《農業環境科學學報》2021年刊出論文簡評

蔡祖聰

（南京師范大學地理科學學院，南京 210023）

2021 年新冠病毒的各種變異株繼續肆虐著人類，逼迫科技工作者普遍適應了一種新的學術交流方式——線上交流。但是，傳統的以學術期刊為橋的交流方式并未發生任何變化。相反，在有關部門的大力支持和扶植之下，我國學術期刊數量大幅度增加，質量不斷提升。在此大趨勢下，廣大作者、審稿者、讀者一如既往，堅定地支持和關心《農業環境科學學報》（以下簡稱《學報》）的發展，借此機會衷心感謝各方面的大力支持和《學報》編委及編輯部同仁們智慧和辛勞的付出。

2021 年《學報》在11 個專欄共刊出了302 篇論文。2021 年發表的論文平均篇幅較大，刊出的論文總數較往年有所下降。出版了一期“畜禽養殖與環境”專刊（第11期），刊出論文37篇。為了適應發展的需要，提高辦刊質量，《學報》在2021 年嘗試了一些新的舉措，調整了一些欄目，新設立了“環境健康與農產品安全”欄目，并邀請農業農村部產地環境污染防控重點實驗室協辦該欄目，2021 年在該欄目下共發表論文40篇。“土壤環境”是《學報》歷年發文量最多的欄目，2021 年共刊出論文92 篇，繼續占各欄目之首。為提高“土壤環境”欄目的論文質量，《學報》邀請中國土壤學會土壤環境專業委員會協辦該欄目。這些舉措對提高相關領域刊出論文的質量產生了積極作用，借此衷心感謝協辦單位對《學報》的堅實支持。

2021 年《學報》刊出的論文中涉及的污染物仍然以重金屬為主，接近一半的論文涉及重金屬污染，特別是鎘污染，這與我國當前對土壤污染和農產品安全的高度關注及土壤污染治理經費的大量投入有關。涉及微塑料和抗生素污染及具有固碳和土壤改良潛力的生物（質）炭的論文數量繼續增長。往年的簡評重點關注了重金屬、面源污染、溫室氣體、抗生素、微塑料等方面的研究論文，本期簡評擬轉移一下注意力，重點關注環境健康與農產品安全、廢棄物處理及資源化利用、養殖環境和氨排放的論文。這些領域的相當一部分研究筆者并未親身涉及，因此評述難免有不科學和不恰當之處，敬請讀者批評指正。

1 環境健康與農產品安全

保障農產品品質安全，讓民眾吃得安全是農業環境科學研究最主要的宗旨和任務。由于各種原因，此前，《學報》未專門設立相關的欄目，刊出這方面的論文也很少。為了彌補這一短板，2021 年設立了“環境健康與農產品安全”欄目，并邀請農業農村部產地環境污染防控重點實驗室協辦，收到了較好的成效。總體上，該欄目刊出的論文以污染物對作物生長和品質影響的模擬研究為主，例如王成偉等的溶液培養試驗表明，增塑劑鄰苯二甲酸二丁酯（DBP）與聚苯乙烯微塑料（PS）可降低生菜的光合作用和糖代謝，降低生菜葉片中可溶性蛋白與可溶性糖的含量，增加亞硝酸鹽含量，從而降低生菜的品質。

2021 年《學報》也刊出了一些在生產實際中具有應用潛力的論文。土壤鎘污染產生的“鎘米”是當前食用大米安全性的關注熱點。2021 年《學報》刊出的論文提供了一些具有生產實際意義的降低稻米中鎘含量的農藝措施。研究結果表明，秸稈還田配施石灰，葉面噴施含硫化合物，包括半胱氨酸、硫化鉀、硫酸鉀都具有顯著降低稻米中鎘含量的作用。隆志方等更是在操作層面上，研究了無人機葉面噴施鋅錳型水稻降鎘葉面阻控劑的飛行參數。大量的研究表明，土壤鎘污染不僅導致稻米中鎘含量超標，也可導致其他農作物鎘含量超標。2021 年《學報》刊出的論文也關注到了鎘污染土壤中其他農作物鎘含量超標的問題及其降低農產品鎘含量的農藝措施。如胡艷美等的盆栽試驗表明，施用錳肥可降低種植于棕壤的玉米籽粒中的鎘含量。在這些研究的基礎上，通過嚴謹的試驗方案設計，獲取具有說服力的試驗數據，闡明降低稻米和玉米鎘含量措施的作用機理，將有助于這些措施的推廣應用。

