论北京都市型农业可持续发展的生态危机与对策

论北京都市型农业可持续发展的生态危机与对策中国农业大学可持续农业中心郭淑敏本报告的基本框架1都市型农业与自然资源2都市型农业与环境污染3都市型农业与生态环境建设4发展都市型农业的对策1都市型农业与自然资源1.1与水资源1.1.1降雨量逐年减少导致水资源短缺北京市地处华北平原西北部，年平均降水量595mm，而且多以50%的幅度上下波动。如平均降水量年份，北京市可利用的水资源总量在42—45亿米3，而在干旱年份则降到33亿米3，已经大大低于现在北京市水的消耗量40.4亿米3。北京市近50年(1949-2001)来降雨量的变化如图1所示总之，北京地区降水资源地区变幅大，年际间分布不均，农业用水占总用水量的50%以上，属于用水大户。近年来的连续干旱，导致水资源短缺更加严重。1．1．2地下水位下降自70年代以来，过量开采地下水导致北京地区地下水位连年下降。北京市地下水的份额占总水量的70%，大约80%的农业灌溉水来自于地下水。过分抽提地下水的结果可从图2看到。超量抽取地下水导致严重的地下水位下降,已由1950年的5m下降到现在的20m，严重者达50m。图2北京市1949-2000年地下水抽提量变化012345619491961197119902000地下水抽提量(亿米3)Fig.2Changeofgroundwaterextractionbetween1949to2000inBeijing1．1．3水质污染严重地下水位急剧下降给下渗和侧渗的污水入侵提供了条件，从而加剧了水质污染。地表水：据北京市水利局1994-2001年对北京市地表水的河、湖、水库监测表明：全市56%的水体受到不同程度的污染，北京市主要饮用水源的密云水库水质继续下降，达到Ⅱ级饮用水标准，并且面临富营养化的威胁。官厅水库污染严重，早已进入“劣Ⅴ类”水质重度污染的行列。地下水：质量从1980年以来严重下降，主要污染物为NO3-N，其浓度在东北郊水源地由1986年的4.4mg/L上升到1990年的7.0mg/L，在西北郊水源地则由11.5mg/L上升到13.2mg/L。北京市水污染范围由1981年的72km2扩展到2000年的169km2。北京市承受着水质性缺水和资源性缺水的双重压力。1.2都市型农业与北京土地资源利用状况概况：北京市总土地面积1.68万km2，据北京市农研中心等（2002）年报告表明，2001年北京郊区的耕地资源总量仅为33.6万公顷，占总土地面积的20%，其中远郊平原区15.8万公顷（占全市的47%），远郊山区15.1万公顷（占45%），近郊区2.7，万公顷（占8%）。1980年以后全市耕地资源共减少了18万公顷，耕地年均减少情况可分为三段。1980-1990年减少5.1万公顷，年均减少5100公顷；1990-1996年减少6.1万公顷，年均减少10200公顷；1996-2001年间减少6.8万公顷，年均减少最快为11300公顷（见图3）。总之，耕地减少的速率在逐年加快。随着今后城市的快速发展和人口的增加，人均耕地减少的速率将更快，在2001年仅为0.026公顷/人。在耕地数量减少的同时，质量也发生很大变化，优等耕地在总耕地中的比例缩小，耕地的总体质量在下降。总之，1980年以来北京市城市土地利用状况主要表现为农用地以“摊大饼”方式向非农用地的逐层蔓延。人均耕地逐年下降图3北京市1949-2001年耕地面积及人均耕地面积变化Fig.3Changeofcropfieldbetween1949-2001inBeijing0100,000200,000300,000400,000500,000600,000700,000194919531960198019901997200100.020.040.060.080.10.120.140.16耕地面积(ha)ha/人332都市型农业与环境污染2．1化肥导致水环境污染2．2农药对水环境的污染2．