在概念上，生物修复是指利用生物的代谢活动及其代谢产物富集、降解或固定土壤中的污染物，从而恢复被污染土壤的生产或景观价值的一个受控或自发进行的生物学过程(图 2)。生物修复主要以植物修复和微生物修复为主。对于不同类型的污染物，其修复方法往往不同。对于重金属来说，其结构简单，性质较为稳定，因而常常采取植物萃取和植物固定方法进行修复。植物萃取主要是利用超积累植物吸收、富集重金属，从而减少乃至清除土壤中的重金属，如利用砷超积累植物蜈蚣草进行砷污染土壤的修复。植物固定则主要利用特定耐性植物将污染物固定在根际或根系中以降低重金属可迁移性，如利用一些矿区中天然存在的耐性植物修复重金属污染土壤。

　　此外，也可利用某些具有特殊功能的微生物类群的代谢活动来降低重金属活性及毒性以达到土壤修复的目的(即微生物修复)，如利用六价铬还原细菌高效还原土壤中六价铬以降低铬毒性从而修复铬污染土壤 。对于有机污染物而言，其结构和性质较为复杂，且生物降解难易程度不同，因而要根据污染物的特性选取适宜的修复方法。土壤中多数有机污染物能够被微生物降解转化，最终变成无害形态。土壤微生物转化有机污染物主要涉及氧化还原、水解、集团转移、酯化、缩合、氨化等过程，且分为生长代谢和共代谢途径两种类型。基于土壤微生物能够降解有机污染物的特性，微生物修复已成为土壤有机污染修复的主要技术 。此外，一些植物也能够吸收转运有机物，并将小分子有机物通过叶片挥发至大气当中(植物挥发)，而一些难挥发性有机物能够通过酶促反应被无害化降解(植物降解)，一些难降解有机污染物也能够被特定植物吸收累积(植物富集)。因而，利用植物修复有机污染土壤也具有一定应用前景。

　　值得注意的是，自然环境中植物与微生物之间往往具有密切的相互作用，不仅影响着彼此的污染耐受性，同时也对污染物迁移转化产生重要影响。将植物修复和微生物修复技术有机结合起来，对于提高生物修复效率具有重要意义。例如，通过菌根共生体系通常能够增强植物对污染土壤的耐受性并促进植物修复 。在实际情况下，由于污染土壤往往存在复合污染、物理结构不良、水土保持能力弱等限制性因素，导致单一修复措施无法实现，因而需要根据实际情形将生物修复与物理化学修复有机结合，以获得最佳修复效果。此外，对于需要持续生产的农业用地或林地而言，可考虑生产与修复相结合的方式，如利用一些高生物量的能源植物进行修复，在达到污染土壤修复目的的同时产生一定的经济效益。

　　未来研究动向分析

　　基于国内外土壤污染与土壤生物研究前沿动态和我国土壤污染基本状况，这一研究领域的关键科学问题可凝练为：(1)土壤污染如何影响土壤生物群落结构与功能？ (2)土壤消纳污染物的生物学机理？ (3)生物污染在土壤中的传播与演化机制？ 围绕这些问题，以下几方面将成为未来研究的重点方向。

　　1、土壤污染背景下微生物群落结构和多样性的演变及生态效应

　　过去有关土壤污染的生态效应研究主要在细胞和生物个体水平开展，研究对象主要是动物和植物，但随着微生物分子生态学的发展，越来越多的研究开始关注土壤污染对微生物群落的影响，包括在功能基因、功能群乃至在土壤生态系统水平研究不同污染物及复合污染对土壤微生物多样性和功能的影响及其机制，重点是将生物多样性(群落结构)与相关生态功能/过程结合起来进行研究，从生物多样性和生态系统稳定性(抵抗力和恢复力)的关系角度理解土壤污染对土壤生态系统影响机制。

　　随着分子生物学及生物信息学的迅速发展，利用高通量测序、核酸杂交技术、DNA 指纹图谱技术和基因芯片等分子生物学方法来分析土壤微生物多样性和群落结构，以及应用宏基因组学、宏蛋白组学及代谢组学等系统生物学的方法研究土壤微生物活性及功能的演变规律已成为土壤生物学领域的趋势。这些新方法的应用会大大促进我们对土壤污染与土壤生物系统相互作用的全面认识，有助于理解在土壤污染胁迫下土壤生物群落结构及功能的演变规律及响应适应过程。在上述研究的基础上，未来应加强基于长期定位实验的研究，也就是结合现代组学技术、大数据科学和模型等手段在较长的时间尺度上认识土壤生物系统在土壤污染胁迫下的演变规律和机制。将来土壤生态毒理学研究应更多地拓展到实际环境，从更大的时间和空间尺度上进行研究，考察的对象应从土壤生物群落层次上升到食物网层次，同时要将生物多样性演变与生态功能变化联系起来，从而进一步提高研究的科学性和实用性。