四川省主要農(nóng)業(yè)投入品時空變化特征及影響因素

王 啟, 張 輝, 廖桂堂, 蘭 婷, 高雪松①, 喬善寶, 姚興柱

(1.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)資源學(xué)院, 四川

作為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中3項最主要農(nóng)業(yè)投入品,化肥、農(nóng)藥和農(nóng)膜在提高作物產(chǎn)量和滿足逐漸增加人口的糧食需求方面起到了重要作用,也是推進(jìn)中國實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)快速和穩(wěn)步增長的手段[1]。目前中國化肥和農(nóng)藥的施用量居世界之首,單位面積用量分別為世界平均水平的3倍和2倍[2]。過量施用化肥會導(dǎo)致地力受損,有效營養(yǎng)元素失衡,保水保肥能力下降[3]。此外,我國耕地每年農(nóng)藥用量是美國的4.7倍,利用效率低于30%[4]。連續(xù)大量施用化肥和農(nóng)藥不僅浪費(fèi)資源、增加農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本、側(cè)面降低經(jīng)濟(jì)效益,也帶來水體富營養(yǎng)化、溫室氣體排放、土壤酸化和病蟲害加重等一系列環(huán)境問題[5-7]。四川省農(nóng)耕歷史悠久,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平高,人多耕地少,化肥、農(nóng)藥、農(nóng)膜等農(nóng)業(yè)投入品為糧食增產(chǎn)、農(nóng)民增收做出了重要貢獻(xiàn)。有報告指出,四川省耕地大多已為高度土地承載區(qū)[8],近年來不斷提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)集約化程度,如增大化肥、農(nóng)藥和農(nóng)膜的投入量,擴(kuò)大養(yǎng)殖規(guī)模,提高復(fù)種指數(shù)等,均使得農(nóng)業(yè)投入品總量逐年上升,造成農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境破壞和環(huán)境污染。通過對四川省成都平原區(qū)、川東北丘陵區(qū)、川南丘陵區(qū)、攀西山地區(qū)和川西北高原區(qū)這5個農(nóng)業(yè)區(qū)最新農(nóng)業(yè)投入品現(xiàn)狀調(diào)查,結(jié)合區(qū)域往年肥料農(nóng)藥投入量,對比施肥結(jié)構(gòu)和利用效率時空變化特征,分析投入品強(qiáng)度影響因素,以期探討農(nóng)業(yè)生產(chǎn)減量增效和政策保障措施。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

四川省位于北緯26°03′～34°19′，東經(jīng)97°21′～108°31′。地貌以山地和丘陵為主,平原和高原次之。根據(jù)農(nóng)業(yè)氣候、地形、生態(tài)條件和農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)進(jìn)程的發(fā)展,形成了成都平原區(qū)(成都、德陽、綿陽、眉山、資陽)、川東北丘陵區(qū)(南充、遂寧、達(dá)州、廣安、巴中、廣元)、川南丘陵區(qū)(宜賓、自貢、瀘州、內(nèi)江、樂山)、攀西山地區(qū)(攀枝花、涼山州、雅安)以及川西北高原區(qū)(甘孜州、阿壩州)5大農(nóng)業(yè)區(qū)。成都平原地勢平坦、氣候適宜、資源稟賦,經(jīng)濟(jì)作物比重大,復(fù)種指數(shù)高。川南丘陵區(qū)和川東丘陵區(qū)水熱條件較好,農(nóng)地以紫色土為主,中低產(chǎn)田面積大、土地墾殖率高、水土流失嚴(yán)重,土地生產(chǎn)力稍低。攀西地區(qū)光熱資源充足,為熱作水果適宜產(chǎn)區(qū)和大規(guī)模植煙區(qū)。川西北高原區(qū)水熱不足,氣候垂直變化顯著,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以特色水果為主,糧食種植較少。隨著農(nóng)業(yè)區(qū)域分工日趨明顯,已形成成都平原、攀西安寧河流域的優(yōu)質(zhì)水稻生產(chǎn)區(qū),川東北丘陵、川西北高原水果經(jīng)濟(jì)作物區(qū),成都平原、川南丘陵區(qū)蔬菜生產(chǎn)基地等。而果蔬類作物單位面積化肥、農(nóng)藥投入量最大,谷類作物相對較小[9]。

