1區域差異顯著  

1.1農田土壤重金屬空間異質性強  

我國幅員遼闊(kuo)，不同區域土(tu)壤(rang)(rang)重金屬(shu)背景(jing)值和(he)累積量(liang)(liang)差異(yi)較大，需要大量(liang)(liang)物(wu)力(li)和(he)人力(li)來把握土(tu)壤(rang)(rang)整體污染狀(zhuang)況。以(yi)土(tu)壤(rang)(rang)Cd含(han)(han)量(liang)(liang)為例，各省份中貴州土(tu)壤(rang)(rang)Cd背景(jing)值最高(gao)（0.659mgkg-1），約為內蒙古(gu)土(tu)壤(rang)(rang)Cd背景(jing)值（0.053mgkg-1）的12.4倍。Liu等(deng)對(dui)我國22個水(shui)(shui)稻(dao)種植省份土(tu)壤(rang)(rang)Cd累積量(liang)(liang)進(jin)行調(diao)查，顯示全(quan)國水(shui)(shui)稻(dao)土(tu)Cd平(ping)(ping)均含(han)(han)量(liang)(liang)為0.45mgkg-1，其中湖南水(shui)(shui)稻(dao)土(tu)Cd平(ping)(ping)均含(han)(han)量(liang)(liang)（1.12mgkg-1）為河南水(shui)(shui)稻(dao)土(tu)Cd平(ping)(ping)均含(han)(han)量(liang)(liang)（0.06mgkg-1）的18.7倍。  

縣(xian)域(yu)尺度內土壤重金屬背(bei)景值和(he)累積情況也存在(zai)較大差異。我們對(dui)湖南某地農(nong)田的調查顯示不同(tong)(tong)鄉鎮(zhen)土壤Cd背(bei)景值范圍在(zai)0.08~1.2mgkg-1，相差達15倍。我們對(dui)該地區兩個典型農(nong)業(ye)化鄉鎮(zhen)Cd輸(shu)入通(tong)量(liang)進行估算，結果顯示TS鄉鎮(zhen)通(tong)過灌(guan)溉水和(he)大氣沉降輸(shu)入農(nong)田的Cd通(tong)量(liang)分別為WL鎮(zhen)通(tong)過相同(tong)(tong)途(tu)徑輸(shu)入農(nong)田Cd通(tong)量(liang)的2.2倍和(he)2.5倍。  

農田(tian)土壤(rang)重金屬累積(ji)量還受到距工業(ye)區、礦區和城鎮(zhen)區的(de)距離，不同(tong)種類農產品的(de)投入及氣候條件(jian)等多種因(yin)素影響，這進(jin)一步促進(jin)了農田(tian)土壤(rang)重金屬累積(ji)的(de)空間變異。  

1.2農田土壤類型差異明顯  

我(wo)國農田(tian)土(tu)(tu)壤類(lei)型多樣(yang)(yang)，由于土(tu)(tu)壤條件、氣候條件和耕作(zuo)管理水平的(de)不同，不同類(lei)型土(tu)(tu)壤理化(hua)性質差(cha)異(yi)較大，這進一步加劇了農田(tian)土(tu)(tu)壤重金(jin)屬污染的(de)多樣(yang)(yang)化(hua)格局。  

王金貴對我國22種典型(xing)(xing)(xing)農(nong)(nong)田(tian)土(tu)(tu)(tu)壤(rang)(rang)(rang)Cd的吸附解(jie)吸特性進行(xing)了研(yan)究(jiu)(jiu)，結(jie)果顯(xian)示不(bu)同(tong)(tong)(tong)溫度下紅壤(rang)(rang)(rang)、赤(chi)紅壤(rang)(rang)(rang)和(he)黃壤(rang)(rang)(rang)等(deng)(deng)酸性土(tu)(tu)(tu)壤(rang)(rang)(rang)類(lei)(lei)(lei)別Cd解(jie)析率均在15%以上，顯(xian)著高于灰漠(mo)土(tu)(tu)(tu)和(he)栗(li)鈣土(tu)(tu)(tu)等(deng)(deng)堿性土(tu)(tu)(tu)壤(rang)(rang)(rang)類(lei)(lei)(lei)別的Cd解(jie)析率（＜10%）。同(tong)(tong)(tong)一(yi)土(tu)(tu)(tu)壤(rang)(rang)(rang)類(lei)(lei)(lei)別中(zhong)重金屬活性差異也較大。Rafiq等(deng)(deng)對我國7種典型(xing)(xing)(xing)農(nong)(nong)田(tian)土(tu)(tu)(tu)壤(rang)(rang)(rang)Cd活性進行(xing)研(yan)究(jiu)(jiu)，結(jie)果顯(xian)示酸性土(tu)(tu)(tu)壤(rang)(rang)(rang)類(lei)(lei)(lei)別中(zhong)，富鋁(lv)土(tu)(tu)(tu)中(zhong)交換態Cd含(han)(han)量(liang)(liang)約為黃壤(rang)(rang)(rang)中(zhong)交換態Cd含(han)(han)量(liang)(liang)的近4倍。土(tu)(tu)(tu)壤(rang)(rang)(rang)類(lei)(lei)(lei)型(xing)(xing)(xing)對農(nong)(nong)作物重金屬累積量(liang)(liang)影響也較大。Ding等(deng)(deng)通過盆栽(zai)實驗研(yan)究(jiu)(jiu)了同(tong)(tong)(tong)一(yi)農(nong)(nong)作物品(pin)種（胡(hu)蘿卜(bu)）在我國21種典型(xing)(xing)(xing)農(nong)(nong)田(tian)土(tu)(tu)(tu)壤(rang)(rang)(rang)中(zhong)的生長(chang)情況，發現不(bu)同(tong)(tong)(tong)土(tu)(tu)(tu)壤(rang)(rang)(rang)收(shou)獲的胡(hu)蘿卜(bu)對Cd和(he)Pb的累積差異近180倍和(he)360倍。Rafiq等(deng)(deng)指(zhi)出(chu)我國7種典型(xing)(xing)(xing)水稻土(tu)(tu)(tu)收(shou)獲的同(tong)(tong)(tong)品(pin)種稻米(mi)中(zhong)，Cd含(han)(han)量(liang)(liang)差異達到125倍。  

