白与金属离子结合而形成低毒或无毒络合物。

2、微生物对土壤农药污染的修复

修复土壤农药污染，主要是通过细菌、真菌以及细胞游离酶的自然代谢过程，通过水解酶和氧化还原酶的作用，经过一系列的生理化学反应，将农药完全降解或分解为分子量相对较小的无毒或毒性较小的化合物。能够降解农药残留的微生物种类很多，常用的主要有简单细胞菌、地衣芽孢杆菌、曲霉、青霉、放线菌等几十个菌种。实践证明，在为微生物的作用下，马拉硫磷、敌稗等农药的酯键和酰胺键水解而脱毒；DDT等卤代烃类农药在脱卤酶的作用下，其取代基上的卤元素被氢、羧基等取代而失去毒性。大量实验表明，DDT可被芽孢杆菌属、棒杆菌属、诺卡氏菌属等降解。五氯硝基苯能被链霉菌、诺卡氏菌属分解；敌百虫可被曲霉、青霉等降解。

3、微生物对石油油渍的分解

微生物中的海藻酸降解菌等有效菌能分解石油及油渍中的大分子烷烃。国内一些生物科技公司已经将生物表面活性剂、酶和营养素结合起来,促进土著微生物高效、彻底地分解石油等污染物，将粘稠的、深褐色各种烷烃、环烷烃、芳香烃的混合物分解成二氧化碳和水。与物理、化学方法相比，微生物处理方式负面影响小，费用低50-70%。河南省地矿局曾以微生物方式处理过中原油田多年难以耕种的石油油渍污染耕地，使石油污染物降解率达到85%。含盐量降低82%，治理后基本恢复耕种。在美欧，生物修复技术已经成为新兴的生物技术产业，市场份额巨大，前景广阔。

结束语

生物肥力对于我国农业来说是一个新概念，生物肥力不但包括微生物，还包括动物、植物等有机体，不仅拓展了生物对土壤修复和植物营养的概念；而且强调了生物代谢物（微生物菌剂和植物内源激素）对作物的有益作用，必将成为我国乃至世界土壤修复的主要方式。生物肥力概念的提出对我国乃至世界农业都将做出积极的贡献。

参考文献：

1、自然资源部，2015年《中国耕地地球化学调查报告》；

2、李博文、刘文菊、张丽娟主编《微生物肥料研究与应用》；

3、李俊、沈德龙、林先贵主编《农业微生物研究与产业化进展》；

4、北京航天恒丰科技股份有限公司内部培训资料。