吉林省受污染耕地治理修复技术探析

吕雯迪

（吉林省农业环境保护与农村能源管理总站，吉林长春 130000）

吉林省是农业大省，是我国重要的商品粮生产基地。吉林省耕地面积大，黑土地等优质耕地资源丰富，拥有发展现代农业的资源禀赋。但随着工业发展、病虫害防治技术更新等，部分对农作物和人体健康具有危害的重金属元素进入耕地土壤，造成了耕地土壤重金属污染，并导致农产品重金属污染物含量超出安全标准。目前，吉林省耕地土壤质量总体良好，但局部存在污染问题。《吉林省“十四五”推进农业农村现代化规划》提出，要“继续落实受污染耕地安全利用和严格管控措施，有序提高受污染耕地安全利用率”[1]。在治理工作中，相关部门和工作人员要根据受污染耕地的实际情况，科学选择适用的治理修复技术，降低土壤中的重金属有效活性及含量，确保农产品质量安全。

1 修复现状

近年来，吉林省按照农业农村部和生态环境部相关工作部署，围绕受污染耕地治理修复开展了大量工作，并取得了显著成效。2020 年底，吉林省农业部门完成60个县（市、区）的耕地质量类别划分，将该省耕地划分为优先保护类耕地、安全利用类耕地及严格管控类耕地；并根据污染物种类、分布、浓度等特征，针对不同耕地分门别类地制订了修复方案，确定了相应的技术方案。2020—2022年，吉林省38个有受污染耕地管控任务的县（市、区），安全利用类和风险管控类措施100%落地[2]。吉林省农业环境保护与农村能源管理总站统计数据显示，2022 年该省受污染耕地安全利用工作中，安全利用类耕地落实农艺调控类技术措施占比84.10%，土壤改良技术措施占比0.14%，微生物修复等其他措施占比15.76%；严格管控类耕地落实种植结构调整占比18.64%，耕地利用变更为非耕地占比5.64%，土壤调理剂等其他措施占比71.47%。受污染耕地治理修复工作的有效开展，为吉林省耕地保护利用、增加粮食产量、推进“千亿斤粮食”工程做出了积极贡献。

2 修复技术

在受污染耕地治理修复工作中，吉林省农业部门主要采用了品种调整、种植结构调整、叶面调控技术及使用土壤调理剂等措施，针对不同类型的受污染耕地进行治理。在实施过程中，需要注意各项技术的操作流程和要点，确保治理修复效果。

2.1 品种调整

2.1.1 原理

品种调整属于受污染耕地土壤植物修复技术。品种调整治理修复受污染耕地土壤的原理是利用同一种类作物的不同品种间对重金属积累存在的显著差异，以低积累作物品种替代高积累作物品种，降低作物生长、产量的受影响程度，并抵制重金属进入食物链或减少进入食物链的量，进而降低可食用部位受污染的风险。目前，品种调整已经成为受污染耕地安全利用的重要措施之一[3]。

2.1.2 技术关键

该措施的关键是筛选重金属低积累作物品种，尤其是要筛选出可食用部位对重金属吸收少、积累少的作物品种。目前，吉林省针对受污染耕地的实际及适生主栽农作物，筛选出多种特定条件下重金属低积累的作物品种。其中，玉米品种有吉单953、翔玉998、天育108、天育918、吉单63及优旗698等；水稻品种有吉大319、吉大188、吉农大667、吉粳830、宏科181、长乐520 及中科发5 号等。在治理实践中，要抓好作物抚育管理，耕种中严禁使用带有污染物的农业投入品，防止造成新的污染，降低修复效果。

2.1.3 适用范围

品种调整措施适用于轻、中度重金属污染耕地土壤的治理修复。开展治理修复工作的地区，应根据当地自然条件选择生长习性、熟期适宜的品种替代高积累作物品种或普通品种。品种调整措施对环境友好，且成本较低、易于操作，但对受污染耕地土壤的修复周期较长，轻度污染的地块一般需3～8年时间。

2.2 种植结构调整

2.2.1 原理

种植结构调整属于受污染耕地土壤植物修复技术。种植结构调整修复受污染耕地土壤的原理是利用不同作物种类间拮抗重金属毒性的差异，使用拮抗重金属毒性的作物种类替代不拮抗重金属毒性的作物种类，实现对受污染耕地的安全利用，并借助拮抗重金属毒性作物的吸收、修复作用，实现受污染耕地土壤的治理。