1.2 數(shù)據(jù)來源

研究數(shù)據(jù)來源分2類:(1)調(diào)查數(shù)據(jù)。調(diào)研工作在2016年3—6月集中完成,點(diǎn)面結(jié)合,收集相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)、文件、總結(jié)等資料,開展面上補(bǔ)充調(diào)查,全面掌握2015年全省5個農(nóng)業(yè)區(qū)主要農(nóng)業(yè)投入品用量,包括化肥年施折純量、有機(jī)肥施用量、作物產(chǎn)量、農(nóng)藥和農(nóng)膜使用總量等(表1)。(2)往年基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。根據(jù)2006—2015年四川省統(tǒng)計年鑒數(shù)據(jù)資料進(jìn)行整理和計算獲得。

1.3 肥料利用效率

肥料效率采用化肥偏生產(chǎn)力(partial factor productivity from applied fertilizer, PFP,PFP)表達(dá),指單位投入的化肥所能生產(chǎn)的作物籽粒產(chǎn)量,即

PFP=Y/F。

(1)

式(1)中,PFP為化肥偏生產(chǎn)力,kg·kg-1;Y為施肥后所獲得的作物產(chǎn)量,kg;F化肥的投入量,kg[10]。

表1調(diào)研收集數(shù)據(jù)

Table1Surveydata

名稱 分類數(shù)據(jù) 農(nóng)業(yè)投入品情況肥料化肥總用量、有機(jī)肥用量、綠肥農(nóng)藥農(nóng)藥總用量、殺蟲劑、殺菌劑、除草劑、殺鼠劑、其他農(nóng)膜農(nóng)膜總用量、地膜用量、可降解地膜比例、地膜回收率、地膜回收點(diǎn) 相關(guān)技術(shù)推廣面積肥料水肥一體化、沼渣渣液還田、秸稈還田綠色防控物理防治、生物防治、高效施藥器械應(yīng)用農(nóng)膜可降解膜應(yīng)用、適時揭膜技術(shù) 農(nóng)業(yè)廢棄物農(nóng)作物秸稈、菌渣、沼渣沼液、農(nóng)業(yè)包裝廢棄物

1.4 主成分回歸模型

設(shè)影響四川省農(nóng)業(yè)投入品強(qiáng)度Y的因素共有m個,那么變量由因變量Y和m個自變量X1,X2,…,Xm構(gòu)成的線性回歸模型為

Y=β0+β1X1+β2X2+…+βmXm+μ。

(2)

式(2)中,Y為四川省農(nóng)業(yè)投入品強(qiáng)度，kg·hm-2；βi(i=0,1,…，m)為回歸系數(shù);μ為隨機(jī)誤差項。

主成分分析法首先求得原變量的相關(guān)矩陣。

(3)

得到相關(guān)系數(shù)矩陣后,計算特征根λi,確定主成分,并且計算各主成分的貢獻(xiàn)率和累計貢獻(xiàn)率,最后計算主成分載荷。

(4)

(5)

Fi=a1ix1+a2ix2+…+apixp(i=1,2,…,p)。

(6)

