污水灌溉及各种其他外源输入是导致我国局部地区农田土壤多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons, PAHs)累积含量高的主要原因。PAHs具有致癌、致畸、致突变性,在土壤环境中持久存在,已经严重威胁到农田生态安全和人群健康。近十年来,利用生物净化技术修复PAHs污染农田土壤受到学界高度关注,生物修复技术研究已经从实验室探索进入到原位(in-situ)实验层面,但迄今为止,尚未形成在不影响农业生产前提下的原位生物修复(in-situ bioremediation)技术体系,尤其缺少在自然环境中如何强化功能微生物、植物作用的系统研究成果。本文围绕PAHs污染农田土壤原位生物修复问题,采用室内模拟和田间试验相结合的方法,系统研究了微生物降解、植物活化—吸收、植物—微生物联合修复的作用效果及机制,通过原位修复实验,集成了相关调控措施,初步形成了一套低成本、绿色生态的PAHs污染农田土壤原位生物修复技术方法。论文主要工作和研究成果如下：一、研究了固定化微生物菌剂对非流体介质土壤中PAHs的降解效果,初步提出了固定化菌剂的施用方法、营养调控措施,为大规模原位修复奠定了基础。首先,将经富集、筛选获得的土著混合菌制成吸附式固定化菌剂,通过室内试验,考察了其对芘和苯并[a]芘的降解效果,结果表明：在灭菌土壤中,固定化菌剂比游离微生物对稠环芳烃的降解能力好,表明了固定化菌剂对PAHs持续降解的能力,其中,固定化混合微生物效果最好,固定化真菌次之,固定化细菌较差；随后,在自然条件下,由于固定化菌剂在一定程度上避免了与土著菌群之间的竞争,在自然土壤中具有良好的适应性,在适宜的营养条件下,固定化菌剂的自然活性可维持相对较长周期,对土壤中多年老化PAHs降解率可达39.97%,对芘和苯并(a)芘的降解率可达45.73%和31.93%；试验还发现,不同环数PAHs的去除率与苯环数及PAHs分子量高低存在显著的正相关性(P<0.0.5)。二、研究了具有经济价值的多种功能植物对土壤中PAHs的活化、吸收和根际复合作用,通过盆栽实验和现场试验,筛选获得了优势功能植物,为建立微生物—植物联合修复技术提供了可能。试验发现：虽然植物对PAHs的直接吸收量较少,但是由于根际区域形成了有利于老化PAHs活化的特殊微环境,适合优势微生物以PAHs为主要底物繁殖生长,因此对土壤中PAHs去除具有多重贡献。利用盆栽试验,考察了供试六种植物对土壤中PAHs的平均修复能力,其修复能力的排序为：黑麦草>苜蓿>大豆≈三叶草>万寿菊≈蓖麻；利用现场试验,进一步证实了上述室内试验结论,同时发现：在两种不同污染程度土壤中,黑麦草和苜蓿对PAHs的修复率分别为26.38%、23.54%和23.50%和19.65%。三、初步提出了优势微生物与功能植物的配伍方法,建立了基于PAHs高效降解菌剂和苜蓿、黑麦草的微生物—植物联合修复技术,通过室内试验,优化了上述联合修复技术的工艺参数。试验结果表明：在一个植物生长季内,微生物—植物联合修复对土壤中PAHs的去除率可达37.57%～41.30%,优于植物修复(18.72%～20.15%)和固定化微生物修复(16.05%～17.34%)单独使用情形；联合修复对5-6环PAHs去除效果可达18.07%～21.680%,已经满足现场修复的基本要求；在固定化菌剂用量为3%(质量百分比)条件下,植物—微生物联合修复达到最佳,进一步增加菌剂施量,PAHs去除率无显著提高。深入研究表明：菌根真菌是PAHs污染土壤修复的有效生物强化措施,可大幅度提高稠环芳烃去除率；植物和微生物联合使用可以改善表层土壤微环境,提高土壤微生物数量等级,土壤脱氢酶活性与土壤微生物总量相关性极显著,多酚氧化酶和脱氢酶可以作为指示修复程度微观指标。四、选择多年旱田和水改旱田两类农田土壤,进行现场原位修复研究,初步建立了适用于北方PAHs污染农田土壤原位生物修复技术模式,提出了工艺流程框架和修复工程设计方法,为建立PAHs污染农田土壤原位微生物—植物修复技术规范提供了基础数据。在原位修复研究中,集成各种农艺措施,包括：翻耕、施有机肥、无机肥(N肥)、种植菌根真菌化植物等,建立了方便管理、可控性强的影响因子调控措施。经过一个作物周期修复,修复率最高可达63.46%。