碱性土壤重金属污染土地安全利用建议

田瑞昌 司清林 孙改格 李冰 段栓成

(济源市农业科学院，河南 济源 459002)

土壤不仅关系到经济社会可持续发展，城市的长远发展，更关系到人民群众的身体健康和生命安全，但由于工业发展的历史原因，国内部分土地呈现出不同程度的重金属(镉、铅、砷等)污染。土地污染极大地冲击了土地资源安全[1]，2016年5月国务院印发《土壤污染防治行动计划》(简称“土十条”)要求：到2020年，受污染耕地的安全利用率达到90%左右，受污染地块安全利用率达到90%以上；到2030年，我国受污染耕地的安全利用率达到95%以上，污染地块安全利用率达到95%以上。

国家环保部和国土资源部联合发表的《全国土壤污染状况调查公报》将调查土壤污染程度分为5级：污染物含量未超过评价标准的，为无污染；1～2倍(含)，为轻微污染；2～3倍(含)，为轻度污染；3～5倍(含)，为中度污染；5倍以上，为重度污染。2018年生态环境部发布了《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准》(试行)规定，农用地土壤污染风险指因土壤污染导致食用农产品质量安全、农作物生长或者土壤生态环境受到不利影响。该标准还规定了农用地土壤污染风险筛选值和管制值，为进行农用地土壤安全利用提供了参考。但重金属污染土地的安全利用和农业结构调整日益成为实现粮食安全和乡村振兴的瓶颈。土壤重金属污染已日益成为研究的热点，刘晓青等对农田土壤重金属污染生物修复技术的研究现状等进行了研究，详细说明了生物修复不产生二次污染的优越性及未来发展方向[2]；王宇鹏通过电镜扫描和电子探针技术对不同基因型稻麦籽粒中的重金属含量进行研究，发现稻麦籽粒不同部位重金属含量差异明显，尤其是铝(Al)、镉(Cd)和铅(Pb)在不同部位间存在极显著的线性关系[3]；宋书巧等研究了刁江沿岸土壤重金属的污染状况，建议合理利用[4]；何雪等研究发现，在镉轻度污染的土壤上，适宜浓度的硒能够降低镉对马铃薯的毒害作用，也能生产出富硒农马铃薯[5]。但关于碱性土壤重金属污染土地的分类安全利用还未见详细报道。因此，为了深入贯彻习近平生态文明思想，关于“黄河流域生态保护和高质量发展”的要求，践行绿色发展理念，持续打好土壤污染防治攻坚战，实现对豫北部分地区土壤重金属污染土地的安全利用，发展现代生态农业，笔者查阅相关资料并结合实际，对不同类型的碱性污染土地发展农业进行分析。

1 重度污染土地

这类土地属于国家严格控制的土地，由于会对环境和人类的健康产生一定的危害，严禁种植食用农作物。建议采取植被恢复、植物提取、微生物处理等途径开展修复。据国内一些学者研究证实，种桑养蚕是治理镉污染土地的一种成功的经济生态模式。此外，还可以从2方面着手发展农业。退耕还林。一般由于工业发展引起的重金属污染土壤深度在0～20cm，高大的林木，特别是速生林木生物量大，生长快速，对金属胁迫的耐性较强，而且不与食物链相连，能够吸收多种重金属，能够修复大面积的污染土壤，修复重金属后的林木还可以在回收重金属及建材等方面利用，具有一定的经济效益；如杨、柳、泡桐、法桐和黄连木等；但速生林木一般金属含量最低的是树干，最高是衰老的叶片，因此，必须清除落叶，以防止重金属对土壤造成二次污染[6]；另外，2011年《财政部关于整合和统筹资金支持木本油料产业发展的意见》(财农[2011]19号)和《全国优势特色经济林发展布局规划(2013—2020年)》的相继出台，均说明了国家对发展特色木本油料产业比较重视。在这类土地上，建议种植有巨大经济效益的木本油料蓖麻、山桐子、油桐等，用于工业用油，形成区域特色产业，带来较大的经济效益，建议种植速生林或观赏性的林木花卉，如种桑养蚕或种植银合欢、芦竹、杨、柳、泡桐、旱柳、红叶李、海棠、大叶女贞、红叶石楠、红枫、紫穗槐和细叶美女樱等，以美化环境推动济源市旅游业快速向前发展，其中既美化环境又有修复作用的有速生林木杨、旱柳和泡桐，但要注意落叶回收，还有固氮植物银合欢、多年生禾本科植物芦竹、细叶美女樱等有修复作用。发展观光农业。种植一些观赏性的经济林木、观赏植物和花卉，如固氮植物银合欢、多年生禾本科植物芦竹、红叶李、海棠、大叶女贞、红叶石楠、红枫、紫穗槐和细叶美女樱等，可以优化生态环境，推进旅游经济快速向前发展；在这些林木和花卉中既能美化环境又对重金属土壤进行修复的有速生林木杨、旱柳和泡桐，但要注意落叶回收，其他有修复作用的林木还有固氮植物银合欢、多年生禾本科植物芦竹、细叶美女樱等。