式(2)～(6)中各變量含義及單位見表2。

表2模型變量選擇及其統(tǒng)計說明

Table2Explanationandstatisticaldescriptionofmodelvariation

變量名稱 變量定義均值標(biāo)準(zhǔn)差 因變量化肥施用強(qiáng)度(Y)單位面積化肥施用量/(kg·hm-2)247.10167.97 地區(qū)特征農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值X1各地區(qū)農(nóng)業(yè)實(shí)際總收入/億元146.1488.03城鎮(zhèn)化率X2地區(qū)城鎮(zhèn)常住人口占該地區(qū)常住總?cè)丝诘谋壤?.440.10人口密度X3單位面積土地上居住的人口數(shù)/(人·km-2)378.76281.31 生產(chǎn)經(jīng)營特征實(shí)有耕地面積X4實(shí)際耕地總面積/103 hm2320.77155.22設(shè)施農(nóng)業(yè)面積X5蔬菜、花卉及瓜果類的設(shè)施栽培面積/103 hm27.164.87耕地質(zhì)量X6差=0,中等=1,好=21.140.57有效灌溉面積X7灌溉工程設(shè)備已配備的農(nóng)田面積之和/103 hm2130.2469.97種植結(jié)構(gòu)X8糧食作物占農(nóng)作物和經(jīng)濟(jì)作物面積比例0.370.15種植便利度X9差=0,中等=1,好=21.100.62 科學(xué)技術(shù)特征有機(jī)肥施用強(qiáng)度X10單位面積有機(jī)肥施用量/(kg·hm-2)8 920.3811 464.20施肥新技術(shù)應(yīng)用率X11機(jī)械施肥、水肥一體化新技術(shù)應(yīng)用面積比例0.150.16

2 結(jié)果與分析

2.1 肥料投入時空特征分析

2.1.1肥料投入量年變化特征

從1952—2013年四川化肥總量變化(圖1)可知,1975—1990年是肥料消費(fèi)總量快速增長的第1個時期,呈急劇上升趨勢,此時期是我國全方位進(jìn)入經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型時期,農(nóng)戶開始注重通過化肥等生產(chǎn)資料的投入來提高作物產(chǎn)量;1992—2000年為第2個增長時期,化肥增量放緩;2003—2011年為第3個增長時期,該時期主要表現(xiàn)為種植結(jié)構(gòu)改變導(dǎo)致的化肥投入量緩慢上升。研究認(rèn)為,農(nóng)戶在種植相同穩(wěn)定作物時化肥施用量也會持續(xù)增長,以增加化肥施用量替代勞動力的投入[11]。

圖1 1952—2013年四川省化肥施用總量變化

2.1.2不同區(qū)域肥料投入特征

四川省不同農(nóng)業(yè)區(qū)化肥投入量從大到小依次為川東北丘陵區(qū)(249.66 kg·hm-2)>成都平原區(qū)(244.33 kg·hm-2)>川南丘陵區(qū)(240.50 kg·km-2)>攀西山地區(qū)(230.52 kg·hm-2)>川西北高原(99.00 kg·hm-2)(圖2)。除川西北高原農(nóng)業(yè)區(qū),各農(nóng)業(yè)區(qū)施肥強(qiáng)度均超過發(fā)達(dá)國家上限標(biāo)準(zhǔn)225 kg·hm-2[12]。有機(jī)肥用量變化趨勢與化肥相反,表現(xiàn)為川西北高原(30 472.32 kg·hm-2)>攀西山地區(qū)(10 626.04 kg·hm-2)>川南丘陵區(qū)(8 522.68 kg·hm-2)>川東北丘陵區(qū)(5 378.55 kg·hm-2)>成都平原區(qū)(2 964.52 kg·hm-2)。高原地區(qū)畜牧業(yè)發(fā)達(dá),有機(jī)肥施用量最高,約為成都平原的10倍。攀西山地區(qū)有機(jī)肥投入量居第2,多為菜籽餅、煙稈等高品質(zhì)綠肥。

圖2 四川省不同農(nóng)業(yè)區(qū)化肥和有機(jī)肥施用量現(xiàn)狀

由四川省不同農(nóng)業(yè)區(qū)化肥施用現(xiàn)狀(圖2)可知,各農(nóng)業(yè)區(qū)施肥結(jié)構(gòu)與目前我國農(nóng)田適宜氮磷鉀比例〔1∶(0.4～0.45)∶(0.4～0.5)〕[13]相比,普遍氮肥和磷肥施用水平較高,鉀肥偏低。攀西地區(qū)肥料復(fù)合化程度最高(31.54%),川東北丘陵區(qū)最低(19.30%)。各農(nóng)業(yè)區(qū)肥料投入氮素比重較大,在川東北丘陵區(qū)(NPK肥投入比1∶0.38∶0.13)和川南丘陵區(qū)(NPK肥投入比1∶0.40∶0.11)偏氮情況最嚴(yán)重。氮素在農(nóng)田中會以多種價態(tài)存在,不易固定,氮肥過量易造成農(nóng)業(yè)面源污染等環(huán)境風(fēng)險[14]。

