《农业环境科学学报》2021年刊出论文简评

蔡祖聪

（南京师范大学地理科学学院，南京 210023）

2021 年新冠病毒的各种变异株继续肆虐着人类，逼迫科技工作者普遍适应了一种新的学术交流方式——线上交流。但是，传统的以学术期刊为桥的交流方式并未发生任何变化。相反，在有关部门的大力支持和扶植之下，我国学术期刊数量大幅度增加，质量不断提升。在此大趋势下，广大作者、审稿者、读者一如既往，坚定地支持和关心《农业环境科学学报》（以下简称《学报》）的发展，借此机会衷心感谢各方面的大力支持和《学报》编委及编辑部同仁们智慧和辛劳的付出。

2021 年《学报》在11 个专栏共刊出了302 篇论文。2021 年发表的论文平均篇幅较大，刊出的论文总数较往年有所下降。出版了一期“畜禽养殖与环境”专刊（第11期），刊出论文37篇。为了适应发展的需要，提高办刊质量，《学报》在2021 年尝试了一些新的举措，调整了一些栏目，新设立了“环境健康与农产品安全”栏目，并邀请农业农村部产地环境污染防控重点实验室协办该栏目，2021 年在该栏目下共发表论文40篇。“土壤环境”是《学报》历年发文量最多的栏目，2021 年共刊出论文92 篇，继续占各栏目之首。为提高“土壤环境”栏目的论文质量，《学报》邀请中国土壤学会土壤环境专业委员会协办该栏目。这些举措对提高相关领域刊出论文的质量产生了积极作用，借此衷心感谢协办单位对《学报》的坚实支持。

2021 年《学报》刊出的论文中涉及的污染物仍然以重金属为主，接近一半的论文涉及重金属污染，特别是镉污染，这与我国当前对土壤污染和农产品安全的高度关注及土壤污染治理经费的大量投入有关。涉及微塑料和抗生素污染及具有固碳和土壤改良潜力的生物（质）炭的论文数量继续增长。往年的简评重点关注了重金属、面源污染、温室气体、抗生素、微塑料等方面的研究论文，本期简评拟转移一下注意力，重点关注环境健康与农产品安全、废弃物处理及资源化利用、养殖环境和氨排放的论文。这些领域的相当一部分研究笔者并未亲身涉及，因此评述难免有不科学和不恰当之处，敬请读者批评指正。

1 环境健康与农产品安全

保障农产品品质安全，让民众吃得安全是农业环境科学研究最主要的宗旨和任务。由于各种原因，此前，《学报》未专门设立相关的栏目，刊出这方面的论文也很少。为了弥补这一短板，2021 年设立了“环境健康与农产品安全”栏目，并邀请农业农村部产地环境污染防控重点实验室协办，收到了较好的成效。总体上，该栏目刊出的论文以污染物对作物生长和品质影响的模拟研究为主，例如王成伟等的溶液培养试验表明，增塑剂邻苯二甲酸二丁酯（DBP）与聚苯乙烯微塑料（PS）可降低生菜的光合作用和糖代谢，降低生菜叶片中可溶性蛋白与可溶性糖的含量，增加亚硝酸盐含量，从而降低生菜的品质。

2021 年《学报》也刊出了一些在生产实际中具有应用潜力的论文。土壤镉污染产生的“镉米”是当前食用大米安全性的关注热点。2021 年《学报》刊出的论文提供了一些具有生产实际意义的降低稻米中镉含量的农艺措施。研究结果表明，秸秆还田配施石灰，叶面喷施含硫化合物，包括半胱氨酸、硫化钾、硫酸钾都具有显著降低稻米中镉含量的作用。隆志方等更是在操作层面上，研究了无人机叶面喷施锌锰型水稻降镉叶面阻控剂的飞行参数。大量的研究表明，土壤镉污染不仅导致稻米中镉含量超标，也可导致其他农作物镉含量超标。2021 年《学报》刊出的论文也关注到了镉污染土壤中其他农作物镉含量超标的问题及其降低农产品镉含量的农艺措施。如胡艳美等的盆栽试验表明，施用锰肥可降低种植于棕壤的玉米籽粒中的镉含量。在这些研究的基础上，通过严谨的试验方案设计，获取具有说服力的试验数据，阐明降低稻米和玉米镉含量措施的作用机理，将有助于这些措施的推广应用。

