单位：土壤与农业可持续发展国家重点实验室（中国科学院南京土壤研究所）；中国科学院大学农业面源污染具有发生分散、随机，排放不确定性，污染物浓度波动大、类型复杂，污染面广量大的特点，其综合防治一直是世界性难题。当前，我国面源污染防控首要的问题为污染“家底”不清，不同部门或研究学者对农业面源污染负荷估算差别大。基于几十年定位、全程的科学观测数据，本研究认为，虽然国家污染普查数据和很多学者的估算数据，均高
估了种植业排放量占面源污染总量的比例，但种植业源排放总量仍然很高，必须给予充分的重视和防控。农业面源污染是一种环境污染形式，主要指在农业生产和农村生活活动中产生的各种污染物（如泥沙、营养盐、农药、畜禽排泄物等）通过诸如地表径流、壤中流、农田排水和地下渗漏等途径进入水体而形成的污染。随着农业面源污染相关研究的发展与深入，农业生产活动中产生的气态污染物（氨、氧化亚氮）排放也常被归为农业面源污染。
农业面源污染对环境和社会经济发展产生了严重影响。具体表现在以下几个方面：（1）导致水体富营养和水质恶化；（2）威胁农业绿色发展；（3）对社会、经济造成负面影响。
我国农业面源污染防控面临着许多突出问题，包括面源污染的来源和负荷估算不清，缺乏广泛适用和经济有效的防控技术与产品，缺乏持续、系统的防控策略，技术标准与监管机制缺位，公众意识薄弱等。2.1 面源污染家底不清，不同部门对面源污染负荷估算结果存在争议
2.2 广泛适用、经济有效的防控技术和产品不足
2.3 缺乏持续、系统的防控策略
为了全面、系统地了解全国范围内污染源的分布、数量、种类以及排放情况，为环保政策的制定和污染防治提供科学依据，我国分别在2007年和2017年开展了第一次和第二次全国污染源普查（图1）。图1 全国污染源普查农业源TN、TP排放量
Fig. 1 Census on the sources
of pollution：TN and TP emissions from agricultural sources
农业面源污染问题并非我国所特有，欧美等发达国家早已经历过发现污染、监测污染与防治污染的过程。但由于我国与欧美国家的土地情况不同，欧美国家的农业面源污染防控策略很难适用于我国。4.1 农业面源污染控制的“减源—拦截—修复”（3R）策略性理论的提出中国科学院南京土壤研究所是国内最早开展农业面源污染研究的机构。结合我国30多年的面源污染控制经验，中国科学院南京土壤研究所学者提出了农业面源污染控制的策略性理论：“减源—拦截—修复”（“Reduce-Retain-Restore”，3R strategy），并对该策略在太湖和滇池流域的典型区域进行实践检验。
3R策略在农业面源污染控制工程建设过程中，以实现农业环境保护、农业经济可持续发展以及农业人居环境和意识形态相和谐发展为目标，从污染物产生的源头开展污染物的减量化工程，在污染物迁移过程中开展污染物的拦截与阻断工程，并对面源污染物进行深度的处理与再净化，在此基础上对农业生态系统进行环保修复（图2），实现农业生态系统自我修复功能的提高和系统的稳态转换。Fig. 2 Schematic diagram of the “Reduce-Retain-Restore”（3R）strategy4.2 理论发展：从3R到4R“源头减量—生态拦截—循环利用—生态修复”
3R策略是一种由点到线的链状技术体系，只有当前一步骤顺利实施后，后续的工程措施才能有效实施并达到预期目标。在3R策略的基础上，增加废弃物的资源化利用，形成“源头减量—生态拦截—循环利用—生态修复”的4R策略（“Reduce-Retain-Reuse-Restore”）。4R策略是3R策略的升级版，更强调在拦截和消纳面源污染物质时，不能仅仅是“处理”，更重要的是如何再利用这些“污染物质”，达到削减面源污染和变废为宝的目的。同时，4R策略强调了区域联控的理念，在源头减量的基础上，考虑区域内潜在养分资源的再利用，使污染控制由单一的治理向治理与利用相结合的转变，控制空间由点、线扩展到面，形成一种复杂的网络结构技术体系（图3），从而实现了污染制技术在时间和空间上的全覆盖，污染控制效果更加稳定和显著。图3 “源头减量—生态拦截—循环利用—生态修复”的（4R）策略示意图
Fig. 3 Schematic diagram of
the “Reduce-Retain-Reuse-Restore”（4R）strategy
4.3 技术升级与集成：从4R到4R+