1.3農作物品種差異明顯  

不(bu)同農(nong)(nong)作(zuo)物對土壤(rang)重金屬(shu)累(lei)積(ji)量差異較(jiao)大(da)。我們對湖南省某地農(nong)(nong)田(tian)(tian)Cd含(han)量的長(chang)期監測表明(ming)，水稻田(tian)(tian)Cd固(gu)液分配系數（Kd，平均(jun)值為(wei)29.5Lkg-1）略低于(yu)菜田(tian)(tian)土壤(rang)Kd（平均(jun)值為(wei)38.4Lkg-1），然而稻米Cd富集(ji)因子(zi)（PUF，平均(jun)值為(wei)1.52）卻高(gao)出蔬(shu)菜PUFCd（平均(jun)值為(wei)0.15）近(jin)10倍。同一農(nong)(nong)作(zuo)物內不(bu)同品種對重金屬(shu)富集(ji)能力差異也較(jiao)大(da)。  

Duan等通過大田實驗調查湖(hu)南省(sheng)常見的(de)471個(ge)水稻品種對(dui)As和(he)(he)Cd的(de)累積差異，結果顯示不同品種對(dui)As和(he)(he)Cd累積差異分別(bie)為2.5倍(bei)(bei)~4倍(bei)(bei)和(he)(he)10倍(bei)(bei)~32倍(bei)(bei)。該(gai)研究還指出(chu)(chu)有(you)8個(ge)品種表現(xian)出(chu)(chu)明顯的(de)低(di)(di)Cd富集特性，有(you)6個(ge)品種表現(xian)出(chu)(chu)明顯的(de)低(di)(di)As富集特性。  

Liu等研(yan)究了河(he)北省常(chang)見的(de)(de)(de)30個(ge)小麥(mai)品(pin)(pin)種對土壤Cd和Pb的(de)(de)(de)累積(ji)差異，結果顯示(shi)小麥(mai)中Cd和Pb的(de)(de)(de)含(han)量范圍分別為0.87~6.74和18.3~94.0mgkg-1，有3個(ge)品(pin)(pin)種表現出低Cd富集特(te)性，4個(ge)品(pin)(pin)種表現出低Pb富集特(te)性。  

不同(tong)農作(zuo)(zuo)物(wu)種(zhong)類及相同(tong)農作(zuo)(zuo)物(wu)種(zhong)類不同(tong)品種(zhong)對土(tu)壤重金屬(shu)富集能力的(de)(de)差(cha)異造成系統(tong)管(guan)理農田土(tu)壤污(wu)(wu)染風險的(de)(de)不便，但也(ye)為污(wu)(wu)染農田的(de)(de)再利用和耕作(zuo)(zuo)方(fang)式調(diao)整提供了新(xin)的(de)(de)契機和方(fang)向。  

2污染危害加劇  

2.1農田土壤酸化嚴重  

農田(tian)土(tu)(tu)壤酸(suan)化增強(qiang)了土(tu)(tu)壤重金(jin)屬活性(xing)及其遷移和擴散能(neng)力，減弱了土(tu)(tu)壤—植物系統重金(jin)屬遷移屏障(zhang)，加劇了重金(jin)屬污染的(de)(de)危(wei)害。Blake和Goulding在(zai)英(ying)國洛桑試驗站的(de)(de)研究指出，強(qiang)酸(suan)性(xing)土(tu)(tu)壤（pH=4）在(zai)100年(nian)中活化了近(jin)60%~90%的(de)(de)土(tu)(tu)壤總鎘。Römkens等對臺灣(wan)土(tu)(tu)壤—水稻(dao)系統3198個樣品重金(jin)屬含(han)量(liang)(liang)的(de)(de)調查顯(xian)(xian)(xian)示(shi)，大部分Cd含(han)量(liang)(liang)超標稻(dao)米產自土(tu)(tu)壤Cd含(han)量(liang)(liang)不高卻嚴(yan)重酸(suan)化區域(yu)。我們對湖南省某地的(de)(de)調查也顯(xian)(xian)(xian)示(shi)在(zai)土(tu)(tu)壤pH＜5.5的(de)(de)菜(cai)地和水稻(dao)田(tian)中，蔬(shu)菜(cai)和稻(dao)米Cd含(han)量(liang)(liang)超標率分別為7.8%和89.4%；而在(zai)土(tu)(tu)壤pH＞6的(de)(de)菜(cai)地和水稻(dao)田(tian)中，蔬(shu)菜(cai)和稻(dao)米Cd含(han)量(liang)(liang)顯(xian)(xian)(xian)著降低至1.3%和32%。  

