代子雯 馮翔 盧期強(qiáng) 甘強(qiáng) 王玲

摘要：本文對(duì)農(nóng)業(yè)土壤污染來源及防治措施進(jìn)行評(píng)述。在系統(tǒng)闡述農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中不當(dāng)農(nóng)事活動(dòng)造成土壤環(huán)境污染的基礎(chǔ)上，對(duì)土壤污染機(jī)制的研究概況進(jìn)行了陳述，提出了防治農(nóng)業(yè)土壤污染的技術(shù)措施，為解決農(nóng)田土壤污染及生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展提供參考。

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)；土壤污染；防治措施

中圖分類號(hào)：X53?文獻(xiàn)識(shí)別碼：A?文獻(xiàn)編號(hào)：1005-6114（2024）03-015-04

農(nóng)業(yè)活動(dòng)是人類社會(huì)至關(guān)重要的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)之一。然而，隨著農(nóng)業(yè)技術(shù)的發(fā)展和農(nóng)作物需求的不斷增長，農(nóng)事活動(dòng)也帶來了一系列環(huán)境問題，土壤污染就是其中之一，其對(duì)生態(tài)環(huán)境和人類健康產(chǎn)生了重要影響。為了減少和防治土壤污染，需要采取一系列措施，同時(shí)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)土壤污染的監(jiān)測和評(píng)估，制定有效的防治措施。本文介紹了農(nóng)業(yè)活動(dòng)中土壤污染的來源及其污染機(jī)制，提出農(nóng)田土壤污染的相關(guān)防治措施，以期為解決農(nóng)田土壤污染提供思路。

1?污染來源與成因

1.1?農(nóng)業(yè)化學(xué)品使用

施用過量的氮肥會(huì)降低土壤的pH值，導(dǎo)致土壤酸化，進(jìn)而影響土壤微生物的生存與活動(dòng)。農(nóng)藥的廣泛使用對(duì)土壤微生物產(chǎn)生了負(fù)面影響，會(huì)抑制土壤中部分微生物的生長，破壞土壤微生物群落的結(jié)構(gòu)和功能，影響土壤的生物活性和生態(tài)功能。進(jìn)而導(dǎo)致土壤質(zhì)量與生物多樣性下降，直接影響農(nóng)作物的健康和生長。

1.2?養(yǎng)殖業(yè)廢棄物

養(yǎng)殖業(yè)是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中重要的一環(huán)，但也會(huì)產(chǎn)生大量的廢棄物和糞便，造成土壤污染。這些廢棄物中含有豐富的養(yǎng)分和微生物，如果一次性過量施用，容易造成土壤中養(yǎng)分的不平衡，對(duì)植物生長產(chǎn)生不利影響；同時(shí)，糞便中存在病原微生物和抗生素殘留，如果不經(jīng)過適當(dāng)處理就直接施用，會(huì)使殘留物進(jìn)入土壤被根系吸收，降低農(nóng)作物品質(zhì)。

1.3?農(nóng)作物秸稈焚燒

農(nóng)作物秸稈焚燒是傳統(tǒng)的處理方法，即將莊稼秸稈在野外進(jìn)行無控制的焚燒。焚燒秸稈不僅造成了資源浪費(fèi)，還對(duì)環(huán)境造成了巨大的威脅，在一定程度上影響了土壤生態(tài)系統(tǒng)。有研究表明，秸稈焚燒可降低土壤微生物活性與數(shù)量，增加土傳病的發(fā)病率［1］；破壞土壤結(jié)構(gòu)，加重土壤板結(jié)［2］，造成農(nóng)田質(zhì)量下降，最終影響農(nóng)作物產(chǎn)量。

1.4?農(nóng)田灌溉水質(zhì)