此外，2021年《学报》刊出的文章还涉及有机肥与作物品质的关系。如杨凯等的研究表明，以餐余废弃物为原材料堆制成的蚓粪有机肥部分替代化肥，可以提高白菜和西兰花的产量，增加其可溶性蛋白和维生素含量。

随着人们生活水平的不断提高，民众对农产品真实污染状况的关注度必然日益提高。但是，关于我国农产品污染状况的科学数据并不充分，这在一定程度上导致普通民众更多的疑虑。马新耀等从山西省6个县区21个村抽取番茄样本，分析表明，虽然番茄样品的农药检出率较高，农药品种较多，且检出禁用农药，重金属铅和镉的检出率分别达53%和100%，但其平均值均低于国家食品污染物限量标准，总体水平处于安全状态。这样的抽样分析结果一方面可以在一定程度上消除普通民众对农产品安全的疑虑，另一方面提醒决策者高度重视农药施用和土壤污染对农产品安全的威胁，需要有更具执行力的规章制度和措施，以彻底杜绝禁用农药的施用；同时也提醒农业环境科学工作者进行更广泛的调查取样，以获取我国农产品污染现状更具代表性的结果，研究防控农产品污染的理论和技术，为决策者提供保障农产品安全的科学决策依据和可实施的防患农产品污染的技术措施。

2 废弃物处理及资源化利用

2021年《学报》在“废弃物处理及资源化利用”栏目下刊出论文29 篇，第11期“畜禽养殖与环境”专刊刊出的大量论文也涉及养殖废弃物处理及资源化利用问题。农业废弃物主要包括作物秸秆、畜禽排泄物和地膜。根据《第二次全国污染源普查公报》，2017 年我国秸秆产生量达8.05 亿t，地膜使用量达141.93 万t，地膜多年累积残留量达118.48 万t。种植业向水体排放氨氮8.30 万t，总氮71.95 万t，总磷7.62 万t，畜禽养殖业向水体排放氨氮11.09 万t，总氮59.63 万t，总磷11.97 万t。农业已经成为水体富营养化的最主要污染源。我国东部经济发达地区，人口、畜禽养殖和作物生产高度密集，且三者重叠，农业废弃物排放对生态环境保护和可持续发展提出了严峻的挑战。无疑，农业废弃物处理及资源化利用是农业环境科学的不可或缺的研究领域。

2021 年《学报》刊出的论文主要涉及农业废弃物处理，尤其关注畜禽粪污中的抗生素污染。阮蓉等的论文为读者提供了天津市家庭养殖场畜禽粪污中抗生素含量的基本情况。他们的研究表明，磺胺类、喹诺酮类、大环内酯类和四环素类4 大类37 种抗生素在各种环境介质中均有检出，其中四环素类检出率高于其余3 类抗生素，猪粪中抗生素总浓度高于鸡粪和牛粪，猪场废水中抗生素总浓度的平均值（550 μg·L）远高于牛场废水总浓度平均值（5.27 μg·L）。施用粪肥是养殖场周边土壤抗生素污染的主要来源，且猪场周边土壤中抗生素污染最为严重。对广东某养猪场废水中抗生素污染特征的研究同样证明养猪场废水中存在较高浓度的抗生素，厌氧发酵结合发酵液曝气处理可以高效去除各类抗生素，但处理后的废液排放仍有较高的生态风险。曾悦等关于畜禽粪污抗生素土壤生物学效应的Meta 分析一文为我们提供了氟喹诺酮类、四环素类和磺胺类这3类抗生素在土壤中降解、影响降解速率的因素及它们对土壤微生物多样性影响的概况，他们的分析表明，抗生素在土壤中容易被分解，弱酸性土壤环境有利于抗生素降解。在土壤抗生素和抗性基因（ARGs）正在成为研究热点的现实状况下，这些基础数据对于决策者制订政策和研究者制订研究方案具有重要的参考价值。