我國(guo)(guo)土(tu)壤酸化(hua)面積近200萬hm2，近年來糧田、菜(cai)園和果園酸化(hua)趨勢均(jun)有增加。Guo等(deng)指(zhi)出1980―2000年我國(guo)(guo)5種典(dian)型土(tu)壤pH降低范圍為0.13~0.8unit。其(qi)中(zhong)水(shui)稻土(tu)酸化(hua)最為嚴重，1980―2000年水(shui)稻土(tu)pH年均(jun)下(xia)降速率為0.012unit。而(er)1988―2013年，水(shui)稻土(tu)pH年均(jun)下(xia)降速率上升至0.023unit。這也(ye)是(shi)導致(zhi)我國(guo)(guo)近年來稻米(mi)Cd含(han)量超(chao)標問題(ti)多發，而(er)同樣以水(shui)稻為主要(yao)農作物的(de)其(qi)他亞(ya)洲(zhou)國(guo)(guo)家（泰(tai)國(guo)(guo)、韓國(guo)(guo)、日(ri)本等(deng)）稻米(mi)Cd含(han)量超(chao)標問題(ti)不突出的(de)主要(yao)原因之一(yi)。  

氮肥(fei)(fei)(fei)施用(yong)不當(dang)、連作種植致(zhi)酸(suan)作物(wu)及酸(suan)沉降(jiang)是(shi)造(zao)成我(wo)國(guo)(guo)農(nong)(nong)田土(tu)壤(rang)酸(suan)化的(de)主要(yao)原因(yin)。近(jin)(jin)30年(nian)(nian)來(lai)我(wo)國(guo)(guo)氮肥(fei)(fei)(fei)施用(yong)總(zong)量(liang)(liang)增(zeng)長(chang)了近(jin)(jin)200%，年(nian)(nian)氮肥(fei)(fei)(fei)消費(fei)量(liang)(liang)占到(dao)(dao)全世界氮肥(fei)(fei)(fei)總(zong)量(liang)(liang)的(de)34%。而(er)每(mei)增(zeng)施100kghm-2的(de)氮肥(fei)(fei)(fei)，水稻土(tu)pH就下降(jiang)0.65unit。我(wo)國(guo)(guo)每(mei)年(nian)(nian)通(tong)過(guo)各種途經損失的(de)氮量(liang)(liang)占到(dao)(dao)總(zong)氮量(liang)(liang)的(de)52%，據估算(suan)因(yin)氮損失每(mei)年(nian)(nian)向土(tu)壤(rang)釋放2×104~2.2×105molhm-2的(de)H＋，為酸(suan)沉降(jiang)的(de)10倍~100倍。連年(nian)(nian)重(zhong)茬種植單(dan)一致(zhi)酸(suan)農(nong)(nong)作物(wu)進一步(bu)加速了農(nong)(nong)田土(tu)壤(rang)酸(suan)化。據估算(suan)我(wo)國(guo)(guo)每(mei)年(nian)(nian)有超過(guo)20thm-2的(de)干物(wu)質生物(wu)量(liang)(liang)被收獲，導致(zhi)大量(liang)(liang)鹽基(ji)離子被從土(tu)壤(rang)中(zhong)(zhong)移(yi)除，并產(chan)生1.5×103~2×103molhm-2的(de)H＋。酸(suan)雨是(shi)酸(suan)沉降(jiang)的(de)主要(yao)形式。作為世界第三大酸(suan)雨區(qu)，酸(suan)雨覆蓋面積(ji)占到(dao)(dao)我(wo)國(guo)(guo)國(guo)(guo)土(tu)的(de)40%。華中(zhong)(zhong)酸(suan)雨區(qu)（以(yi)長(chang)沙、株洲，贛州和南昌(chang)為中(zhong)(zhong)心）酸(suan)雨頻率(lv)高達90%以(yi)上(shang)，這些地區(qu)也是(shi)近(jin)(jin)年(nian)(nian)來(lai)稻米Cd含量(liang)(liang)超標問題(ti)多發的(de)主要(yao)區(qu)域之一。  