將四川各農(nóng)業(yè)區(qū)2006—2015年的化肥產(chǎn)出率進(jìn)行對比(圖3),10 a來各農(nóng)業(yè)區(qū)肥料效率趨勢為川西北高原區(qū)(25.72 kg·kg-1)>川南丘陵區(qū)(15.85 kg·kg-1)>川東北丘陵區(qū)(14.35 kg·kg-1)>成都平原區(qū)(14.30 kg·kg-1)>攀西山地區(qū)(13.14 kg·kg-1)。川西北高原區(qū)化肥產(chǎn)出率平均值(25.72 kg·kg-1)約為攀西山地區(qū)(13.14 kg·kg-1)的2倍。川南丘陵區(qū)近10 a偏生產(chǎn)力平均值為15.08 kg·kg-1,且偏生產(chǎn)力范圍為14.35～15.85 kg·kg-1。成都平原區(qū)2006—2013年偏生產(chǎn)力曲線較為平緩,雖然成都平原是傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)區(qū),基礎(chǔ)地力和土壤養(yǎng)分供給能力較高,但其化肥利用效率并不高(14.30 kg·kg-1),可能是化肥過量施用導(dǎo)致肥料利用效率下降。

圖3 四川省不同農(nóng)業(yè)區(qū)化肥利用效率差異

川東北丘陵區(qū)和成都平原變化基本一致,變化范圍為11.60～14.35 kg·kg-1。攀西山地區(qū)在2006年肥料效率和成都平原一致(12.28 kg·kg-1),2007—2009年呈緩慢下降趨勢,從2010年開始上升,其近10 a變化范圍為11.60～13.14 kg·kg-1。在川西北高原區(qū)肥料投入量最低(99.00 kg·hm-2),化肥利用效率最高(25.72 kg·kg-1)。川東北丘陵區(qū)化肥投入量最高(249.66 kg·hm-2),但肥料利用效率(14.35 kg·kg-1)比川西北高原低44.21%。

2.2 農(nóng)藥投入時空特征分析

2.2.1農(nóng)藥投入量年際變化

四川省農(nóng)藥施用量的年際變化趨勢是先增后減再增(圖4),1993—2013年間農(nóng)藥施用總量增加56.96%。從1993年(3.95 kg·hm-2)投入量不斷上升,1999年達(dá)到最大(6.44 kg·hm-2);之后至2002年(5.69 kg·hm-2)有所下降;2003年開始施用量緩慢增加但增幅減小,至2010年(6.56 kg·hm-2)達(dá)到最高;此后農(nóng)藥施用量開始持平。調(diào)查中大多農(nóng)藥包裝廢棄物未進(jìn)行無害化處理,剩藥隨意丟棄、傾倒現(xiàn)象嚴(yán)重,廢棄物回收處置體系覆蓋面不大。農(nóng)藥包裝廢棄物回收率只有10%左右。

圖4 1993—2013年四川省農(nóng)藥農(nóng)膜投入量變化趨勢

2.2.2不同區(qū)域農(nóng)藥投入特征

采用篇名詞檢索法在中國知網(wǎng)（CNKI）數(shù)據(jù)庫進(jìn)行關(guān)鍵詞檢索。檢索篇名詞：群眾體育；時間范圍：2008年1月1日～2017年12月31日；檢索時間：2018年5月24日21:39。由于學(xué)位論文存在發(fā)表期刊的情況，為保證研究的嚴(yán)謹(jǐn)性，本研究剔除檢索到的學(xué)位論文，共檢索到群眾體育相關(guān)文獻(xiàn)共計963篇，將963篇文獻(xiàn)分別以“Refworks”格式及“End-note”格式導(dǎo)出。采用Citespace V軟件對這些文獻(xiàn)進(jìn)行可視化分析，將文獻(xiàn)中的數(shù)據(jù)以圖表的形式反饋出來，從而更加直觀、立體地對我國群眾體育研究的時空分布特點(diǎn)、熱點(diǎn)及歷史演化進(jìn)行分析。

