北京种植业结构调整及化肥面源污染控制

中国环境学会  2011年 03月31日

    宋秀杰   程大军  张鑫  夏恒霞

  单位:北京市环境保护科学研究院

  

  摘要:本文从北京农业种植结构入手,分析各种作物化肥施用水平及对农产品品质及农田生态环境的影响,从保护农村生态环境,保障农产品安全的角度,提出了调整种植业结构、控制化肥面源污染的对策建议。

  

  关键词:种植业结构,面源污染, 污染控制。

  

  1. 北京市农业种植结构

  

  北京市的耕地主要分布在平原地带,约占全市土地总面积的14%左右,主要种植小麦、玉米、豆类等粮食作物,花生、棉花、饲料用玉米、牧草等经济作物,以及各类蔬菜和果树。

  近年来北京市耕地面积总体上呈逐年递减趋势,由占北京市土地总面积的19.6%减少到14.1%,缩减了约28.2%

  从不同类型作物占用耕地的比例看,粮食作物所占比例先降后增,但一直居于首位,经济作物逐年递增,蔬菜和果树等则没有明显的变化趋势。

  在主要粮食作物中,玉米的播种面积一直最大,其次是冬小麦,水稻种植面积则一直递减。经济作物以花生和青饲料(牧草、饲用玉米)为主,花生、青饲料的播种面积呈增长态势。各种农作物的产量相对较为稳定,不同年份间的变化幅度不大。

 

  2. 北京市化肥使用现状及污染

 

  2.1 北京市化肥使用现状

  目前,北京农田施用的氮肥品种主要是尿素和碳铵,只有少量农田施用硝铵、氯铵和硫铵等,磷肥主要是过磷酸钙(普钙)等,钾肥主要有氯化钾和硫酸钾,复合肥包括氮磷复合肥、磷钾复合肥、氮磷钾复合肥等,其中以磷酸二铵为主。

  根据《北京农村统计年鉴》(2005年),北京市20002004年的化肥施用情况见图2-1;单位耕地面积(ha)的化肥施用量以及氮肥(折成N)、磷肥(折成P2O5)和钾肥(折成K2O)各自的用量,见表2.1

  2.1    北京市2000~2004年化肥施用强度一览表(kg/ha

  年份

2000

2001

2002

2003

2004

化肥施用强度(折纯)

544

522

598

550

609

氮肥(折成N

365

345

385

344

387

磷肥(折成P2O5

166

160

193

183

197

钾肥(折成K2O

12

17

20

23

25

  由图2-1可知,由于北京市的耕地面积总体呈逐年递减趋势,与之相对应,化肥总用量基本上也在不断减少,其中氮肥和复合肥用量下降较为明显,但磷肥和钾肥则有增长趋势。

  由表2.1可知,北京市农田化肥施用量较大,化肥施用强度为522609kg/ha,高于全国平均水平,更远高于国家《生态县、生态市、生态省建设指标(试行)》中规定的化肥施用强度低于250kg/ha的限值。

  目前,发达国家农田化肥NPK的比例为10.50.5,世界平均水平是10.460.36,中国是10..390.22。就北京市而言,农田化肥NP的比例在10.5左右,较为合理,但钾肥用量明显偏少。

 

  2.2北京市不同作物化肥施用水平

  根据对郊区化肥施用状况的实地调查可知,北京市各种作物的化肥平均折纯施用强度是:在粮食作物中,水稻、小麦和玉米的施肥量较高,亩化肥折纯投入分别为33.6kg31.5kg27.7kg,豆类、薯类和杂粮的化肥投入较少。经济作物中棉花和饲料用玉米的化肥施用量相对较高,分别为22.2kg/亩和21.1kg/亩,其次是油料(花生),药材化肥用量最少,仅为5.1kg/亩。

  各类蔬菜的化肥施用量在20.2kg48.2kg/亩之间,其中茄果类(茄子、番茄、青椒等)和瓜类(西瓜、黄瓜)的化肥投入量最大,分别为48.2kg/亩和39.7kg/亩,水生蔬菜(藕、茭白等)用肥量最少,为20.2kg/亩。各类果树的施肥量差别不大,亩化肥投入量在25.4kg33.3kg之间,其中葡萄施肥量最大,梨树最少。