提高氮(dan)(dan)肥利用(yong)率，科學施用(yong)土壤改良劑，加強作物致(zhi)酸研(yan)究和(he)控制氮(dan)(dan)、硫污染物排(pai)放可助于緩(huan)解(jie)我國農田土壤酸化問題(ti)。  

2.2土壤元素失衡  

土(tu)壤(rang)(rang)生(sheng)態系(xi)(xi)統中(zhong)一些鹽(yan)基離(li)子與重(zhong)(zhong)金(jin)屬元素在(zai)農(nong)(nong)作物吸收(shou)和(he)(he)轉運中(zhong)存在(zai)密切的(de)消長(chang)關系(xi)(xi)。長(chang)期(qi)不合理的(de)耕作制度會造成(cheng)農(nong)(nong)田土(tu)壤(rang)(rang)鹽(yan)基離(li)子大(da)量(liang)流(liu)失，進一步增(zeng)加了農(nong)(nong)作物對(dui)(dui)重(zhong)(zhong)金(jin)屬的(de)累積(ji)(ji)風險(xian)。劉(liu)春生(sheng)等(deng)指(zhi)出經酸雨淋(lin)(lin)溶的(de)土(tu)壤(rang)(rang)在(zai)10年中(zhong)淋(lin)(lin)失K+、Na+、Ca2+和(he)(he)Mg2+總量(liang)分(fen)(fen)別為530、567、5071和(he)(he)781mgkg-1。Wang等(deng)指(zhi)出長(chang)江三角洲地(di)區(qu)60.7%的(de)農(nong)(nong)田Ca2+流(liu)失嚴重(zhong)(zhong)，這些土(tu)壤(rang)(rang)中(zhong)收(shou)獲的(de)小麥對(dui)(dui)Cd和(he)(he)Ni的(de)累積(ji)(ji)量(liang)分(fen)(fen)別是富Ca2+土(tu)壤(rang)(rang)中(zhong)收(shou)獲的(de)小麥對(dui)(dui)Cd和(he)(he)Ni累積(ji)(ji)量(liang)的(de)2倍和(he)(he)3倍。  

Yang等于近年發(fa)現(xian)了(le)調控(kong)水稻根部吸收Mn2＋和(he)(he)Cd2＋的(de)關(guan)鍵(jian)抗(kang)性蛋白基因(yin)(yin)(yin)（OsNRAmp5），從分(fen)子(zi)層(ceng)面揭示了(le)土壤Mn與水稻吸收和(he)(he)轉運Cd過程密(mi)切相關(guan)。我(wo)們在湖南省某地的(de)調查也(ye)發(fa)現(xian)當(dang)土壤無定形錳（Mnox）低(di)于82mgkg-1時，稻米(mi)Cd富集因(yin)(yin)(yin)子(zi)（PUF）大(da)(da)于1的(de)概(gai)率(lv)高達83.8%，而(er)當(dang)Mnox提升至132mgkg-1時，該風險概(gai)率(lv)降為29.3%。當(dang)前該地區(qu)土壤Mn平(ping)均(jun)含(han)量只有248mgkg-1，顯著低(di)于湖南省土壤Mn背(bei)景值（459mgkg-1）。我(wo)們通過大(da)(da)田實(shi)驗進一步驗證了(le)增施Mn肥（MnSO4）可(ke)有效(xiao)降低(di)稻米(mi)Cd超標(biao)（從100%降至33.3%）。因(yin)(yin)(yin)此土壤Mn的(de)嚴重流失是造成該地區(qu)稻米(mi)Cd含(han)量大(da)(da)范圍(wei)超標(biao)的(de)主(zhu)要(yao)原因(yin)(yin)(yin)之(zhi)一。  

土(tu)壤(rang)鹽基離子的(de)流失(shi)也是造成(cheng)很多修(xiu)復(fu)措施在實際應用(yong)時(shi)效果不佳的(de)主(zhu)要原因(yin)之(zhi)一(yi)。重建(jian)土(tu)壤(rang)元素平衡有助于提(ti)升土(tu)壤(rang)修(xiu)復(fu)效率(lv)和保障(zhang)土(tu)壤(rang)生態(tai)系統的(de)健康(kang)運(yun)轉(zhuan)。  

2.3不科學的發展方式  

近年(nian)來由于勞動力成本增加和稻(dao)米Cd含量(liang)超標事件的(de)發生，我國部分(fen)地區出現了超量(liang)施用化肥、改用進口磷肥、水稻(dao)田改菜地、雙季稻(dao)改單季稻(dao)等(deng)現象，進一步(bu)加劇了土壤重(zhong)金屬污染的(de)危害。  