此外，2021年《學報》刊出的文章還涉及有機肥與作物品質的關系。如楊凱等的研究表明，以餐余廢棄物為原材料堆制成的蚓糞有機肥部分替代化肥，可以提高白菜和西蘭花的產量，增加其可溶性蛋白和維生素含量。

隨著人們生活水平的不斷提高，民眾對農產品真實污染狀況的關注度必然日益提高。但是，關于我國農產品污染狀況的科學數據并不充分，這在一定程度上導致普通民眾更多的疑慮。馬新耀等從山西省6個縣區21個村抽取番茄樣本，分析表明，雖然番茄樣品的農藥檢出率較高，農藥品種較多，且檢出禁用農藥，重金屬鉛和鎘的檢出率分別達53%和100%，但其平均值均低于國家食品污染物限量標準，總體水平處于安全狀態。這樣的抽樣分析結果一方面可以在一定程度上消除普通民眾對農產品安全的疑慮，另一方面提醒決策者高度重視農藥施用和土壤污染對農產品安全的威脅，需要有更具執行力的規章制度和措施，以徹底杜絕禁用農藥的施用；同時也提醒農業環境科學工作者進行更廣泛的調查取樣，以獲取我國農產品污染現狀更具代表性的結果，研究防控農產品污染的理論和技術，為決策者提供保障農產品安全的科學決策依據和可實施的防患農產品污染的技術措施。

2 廢棄物處理及資源化利用

2021年《學報》在“廢棄物處理及資源化利用”欄目下刊出論文29 篇，第11期“畜禽養殖與環境”專刊刊出的大量論文也涉及養殖廢棄物處理及資源化利用問題。農業廢棄物主要包括作物秸稈、畜禽排泄物和地膜。根據《第二次全國污染源普查公報》，2017 年我國秸稈產生量達8.05 億t，地膜使用量達141.93 萬t，地膜多年累積殘留量達118.48 萬t。種植業向水體排放氨氮8.30 萬t，總氮71.95 萬t，總磷7.62 萬t，畜禽養殖業向水體排放氨氮11.09 萬t，總氮59.63 萬t，總磷11.97 萬t。農業已經成為水體富營養化的最主要污染源。我國東部經濟發達地區，人口、畜禽養殖和作物生產高度密集，且三者重疊，農業廢棄物排放對生態環境保護和可持續發展提出了嚴峻的挑戰。無疑，農業廢棄物處理及資源化利用是農業環境科學的不可或缺的研究領域。

2021 年《學報》刊出的論文主要涉及農業廢棄物處理，尤其關注畜禽糞污中的抗生素污染。阮蓉等的論文為讀者提供了天津市家庭養殖場畜禽糞污中抗生素含量的基本情況。他們的研究表明，磺胺類、喹諾酮類、大環內酯類和四環素類4 大類37 種抗生素在各種環境介質中均有檢出，其中四環素類檢出率高于其余3 類抗生素，豬糞中抗生素總濃度高于雞糞和牛糞，豬場廢水中抗生素總濃度的平均值（550 μg·L）遠高于牛場廢水總濃度平均值（5.27 μg·L）。施用糞肥是養殖場周邊土壤抗生素污染的主要來源，且豬場周邊土壤中抗生素污染最為嚴重。對廣東某養豬場廢水中抗生素污染特征的研究同樣證明養豬場廢水中存在較高濃度的抗生素，厭氧發酵結合發酵液曝氣處理可以高效去除各類抗生素，但處理后的廢液排放仍有較高的生態風險。曾悅等關于畜禽糞污抗生素土壤生物學效應的Meta 分析一文為我們提供了氟喹諾酮類、四環素類和磺胺類這3類抗生素在土壤中降解、影響降解速率的因素及它們對土壤微生物多樣性影響的概況，他們的分析表明，抗生素在土壤中容易被分解，弱酸性土壤環境有利于抗生素降解。在土壤抗生素和抗性基因（ARGs）正在成為研究熱點的現實狀況下，這些基礎數據對于決策者制訂政策和研究者制訂研究方案具有重要的參考價值。

