耕地污染對糧食質量安全的影響及管控策略探討

Abstract： The situation of farmland pollution in China is severe， which has become a major hidden danger threatening food quality and safety. This paper expounds the current situation of farmland pollution in China， analyzes the impact of farmland pollution on food quality and security， and puts forward the control strategy， providing theoretical basis for realizing the sustainable utilization of cultivated land resources and food quality and security.

Keywords： farmland pollution; food quality safety; heavy metal pollution; risk management

隨著工業化、城鎮化進程加速和農業集約化經營模式推廣，我國耕地環境面臨的壓力與日俱增。然而，當前對污染物從耕地到糧食的遷移轉化機制研究尚不充分，特別是多種污染物復合作用下的累積效應與長期健康風險評估存在明顯不足。本文對耕地污染對糧食質量安全的影響及管控策略進行探討，旨在為保障國家糧食質量安全提供理論支撐和技術參考。

1 我國耕地污染現狀

我國耕地污染形勢嚴峻。最新的全國土壤污染狀況調查公報顯示，耕地點位超標率達 19.4% ，主要受到重金屬和有機物的污染 [1]。與此同時，全國 21.6% 的耕地存在酸堿化問題，其中南方紅壤酸化、北方鹽堿化趨勢尤為突出。這些土地正以每年0.1～0.3 個 pH 單位的速度惡化，相當于每年喪失226 666.7hm² 耕地產能 [2]。在區域分布上，長三角地區部分城市郊區土壤重金屬污染嚴重，華南地區農田和菜地土壤污染問題突出；東北黑土地區出現“變薄、變瘦、變硬”現象，黑土層厚度顯著減少；西部干旱半干旱地區則是重金屬和鹽堿化的雙重危害區。此外，設施農業區域因長期封閉環境和過量投入，普遍面臨酸化、次生鹽漬化、板結和土傳病害等退化問題。更令人擔憂的是，微塑料、抗生素等新型污染物在土壤中的積累日益嚴重，加劇了土壤污染的復雜性和治理難度。土壤污染具有隱蔽性、累積性和不可逆性等特點，使其比水污染和大氣污染更難治理，這對我國糧食質量安全構成了嚴峻挑戰，亟待采取系統性的風險管控策略。

2 耕地污染對糧食質量安全的影響

2.1 重金屬污染對糧食質量安全的影響

重金屬污染已成為威脅我國糧食質量安全的首要環境因素，其影響主要表現在兩個方面。 ① 重金屬在農作物中的選擇性富集與差異性分布特征。不同種類重金屬在農作物各器官中的積累表現出明顯的差異性特征。例如，鎘在水稻中的富集濃度是小麥的 2 ～ 4 倍，且主要積累在稻米胚乳部位；鉛則更傾向于在根部和莖葉中積累而較少進入籽粒。此類選擇性積累與作物的生理特性及重金屬的化學性質密切相關。在酸性土壤條件下，重金屬活性通常增強 10 倍以上，作物的吸收量隨之大幅增加。 ② 重金屬污染對農作物生長發育和糧食品質的影響。重金屬進入農作物體內后，會干擾植物正常的生理代謝過程，抑制光合作用，降低作物產量，并影響糧食的營養成分和品質。土壤重金屬污染會導致水稻產量下降 8%～15% ，同時使稻米中的蛋白質含量減少，淀粉結構發生變化，影響食用品質 [3]。此外，受鎘污染的小麥籽粒中谷蛋白組分比例失衡，導致面粉加工性能和烘焙品質下降，直接影響面食品質。

2.2 土壤酸堿失衡導致糧食產量與品質下降

土壤酸堿失衡已成為制約我國糧食產量與品質的重要限制因素，其危害主要表現在兩個方面。 ① 土壤酸堿度異常直接影響作物的正常生長發育過程。酸性土壤（ pHlt;6.5 ）會導致鋁、錳等元素活性增強，產生毒害作用并抑制作物根系發育，損害細胞膜的完整性，干擾能量代謝和光合作用效率；而在鹽堿地（ pHgt;8.5 ），過量的鈉離子會導致土壤形成“板結層”，阻礙水分和養分的正常滲透，使作物出現“生理性干旱”，根系呼吸受到抑制，養分吸收能力顯著下降。 ② 土壤 pH 值偏離正常范圍嚴重影響農產品的營養品質和商品價值。酸性土壤條件下生長的糧食作物，其蛋白質含量和品質往往明顯下降，氨基酸組成失衡，特別是必需氨基酸含量減少；而在鹽堿地生長的果蔬類作物，其糖分積累和風味物質合成受到抑制，如西部地區鹽堿土壤中生長的西瓜可溶性糖含量比正常土壤低 23% ，失去商品價值 [4]。