一些地區(qu)誤認(ren)為(wei)超量施用化(hua)肥(fei)有助于農(nong)作(zuo)物吸收營(ying)養元(yuan)素(su)，緩解重(zhong)(zhong)(zhong)金(jin)屬危害。雖(sui)然我(wo)(wo)國常用的(de)(de)化(hua)肥(fei)中(zhong)（以(yi)(yi)氮肥(fei)、鉀肥(fei)及(ji)復合肥(fei)為(wei)主）重(zhong)(zhong)(zhong)金(jin)屬含(han)量并不高(gao)，但眾多實(shi)驗指出(chu)長期大量施用化(hua)肥(fei)會破壞土壤(rang)(rang)農(nong)業(ye)生態(tai)服務(wu)功能，顯著(zhu)增加農(nong)作(zuo)物對重(zhong)(zhong)(zhong)金(jin)屬的(de)(de)富集(ji)。一些地區(qu)爭相購買國外進(jin)口磷肥(fei)，而我(wo)(wo)國磷肥(fei)中(zhong)重(zhong)(zhong)(zhong)金(jin)屬含(han)量顯著(zhu)低于世界主要農(nong)業(ye)大國。以(yi)(yi)Cd為(wei)例，我(wo)(wo)國磷肥(fei)中(zhong)Cd含(han)量在(zai)0.08~3.6mgkg-1，而摩洛(luo)哥和美(mei)國磷肥(fei)中(zhong)Cd含(han)量范圍分(fen)別為(wei)10~24和4~100mgkg-1。此(ci)外，雖(sui)然磷肥(fei)中(zhong)重(zhong)(zhong)(zhong)金(jin)屬含(han)量高(gao)于其(qi)他肥(fei)料，但我(wo)(wo)國由磷肥(fei)帶入農(nong)田土壤(rang)(rang)重(zhong)(zhong)(zhong)金(jin)屬的(de)(de)通量只占輸入總(zong)量的(de)(de)1.2%~5.9%。  

近30年(nian)來我國(guo)菜(cai)地(di)(di)(di)(di)面(mian)積增(zeng)加了411%，而(er)水稻種(zhong)植(zhi)面(mian)積減少了20.4%。由(you)于耕(geng)作方式差異，菜(cai)地(di)(di)(di)(di)對(dui)土(tu)壤(rang)的(de)擾(rao)動(dong)更強，菜(cai)地(di)(di)(di)(di)肥(fei)料(liao)施(shi)用(yong)量(liang)為(wei)水稻田(tian)施(shi)肥(fei)量(liang)的(de)近3倍(bei)，這進(jin)一步加劇了土(tu)壤(rang)環境質(zhi)量(liang)的(de)下降(jiang)。Zeng等(deng)指出近30年(nian)來，我國(guo)菜(cai)地(di)(di)(di)(di)重金(jin)屬污(wu)染趨勢增(zeng)加明(ming)(ming)顯，24.1%、10.3%和9.2%的(de)菜(cai)地(di)(di)(di)(di)Cd、Hg和As含量(liang)超出國(guo)家土(tu)壤(rang)環境質(zhi)量(liang)標(biao)準(zhun)。Zhang等(deng)指出水田(tian)改菜(cai)地(di)(di)(di)(di)后，土(tu)壤(rang)pH、有(you)機(ji)質(zhi)、微生物活性均(jun)顯著下降(jiang)，而(er)土(tu)壤(rang)重金(jin)屬活性上升。我們在湖南省某(mou)地(di)(di)(di)(di)的(de)監(jian)測也表明(ming)(ming)水田(tian)改菜(cai)地(di)(di)(di)(di)后，土(tu)壤(rang)pH，有(you)機(ji)質(zhi)含量(liang)，C/N比及(ji)無定形Fe、Mn含量(liang)均(jun)顯著降(jiang)低。  

1998―2006年，我國南方有1.7×106hm2雙(shuang)(shuang)季(ji)(ji)稻(dao)(dao)(dao)(dao)改為單(dan)季(ji)(ji)稻(dao)(dao)(dao)(dao)，產量(liang)(liang)損失(shi)達(da)1.6×107t。這不僅(jin)給我國農(nong)業生(sheng)產和(he)經(jing)濟發展(zhan)帶來(lai)嚴重(zhong)損失(shi)，也并(bing)未解決稻(dao)(dao)(dao)(dao)米(mi)Cd含量(liang)(liang)超標問題(ti)。我們對(dui)(dui)(dui)湖(hu)南某地(di)的長(chang)期觀測顯示中稻(dao)(dao)(dao)(dao)或單(dan)季(ji)(ji)晚稻(dao)(dao)(dao)(dao)Cd含量(liang)(liang)顯著(zhu)高(gao)(gao)于雙(shuang)(shuang)季(ji)(ji)稻(dao)(dao)(dao)(dao)Cd含量(liang)(liang)（數據(ju)未刊出）。由于該地(di)民眾食用自產中稻(dao)(dao)(dao)(dao)或單(dan)季(ji)(ji)晚稻(dao)(dao)(dao)(dao)的比例(li)高(gao)(gao)達(da)89.7%，雙(shuang)(shuang)季(ji)(ji)稻(dao)(dao)(dao)(dao)改單(dan)季(ji)(ji)稻(dao)(dao)(dao)(dao)反而增加了民眾經(jing)大米(mi)攝(she)入Cd的健康風險。因此政府(fu)應加強對(dui)(dui)(dui)進口磷肥產品的檢(jian)測，對(dui)(dui)(dui)農(nong)用地(di)耕種模式的監(jian)督，對(dui)(dui)(dui)設施農(nong)業合(he)理施肥知(zhi)識的普及(ji)和(he)對(dui)(dui)(dui)國家相關政策的宣傳。  

