蔡祖聰

（南京師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院，南京 210023）

新冠三年，終于迎來了疫情結(jié)束的曙光！

在作者、審稿人、編委的大力支持下，編輯部同仁克服疫情的嚴(yán)重影響，艱辛地完成了《農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報》（以下簡稱《學(xué)報》）2022 年出版任務(wù)。《學(xué)報》2022 年共發(fā)表論文295 篇。其中，常設(shè)欄目發(fā)表219 篇，“農(nóng)業(yè)面源污染模型與模擬”專欄發(fā)表論文11 篇，“土壤環(huán)境生物安全與健康”?？l(fā)表論文32 篇。發(fā)表論文數(shù)最多的欄目分別為土壤環(huán)境（104 篇）、環(huán)境健康與農(nóng)產(chǎn)品安全（47篇）、廢棄物處理及資源化利用（29 篇）、水體環(huán)境（25 篇）和農(nóng)業(yè)與全球變化（21 篇）。其他欄目的發(fā)文量較小，其中畜禽環(huán)境、水產(chǎn)環(huán)境和分析方法欄目各僅發(fā)表1 篇論文。各欄目的發(fā)文數(shù)量反映了當(dāng)前農(nóng)業(yè)環(huán)境學(xué)科各領(lǐng)域受重視的程度。根據(jù)筆者粗淺的認(rèn)識，對2022 年《學(xué)報》在土壤環(huán)境、環(huán)境健康與農(nóng)產(chǎn)品安全、廢棄物處理及資源化利用和農(nóng)業(yè)與全球變化領(lǐng)域，但不一定發(fā)表在相應(yīng)欄目的論文作一簡評，不妥之處敬請批評指正。

1 土壤環(huán)境

隨著人們生活水平的不斷提高，相應(yīng)地對農(nóng)產(chǎn)品安全質(zhì)量的要求也日益提高。土壤環(huán)境質(zhì)量是農(nóng)產(chǎn)品安全質(zhì)量的基礎(chǔ)，土壤污染成為民眾和媒體高度關(guān)注的問題，政府制訂了嚴(yán)格的農(nóng)田土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，近年來投入了大量的財力和物力進行土壤污染治理。在保障農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全的前提下，合理利用污染土壤，保障糧食安全是當(dāng)前農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)工作者和技術(shù)人員共同面臨的挑戰(zhàn)，因而也是最大的研究熱點。

1.1 鈍化劑研發(fā)及其效果評價

重金屬污染是我國最主要的土壤污染類型。土壤重金屬的特性決定了將其遷移出土壤十分困難，種植超積累植物可以加快降低土壤中重金屬含量，但會不同程度地侵占糧食作物生產(chǎn)的空間和時間。因此，通過各種措施抑制作物對重金屬的吸收，確保農(nóng)產(chǎn)品重金屬含量符合限量標(biāo)準(zhǔn)成為主要的措施，其中之一是施用重金屬鈍化劑。《學(xué)報》2022 年發(fā)表了較多涉及重金屬鈍化劑的論文，用于鈍化劑的材料包括對重金屬具有強烈吸附作用的天然礦物，如沸石、海泡石，凹凸棒石；提高土壤pH 的堿性物質(zhì)，如氧化鈣和氫氧化鈣。值得注意的是，寇鳳蓮等[1]發(fā)現(xiàn)具有重金屬吸附作用的作物促生菌可以有效地鈍化土壤重金屬，提高生菜產(chǎn)量，降低生菜對Cd和Pb的吸收。生物炭因兼具對重金屬的吸附作用和提高土壤pH 的作用，作為重金屬鈍化劑使用受到了更多的關(guān)注。楊素勤等[2]的研究表明，在Cd和Pb污染的石灰性土壤，連續(xù)5年施用磷酸改性生物質(zhì)炭對降低小麥籽粒中Cd和Pb的含量具有顯著效果。

由于歷史的原因，目前關(guān)于鈍化劑后效的研究還很薄弱。裴楠等[3]通過連續(xù)4 年的持續(xù)觀察，發(fā)現(xiàn)一次性施用不同劑量的海泡石對Cd 污染稻田具有持續(xù)的鈍化效果，能夠顯著降低糙米Cd 含量，但是其鈍化作用隨著時間延長有減弱趨勢。從現(xiàn)有的研究結(jié)果看，鈍化劑阻控重金屬的作物吸收從研究走向應(yīng)用，還需要長期田間試驗的資料積累，以證明經(jīng)濟上的可行性，且長期施用不產(chǎn)生次生污染和對土壤肥力的不利影響。