2.3 農藥殘留與有機污染物對糧食安全的威脅

農藥殘留與有機污染物已成為威脅糧食安全的重要因素，主要表現在兩個方面。 ① 多種農藥殘留物在土壤 - 作物系統中的持久性與累積性問題。部分高毒高殘留農藥及其代謝物在耕地土壤中的半衰期可達數月至數年，形成長期的土壤污染源，通過根系吸收或葉面吸附進入作物體內。當多種農藥殘留同時存在時，會產生復合毒性效應，其危害程度遠超單一農藥殘留。 ② 有機污染物對農作物生長發育和糧食品質的直接影響。持久性有機污染物進入農作物體內后，會干擾植物激素平衡，影響光合作用效率和次生代謝物合成，導致作物產量下降和品質劣化。有機氯農藥污染會使水稻粒重減輕 5%～12% ，稻米直鏈淀粉含量異常，影響蒸煮品質；小麥受多環芳烴污染后，籽粒中蛋白質和脂肪含量顯著降低，面筋蛋白品質變差；蔬菜類作物在有機污染物脅迫下，維生素 C 和類胡蘿卜素含量減少，同時可能誘導產生有害的次生代謝物，如黃曲霉毒素等真菌毒素，加劇了農產品質量安全風險 [5]。

2.4 土壤微生態系統破壞導致糧食質量綜合劣化

土壤微生態系統是維持土壤健康的基礎，其破壞對糧食質量產生深遠影響，主要表現在兩個方面。① 土壤生物多樣性降低導致養分轉化與供應能力下降。健康的土壤中含有豐富的微生物群落，包括細菌、真菌、放線菌、原生動物以及蚯蚓等生物，共同構成了復雜的土壤食物網，是糧食品質形成的生物學基礎。這些土壤生物通過分解有機質、固定氮素、溶解磷鉀等過程，為農作物提供均衡營養，確保糧食蛋白質、淀粉和礦物質含量達到優質標準。污染土壤中蚯蚓數量顯著減少，而蚯蚓每年可轉化 3 ～5t?hm^-2 的有機質，其活動對土壤結構和養分釋放至關重要。當這一生物學過程受阻時，糧食作物養分吸收不足或失衡，導致糧食中蛋白質含量下降、氨基酸組成異常 [6]。 ② 土壤微生態平衡失調引發作物次生代謝產物異常和抗性下降。土壤微生物區系失衡會直接影響植物的次生代謝過程，導致農產品中生物活性物質（如多酚類、類胡蘿卜素、芳香族化合物等）含量和組成發生變化。污染土壤中生長的水稻的抗氧化活性比健康土壤低 32% ，維生素 E 含量減少 25% ，且易受真菌毒素污染。土壤微生態系統破壞會導致有益菌群減少而病原菌增加，使作物抗病性下降，間接增加了農藥使用量，并形成惡性循環。

3 耕地污染對糧食質量安全影響的管控策略

3.1 不同類型耕地污染的分級管控與安全利用技術

針對重金屬污染對糧食質量安全的嚴重威脅，必須采取全鏈條防控措施，重點關注兩個方面。 ① 重金屬污染的精準識別與分區分類管控策略實施。基于地理信息系統（Geographic Information System， GIS）和遙感技術構建重金屬污染耕地風險評估系統，將污染耕地按輕、中、重度污染等級進行分類管理。對輕度污染區域，推廣石灰、硅肥、鈍化劑等土壤調理技術，通過改變土壤 pH 值和氧化還原電位降低重金屬活性；對中度污染區域，采取“農藝調控 + 品種篩選”策略，如選擇低累積品種、調整種植結構、實施輪作倒茬等措施。 ② 重金屬低累積品種篩選與農產品安全標準體系建設。加強水稻、小麥等主糧作物對重金屬元素低累積機制的研究，培育抗重金屬品種。通過修飾作物鐵鋅轉運體，可減少鎘的吸收。建立全國性的產地重金屬污染監測網絡，基于風險監測結果建立主要農產品分區域重金屬安全限量標準，實現超標農產品精準管控和全程溯源。