3風險管控困難  

3.1農田土壤重金屬累積趨勢難以逆轉  

農田土(tu)壤(rang)重(zhong)金(jin)屬來源廣泛，大氣沉降、污水(shui)灌溉和化肥(fei)應用均會對農田土(tu)壤(rang)重(zhong)金(jin)屬的累積(ji)產生顯(xian)著影響。  

Luo等(deng)對(dui)我(wo)國(guo)土(tu)壤(rang)重金屬輸(shu)入(ru)/輸(shu)出(chu)通量(liang)(liang)(liang)(liang)進行(xing)估算(suan)，結果顯示大部分農(nong)田土(tu)壤(rang)重金屬輸(shu)入(ru)通量(liang)(liang)(liang)(liang)約為(wei)(wei)輸(shu)出(chu)通量(liang)(liang)(liang)(liang)的3倍~140倍。其中農(nong)田土(tu)壤(rang)Cd年(nian)輸(shu)入(ru)通量(liang)(liang)(liang)(liang)高達(da)1417t。以(yi)(yi)我(wo)國(guo)土(tu)壤(rang)Cd平均背景值（0.097mgkg-1）為(wei)(wei)基礎，在當前土(tu)壤(rang)Cd年(nian)均增量(liang)(liang)(liang)(liang)情況下（0.004mgkg-1），即(ji)使不(bu)考慮外源污(wu)染物(wu)，農(nong)田土(tu)壤(rang)Cd累(lei)積量(liang)(liang)(liang)(liang)也會在50年(nian)內超過現(xian)行(xing)土(tu)壤(rang)Cd含量(liang)(liang)(liang)(liang)標(biao)準（0.3mgkg-1）。區域農(nong)田生態系統Cd累(lei)積趨勢也在逐步增加。以(yi)(yi)廣泛關注的水(shui)(shui)稻田Cd污(wu)染為(wei)(wei)例，當前南方雙季稻年(nian)均產量(liang)(liang)(liang)(liang)約為(wei)(wei)13.5thm-2，在符合我(wo)國(guo)稻米(mi)Cd安全質量(liang)(liang)(liang)(liang)標(biao)準（0.2mgkg-1）的情況下，種植水(shui)(shui)稻產生的Cd年(nian)輸(shu)出(chu)通量(liang)(liang)(liang)(liang)為(wei)(wei)2.7ghm-2，顯著(zhu)低于年(nian)均Cd沉降通量(liang)(liang)(liang)(liang)（4.0ghm-2）。即(ji)使不(bu)考慮肥(fei)料和(he)灌溉水(shui)(shui)等(deng)重金屬輸(shu)入(ru)途徑，水(shui)(shui)稻田Cd含量(liang)(liang)(liang)(liang)也將持續增加。  

我(wo)國部分地區有機(ji)肥(fei)(fei)（尤其(qi)是畜禽糞便）和(he)污灌(guan)(guan)(guan)污水(shui)中(zhong)重金屬(shu)含量(liang)(liang)過高。據測算僅從養豬(zhu)場的(de)(de)(de)豬(zhu)糞中(zhong)每年(nian)(nian)帶入農田的(de)(de)(de)就有As230t，Cu240t和(he)Zn900t。王(wang)美和(he)李(li)書田調查了(le)我(wo)國近(jin)20年(nian)(nian)來土(tu)(tu)壤重金屬(shu)含量(liang)(liang)在施用不同肥(fei)(fei)料后(hou)的(de)(de)(de)變化，結(jie)果(guo)顯示82.4%、76.5%、61.1%和(he)50%的(de)(de)(de)農田在施用有機(ji)肥(fei)(fei)后(hou)，土(tu)(tu)壤Cu、Zn、Cd和(he)Pb含量(liang)(liang)較對照分別(bie)增加了(le)0.08~13.98、0~26.5、0~0.34和(he)1.63~5.31mgkg-1。辛術貞等指出我(wo)國污灌(guan)(guan)(guan)區農田重金屬(shu)污染(ran)面(mian)積(ji)占(zhan)到(dao)了(le)污灌(guan)(guan)(guan)總面(mian)積(ji)的(de)(de)(de)65%，86%的(de)(de)(de)污灌(guan)(guan)(guan)區水(shui)質不符合灌(guan)(guan)(guan)溉(gai)要求，近(jin)30年(nian)(nian)來污灌(guan)(guan)(guan)污水(shui)中(zhong)Cd含量(liang)(liang)有升高的(de)(de)(de)趨勢。  

可(ke)見在整(zheng)體環境質量得(de)以(yi)改善之前，我國農田土壤(rang)重金(jin)屬(shu)污染持(chi)續累積趨勢難以(yi)改變。從源頭(tou)上控制主要污染元素(su)在農田土壤(rang)中的積累有(you)助于降低(di)農產(chan)品(pin)重金(jin)屬(shu)富(fu)集風(feng)險。  