畜禽粪污中抗生素的直接效应之一是产生抗性基因（ARGs）。闫雷等的研究表明，厌氧发酵、堆肥和无菌晾晒处理均能去除畜禽粪污中大部分目标ARGs，处理效果因抗生素ARGs 种类不同而异，磺胺类ARGs 在以上处理工艺中甚至呈现升高趋势。所以，针对不同类型的抗生素ARGs需要采取不同的去除工艺。

虽然环境抗生素和抗生素ARGs已经成为新的研究热点，但环境抗生素和抗生素ARGs污染对人类健康和生态环境危害的具体案例很少报道，也无各类抗生素和ARGs的环境污染标准。农业环境科学工作者似有必要关注抗生素和ARGs污染对人畜健康和生态环境危害的具体案例。

第11 期“畜禽养殖与环境”专刊关注了养殖废水和粪污堆肥处理以及畜禽粪污的农业利用。农业废弃物含有大量作物需要的营养元素，回归土壤不仅可以有效地减少农业废弃物向环境的扩散，还可以补充土壤养分、维持土壤肥力，是我国传统农业维持土壤肥力的主要手段。但是现代商业化农业生产中，农业废弃物，特别是畜禽粪尿，产生与消纳的空间分离、时间分离，这不仅增加了运输成本，而且需要大量的存贮空间，也增加了存贮成本。存贮期固体和液态废弃物，包括堆制的有机肥，都还向大气扩散有害气体，因而也会对周围环境造成影响。沼液不能及时处理是沼气生产难以可持续的关键因素之一。有效解决畜禽废弃物产生和农业利用在空间和时间上分离的矛盾是决定其回归农田的重要因素，刘聪等在黑土区秋闲期施用沼液对氮素损失影响的研究为可持续处理沼液作了有益的探索。

3 养殖环境

2021 年《学报》设置了“养殖环境”“畜禽环境”和“水产环境”3 个栏目，但这3个栏目下刊出的论文仅有4篇。“畜禽养殖与环境”专刊在畜禽养殖环境管理栏目下刊出了5 篇论文。养殖环境栏目下刊出的论文主要涉及养殖对周边环境的影响。专刊刊出的论文系统地梳理了我国畜禽养殖环境管理体系的发展过程、当前面临的问题以及可能的解决途径，为农业环境科学工作者熟悉我国当前畜禽养殖环境管理方面的规章制度和政策措施提供了很好的文献资料。熊学振等基于土地环境承载力和生态足迹，采用养分平衡法和三维生态足迹模型分别测算了我国畜牧业土地环境承载力和生态环境承载力，结果表明，截至2018 年，我国畜牧业土地环境约束明显好转，但生态环境约束形势依然不容乐观，生态足迹仍数倍于承载力，其中东南沿海地区尤为严峻。这些研究成果对于我国控制养殖业规模、调整养殖业空间布局都有一定的指导意义。

《学报》刊出的涉及养殖业对环境影响的论文大多关注废弃物中的氮、磷养分元素和重金属元素，当前更加关注废弃物中抗生素及其抗性基因。虽然不同阶段，农业环境科学工作者关注废弃物中的污染物种类有所不同，但毫无疑问，有机物对环境的污染，特别是对水体的污染是养殖废弃物最严重的污染，《第二次全国污染源普查公报》对于养殖业污染源，首先给出的也是化学需氧量。畜禽养殖废弃物中的氮、磷和重金属元素大多也以有机态或有机结合态存在。削减畜禽养殖业废弃物向环境的整体排放量是降低畜禽养殖业环境污染程度的根本。农业环境科学工作似不应放松对农业废弃物有机污染的研究。

肉、奶、蛋、水产品是人类所需蛋白质的主要来源，但畜禽和水产养殖均不同程度地对周边环境造成负面影响是不争的事实，如果不注意管控养殖规模和养殖废弃物的处理，将对周边环境造成严重污染，而过度的管控则可能造成畜禽产品和水产品的严重短缺，影响居民正常生活。我国已经多次经历由于种养业无序发展和过度管控导致的农产品供需严重失衡，短期内价格上下震荡的现象。农业环境科学应在提高养殖废弃物资源化利用水平，减少对周边环境的污染程度，明确不同地区土地和生态环境承载力，提供制订种养业管控规章制度的科学依据等方面作出应有的贡献。

