我國(guó)土(tǔ)壤環境狀況總體(tǐ)不容樂觀，部分(fēn)地區土(tǔ)壤污染較重，耕地土(tǔ)壤環境質量堪憂，工礦業廢棄地土(tǔ)壤環境問(wèn)題突出，土(tǔ)壤污染治理(lǐ)迫在眉睫。

雖然傳統物理(lǐ)化學修複技術(shù)對于治理(lǐ)嚴重污染土(tǔ)壤具有時間短(duǎn)、見(jiàn)效快(kuài)等優點，但(dàn)往往伴随着高能耗、高費用、二次污染等風(fēng)險，因而不适用于大(dà)規模污染土(tǔ)壤的修複。而近年(nián)來(lái)發展起來(lái)的利用特定植物或微生(shēng)物修複污染土(tǔ)壤的生(shēng)物修複方法，因其綠色環保、高效、成本低等優點而受到廣泛關注。

值得(de)注意的是，自(zì)然環境中植物與微生(shēng)物之間往往具有密切的相(xiàng)互作(zuò)用，不僅影(yǐng)響着彼此的污染耐受性，同時也對污染物遷移轉化産生(shēng)重要影(yǐng)響。将植物修複和微生(shēng)物修複技術(shù)有機(jī)結合起來(lái)，對于提高生(shēng)物修複效率具有重要意義。例如(rú)，通過菌根共生(shēng)體(tǐ)系通常能夠增強植物對污染土(tǔ)壤的耐受性并促進植物修複。

在實際情況下，由于污染土(tǔ)壤往往存在複合污染、物理(lǐ)結構不良、水土(tǔ)保持能力弱等限制性因素，導緻單一修複措施無法實現，因而需要根據實際情形将生(shēng)物修複與物理(lǐ)化學修複有機(jī)結合，以獲得(de)最佳修複效果。此外，對于需要持續生(shēng)産的農業用地或林地而言，可(kě)考慮生(shēng)産與修複相(xiàng)結合的方式，如(rú)利用一些高生(shēng)物量的能源植物進行修複，在達到污染土(tǔ)壤修複目的的同時産生(shēng)一定的經濟效益。

基于國(guó)内外土(tǔ)壤污染與土(tǔ)壤生(shēng)物研究前沿動态和我國(guó)土(tǔ)壤污染基本狀況，這一研究領域的關鍵科(kē)學問(wèn)題可(kě)凝練爲: ( 1) 土(tǔ)壤污染如(rú)何影(yǐng)響土(tǔ)壤生(shēng)物群落結構與功能? ( 2) 土(tǔ)壤消納污染物的生(shēng)物學機(jī)理(lǐ)? ( 3) 生(shēng)物污染在土(tǔ)壤中的傳播與演化機(jī)制? 圍繞這些問(wèn)題，以下幾方面将成爲未來(lái)研究的重點方向：

前沿一：

土(tǔ)壤污染背景下微生(shēng)物群落結構和多樣性的演變及生(shēng)态效應

過去(qù)有關土(tǔ)壤污染的生(shēng)态效應研究主要在細胞和生(shēng)物個體(tǐ)水平開展，研究對象主要是動物和植物，但(dàn)随着微生(shēng)物分(fēn)子生(shēng)态學的發展，越來(lái)越多的研究開始關注土(tǔ)壤污染對微生(shēng)物群落的影(yǐng)響，包括在功能基因、功能群乃至在土(tǔ)壤生(shēng)态系統水平研究不同污染物及複合污染對土(tǔ)壤微生(shēng)物多樣性和功能的影(yǐng)響及其機(jī)制，重點是将生(shēng)物多樣性( 群落結構) 與相(xiàng)關生(shēng)态功能/過程結合起來(lái)進行研究，從(cóng)生(shēng)物多樣性和生(shēng)态系統穩定性( 抵抗力和恢複力) 的關系角度理(lǐ)解土(tǔ)壤污染對土(tǔ)壤生(shēng)态系統影(yǐng)響機(jī)制。

前沿二：

土(tǔ)壤污染的生(shēng)物轉化和清除機(jī)制

土(tǔ)壤生(shēng)物可(kě)通過氧化、還(hái)原和甲基化等過程直接改變重金屬化學形态，或通過改變鐵、硫等元素的氧化還(hái)原狀态、分(fēn)泌有機(jī)絡合物、細胞壁吸附和固定等過程影(yǐng)響重金屬的生(shēng)物有效性。土(tǔ)壤生(shēng)物同樣可(kě)以通過特異性或非特異性酶脫毒系統，或通過一些特定的代謝途徑降解有機(jī)污染物。