1.2 土壤重金屬污染源解析

土壤重金屬污染源極其復(fù)雜，既有地質(zhì)高背景值因素，也有人為污染來源，確定土壤重金屬污染源不僅是落實污染責(zé)任的需要，也是采取措施防止土壤被繼續(xù)污染的關(guān)鍵依據(jù)。《學(xué)報》2022年發(fā)表了2 篇采用不同方法解析土壤重金屬污染的論文，結(jié)合著看對土壤重金屬污染源解析研究會有一定的幫助。

劉進等[4]采用源清單法解析了華北地區(qū)大氣沉降、灌溉水、畜禽糞便、化肥施用和市政污泥5 種途徑對農(nóng)田土壤Cd 的輸入量。他們的結(jié)果顯示，隨著環(huán)境保護意識的提高、環(huán)境保護法律法規(guī)的不斷完善和實施，我國華北地區(qū)農(nóng)田Cd 輸入量從2005—2009 年的1.56～2.63 mg·m-2·a-1大幅度下降到了2015—2019 年的0.22～0.35 mg·m-2·a-1，主要來源也從灌溉水輸入為主（63.0%）轉(zhuǎn)變?yōu)榇髿獬两禐橹鳎?6.5%）。由此說明在有效切斷灌溉對華北農(nóng)田Cd 污染的基礎(chǔ)上，進一步控制華北地區(qū)農(nóng)田土壤Cd污染的重點應(yīng)是減少大氣Cd來源。

王彬等[5]則采用多種地統(tǒng)計學(xué)方法，解析了浙江省西南部松陰溪流域土壤重金屬來源。結(jié)果表明，自然源是導(dǎo)致研究區(qū)土壤Cd、Pb、As、Cu、Zn污染的主要因素，總貢獻(xiàn)率為30.1%。不同重金屬元素的主要來源有較大差異，工業(yè)是Cr、Ni 的主要污染源，總貢獻(xiàn)率為37.4%；交通源、農(nóng)藥-污灌源是Hg的主要污染源，總貢獻(xiàn)率分別為18.0%和14.5%。不同的統(tǒng)計模型具有各自的優(yōu)勢和不足，在源解析時需要將不同統(tǒng)計模型結(jié)合起來，使其結(jié)果更加準(zhǔn)確。

比較這二類源解析方法可以看出，源清單法和統(tǒng)計模型各有特色與優(yōu)缺點，前者直接解析各污染源對研究區(qū)土壤的污染物輸入量，忽視土壤實際污染物狀況；后者基于研究區(qū)土壤中實際污染物含量，解析各污染源對土壤中存在的污染物質(zhì)的相對貢獻(xiàn)率，無法量化各污染源的實際輸入量。顯然，這二種方法或更多種方法結(jié)合，相互補充，相互印證，有可能更加系統(tǒng)地認(rèn)識研究區(qū)土壤各污染源的貢獻(xiàn)及其土壤受污染的程度，并為決策者提供更加充分的科學(xué)依據(jù)。

1.3 土壤生物污染

近年來土壤生物污染已經(jīng)成為新的研究熱點，發(fā)表的論文數(shù)量正在不斷增加。但據(jù)筆者對文獻(xiàn)的有限了解，當(dāng)前尚未明確界定土壤生物污染物的種類，在實際操作中，主要關(guān)注土壤中可能危害人類健康的病原生物、生物代謝產(chǎn)物、抗生素抗性細(xì)菌（Antibiotic resistant bacteria，ARBs）和抗生素抗性基因（Antibiotic resistance genes，ARGs），通常不包括土壤中的植物致病生物。由于現(xiàn)代養(yǎng)殖場畜禽排泄物生產(chǎn)的有機肥不同程度地含有抗生素，因而土壤ARBs 和ARGs 污染受到了更多的關(guān)注[6]。順應(yīng)這一新的研究熱點，《學(xué)報》2022年組織了“土壤環(huán)境生物安全與健康”專刊，綜述了土壤中ARGs環(huán)境歸趨與風(fēng)險管理[7]，土壤病原生物檢測技術(shù)[8]，抗生素在土壤中降解的微生物學(xué)機制[9]等的研究進展。楊埔等[10]介紹了大腸桿菌、沙門氏菌、單核增生李斯特氏菌等食源性致病細(xì)菌在土壤中的生存策略及治理方式。

