我国是有色金属生产和消费大国,有色金属冶炼过程产生的重金属污染对环境生态安全存在一定的威胁,其中镉和铅最为常见。重金属污染会导致土壤生物多样性下降,土壤板结,农作物减产或品质下降等,成为现代农业亟待解决的问题。重金属微生物固化作为一种利用微生物降低土壤中重金属有效性和植物体内积累的新型环保技术,能够有效解决农田土壤重金属污染问题。本论文以广西某有色矿冶园区周边镉和铅污染农田土壤作为研究对象,筛选出了三株产脲酶微生物,研究了其生长特性,确定了其培养最佳碳源;考察了温度、pH值、尿素浓度和微生物接种量对镉和铅固化的影响;通过FTIR、SEM-EDS、TEM-EDS和XRD等手段揭示了产脲酶菌固化镉和铅的作用机制;通过盆栽实验探究了产脲酶菌对污染土壤种植小白菜的生物量及其对镉和铅吸附的差异,并通过高通量测序解析了固化过程中微生物种群结构变化。研究结果如下:筛选出了三株产脲酶活性高的菌株CSS-2、CSS-7和CSS-16,经鉴定分别为Bacillus sp.、Bacillus megaterium 和 Bacillus aryabhattai,其脲酶活性分别为677 U/mL、663 U/mL和683 U/mL,对镉和铅的最大耐受浓度分别为50 mg/L和250 mg/L。在葡萄糖作为碳源的培养体系中,混菌的脲酶活性能够达到为2269 U/mL。确定了产脲酶微生物固化镉和铅的最佳条件:温度为25℃,pH值为7.0,尿素浓度为20 g/L,微生物接种量为20%。在最佳固化条件下,镉和铅的固化率分别为84.65%和97.93%,体系的pH值达到了 9.30。探明了产脲酶菌固化Cd和Pb的作用机制。FTIR分析表明产脲酶菌菌体表面的酰胺化合物、脂质、蛋白质和多糖参与了镉和铅的吸附;菌体的TEM-EDS结果表征说明微生物对镉和铅的作用主要集中在细胞内,其次是细胞壁,最后是细胞外;沉淀产物的SEM-EDS和XRD分析结果表明生成的沉淀产物主要为CdCO3、PbCO3以及共沉淀产物 Ca0.67Cd0.33CO3。产脲酶菌对重金属污染土壤种植小白菜的生物量及其对镉和铅吸附量的实验结果表明,与对照组相比,修复组小白菜可食用部分长度增加了 19.95%,镉和铅含量的分别降低了 10.42%和33.33%;土壤中有效态镉和铅有明显的降低,第21天固化率分别为25.29%和30.30%。综上所述,筛选出来的产脲酶菌对镉和铅固化效果较好,降低农作物对镉和铅吸附量的同时增加其生物量。