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《农业环境科学学报》2025年刊出论文简评

2026-05-28 05:28:23

来源：《农业环境科学学报》2026年2期

作者：蔡祖聪

单位：南京师范大学地理科学学院

作者简介：蔡祖聪，《农业环境科学学报》主编，南京师范大学教授、博士生导师。主要从事农田温室气体排放和土壤碳、氮循环，作物连作障碍机理及防治等研究。先后主持国家自然科学基金委杰出青年基金项目、创新群体项目、重点项目，国家973项目等。获中国科学院自然科学二等奖2次，江苏省科技进步一等奖2次和国家自然科学二等奖1次，入选2015年中国科技新闻年度人物和2014—2025年爱思唯尔中国高被引学者。

摘要

从《农业环境科学学报》2025年刊出的论文可以看出，我国农业环境科学研究焦点从土壤重金属污染与修复开始向微塑料、抗生素及抗性基因、氟化物等新污染物转变。《学报》论文揭示了我国部分水产品微塑料和抗生素污染现状，但尚无作物产品新污染物污染现状的调查数据出现，这制约了农业生产环境新污染物污染作物产品的风险评估。人工智能的应用开始受到了农业环境科学研究和应用的重视，《学报》2025年设立了“机器学习技术赋能农业环境科学研究”专栏。农业环境科学领域数据资源不足，质量不高可能制约人工智能作用的发挥。

《农业环境科学学报》（以下简称《学报》）作为我国农业环境科学领域的中文核心学术期刊，在2025年度共发表论文303篇，发文量与往年持平，研究内容涵盖土壤环境、水体环境、环境健康与农产品安全、面源污染、废弃物资源化利用、农业与全球变化、畜禽环境、水产环境等各栏目，系统反映了当前我国农业环境研究的热点问题、方法创新与实践进展。本文将从多个维度简评2025年度《学报》发表的论文所展示的农业环境科学研究热点及研究进展。

1 新污染物成为核心关切

与往年论文题目中污染物“重金属”出现频次最高不同，2025年发表的论文题目中，“微塑料”的出现频次（21次）首次超过“重金属”（19次），可见，农业生产环境中新污染物污染受到关切。李程和李春雷^[1]阐述了韧性理论视阈下新污染物韧性治理构思，李曦彤等^[2]总结了新污染物在水土食物链中的迁移转化行为。微塑料、重金属、抗生素三者构成了新污染物与传统污染物交织的农业环境科学研究主线。

2025年《学报》发表的关于微塑料的论文涉及土壤和水体两大生产环境，包括微塑料在土壤和水体中的污染现状，对作物和水产类生物的生理生化过程、生长发育及其品质的影响，对土壤结构、碳氮循环及温室气体排放的影响等生态效应，在土壤和水体中的行为及其降解过程和微塑料利用等。吴汉洲等^[3]的Meta分析表明，我国农用土壤微塑料丰度范围为10.0~4.83 × 10⁴个·kg^-1，各区农用土壤的平均丰度均大于1×10³个·kg^-1，华北、华中、华东农用土壤为微塑料污染的相对严重区域，其中华东地区农用土壤微塑料平均丰度最高，达到9.19×10³个·kg^-1。应该注意的是，农田土壤微塑料污染调查往往聚焦于覆盖或曾经覆盖薄膜的农田以及可能存在微塑料污染的农田。通过收集文献报道资料，进行Meta 分析得到的微塑料丰度数据反映的是受微塑料污染农田土壤的微塑料污染以及空间分布现状。我国实施农膜覆盖的农田尚不足20%，这些数据并不反映我国全部农田土壤微塑料丰度及空间分布现状。由于薄膜覆盖的增温和保湿作用，我国北方地区薄膜覆盖的效果更加突出，因而使用也更加普遍，特别是在新疆维吾尔自治区，农膜残留问题更加突出^[4]。

土壤中的微塑料可能被植物根系吸收，然后转移到茎、叶和食用组织，并通过食物链影响人类健康^[5]。《学报》发表过多篇塑料增塑剂等作物吸收的研究论文，2025 年《学报》发表了肖佩云等^[6]《酞酸酯（PAEs）高、低积累水稻品种根系吸收PAEs 的动力学差异》的研究论文，然而，当前仍缺乏作物产品微塑料及增塑剂的污染现状及其与土壤微塑料丰度、粒径分布、化学成分关系的研究报道。农产品微塑料污染现状调查数据不足严重地制约了对土壤微塑料和增塑剂污染威胁农产品安全风险的评估。

