《農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)》2020年刊出論文簡(jiǎn)評(píng)

蔡祖聰

（南京師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院，南京210046）

2020年是的極一為年不，是平凡必將載入史冊(cè)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(xué)研究也不例外，至今仍未恢復(fù)。有黨的正確領(lǐng)導(dǎo)，有優(yōu)越的社會(huì)制度，有政府的有力管控，有全國(guó)人民的自覺(jué)配合和自我約束，我國(guó)從最初的疫情猛烈沖擊中很快恢復(fù)了過(guò)來(lái)，成為全球抗疫的表率。當(dāng)前我國(guó)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(jiān)定支持之下，通過(guò)編委和編輯部同仁的共同努力，《農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)》（以下簡(jiǎn)稱《學(xué)報(bào)》）在這不平凡的2020年，按時(shí)且高質(zhì)量地完成了12期的出版任務(wù)，共發(fā)表論文317篇，其中兩期?？l(fā)表論文70篇，分別為第4期“農(nóng)業(yè)與全球變化”?？?8篇）和第10期“農(nóng)業(yè)面源和重金屬污染農(nóng)田綜合防治與修復(fù)技術(shù)研發(fā)”重點(diǎn)專項(xiàng)專刊（42篇）。借此機(jī)會(huì)，真誠(chéng)地感謝始終關(guān)心、愛(ài)護(hù)和支持《學(xué)報(bào)》和為之付出辛勤勞動(dòng)的各位領(lǐng)導(dǎo)和朋友。

2020年《學(xué)報(bào)》共開(kāi)設(shè)了12個(gè)欄目，包括專論與綜述、污染生態(tài)、土壤環(huán)境、水環(huán)境、水產(chǎn)環(huán)境、廢棄物處理及資源化利用、碳氮循環(huán)、面源污染、環(huán)境影響評(píng)價(jià)、農(nóng)業(yè)與全球變化、畜禽環(huán)境和分析方法。其中，土壤污染欄目發(fā)表論文84篇，發(fā)文量最大，其次為污染生態(tài)欄目，發(fā)表論文45篇，水環(huán)境欄目發(fā)表論文38篇，廢棄物處理及資源化利用欄目發(fā)表論文26篇。農(nóng)業(yè)面源污染是農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)的重要研究領(lǐng)域，2020年除專刊外，面源污染欄目還發(fā)表了10篇相關(guān)的文章。環(huán)境科學(xué)的發(fā)展在相當(dāng)程度上有賴于分析方法的進(jìn)步，但我國(guó)在相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)未高度重視創(chuàng)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(fā)表了5篇文章，內(nèi)容涉及環(huán)境中四溴雙酚A類阻燃劑檢測(cè)，水體中微囊藻毒素、芳香胺和鉛的檢測(cè)，土壤和大米中得克隆的檢測(cè)等。

就污染物質(zhì)分類，重金屬仍然是最受關(guān)注的污染物，發(fā)文量為93篇，與2019年的發(fā)文量相當(dāng)；涉及生物炭的論文達(dá)47篇，較2019年的34篇又有較大的增加。其次是溫室氣體，共發(fā)表38篇。值得注意的是，抗生素正在成為新的熱點(diǎn)，2020年涉及抗生素的論文達(dá)17篇，較2019年的9篇增加了近一倍。正如預(yù)料的那樣，涉及微塑料的論文繼續(xù)增加，2020年發(fā)表的文章達(dá)到9篇，較2019年的4篇翻了一番多。本文按農(nóng)業(yè)環(huán)境領(lǐng)域關(guān)注的主要物質(zhì)類型，對(duì)2020年發(fā)表的文章作一簡(jiǎn)單評(píng)述，不當(dāng)之處，敬請(qǐng)批評(píng)指正。

