京郊耕地土壤及农田施肥存在的问题与可.docx
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京郊耕地土壤及农田施肥存在的问题与可
京郊耕地质量长期定位
监测年报
(二零一五年)
北京市土肥工作站
2016年9月
编审人员:
王维瑞贾小红廖洪王胜涛刘彬
参编人员:
王伊琨颜芳朱文哈雪姣张卫东魏荔赵懿石文学崔同华孟卫东辛燕金丽华于增华刘术生马小川曹洪凤赵跃李书玲韩宝周向东沈兰赵国龙张怀文王建军赵海静周立新王兰徐鹏华张海伶王忠钰谢佩云高飞刘继远季卫王艳均
前言
2015年在京郊13个区县共设置耕地质量长期定位监测点150个,代表面积73580亩。
具体情况见表1。
表12005~2015年有效监测点设置情况
年份
监测点数
总代表面积
(亩)
20051
277
137409
20061
290
135029
2007
173
150500
2008
171
143560
2009
162
140310
2010
159
142760
2011
169
112810
2012
165
106590
2013
145
90190
2014
121
82230
2015
1502
73580
注1:
2005、2006年为配合市农委《30万亩高标准农田建设》项目的开展,增设部分监测点,监测高标准农田土壤肥力状况。
注2:
2015年监测点总数量继续受到各种占地影响,因此在上一年的基础上补充了监测点。
而由于被占的粮田、果园等代表面积较大,但补充的监测点以菜田为主,所以代表面积在总体上有所减少。
土壤养分测试方法见表2。
利用《北京市土壤养分分等定级标准》(详见附录)对监测点的土壤养分数据进行评价和分析,同时对监测点投入产出情况进行了系统分析,获得北京市耕地质量情况,为科学合理的生产提供数据支撑和保证。
本报告是依据相关北京市地方标准和规范,完全基于京郊耕地质量长期定位监测点位调查、化验数据结果,进行分析研究后编制而成,所涉本市土壤肥力水平、肥料施用量等结论,只对所取得的数据负责,请参考引用,并诚挚地欢迎您提出宝贵的意见和建议。
表2测定指标及方法
序号
测定项目
测定方法
1
有机质
重铬酸钾容量法-外加热
2
全氮
半微量开氏法
3
碱解氮
碱解扩散法
4
速效磷
NaHCO3法
5
速效钾
NH4OAc浸提法
目录
第一部分监测点耕层肥力现状及变化趋势1
第一节监测点耕层土壤肥力总体情况1
一、监测点耕层土壤肥力现状1
二、监测点耕层土壤肥力总体变化趋势2
第二节京郊耕地土壤单项养分现状及变化趋势5
一、耕层土壤有机质含量现状及变化趋势5
二、耕层土壤氮素含量现状及变化趋势6
三、耕层土壤碱解氮含量现状及变化趋势7
四、耕层土壤有效磷含量现状及变化趋势9
五、耕层土壤速效钾含量现状及变化趋势10
第三节典型种植模式下耕层土壤质量现状及变化趋势12
一、各种植模式监测点土壤肥力现状12
二、各类种植模式监测点土壤肥力变化趋势15
第四节京郊主要功能区耕地质量现状及变化趋势22
一、各产业带耕地土壤肥力现状22
二、产业带耕地土壤肥力变化趋势24
第二部分京郊肥料投入产出分析25
第一节不同种植模式的肥料投入情况25
一、长期定位监测点年度肥料投入总体情况25
二、历年肥料投入变化26
三、主要种植模式投入产出情况27
第二节主要监测作物肥料投入产出情况29
一、主要监测作物的施肥情况29
二、主要监测作物的投入产出情况34
三、主要监测作物养分盈余情况37
第四部分京郊耕地土壤及农田施肥存在的问题与可持续利用对策41
第一节京郊耕地土壤及农田施肥存在的问题41
第二节京郊耕地可持续利用对策42
附表1I
北京市土壤养分分等定级标准I
附表2III
农田氮磷环境风险评价III
表目录
表1-12015年长期定位监测点耕层土壤养分含量1
表1-22015年长期定位监测点土壤有机质情况5
表1-32015年长期定位监测点土壤全氮情况6
表1-42015年长期定位监测点土壤碱解氮含量情况8
表1-52015年长期定位监测点土壤有效磷情况9
表1-62015年长期定位监测点土壤速效钾含量11
表1-72015年粮田监测点土壤肥力情况12
表1-82015年菜田监测点土壤肥力情况13
表1-92015年露地菜田监测点土壤肥力情况13
表1-102015年设施菜田监测点土壤肥力情况14
