耕地污染对粮食质量安全的影响及管控策略探讨

　　李丽群

　　（百色市粮油质量检验中心，广西百色 533099）

　　摘　要：我国耕地污染形势严峻，已成为威胁粮食质量安全的重大隐患。本文阐述我国耕地污染现状，分析耕地污染对粮食质量安全的影响，并提出管控策略，为实现耕地资源可持续利用和粮食质量安全提供理论依据。

　　关键词：耕地污染；粮食质量安全；重金属污染；风险管控

　　随着工业化、城镇化进程加速和农业集约化经营模式推广，我国耕地环境面临的压力与日俱增。然而，当前对污染物从耕地到粮食的迁移转化机制研究尚不充分，特别是多种污染物复合作用下的累积效应与长期健康风险评估存在明显不足。本文对耕地污染对粮食质量安全的影响及管控策略进行探讨，旨在为保障国家粮食质量安全提供理论支撑和技术参考。

　　1　我国耕地污染现状

　　我国耕地污染形势严峻。最新的全国土壤污染状况调查公报显示，耕地点位超标率达19.4%，主要受到重金属和有机物的污染[1]。与此同时，全国21.6% 的耕地存在酸碱化问题，其中南方红壤酸化、北方盐碱化趋势尤为突出。这些土地正以每年0.1 ～ 0.3 个pH 单位的速度恶化，相当于每年丧失226 666.7 hm2 耕地产能[2]。在区域分布上，长三角地区部分城市郊区土壤重金属污染严重，华南地区农田和菜地土壤污染问题突出；东北黑土地区出现“变薄、变瘦、变硬”现象，黑土层厚度显著减少；西部干旱半干旱地区则是重金属和盐碱化的双重危害区。此外，设施农业区域因长期封闭环境和过量投入，普遍面临酸化、次生盐渍化、板结和土传病害等退化问题。更令人担忧的是，微塑料、抗生素等新型污染物在土壤中的积累日益严重，加剧了土壤污染的复杂性和治理难度。土壤污染具有隐蔽性、累积性和不可逆性等特点，使其比水污染和大气污染更难治理，这对我国粮食质量安全构成了严峻挑战，亟待采取系统性的风险管控策略。

　　2　耕地污染对粮食质量安全的影响

　　2.1　重金属污染对粮食质量安全的影响

　　重金属污染已成为威胁我国粮食质量安全的首要环境因素，其影响主要表现在两个方面。①重金属在农作物中的选择性富集与差异性分布特征。不同种类重金属在农作物各器官中的积累表现出明显的差异性特征。例如，镉在水稻中的富集浓度是小麦的2 ～ 4 倍，且主要积累在稻米胚乳部位；铅则更倾向于在根部和茎叶中积累而较少进入籽粒。此类选择性积累与作物的生理特性及重金属的化学性质密切相关。在酸性土壤条件下，重金属活性通常增强10 倍以上，作物的吸收量随之大幅增加。②重金属污染对农作物生长发育和粮食品质的影响。重金属进入农作物体内后，会干扰植物正常的生理代谢过程，抑制光合作用，降低作物产量，并影响粮食的营养成分和品质。土壤重金属污染会导致水稻产量下降8% ～ 15%，同时使稻米中的蛋白质含量减少，淀粉结构发生变化，影响食用品质[3]。此外，受镉污染的小麦籽粒中谷蛋白组分比例失衡，导致面粉加工性能和烘焙品质下降，直接影响面食品质。

　　2.2　土壤酸碱失衡导致粮食产量与品质下降

　　土壤酸碱失衡已成为制约我国粮食产量与品质的重要限制因素，其危害主要表现在两个方面。①土壤酸碱度异常直接影响作物的正常生长发育过程。酸性土壤（pH ＜ 6.5）会导致铝、锰等元素活性增强，产生毒害作用并抑制作物根系发育，损害细胞膜的完整性，干扰能量代谢和光合作用效率；而在盐碱地（pH ＞ 8.5），过量的钠离子会导致土壤形成“板结层”，阻碍水分和养分的正常渗透，使作物出现“生理性干旱”，根系呼吸受到抑制，养分吸收能力显著下降。②土壤pH 值偏离正常范围严重影响农产品的营养品质和商品价值。酸性土壤条件下生长的粮食作物，其蛋白质含量和品质往往明显下降，氨基酸组成失衡，特别是必需氨基酸含量减少；而在盐碱地生长的果蔬类作物，其糖分积累和风味物质合成受到抑制，如西部地区盐碱土壤中生长的西瓜可溶性糖含量比正常土壤低23%，失去商品价值[4]。