畜禽糞污中抗生素的直接效應之一是產生抗性基因（ARGs）。閆雷等的研究表明，厭氧發酵、堆肥和無菌晾曬處理均能去除畜禽糞污中大部分目標ARGs，處理效果因抗生素ARGs 種類不同而異，磺胺類ARGs 在以上處理工藝中甚至呈現升高趨勢。所以，針對不同類型的抗生素ARGs需要采取不同的去除工藝。

雖然環境抗生素和抗生素ARGs已經成為新的研究熱點，但環境抗生素和抗生素ARGs污染對人類健康和生態環境危害的具體案例很少報道，也無各類抗生素和ARGs的環境污染標準。農業環境科學工作者似有必要關注抗生素和ARGs污染對人畜健康和生態環境危害的具體案例。

第11 期“畜禽養殖與環境”專刊關注了養殖廢水和糞污堆肥處理以及畜禽糞污的農業利用。農業廢棄物含有大量作物需要的營養元素，回歸土壤不僅可以有效地減少農業廢棄物向環境的擴散，還可以補充土壤養分、維持土壤肥力，是我國傳統農業維持土壤肥力的主要手段。但是現代商業化農業生產中，農業廢棄物，特別是畜禽糞尿，產生與消納的空間分離、時間分離，這不僅增加了運輸成本，而且需要大量的存貯空間，也增加了存貯成本。存貯期固體和液態廢棄物，包括堆制的有機肥，都還向大氣擴散有害氣體，因而也會對周圍環境造成影響。沼液不能及時處理是沼氣生產難以可持續的關鍵因素之一。有效解決畜禽廢棄物產生和農業利用在空間和時間上分離的矛盾是決定其回歸農田的重要因素，劉聰等在黑土區秋閑期施用沼液對氮素損失影響的研究為可持續處理沼液作了有益的探索。

3 養殖環境

2021 年《學報》設置了“養殖環境”“畜禽環境”和“水產環境”3 個欄目，但這3個欄目下刊出的論文僅有4篇。“畜禽養殖與環境”專刊在畜禽養殖環境管理欄目下刊出了5 篇論文。養殖環境欄目下刊出的論文主要涉及養殖對周邊環境的影響。專刊刊出的論文系統地梳理了我國畜禽養殖環境管理體系的發展過程、當前面臨的問題以及可能的解決途徑，為農業環境科學工作者熟悉我國當前畜禽養殖環境管理方面的規章制度和政策措施提供了很好的文獻資料。熊學振等基于土地環境承載力和生態足跡，采用養分平衡法和三維生態足跡模型分別測算了我國畜牧業土地環境承載力和生態環境承載力，結果表明，截至2018 年，我國畜牧業土地環境約束明顯好轉，但生態環境約束形勢依然不容樂觀，生態足跡仍數倍于承載力，其中東南沿海地區尤為嚴峻。這些研究成果對于我國控制養殖業規模、調整養殖業空間布局都有一定的指導意義。

《學報》刊出的涉及養殖業對環境影響的論文大多關注廢棄物中的氮、磷養分元素和重金屬元素，當前更加關注廢棄物中抗生素及其抗性基因。雖然不同階段，農業環境科學工作者關注廢棄物中的污染物種類有所不同，但毫無疑問，有機物對環境的污染，特別是對水體的污染是養殖廢棄物最嚴重的污染，《第二次全國污染源普查公報》對于養殖業污染源，首先給出的也是化學需氧量。畜禽養殖廢棄物中的氮、磷和重金屬元素大多也以有機態或有機結合態存在。削減畜禽養殖業廢棄物向環境的整體排放量是降低畜禽養殖業環境污染程度的根本。農業環境科學工作似不應放松對農業廢棄物有機污染的研究。

肉、奶、蛋、水產品是人類所需蛋白質的主要來源，但畜禽和水產養殖均不同程度地對周邊環境造成負面影響是不爭的事實，如果不注意管控養殖規模和養殖廢棄物的處理，將對周邊環境造成嚴重污染，而過度的管控則可能造成畜禽產品和水產品的嚴重短缺，影響居民正常生活。我國已經多次經歷由于種養業無序發展和過度管控導致的農產品供需嚴重失衡，短期內價格上下震蕩的現象。農業環境科學應在提高養殖廢棄物資源化利用水平，減少對周邊環境的污染程度，明確不同地區土地和生態環境承載力，提供制訂種養業管控規章制度的科學依據等方面作出應有的貢獻。