3.2土壤—農作物重金屬累積線性關系不顯著  

重(zhong)(zhong)金(jin)屬(shu)在(zai)土(tu)(tu)壤(rang)(rang)—農(nong)作(zuo)物(wu)(wu)系(xi)統中(zhong)的(de)遷移和轉運受(shou)到土(tu)(tu)壤(rang)(rang)pH、有機質含量、陽(yang)離(li)子(zi)交(jiao)換量和氧化還原電(dian)位(wei)等多(duo)種因素影響，因而土(tu)(tu)壤(rang)(rang)與(yu)農(nong)作(zuo)物(wu)(wu)重(zhong)(zhong)金(jin)屬(shu)富集水平(ping)無明(ming)顯定量關聯。張(zhang)紅(hong)振等對(dui)我國近30年來土(tu)(tu)壤(rang)(rang)—農(nong)作(zuo)物(wu)(wu)系(xi)統Cd累積研究進行整(zheng)理，結果顯示土(tu)(tu)壤(rang)(rang)與(yu)稻(dao)米、小(xiao)麥(mai)和蔬(shu)菜Cd含量之間線(xian)性(xing)關系(xi)較差，污染土(tu)(tu)壤(rang)(rang)生產Cd含量不超標(biao)水稻(dao)、小(xiao)麥(mai)和蔬(shu)菜，不污染土(tu)(tu)壤(rang)(rang)生產Cd超標(biao)水稻(dao)、小(xiao)麥(mai)和蔬(shu)菜的(de)現象(xiang)廣泛存在(zai)。我們(men)對(dui)湖南省某(mou)地水稻(dao)田(tian)和菜地重(zhong)(zhong)金(jin)屬(shu)含量的(de)長期檢測也證明(ming)了這一現象(xiang)。  

 土壤與農作物重金(jin)屬(shu)含量(liang)線性關(guan)系的(de)(de)不(bu)顯著增加了糧食(shi)質量(liang)保(bao)障的(de)(de)復雜性，也給農田土壤重金(jin)屬(shu)污染風險控(kong)制與管理帶來了極大挑(tiao)戰。  

3.3修復技術不完善  

我國(guo)土(tu)壤污染(ran)修復(fu)基(ji)礎研(yan)究與技(ji)術研(yan)究銜接不夠，尚未形成針(zhen)對農(nong)田重金屬污染(ran)土(tu)壤修復(fu)的完備體系。  

當前我國(guo)常用(yong)的(de)農田污(wu)染(ran)修(xiu)(xiu)(xiu)復(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)技(ji)術(shu)(shu)(shu)主要集中在物(wu)理技(ji)術(shu)(shu)(shu)、化學(xue)技(ji)術(shu)(shu)(shu)、生(sheng)(sheng)物(wu)技(ji)術(shu)(shu)(shu)和農藝修(xiu)(xiu)(xiu)復(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)措(cuo)施等(deng)4方面。其(qi)中物(wu)理修(xiu)(xiu)(xiu)復(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)技(ji)術(shu)(shu)(shu)（如(ru)客(ke)土）見效快、適用(yong)性廣，但(dan)(dan)是工(gong)程量(liang)(liang)大(da)，費用(yong)高，且(qie)我國(guo)尚未制定(ding)滿足(zu)不同工(gong)程要求的(de)客(ke)土法規程；化學(xue)修(xiu)(xiu)(xiu)復(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)技(ji)術(shu)(shu)(shu)（如(ru)淋洗、固化）成本(ben)低、修(xiu)(xiu)(xiu)復(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)材料來源廣泛，但(dan)(dan)技(ji)術(shu)(shu)(shu)要求多，且(qie)缺乏針對修(xiu)(xiu)(xiu)復(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)副(fu)產物(wu)和修(xiu)(xiu)(xiu)復(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)材料的(de)回收及處理技(ji)術(shu)(shu)(shu)規范，容(rong)易造(zao)成二(er)次(ci)污(wu)染(ran)；生(sheng)(sheng)物(wu)修(xiu)(xiu)(xiu)復(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)技(ji)術(shu)(shu)(shu)（如(ru)超富集植物(wu)）成本(ben)低，對土壤擾動小(xiao)，但(dan)(dan)大(da)部分(fen)重金屬超富集植物(wu)受區域氣候條件影響較大(da)，生(sheng)(sheng)物(wu)量(liang)(liang)小(xiao)、生(sheng)(sheng)長緩慢；農藝修(xiu)(xiu)(xiu)復(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)措(cuo)施（如(ru)水分(fen)管理、輪作等(deng)）操(cao)作簡單，但(dan)(dan)修(xiu)(xiu)(xiu)復(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)周期長，相(xiang)關技(ji)術(shu)(shu)(shu)多停留在實驗研究階段。  

