农业面源污染与绿色发展

Non-Point Source Pollution Control and Agricultural Green Development

Volume 10·Number 4·December 2023

　　近日，《农业科学与工程前沿》(英文简称FASE) 出版了2023年第4期题为“农业面源污染与绿色发展”的专辑，中国农业大学资源与环境学院/国家农业绿色发展研究院许稳副教授、刘学军教授和中国农业大学信息与电气工程学院张杰副教授组织了本期专辑。本期专辑的主要目的是全面系统介绍面源污染防控与农业高质量协同发展的最新进展和观点；共有10篇研究文章和综述，围绕面源污染监测与负荷估算、氮磷流失控制技术、成功案例研究和政策等相关的挑战性问题进行了详细论述；帮助读者系统了解面源污染防控与农业高质量协同发展的最新研究进展。

· 专 辑 概 述 ·

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　　水体环境质量是一个日益受到全球关注的问题，水体治理改善与人类健康、水安全和生态系统功能密切相关。作物生产、牲畜养殖和污水处理等农业活动引发的面源污染是造成水质恶化的主要因素。洱海流域是云南省第二大淡水湖流域，也是农业高质量发展和环境保护的典型区域。然而，农业面源污染是限制当地可持续发展的重要挑战。多项研究表明，作物和畜牧业生产中氮磷大量流失是导致洱海严重富营养化和藻类大量繁殖的主要因素。为解决这一问题，当地政府自2018年起实施了一系列水质保护政策。这些措施包括强制减少化肥施用、推广使用有机肥代替化肥、限制施用大水大肥的作物 (如大蒜)，以及关闭集约化养殖场。洱海流域目前正逐步过渡到水质改善的初期阶段。然而，洱海流域面源污染防控和农业高质量协同发展仍面临着巨大挑战：(1) 面源污染的来源和贡献不清；(2) 农业产值低农民增收难；(3) 水环境保护与农民增收之间不协同。本期专辑的主要目的是全面介绍该领域的最新进展，包括：(1) 洱海流域和其他流域的农业面源污染现状；(2) 面源污染的发生过程及特征；(3) 面源污染防控的技术与途径；(4) 评估政策驱动的面源污染防控方法；(5) 洱海流域和其它类似地区可持续农业成功实践。本专辑对面源污染防控和农业高质量协同发展的不同角度进行了思考。

　　围绕农业农村发展与面源污防控之间的关系，中国农业大学侯勇等以洱海流域为例，探讨了面源污染防控与绿色农业发展之间的矛盾。研究认为，扭转当前局面的关键在于实施科学合理的环保政策和推广农业绿色生产技术 (DOI: 10.15302/J-FASE-2023524)。在全国范围内，农业农村部农村经济研究中心冯丹萌等回顾了中国种养一体化促进可持续农业的历史发展和未来前景 (DOI: 10.15302/J-FASE-2023525)。针对农业和农村面源污染的监测和负荷估算问题，中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所徐鹏等研究了大理集约化管理农业区的土壤氮矿化机理过程。不同耕地的氮矿化速率和硝化速率差异显著，主要受总氮、溶解有机碳和溶解无机氮等土壤因子的影响 (DOI: 10.15302/J-FASE-2023515)。河北农业大学李文超等进行了一项系统文献综述，分析了影响氮素从农田向地表水体迁移的关键过程和主要因素 (DOI: 10.15302/J-FASE-2023518)。南京大学程明今等提出了一种改进的冲刷模型，以改进洱海流域典型农村居住区 (古生村) 的降雨‒径流污染模型。研究发现，12%的径流总量包含了80%‒95%的COD、TN和TP总负荷 (DOI: 10.15302/J-FASE-2023519)。北京师范大学刘晓斐等评估了1994‒2021年期间洱海水质和藻类生物量的时空分布格局。研究发现，由于实施了控制措施，目前洱海的水环境明显改善，从而降低了污染物负荷 (DOI: 10.15302/J-FASE-2023520)。荷兰瓦赫宁恩大学Aslıhan Ural-Janssen等为欧洲开发了一个新的MARINA-Nutrients模型，用于计算氮和磷的陆地排放和河流的输入、大气的氮损失，以及河流流域对海洋的养分输出。研究发现，河流中55%的氮和67%的磷来源于农业生产和污水处理厂。河流中超过25%的氮最终流入大西洋，磷最终流入地中海 (DOI: 10.15302/J-FASE-2023526)。

　　在面源污染控制技术方面，江苏省农科院薛利红等综述了农田面源污染治理“4R”控制技术，即源头减量 (reduce)、过程阻断 (retain)、养分循环再利用 (reuse) 和生态修复 (restore) 技术。该研究提出了以源头治理为主、末端控制为辅的全时段、全空间治理策略 (DOI: 10.15302/J-FASE-2023522)。北京师范大学王怡雯等评估了中国典型流域沟渠库塘系统的生态功能。研究发现，这些系统可有效用于山区和丘陵流域的生态工程，以平衡排水和拦截污染物 (DOI: 10.15302/J-FASE-2023517)。上海交通大学刘华基等对永安河中的主要污染物以及周围的人工湿地对污染物的去除效率进行了分析。研究发现，人工湿地能有效去除硝态氮和磷，但由于水生植物残体处理不及时，人工湿地去除铵态氮和有机污染物的能力有限 (DOI: 10.15302/J-FASE-2023516)。

· 组 稿 专 家 ·

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许稳

　　中国农业大学资源与环境学院副教授。2016年在中国农业大学获得博士学位。主要从事大气氮沉降、农业面源污染控制和绿色发展等跨学科研究。利用监测网络、模型模拟和卫星遥感等综合方法，研究水‒土‒气界面的物质交换和生态影响。在污染物排放、环境阈值和监测方法等方面取得重要进展。在Nature Food, Science Bulletin, Water Research, Environmental Science & Technology 等著名期刊上发表了80篇文章。主持了多项由国家自然科学基金、科技部国家重点研发计划和中国工程院资助的研究项目。担任中国植物营养与肥料学会养分循环专业委员会委员。《农业科学与工程前沿》(英文简称FASE) 期刊的青年编委。2023年获得中国教育部自然科学奖二等奖 (排名第二)。

刘学军

　　中国农业大学资源与环境科学学院、国家农业绿色发展研究院教授。1997年获中国农业大学博士学位，2014年获国家杰出青年科学基金。一直从事农业与环境相互作用的研究，研究重点是大气沉降、氮循环和养分管理，旨在减缓土壤酸化、非点源污染、氨氮和农田温室气体排放。发表了370多篇学术论文和书籍章节，H-index为66，担任Atmospherem, Ecology and Environment Sciences (NSO) 副主编。2023年获得中国教育部自然科学奖二等奖（排名第一）。

张杰

　　中国农业大学信息与电气工程学院副教授。于2018年获得清华大学博士学位，2012年获得武汉大学学士学位。荷兰瓦赫宁根大学和乌特勒支大学的访问学者，奥地利IIASA的青年科学家。一直致力于利用遥感、建模和大数据进行农业环境监测和建模。研究重点是面源污染和环境管理、耕地质量改善和养分循环。Nature, Nature Communications, Biogeosciences, Geoscience & Remote Sensing, Journal of Environmental Management 等刊物上发表SCI论文30余篇，授权软件专利10余项，学术论文被引用数千次，与爱思唯尔合作出版英文专著1部。美国‒以色列农业研究与发展基金国际审稿人，FASE期刊青年编委，20多种期刊审稿人。

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