1.重金屬。重金屬是最受重視的農(nóng)業(yè)環(huán)境污染物質(zhì)，涉及重金屬的論文長(zhǎng)期占據(jù)著《學(xué)報(bào)》發(fā)表論文量排名的主導(dǎo)地位。土壤重金屬污染已經(jīng)廣為人們所熟知，成為最受關(guān)注的土壤污染問(wèn)題。2020年《學(xué)報(bào)》發(fā)表的文章涉及重金屬的毒性、含量和有效性、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)和修復(fù)等各個(gè)方面。在國(guó)家重點(diǎn)專項(xiàng)的資助下，產(chǎn)生了大量修復(fù)重金屬污染土壤的研究成果，其中鈍化（固化）劑的研發(fā)和鈍化效果的研究成果尤為豐富。閆淑蘭等[1]基于文獻(xiàn)分析，綜述了重金屬固化穩(wěn)定化修復(fù)技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r、研究熱點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)。在不改變農(nóng)用地屬性的前提下，鈍化土壤重金屬對(duì)作物的有效性是阻控重金屬元素進(jìn)入農(nóng)產(chǎn)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(dāng)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(xué)報(bào)》發(fā)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(qiáng)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(zhǎng)期大量施用生物炭可增加土壤對(duì)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(shí)上，2020年《學(xué)報(bào)》發(fā)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(gè)相反的可逆土壤過(guò)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(shí)鈍化與重金屬性質(zhì)相似的營(yíng)養(yǎng)元素，降低營(yíng)養(yǎng)元素的生物有效性，改變土壤理化性質(zhì)。非常遺憾的是，當(dāng)前關(guān)于土壤重金屬鈍化效果的研究成果多來(lái)之于短期的田間、溫室和實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)，尚未見(jiàn)田間長(zhǎng)期試驗(yàn)的觀察數(shù)據(jù)，而且較少涉及鈍化劑對(duì)其他營(yíng)養(yǎng)元素有效性和土壤理化性質(zhì)影響的研究結(jié)果。

土壤重金屬污染在我國(guó)已經(jīng)成為全民關(guān)注的環(huán)境問(wèn)題，因此，廣大科技工作者更有義務(wù)和責(zé)任客觀地反映我國(guó)土壤重金屬污染現(xiàn)狀和面臨的農(nóng)產(chǎn)品安全風(fēng)險(xiǎn)。曹春等[3]的研究表明，污灌區(qū)生產(chǎn)的蔬菜存在極大的重金屬超標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)該引起高度重視。

因成土母質(zhì)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(guó)土壤背景值調(diào)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(dá)4個(gè)數(shù)量級(jí)，有相當(dāng)數(shù)量的土壤樣點(diǎn)，其背景值遠(yuǎn)超土壤重金屬污染標(biāo)準(zhǔn)。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(lái)源，必須建立能夠反映土壤重金屬污染分布特征的樣點(diǎn)布置方案和源解析方法?？上驳氖?，土壤重金屬污染調(diào)查采樣方案的研究開(kāi)始受到重視，《學(xué)報(bào)》2020年發(fā)表了唐柜彪等[5]“農(nóng)業(yè)用地土壤重金屬樣本點(diǎn)數(shù)據(jù)精化方法——以北京市順義區(qū)為例”的文章。伍海聞等[6]將數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法與地統(tǒng)計(jì)方法相結(jié)合，較好地確定了西南某地區(qū)煙田土壤Ni、Pb、Zn、Cd和Hg的主要來(lái)源。

2.溫室氣體。我國(guó)已向國(guó)際社會(huì)宣布，力爭(zhēng)在2030年前將CO2排放達(dá)到峰值，努力爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。農(nóng)業(yè)是重要的溫室氣體排放源，溫室氣體中的CH4和N2O主要來(lái)之于農(nóng)業(yè)。提高農(nóng)田土壤有機(jī)碳含量既提高土壤肥力，又固定大氣CO2，是少數(shù)幾個(gè)可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)和環(huán)境雙贏的措施。所以，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可以在我國(guó)CO2排放達(dá)峰和碳中和中發(fā)揮重要作用。另外，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)更依賴于氣候，更深刻地受全球氣候變化的影響。我國(guó)在農(nóng)業(yè)溫室氣體排放領(lǐng)域進(jìn)行了大量的研究，形成了一支高質(zhì)量的研究團(tuán)隊(duì)?！秾W(xué)報(bào)》在2020年組織了一期“農(nóng)業(yè)與全球變化”的專刊，集中綜述了農(nóng)業(yè)與全球變化研究領(lǐng)域的研究進(jìn)展，包括稻田、反芻動(dòng)物和水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)的CH4排放，農(nóng)田N2O排放，畜禽排泄堆放和處理過(guò)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(qiáng)等對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響；減少農(nóng)業(yè)門類溫室氣體排放的對(duì)策措施等。除此之外，2020年《學(xué)報(bào)》在農(nóng)業(yè)與全球變化欄目還發(fā)表了多篇農(nóng)業(yè)溫室氣體排放及減排的研究論文。碳氮循環(huán)欄目發(fā)表的文章，基本上也都涉及溫室氣體。