表1-112015年果园监测点土壤肥力情况14
表1-12不同种植模式土壤养分比较15
表1-13近郊都市生活区耕地土壤肥力情况22
表1-14农业生产保障区耕地土壤肥力情况23
表1-15山区水源生态涵养区耕地土壤肥力情况23
表2-12015年肥料投入监测结果25
表2-22006~2015年肥料投入变化简表26
表2-32006~2015-年肥料投入结构26
表2-42015年主要种植模式投入产出情况27
表2-5主要作物的肥料投入情况32
表2-6主要种植作物投入产出情况36
表2-7主要作物的肥料投入盈余量39
图目录
图1-1不同肥力等级的地块代表面积所占总面积百分比2
图1-22005~2015年年均土壤养分综合指数2
图1-32015年不同种植类型的土壤养分综合指数3
图1-42005~2015年不同功能区的土壤养分综合指数4
图1-51987~2015年土壤有机质变化趋势图6
图1-61987~2015年土壤全氮含量变化趋势图7
图1-71987~2015年土壤碱解氮含量变化趋势图8
图1-81987~2015年土壤有效磷含量变化趋势图10
图1-91987~2015年土壤速效钾含量变化趋势图11
图1-102005~2015年不同利用方式的土壤养分综合指数16
图1-11不同利用方式对土壤有机质含量变化的影响17
图1-12不同利用方式对土壤全氮含量变化的影响18
图1-13不同利用方式对土壤碱解氮含量变化的影响19
图1-14不同利用方式对土壤有效磷含量变化的影响19
图1-15不同利用方式对土壤速效钾含量变化的影响20
图1-162005~2015年不同功能区的土壤养分综合指数24
第一部分监测点耕层肥力现状及变化趋势
第一节监测点耕层土壤肥力总体情况
一、监测点耕层土壤肥力现状
2015年在京郊13个区县共设置耕地质量长期定位监测点150个,代表面积73580亩。
依据《北京市耕地土壤养分分等定级标准》分级,耕层土壤肥力情况见表1-1。
2015年北京市耕地质量结果为,有机质含量18.3g/kg,全氮含量0.94g/kg,碱解氮含量104mg/kg,有效磷含量65.6mg/kg,速效钾151mg/kg,养分综合指数64.4,属于中等肥力水平。
高肥力地块32个,代表面积5370亩,占总代表面积的7.3%,养分综合指数99.3;较高肥力地块48个,代表面积20900亩,占总代表面积的28.5%,养分综合指数84.3;中肥力地块42个,代表面积30130亩,占总代表面积的40.8%,养分综合指数58.4;较低肥力地块25个,代表地块面积14080亩,占总代表面积的19.1%,养分综合指数43.2;低肥力地块3个,代表面积3100亩,占总代表面积的4.3%,养分综合指数23.4。
图1-1为不同肥力等级地块数所占总数的百分比。
表1-12015年长期定位监测点耕层土壤养分含量
肥力分等
个数
代表面积(亩)
面积所占比例(%)
有机质
g/kg
全氮
g/kg
碱解氮
mg/kg
有效磷
mg/kg
速效钾
mg/kg
养分综合指数
高
32
5370
7.3
33.2
1.43
202
223.7
405
99.3
较高
48
20900
28.5
21.9
1.12
131
103.8
196
84.3
中
42
30130
40.8
16.5
0.87
94
39.3
111
58.4
较低
25
14080
19.1
13.2
0.73
63
17.8
93
43.2
低
3
3100
4.3
7.9
0.45
41
5.7
51
23.4
加权平均*
150
73580
100
18.3
0.94
104
65.6
151
64.4
*加权平均指根据每个监测点的代表面积加权折算所得。
以下所有平均值均为加权平均值。
图1-1不同肥力等级的地块代表面积所占总面积百分比
二、监测点耕层土壤肥力总体变化趋势
2005年~2015年京郊耕地质量长期定位监测点的土壤养分综合指数呈现逐年增高的变化趋势(如图1-2所示),土壤养分综合指数由2005年的54.4提高到2015年的64.4,可能是由于菜田比重逐年增加。
图1-22005~2015年年均土壤养分综合指数
2015年,如图1-3所示,设施菜田土壤肥力最高,养分综合指数为87.0;露地菜田土壤次之,养分综合指数为84.4;果园土壤第三,养分综合指数为67.8;粮田土壤肥力最低,养分综合指数为58.4。