前沿三：

病原菌和抗生(shēng)素抗性基因在土(tǔ)壤中的分(fēn)布規律與傳播機(jī)制

病原菌和抗生(shēng)素抗性菌及抗性基因一方面會通過土(tǔ)壤-空氣、土(tǔ)壤-植物、或土(tǔ)壤-地下水途徑直接進入人(rén)體(tǐ)，危害人(rén)體(tǐ)健康，另一方面則會造成農作(zuò)物病害，抑制農作(zuò)物的生(shēng)長發育，造成農業減産或農産品品質降低。

因而，進行土(tǔ)壤病原菌及抗生(shēng)素抗性基因污染防禦及治理(lǐ)迫在眉睫。系統深入研究病原菌和抗生(shēng)素抗性菌及抗性基因在土(tǔ)壤中的分(fēn)布傳播過程與機(jī)制是進行污染治理(lǐ)的前提。

土(tǔ)壤中存在大(dà)量的抗生(shēng)素産生(shēng)菌和同化菌，是天然的抗性基因儲庫，而抗生(shēng)素的大(dà)規模生(shēng)産和使用則進一步加速了土(tǔ)著抗性微生(shēng)物和抗性基因的擴散，增加了抗生(shēng)素耐藥性的發生(shēng)頻率。目前研究者在遠(yuǎn)古凍土(tǔ)和不受人(rén)類活動影(yǐng)響的土(tǔ)壤中發現了多樣性很高的抗性基因，發現在未受抗生(shēng)素污染的農業和草地土(tǔ)壤中抗性基因結構由微生(shēng)物群落組成決定，證明了土(tǔ)壤中抗性基因的自(zì)然廣泛存在。

前沿四：

基于活體(tǐ)微生(shēng)物的土(tǔ)壤污染監測技術(shù)

傳統的化學分(fēn)析方法監測土(tǔ)壤污染的優點是能夠精确測定污染物的濃度和形态，但(dàn)卻往往不能确切反映污染物的生(shēng)物毒性強弱。化學分(fēn)析本身(shēn)不能反映生(shēng)物暴露污染物的途徑和環境條件(jiàn)的影(yǐng)響，也不能區别急性毒性和慢(màn)性毒性。以活的生(shēng)物體(tǐ)或群體(tǐ)來(lái)測試化學物質毒性效應的生(shēng)物監測方法能夠有效克服化學分(fēn)析方法的缺點，反映環境污染對生(shēng)物産生(shēng)的綜合效應或專性效應，以及污染物在土(tǔ)壤中的動态轉化，因而越來(lái)越受到重視。

根據測試對象的類型，土(tǔ)壤生(shēng)物監測主要分(fēn)爲三大(dà)類，即基于個體(tǐ)或組織層次的生(shēng)物監測，基于功能基因或基因組學層次的生(shēng)物監測，以及基于群落水平的抵抗力和恢複力測試。目前研究的重點是通過“組學”研究方法不斷發展新型生(shēng)物标志物、生(shēng)物芯片和新型全細胞專性的生(shēng)物傳感器。污染物進入土(tǔ)壤後形态會發生(shēng)一系列變化，如(rú)何确定具體(tǐ)是哪種形态緻毒是今後的研究熱(rè)點和難點。比如(rú)，通過基因重組和突變等手段發展，能夠區分(fēn)無機(jī)砷和有機(jī)砷的全細胞微生(shēng)物傳感器，可(kě)以原位監測砷形态在轉化過程。

前沿五：

污染土(tǔ)壤生(shēng)物修複原理(lǐ)與技術(shù)

污染土(tǔ)壤生(shēng)物修複已有一定理(lǐ)論基礎，但(dàn)實踐應用方面還(hái)有很長的路(lù)要走，許多技術(shù)瓶頸尚待突破。對于不同污染情形，往往需要構建不同的修複技術(shù)體(tǐ)系，如(rú)針對某一特定污染種類，選用專性耐受的植物和微生(shēng)物種類，或利用轉基因技術(shù)修飾改造植物或微生(shēng)物，使之适應污染土(tǔ)壤并發揮修複功效。

同時，需要對特定功能的微生(shēng)物或植物的污染物耐受及轉化機(jī)制進行深入研究，明确其分(fēn)子機(jī)理(lǐ)和遺傳穩定性，并在此基礎上發展基于功能基因的生(shēng)物技術(shù)。

在實際應用中，需要特别考慮生(shēng)物的環境适應性問(wèn)題，明确微生(shēng)物修複污染土(tǔ)壤的适用條件(jiàn)和範圍，研究提高修複效率的關鍵參數及工程設計(jì)。現有的生(shēng)物修複技術(shù)多以基礎理(lǐ)論研究爲主，而相(xiàng)關的技術(shù)推廣及實踐應用方面研究較爲稀少，生(shēng)物修複技術(shù)的實地應用還(hái)有待成熟和完善。