我國(guó)是蔬菜生產(chǎn)大國(guó)，蔬菜產(chǎn)量占世界的一半以上，這不僅保障了我國(guó)城鄉(xiāng)居民的“菜籃子”，而且為世界提供了大量的新鮮蔬菜。我國(guó)蔬菜生產(chǎn)的特點(diǎn)是復(fù)種指數(shù)高，肥料投入量大，因而其溫室氣體排放受到高度關(guān)注。2020年《學(xué)報(bào)》?？娃r(nóng)業(yè)與全球變化欄目各發(fā)表了1篇有關(guān)蔬菜生產(chǎn)中溫室氣體排放的文章[7?8]。我國(guó)也是水產(chǎn)養(yǎng)殖大國(guó)。農(nóng)業(yè)與全球變化?？采婕傲说B(yǎng)殖系統(tǒng)的溫室氣體排放，據(jù)初步估算[9]，全球淡水養(yǎng)殖系統(tǒng)CH4排放量為6.04 Tg，N2O排放量為36.7 Gg，我國(guó)是淡水養(yǎng)殖溫室氣體排放的主要貢獻(xiàn)者。

農(nóng)業(yè)是一個(gè)特殊的門類，保障糧食安全是維持社會(huì)安定和發(fā)展的基礎(chǔ)。所以，任何減少農(nóng)業(yè)溫室氣體排放的措施均應(yīng)以不降低農(nóng)作物和畜牧業(yè)產(chǎn)量為前提，在評(píng)估減排措施減少溫室氣體排放潛力時(shí)，首先應(yīng)該考量該措施對(duì)產(chǎn)量的影響。?？l(fā)表的文章表明，提高養(yǎng)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(jī)肥（秸稈還田）；改進(jìn)飼料配方，科學(xué)處理畜禽排泄物等均具有減少農(nóng)業(yè)溫室氣體排放量的潛力。

高度的時(shí)間和空間變異性是農(nóng)業(yè)溫室氣體排放和減排效果的特點(diǎn)。這一特點(diǎn)不僅要求研究農(nóng)業(yè)溫室氣體排放量時(shí)要有足夠的處理重復(fù)和測(cè)定時(shí)間重復(fù)，而且對(duì)空間和時(shí)間尺度擴(kuò)展帶來(lái)了極大的挑戰(zhàn)，對(duì)排放量和減排效果的“可驗(yàn)證”造成了極大的困難。2020年《學(xué)報(bào)》?？捌渌芯空撐木瓷婕皡^(qū)域尺度上農(nóng)業(yè)溫室氣體排放量估算方法的研究進(jìn)展。CO2排放量達(dá)峰和碳中和均要求有可驗(yàn)證的排放量和減排效果估算方法。對(duì)此，應(yīng)在現(xiàn)有估算方法的基礎(chǔ)上，創(chuàng)新思維，加大研究力度，力爭(zhēng)有所突破。

