《農業環境科學學報》2020年刊出論文簡評

蔡祖聰

（南京師范大學地理科學學院，南京210046）

2020年是的極一為年不，是平凡必將載入史冊的一年。由于新冠疫情，全球范圍的人類生活受到了極大的影響，科學研究也不例外，至今仍未恢復。有黨的正確領導，有優越的社會制度，有政府的有力管控，有全國人民的自覺配合和自我約束，我國從最初的疫情猛烈沖擊中很快恢復了過來，成為全球抗疫的表率。當前我國的疫情雖仍有起伏，但已總體可控。在廣大作者和審稿人的堅定支持之下，通過編委和編輯部同仁的共同努力，《農業環境科學學報》（以下簡稱《學報》）在這不平凡的2020年，按時且高質量地完成了12期的出版任務，共發表論文317篇，其中兩期專刊發表論文70篇，分別為第4期“農業與全球變化”?？?8篇）和第10期“農業面源和重金屬污染農田綜合防治與修復技術研發”重點專項?？?2篇）。借此機會，真誠地感謝始終關心、愛護和支持《學報》和為之付出辛勤勞動的各位領導和朋友。

2020年《學報》共開設了12個欄目，包括專論與綜述、污染生態、土壤環境、水環境、水產環境、廢棄物處理及資源化利用、碳氮循環、面源污染、環境影響評價、農業與全球變化、畜禽環境和分析方法。其中，土壤污染欄目發表論文84篇，發文量最大，其次為污染生態欄目，發表論文45篇，水環境欄目發表論文38篇，廢棄物處理及資源化利用欄目發表論文26篇。農業面源污染是農業環境科學的重要研究領域，2020年除專刊外，面源污染欄目還發表了10篇相關的文章。環境科學的發展在相當程度上有賴于分析方法的進步，但我國在相當長時間內未高度重視創新性分析方法的研究。甚為可喜的是2020年在分析方法欄目發表了5篇文章，內容涉及環境中四溴雙酚A類阻燃劑檢測，水體中微囊藻毒素、芳香胺和鉛的檢測，土壤和大米中得克隆的檢測等。

就污染物質分類，重金屬仍然是最受關注的污染物，發文量為93篇，與2019年的發文量相當；涉及生物炭的論文達47篇，較2019年的34篇又有較大的增加。其次是溫室氣體，共發表38篇。值得注意的是，抗生素正在成為新的熱點，2020年涉及抗生素的論文達17篇，較2019年的9篇增加了近一倍。正如預料的那樣，涉及微塑料的論文繼續增加，2020年發表的文章達到9篇，較2019年的4篇翻了一番多。本文按農業環境領域關注的主要物質類型，對2020年發表的文章作一簡單評述，不當之處，敬請批評指正。

1.重金屬。重金屬是最受重視的農業環境污染物質，涉及重金屬的論文長期占據著《學報》發表論文量排名的主導地位。土壤重金屬污染已經廣為人們所熟知，成為最受關注的土壤污染問題。2020年《學報》發表的文章涉及重金屬的毒性、含量和有效性、風險評價和修復等各個方面。在國家重點專項的資助下，產生了大量修復重金屬污染土壤的研究成果，其中鈍化（固化）劑的研發和鈍化效果的研究成果尤為豐富。閆淑蘭等[1]基于文獻分析，綜述了重金屬固化穩定化修復技術的發展狀況、研究熱點及發展趨勢。在不改變農用地屬性的前提下，鈍化土壤重金屬對作物的有效性是阻控重金屬元素進入農產品可食部分的有效措施。具有鈍化土壤重金屬作用的材料相當豐富，可以改變土壤酸堿性和氧化還原電位、增加吸附位、形成共沉淀及次生礦物的材料都有可能改變土壤重金屬的活性。2020年《學報》發表的用于鈍化土壤重金屬的材料包括石灰、黏土礦物和生物炭等。生物炭由于其較高的pH、較大的比表面積和較強的表面吸附性能，可以降低Cd的生物有效性。張瑩等[2]的研究表明，長期大量施用生物炭可增加土壤對Cd的吸附量，降低土壤Cd的有效性，抑制土壤Cd向稻麥遷移。事實上，2020年《學報》發表的涉及生物炭的文章，大多是將生物炭用作鈍化劑固化土壤重金屬。