使用高鹽分水進(jìn)行農(nóng)田灌溉時(shí)，過多的鹽分會(huì)在土壤中積累，導(dǎo)致土壤鹽堿化；此外，優(yōu)質(zhì)灌溉水不足也會(huì)導(dǎo)致農(nóng)民使用污水和含有農(nóng)藥、化肥等有害物質(zhì)的水用于灌溉，進(jìn)一步惡化土壤質(zhì)量。農(nóng)田灌溉水質(zhì)的污染會(huì)對(duì)作物生長和質(zhì)量產(chǎn)生負(fù)面影響。受污染灌溉水中含有過量的重金屬、農(nóng)藥、化肥殘留和有機(jī)污染物，會(huì)直接進(jìn)入農(nóng)作物的根系和組織中，對(duì)其生長和發(fā)育產(chǎn)生毒害作用。有毒物質(zhì)的積累可能導(dǎo)致農(nóng)作物的營養(yǎng)成分減少、品質(zhì)下降，甚至對(duì)人體健康產(chǎn)生風(fēng)險(xiǎn)。

2?土壤污染修復(fù)機(jī)制

2.1?化學(xué)物質(zhì)轉(zhuǎn)化與遷移

2.1.1?吸附和解吸作用

土壤顆粒表面具有許多帶電位點(diǎn)［3］，通過靜電作用可以與不同電荷的化學(xué)物質(zhì)相互作用。正電荷的物質(zhì)在土壤顆粒表面上受到吸引，而負(fù)電荷的物質(zhì)則受到排斥，這種吸附作用可以使化學(xué)物質(zhì)在土壤中穩(wěn)定存留，減少其遷移和對(duì)環(huán)境的危害，其強(qiáng)度取決于土壤和化學(xué)物質(zhì)的特性，如土壤pH值、有機(jī)質(zhì)含量、顆粒大小和化學(xué)物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)等。一般來說，親水性物質(zhì)在土壤中的吸附作用較弱，易于遷移和溶解，而疏水性物質(zhì)在土壤中的吸附作用較強(qiáng)，更難遷移。

解吸作用受土壤濕度、溫度、pH值和有機(jī)質(zhì)的影響。較高的濕度和溫度能夠促進(jìn)解吸作用，使吸附在固相中的化學(xué)物質(zhì)重新溶解，從而加速其在土壤中的遷移。

2.1.2?溶解和沉淀作用

pH值對(duì)土壤中化學(xué)物質(zhì)的溶解和沉淀作用有重要影響［4］。酸性條件下，土壤中的鋁、錳和鐵等金屬離子容易溶解；堿性條件下，溶解的金屬離子則更容易沉淀。此外，有機(jī)質(zhì)能夠與金屬離子形成絡(luò)合物［5］，增加其在溶液中的溶解度；同時(shí)，有機(jī)質(zhì)也可與溶解的金屬離子一起吸附到土壤顆粒上，從而促使金屬離子形成沉淀。

2.1.3?離子交換作用

一般來說，土壤的粘粒含量越高，其吸附離子的能力越強(qiáng)，同時(shí)也意味著土壤中化學(xué)物質(zhì)的遷移性越低。土壤pH值是另一個(gè)影響離子交換作用的重要因素，酸性土壤中，氫離子（H+）會(huì)與土壤顆粒表面的離子交換位點(diǎn)競爭，從而導(dǎo)致離子交換能力降低；堿性土壤中，氫氧根離子（OH-）的存在則促進(jìn)了離子交換作用。正常情況下，土壤中吸附態(tài)的化學(xué)物質(zhì)會(huì)隨水分的流動(dòng)遷移到土壤深層或地下水中。一旦土壤中離子濃度增加，或在水分充沛的條件下，溶解態(tài)離子會(huì)與土壤顆粒交換，并被吸附在固相上，減少其遷移性。

2.2?土壤微生物的作用與影響

2.2.1?好氧菌和厭氧菌

微生物在土壤中扮演著重要的角色，能參與多種土壤生物地球化學(xué)循環(huán)過程。好氧菌通過呼吸過程將有機(jī)物質(zhì)分解為二氧化碳、水和能量［6］，其中一部分被用于微生物自身生長和維持生命活動(dòng)，另一部分則釋放到土壤中；而一些厭氧菌能夠利用硫酸鹽、氮氧化物和鐵等物質(zhì)作為氧化劑代謝有機(jī)物質(zhì)［7］，這些過程被稱為硫酸鹽還原、反硝化和鐵還原等。

