農(nóng)業(yè)面源污染與綠色發(fā)展

Non-Point Source Pollution Control and Agricultural Green Development

Volume 10·Number 4·December 2023

　　近日，《農(nóng)業(yè)科學(xué)與工程前沿》(英文簡稱FASE) 出版了2023年第4期題為“農(nóng)業(yè)面源污染與綠色發(fā)展”的專輯，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院/國家農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展研究院許穩(wěn)副教授、劉學(xué)軍教授和中國農(nóng)業(yè)大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院張杰副教授組織了本期專輯。本期專輯的主要目的是全面系統(tǒng)介紹面源污染防控與農(nóng)業(yè)高質(zhì)量協(xié)同發(fā)展的最新進展和觀點；共有10篇研究文章和綜述，圍繞面源污染監(jiān)測與負荷估算、氮磷流失控制技術(shù)、成功案例研究和政策等相關(guān)的挑戰(zhàn)性問題進行了詳細論述；幫助讀者系統(tǒng)了解面源污染防控與農(nóng)業(yè)高質(zhì)量協(xié)同發(fā)展的最新研究進展。

· 專 輯 概 述 ·

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　　水體環(huán)境質(zhì)量是一個日益受到全球關(guān)注的問題，水體治理改善與人類健康、水安全和生態(tài)系統(tǒng)功能密切相關(guān)。作物生產(chǎn)、牲畜養(yǎng)殖和污水處理等農(nóng)業(yè)活動引發(fā)的面源污染是造成水質(zhì)惡化的主要因素。洱海流域是云南省第二大淡水湖流域，也是農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展和環(huán)境保護的典型區(qū)域。然而，農(nóng)業(yè)面源污染是限制當(dāng)?shù)乜沙掷m(xù)發(fā)展的重要挑戰(zhàn)。多項研究表明，作物和畜牧業(yè)生產(chǎn)中氮磷大量流失是導(dǎo)致洱海嚴(yán)重富營養(yǎng)化和藻類大量繁殖的主要因素。為解決這一問題，當(dāng)?shù)卣?018年起實施了一系列水質(zhì)保護政策。這些措施包括強制減少化肥施用、推廣使用有機肥代替化肥、限制施用大水大肥的作物 (如大蒜)，以及關(guān)閉集約化養(yǎng)殖場。洱海流域目前正逐步過渡到水質(zhì)改善的初期階段。然而，洱海流域面源污染防控和農(nóng)業(yè)高質(zhì)量協(xié)同發(fā)展仍面臨著巨大挑戰(zhàn)：(1) 面源污染的來源和貢獻不清；(2) 農(nóng)業(yè)產(chǎn)值低農(nóng)民增收難；(3) 水環(huán)境保護與農(nóng)民增收之間不協(xié)同。本期專輯的主要目的是全面介紹該領(lǐng)域的最新進展，包括：(1) 洱海流域和其他流域的農(nóng)業(yè)面源污染現(xiàn)狀；(2) 面源污染的發(fā)生過程及特征；(3) 面源污染防控的技術(shù)與途徑；(4) 評估政策驅(qū)動的面源污染防控方法；(5) 洱海流域和其它類似地區(qū)可持續(xù)農(nóng)業(yè)成功實踐。本專輯對面源污染防控和農(nóng)業(yè)高質(zhì)量協(xié)同發(fā)展的不同角度進行了思考。

　　圍繞農(nóng)業(yè)農(nóng)村發(fā)展與面源污防控之間的關(guān)系，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)侯勇等以洱海流域為例，探討了面源污染防控與綠色農(nóng)業(yè)發(fā)展之間的矛盾。研究認為，扭轉(zhuǎn)當(dāng)前局面的關(guān)鍵在于實施科學(xué)合理的環(huán)保政策和推廣農(nóng)業(yè)綠色生產(chǎn)技術(shù) (DOI: 10.15302/J-FASE-2023524)。在全國范圍內(nèi)，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)村經(jīng)濟研究中心馮丹萌等回顧了中國種養(yǎng)一體化促進可持續(xù)農(nóng)業(yè)的歷史發(fā)展和未來前景 (DOI: 10.15302/J-FASE-2023525)。針對農(nóng)業(yè)和農(nóng)村面源污染的監(jiān)測和負荷估算問題，中國科學(xué)院水利部成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所徐鵬等研究了大理集約化管理農(nóng)業(yè)區(qū)的土壤氮礦化機理過程。不同耕地的氮礦化速率和硝化速率差異顯著，主要受總氮、溶解有機碳和溶解無機氮等土壤因子的影響 (DOI: 10.15302/J-FASE-2023515)。河北農(nóng)業(yè)大學(xué)李文超等進行了一項系統(tǒng)文獻綜述，分析了影響氮素從農(nóng)田向地表水體遷移的關(guān)鍵過程和主要因素 (DOI: 10.15302/J-FASE-2023518)。南京大學(xué)程明今等提出了一種改進的沖刷模型，以改進洱海流域典型農(nóng)村居住區(qū) (古生村) 的降雨?徑流污染模型。研究發(fā)現(xiàn)，12%的徑流總量包含了80%?95%的COD、TN和TP總負荷 (DOI: 10.15302/J-FASE-2023519)。北京師范大學(xué)劉曉斐等評估了1994?2021年期間洱海水質(zhì)和藻類生物量的時空分布格局。研究發(fā)現(xiàn)，由于實施了控制措施，目前洱海的水環(huán)境明顯改善，從而降低了污染物負荷 (DOI: 10.15302/J-FASE-2023520)。荷蘭瓦赫寧恩大學(xué)Asl?han Ural-Janssen等為歐洲開發(fā)了一個新的MARINA-Nutrients模型，用于計算氮和磷的陸地排放和河流的輸入、大氣的氮損失，以及河流流域?qū)Ｑ蟮酿B(yǎng)分輸出。研究發(fā)現(xiàn)，河流中55%的氮和67%的磷來源于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和污水處理廠。河流中超過25%的氮最終流入大西洋，磷最終流入地中海 (DOI: 10.15302/J-FASE-2023526)。