  参照粮食和经济作物、蔬菜、果树的复种指数(分别为1.422.221),总体上讲,蔬菜的单位土地面积化肥施用量最大,其次是果树和粮食作物,经济作物施肥量最小。

  上述所有作物施用化肥的平均氮磷比都接近10.5,施用比例较为合理,但钾肥施用量明显不足,基本上都低于氮肥用量的10%。且在实际调查中发现很多地块基本上不施钾肥。

 

  2.3化肥污染及对农田生态环境的影响

  1)对蔬菜品质的影响[4]

  根据北京市植物营养与资源研究所对北京市蔬菜不同部位及不同品种中硝酸盐含量的检测,北京市蔬菜中硝酸盐含量已严重超标。过量施用化肥造成的农产品硝酸盐污染已相当严重,北京市食用农产品质量令人担忧。

  2)对地下水环境的影响

  氮肥使用不当对地下水的硝酸盐污染比较明显。在对北京西郊(丰台以北,莲花池以南地区)化学氮肥施用量与地下水硝酸盐含量进行的比较研究中发现,化学氮肥施用量与地下水硝酸盐含量呈明显的正相关。

  3)对地表水的影响

  根据对北京市密云水库周边地区地表水的监测分析,地表水汛期污染占全年污染的70-96%,本区化肥非点源污染占地表水污染负荷约50-70%。农业化肥非点源污染对本区地表水环境构成严重威胁。

 

  3.化肥污染防治对策

 

  3.1调整农业种植结构,扩大发展绿色产业

  解决农药化肥污染的最佳途径在于调整农业种植结构,减少农作物的播种面积,发展绿色产业,为首都绿化提供植树造林和景观建设的苗木、花卉。林地具有生产有机物质、涵养水源、保持水土、调节气候、固碳制氧、防风固沙、净化空气、增加生物多样性等多种生态功能以及景观和美学价值,能明显改善北京市的生态环境。同时,植树造林可以大大减少化肥的施用量,减少化肥对环境的污染。

  为园林绿化配套的苗圃化肥施用量较少,平均施用化肥4060kg/亩(主要是氮肥),小于主要粮食作物和蔬菜的施用强度。北京市目前的苗圃、花圃有1770多个,面积不足28万亩,占总耕地面积约8%。随着北京奥运会的举办和生态城市的建设及城乡居民生活水平的提高,“十一五”期间北京市的绿化建设将需要大量的苗木、花卉。因此,发展绿色产业不仅解决首都园林绿化、植树造林所需苗木,也是郊区农业产业结构调整、郊区农民致富的有效途径,同时,可减少农药化肥的面源污染。

  农业种植内部结构调整要根据不同农作物的化肥用量,本着将化肥污染控制在最低限度的原则,采用“源头控制”的措施降低化肥用量。在农作物中,蔬菜类的化肥用量最大,且耗水量最高。目前北京市的蔬菜种植大部分仍沿用传统的粗放管理,设施农业面积仅占蔬菜种植的20%--30%左右。多次的大水灌溉和大量的化肥施用,不仅造成蔬菜产地区域地表水及地下水环境污染,而且蔬菜年总灌水量为3.29亿m3,平均亩灌水量为506m3,严重浪费资源。因此,从节约水资源,减轻化肥污染的角度出发,种植结构调整应优先减少粗放经营的蔬菜种植面积,扩大发展设施农业蔬菜种植,为市民提供精品、高质量蔬菜产品的同时,减少面源污染;其次应减少主要粮食作物小麦的种植,适当增加耐旱、抗病虫经济作物的种植面积。通过合理调整农业种植结构,可以达到降低整个地区的化肥总用量的目的。

 

  3.2重要生态功能区逐步退出粮食作物生产

  北京市的生态涵养发展区(门头沟区、怀柔区、平谷区、密云县、延庆县)作为北京的生态屏障和水源保护地,对保证北京可持续发展具有至关重要的作用,是农业种植结构调整的重点区域,尤其是密云水库、怀柔水库、官厅水库和京密引水渠的一、二级保护区,应逐步退出粮食作物种植,大面积植树造林。植树造林时要根据因地制宜,适地适树适种源的原则,优先选用抗旱、抗病、耐瘠薄的乡土树种和生态功能强的植物,合理配置植物种类,以乔木为主,乔木、灌木和草本植物等相结合,形成多层次的复合群落结构,增强林地的生态功能。