2025年专论与综述栏目发表了杜祥瑞等^[7]关于塑料废弃物定向转化为高值化学品研究进展的综述文章。该文介绍了通过热裂解、催化裂解、溶剂解聚法、电化学、光催化和生物转化等途径将高分子塑料制品解聚与重组生成低碳烯烃、芳香烃、酸类、醇类、醛类及塑料单体等高值化学品的最新研究进展。这些技术的商业化应用可能促进农田薄膜的回收，降低覆膜土壤塑料残片和微塑料污染风险。但是，目前尚无具有应用前景的农田土壤中微塑料的回收方法和技术，因此，塑料废弃物利用技术在目前阶段难以解决农田土壤塑料碎片和微塑料污染问题。

水产养殖水域的微塑料主要来自水产养殖使用的塑料制品，如遗弃的渔具、幼鱼缸、网、绳索、管道、浮标和网箱等，以及饲料、水流等携带进入的塑料残片和微塑料颗粒。水产养殖使用的塑料制品经过物理、化学或生物降解等过程，逐渐破碎或分解成为微塑料。侯梅芳等^[8]分析了我国水产养殖水域的微塑料污染现状，结果表明，我国养殖水体微塑料污染极其普遍，其中南方一些养殖水体的微塑料丰度达289 个·L^-1。在大量的水产品组织中可检出微塑料，其丰度因水产品组织、鱼类进食方式、食性及是否洄游等而异。微塑料在鱼类不同组织中的累积顺序大致为消化道、鳃>肝脏、脑>肌肉；吞咽进食鱼类>滤食性鱼类；杂食性鱼类>肉食性和草食性鱼类；洄游性鱼类具有更广泛的营养生态位和饵料，摄入微塑料的机会更大，导致微塑料在体内含量更高。我国水产品微塑料污染对我国人体健康的影响是一个值得深入研究和引起高度重视的食品安全问题。

抗生素类药品的广泛应用和扩散构成了对土壤和水体生态系统及其产品安全的新威胁^[9]。2025年《学报》发表的8 篇论文的题目中出现“抗生素”。孟顺龙等^[10]的综述表明，我国受城市污水、农业面源和水产养殖尾水排放影响的淡水水域环境中喹诺酮类抗生素及其抗性基因（ARGs）的污染极其普遍，报道的喹诺酮类抗生素最高浓度高达2.72 μg·L^-1。在水产品中也普遍检测到喹诺酮类抗生素及其AGRs，喹诺酮类抗生素最高检出浓度高达984 ng·g^-1。抗生素及其抗性基因是微生物相互竞争的“矛”和“盾”。竞争的一方微生物通过释放抗生素抑制另一方微生物的竞争，另一方微生物则通过生成抗性基因抵御抗生素的抑制。所以，在土壤和水体生态系统中，微生物对生源要素的相互竞争与抗生素及其AGRs的丰度变化、传播等有密切的关系。许伊等^[11]综述了这一方向的研究进展。

长期施用有机肥的土壤中抗生素有可能呈显著积累趋势，但并非总是如此^[12]。这一方面可能与施用的有机肥中抗生素含量有关，另一方面也反映出土壤可能具有较强的降解外源抗生素的能力。田芹等^[13]的研究表明，在土壤矿物水钠锰矿界面氟喹诺酮类抗生素可被光降解，且光降解速率常数随着表面负载量的增加而升高。然而，总体上，目前对农业环境抗生素及其AGRs的研究多关注污染来源、生态效应及其迁移扩散，而对其转化降解规律的研究较缺乏。为客观评估农业环境抗生素及其AGRs污染对生态系统和人类健康威胁的风险，必须深入认识其在农业环境中的转化和降解规律及其影响因素。

生态环境部发布的《重点管控新污染物清单（2023年版）》明确将全氟辛基磺酸及其盐类和全氟辛基磺酰氟（PFOS 类）、全氟辛酸及其盐类和相关化合物（PFOA类）等纳入重点管控范围（https：//www.mee.gov.cn/gzk/gz/202212/t20221230_1009192.shtml）。新污染物全氟及多氟化合物（PFASs）对农业环境的污染也受到了农业环境科学研究者的重视。武子豪等^[14]通过收集与分析数据，建立了13种PFASs的生态毒理学数据库，并基于这一数据库，采用物种敏感度分布法（SSD）、评估因子法及相平衡分配法推导了PFASs 在水环境与土壤中的预测无效应浓度（PNEC），进而开展了危害评估。结果表明，我国大部分土壤和水环境中PFASs 浓度均低于其PNEC 值，无不合理生态风险；但PFASs 替代品6：2 氯代多氟醚基磺酸（6：2 Cl-PFESA）在部分流域具有较高的慢性生态风险，全氟己酸（PFHxA）和全氟辛烷磺酸（PFOS）在部分地区土壤中具有较高的生态环境风险。