由2015年四川省不同農(nóng)業(yè)區(qū)農(nóng)藥施用現(xiàn)狀(圖5)可知,農(nóng)藥總投入量從大到小依次為成都平原區(qū)(6.17 kg·hm-2)>川南丘陵區(qū)(4.49 kg·hm-2)>川西北高原區(qū)(3.89 kg·hm-2)>川東北丘陵區(qū)(2.60 kg·hm-2)>攀西山地區(qū)(2.10 kg·hm-2)。不同農(nóng)業(yè)區(qū)單位播種面積施用量不平衡,最高地區(qū)施藥量約為最低地區(qū)的3倍。

農(nóng)藥施用總體結(jié)構(gòu)也不合理,目前四川省農(nóng)藥施用中殺蟲劑用量最大,其次為除草劑,第3是殺菌劑。世界農(nóng)藥市場品種結(jié)構(gòu)為殺蟲劑占28%,殺菌劑占48%,除草劑占18%[15]。大多農(nóng)戶防治觀念相對落后,農(nóng)藥中殺菌劑投入成本最大,除草劑較低,購買時首先考慮價格因素,導(dǎo)致農(nóng)藥施用結(jié)構(gòu)失衡。各區(qū)單位播種面積除草劑、殺蟲劑、殺菌劑施用比例存在明顯的區(qū)域差異。除川西北高原,其余區(qū)域的殺蟲劑施用比例最高,其中攀西地區(qū)達(dá)54.26%。川西北高原施用殺菌劑比例居全省之首,為42.51%,而其余區(qū)域殺菌劑施用比例較低。

圖5 四川省不同農(nóng)業(yè)區(qū)農(nóng)藥施用量及結(jié)構(gòu)

2.3 農(nóng)膜投入時空特征分析

2.3.1農(nóng)膜投入年際變化

據(jù)四川省農(nóng)膜投入量年際變化曲線(圖4)顯示,四川省農(nóng)膜投入量從1993年(3.39 kg·hm-2)至2013年(13.21 kg·hm-2)逐年上升,增長290%。覆膜作為育秧育苗、設(shè)施栽培、作物增產(chǎn)必不可少的農(nóng)藝措施在不同農(nóng)業(yè)區(qū)廣泛使用。有研究指出,1991年到2011年的20 a間,全國地膜使用強(qiáng)度增加3～10倍,而地膜殘留污染會對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和環(huán)境造成嚴(yán)重威脅[16]。據(jù)調(diào)查,全省從事廢舊地膜加工的加工企業(yè)(點(diǎn))僅97個,主要通過縣、鄉(xiāng)的廢品回收站(點(diǎn))回收,農(nóng)村尚未建立專業(yè)農(nóng)膜回收網(wǎng)點(diǎn)。

2.3.2不同區(qū)域農(nóng)膜投入特征

據(jù)調(diào)查分析,目前四川省農(nóng)膜用量達(dá)11.23萬t,其中地膜占68.9%,可降解地膜只有10.05%,農(nóng)膜回收利用率為55%。傳統(tǒng)地膜的基礎(chǔ)材料為高分子有機(jī)化合物,在土壤中極難分解,將長期累積殘留在土壤,使土壤硬化、孔隙減少、通透性下降,影響作物的正常生長[17]。農(nóng)膜投入量從大到小依次為攀西山地區(qū)(15.24 kg·hm-2)>川南丘陵區(qū)(11.53 kg·hm-2)>成都平原區(qū)(10.77 kg·hm-2)>川西北高原區(qū)(10.59 kg·hm-2)>川東北丘陵區(qū)(6.60 kg·hm-2)。