3畜禽养殖业对水环境污染2.4土地利用与水污染2．1化肥导致水环境污染京郊粮田化学氮肥施用量过大我国属于世界化肥施用量最多的国家之一。目前，北京市京郊农田化肥总用量已达世界第一，单位面积化肥用量接近世界平均用量的3倍，达到519kg/hm2，纯氮施用量已达到330kg/hm2。有的地块全年用氮量超过作物需氮量的50%～200%。据宋秀杰等（2001）研究，1999年北京市化肥施用量为16.7万t(纯养分)，平均每公顷施用化肥达316.5kg，远远高出国际平均水平180kg/hm2和全国平均水平225kg/hm2，比邻近的河北和天津还高出75-90kg/hm2。氮、磷、钾肥比例失调北京粮田不仅化学氮肥施用量过大，而且，化肥中N∶P2O5∶K2O的比例从1995年到1999年平均为1∶0.09∶0.02，与全国平均（1∶0.13∶0.06）及发达国家（1∶0.31∶0.11）在磷、钾肥施用量上存在很大差距。京郊菜田化学氮肥施用量过大张维理等（1995年）对京、津、唐15个县、103个样点蔬菜产区氮化肥施用和饮用水中硝酸盐含量调查结果表明，氮化肥用量变幅为800kg/hm2—5500kg/hm2。最高的出现在北京市大兴区沁水营村的黄瓜—菠菜轮作田，氮化肥用量高达5580kg/hm2；陈新平等（1996）年对北京市9种蔬菜23个点的调查结果表明，每季作物的平均施氮、磷、钾量分别为781.5kg/hm2、615kg/hm2、393kg/hm2，氮肥施用量远远超过需求量。北京市农委调查，近年全市蔬菜化肥施用量比全国平均水平高30%；北京市土肥站报告，京郊菜田氮肥供应超过其需求量的50%—200%。氮化肥过分供应和磷钾肥供应不足是普遍存在的问题。京郊菜田氮肥超量、不合理施用情况比粮田更为突出。过量施用氮化肥导致地下水NO3—N含量超标据世界卫生组织(ＷＨＯ)规定，饮用水中硝态氮(NO3-—Ｎ)的允许含量为10ｍｇ/Ｌ，相当于硝酸盐(NO3-)含量50ｍｇ/Ｌ，每人每天硝酸盐摄入量不得高于225mg。张维理等(1995)年对北方地区14个区县调查表明，69个点半数以上饮用水中NO3--N含量超标，其中最高者可达300mg/L；陈新平等（1996）研究表明，北京菜田由于大量施用化学氮肥导致1/4蔬菜区浅层地下水硝酸盐含量超标(50mg/L)；马毅杰等（1994）研究表明：北京市郊菜田因施用氮肥过多，地下水硝态氮量为61.6-124.0mg/L；据北京市环境监测局监测，农业施氮肥带来的地下水中NO3--N超标面积在逐年扩大，年增长速率达28.8%。欧阳喜辉等（1986—1990）对北京市东北郊和西北郊水源地地下水硝酸盐含量调查表明，两个水源地的地下水中硝酸盐含量呈逐年递增的趋势，而且作为老菜区的西北近郊水源地较东北郊水源地污染更为严重。朱济成等（1986）报告表明，北京市郊区600万亩耕地化学氮肥施用量与地下水硝酸盐浓度增加趋势一致（图1）；据宋秀杰（2001）等人研究表明，化学氮肥使用量与地下水硝酸盐含量呈明显的正相关；文化等80、90年代对京郊窦店村农业活动对地下水NO3-—N污染的定点连续观测表明，施氮肥和养殖业与地下水硝酸盐含量成显著正相关（图3）化学氮肥过量施用导致地下水NO3—N含量超标化学氮肥施用与地下水NO3--N污染小结：从以上京郊粮田、菜田施肥情况看，普遍存在氮肥施用量过高，磷肥基本持平，钾肥严重不足及由过量施用氮化肥引起的地下水硝态氮含量超标情况。今后农田施肥必须减少氮肥施用量，增加磷、钾肥用量，保证平衡施肥。才能避免氮化肥浪费及氮肥造成的环境污染，增产、提质。2．2农药对水环境的污染农药对生态环境的危害首先表现在它对环境介质的污染，主要是对土壤、水体和大气的污染影响。茅国芳等（2002）研究，喷施的农药是粉剂时，仅有10%左右的药剂附着在植物体上，若是液体时，也仅有20%左右附着在植物体上，1-4%接触到目标害虫，其余40-60%降落到地面，5—30%的药剂漂游于空中。