2 重金属污染修复与安全利用仍是关注重点

土壤重金属污染来源解析、作物吸收、生理生化效应、风险评估、迁移转化、污染土壤修复以及与土壤生态系统和农产品安全的关系等长期以来都是土壤重金属污染的研究重点。2025年《学报》刊出的论文依然集中于这些研究领域，其中畜禽粪便及其制品有机肥对土壤重金属污染的研究结果值得关注。顾佳等^[15]分析了江苏省某市69家规模化养殖场299 个表层土壤（0~20cm）Cu、As、Cd、Cr、Hg、Ni、Pb、Zn等8种重金属的含量，结果表明，研究区表层土壤不同程度地受到了重金属污染，重金属种类和污染程度因养殖类型和功能区不同而异。其研究认为，含重金属的畜禽饲料添加剂是导致养殖场土壤受重金属污染的主要原因。因此，控制畜禽饲料中含重金属添加剂的使用是防控养殖场土壤重金属污染的关键途径。李嘉奇等^[16]研究了长期施用化肥和有机肥对红壤侵蚀坡耕地重金属积累及其有效性的影响，结果发现，施用猪粪有机肥提高了坡耕地红壤的有机质含量和pH，但由于猪粪有机肥中Cu、Zn、Cd含量较高，连续施用12年后，土壤Cu、Zn、Cd全量和有效态含量均显著高于不施肥的对照土壤，其中土壤Cu全量已超过农用地土壤污染风险筛选值（50.0 mg·kg^-1）。长期施用化肥，土壤pH显著下降。虽然施用的磷肥含有较高的Cr和Cd，但因施用量较小，连续施用12年后，与对照相比，其全量并无显著差异。艾平等^[17]通过对文献报道数据进行Meta 分析，也证明施用沼肥提高了土壤和作物的重金属含量，但农产品中重金属含量仍处于安全范围以内。

上述报道说明，由于畜禽饲料添加含重金属的添加剂和广泛使用抗生素抗病，畜禽粪便及其堆制的有机肥不同程度地含有重金属和抗生素，大量施用于农田存在较大的土壤重金属和抗生素污染风险。所以，一方面，不能不加分辨地、简单地将有机肥认定为“绿色安全肥料”，另一方面，需要加大力度，监控含重金属添加剂和抗生素在畜牧业生产中的使用，研发畜禽粪便堆制有机肥过程中去除重金属和抗生素的方法和技术。

在耕地资源不足的客观现实下，我国在保障农产品污染物不超标的前提下，必须继续利用轻度重金属污染土壤生产粮食以保障粮食安全。钝化重金属是最常用的安全利用措施。钟寰等^[18]《阻断存量汞风险以推进可持续农业发展》的“新视角与前沿”论文提示我们，碳、硫等大量元素的持续输入可能推动存量汞的再活化与甲基化，促进环境中甲基汞的生成。重金属钝化和叶面喷施阻控剂等安全利用措施并未降低土壤中重金属全量。如同土壤中存量汞可被活化，当土壤水分、pH、活性有机物质输入等环境条件发生变化时，被钝化的土壤重金属也均可再度活化。但是，目前《学报》较少发表关于轻度重金属污染农田土壤采用钝化措施安全利用后，钝化重金属再度活化及其活化的环境条件的研究论文。

3 气候变化与农业碳排放研究持续深化

“农业与全球变化”栏目刊出研究论文27篇，综述性论文5篇。显然，全球变化领域仍然是农业环境科学关注的重点。由于农业的生产特点，农业全球变化领域重点关注温室气体（CH₄、N₂O）排放和农田土壤固碳机制，减排技术与碳汇评估。欧阳威等^[19]综述了全球主要国家农田温室气体排放现状、减排措施及未来发展方向。我国是人口大国，保障粮食安全是基本国策，因而可以理解我国也是全球农田温室气体排放量最大的国家。然而，2015年开始实施《到2020 年化肥使用量零增长行动方案》和《到2020年农药使用量零增长行动方案》以来，我国农药和化肥投入量逐年下降，已经实质性地减少了农田温室气体排放量和单位农田面积的排放强度。王世全等^[20]收集和分析文献报道，给出了我国七大区域（西北、华北、东北、华东、华中、华南、西南）农田的N₂O 排放系数和排放量。从中可以看出气候和农业生产方式的区域性差异，我国不同区域农田N₂O排放系数变化范围很大，从西北的0.56%到华南的1.78%。