2.2.2 技术关键

该措施的关键是对拮抗重金属毒性的作物种类进行筛选，并确定适宜土壤治理区域种植的作物品种。以镉污染水田土壤的治理修复为例，在采用品种调整措施仍无法保证农产品质量安全的情况下，可改种拮抗重金属毒性的旱地农作物或果树，以实现对受污染耕地的安全利用。目前，可替代水稻在受污染耕地上种植的旱地农作物有玉米、大豆、花生、向日葵等。玉米、大豆、向日葵等作物体内，镉的富集部位主要是根、茎、叶，籽粒中镉的含量基本在食用安全标准以内[4-6]。尤其是重金属低积累的玉米品种，镉在秸秆中的含量高于籽粒20 倍左右[7]。可替代水稻且适宜种植的果树有苹果、梨、葡萄等。这些果树对镉的吸收量较小，且果实中镉的含量水平低于食用安全标准，对人体健康不存在风险[8]。但需注意的是，在种植过程中禁止使用带有污染物的农业投入品，以免影响治理效果。

2.2.3 适用范围

种植结构调整措施适用于土壤全镉浓度大于1 mg·kg-1且土壤pH 值小于6.0 的受污染耕地，这些耕地在采取品种调整措施无效的情况下，需要进行种植结构调整。

2.3 叶面调控技术

2.3.1 原理

叶面调控技术属于受污染耕地土壤修复农艺类技术。叶面调控技术修复受污染耕地土壤的原理是通过向作物叶面喷施硒、锌、硅等有益元素，提高作物的抗逆性，抑制重金属从作物根系向可食用部位的转移，从而使作物可食用部位的重金属含量符合可食用标准。研究表明，为作物提供适当浓度的外源硒，能直接抑制作物对镉的吸收，并减少镉从根系向地上部位的转运量[9]；提供外源性锌，能改变作物体内重金属的转运系数，减少作物对重金属的吸收、积累[10]；提供外源性硅，能增强作物抗性，有效缓解重金属胁迫对植物生长的抑制作用，减少作物对重金属的吸收，从而实现受污染耕地的安全利用[11]。

2.3.2 技术关键

该措施的关键是使用含有可溶性硒、可溶性锌、可溶性硅的叶面阻控剂，并根据作物种类、土壤中有效硅等元素的含量进行药剂组合。例如，在治理有效硅、有效锌缺乏的镉污染稻田时，可使用含有氨基酸、锌、硼、有机硒的叶面阻控剂，在拔节期至灌浆期喷施[12]。吉林省受污染耕地土壤治理修复中，对玉米和水稻分别采用相应的叶面阻控剂。玉米使用了硅酸盐和硅肥2 种药剂，在玉米苗期、拔节期、大喇叭口期各喷施1次，每次每667 m2用硅酸盐50～100 g或硅肥兑水50～100 kg，对叶面进行喷雾，有效降低了玉米对土壤中重金属的吸收和运输，提高了玉米的抗逆性和产量，降低了玉米植株和果实中重金属的积累。水稻则使用“降镉灵”叶面阻控剂（水稻型），在拔节期和灌浆期各喷施1次，每次每667 m2用500 mL，人工兑水25.0～50.0 kg 喷雾，无人机兑水2.5～5.0 kg喷雾。如果耕地污染程度较重，可增加喷施次数1～2次。

2.3.3 适用范围

叶面调控技术适用于pH 小于6.5 的镉污染酸性农田，特别是有效硅、有效锌缺乏的镉污染稻田。该方法简单易行，但如果稻田土壤中砷含量超标，则不适用该技术，而应使用土壤调理剂进行治理修复。

2.4 使用土壤调理剂

2.4.1 原理

使用土壤调理剂属于受污染耕地土壤化学修复技术，即化学钝化修复技术。使用土壤调理剂修复受污染耕地土壤的原理是向土壤中添加钝化材料，利用离子交换吸附、氧化还原等化学反应，将重金属离子转化为化学性质不活泼形态，降低重金属离子的可移动性和溶解性，从而阻止重金属离子从土壤向作物体内迁移，减少作物地上部位的重金属积累。

2.4.2 技术关键

该措施的关键是确定土壤中重金属种类并选择适合的钝化材料，以及钝化材料与土壤的混合比例。目前，筛选出的有效土壤调理剂主要有海泡石、蒙脱土、硅藻土、沸石、生物炭、腐植酸、石灰、硫酸亚铁及畜禽粪便等[13-15]。土壤调理剂的使用量一般为每667 m2100～300 kg。

2.4.3 适用范围

土壤调理剂适用于农艺修复无效且土壤单一污染物的污染指数大于1.5 的耕地，对酸性受污染耕地土壤的治理效果最佳。在治理实践中，要加强治理过程中对土壤指数的监测，避免因剂量过大造成二次污染。

3 结语

受污染耕地土壤治理修复工作，事关农产品质量安全和人体健康，是耕地永续利用和农业高质量发展的重要保障。笔者介绍了吉林省受污染耕地治理修复所采用的主要技术措施，包括品种调整、种植结构调整、叶面调控技术及使用土壤调理剂。在实施治理修复措施时，所使用的投入品要符合相关标准的规定，禁止使用重金属超标的投入品和不符合规定的肥料，避免对作物产生不良影响和二次污染，为耕地保护和农业可持续发展提供支持。