　　2.3　农药残留与有机污染物对粮食安全的威胁

　　农药残留与有机污染物已成为威胁粮食安全的重要因素，主要表现在两个方面。①多种农药残留物在土壤- 作物系统中的持久性与累积性问题。部分高毒高残留农药及其代谢物在耕地土壤中的半衰期可达数月至数年，形成长期的土壤污染源，通过根系吸收或叶面吸附进入作物体内。当多种农药残留同时存在时，会产生复合毒性效应，其危害程度远超单一农药残留。②有机污染物对农作物生长发育和粮食品质的直接影响。持久性有机污染物进入农作物体内后，会干扰植物激素平衡，影响光合作用效率和次生代谢物合成，导致作物产量下降和品质劣化。有机氯农药污染会使水稻粒重减轻5% ～ 12%，稻米直链淀粉含量异常，影响蒸煮品质；小麦受多环芳烃污染后，籽粒中蛋白质和脂肪含量显著降低，面筋蛋白品质变差；蔬菜类作物在有机污染物胁迫下，维生素C 和类胡萝卜素含量减少，同时可能诱导产生有害的次生代谢物，如黄曲霉毒素等真菌毒素，加剧了农产品质量安全风险[5]。

　　2.4　土壤微生态系统破坏导致粮食质量综合劣化

　　土壤微生态系统是维持土壤健康的基础，其破坏对粮食质量产生深远影响，主要表现在两个方面。①土壤生物多样性降低导致养分转化与供应能力下降。健康的土壤中含有丰富的微生物群落，包括细菌、真菌、放线菌、原生动物以及蚯蚓等生物，共同构成了复杂的土壤食物网，是粮食品质形成的生物学基础。这些土壤生物通过分解有机质、固定氮素、溶解磷钾等过程，为农作物提供均衡营养，确保粮食蛋白质、淀粉和矿物质含量达到优质标准。污染土壤中蚯蚓数量显著减少，而蚯蚓每年可转化3 ～5 t·hm-2 的有机质，其活动对土壤结构和养分释放至关重要。当这一生物学过程受阻时，粮食作物养分吸收不足或失衡，导致粮食中蛋白质含量下降、氨基酸组成异常[6]。②土壤微生态平衡失调引发作物次生代谢产物异常和抗性下降。土壤微生物区系失衡会直接影响植物的次生代谢过程，导致农产品中生物活性物质（如多酚类、类胡萝卜素、芳香族化合物等）含量和组成发生变化。污染土壤中生长的水稻的抗氧化活性比健康土壤低32%，维生素E 含量减少25%，且易受真菌毒素污染。土壤微生态系统破坏会导致有益菌群减少而病原菌增加，使作物抗病性下降，间接增加了农药使用量，并形成恶性循环。

　　3　耕地污染对粮食质量安全影响的管控策略

　　3.1　不同类型耕地污染的分级管控与安全利用技术

　　针对重金属污染对粮食质量安全的严重威胁，必须采取全链条防控措施，重点关注两个方面。①重金属污染的精准识别与分区分类管控策略实施。基于地理信息系统（Geographic Information System, GIS）和遥感技术构建重金属污染耕地风险评估系统，将污染耕地按轻、中、重度污染等级进行分类管理。对轻度污染区域，推广石灰、硅肥、钝化剂等土壤调理技术，通过改变土壤pH 值和氧化还原电位降低重金属活性；对中度污染区域，采取“农艺调控+ 品种筛选”策略，如选择低累积品种、调整种植结构、实施轮作倒茬等措施。②重金属低累积品种筛选与农产品安全标准体系建设。加强水稻、小麦等主粮作物对重金属元素低累积机制的研究，培育抗重金属品种。通过修饰作物铁锌转运体，可减少镉的吸收。建立全国性的产地重金属污染监测网络，基于风险监测结果建立主要农产品分区域重金属安全限量标准，实现超标农产品精准管控和全程溯源。