现代科学技术的发展缓解了农业对气候的依赖，但并未从根本上改变农业是气候依赖型产业的实质。随着全球气候变化的持续显现，联合国粮农组织（FAO）在2010年提出了以“提升农业生产适应气候变化的能力，尽可能减少或消除农业温室气体排放，以及持续提高农业生产力和农民收入”为目标的气候智慧型农业（Climate smart agriculture，CSA）概念。这一概念正在我国和全球逐步变成行动。刘东阳等^[21]系统地综述了气候智慧型农业的研究进展，指出了气候智慧型农业发展过程中面临的挑战。

秸秆还田是我国当前最主要的秸秆处理方式。然而水稻种植前秸秆还田大幅度增加水稻生长期的CH₄排放量，且其产生的全球增温势远超秸秆还田增加土壤固碳量降低的全球增温势^[22]。因此，在稻田秸秆还田的情景下减少CH₄排放量具有现实意义。2025年《学报》刊出了2 篇秸秆还田情景下减少CH₄排放的研究论文。李若林等^[23]发现一定程度的秸秆集中还田并配施腐秆剂，可以较秸秆均匀还田减少CH₄排放量，添加腐秆剂可避免秸秆集中还田区秸秆对水稻生长的不利影响。Fe（Ⅲ）作为电子受体可以抑制CH₄的产生，有研究表明，添加Fe（Ⅲ）可以减少稻田CH₄排放量^[24]。然后，樊聪聪等^[25]在实验室条件下，发现秸秆还田配施针铁矿厌氧培养不仅未减少CH₄排放量，而且还提高了CH₄排放量。显然，添加Fe（Ⅲ）对稻田CH₄产生的作用可能因环境和土壤条件不同而异，其作用机理值得进一步研究。

稻田养殖作为生态养殖模式，不仅提高了农业产值，而且可以减少农药和化肥施用量，近年来在我国得到快速发展。据估算，2024年全国稻田种养面积达307.02 万 hm²，水产品产量443 万 t（https：//baike.baidu.com/item/稻田养殖/3655899）。稻田养殖生态系统的温室气体排放受到了重视。2025年《学报》共发表了3 篇关于稻田养殖系统温室气体排放的研究论文。鱼虾在田面水层中的活动会扰动水层，增加稻田O₂浓度，对CH₄产生具有抑制作用；但添加鱼虾饲料会增加产CH₄基质和CH₄产生量。穆红城等^[26]和范东东等^[27]的田间测定结果表明，与单一水稻系统比较，稻虾和稻鱼共生系统的CH₄排放量减少，减少幅度与养殖密度和饲料添加量有关。聂江文等^[28]采用实验室好氧培育方法，研究了江汉平原长期稻虾种养（8年）对潮土N₂O排放的影响，结果表明，长期稻虾种养模式显著降低表层（0~20 cm）土壤的N₂O排放，但显著增加亚表层（20~40 cm）土壤的N₂O 排放。由此可见，评估稻田养殖对温室气体排放的影响，有必要同时测定CH₄和N₂O排放量，据此才能做出比较完整和客观的评估。

4 面源污染治理与流域系统调控

2025年《学报》第8 期组织了面源污染专栏，发表论文12篇。另外，面源污染栏目发表论文13 篇，共发表综述和研究论文25篇。面源污染是农业生产活动中农田土壤营养元素和污染物向水体扩散的一种污染方式。虽然，我国农业面源污染的研究历史不长，但经历了从田块监测到区域综合防治的复杂多彩的发展阶段，研究和监测手段也有了长足的进展。在专栏中，侯朋福等^[29]系统地阐述了我国农业面源污染治理研究历程，将我国农业面源污染划分成4个阶段，分别为面源污染问题显现及认识探讨阶段（1970—1990年）、面源污染发生理论与单一防控技术积累阶段（1991—2010年）、系统治理思想与全局治理体系形成阶段（2011—2020年）和模型决策及智能装备驱动的治理技术革新阶段（2021年至今）。