重金屬鈍化和活化是兩個相反的可逆土壤過程，使用鈍化劑可以固化重金屬，但水分、溫度、作物等變化和施肥、耕作等均可能使鈍化的重金屬再次活化。此外，一般的鈍化劑，如生物炭、黏土礦物等并非專性鈍化重金屬，它們可以同時鈍化與重金屬性質相似的營養元素，降低營養元素的生物有效性，改變土壤理化性質。非常遺憾的是，當前關于土壤重金屬鈍化效果的研究成果多來之于短期的田間、溫室和實驗室試驗，尚未見田間長期試驗的觀察數據，而且較少涉及鈍化劑對其他營養元素有效性和土壤理化性質影響的研究結果。

土壤重金屬污染在我國已經成為全民關注的環境問題，因此，廣大科技工作者更有義務和責任客觀地反映我國土壤重金屬污染現狀和面臨的農產品安全風險。曹春等[3]的研究表明，污灌區生產的蔬菜存在極大的重金屬超標風險，應該引起高度重視。

因成土母質和成土條件的不同，不同類型的土壤其重金屬含量背景值相差巨大。我國土壤背景值調查顯示，表層土壤（A層）As含量范圍為0.01～62.6 mg·kg?1，Cd 0.001～13.4 mg·kg?1，Cr 2.20～1209 mg·kg?1，Hg 0.001～45.9 mg·kg?1，Pb 0.68～1 143 mg·kg?1[4]，最小值和最大值之間相差可達4個數量級，有相當數量的土壤樣點，其背景值遠超土壤重金屬污染標準。又由于土壤重金屬污染多以斑塊狀存在，且斑塊面積普遍較小，要客觀反映土壤重金屬污染狀況及其污染來源，必須建立能夠反映土壤重金屬污染分布特征的樣點布置方案和源解析方法。可喜的是，土壤重金屬污染調查采樣方案的研究開始受到重視，《學報》2020年發表了唐柜彪等[5]“農業用地土壤重金屬樣本點數據精化方法——以北京市順義區為例”的文章。伍海聞等[6]將數理統計方法與地統計方法相結合，較好地確定了西南某地區煙田土壤Ni、Pb、Zn、Cd和Hg的主要來源。

2.溫室氣體。我國已向國際社會宣布，力爭在2030年前將CO2排放達到峰值，努力爭取2060年前實現碳中和。農業是重要的溫室氣體排放源，溫室氣體中的CH4和N2O主要來之于農業。提高農田土壤有機碳含量既提高土壤肥力，又固定大氣CO2，是少數幾個可實現生產和環境雙贏的措施。所以，農業生產可以在我國CO2排放達峰和碳中和中發揮重要作用。另外，農業生產更依賴于氣候，更深刻地受全球氣候變化的影響。我國在農業溫室氣體排放領域進行了大量的研究，形成了一支高質量的研究團隊。《學報》在2020年組織了一期“農業與全球變化”的?？芯C述了農業與全球變化研究領域的研究進展，包括稻田、反芻動物和水產養殖系統的CH4排放，農田N2O排放，畜禽排泄堆放和處理過程中的CH4和N2O排放；氣候變化、大氣CO2濃度和O3濃度升高，紫外線增強等對農業生產的影響；減少農業門類溫室氣體排放的對策措施等。除此之外，2020年《學報》在農業與全球變化欄目還發表了多篇農業溫室氣體排放及減排的研究論文。碳氮循環欄目發表的文章，基本上也都涉及溫室氣體。

我國是蔬菜生產大國，蔬菜產量占世界的一半以上，這不僅保障了我國城鄉居民的“菜籃子”，而且為世界提供了大量的新鮮蔬菜。我國蔬菜生產的特點是復種指數高，肥料投入量大，因而其溫室氣體排放受到高度關注。2020年《學報》?？娃r業與全球變化欄目各發表了1篇有關蔬菜生產中溫室氣體排放的文章[7?8]。我國也是水產養殖大國。農業與全球變化?？采婕傲说B殖系統的溫室氣體排放，據初步估算[9]，全球淡水養殖系統CH4排放量為6.04 Tg，N2O排放量為36.7 Gg，我國是淡水養殖溫室氣體排放的主要貢獻者。