2.4 主要農(nóng)業(yè)投入品投入強(qiáng)度影響因素分析

2.4.1變量選擇與說明

根據(jù)四川省實(shí)際情況,基于2015年調(diào)查數(shù)據(jù),分別將化肥、農(nóng)藥和農(nóng)膜施用強(qiáng)度作為被解釋變量,從地區(qū)特征和生產(chǎn)經(jīng)營特征和科學(xué)技術(shù)特征3大方面共選取11個變量作為解釋變量,運(yùn)用SPSS 21.0軟件進(jìn)行主成分回歸分析。限于篇幅,下文以化肥投入強(qiáng)度為例來建立回歸模型。

2.4.2主成分回歸模型的建立與測算

首先對各個因子進(jìn)行相關(guān)性分析,有效灌溉面積和農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值相關(guān)系數(shù)為0.929,實(shí)有耕地面積與農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值相關(guān)系數(shù)高達(dá)0.806,有效灌溉面積和實(shí)有耕地面積相關(guān)系數(shù)為0.735,相關(guān)系數(shù)較高顯示各個自變量之間存在著降維的可能性。降維后特征值與抽取的主成分方差貢獻(xiàn)率見表3,4個主成分的累積方差貢獻(xiàn)率為85.18%,保留了自變量的絕大部分信息。

表3各主成分特征值及方差貢獻(xiàn)率

Table3Principalcomponenteigenvalueandvariancecontributionrate

成分特征值方差貢獻(xiàn)率/%累積方差貢獻(xiàn)率/% 15.24847.70947.709 21.66415.12462.833 31.42412.94175.775 41.0359.40785.182

各主成分載荷信息如表4所示,各主成分載荷信息如下:Z1=0.875X1+0.589X2+0.778X3+0.626X4+0.751X5+0.823X6+0.935X7-0.226X8+0.768X9-0.618X10+0.012X11,

Z2=0.296X1-0.619X2-0.167X3+0.656X4+0.251X5-0.269X6+0.153X7+0.625X8-0.367X9-0.223X10-0.022X11,

Z3=-0.172X1+0.024X2+0.334X3-0.275X4-0.115X5+0.050X6-0.083X7+0.605X8+0.170X9-0.270X10+0.846X11,

Z4=0.211X1+0.277X2+0.343X3+0.004X4+0.327X5-0.431X6+0.065X7-0.141X8-0.418X9+0.458X10+0.308X11。

從成分矩陣可以看出,主成分Z1占據(jù)了大部分自變量成分,其中最高的是有效灌溉面積0.935,農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值占0.875,耕地質(zhì)量占0.823,人口密度占0.778,種植便利度占0.768,設(shè)施農(nóng)業(yè)面積占0.751;主成分Z2中實(shí)有耕地面積占最高,為0.656,種植結(jié)構(gòu)占0.625;主成分Z3中新技術(shù)運(yùn)用占0.846。

將變量Y1(化肥施用強(qiáng)度)與4個主成分做回歸分析,得到回歸的方程為Y1=247.097+19.032Z1-42.604Z2+12.538Z3-5.620Z4,將主成分載荷信息代入方程得:Y1=247.097+0.699 9X1+36.325 9X2+24.181 8X3-19.504 6X4+0.319 8X5+30.172 9X6+9.870 6X7-22.550 8X8+34.732 9X9-8.220 3X10+10.041 9X11。

同理,對農(nóng)藥施用強(qiáng)度(Y2)和農(nóng)膜施用強(qiáng)度(Y3)分別進(jìn)行主成分回歸后,分別帶入各自主成分載荷信息,分析結(jié)果為:Y2=4.172-0.046 3X1+0.433 5X2+0.210 5X3-0.280 1X4-0.031 7X5+0.300 0X6+0.051 8X7-0.361 9X8+0.351 0X9。Y3=12.518-0.784 3X1+1.211 3X2+0.251 9X3-1.483 0X4-0.634 4X5+0.572 3X6-0.454 8X7-1.175 0X8+0.802 2X9。