施肥是提高作物产量不可或缺的手段，适时、适量、适位、适型（Right time，Right amount，Right place and Right type，4R）施用化肥和有机肥，提高作物对营养的吸收利用，是减少农业面源污染的基础。由于受气候、季节、经济、机械和劳动力等各种因素的制约，完全做到4R 施肥并不容易，然而，即使做到4R 施肥，输入到土壤中的各种营养元素仍然会有占比不等的一部分迁移出土壤。迁移出土壤的营养元素通过沟渠、水塘汇入河流，最终输移到受纳水体。通过沟渠、水塘的拦截、回灌和消纳营养元素是减少农业面源污染的重要途径。根据地形地势，合理布局各种作物，则可充分发挥沟渠、水塘消减营养元素进入最终受纳水体的作用。由此，在我国形成了面源污染的4R防控和治理思想^[29]，分别为：通过4R施肥技术，实现源头减量（Reduce）；通过沟塘，阻断营养元素进入最终受纳水体，即过程阻断（Retain）；通过沟渠水回灌，实现养分再利用（Reuse）；基于自然的解决途径，修复沟渠、水塘发挥其拦截、消纳营养元素的作用，实现生态修复（Restore）。

2025年《学报》发表的关于面源污染的论文中，有9篇涉及沟渠和水塘拦截、消纳营养元素的作用。由此可见，在持续聚焦于减少农田营养元素输出研究之后，利用沟渠、水塘削减农业面源污染负荷受到了较高的重视。沟渠对有机碳[化学需氧量（COD）]、N和P的削减作用受多种因素的影响：降低沟渠水流流速，促进含营养元素的颗粒沉降，提高硝态氮反硝化速率^[30]；生态沟渠中的湿生植物既可降低水流流速，还可吸收营养元素，降低水体营养元素浓度；设置吸附材料直接吸收营养元素，降低水体养分浓度。因此，种植湿生植物、设置生物填料箱、生态滤坝和拦水坎等工程措施均可有效削减营养元素浓度^[31-32]。黄昕然等^[33]连续2年的田间原位检测结果表明，沟道也可有效削减稻田关键排放阶段的化学需氧量。

生态沟渠的湿生植物当其生长期结束后，其不仅吸收和利用养分的能力消失，而且死亡后会分解释放吸收的养分和有机碳；各种类型的吸附剂都有吸附养分的最大容量，吸附饱和后失去继续吸附养分的能力，且在沟渠水体养分元素浓度较低时会释放吸附的养分；沉积的颗粒物则可能堵塞沟渠，等等。因此，生态沟渠的维护是保持其持续削减农田排水中养分浓度的基础。然而，目前关于生态沟渠养护的研究较少。生态沟渠建设不能重建不重养。

5 机器学习与数据驱动研究崭露头角

2025年是人工智能突飞猛进的一年，正深刻和快速地改变着人类社会各行各业的业态，也改变着农业环境科学的研究和应用。为了适应这一革命性的发展，《学报》于2025年第11期设立了“机器学习技术赋能农业环境科学研究”专栏，刊出论文9 篇。研究内容涵盖土壤和作物重金属含量预测、土壤属性反演、生态系统服务评估、温室气体排放模拟等。农业生产涉及气候、土壤、作物、水量和水质、大气质量和人工干预等诸多复杂且时空变异性大的因素，因此，作物产量和品质、农业污染物排放等的可预测性低。例如，重金属污染的土壤，农作物可食部分的重金属含量不一定超标；相反，土壤重金属含量不超标，但农产品可食部分的重金属含量可能超标。这一客观现实给重金属轻度污染土壤的安全利用和保障农产品安全带来了极大的挑战。人工智能将在解决此类复杂农业环境问题中发挥重要作用。董泽馨等[34]基于土壤-稻米系统Cd含量的303组配对样本，首先采用方差过滤与递归特征消除（RFE）筛选出影响稻米Cd 含量的核心指标，采用极端梯度提升（XGB）算法和随机森林（RF）、支持向量机（SVM）等机器学习方法，引入SHAP（Shapley additive explanations）解析模型决策机制，极大地提高了对稻米Cd 含量的预测准确率。

人工智能在卫星、无人机等遥感信息解译等方面具有独特的优势，在农业环境监测与预警、精准农业、土壤健康评估、农业碳排放核算等领域具有广阔的应用前景，但也面临着多重未可完全预测的挑战。现有数据和人类知识是人工智能发挥作用的基础，但农业环境领域的有效数据稀少，同类数据可比性差，多源数据（实验室分析、卫星遥感、传感器、历史记录等）的格式、精度、时空尺度差异大。数据资源不足和质量不高的问题有可能制约人工智能在农业环境科学中的应用。制订同类数据从采样、样本处理到分析方法的标准化规程，建立多源数据的融合方法是解决农业环境科学领域数据资源不足和质量不高的关键。