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。這也是導致我國近年來稻米Cd含量超標問題多發(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 含量超標問題不突出的主要原因之一。

氮肥施用不當、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含量超標問題多發(fā)的主要區(qū)域之一。

提高氮肥利用率，科學施用土壤改良劑，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)作物吸收和轉運中存在密切的消長關系。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與水稻吸收和轉運Cd 過程密切相關。我們在湖南省某地的調(diào)查也發(fā)現(xiàn)當土壤無定形錳（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Mnox提升至132mg·kg-1時，該風險概率降為29.3%。當前該地區(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含量大范圍超標的主要原因之一。

土壤鹽基離子的流失也是造成很多修復措施在實際應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效率和保障土壤生態(tài)系統(tǒng)的健康運轉。