与去年(设施菜田86.7,露地菜83.0,果园74.4,粮田58.8)相比,京郊不同种植模式中,下降幅度最大的是果园的养分综合指数,可能是由于有机肥投入降低,而其他三个种植类型的养分综合指数变化不大。
图1-32015年不同种植类型的土壤养分综合指数
根据《北京市“十一五”时期功能区域发展规划》四大功能区域的划分,结合北京市农业产业实际,将涉农区县划分为3类,即:
近郊都市生活功能区,农业生产保障区、山区水源生态涵养保护区。
其中朝阳、海淀和丰台三区为京郊都市生活功能区;顺义、大兴、通州、房山四区是农业生产保障区;山区水源生态涵养保护区包括门头沟、平谷、怀柔、密云、延庆、昌平六个区县。
如图1-4所示,2015年,近郊都市生活功能区土壤养分综合指数为85.4,属于较高等级水平,与2014年的82.9相比有所提高;农业生产保障区耕层土壤肥力指数为67.5,属中等水平,较2014年的63.3有所增加;山区水源生态涵养区耕层土壤肥力指数59.2,耕地土壤肥力中等,较2014年的67.3有所下降。
图1-42005~2015年不同功能区的土壤养分综合指数
第二节京郊耕地土壤单项养分现状及变化趋势
一、耕层土壤有机质含量现状及变化趋势
(一)耕层土壤有机质含量现状
土壤有机质测定结果(表1-2)显示:
2015年京郊耕地土壤有机质加权平均值含量为18.3g/kg,与2014年的18.3g/kg相比没有变化,属于中等水平。
耕层土壤有机质含量处于高等级(含高和较高等级,20g/kg以上)的耕地代表面积占总代表面积的35.3%;处于中等水平(15g/kg~20g/kg)的耕地代表面积占总代表面积的28.3%;低等级(含较低和低等级,15g/kg以下)的耕地代表面积占总代表面积的36.4%。
表1-22015年长期定位监测点土壤有机质情况
有机质等级
范围(g/kg)
地块数
地块数所占比例(%)
代表面积(亩)
面积所占比例(%)
加权平均值(g/kg)
高
≥25
39
26.0
8590
11.7
31.1
较高
25-20
29
19.3
17330
23.6
21.9
中
20-15
41
27.3
20810
28.3
18.0
较低
15--10
34
22.7
21980
29.8
12.8
低
<10
7
4.7
4870
6.6
8.6
合计/平均
150
100.0
73580
100.0
18.3
注:
各指标数值分级区间的分界点包含关系均为下(限)含上(限)不含。
下表1-3至表1-6均同。
(二)土壤有机质变化
1987~2015年,二十九年的监测数据表明京郊耕地土壤耕层有机质呈现出波动上升趋势(见图1-5)。
各年份相比,从1987年开始上升,到1991年土壤有机质含量最低,为13.8g/kg;1992~2002年间土壤有机质含量处于相对稳定期,基本维持在16g/kg左右;为适应京郊农业产业结构调整需求,更加真实反映京郊耕地质量的总体状况,于2003年对全市长期定位监测点进行了扩充,适当增加了远郊区县监测点数量,并将果园纳入监测对象,致使当年监测点有机质平均含量有明显下降,降至14.9g/kg。
2003年之后,耕地有机质含量逐步提高,2015年有机质含量为18.3g/kg。
年际间有机质含量变化范围为14.5g/kg~19.5g/kg,土壤有机质年均升高0.2g/kg,年际间变化趋势的线性方程为Y=0.105X+14.935,R2=0.454。
图1-51987~2015年土壤有机质变化趋势图
二、耕层土壤氮素含量现状及变化趋势
(一)耕层土壤全氮含量现状
长期定位监测点土壤全氮含量结果(表1-3)标明:
2015年北京市耕地耕层土壤全氮加权平均含量为0.94g/kg,与2014年的0.98g/kg相比略有下降;京郊耕层土壤全氮处于中等水平,接近较高水平。
表1-32015年长期定位监测点土壤全氮情况
全氮等级
范围(g/kg)
地块数
地块数所占比例(%)
代表面积(亩)
面积所占比例(%)
加权平均值(g/kg)
高
≥1.20
43
28.7
11950
16.2
1.40
较高
1.20-1.00
35
23.3
16710
22.7
1.11
中
1.00-0.80
30
20.0
17150
23.3
0.89
较低
0.80-0.65
26