4 氨排放

氨是大气气溶胶的重要组成成分，而且可催化气溶胶的生成，对我国雾霾天气的形成起着极为重要的作用。大气氨主要来源于种植业和养殖业，因此，农业氨排放是农业环境科学的重要研究内容。2021 年《学报》刊出了19 篇涉及氨挥发的论文（包括网络首发的论文），涉及种植业和养殖业的氨排放，较《学报》往年刊出的论文数量有大幅度的增加。

2021 年《学报》刊出的论文提供了一些很有价值的农业氨排放基础数据。王文林等研究了生猪、肉鸡、蛋鸡、肉牛和奶牛规模化养殖场圈舍养殖模式、粪污处理工艺和清粪方式对氨排放的影响，给出了每头/只单日氨排放速率，为估算我国畜禽养殖业氨排放量及制订氨减排措施提供了基础数据。吾拉哈提·阿达力别克等研究了京津冀地区种植业和养殖业氨排放量时空格局，估算了排放量及减排潜力，为评估氨对我国大气雾霾热点地区雾霾形成的贡献，改善空气质量提供了数据基础。

农学家对减少作物生产中化肥氮的氨挥发损失已进行了大量的研究，研发了一系列能有效减少氨挥发损失的技术措施，如氮肥深施、降低基肥比重、改进氮肥品种等。畜禽粪尿回田是我国传统循环农业的重要一环。先人们可能并不知道畜禽粪尿作为肥料起作用的具体成分，但他们知道添加秸秆、泥土等可减少畜禽粪尿中养分的损失，并应用于畜禽粪尿的处理中。2021 年《学报》刊出的关于氨排放的多篇论文涉及减少种植业和养殖业氨排放的具体措施和技术。在种植业方面，论文涉及改变种植方式和施肥方式、选择氮肥品种等减少种植业氨排放的潜力；在养殖业方面，论文涉及养殖模式、粪污处理工艺和清粪方式对氨排放的影响。宋修超等的研究表明，在工厂化猪粪堆肥过程中添加沸石、过磷酸钙可显著减少氨和HS 的排放，提高堆肥氮含量。

一个值得关注的科学问题是我国农业氨排放量的估算值存在很大的不确定性，这严重影响了农业氨排放对大气质量影响程度的正确评估。氨排放量估算值的不确定性既来自于活动面数据的不确定性和估算方法的不统一，更来自于缺乏统一和可靠的氨排放通量的测定方法。氨排放通量不仅取决于体系中氨产生/转化速率、产生部位与大气交界面的距离和体系pH 等，还取决于气象因素，如温度和交界面风速等。由于氨易溶于水且易沉降，对氨扩散有阻挡的空间，如设施大棚和堆肥生产厂棚，从氨产生体系排放进入大气的氨又可沉降返回产生体系。最近，张兆北等的研究表明，日光温室大棚整棚氨挥发量仅占土表氨挥发的13%~34%。因此，对于这样的系统，直接应用土表、堆肥表面等测定的氨排放通量估算年度和区域氨排放量必然得出过高的估算值。

由于农业污染面大、量广，单位时间和单位面积强度低，时间和空间连贯性差，影响因素众多且复杂多变，不仅只是种养业氨排放通量的测定，其他诸多农业污染物的排放量测定也存在严重的不足，如农业面源污染排放、污染物农业消纳速率、反硝化产生氮气等的测定至今仍未得到有效的解决。精确的定量是科学研究和政府决策的基础。但是，我国农业环境科学工作似乎更偏好“拿来主义”，对于各种涉及农业污染排放的测定方法少有贡献，而且还少有对拿来方法进行可靠性、适用性检验。我国已经成为世界农业环境科学领域的研究主体，发文量大幅度增长。面对我国严峻的农业环境污染问题，期待着我国农业环境科学工作者为创新适合于我国农业生产实际的污染物排放（通）量测定方法作出实质性贡献。