農業是一個特殊的門類，保障糧食安全是維持社會安定和發展的基礎。所以，任何減少農業溫室氣體排放的措施均應以不降低農作物和畜牧業產量為前提，在評估減排措施減少溫室氣體排放潛力時，首先應該考量該措施對產量的影響。?？l表的文章表明，提高養分利用率，特別是氮肥利用率，減少氮肥施用量，合理耕作，合理耦合水分和有機肥（秸稈還田）；改進飼料配方，科學處理畜禽排泄物等均具有減少農業溫室氣體排放量的潛力。

高度的時間和空間變異性是農業溫室氣體排放和減排效果的特點。這一特點不僅要求研究農業溫室氣體排放量時要有足夠的處理重復和測定時間重復，而且對空間和時間尺度擴展帶來了極大的挑戰，對排放量和減排效果的“可驗證”造成了極大的困難。2020年《學報》?？捌渌芯空撐木瓷婕皡^域尺度上農業溫室氣體排放量估算方法的研究進展。CO2排放量達峰和碳中和均要求有可驗證的排放量和減排效果估算方法。對此，應在現有估算方法的基礎上，創新思維，加大研究力度，力爭有所突破。

3.面源污染。農業面源污染是水體富營養化的主要養分來源之一。2020年《學報》將“農業面源和重金屬污染農田綜合防治與修復技術研發”重點專項的研究成果集結成?？l表，為讀者集中了解重點專項的研究成果提供了便利。但?？恼麓蠖嗌婕爸亟饘傥廴?，僅少部分涉及氮磷營養元素向水體輸入的研究論文。然而，面源污染欄目發表了10篇農業面源污染的論文，涉及面源污染的發生規律、影響因素、減少面源污染的措施和污染負荷的估算方法等。嚴磊等[10]分析了太湖流域雨養麥田徑流發生的時間特征，明確了發生徑流和面源污染的最小降水量范圍和徑流發生的高風險期。估算農業面源通常選擇流域尺度進行研究，2020年《學報》發表的面源污染研究成果，大多也出自流域尺度上的研究成果。值得一提的是，陳帥等[11]采用模型與實測數據結合的方法在村級水平上研究農業面源污染的方法。村是一個獨立的空間單元，具備農業面源污染的所有屬性，在村級尺度上研究面源污染是一種有益的嘗試。

4.抗生素和抗生素抗性基因（AGRs）。養殖業廣泛使用的抗生素通過飼料投喂或畜禽排泄物進入水體和土壤環境，成為重要的環境污染物?？股剡M入環境后的直接作用之一是誘導產生抗性基因，因而環境中抗生素和抗性基因污染引起了環境科學工作者的極大關注。胡小婕等[12]的專論文章，系統地介紹了環境和有毒有機物改變DNA分子結構的作用途徑，抗性基因橫向遷移方式及復制和表達。2020年《學報》發表的論文還涉及抗生素與重金屬對發光菌的聯合毒性、抗性基因及其多樣性、養殖場和淡水養殖系統水體和沉積物中抗生素濃度分布等?？上驳氖牵h境中抗生素和抗性基因污染現狀的研究有了新的進展。涂棋等[13]分析了天津市典型養雞場雞糞、近雞場土壤和遠養雞場土壤中磺胺類、四環素類、喹諾酮類、大環內酯類、β?內酰胺類等5類獸用抗生素的濃度，給出了雞糞和土壤中抗生素的濃度范圍，結果表明，養雞場附近土壤中其中4大類抗生素均存在較高的生態風險。余軍楠等[14]分析了江蘇省浦口和盱眙蘇克氏原螯蝦養殖水體中大環內酯類、四環素類、喹諾酮類和磺胺類抗生素的濃度范圍，表明克氏原螯蝦養殖水體中抗生素污染水平相對較低，但仍存在一定的生態風險。這些結果為客觀評估抗生素污染的環境風險提供了第一手資料。2020年《學報》發表的文章也涉及到環境和畜禽糞便中抗生素誘導產生抗性基因的研究結果。楊亦文等[15]分析了5座典型豬場廢水處理系統的出水樣中噬菌體DNA，結果表明，典型豬場廢水處理系統出水中含有高豐度的噬菌體攜帶抗性基因，但未對周邊河流造成顯著影響。鄒威等[16]分析華北地區不同養殖規模的養豬場和養雞場新鮮糞便樣品發現，糞便中有機質和生物可利用碳氮比是影響畜禽養殖業抗性基因污染水平的重要因素。