3.2 耕地環境質量改良與糧食品質提升技術

針對土壤酸堿失衡導致的糧食產量與品質下降問題，需要采取科學系統的調控措施，重點在兩個方面發力。 ① 分區分類的酸堿平衡調理技術體系構建。對南方酸化耕地，推廣“石灰 + 有機質”聯合改良模式，每畝施用石灰 150～300kg ，可有效提升pH 值0.5 個單位，同時配合秸稈還田和有機肥施用，增強土壤緩沖能力和團聚體穩定性。對北方鹽堿地，則應采取工程措施與生物措施相結合的綜合治理策略，推廣暗管排鹽技術，結合秸稈覆蓋和深松作業改善土壤物理性狀。 ② 因地制宜的酸堿土壤適應性利用模式開發。針對短期內難以根本改良的中重度酸堿土壤，應轉變治理思路，實施“以地適種”戰略，篩選和培育耐酸鋁、耐鹽堿作物品種。目前，“海水稻”等耐鹽堿水稻品種在鹽度 0.6% 的土壤中畝產已突破 600kg ，山東東營等地已成功將鹽堿地改造為高效糧田。

3.3 農藥與有機污染物的綠色防控與降解修復

① 農藥減量控害與綠色替代技術推廣應用。推行農藥減量增效策略，嚴格控制高毒高殘留農藥的使用，開展化學農藥減量控害技術集成與推廣，建立主要農作物綠色防控技術體系。大力發展生物農藥、植物源農藥等低毒低殘留農藥產品，研發納米劑型、緩釋劑型等新型制劑，提高藥效并降低用量。實施“病蟲害綠色防控替代化學防治”工程，推廣生物天敵、性誘劑等物理防控方法，建立生態調控、監測預警、科學防治和應急防控的全鏈條綠色防控體系。 ② 有機污染物降解修復技術創新與集成應用。針對持久性有機污染物污染的耕地，發展以植物 - 微生物聯合修復為主的生物修復技術。篩選高效降解微生物，如假單胞菌、根瘤菌等，通過基因工程構建高效降解菌株，開發專門針對多環芳烴等有機污染物的生物修復制劑。

3.4 土壤微生態系統重構與功能提升

① 土壤生物群落多樣性恢復與功能菌群強化技術體系構建。通過生物炭、有機肥、秸稈還田等措施增加土壤有機質供應，為微生物提供碳源和能量基質，促進土壤生物多樣性恢復。針對污染和退化耕地，研發功能型微生物制劑，如固氮菌、解磷菌、叢枝菌根真菌等有益微生物，通過生物接種強化技術提高土壤固氮、解磷、解鉀等功能。 ② 農田生物群落結構優化與生態平衡調控技術推廣應用。建立以輪作與生物多樣性保護為核心的可持續耕作模式，如實施“糧 - 豆 - 綠肥”三年輪作制，既可降低土傳病害風險，又能維持土壤微生物區系多樣性。針對設施農業區土壤微生態退化問題，開發專用土壤生物調理劑和微生物復合肥料，培育土壤有益微生物，調控土壤食物網結構。

4 結語

綜上所述，耕地污染已成為威脅我國糧食質量安全的重大隱患，其中重金屬污染、土壤酸堿失衡、農藥殘留與有機污染物以及微生態系統破壞是當前面臨的主要挑戰。應對這些問題需構建全鏈條風險管控體系，包括重金屬污染的分區分類管控、耐污染作物品種選育等措施。只有通過源頭防控、過程管理與末端治理相結合的系統性策略，才能實現污染耕地的安全利用和糧食質量安全的有效保障，為我國糧食安全戰略提供堅實支撐。

參考文獻

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[4] 陳浮， 曾思燕， 馬靜， 等. 多情景模擬休耕對中國糧食安全的影響 [J]. 中國土地科學 ，2023，37（1）：90-101.

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