2.2.2?污染物降解過程

許多有機(jī)污染物如石油烴類和農(nóng)藥等都可以作為微生物的營養(yǎng)源或能源，被微生物利用進(jìn)行生長和代謝，并最終降解為無害物質(zhì)［8］。微生物降解污染物的過程主要通過有兩個(gè)，一是通過生物吸附，在微生物表面吸附污染物，然后進(jìn)行代謝降解；二是通過微生物酶的作用，將污染物分解為較小分子，進(jìn)而被微生物利用。

2.3?植物吸收和污染物積累過程

植物在土壤中吸收和積累污染物是土壤修復(fù)和重金屬污染控制的重要機(jī)制之一。植物通過根系吸收土壤中的污染物，將其轉(zhuǎn)運(yùn)至植物體內(nèi)不同的組織中，最終影響植物生長和產(chǎn)量。

2.3.1?根際環(huán)境對(duì)植物吸收的影響

根際環(huán)境是根系周圍的土壤環(huán)境，包括土壤團(tuán)聚體、土壤濕度、pH值和根際微生物等［9］。其中，土壤團(tuán)聚體對(duì)污染物的吸附作用可能減少其可供植物吸收的數(shù)量；適度的土壤濕度和水分狀態(tài)有利于植物根系吸收污染物，而過低或過高的濕度則會(huì)影響植物吸收能力。足夠的土壤水分可以促進(jìn)植物生長和營養(yǎng)吸收，從而加強(qiáng)污染物的吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)；此外，根際微生物也對(duì)植物吸收污染物有一定影響。一些根際微生物具有生物降解能力，可以降解土壤中的有機(jī)污染物，并與植物共生，提高植物吸收能力。

2.3.2?植物體內(nèi)污染物分布與積累

植物體內(nèi)吸收的污染物會(huì)在不同組織中積累，最終影響植物生長和產(chǎn)量。通常，植物主要通過根系吸收土壤中的污染物，通過木質(zhì)部與韌皮部運(yùn)輸，轉(zhuǎn)運(yùn)到地上部分的非營養(yǎng)組織中［10］。葉片是植物吸收和積累污染物的主要組織之一，其通過氣孔和葉表面直接與大氣中的污染物進(jìn)行氣體交換，進(jìn)而積累一部分污染物。有些污染物直接在葉片上沉積，而有些則通過根系吸收后在植物體內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)到葉片上。葉片中的污染物可以通過光合作用和氣孔開合調(diào)節(jié)來影響植物的生長和光合產(chǎn)物的合成。莖也是植物吸收和積累污染物的重要組織，在根系吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)污染物的過程中，一部分污染物會(huì)通過植物的維管束系統(tǒng)分布到莖中。莖中的污染物可以長期穩(wěn)定存在，對(duì)植物生長和發(fā)育產(chǎn)生影響。

3?防治措施

3.1?加強(qiáng)生態(tài)農(nóng)業(yè)推廣和藥肥使用管理

3.1.1?推廣有機(jī)農(nóng)業(yè)和生態(tài)農(nóng)業(yè)模式

有機(jī)農(nóng)業(yè)模式是指盡可能地利用自然資源和生物過程，不使用合成化肥和化學(xué)農(nóng)藥，而是通過有機(jī)肥料和生物農(nóng)藥來提高土壤肥力和農(nóng)作物的抗病蟲害能力。有機(jī)農(nóng)業(yè)模式還注重土壤改良，采用輪作、翻耕和覆蓋等措施，提高土壤的保水能力和養(yǎng)分供應(yīng)能力［11］。

生態(tài)農(nóng)業(yè)模式則更注重生態(tài)系統(tǒng)的平衡和循環(huán)利用，即通過調(diào)整農(nóng)作物結(jié)構(gòu)、增加生物多樣性，建立生物農(nóng)藥網(wǎng)絡(luò)和生物肥料網(wǎng)絡(luò)，降低農(nóng)作物的整體病蟲害風(fēng)險(xiǎn)，減少農(nóng)藥使用。生態(tài)農(nóng)業(yè)模式還需要注重土壤質(zhì)量管理，通過合理耕作和農(nóng)作物輪換等手段，增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，提高土壤養(yǎng)分和保水能力。

