摘要：我国农田土壤污染日趋严重，农田土壤受污染率从20世纪80年代末期的不足5%上升至目前的19.4%。农田土壤污染的三大污染源是化肥、农药、农用地膜，化肥、农药、农用地膜的过量、不合理使用是造成农田土壤污染的直接原因。本文对农田土壤污染的特点及危害性进行分析，概述农田土壤修复的三大方法，即物理方法、化学方法和生物方法，并提出防治农田土壤污染的对策。
关键词：农田;土壤污染;土壤修复
近年来，我国农田土壤污染问题已经引起社会各界的广泛关注，部分地区农田土壤污染问题已经相当严重。如何控制和治理农田土壤污染，关系国计民生、农产品安全、生态环境，也关系我国农业发展的可持续性。
随着土壤环境问题日益凸显、公众环保意识不断提高，以及《土壤污染防治法（草案）》《土壤污染防治行动计划》的制定，说明土壤污染状况十分严峻，国家对土壤环境保护工作越来越重视。在此背景下，加强农田土壤污染治理和修复，实现粮食稳产增产和农产品提质增效，解决老百姓“吃的安全”问题迫在眉睫。
一、我国农田土壤污染现状
国家环保部公布的资料显示，1989年全国受污染农田面积600万hm2[1]，1990年全国受污染农田面积667万hm2[2]，1991全国受污染农田面积1 000万hm2[3]，占当年耕地总面积的比例分别为4.6%、5.1%、7.7%。时任环境保护部副部长吴晓青指出，2011年对全国31个省（市、区）364个村庄的监测结果显示，农村土壤样品的污染物超标率达21.5%[4]。2014年中国土壤污染检测数据显示，我国总点位超标率为16.1%，其中轻微、轻度、中度和重度污染点位超标率分别达11.2%、2.3%、1.5%和1.1%。耕地土壤点位超标率达19.4%，其中轻微、轻度、中度和重度污染点位比例分别达13.7%、2.8%、1.8%和1.1%[5]。按照1.2×108 hm2耕地计算，耕地19.4%受污染面积约达0.23×108 hm2。
综合各方面材料来看，我国农田土壤受污染率已从20世纪80年代末期不足5.0%上升至目前的19.4%，说明农田土壤污染已经非常严重，对其进行治理刻不容缓。
二、农田土壤的主要污染源
目前，农田土壤污染主要来源为化学肥料、化学农药、污水灌溉、固体废弃物污染、工业污染以及农用地膜造成的白色污染等[6]。最主要的防控对象是三大污染源，一是农药，以除草剂、杀虫剂等为主;二是化肥;三是农用地膜。农药、化肥、农用地膜的过量、不合理使用是造成土壤污染的直接原因。
（一）化肥
1.化肥的使用情况
1980年至今，我国化肥施用量增长了4.5倍，而粮食产量仅增长了82.8%，说明化肥施用量的增速超过了粮食产量的增速。
我国化肥施用量折纯量为2007年5 107.83万t、2010年5 561.68万t、2015年6 022.6万t、2016年5 984.1万t，2007—2015年呈逐年增加的趋势[7]，2016年实施化肥零增长行动后首次出现降低趋势。原农业部公布的数据显示，世界上农作物667 m2平均化肥用量为8.0 kg，而我国为21.9 kg，同比是美国的2.6倍、欧盟的2.5倍。三大粮食作物氮肥、磷肥、钾肥的当季平均利用率仅为33%、24%、42%[8]。
2.化肥的过量使用对土壤带来的污染
长期大量、过量使用氮、磷、钾等化学肥料，会对土壤结构造成破坏，以及导致耕地土壤退化、土壤板结酸化、耕作层变浅、保水保肥能力下降，进而导致降低农作物产量和品质。残留在土壤中的氮、磷肥料，在土壤发生风蚀或地面径流时会转移到其他地方，使土壤污染范围进一步扩大。
（二）农药
1.农药的使用情况
农药主要包括杀菌剂、杀虫剂和除草剂三大类。从20世纪90年代至今，我国农药施用量不断增加，1996年农药施用量114.08万t，2015年达到178.30万t[7]，几乎翻了1倍。特别是除草剂施用增长率高于杀虫剂和杀菌剂，约占农药产量比重的1/3。预测除草剂使用范围将会以每年200万hm2的速度增加，除草劑需求量将达到6.7万～8.6万t，未来十年全国化学除草面积可能会增加0.31亿hm2[9]。
据统计，我国的农药利用率低于欧美发达国家，平均667 m2用药量高于发达国家。原农业部数据显示，我国农药平均利用率为36.6%，欧美发达国家的这一指标则是50%～60%。平均667 m2用药约1 kg，比发达国家高出1倍以上。农药施用到农田中仅有30%左右附着在农作物上，剩余的70%左右扩散到空气和土壤中，使土壤中农药残留量增加，导致农田土壤污染[10]。
随着农药施用量和施用年数的逐年增加，农药残留量进一步逐渐增加，呈现出点—线—面的立体污染空间态势。
2.农药对土壤带来的污染