　　3.2　耕地环境质量改良与粮食品质提升技术

　　针对土壤酸碱失衡导致的粮食产量与品质下降问题，需要采取科学系统的调控措施，重点在两个方面发力。①分区分类的酸碱平衡调理技术体系构建。对南方酸化耕地，推广“石灰+ 有机质”联合改良模式，每亩施用石灰150 ～ 300 kg，可有效提升pH 值0.5 个单位，同时配合秸秆还田和有机肥施用，增强土壤缓冲能力和团聚体稳定性。对北方盐碱地，则应采取工程措施与生物措施相结合的综合治理策略，推广暗管排盐技术，结合秸秆覆盖和深松作业改善土壤物理性状。②因地制宜的酸碱土壤适应性利用模式开发。针对短期内难以根本改良的中重度酸碱土壤，应转变治理思路，实施“以地适种”战略，筛选和培育耐酸铝、耐盐碱作物品种。目前，“海水稻”等耐盐碱水稻品种在盐度0.6% 的土壤中亩产已突破600 kg，山东东营等地已成功将盐碱地改造为高效粮田。

　　3.3　农药与有机污染物的绿色防控与降解修复

　　①农药减量控害与绿色替代技术推广应用。推行农药减量增效策略，严格控制高毒高残留农药的使用，开展化学农药减量控害技术集成与推广，建立主要农作物绿色防控技术体系。大力发展生物农药、植物源农药等低毒低残留农药产品，研发纳米剂型、缓释剂型等新型制剂，提高药效并降低用量。实施“病虫害绿色防控替代化学防治”工程，推广生物天敌、性诱剂等物理防控方法，建立生态调控、监测预警、科学防治和应急防控的全链条绿色防控体系。②有机污染物降解修复技术创新与集成应用。针对持久性有机污染物污染的耕地，发展以植物- 微生物联合修复为主的生物修复技术。筛选高效降解微生物，如假单胞菌、根瘤菌等，通过基因工程构建高效降解菌株，开发专门针对多环芳烃等有机污染物的生物修复制剂。

　　3.4　土壤微生态系统重构与功能提升

　　①土壤生物群落多样性恢复与功能菌群强化技术体系构建。通过生物炭、有机肥、秸秆还田等措施增加土壤有机质供应，为微生物提供碳源和能量基质，促进土壤生物多样性恢复。针对污染和退化耕地，研发功能型微生物制剂，如固氮菌、解磷菌、丛枝菌根真菌等有益微生物，通过生物接种强化技术提高土壤固氮、解磷、解钾等功能。②农田生物群落结构优化与生态平衡调控技术推广应用。建立以轮作与生物多样性保护为核心的可持续耕作模式，如实施“粮- 豆- 绿肥”三年轮作制，既可降低土传病害风险，又能维持土壤微生物区系多样性。针对设施农业区土壤微生态退化问题，开发专用土壤生物调理剂和微生物复合肥料，培育土壤有益微生物，调控土壤食物网结构。

　　4　结语

　　综上所述，耕地污染已成为威胁我国粮食质量安全的重大隐患，其中重金属污染、土壤酸碱失衡、农药残留与有机污染物以及微生态系统破坏是当前面临的主要挑战。应对这些问题需构建全链条风险管控体系，包括重金属污染的分区分类管控、耐污染作物品种选育等措施。只有通过源头防控、过程管理与末端治理相结合的系统性策略，才能实现污染耕地的安全利用和粮食质量安全的有效保障，为我国粮食安全战略提供坚实支撑。

　　参考文献

　　[1] 余家林. 面向粮食安全的耕地“三位一体”保护:政策演进、现实困境与优化路径[J]. 中国国土资源经济,2024,37(6):13-19.

　　[2] 马桂华. 粮食安全视角下江苏省耕地资源利用现状及提升建议[J]. 黑龙江粮食,2023(9):20-22.

　　[3] 王翔. 乡村振兴背景下农村耕地污染及修复对策研究[J]. 农村经济与科技,2023,34(3):21-23.

　　[4] 陈浮, 曾思燕, 马静, 等. 多情景模拟休耕对中国粮食安全的影响[J]. 中国土地科学,2023,37(1):90-101.

　　[5] 于法稳, 黄鑫. 保障我国粮食生产综合能力的对策研究[J]. 中国国情国力,2020(5):12-14.

　　[6] 肖庆文, 沈兴兴. 国内外耕地污染治理与修复研究现状与发展趋势[J]. 农业部管理干部学院学报,2018(1):50-54.