我(wo)國(guo)(guo)于(yu)近年設立專(zhuan)項資金在典型污(wu)染(ran)區域開(kai)展了一定規模的(de)重金屬(shu)(shu)污(wu)染(ran)農田(tian)修復試(shi)點工程，其(qi)中(zhong)超(chao)富集植物蜈蚣草在廣西環江As污(wu)染(ran)農田(tian)土壤中(zhong)的(de)選培和(he)應用(yong)(yong)，物理、化學、生物和(he)農藝聯合修復技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)在江西貴溪Cu污(wu)染(ran)農田(tian)中(zhong)的(de)應用(yong)(yong)，VIP技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)模式(shi)（品(pin)種(zhong)-灌溉-酸(suan)度(du)調節模式(shi)）在湖南(nan)長株潭Cd污(wu)染(ran)水稻田(tian)中(zhong)的(de)應用(yong)(yong)，為污(wu)染(ran)農田(tian)的(de)修復提供了技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)模式(shi)和(he)管理經(jing)驗。但由于(yu)缺乏系統性、集成(cheng)性的(de)農田(tian)土壤重金屬(shu)(shu)污(wu)染(ran)防治和(he)資源化利用(yong)(yong)技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)體系，我(wo)國(guo)(guo)自主研發的(de)技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)成(cheng)果尚不(bu)成(cheng)熟，難以完全(quan)滿足(zu)當前農田(tian)土壤污(wu)染(ran)防治的(de)現實需求，在技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)儲備及規模化應用(yong)(yong)上與發達(da)國(guo)(guo)家相(xiang)比還存在較大差距。  

3.4修復措施風險評估機制缺失  

近(jin)年來各種外來材料在我(wo)國(guo)污染農田的(de)應(ying)用增加趨勢明顯。但仍缺乏(fa)針(zhen)對(dui)大面(mian)積修復(fu)措施長期(qi)應(ying)用的(de)風險評估機制。  

秸稈(gan)(gan)還田(tian)是常用的(de)(de)農業生態修復措施之一(yi)。相關研究(jiu)指出秸稈(gan)(gan)還田(tian)有(you)(you)助(zhu)于緩解土(tu)壤酸化、增加土(tu)壤有(you)(you)機質(zhi)和(he)陽離子交換量(liang)，進(jin)而(er)(er)提(ti)高土(tu)壤對重金屬的(de)(de)吸附量(liang)并降低農作物(wu)對重金屬的(de)(de)富(fu)集。據Lu等估算，我國秸稈(gan)(gan)年均產量(liang)達4.5×108t，通(tong)過各(ge)種方式還田(tian)量(liang)占總(zong)量(liang)的(de)(de)近30%。而(er)(er)我們對湖南(nan)某地長(chang)期監測(ce)表明，該地區水(shui)稻(dao)(dao)秸稈(gan)(gan)Cd含量(liang)顯著高于稻(dao)(dao)米Cd含量(liang)。減(jian)少(shao)該地區中(zhong)等污(wu)染稻(dao)(dao)田(tian)秸稈(gan)(gan)還田(tian)量(liang)可提(ti)升稻(dao)(dao)田(tian)Cd年凈輸出通(tong)量(liang)至(zhi)768ghm-2，即(ji)使Cd年沉降通(tong)量(liang)不(bu)變，50年內區域稻(dao)(dao)田(tian)土(tu)壤Cd含量(liang)也可降到國家土(tu)壤環境質(zhi)量(liang)標(biao)準(zhun)內（0.3mgkg-1）。  

石(shi)灰作為來源廣、價格經濟(ji)，并有效(xiao)提升土(tu)壤pH和降低土(tu)壤重金屬活(huo)性的改(gai)良劑在我(wo)國南(nan)方(fang)水稻田大量(liang)(liang)應(ying)用(yong)(yong)。然而，Lombi等指(zhi)出(chu)施用(yong)(yong)石(shi)灰后土(tu)壤復(fu)酸(suan)化(hua)現(xian)象(xiang)會(hui)顯著增(zeng)加。我(wo)們在湖(hu)南(nan)進行的多尺度石(shi)灰（溫室—小區—大田）實驗也觀察到這一(yi)現(xian)象(xiang)，可見石(shi)灰必須在間隔一(yi)定時間后再次施用(yong)(yong)（數據未刊出(chu)）。此外(wai)大量(liang)(liang)的石(shi)灰應(ying)用(yong)(yong)會(hui)引起土(tu)壤板結(jie)，影響(xiang)農(nong)作物生長。我(wo)們的研(yan)究進一(yi)步發現(xian)高石(shi)灰用(yong)(yong)量(liang)(liang)可造(zao)成(cheng)土(tu)壤元素流失，反而增(zeng)加了稻米Cd富(fu)集水平（數據未刊出(chu)）。  

因此應建立針對秸稈、石灰、鈍化劑(ji)、調(diao)理劑(ji)、改良劑(ji)等修復(fu)措施長期施用的安全性和可持續性定量評(ping)估機制(zhi)，并因地制(zhi)宜地加以調(diao)控(kong)，避免加劇農田土壤重(zhong)金屬污染的危(wei)害。  

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