 

  3.3加强化肥使用的监督管理,减少化肥污染

  化肥污染属于非点源污染:污染现象是由众多污染者共同造成的,在管理上往往很难划分污染者的责任;同样的行为造成的污染程度存在空间差异,但是现有的政策标准都是统一执行的,造成管理上存在困难。因此,从源头控制,加强管理,科学指导对减少农药化肥污染非常重要。

  各职能部门应相互协作,从源头控制(即加强化肥销售和批发商管理),加强化肥使用的监督管理,尽快制订地方性的化肥污染管理办法,建立化肥污染的监管体系,加快污染防治技术的筛选、示范、推广。北京市各区县农业优势产业分布及发展方向,要以建设国家生态示范区和创建环境优美乡镇为契机,大力发展无公害农业,生产绿色食品和有机食品,减少化肥用量。

 

  3.4建立土壤监测体系,推行测土配方施肥

  目前,国际上发达国家的化肥施用量约为200kg/ha,国家环保总局《生态县、生态市、生态省建设指标(试行)》中规定生态县化肥施用强度要低于250kg/ha的限值,《黑龙江省省级生态示范区建设标准》中规定化肥施用强度(折纯)一类标准限值为180kg/ha,二类为200kg/ha。北京市也应通过对全市土壤肥力水平的监测调查,提出不同区域化肥施用的最高限量。

 

  3.5推广环境友好型肥料及技术,控制化肥污染

  1)调整施肥结构,推广测土平衡施肥

  在继续推广平衡施肥技术的同时,要坚持因土施肥,不能盲目施肥,着重研究施肥与其他农业措施的配合,合理运筹施肥比例,科学配置肥料资源,确定化肥(特别是氮肥)适宜施用量,增加钾肥的施用量。施肥前要进行土壤肥力诊断,提倡配方施肥。

  北京市农业局开始在本市郊区县中推广测土配方施肥项目,先期将在平谷、昌平、密云、房山的30万亩耕地实施。根据预计,能减少对水体污染12%15%,产生更大的环保效益。

  2)推广缓释肥料

  缓释肥料可以大幅度提高肥料利用率,能使肥料利用率在原来30%的基础上提高1030%,减少肥料用量,减轻肥料对地下水、农产品等的污染,符合绿色食品和无公害产品的要求。根据北京市农林科学研究院植物资源与营养研究所对其研制的缓释氮肥的跟踪检测分析及作物生长实验可知,控释肥料对作物品质的改善和对作物的增产效果十分显著。施用控释肥料可减少化肥投入量3050%,降低蔬菜硝酸盐含量2040%,减少氮素淋溶56倍,减轻因肥料造成土壤、地下水的污染。

  3)大力推广无公害肥料,提倡有机无机肥料配合使用

  要大力推广使用有机无机复合肥、长效复合肥、配方专用肥、沼气肥、生物肥等无公害肥料。提倡有机无机肥料配合施用,是合理利用资源,更好地保持和提高土壤肥力的施肥制度,也是土壤肥力能够长期维持,并不断提高的重要措施。

  目前,北京市农田有机肥施用量较少,尤其是粮食作物,例如小麦和玉米的有机肥施用量分别为13t/ha6.8t/ha。而我国有些省份如黑龙江省规定有机肥的最低施用量不得低于24t/ha,北京市的有机肥施用量明显偏少,应增加施用量,保证其在施肥总量中占到40%左右。

  4)推广留茬免耕和秸杆还田

  秸杆还田能大幅度提高土壤中有机质含量,减少化肥使用量,平衡土壤中的营养结构。因此,要通过留茬免耕技术的推广,促进秸杆还田;通过生态农业的规划建设,推广秸杆过腹还田,提高秸杆还田利用率是增加土壤有效钾含量的重要方法,也是京郊农业持续发展的关键。

   

  参考文献:

  1申秀英等,蔬菜硝酸盐积累机制及影响因素,农业环境与发展,1998年第3.

  2涂书新等,氮肥控释的机理与应用评述,湖北农业科学,1999.5

  3刘宝存等,北京郊区粮田土壤养分与施肥,北京农业科学,1999年第6

   

   

 
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