我国农田土壤重金属污染防治与粮食安全保障

重金属超标农田安全生产保障技术

粮食作物禁产、限产和宜产农田的划分

科学合理的规划是农田土壤安全利用和粮食安全生产保障的重要手段。对于重度污染农田土壤，禁止从事粮食作物生产，并制定相应的污染土壤修复计划与实施方案；对于中轻度污染农田土壤，合理布局粮食作物，避免粮食可食部分重金属超标，实现污染农田的安全利用；对于清洁农田土壤，加强监控，维持其正常粮食生产功能。

因此，从农产品安全角度，将农田土壤划分为禁产、限产和宜产区域，可为重金属超标农田土壤的安全生产提供保障。

重金属低积累粮食作物品种的筛选

不同作物和同一作物不同品种或基因型，在对重金属的吸收和积累上存在很大差异。目前，国内外对重金属低积累粮食作物品种的筛选已有较多的报道，但这些作物对重金属低积累的机制还不明确。当前实施的“十三五”国家重点研发计划“七大农作物育种”重点专项和现代农业产业技术体系项目，都有涉及该方面的研究内容。

蒋彬等研究发现，239 份常规稻水稻品种对 Cd、Pb 和 As 的累积量存在极显著的基因型差异，并筛选出了一系列重金属低积累的水稻品种。秀水 519 和甬优 538 是 2 种低 Cd 和低 As 积累的水稻品种。水稻对重金属的低积累特性与其重金属耐性基因相关，如有研究发现水稻 Cd 抗性基因 OsPCR1和调控基因表达的小分子miR166 与籽粒 Cd 积累密切相关。而有关小麦和玉米重金属低积累品种的筛选工作，当前还鲜有报道。因此，需要深入挖掘粮食等作物的遗传基因，筛选并培育对重金属具有低积累的作物品种，发挥作物自身对重金属迁移的“过滤”和“屏障”作用，保障中轻度重金属污染农田土壤粮食的安全生产。

重金属钝化阻隔技术的研发

钝化阻隔技术是指向重金属污染土壤中添加一种或多种钝化材料，包括无机、有机、微生物、复合等钝化剂，通过改变土壤中重金属的形态和降低重金属活性，从而减少粮食作物对重金属的吸收，以达到污染土壤安全利用的目的。

常用的无机钝化剂主要包括含磷材料、钙硅材料、黏土矿物及金属氧化物等，这类钝化剂在重金属污染土壤中的应用最为广泛，主要通过吸附、固定等反应降低重金属的有效性。有机钝化剂主要有秸秆、畜禽粪便、堆肥和城市污泥等，有机物料通过对重金属的络合作用降低其有效性。微生物钝化剂是一些能改变土壤重金属价态和吸附固定重金属的微生物，目前报道的有硫酸盐还原菌和革兰氏阴性细菌等，但这方面的工作大多集中于机理研究，涉及应用的研究还较少。

由于不同钝化剂对不同类型重金属的钝化效果存在一定的差异，并且土壤重金属污染常常是复合污染，单靠一种钝化修复产品难达到预期效果，因此复合钝化剂的研发和应用是农田污染土壤安全利用的重要发展方向。

此外，新型钝化剂如生物质炭和纳米材料的研发备受关注，如生物质炭可通过离子交换、表面络合和吸附沉淀等作用来降低重金属生物有效性；纳米羟基磷灰石可通过吸附固定作用显著降低土壤中重金属的有效性，且钝化效果好。但是，这些钝化材料生产成本较高，可能也存在一定的环境风险，因此亟须研发低廉、高效、环境友好的土壤重金属污染新型钝化产品。