近年来环保部门一直牵头国家重金属污染土壤修复重大项目，组织国内各项目单位开展相关修复研究，在这方面已积累一些经验并取得了一定的成效。

2 中度污染土地

这类土壤属于国家要求安全利用类，重度污染土地的农业利用方法也适用于此类土地，另外，还可以从4个方面着手。由政府引导，龙头企业牵头建设大型的林木、果树、花卉等繁育苗场；发展半埋式设施农业，由于企业土壤重金属污染主要来源于大气中的粉尘，在20cm以下的土壤是可以安全利用的，在一定程度上大大减少污染，实现安全利用；调整耕作制度和种植模式，结合有效的农业管理措施减少重金属向食物链的转移。如合理的休耕轮作，增施有机肥，科学使用化肥、农药、农膜，避免二次污染土壤等；发展油葵和油菜，油葵和油菜是我国2种重要油料作物，共同特点是根系发达，地上部生物量大，抗逆性较强，适应范围广等，有研究表明，油葵和油菜能够有效去除土壤中的重金属，具有较大的植物修复潜力，而且还有研究表明，油菜籽中的镉通过油菜植株转移到菜籽油中的比例只有2%～10%[7]，由于二者在生物量上具有的显著优势，在修复土壤的同时还可以产生经济效益，因此如果形成规模化种植，二者优美的观赏价值又与全域旅游相合，以优势企业和行业协会为依托打造区域特色品牌，嵌入观光旅游新要素，将为农业农村发展提供新的动能，为污染土地安全利用、农业产业结构调整开创新的局面。

3 轻度污染土地

这类土壤也属于国家要求安全利用类，重度污染和中度污染2类土地上适用的方法也适用此类土地。轻度污染的土地除了用作以上用途，还可以从以下2方面考虑：联合龙头企业、合作社和家庭农场等新型经营主体，引导其繁育主要农作物种子，规模化的繁育蔬菜、玉米、小麦和大豆等种子，打造制种基地，生产出非直接食用的农作物种子；科研单位引进、筛选或培育出耐重金属的植物新品种，通过植物的天然过滤阻隔作用，减少重金属向可食用部分的转移，从而达到在轻度污染土地上实现安全利用的目的。

4 轻微污染土地

这类土地被国家划为优先保护类土地，以上几类在农业方面的发展措施，也适用于轻微污染土地。像油葵和油菜类的修复、效益和安全结合起来的作物尤其适合，对移动性强的镉污染土地修复效果更突出。此外，还可以种植一些生长期短有高收获指数的作物，如玉米、高粱等；种植耐逆耐重金属的低积累小麦品种；推广一些对重金属有拮抗作用的功能性农产品。土壤环境中重金属之间具有拮抗作用，如重金属与锡(Sn)、砷(As)、锌(Zn)、铜(Cu)等元素具有拮抗性[8]，因此在某一种金属元素轻度污染土壤中，可以施入适量的与该金属有拮抗性的其他重金属元素，并且对人体没有危害或者有益，从而减少植物对该重金属的吸收以及土壤中重金属的有效态[9]。王天齐等研究碱性土壤锌镉比对小麦籽粒镉积累的影响发现，土壤中Zn/Cd与小麦籽粒Cd含量显著负相关，施加硫酸锌能显著提高土壤Zn/Cd，减少小麦籽粒的Cd含量[10]。有研究证明，适宜的w(镉)/w(锌)比可以抑制土壤中植物对镉的吸收，因此，可以向镉污染土壤中加入适量锌，通过调节w(镉)/w(锌)，减少镉在植物体内的富集[11]。而重要微量元素硒对土壤重金属的拮抗作用也比较明显。何雪等研究表明，适宜浓度的硒对马铃薯镉毒害有拮抗作用[5]。在植物叶面或者根部进行含硒复合物的喷施或者基施，不仅能够提高植物硒的含量，并且可以缓解环境胁迫对植物产生的伤害，从而在一定程度上缓解重金属对植物产生的毒害作用[12]。谭骏等把叶施氨基酸螯合硒营养液肥(Se400)和基施硅钙肥(Se400GG)相联合，发现水稻对镉的吸收和转运明显降低，稻粒镉含量也降低了[13]。童凯程研究发现，在轻度镉污染条件下，水稻扬花后叶面喷施锌能够显著降低常规水稻的稻米镉含量，但对杂交水稻稻米的镉含量作用效果不明显[14]。

5 总结与建议

将污染土地视为一种特殊的资源，因地制宜地加以合理利用，科学合理的规划发展现代农业，将有利于维护当地群众的利益和提高土地利用的综合效益，促进污染土地的可持续发展，同时，对于深入贯彻“土十条”，严格执行《农用地土壤污染风险管控标准》和推动农业供给侧结构性改革以及发展全域旅游等都具有重大意义。

因此，在农业农村发展新的历史时期，为了充分利用土地资源，严守耕地红线，深入推进供给侧结构性改革和乡村振兴，培育农村发展的新动力，实现农业强、农村美、农民富，现根据分析情况，将污染土地按类别整理归纳，并建议如下。重度污染土地。种植有巨大经济效益的木本油料蓖麻、山桐子、油桐等，用于工业用油，形成区域特色产业，带来巨大的经济效益；种植速生林或或观赏性的林木花卉，如种桑养蚕或种植银合欢、芦竹、杨、柳、泡桐、旱柳、红叶李、海棠、大叶女贞、红叶石楠、红枫、紫穗槐和细叶美女樱等，以美化环境推动区域旅游业快速发展，其中既美化环境又有修复作用的有速生林木杨、旱柳和泡桐等。中度污染土地。种植林木、果树、花卉，发展半埋式设施农业，发展油料作物油葵和油菜，开发旅游休闲观光农业，以较低的成本实现中度污染土地的安全利用。轻度污染土地。可以作为农作物种子生产繁育基地；种植低积累农作物；采取农艺措施降低直接食用部分的重金属积累；发展油葵、油菜等休闲观光农业。轻微污染土地。由于植物对重金属的吸收在种间和种内差异显著[15]，可以种植低积累农作物品种，再加生物炭、生物有机肥、合适的叶面营养液以及水肥统筹等科学合理的农艺措施，实现农作物的安全生产利用；对于轻微污染土壤，也可选择种植生育期短、收获指数较高的作物玉米和高粱等，常规管理就可以实现土地的安全利用。