17.3
16760
22.8
0.74
低
<0.65
16
10.7
11010
15.0
0.55
合计
150
100.0
73580
100.0
0.94
耕层土壤全氮含量处于高等级(含高和较高等级,1.00g/kg以上)的耕地代表面积占总监测代表面积的38.9%;处于中等水平(0.8g/kg~1.0g/kg)的耕地代表面积占总监测代表面积的23.3%,低等级(含较低和低等级,0.8g/kg以下)的耕地代表面积占总代表面积的37.8%。
(二)土壤全氮的变化
1987~2015年,京郊耕地耕层土壤全氮含量在0.70g/kg~1.15g/kg之间波动,总体与有机质类似,呈曲折上升的趋势(见图1-6)。
各年份相比,1987至1991年间,1991年土壤全氮含量最低,为0.73g/kg;1992~2002年,土壤全氮含量逐步增加,2002年达到1.13g/kg。
2003年由于远郊监测点的扩充,监测点全氮的平均含量跌至0.91g/kg,此后,土壤全氮含量每年上升,基本稳定在1.10g/kg左右。
2015年北京市耕地耕层土壤全氮平均含量为0.94g/kg,29年来升高了15%。
年际间变化趋势的线性方程为Y=0.007X+0.856,R2=0.305。
图1-61987~2015年土壤全氮含量变化趋势图
三、耕层土壤碱解氮含量现状及变化趋势
(一)耕层土壤碱解氮含量现状
监测点土壤碱解氮含量如表1-4所示,2015年监测点耕层土壤碱解氮加权平均含量为104mg/kg,与2014年的108mg/kg相比略有下降,处于较高等级水平。
碱解氮含量处于高等级(含高和较高等级,90mg/kg以上)的耕地代表面积占总代表面积的49.4%,中等水平(60mg/kg~90mg/kg)的耕地代表面积占总代表面积的36.7%,低等级(含较低和低等级,60mg/kg以下)的耕地代表面积占总代表面积的13.9%。
表1-42015年长期定位监测点土壤碱解氮含量情况
碱解氮等级
范围(mg/kg)
地块数
地块数所占比例(%)
代表面积(亩)
面积所占比例(%)
加权平均值(mg/kg)
高
≥120
62
41.3
24700
33.6
159
较高
120-90
35
23.3
11680
15.8
107
中
90-60
40
26.7
26980
36.7
72
较低
60-45
11
7.3
9120
12.4
54
低
<45
2
1.4
1100
1.5
28
合计
150
100.0
73580
100.0
104
(二)土壤碱解氮的变化
1987~2015年,京郊耕地耕层土壤碱解氮含量总体上呈上升趋势(见图1-7)。
图1-71987~2015年土壤碱解氮含量变化趋势图
1987~2015年,土壤碱解氮含量变化大致可划分为三个时期,即稳定期、异动期和上升期。
1987~2000年为该养分指标稳定期,含量基本稳定在80mg/kg左右,并稳步上升;2001~2003年土壤碱解氮含量有一定幅度异动,前两年较大幅度升高,2003年又较大幅度回落,这与2003年远郊监测点的扩充密切相关,监测点碱解氮的平均含量降至73mg/kg,此后一直到2006年都在75mg/kg上下;2007~2015年,土壤碱解氮含量曲折上升,2015年监测点耕层土壤碱解氮含量平均含量为104mg/kg,年均增量1mg/kg。
年际间变化趋势的线性方程为Y=1.155X+70.038,R2=0.410。
四、耕层土壤有效磷含量现状及变化趋势
(一)耕层土壤有效磷含量现状
表1-5是京郊耕地质量长期定位监测点土壤有效磷含量情况。
2015监测点耕层土壤有效磷加权平均含量为65.6mg/kg,比2014年的62.9mg/kg有所增加,属于较高等级水平。
有效磷含量处于高等级(含高和较高等级,60mg/kg以上)的耕地代表面积占总代表面积的38.0%,中等水平(30mg/kg~60mg/kg)的耕地代表面积占总代表面积的20.3%,低等级(含较低和低等级,30mg/kg以下)的耕地代表面积占总代表面积的41.7%。
表1-52015年长期定位监测点土壤有效磷情况
有效磷等级
范围(mg/kg)
地块数
地块数所占比例(%)
代表面积(亩)
面积所占比例(%)
加权平均值(mg/kg)
高
≥90
66
44.0
14640
19.8
188.2
较高
90-60
16