3.1.2?控制藥肥施用量和使用頻率

合理使用化肥和農(nóng)藥是減少土壤污染的重要措施。根據(jù)農(nóng)作物需求和土壤養(yǎng)分狀況，合理控制施用化肥和農(nóng)藥的量和頻率，避免過度使用導(dǎo)致土壤污染。

根據(jù)土壤檢測結(jié)果和農(nóng)作物需要進(jìn)行科學(xué)施肥。建立合理的肥料施用計(jì)劃，根據(jù)農(nóng)作物生長期和需要進(jìn)行分段施肥，還可以采取措施如分層施肥、滴灌等，減少肥料的流失和浪費(fèi)。根據(jù)病蟲害發(fā)生程度和防控需要合理使用農(nóng)藥，選擇適宜的農(nóng)藥種類，并按照標(biāo)簽說明正確使用；此外，還應(yīng)注意農(nóng)藥的噴霧時(shí)間和頻率，避免頻繁噴藥造成農(nóng)田持續(xù)污染。

3.2?推廣畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源化利用技術(shù)

3.2.1?建設(shè)畜禽養(yǎng)殖廢棄物處理設(shè)施

目前，畜禽養(yǎng)殖廢棄物處理主要依靠糞便和廢棄物的堆肥處理［12］。然而，這種方式存在處理效果不佳、污染物釋放不徹底等問題。因此，建設(shè)科學(xué)、高效、環(huán)保的處理設(shè)施勢在必行。一種常見的處理設(shè)施是濕式糞污處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過利用合適的微生物和生物處理方法，將畜禽養(yǎng)殖廢棄物進(jìn)行降解和轉(zhuǎn)化，這種處理方式不僅能夠減少氣味和污染物的排放，還能夠獲得有機(jī)肥料和能夠應(yīng)用于農(nóng)田的灌溉水；另一種處理方式是干式糞污處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)將廢棄物進(jìn)行干燥處理，以達(dá)到減少污染物釋放和提高資源利用率的目的。干式處理系統(tǒng)能夠?qū)⑿笄蒺B(yǎng)殖廢棄物轉(zhuǎn)化為燃料顆粒、有機(jī)肥料和其他高值化合物。

3.2.2?發(fā)展有機(jī)肥料產(chǎn)業(yè)以提高資源利用率

發(fā)展有機(jī)肥料產(chǎn)業(yè)，將畜禽養(yǎng)殖廢棄物轉(zhuǎn)化為有機(jī)肥料，不僅可以減少農(nóng)業(yè)活動(dòng)對(duì)化肥的依賴以及化肥的使用量，還可以解決畜禽養(yǎng)殖廢棄物處理的問題，降低土壤污染的風(fēng)險(xiǎn)，提高資源利用率，保證了生態(tài)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

3.3?加強(qiáng)農(nóng)作物秸稈處理與利用技術(shù)研究

3.3.1?推廣秸稈還田技術(shù)，提高土壤肥力

秸稈還田技術(shù)是一種將農(nóng)作物秸稈留在田間，通過微生物降解和分解轉(zhuǎn)化為有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分，從而提高土壤肥力和改善土壤結(jié)構(gòu)的方法。秸稈中含有豐富的碳、氮、磷、鉀等元素，通過秸稈還田可以實(shí)現(xiàn)這些養(yǎng)分的循環(huán)利用；此外，秸稈還可以保護(hù)土壤免受風(fēng)蝕和水蝕的侵害，改善土壤結(jié)構(gòu)，增加土壤的保水能力。

3.3.2?發(fā)展生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)，實(shí)現(xiàn)資源循環(huán)利用

農(nóng)作物秸稈是一種潛在的生物質(zhì)能源資源，其含有豐富的可再生碳、氫和氧元素。通過將秸稈轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)能源，可以實(shí)現(xiàn)資源的循環(huán)利用，減少對(duì)化石能源的依賴，同時(shí)減少溫室氣體排放。

一是秸稈飼料化利用［13］。通過對(duì)秸稈進(jìn)行物理處理（減小體積）——化學(xué)處理（打破纖維素、木質(zhì)素形成的營養(yǎng)障礙）——生物學(xué)處理（黃貯、發(fā)酵等），制成反芻動(dòng)物可食用的粗飼料。