3.面源污染。農(nóng)業(yè)面源污染是水體富營(yíng)養(yǎng)化的主要養(yǎng)分來(lái)源之一。2020年《學(xué)報(bào)》將“農(nóng)業(yè)面源和重金屬污染農(nóng)田綜合防治與修復(fù)技術(shù)研發(fā)”重點(diǎn)專項(xiàng)的研究成果集結(jié)成?？l(fā)表，為讀者集中了解重點(diǎn)專項(xiàng)的研究成果提供了便利。但專刊文章大多涉及重金屬污染，僅少部分涉及氮磷營(yíng)養(yǎng)元素向水體輸入的研究論文。然而，面源污染欄目發(fā)表了10篇農(nóng)業(yè)面源污染的論文，涉及面源污染的發(fā)生規(guī)律、影響因素、減少面源污染的措施和污染負(fù)荷的估算方法等。嚴(yán)磊等[10]分析了太湖流域雨養(yǎng)麥田徑流發(fā)生的時(shí)間特征，明確了發(fā)生徑流和面源污染的最小降水量范圍和徑流發(fā)生的高風(fēng)險(xiǎn)期。估算農(nóng)業(yè)面源通常選擇流域尺度進(jìn)行研究，2020年《學(xué)報(bào)》發(fā)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(shí)測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)合的方法在村級(jí)水平上研究農(nóng)業(yè)面源污染的方法。村是一個(gè)獨(dú)立的空間單元，具備農(nóng)業(yè)面源污染的所有屬性，在村級(jí)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(yǎng)殖業(yè)廣泛使用的抗生素通過(guò)飼料投喂或畜禽排泄物進(jìn)入水體和土壤環(huán)境，成為重要的環(huán)境污染物。抗生素進(jìn)入環(huán)境后的直接作用之一是誘導(dǎo)產(chǎn)生抗性基因，因而環(huán)境中抗生素和抗性基因污染引起了環(huán)境科學(xué)工作者的極大關(guān)注。胡小婕等[12]的專論文章，系統(tǒng)地介紹了環(huán)境和有毒有機(jī)物改變DNA分子結(jié)構(gòu)的作用途徑，抗性基因橫向遷移方式及復(fù)制和表達(dá)。2020年《學(xué)報(bào)》發(fā)表的論文還涉及抗生素與重金屬對(duì)發(fā)光菌的聯(lián)合毒性、抗性基因及其多樣性、養(yǎng)殖場(chǎng)和淡水養(yǎng)殖系統(tǒng)水體和沉積物中抗生素濃度分布等?？上驳氖牵h(huán)境中抗生素和抗性基因污染現(xiàn)狀的研究有了新的進(jìn)展。涂棋等[13]分析了天津市典型養(yǎng)雞場(chǎng)雞糞、近雞場(chǎng)土壤和遠(yuǎn)養(yǎng)雞場(chǎng)土壤中磺胺類、四環(huán)素類、喹諾酮類、大環(huán)內(nèi)酯類、β?內(nèi)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(jié)果表明，養(yǎng)雞場(chǎng)附近土壤中其中4大類抗生素均存在較高的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。余軍楠等[14]分析了江蘇省浦口和盱眙蘇克氏原螯蝦養(yǎng)殖水體中大環(huán)內(nèi)酯類、四環(huán)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(yǎng)殖水體中抗生素污染水平相對(duì)較低，但仍存在一定的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。這些結(jié)果為客觀評(píng)估抗生素污染的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)提供了第一手資料。2020年《學(xué)報(bào)》發(fā)表的文章也涉及到環(huán)境和畜禽糞便中抗生素誘導(dǎo)產(chǎn)生抗性基因的研究結(jié)果。楊亦文等[15]分析了5座典型豬場(chǎng)廢水處理系統(tǒng)的出水樣中噬菌體DNA，結(jié)果表明，典型豬場(chǎng)廢水處理系統(tǒng)出水中含有高豐度的噬菌體攜帶抗性基因，但未對(duì)周邊河流造成顯著影響。鄒威等[16]分析華北地區(qū)不同養(yǎng)殖規(guī)模的養(yǎng)豬場(chǎng)和養(yǎng)雞場(chǎng)新鮮糞便樣品發(fā)現(xiàn)，糞便中有機(jī)質(zhì)和生物可利用碳氮比是影響畜禽養(yǎng)殖業(yè)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(chǎn)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(xué)報(bào)》發(fā)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(píng)估我國(guó)養(yǎng)殖業(yè)造成的環(huán)境抗生素和抗性基因污染現(xiàn)狀，還需要積累更多的基于環(huán)境實(shí)體的調(diào)查研究，同時(shí)建立土壤和環(huán)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(chǎn)量發(fā)揮了重要作用，不僅已在我國(guó)溫度較低和干旱、半干旱的北方地區(qū)推廣應(yīng)用，溫度較高的南方地區(qū)也常采用薄膜覆蓋的方法。