土壤生物污染既有外源污染，也有內(nèi)源污染。不同于土壤重金屬相對穩(wěn)定的地質(zhì)背景污染，土壤生物內(nèi)源污染具有很強的時空變異性。研究表明，即使長期施用化肥，無外源抗生素和ARGs 污染，隨著土壤中植物病原菌豐度的提高，土壤中ARGs 豐度也會增加[11]。改變土壤的利用方式則可能改變土壤中ARGs 組成和豐度。林輝等[12]的研究表明，水稻土序列的ARGs 豐富度和多樣性隨耕作年限的增加整體呈衰減趨勢，但ARGs 相對豐度上升。因此，研究內(nèi)源性土壤生物污染的產(chǎn)生途徑、歸趨、危害風(fēng)險及其影響因素，特別是土壤內(nèi)源污染與農(nóng)業(yè)利用及水肥管理等人類活動的關(guān)系，必將有助于加深對土壤生物污染危害的認(rèn)識，完善土壤生物污染的防控措施。

2 環(huán)境健康與農(nóng)產(chǎn)品安全

環(huán)境健康與農(nóng)產(chǎn)品安全欄目發(fā)表的研究論文主要研究環(huán)境污染物對作物和水產(chǎn)類生物生理、生化過程及其農(nóng)產(chǎn)品安全的影響，涉及的污染物包括重金屬、農(nóng)藥、抗生素、微塑料、石墨烯、多環(huán)芳烴、UV-B輻射污染等，大多采用模擬環(huán)境方法研究。這些研究結(jié)果對于認(rèn)識環(huán)境污染物毒害農(nóng)作物和水產(chǎn)生物的機理，確定環(huán)境污染物安全標(biāo)準(zhǔn)等都是非常有意義的。但是，由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的高度復(fù)雜性及其因素之間的相互作用，模擬環(huán)境下的研究結(jié)果與真實農(nóng)業(yè)環(huán)境下的結(jié)果仍有很大的差異，且難以量化評估。因此，我們應(yīng)該鼓勵農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)工作者在真實的農(nóng)業(yè)環(huán)境下進行此類研究，以獲得更加客觀的認(rèn)識，得出符合真實環(huán)境的科學(xué)結(jié)論。

可喜的是，《學(xué)報》2022年在環(huán)境健康與農(nóng)產(chǎn)品安全欄目刊出了一些提供客觀認(rèn)識或具有實際應(yīng)用意義的研究結(jié)果。賈斌等[13]采集了上海、浙江、江蘇、安徽、福建等長江三角洲地區(qū)淡水池塘養(yǎng)殖的魚類、蝦類和蟹類產(chǎn)品，檢測了9 種常見抗生素，得出該地區(qū)水產(chǎn)品攝入不會對人體健康構(gòu)成抗生素暴露風(fēng)險，但食用水產(chǎn)品時，喹諾酮類和大環(huán)內(nèi)酯類抗生素的攝入應(yīng)引起關(guān)注的結(jié)論。這樣的結(jié)果有助于解除人們對食用淡水養(yǎng)殖水產(chǎn)品安全的擔(dān)憂，同時也為管理部門監(jiān)管抗生素類在淡水養(yǎng)殖中的使用提供了具有針對性的依據(jù)。

黃丹等[14]在廣西一土壤重金屬污染糧食產(chǎn)區(qū)成對采集表層土壤樣本和該土壤上生長的稻米樣本，分別測定土壤和稻米中Cd、Hg、As、Pb 和Cr 含量，分析結(jié)果顯示，如果不采取防控措施，安全利用區(qū)生產(chǎn)的稻米也存在較高的健康風(fēng)險，為保障安全利用區(qū)生產(chǎn)出安全的稻米，需要采取可降低水稻Cd 吸收的水肥管理和施用鈍化劑等措施。他們的研究表明，在該研究區(qū)域內(nèi)的嚴(yán)格管控區(qū)農(nóng)田不適合生產(chǎn)水稻，需進行種植結(jié)構(gòu)調(diào)整。這樣的結(jié)果對于相似土壤類型和氣候條件區(qū)重金屬污染土壤的安全利用具有很好的參考價值。