二是秸稈生物質(zhì)燃料利用。秸稈可以通過碳化、氣化等技術(shù)轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)燃料，如生物質(zhì)炭、生物質(zhì)氣等；這些生物質(zhì)燃料不僅能夠替代傳統(tǒng)的化石能源，還能減少對(duì)環(huán)境的污染，并可用于農(nóng)村烹飪、民生燃?xì)夂统擎?zhèn)供熱等領(lǐng)域。

三是秸稈生物質(zhì)發(fā)電的開發(fā)利用。通過將秸稈燃燒發(fā)電或生物質(zhì)發(fā)酵發(fā)電，將農(nóng)作物秸稈轉(zhuǎn)化為電能，提供清潔能源。秸稈生物質(zhì)發(fā)電還可以促進(jìn)農(nóng)村電網(wǎng)建設(shè)和農(nóng)民收入增加，同時(shí)降低溫室氣體排放和環(huán)境污染。

3.4?加強(qiáng)農(nóng)田灌溉水質(zhì)監(jiān)測和管理

3.4.1?制定合理灌溉方案，減少污水排放量

合理的灌溉方案需考慮作物需水量、土壤水分狀況和降雨情況等因素，以確保農(nóng)田合理利用水資源并減少污水排放。

一是合理確定灌溉量。根據(jù)作物生長階段、土壤水分含量和降雨情況等因素，制定合理的灌溉方案，將灌溉量控制在作物所需的水分范圍內(nèi)，避免過度灌溉和無效灌溉，減少水分浪費(fèi)和污水產(chǎn)生。

二是優(yōu)化灌溉方式。選擇合適的灌溉方式，如滴灌、噴灌、雨水收集等，以最大限度地提高水的利用效率。滴灌和噴灌等局部灌溉方式可以直接將水送到作物根際，減少水分蒸發(fā)和土壤水分浪費(fèi)；利用收集系統(tǒng)收集的雨水作為灌溉水源，可減少對(duì)地下水和河庫水的需求。

三是調(diào)整灌溉時(shí)間和頻率。根據(jù)作物生長需要和土壤水分狀況，確定合理的灌溉時(shí)間和頻率，避免在高溫和風(fēng)速較高的時(shí)段進(jìn)行灌溉，以減少水分蒸發(fā)損失。注意作物的生長階段和土壤水分的變化，及時(shí)調(diào)整灌溉時(shí)間和頻率，避免水分過度或不足。

3.4.2?完善農(nóng)田排水系統(tǒng)，減少地下水污染風(fēng)險(xiǎn)

完善農(nóng)田排水系統(tǒng)是減少地下水污染風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)鍵措施之一。農(nóng)田排水系統(tǒng)的建設(shè)可以收集和處理農(nóng)田中的污水，避免其直接排放到地下水和河流中。

一是建設(shè)農(nóng)田排水管網(wǎng)，收集和引導(dǎo)農(nóng)田中的污水，農(nóng)田排水管網(wǎng)應(yīng)合理布置，根據(jù)農(nóng)田的地形、土壤性質(zhì)和排水需求等因素進(jìn)行設(shè)計(jì)，將污水收集起來便于處理。

二是建立農(nóng)田污水處理設(shè)施，在農(nóng)田排水管網(wǎng)中設(shè)置污水處理設(shè)施，對(duì)污水進(jìn)行處理。常見的污水處理技術(shù)包括物理處理、生物處理和化學(xué)處理等，通過這些處理過程，可以將農(nóng)田污水中的懸浮物、有機(jī)物和養(yǎng)分去除或降低至合理水平。

4?結(jié)語

防治農(nóng)業(yè)活動(dòng)引起的土壤污染是保護(hù)土壤質(zhì)量和促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要任務(wù)。通過合理施肥、減少化肥和農(nóng)藥使用、加強(qiáng)水土保持、合理利用畜禽養(yǎng)殖廢棄物等措施，可以減少土壤污染的發(fā)生和影響。未來的研究還需要進(jìn)一步關(guān)注農(nóng)業(yè)活動(dòng)對(duì)土壤污染的長期影響和演化機(jī)制，并加強(qiáng)新技術(shù)研發(fā)。

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