农业面源污染难治,难在它“看不见源头、摸不清路径”。联合国粮食及农业组织(FAO)数据显示,农业活动释放的反应性氮约为120太克氮每年,其中超过60%未被土壤吸收,而进入自然环境;全球农业系统中每年约有8—10太克的磷未被使用,其中超过50%通过地表径流侵蚀入河流与湖泊。
近期,中国科学院南京土壤研究所研究员吴永红联合华中农业大学、江苏省农业科学院、中国科学院亚热带农业生态研究所、浙江大学等单位,在中国工程院Engineering集群子刊ENGINEERING Agriculture上发表综述文章“Agricultural non-point source pollution and agricultural green development: status, challenges and prospects”(《农业面源污染与农业绿色发展:现状、挑战与展望》),系统回答了当前农业面源污染(ANPSP)的现状、挑战与可用措施:文章指出治理实践中的三大主要挑战,提出4R策略(源头减量、过程拦截、养分回用、生态修复)的集成技术链,并强调未来须加强污染物精准溯源技术的应用。
据吴永红介绍,文章主要从三个层面展开讨论:一是农业绿色发展的概念与趋势,及其与联合国可持续发展目标的对应关系;二是面源污染的现状与风险,包括氮磷化肥流失、农药残留、养殖废弃物和地膜污染等;三是治理中面临的三大核心挑战——污染物溯源不清、防控技术彼此割裂、大尺度治理效率偏低。
针对我国农业面源污染治理现状的“有进展、有基础,但结构性难题依然突出”,吴永红提出两方面进展。
其一是“减量增效”。2009—2018年的十年间,我国在保持粮食产量的同时,累计减少化肥氮施用量1458万吨、农药54万吨、温室气体排放5558万吨。他同时引用了2026年7月发布的《中国农业绿色发展报告2025》的数据:2024年全国农业绿色发展水平(指数)为79.5;三大粮食作物(水稻、小麦、玉米)化肥利用率达43.3%,农药利用率达45.0%,秸秆综合利用率稳定在88%以上,畜禽粪污综合利用率提升并突破80%(约80.1%)。
其二是治理技术不断成熟。“我们团队提出的以‘源头减量—过程拦截—养分回用—生态修复’为链条的4R策略,被列入2018年南方地区农业主推技术,并在长江流域等区域得到验证。”吴永红说。
与此同时,吴永红把问题归纳为三个痛点:一是溯源难,污染源分散、迁移路径复杂、时空异质性强;二是技术割裂,单项技术难以协同应对多类污染物,养分回用仍未解决;三是大尺度治理效率低,区域异质性大、多源污染叠加、监测不足、成本高,且生态修复响应滞后。
对于未来防控方向,文章做了三方面系统展望。第一条是精准氮磷溯源技术:依托长期定位观测数据,解析污染物“多路径—多过程—多尺度”的迁移机制,构建精准溯源与评估体系,明确“源—流—汇”全过程。第二条是按照4R策略集成技术链,并配套成本效益评估,实现从“被动应对”向“主动防控”转变。第三条是应用人工智能、遥感、物联网等先进技术,强化政策与社会经济支撑。
谈及数字技术前景,吴永红态度乐观:“面源污染的最大特点是分散、隐蔽、时空异质性强,而AI可以通过传感器、无人机、卫星等多源设备采集实时数据,结合历史数据训练模型,可以实现污染物排放峰值的早期预警和污染源的精准定位。”他举例说,建立污染源数据库、建立决策模型、开发便携式快速检测设备,“这些技术恰恰是针对溯源不清、协同不足、响应滞后三大痛点的对症之方”。
作者:羊舌木