　　在面源污染控制技術(shù)方面，江蘇省農(nóng)科院薛利紅等綜述了農(nóng)田面源污染治理“4R”控制技術(shù)，即源頭減量 (reduce)、過程阻斷 (retain)、養(yǎng)分循環(huán)再利用 (reuse) 和生態(tài)修復(fù) (restore) 技術(shù)。該研究提出了以源頭治理為主、末端控制為輔的全時段、全空間治理策略 (DOI: 10.15302/J-FASE-2023522)。北京師范大學(xué)王怡雯等評估了中國典型流域溝渠庫塘系統(tǒng)的生態(tài)功能。研究發(fā)現(xiàn)，這些系統(tǒng)可有效用于山區(qū)和丘陵流域的生態(tài)工程，以平衡排水和攔截污染物 (DOI: 10.15302/J-FASE-2023517)。上海交通大學(xué)劉華基等對永安河中的主要污染物以及周圍的人工濕地對污染物的去除效率進行了分析。研究發(fā)現(xiàn)，人工濕地能有效去除硝態(tài)氮和磷，但由于水生植物殘體處理不及時，人工濕地去除銨態(tài)氮和有機污染物的能力有限 (DOI: 10.15302/J-FASE-2023516)。

· 組 稿 專 家 ·

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許穩(wěn)

　　中國農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院副教授。2016年在中國農(nóng)業(yè)大學(xué)獲得博士學(xué)位。主要從事大氣氮沉降、農(nóng)業(yè)面源污染控制和綠色發(fā)展等跨學(xué)科研究。利用監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)、模型模擬和衛(wèi)星遙感等綜合方法，研究水?土?氣界面的物質(zhì)交換和生態(tài)影響。在污染物排放、環(huán)境閾值和監(jiān)測方法等方面取得重要進展。在Nature Food, Science Bulletin, Water Research, Environmental Science & Technology 等著名期刊上發(fā)表了80篇文章。主持了多項由國家自然科學(xué)基金、科技部國家重點研發(fā)計劃和中國工程院資助的研究項目。擔(dān)任中國植物營養(yǎng)與肥料學(xué)會養(yǎng)分循環(huán)專業(yè)委員會委員。《農(nóng)業(yè)科學(xué)與工程前沿》(英文簡稱FASE) 期刊的青年編委。2023年獲得中國教育部自然科學(xué)獎二等獎 (排名第二)。

劉學(xué)軍

　　中國農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院、國家農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展研究院教授。1997年獲中國農(nóng)業(yè)大學(xué)博士學(xué)位，2014年獲國家杰出青年科學(xué)基金。一直從事農(nóng)業(yè)與環(huán)境相互作用的研究，研究重點是大氣沉降、氮循環(huán)和養(yǎng)分管理，旨在減緩?fù)寥浪峄⒎屈c源污染、氨氮和農(nóng)田溫室氣體排放。發(fā)表了370多篇學(xué)術(shù)論文和書籍章節(jié)，H-index為66，擔(dān)任Atmospherem, Ecology and Environment Sciences (NSO) 副主編。2023年獲得中國教育部自然科學(xué)獎二等獎（排名第一）。

張杰

　　中國農(nóng)業(yè)大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院副教授。于2018年獲得清華大學(xué)博士學(xué)位，2012年獲得武漢大學(xué)學(xué)士學(xué)位。荷蘭瓦赫寧根大學(xué)和烏特勒支大學(xué)的訪問學(xué)者，奧地利IIASA的青年科學(xué)家。一直致力于利用遙感、建模和大數(shù)據(jù)進行農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測和建模。研究重點是面源污染和環(huán)境管理、耕地質(zhì)量改善和養(yǎng)分循環(huán)。Nature, Nature Communications, Biogeosciences, Geoscience & Remote Sensing, Journal of Environmental Management 等刊物上發(fā)表SCI論文30余篇，授權(quán)軟件專利10余項，學(xué)術(shù)論文被引用數(shù)千次，與愛思唯爾合作出版英文專著1部。美國?以色列農(nóng)業(yè)研究與發(fā)展基金國際審稿人，F(xiàn)ASE期刊青年編委，20多種期刊審稿人。

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