3R和4R策略形成、发展已有十余年，其中各 个环节的应用技术不断发展更新，技术组合也在不断优化，其中部分技术已形成商业化产品和农机设备，如智慧农业中的实时氮肥管理、水肥一体化、肥料增效剂和水稻测深施肥机械等。在此基础上，本文提出4R+概念，特指农业面源污染防控技术的升级与组合优化、技术的产品化和装备化、以及技术应用的轻简化，旨在从易用、有用的技术产品入手推动农业面源污染防控策略的落地应用。本文列出具有代表性的轻简化农业面源污染防控技术或技术组合，并对其技术效果和适用情况进行简单说明（表1）。
表1 代表性轻简化农业面源污染防控技术
Table1 Representative technologies for the prevention and control of
agricultural surface pollution in a lightweight and simplified manner
注：各技术的应用或试验效果受试验地区、作物类型、气候条件等因素的影响，本表仅列出参考文献中的相关结果。国家及各级政府高度重视农业面源污染问题，从“十五”开始就陆续投入大量资金进行技术研发 和工程治理，在重点流域建设了一批面源污染防治工程，在削减农村面源污染负荷、遏制水环境进一步恶化中起到了积极的作用。中国科学院南京土壤研究所先后参与了多项重大项目和课题，在无锡胡埭直湖港流域（图4）、竺山湾区域（图5）、宜兴周铁（图6）、江苏镇江、南京六合等地建设了多个示范区。
注：①稻田面源污染防控示范工程②低污染水的稻田湿 地净化示范工程 ③菜地氮磷减量与污染阻控示范工程④桃园 面源污染综合防控示范工程 ⑤陆域水产养殖污染生态控制示范工程 ⑥生活污水处理示范工程 ⑦次级支浜生态拦截工程⑧主干支流生态阻控工程 ⑨临河湿地生态净化工程。图4 核心示范区的示范工程分布
Fig.4 Distribution of demonstration
projects in core demonstration areasFig.5 Schematic diagram of the
primary engineering designs for each plot in the Zhushan Bay demonstration
projectFig.6 Schematic diagram of
techniques for controlling nitrogen and phosphorus pollution in intensive
vegetable farming systems本文探讨了农业面源污染的现状、影响以及防控策略。农业面源污染是一个全球性问题，它对环境健康和社会经济均产生了深远影响。然而，通过科学的管理策略和技术创新，可以有效地防止和控制农业面源污染。中国科学院南京土壤研究所科研工作者基于三十多年的基础研究，提出了适合我国国情的“3R”、“4R”和“4R+”农业面源污染综合防控策略，形成了针对不同种植规模和水质防控目标的稻麦、菜地和果园种植系统面源污染综合防控技术体系，助力了农产品升级、企业发展和农村生态环境改善。尽管农业面源污染防控已取得了一些进展，但任务依旧充满挑战。这不仅是一个简单的污染物治理问题，更涉及到如何维护土壤与水资源的健康，以及如何确保农业走向绿色、可持续的发展。在未来，深入了解土壤与污染物之间的相互作用机制将尤为关键。此外，为实现资源的高效循环使用，还必须进一步提高氮、磷等关键污染物的净化与回收效率，确保在增进农业产值的同时，也降低对环境的污染负荷。
现任中国科学院南京土壤研究所研究员(二级)，博士生导师，面源污染治理技术研发中心主任，中国植物营养与肥料学会副监事长，中国土壤学会常务理事，中国水环境分会常务理事。长期从事土壤-植物营养学方面的研究，主要研究土壤-植物系统中氮磷等养分的循环过程与植物高效吸收利用机制；面源污染物来源特征解析和污染治理技术；为肥料高效利用、农业可持续发展和水污染环境治理提供理论依据和实用技术。近年来承担国家级和省部级研究项目等30余项，包括国家“十三五”重点研究专项项目、国家自然科学基金重大项目课题，国家自然科学基金重点项目、国家自然科学基金重大国际合作项目、国家重大科技专项(水专项)课题、国家科技支撑计划课题、环保部行业项目以及中国科学院重要创新方向项目等。团队共发表相关学术论文90余篇;获发明专利21件、实用新型专利27件;参与制定国家标准2项，地方标准3项。
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