附着在作物上的农药和大气残留的农药经雨水冲刷等有相当一部分落入土壤中，加之农药喷施时一部分落到土壤上，从而造成土壤农药污染。土壤被农药长期污染，会有明显的酸化现象发生，并且土壤污染程度越重，会加快养分（全氮、五氧化二磷、全钾）减少，同时会降低土壤孔隙度，最终造成土壤板结。
（三）农用地膜
1.农用地膜的使用情况
2007年我国农用地膜使用量为193.75万t，2011年为229.45万t，2015年为260.36万t，2007—2015年呈逐年增加的趋势[7]。农用地膜的广泛使用，延长了农作物种植季节，提高了农作物产量，增加了农民的收益。
2.残膜对土壤带来的污染
当前，我国农用地膜残留总量近2×106 t，回收率不足2/3，残留在土壤中的地膜主要分布在耕作层，耕作层土壤平均残留量为60 kg/hm2[11]。目前，我国农膜污染土壤面积超过780万hm2，每年约有50万t农膜残留于土壤中，残膜率高达40%。由于回收率低，导致其在土壤中残留。
大量研究表明，残膜不仅破坏土壤结构，阻碍水肥传输，抑制微生物活性，引起农作物减产，而且增大农事作业阻力，造成次生环境污染[12-13]。
三、农田土壤污染的特点及危害
（一）农田土壤污染的特点
1.隐蔽性
农田土壤污染不像固体废物污染或水污染一样，在污染初期就能发现污染存在。而是需要经历长期污染积累达到一定程度时，通过化学仪器的分析，才能判断其危害程度[14]。
2.累积性
污染物质经过土壤对其物理吸附、化学沉淀及生物吸收等程序后会不断在土壤中累积，从而使农田土壤中有害物质的浓度越来越高、污染面积越来越大。
3.农田污染格局发生转变
我国农田污染有恶化的苗头，污染源从工业化为主向农业为主转变，从“面源”特征走向“立体”与综合。
4.农田污染治理难度不断加大
农田污染具有综合性、复杂性等，单方面研究已经不能从根本上解决农田土壤污染问题。
（二）农田土壤污染的危害
1.导致严重的经济损失
每年因土壤污染而造成的粮食减产超过1 000万t，各种经济损失约200亿元。另据统计，不合理施肥会造成每年1 000多万t氮素流失到农田之外，造成的经济损失约为300亿元。
2.导致农作物品质不断下降
农药过量施用到农田中，使得一些地方粮食、蔬菜、水果等食物中农药残留超标或接近临界值。残存的农用地膜对土壤毛细管水起到阻碍作用，降低土壤孔隙度和透气性，导致土壤板结、酸化，最终降低农作物产量和品质。
3.危害人体健康
农田土壤污染会导致植物体内积累污染物，然后通过食物链富集到人体和动物体中。人类食用了含有残留农药的食品后，农药转移到人体内，经过长期积累会引起人体内脏机能受损，造成慢性中毒，从而影响人体健康。
4.破坏生态环境
农田土壤污染破坏植物、土壤动物（如蚯蚓）和微生物（如根瘤菌）的生长和繁衍，影响正常土壤生态过程，从而影响土壤养分转化和肥力保持。污染物在土壤中可能会发生转化和迁移，继而进入地表水、地下水及大气环境，从而影响其他环境介质质量[15]。
四、农田土壤污染修复方法
目前，我国农田土壤污染修复思路主要有去除和钝化2种，现在使用的农田土壤污染修复技术大都是基于这两种思路进行研究的[16]。去除主要是针对污染程度较轻、污染深度较浅的土壤，采用各种技术将土壤中的污染物从被污染的土壤中移除。钝化主要是针对污染程度较重、污染深度较深的土壤，采用各种技术使污染物尽可能地固定在土壤中，阻止其被农产品吸收。农田土壤污染修复的方法种类很多，从修复的原理来考虑，大致可以分为物理方法、化学方法及生物方法三大类。
（一）物理修复
物理修复技术是利用污染物和土壤本身物理特性，固定污染物通过防止其在土壤中迁移扩散，从而减弱其对环境破坏的一系列方法。物理修复技术有微波加热技术、脱附技术和蒸气浸提技术等。
（二）化学修复
化学修复法是利用化学改良剂与土壤中污染物进行化学反应，从而固定或分离污染物，来实现降低污染物在土壤中含量的修复技术。化学修复技术有氧化—还原技术、农田固化—稳定化技术、淋洗技术等。
（三）生物修复
生物修复法是利用生物的转化、吸收、清除功能將土壤污染物清除，从而实现净化环境、恢复生态功能的生物方法。生物修复法主要有微生物修复技术、植物修复技术、酶修复技术等。
1.植物修复
通过植物积累、迁移、转化等使污染物从土壤环境中去除[16]。植物修复技术包含利用植物积累吸取修复[17]、利用植物根系管控污染扩散和修复生态功能的植物稳定修复[18]、利用植物代谢功能的植物降解修复[19]、利用植物转化功能的植物挥发修复[20]以及利用植物根系吸附的植物过滤修复[20]。
2.微生物修复
研究表明，农药的微生物降解技术可以达到彻底消除农药土壤污染的目的[21]。自20世纪40年代开始研究农药微生物降解，目前已发现大量农药降解菌，如真菌、细菌、藻类、放线菌等对农药均有降解作用[22]。