4 氨排放

氨是大氣氣溶膠的重要組成成分，而且可催化氣溶膠的生成，對我國霧霾天氣的形成起著極為重要的作用。大氣氨主要來源于種植業和養殖業，因此，農業氨排放是農業環境科學的重要研究內容。2021 年《學報》刊出了19 篇涉及氨揮發的論文（包括網絡首發的論文），涉及種植業和養殖業的氨排放，較《學報》往年刊出的論文數量有大幅度的增加。

2021 年《學報》刊出的論文提供了一些很有價值的農業氨排放基礎數據。王文林等研究了生豬、肉雞、蛋雞、肉牛和奶牛規模化養殖場圈舍養殖模式、糞污處理工藝和清糞方式對氨排放的影響，給出了每頭/只單日氨排放速率，為估算我國畜禽養殖業氨排放量及制訂氨減排措施提供了基礎數據。吾拉哈提·阿達力別克等研究了京津冀地區種植業和養殖業氨排放量時空格局，估算了排放量及減排潛力，為評估氨對我國大氣霧霾熱點地區霧霾形成的貢獻，改善空氣質量提供了數據基礎。

農學家對減少作物生產中化肥氮的氨揮發損失已進行了大量的研究，研發了一系列能有效減少氨揮發損失的技術措施，如氮肥深施、降低基肥比重、改進氮肥品種等。畜禽糞尿回田是我國傳統循環農業的重要一環。先人們可能并不知道畜禽糞尿作為肥料起作用的具體成分，但他們知道添加秸稈、泥土等可減少畜禽糞尿中養分的損失，并應用于畜禽糞尿的處理中。2021 年《學報》刊出的關于氨排放的多篇論文涉及減少種植業和養殖業氨排放的具體措施和技術。在種植業方面，論文涉及改變種植方式和施肥方式、選擇氮肥品種等減少種植業氨排放的潛力；在養殖業方面，論文涉及養殖模式、糞污處理工藝和清糞方式對氨排放的影響。宋修超等的研究表明，在工廠化豬糞堆肥過程中添加沸石、過磷酸鈣可顯著減少氨和HS 的排放，提高堆肥氮含量。

一個值得關注的科學問題是我國農業氨排放量的估算值存在很大的不確定性，這嚴重影響了農業氨排放對大氣質量影響程度的正確評估。氨排放量估算值的不確定性既來自于活動面數據的不確定性和估算方法的不統一，更來自于缺乏統一和可靠的氨排放通量的測定方法。氨排放通量不僅取決于體系中氨產生/轉化速率、產生部位與大氣交界面的距離和體系pH 等，還取決于氣象因素，如溫度和交界面風速等。由于氨易溶于水且易沉降，對氨擴散有阻擋的空間，如設施大棚和堆肥生產廠棚，從氨產生體系排放進入大氣的氨又可沉降返回產生體系。最近，張兆北等的研究表明，日光溫室大棚整棚氨揮發量僅占土表氨揮發的13%~34%。因此，對于這樣的系統，直接應用土表、堆肥表面等測定的氨排放通量估算年度和區域氨排放量必然得出過高的估算值。

由于農業污染面大、量廣，單位時間和單位面積強度低，時間和空間連貫性差，影響因素眾多且復雜多變，不僅只是種養業氨排放通量的測定，其他諸多農業污染物的排放量測定也存在嚴重的不足，如農業面源污染排放、污染物農業消納速率、反硝化產生氮氣等的測定至今仍未得到有效的解決。精確的定量是科學研究和政府決策的基礎。但是，我國農業環境科學工作似乎更偏好“拿來主義”，對于各種涉及農業污染排放的測定方法少有貢獻，而且還少有對拿來方法進行可靠性、適用性檢驗。我國已經成為世界農業環境科學領域的研究主體，發文量大幅度增長。面對我國嚴峻的農業環境污染問題，期待著我國農業環境科學工作者為創新適合于我國農業生產實際的污染物排放（通）量測定方法作出實質性貢獻。