空气中的农药又可通过降水返回陆地，降落到陆地土壤上的农药，随着降水和灌溉水在地表流失，或随下渗水进入含水层，污染地下水；宋秀杰等（2001）调查，全国农药平均施用量为2.33kg/hm2，北京施用水平为2.93kg/hm2，北京农田用药量比全国平均高出26%；北京地区近几年的农药用量为1997年6309.6t，1998年为5097.48t，1999年为5181t，呈逐年减少趋势。但对水体的污染依然存在。据调研，北京地区地下水中农药以有机氯为主，有机磷未检出。由于目前北京市农药监测方面的管理和技术所限，农药方面数据资料有待完善和补充。2．3畜禽养殖业对水环境污染畜禽养殖现状：近年来，北京市畜牧养殖业发展势头强劲。统计资料表明，北京市1985-1995中养猪规模稳中有升，养牛规模将近翻两番，养鸡规模增加了30多倍。孙振钧等（2002）年统计，北京市全年出栏生猪417万头，是1995年的16.95倍；肉鸡出栏7828万只，是1995年的24.6倍；肉牛出栏14.3万头，是1995年的2.4倍。肉鸭出栏3122万只，肉羊出栏188万只；程序等（2002）对北京市各区县畜牧养殖业发展情况调研表明，从1994—2000年，近郊畜牧养殖规模有所下降，而远郊区县养殖规模上升很快，以羊单位计算，仅顺义区就增长了两倍多（见图2）。图2北京市1994及2001年畜禽养殖业发展情况Fig.2Animalhusbandarysituationbetween1994and2001inBeijing0.020.040.060.080.0100.0朝阳丰台石景山海淀门头沟房山通县顺义昌平大兴平谷怀柔密云延庆（区县）（十万羊单位）20011994北京市畜禽养殖业发展现状60年代日本曾用“畜产公害”高度概括畜牧养殖业对环境污染的严重程度。据有关资料统计，在农业造成的非点源污染中，畜禽养殖业居第二位。畜禽养殖场粪污成分中SS、BOD5、COD等主要污染指标中，猪、牛粪污排泄物大大超过生活污水，有的指标甚至是生活污水的几十倍到几百倍。如猪场废水CODcr高达500mg/L，超过排放标准的50-80倍[20]。据估计，规模化养殖场一头猪每年排放的污水量相当于7人生活产生的污水量，一头牛每年排放的废水量更超过22人生活的污水量。程序等在90年代对房山区窦店现代化农业实验点的多年跟踪调研结果见图3畜禽养殖业污染危害北京市化肥施用量、畜禽饲养水平与地下水NO3-含量图3窦店化肥用量、畜禽饲养水平与地下水NO3-盐含量关系Fig.3TherelationamongunderwaterNO3--NcontentwithfertilizerdosageandanimalhusbandaryscalesinDouDiantown01020304050607080901977197919811983198519861987198819891990199119921993199419951996化肥用量斤/亩NO3-mg/L全村畜禽饲养水平（牛单位/公顷）对畜禽养殖规模和数量如不加以控制，对畜禽粪尿如不加以科学处理，将会出现畜禽粪尿包围城市的局面！北京市政府在《2010年规划纲要》中决定2010年将畜牧业产值提高到60%，某些县还计划建成“畜牧强县”！发展畜禽养殖业对调整农业结构，增加农民收入，改善人民生活质量将起到积极的促进作用。但发展畜禽养殖业必须考虑当地的资源现状及环境对畜禽废弃物的消纳能力及土地承载力而适度发展，这是值得农区畜牧业关注的问题。必须深入研究和科学论证。在此基础上对畜禽排泄废物科学处理，才能保证资源安全和环境良性循环，以保证京郊畜牧业可持续发展。2.4土地利用与水污染土地利用方式不当会引严重的水土流失。水土流失引起的土壤侵蚀和养分流失是导致水环境恶化的另一重要方面。国内外许多研究表明，不同的土地利用结构和土壤耕作措施直接影响到土壤水土流失及农业非点源污染的程度。王晓燕等（2002）对北京市密云水库流域非点源污