王天宇等[15]在浙江與廣西類似土壤上進行的研究為該地區(qū)Cd 污染土壤的安全利用拓展了思路。他們發(fā)現(xiàn)，在安全利用區(qū)種植的大豆，無論是Cd 低積累品種還是一般品種，其籽粒Cd 含量均未超過國家安全限量標(biāo)準(zhǔn)。在土壤Cd含量為（1.69±0.25）mg·kg-1，pH為4.65 的嚴(yán)格管控區(qū)，種植Cd 低積累大豆品種，同時適量施用鈍化劑，大豆籽粒Cd 含量也可控制在國家安全限量標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)。該文的結(jié)果表明，在不改變農(nóng)業(yè)利用的前提下，選擇合適的農(nóng)作物結(jié)合防控措施，有可能安全利用重金屬污染安全利用區(qū)和嚴(yán)格管控區(qū)的農(nóng)田土壤。

3 廢棄物處理及資源化利用

根據(jù)《第二次全國污染源普查公報》，我國2017 年秸稈產(chǎn)生量達(dá)8.05 億t，畜禽養(yǎng)殖業(yè)是水體化學(xué)需氧量和氮、磷的主要來源。畜禽糞污也是大氣氨的主要來源，且預(yù)期排放量將繼續(xù)增加[16]。農(nóng)業(yè)有機廢棄物循環(huán)利用不僅是保護生態(tài)環(huán)境的需要，也是維持和提高農(nóng)田土壤肥力，替代部分化肥和土壤固碳的需要，理所當(dāng)然地成為農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)的重要研究領(lǐng)域之一?！秾W(xué)報》2022年在廢棄物處理及資源化利用欄目刊出的論文內(nèi)容涉及畜禽排泄物的處理工藝，去除畜禽排泄物中重金屬、抗生素等有害物質(zhì)的方法和技術(shù)，抑制有機廢棄物處理和貯存過程中揮發(fā)性有害氣體排放的方法和技術(shù)等，其中較多的論文涉及有機廢棄物處理和貯存過程中揮發(fā)性有害氣體產(chǎn)生規(guī)律、抑制其排放的方法和技術(shù)。代小蓉等[17]采用質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)質(zhì)譜（PTR-MS）檢測了養(yǎng)豬廢水在實驗室模擬存儲過程中產(chǎn)生的惡臭氣體（MVCs）組成，檢出了含苯芳香烴、胺類、硫化物、酮類、酚類、羧酸和吲哚7類共22種氣體，其中氨、硫化氫、丙酮、二甲胺、甲基乙基酮、甲硫醇和丙酸等的濃度較高。倪遠(yuǎn)之等[18]采用在線高分辨率監(jiān)測系統(tǒng)對長三角地區(qū)規(guī)?；膛雠锷狃B(yǎng)殖、糞便堆肥和污水貯存的氨排放進行連續(xù)監(jiān)測，明確了規(guī)?；膛霭迸欧帕侩S溫度升降而升降的季節(jié)變化規(guī)律，確定了本地化的氨排放系數(shù)，建立了長三角地區(qū)規(guī)?；膛霭迸欧徘鍐?，為長三角地區(qū)估算規(guī)模化奶牛場氨排放提供了很有價值的本地化數(shù)據(jù)。李鵬等[19]的研究表明，利用國產(chǎn)透氣膜構(gòu)建的沼液氨氮回收工藝可有效回收沼液氨氮，回收率接近80%。李旺旺等[20]的研究表明，外源添加微生物菌劑（VT 菌劑）、過磷酸鈣或磷石膏，可促進脫水污泥和玉米秸稈堆肥腐熟度，有效減少氨、H2S、CH4和N2O等氣體的排放量。劉燕等[21]分析了基于添加劑使用的污泥堆肥廠經(jīng)濟效益，結(jié)果表明，污泥堆肥廠的經(jīng)濟效益因使用的添加劑不同而有較大的差異，選擇適宜的添加劑和堆肥方式可以降低成本，提高經(jīng)濟效益。

有機廢棄物循環(huán)利用的最大障礙是貯存和處理過程對周圍環(huán)境影響大，經(jīng)濟效益低，生產(chǎn)的有機肥產(chǎn)品養(yǎng)分有效性低等。《學(xué)報》2022年在這一領(lǐng)域發(fā)表的研究成果有助于更好地認(rèn)識有機廢棄物產(chǎn)生的有害氣體成分，改進有機廢棄物貯存、堆肥等過程的工藝，以降低對周圍環(huán)境的不利影響，提高經(jīng)濟效益，促進有機廢棄物的循環(huán)利用。