自然土壤普遍存在釋放代謝產物抗生素的微生物，因而土壤中抗生素和抗生素抗性基因是自然條件下的客觀存在。從2020年《學報》發表的文章可以看出，土壤和水體中抗生素濃度和抗性基因豐度受多種因素的影響，變化范圍很大。為了客觀地評估我國養殖業造成的環境抗生素和抗性基因污染現狀，還需要積累更多的基于環境實體的調查研究，同時建立土壤和環境抗生素和抗性基因污染的溯源方法。

5.微塑料。薄膜覆蓋為增溫、保水、提高作物產量發揮了重要作用，不僅已在我國溫度較低和干旱、半干旱的北方地區推廣應用，溫度較高的南方地區也常采用薄膜覆蓋的方法。國家統計局的統計數據顯示，我國2016年農用薄膜產量達到峰值的241.86萬t，而后逐年下降，但2019的產量仍達85.21萬t。農膜的大量使用以及塑料制品和原料進入土壤造成土壤農膜殘留和微塑料污染。微塑料污染也發生在沉積物中。因此，微塑料污染理所當然地受到農業環境科技工作者的重視。微塑料危害、生物毒害和消除等研究應以現實污染狀況為基礎。不同于2019年《學報》發表的涉及微塑料污染的多為綜述性文章，2020年《學報》發表的文章涉及土壤微塑料污染現狀的調查研究結果。程萬莉等[17]詳細地揭示了甘肅和陜北9個縣區27塊長期覆膜農田的土壤中微塑料的污染現狀。他們采用密度浮選分離和加熱分析法，結合顯微鏡掃描統計微塑料數量和面積。結果表明，西北覆膜農田土壤微塑料含量很高，但地塊之間差異極大，隨著地膜覆蓋年限增加，土壤中小顆粒微塑料豐度和面積所占比例增加，潛在污染加重。吳根華等[18]研發了一種以經過一定處理的硫化銅（CuS）為活化劑，過氧化氫（H2O2）作為氧化劑，利用CuS活化分解H2O2產生高活性羥基自由基降解鄰苯二甲酸二乙酯的方法。

以上僅是對農業環境領域當前的熱點研究對象進行了簡單評述。農業環境領域覆蓋面廣、受關注度高，其中，當前關注度最高的莫過于農產品農藥殘留。施用化肥、農藥是現代農業保持作物高產和穩產所不可缺少的基本手段，但它們均不同程度地危害生態環境和農產品品質，如果施用不當危害更為嚴重?！秾W報》發表了大量涉及化肥，特別是氮肥生態環境效應及其氣候效應的文章，令人難以理解的是涉及農產品農藥殘留的文章相對較少。2020年《學報》發表的文章主要涉及農藥復合污染的毒性[19]，農藥在沉積物[20]和水體中的降解[21]。《學報》擬可有意識地吸引涉及農產品農藥殘留現狀、減少農產品農藥殘留的途徑、方法和技術及合理使用農藥等的研究論文，促進人們高度關注的農產品農藥殘留的研究，提高農產品安全性。

農業環境的空間區域在農村，因此，鄉村環境是農業環境科學的主要研究對象?！秾W報》的文章，大多以特定部分為研究對象，如土壤、水體、作物和動物等，將鄉村區域作為一個全體的研究較少。新農村建設需要將農村作為一個整體，改變其生態環境面貌。王永生等[22]“鄉村地域系統環境污染演化過程及驅動機制研究”的綜述性文章，揭示了鄉村地域系統轉型發展過程中面臨著嚴峻的資源供給緊張、生產環境惡化、生態環境污染與功能退化等問題。希望這一文章的發表可以促進將鄉村地域環境作為一個整體的研究。