3.酶修复
酶修复主要用来修复土壤中的农药残留，主要有氧化还原酶和水解酶2种[23]。氧化还原酶技术是通过氧化、还原、脱氢等方式将复杂农药分子分解成结构简单、毒性较弱的小分子化合物，从而对残留农药进行降解处理[24]。水解酶广泛存在于环境中，化学性质稳定，不需要其他辅助酶即可完成对残留农药的降解。
在酶修复过程中，不论是水解酶还是氧化还原酶都需要在土壤中固定，这样一来加大了修复土壤的成本。同时，有关酶修复技术的降解机理还不是很完善，需要对其开展进一步的研究[25]。
如今倾向多种修复技术联合应用，以及农田土壤“边生产边修复”的观念逐渐深入人心，化学改良法和耕作制度调整等将是农田土壤污染治理的理想方式[26]。
五、农田土壤污染防治对策
对于农田土壤污染的防治对策，相关学者进行了研究[6，27-30]。土壤一旦被污染，要想清除其中的污染物是十分困难的，因此土壤污染预防要优于土壤污染治理。根除污染来源，控制源头，是避免和解决农田土壤污染切实有效的办法。保护未被污染的农田土壤，治理已被污染的农田土壤，是农田土壤污染全面防治的必行之路。
（一）源头控制
需开展区域环境连片整治和土水气的综合治理，做好源头治理工作。一是强化灌溉水源质量监控工作，加强农田与周边河流、灌渠综合治理，做好灌溉水渠河道污染底泥清理与治理，严控未经处理和处理不达标的污水灌溉农田。二是贯彻“预防为主，综合防治”的植保方针，研制开发低毒、低残留的新型农药，禁止使用高毒、高残留的农药，使用高效低毒、低残留的农药，做到科学用药;根据虫情、作物种类和生长情况合理选用农药，减少农药的使用范围和次数，改进施药方法，提高施用效果。三是强化环保意识，加强化肥、有机肥质量监控，推广科学配方施肥技术，做到化肥与有机肥比例合理;改进施肥技术，如铵态肥料和尿素深施，磷肥按照旱重水轻的原则集中使用，提高肥料利用率。四是严格实行农用地膜生产标准，推广可降解农膜或可回收农膜，降低农用地膜在农田土壤中的残留量，严控农用地膜对土壤的污染。同时，鼓励使用可降解农膜，加强废旧农用地膜的回收利用，采取相关措施调动企业和农民的积极性，把残膜的危害降至最低。
（二）农田土壤污染治理对策
根据“谁污染，谁治理”原则，对耕地土壤造成污染的单位或个人要承担治理与修复的主体责任。如果责任主体灭失或责任主体不明确，所在地县级人民政府依法承担相关责任。针对不同污染情况的耕地，选出适用于地方的治理与修复技术方案。强化综合治理，点面结合，标本兼治。
一是暂时性退出可食用性农作物的生产，采取农艺调控、替代种植等措施，改为种植非食用性植物或作物。一些受污染农田无法继续种植粮食、蔬菜、水果等农产品，可种植绿化植物或其他工业原料作物。
二是暂时退耕，进行修复。对于短期不能进行种植的农田，采取种植结构调整、退耕还林还草以及通过生物修复、化学修复、物理修复等修复技术，修复被污染的农田土壤。
三是完全退耕，禁止进行农作物种植。对于污染非常严重且难以进行修复的重度污染农田土壤，依法划定为农产品禁止生产区域，严禁种植食用农产品，不再进行农产品生产[29]。
四是加快发展生态农业，采取秸秆还田、生物固氮、轮作倒茬等措施增加土壤有机质含量;推进农业产业结构调整，发展有机农业和生态农业，科学合理利用化肥和农药;把种植业、牧业、林业等有机结合起来，建立具有生态环境合理性和低能耗新型综合现代农业可持续的发展体系，积极推进试验示范区建设。
六、结语
2019年1月1日起《中华人民共和国土壤污染防治法》正式施行，标志着国家对土壤的保护已经上升到法律层面，土壤污染防治进入了“新纪元”。土壤污染形势严峻，应抓住当前机会，利用创新技术推动化肥农药减量，推广可降解地膜或可回收地膜，提高土壤活力，修复土壤环境，维护粮食安全，保护生态系统，推动农田污染土壤绿色、可持续修复。
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[2]中華人民共和国环境保护部.1990年中国环境状况公报[EB/OL].（2006-01-19）[2019-06-13].http：//.cn/zhuanti2005/txt/2006-01/19/content_
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[3]中华人民共和国环境保护部.1991年中国环境状况公报[EB/OL].（2006-01-19）[2019-06-13].http：//.cn/zhuanti2005/txt/2006-01/19/content_
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