國(guó)家統(tǒng)計(jì)局的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)2016年農(nóng)用薄膜產(chǎn)量達(dá)到峰值的241.86萬(wàn)t，而后逐年下降，但2019的產(chǎn)量仍達(dá)85.21萬(wàn)t。農(nóng)膜的大量使用以及塑料制品和原料進(jìn)入土壤造成土壤農(nóng)膜殘留和微塑料污染。微塑料污染也發(fā)生在沉積物中。因此，微塑料污染理所當(dāng)然地受到農(nóng)業(yè)環(huán)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(yīng)以現(xiàn)實(shí)污染狀況為基礎(chǔ)。不同于2019年《學(xué)報(bào)》發(fā)表的涉及微塑料污染的多為綜述性文章，2020年《學(xué)報(bào)》發(fā)表的文章涉及土壤微塑料污染現(xiàn)狀的調(diào)查研究結(jié)果。程萬(wàn)莉等[17]詳細(xì)地揭示了甘肅和陜北9個(gè)縣區(qū)27塊長(zhǎng)期覆膜農(nóng)田的土壤中微塑料的污染現(xiàn)狀。他們采用密度浮選分離和加熱分析法，結(jié)合顯微鏡掃描統(tǒng)計(jì)微塑料數(shù)量和面積。結(jié)果表明，西北覆膜農(nóng)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(fā)了一種以經(jīng)過(guò)一定處理的硫化銅（CuS）為活化劑，過(guò)氧化氫（H2O2）作為氧化劑，利用CuS活化分解H2O2產(chǎn)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(duì)農(nóng)業(yè)環(huán)境領(lǐng)域當(dāng)前的熱點(diǎn)研究對(duì)象進(jìn)行了簡(jiǎn)單評(píng)述。農(nóng)業(yè)環(huán)境領(lǐng)域覆蓋面廣、受關(guān)注度高，其中，當(dāng)前關(guān)注度最高的莫過(guò)于農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)藥殘留。施用化肥、農(nóng)藥是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)保持作物高產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)所不可缺少的基本手段，但它們均不同程度地危害生態(tài)環(huán)境和農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)，如果施用不當(dāng)危害更為嚴(yán)重?！秾W(xué)報(bào)》發(fā)表了大量涉及化肥，特別是氮肥生態(tài)環(huán)境效應(yīng)及其氣候效應(yīng)的文章，令人難以理解的是涉及農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)藥殘留的文章相對(duì)較少。2020年《學(xué)報(bào)》發(fā)表的文章主要涉及農(nóng)藥復(fù)合污染的毒性[19]，農(nóng)藥在沉積物[20]和水體中的降解[21]。《學(xué)報(bào)》擬可有意識(shí)地吸引涉及農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)藥殘留現(xiàn)狀、減少農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)藥殘留的途徑、方法和技術(shù)及合理使用農(nóng)藥等的研究論文，促進(jìn)人們高度關(guān)注的農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)藥殘留的研究，提高農(nóng)產(chǎn)品安全性。

農(nóng)業(yè)環(huán)境的空間區(qū)域在農(nóng)村，因此，鄉(xiāng)村環(huán)境是農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)的主要研究對(duì)象?！秾W(xué)報(bào)》的文章，大多以特定部分為研究對(duì)象，如土壤、水體、作物和動(dòng)物等，將鄉(xiāng)村區(qū)域作為一個(gè)全體的研究較少。新農(nóng)村建設(shè)需要將農(nóng)村作為一個(gè)整體，改變其生態(tài)環(huán)境面貌。王永生等[22]“鄉(xiāng)村地域系統(tǒng)環(huán)境污染演化過(guò)程及驅(qū)動(dòng)機(jī)制研究”的綜述性文章，揭示了鄉(xiāng)村地域系統(tǒng)轉(zhuǎn)型發(fā)展過(guò)程中面臨著嚴(yán)峻的資源供給緊張、生產(chǎn)環(huán)境惡化、生態(tài)環(huán)境污染與功能退化等問(wèn)題。希望這一文章的發(fā)表可以促進(jìn)將鄉(xiāng)村地域環(huán)境作為一個(gè)整體的研究。