我國農田土壤重金屬污染防治與糧食安全保障

糧食作物重金屬超標問題

近年來，我國重金屬污染事件頻發，“鎘米”“鎘麥”等事件的曝光，引起了全社會對水稻、小麥等主要糧食作物重金屬超標問題的廣泛關注。據報道，全國每年僅因重金屬污染而減產的糧食達?1?000?多萬噸，被重金屬污染的糧食也多達?1?200?萬噸，合計損失至少?200?億元人民幣。

水稻是我國種植面積最大、單產最高的糧食作物，也是對重金屬吸收最強的大宗谷類作物。鎘作為對人體危害性最強的重金屬元素之一，加上多數稻米對鎘具有超富集能力，使其成為影響稻米質量安全的重要限制性因素。農業部稻米及制品質量監督檢驗測試中心對我國部分地區稻米質量安全普查結果表明，約有?10%?的稻米中?Cd?含量超過《食品中鎘限量衛生標準》（GB15201294）限定標準值?0.2?mg/kg；我們通過對長江中下游某縣級市農田土壤-水稻系統中重金屬近?10?年來的定位監測，發現?2006、2011?和?2016?年采集的稻米中?Cd?的點位超標率分別為?9.3%、22.2%?和?20.7%，10?年間稻米?Cd?超標率顯著增加。除鎘污染外，稻米中重金屬?Pb、Hg?和?As?元素含量超標現象也時有發生。

近年來，有關我國小麥重金屬超標的報道也逐漸增多，陸美斌等在中國黃淮海平原和長江中下游平原兩大優勢產區的?8?個?。ㄊ校┎杉?393?份小麥籽粒中?Cd?的超標率分別為?0.7%?和?9.0%；陳京都等發現江蘇省某典型區農田小麥籽粒中?Pb、鉻（Cr）、Hg、Ni?和?As?樣品超標率分別為?100%、58.97%、33.33%、10.26%?和?2.56%，而Cu、Zn?和?Cd?未超標；強承魁等發現高速公路兩側、污灌區以及污泥施用區等農田土壤種植小麥中部分重金屬元素超標較嚴重。

目前，有關粗糧類、豆類、木薯、番薯和馬鈴薯等糧食作物中重金屬污染多見于實驗室和小區研究。區域尺度下針對這些糧食作物重金屬超標狀況報道較少，有待開展進一步的研究。

土壤與糧食作物重金屬之間的關系

農田土壤生態系統中，土壤重金屬的積累與糧食作物吸收之間的關系復雜多樣。具體而言，糧食作物中重金屬含量受產地環境重金屬污染水平、土壤性質、氣候、作物品種和種植管理水平等諸多因素影響。目前，大多數相關研究局限在盆栽試驗或田間小區尺度，控制條件與大田實際產地環境和生產操作存在較大的差異。由于缺乏大數據量以及多變量的監測與分析，難以對全國土壤污染狀況調查結果與糧食作物重金屬超標之間進行統計學上的相關性分析，尤其是二者的空間對應定量關系尚不清楚。土壤污染評價結果與糧食作物污染評價結果可能一致，也可能存在土壤重金屬超標而對應作物中重金屬不超標，或者土壤重金屬不超標而生長的作物中重金屬超標的現象。而當前，學界對土壤污染問題關注較多，但對土壤-糧食作物系統重金屬污染及二者之間的定量化關系研究相對較少。

我們前期對長江中下游某縣級市稻米及其對應土壤中的重金屬分析發現，稻米?Cd?與土壤總?Cd?含量呈顯著正相關。而對另一地點土壤及早稻（中早39）中重金屬調查結果則顯示，土壤As不超標，但對應的稻米中As超標率達18.9%，統計結果分析表明稻米?As?含量與土壤中?As?的總量和有效態含量相關性均不顯著。

因此，需要明晰土壤重金屬形態與糧食作物吸收的耦合機理，厘清影響不同糧食作物對重金屬吸收的土壤關鍵因子以及驅動機制，并在此基礎上研發農田土壤重金屬污染防控技術，為我國重金屬污染農田土壤的安全利用提供決策支撐。