10.7
13360
18.2
72.0
中
60-30
22
14.7
14920
20.3
40.3
较低
30-15
25
16.7
17670
24.0
21.4
低
<15
21
14.0
12990
17.7
9.8
合计
150
100.0
73580
100.0
65.6
(二)土壤有效磷的变化
1987~2015年,京郊耕地耕层土壤有效磷含量呈曲折上升的趋势(见图1-8)。
从1987年开始上升,到1990年到达一个高点,为51.9mg/kg;此后又下降,1991年-2000年有效磷含量在40mg/kg上下波动;2001年有所上升,至2006年,有效磷含量在50mg/kg上下波动;2007年和2008年剧烈增加后,又有所回落,至2015年,基本在60mg/kg上下波动。
有效磷含量年均增量1mg/kg,年际间变化趋势的线性方程为Y=1.055X+34.140,R2=0.482。
图1-81987~2015年土壤有效磷含量变化趋势图
五、耕层土壤速效钾含量现状及变化趋势
(一)耕层土壤速效钾含量现状
2015年京郊耕地质量长期定位监测点土壤速效钾含量情况见表1-6:
监测点耕层土壤速效钾加权平均含量为151mg/kg,与2014年的179mg/kg相比有所下降,处于较高水平等级。
速效钾含量处于高等级(含高和较高等级,125mg/kg以上)的监测代表面积占总代表面积的50.8%,中等水平(100mg/kg~125mg/kg)的监测代表面积占总代表面积的4.8%,低等级(含较低和低等级,100mg/kg以下)的监测代表面积占总代表面积的44.4%。
表1-62015年长期定位监测点土壤速效钾含量
速效钾等级
范围
(mg/kg)
地块数
地块数所占比例(%)
代表面积(亩)
面积所占比例(%)
加权平均值(mg/kg)
高
≥155
76
50.7
22930
31.2
274
较高
155-125
21
14.0
14390
19.6
137
中
125-100
8
5.3
3500
4.8
116
较低
100-70
28
18.7
20170
27.3
87
低
<70
17
11.3
12590
17.1
53
合计
150
100.0
73580
100.0
151
(二)土壤速效钾的变化
1987~2015年,京郊耕地耕层土壤速效钾含量总体呈上升趋势(见图1-9)。
1987~1992年,土壤速效钾含量基本在90mg/kg上下;1993年至2005年,基本在110mg/kg上下波动;2005年后,土壤速效钾含量增加较快,基本在150mg/kg上下,29年来年均增加2mg/kg。
年际间变化趋势的线性方程为Y=2.903X+75.204,R2=0.799。
图1-91987~2015年土壤速效钾含量变化趋势图
第三节典型种植模式下耕层土壤质量现状及变化趋势
京郊耕地质量长期定位监测涵盖各主要作物品种,根据作物种植模式不同,分为粮田、蔬菜(包括露地和设施)和果园等三类,2015年的150个监测点中,粮食作物监测点47个,代表面积45160亩;蔬菜作物监测点53个(露地菜田9个,设施菜田44个),代表面积9190亩(露地菜田2110亩,设施菜田7080亩);果园监测点50个,代表面积19230亩。
根据监测点种植模式,分别对粮田、菜田和果园的耕地质量进行分类分析。
一、各种植模式监测点土壤肥力现状
(一)2015年粮田土壤肥力状况
2015年粮田监测结果如表1-7所示:
粮田监测点耕地土壤肥力总体处于中等水平,养分综合指数58.4。
高肥力(含高和较高等级)地块8块,代表面积8980亩,占粮田总代表面积的19.9%;中等肥力地块24块,代表面积23160亩,占粮田总代表面积的51.3%;较低及低肥力地块15块,代表面积13020亩,占粮田总代表面积的28.9%。
表1-72015年粮田监测点土壤肥力情况
地力
等级
地块数
代表面积
(亩)
面积所占
比例%
有机质
g/kg
全氮
g/kg
碱解氮
mg/kg
有效磷
mg/kg
速效钾
mg/kg
养分综
合指数
高
1
180
0.4
25.8
1.34
127.0
103.8
191.1
100.0
较高
7
8800
19.5
23.2
1.12
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