4 農(nóng)業(yè)與全球變化

我國政府已經(jīng)向國際社會莊嚴(yán)承諾，在2030 年前實現(xiàn)碳達(dá)峰，2060 年前實現(xiàn)碳中和。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系既是碳源又是碳匯，隨著管理利用方式的不同而發(fā)生源匯轉(zhuǎn)變。實現(xiàn)農(nóng)業(yè)“固碳減排”，為碳達(dá)峰、碳中和做出貢獻(xiàn)是農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)者義不容辭的責(zé)任。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程是生物生產(chǎn)過程，《學(xué)報》2022年發(fā)表了周啟星等[22]《關(guān)于“碳中和生物”環(huán)境科學(xué)的新概念與研究展望》綜述性論文，他們提出了“碳中和生物”的概念，從生物類型（植物、微生物和動物）及生物個體、群體和生態(tài)系統(tǒng)角度闡述了生物在實現(xiàn)碳達(dá)峰和碳中和中的作用。“碳中和生物”概念的提出或具有加深對農(nóng)業(yè)“固碳減排”生物性過程的認(rèn)識。

《學(xué)報》2022 年農(nóng)業(yè)與全球變化領(lǐng)域發(fā)表的研究論文仍以測定各種類型的生態(tài)系統(tǒng)溫室氣體排放量和減少溫室氣體排放的各種措施為主。由于農(nóng)業(yè)和畜禽養(yǎng)殖業(yè)排放的氨不僅對大氣質(zhì)量產(chǎn)生直接的影響，而且通過形成氣溶膠、大氣沉降等途徑影響陸地生態(tài)系統(tǒng)碳氮循環(huán)而影響溫室氣體排放，《學(xué)報》2022年在農(nóng)業(yè)與全球變化欄目發(fā)表的研究論文中涉及氨排放的較多，表明農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)工作者開始重視具有間接溫室效應(yīng)氣體的農(nóng)業(yè)排放。

生物質(zhì)燃燒也是重要的溫室氣體排放源。由于生物質(zhì)原料和燃燒方式的多樣性，生物質(zhì)燃燒的溫室氣體排放系數(shù)的變異范圍很大。因此，編制生物質(zhì)燃燒排放的溫室氣體排放清單更有必要采用本地化的排放系數(shù)。但是，實際測定的生物質(zhì)燃燒溫室氣體排放系數(shù)非常有限。羅意然等[23]的工作在一定程度上彌補了實測數(shù)據(jù)的不足。他們測定了廣西7 種生物質(zhì)在爐灶燃燒時包括CH4氣體的排放系數(shù)（因子），結(jié)果表明，CO、NOx、CH4和非甲烷總烴（NMVOCs）的平均排放因子為36.4、1.73、0.89 g·kg-1和2.39 g·kg-1，乙醛的排放因子為147～599 mg·kg-1。據(jù)此，他們估算了廣西2010—2019 年間生物質(zhì)秸 稈 燃 燒 排 放 的CO、NOx、CH4、NMVOCs 及醛酮污染物的排放量，為廣西編制生物質(zhì)燃燒排放的溫室氣體及其他有害氣體提供了本地化的排放系數(shù)。

筆者簡評《學(xué)報》2021 年刊出論文時曾指出我國在農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域存在輕視研究方法，對文獻(xiàn)發(fā)表的研究方法不加驗證的“拿來主義”現(xiàn)象[24]。非常欣喜的是，《學(xué)報》2022年發(fā)表了趙佳玉等[25]基于渦度相關(guān)方法連續(xù)多年測定的養(yǎng)殖塘水-氣界面高頻連續(xù)CH4通量數(shù)據(jù)，探討對淡水養(yǎng)殖塘CH4排放通量進行箱式法等低頻觀測時，在一日內(nèi)的最佳觀測時間以及一年內(nèi)的最佳觀測日數(shù)。結(jié)果表明，一日中最佳的觀測時間因季節(jié)而變化；獲得CH4排放量年均值±20%精度估算值，觀測天數(shù)至少需要80 d，且全年均勻選取，當(dāng)全年觀測日數(shù)少于20 d 時，CH4通量年均值估算的不確定性可高達(dá)50%。這一研究結(jié)果為我們評估我國已經(jīng)發(fā)表的稻田、濕地和淡水域CH4排放量數(shù)據(jù)的精度，制訂農(nóng)田、濕地及水產(chǎn)養(yǎng)殖場溫室氣體測定規(guī)范提供了重要的參考依據(jù)。