導(dǎo)讀

“土壤污染已成為影響全球土壤及其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的主要威脅之一，全球很多地區(qū)對土壤污染的關(guān)注程度都在增加。現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的化學(xué)品投入過量，或使用、處置不當(dāng)，增加了農(nóng)業(yè)土壤的污染風(fēng)險。

本文摘自FAO于2021年發(fā)布的《土壤污染：一個隱藏的現(xiàn)實(shí)》一書，摘編了土壤污染的農(nóng)業(yè)來源，以及污染土壤的農(nóng)業(yè)管理措施及修復(fù)案例，以期樹立正確的土壤保護(hù)意識，重視土壤健康?！?/p>

“土壤污染”是指化學(xué)品或其他物質(zhì)在土壤中出現(xiàn)位置不當(dāng)，或濃度高于正常水平，對非靶向生物會產(chǎn)生不利影響。根據(jù)中國環(huán)境保護(hù)部的數(shù)據(jù)，中國有16%的土壤和19%的農(nóng)業(yè)土壤被列為污染土壤。

01

土壤污染的農(nóng)業(yè)來源

除自然、地球成因本身的來源外，土壤污染的主要人為源是在工業(yè)活動中使用或作為副產(chǎn)品產(chǎn)生的化學(xué)品、家庭和城市廢物（包括廢水、農(nóng)藥和石油衍生產(chǎn)品）。

農(nóng)業(yè)輸入，如化肥、農(nóng)藥、動物糞便中含有的抗生素或植物中用于預(yù)防和治療疾病的藥物，是農(nóng)業(yè)土壤的主要潛在污染物，并且新產(chǎn)品的研發(fā)使得其化學(xué)組成快速變化，其所帶來的挑戰(zhàn)具有特殊性。

——化學(xué)肥料

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中大量使用化肥和農(nóng)藥，加速了土壤污染。土壤中過量的氮可通過硝化作用和其他氮轉(zhuǎn)化過程造成土壤酸化和鹽漬化。自然條件下，土壤酸化非常緩慢，可達(dá)數(shù)百萬年到幾億年，但農(nóng)業(yè)操作（主要是過量施氮）顯著加速了土壤酸化過程，在不同土地利用類型中土壤pH平均降低0.26。

磷肥的主要風(fēng)險是通過吸附于被侵蝕土壤顆粒、過量施用磷肥、在條件不適宜的情況下使用糞肥等轉(zhuǎn)移到水體中，造成水生生態(tài)系統(tǒng)的富營養(yǎng)化。

——農(nóng)藥

一些特定農(nóng)藥對土壤生物和土壤功能存在負(fù)相關(guān)影響。例如，一些有機(jī)氯農(nóng)藥會抑制共生固氮，從而導(dǎo)致作物減產(chǎn)。

施用未經(jīng)處理的有機(jī)糞肥會造成重金屬和抗生素污染，不僅會對植物品質(zhì)和產(chǎn)量的各項(xiàng)指標(biāo)造成不利影響，還會導(dǎo)致微生物群落的大小、組成和活性發(fā)生變化，從而影響?zhàn)B分循環(huán)，降低養(yǎng)分有效性。

——農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的城市廢棄物

將污水污泥應(yīng)用于改良土壤有許多積極作用，但在施用或摻入土壤之前，需要對不同污水處理廠產(chǎn)生的化學(xué)成分組成進(jìn)行全面的調(diào)查。與未經(jīng)處理的污水污泥相比，經(jīng)過堆肥處理的污泥中重金屬的生物有效性和作物吸收都非常有限。

02

污染場地的生物修復(fù)技術(shù)

污染場地的生物修復(fù)已在全球各地得到應(yīng)用，并取得了不同程度的成功。以下列舉幾項(xiàng)生物修復(fù)技術(shù)。

——植物降解

向土壤中引入有機(jī)物，如鋸末、木屑、樹皮、稻草、植物廢料和廚余垃圾制成的堆肥，可能有助于減少重金屬和其他污染物的流動性，從而降低其對環(huán)境和人類健康的風(fēng)險。

——堆肥

添加糞肥和污水污泥是生物修復(fù)的有效工具，但要謹(jǐn)慎并確保有機(jī)物已經(jīng)過有效的預(yù)處理。與新鮮有機(jī)肥相比，堆肥后有機(jī)肥的木質(zhì)素和多酚含量普遍較高，這將會降低CH4的排放，同時進(jìn)一步提高有機(jī)碳封存的潛力。堆肥處理還可以有效減少各種環(huán)境病原體和抗生素耐藥細(xì)菌。蚯蚓對堆肥過程具有積極作用，可以穩(wěn)定動物糞便中的重金屬。

——植物固定

種植對高濃度有毒物質(zhì)具有良好抗性、對污染物具有較高收集和儲存能力的樹木也是土壤生物修復(fù)過程的良好措施。最普遍具有重金屬元素高富集能力的樹木是黃樺、榿木、洋槐、柳樹和針葉樹。

此外，土壤科學(xué)家也在探索生物炭在農(nóng)業(yè)和土壤污染修復(fù)方面的應(yīng)用。

03

土壤污染修復(fù)案例

輔助植物固定：西班牙東南部尾礦的一種有效修復(fù)技術(shù)

在西班牙的卡塔赫納-拉尤尼翁山脈，由于常年開采硫化鋅和硫化鉛等硫化物礦物，產(chǎn)生了大量尾礦。尾礦池在1991年被廢棄，由于涉及有毒金屬（類金屬）含量高的風(fēng)險，引起極大關(guān)注。

這些尾礦肥力低，有機(jī)質(zhì)含量低，且酸性高。因此，除非添加有機(jī)或無機(jī)改性劑，否則要建立原生植被非常困難。

研究利用種植輔助植物來恢復(fù)酸性尾礦池，同時結(jié)合施用大理石廢渣、豬糞漿和糞肥。種植的植物包括薰衣草、利堅草、羅芒草屬等10余種。大理石廢料被用作碳酸鹽的來源，以中和酸性、固定金屬和改善土壤結(jié)構(gòu)。豬糞漿及其固相（糞便）經(jīng)物理分離后作為土壤開發(fā)和植被建立的有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分來源。

研究結(jié)果表明，該技術(shù)有效提高了土壤pH、陽離子交換能力、總有機(jī)碳和養(yǎng)分含量，改善了土壤結(jié)構(gòu)，可使鎘、鉛、鋅等金屬的流動性降低90%-99%。利堅草和落芒草屬對鉛、鋅和砷的植物穩(wěn)定作用顯著，其根系金屬含量較高，很少向冠層分配。

結(jié)語

世界各地對土壤污染重要性的認(rèn)識正在增強(qiáng)，污染土壤的修復(fù)也必不可少，但土壤修復(fù)需耗人力、物力和財力。只有做好土壤污染防控，才能避免或減少這樣的消耗。“萬物土中生”，土壤是人類生存和發(fā)展不可替代的物質(zhì)基礎(chǔ)，土壤質(zhì)量決定萬物的質(zhì)量。

參考資料：

[1].土壤污染: 一個隱藏的現(xiàn)實(shí)[M]. 中國北京, 糧農(nóng)組織和中國農(nóng)業(yè)出版社, 2021年. https://doi.org/10.4060/i9183zh

[2].Yaron, B., Dror, I. &Berkowitz, B. 2012. Soil-Sub surface Change. Berlin, Heidelberg, Springer Berlin Heidelberg.

本文來源：老田微農(nóng)技網(wǎng)絡(luò)整合