1、農(nóng)田土壤酸化嚴重
農(nóng)田土壤酸化增強了土壤重金屬活性及其遷移和擴散能力，減弱了土壤—植物系統(tǒng)重金屬遷移屏障，加劇了重金屬污染的危害。Blake和Goulding在英國洛桑試驗站的研究指出，強酸性土壤（pH=4）在100年中活化了近60%~90%的土壤總鎘。Römkens等對臺灣土壤—水稻系統(tǒng)3198個樣品重金屬含量的調(diào)查顯示，大部分Cd含量超標(biāo)稻米產(chǎn)自土壤Cd含量不高卻嚴重酸化區(qū)域。我們對湖南省某地的調(diào)查也顯示在土壤pH＜5.5的菜地和水稻田中，蔬菜和稻米Cd含量超標(biāo)率分別為7.8%和89.4%；而在土壤pH＞6的菜地和水稻田中，蔬菜和稻米Cd 含量顯著降低至1.3%和32%。
 
我國土壤酸化面積近200萬hm2，近年來糧田、菜園和果園酸化趨勢均有增加。Guo等指出1980―2000年我國5種典型土壤pH降低范圍為0.13~0.8unit。其中水稻土酸化最為嚴重，1980―2000年水稻土pH年均下降速率為0.012unit。而1988―2013年，水稻土pH年均下降速率上升至0.023unit。這也是導(dǎo)致我國近年來稻米Cd含量超標(biāo)問題多發(fā)，而同樣以水稻為主要農(nóng)作物的其他亞洲國家（泰國、韓國、日本等）稻米Cd 含量超標(biāo)問題不突出的主要原因之一。

氮肥施用不當(dāng)、連作種植致酸作物及酸沉降是造成我國農(nóng)田土壤酸化的主要原因。近30年來我國氮肥施用總量增長了近200%，年氮肥消費量占到全世界氮肥總量的34%。而每增施100kg·hm-2的氮肥，水稻土pH就下降0.65 unit。我國每年通過各種途經(jīng)損失的氮量占到總氮量的52%，據(jù)估算因氮損失每年向土壤釋放2×104~2.2×105 mol·hm-2的H+，為酸沉降的10倍~100倍。連年重茬種植單一致酸農(nóng)作物進一步加速了農(nóng)田土壤酸化。據(jù)估算我國每年有超過20t hm-1 的干物質(zhì)生物量被收獲，導(dǎo)致大量鹽基離子被從土壤中移除，并產(chǎn)生1.5×103~2×103 mol·h-2的H+。酸雨是酸沉降的主要形式。作為世界第三大酸雨區(qū)，酸雨覆蓋面積占到我國國土的40%。華中酸雨區(qū)（以長沙、株洲，贛州和南昌為中心）酸雨頻率高達90%以上，這些地區(qū)也是近年來稻米Cd含量超標(biāo)問題多發(fā)的主要區(qū)域之一。

提高氮肥利用率，科學(xué)施用土壤改良劑，加強作物致酸研究和控制氮、硫污染物排放可助于緩解我國農(nóng)田土壤酸化問題。

2、土壤元素失衡
土壤生態(tài)系統(tǒng)中一些鹽基離子與重金屬元素在農(nóng)作物吸收和轉(zhuǎn)運中存在密切的消長關(guān)系。長期不合理的耕作制度會造成農(nóng)田土壤鹽基離子大量流失，進一步增加了農(nóng)作物對重金屬的累積風(fēng)險。劉春生等指出經(jīng)酸雨淋溶的土壤在10 年中淋失K+、Na+、Ca2+和Mg2+總量分別為530、567、5071和781 mg·kg-1。Wang等指出長江三角洲地區(qū)60.7%的農(nóng)田Ca2+流失嚴重，這些土壤中收獲的小麥對Cd和Ni的累積量分別是富Ca2+土壤中收獲的小麥對Cd和Ni累積量的2倍和3倍。

Yang等于近年發(fā)現(xiàn)了調(diào)控水稻根部吸收Mn2＋和Cd2＋的關(guān)鍵抗性蛋白基因（OsNRAmp5），從分子層面揭示了土壤Mn與水稻吸收和轉(zhuǎn)運Cd 過程密切相關(guān)。我們在湖南省某地的調(diào)查也發(fā)現(xiàn)當(dāng)土壤無定形錳（Mnox）低于82 mg·kg-1時，稻米Cd富集因子（PUF）大于1的概率高達83.8%，而當(dāng)Mnox提升至132mg·kg-1時，該風(fēng)險概率降為29.3%。當(dāng)前該地區(qū)土壤Mn平均含量只有248 mg·kg-1，顯著低于湖南省土壤Mn 背景值（459 mg·kg-1）。我們通過大田實驗進一步驗證了增施Mn肥（MnSO4）可有效降低稻米Cd 超標(biāo)率（從100%降至33.3%）。因此土壤Mn的嚴重流失是造成該地區(qū)稻米Cd含量大范圍超標(biāo)的主要原因之一。

土壤鹽基離子的流失也是造成很多修復(fù)措施在實際應(yīng)用時效果不佳的主要原因之一。重建土壤元素平衡有助于提升土壤修復(fù)效率和保障土壤生態(tài)系統(tǒng)的健康運轉(zhuǎn)。