上述Y1、Y2、Y3與主成分回歸后,經(jīng)F檢驗(yàn)概率P值均小于顯著性水平0.05,通過顯著性檢驗(yàn),整體模型回歸效果顯著。

表4主成分載荷表

Table4Principalcomponentloadingmatrix

變量 成分Z1Z2Z3Z4 農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值X10.8750.296-0.1720.211 城鎮(zhèn)化率X20.589-0.6190.0240.277 人口密度X30.778-0.1670.3340.343 實(shí)有耕地面積X40.6260.656-0.2750.004 設(shè)施農(nóng)業(yè)面積X50.7510.251-0.1150.327 耕地質(zhì)量X60.823-0.2690.050-0.431 有效灌溉面積X70.9350.153-0.0830.065 種植結(jié)構(gòu)X8-0.2260.6250.605-0.141 種植便利度X90.768-0.3670.170-0.418 有機(jī)肥施用強(qiáng)度X10-0.618-0.223-0.2700.458 施肥新技術(shù)應(yīng)用率X110.012-0.0220.8460.308

2.4.3投入品影響因素分析

城鎮(zhèn)化率、人口密度、耕地質(zhì)量、種植便利度、種植結(jié)構(gòu)都是影響化肥施用強(qiáng)度的重要因素,且前4個因素有正相關(guān)關(guān)系,最后1個有負(fù)相關(guān)關(guān)系。城鎮(zhèn)化率、種植便利度和種植結(jié)構(gòu)對農(nóng)藥施用強(qiáng)度影響最大,前2個為正相關(guān),后1個為負(fù)相關(guān)關(guān)系。城鎮(zhèn)化率、種植便利度、實(shí)有耕地面積和種植結(jié)構(gòu)對農(nóng)膜施用強(qiáng)度影響最大,且前2個為正相關(guān),后2個為負(fù)相關(guān)關(guān)系。綜上,種植便利度、城鎮(zhèn)化率和種植結(jié)構(gòu)是影響農(nóng)業(yè)投入品強(qiáng)度的3大重要因素。近10 a來在市場經(jīng)濟(jì)導(dǎo)向下,四川省農(nóng)業(yè)種植業(yè)結(jié)構(gòu)快速調(diào)整,在城鎮(zhèn)化率高、人口密度大、交通便捷的成都平原區(qū)、川東北丘陵區(qū)和川南丘陵區(qū)居民消費(fèi)需求旺盛,生產(chǎn)周期短和經(jīng)濟(jì)效益高的蔬菜、瓜果類作物播種面積大幅度增長、復(fù)種指數(shù)提高,化學(xué)投入品增加快,造成環(huán)境風(fēng)險大。

種植便利度較高、蔬菜產(chǎn)業(yè)、經(jīng)濟(jì)園藝發(fā)展較好的成都平原,種植結(jié)構(gòu)中經(jīng)濟(jì)作物比重上升,化肥投入量有增加趨勢,化肥平均投入強(qiáng)度(244.33 kg·hm-2)高于省內(nèi)其他區(qū)域,與潘丹[18]提出的區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整導(dǎo)致化肥施用強(qiáng)度增加的結(jié)論相一致。我國蔬菜和果蔬已成為最大的化肥消耗體,兩者化肥消耗量占全國農(nóng)業(yè)化肥消耗總量的30%左右[19]。相反,該區(qū)域勞動力轉(zhuǎn)移和農(nóng)戶畜禽養(yǎng)殖的減少導(dǎo)致了有機(jī)肥施用水平最低[20]。川西北高原城鎮(zhèn)化水平低、種植便利度較差、種植模式單一,故化肥施用水平較低。

以成都平原為典型的區(qū)域已從傳統(tǒng)糧食為主的種植模式轉(zhuǎn)變?yōu)橐允袌鰧?dǎo)向?yàn)橹鞯氖卟松a(chǎn)[21],農(nóng)戶為了獲得外觀整齊的蔬菜,經(jīng)常大量施用農(nóng)藥,導(dǎo)致該區(qū)域農(nóng)藥投入量最高(6.16 kg·hm-2)。種植結(jié)構(gòu)對農(nóng)膜投入量有較大影響,農(nóng)膜覆蓋主要應(yīng)用在經(jīng)濟(jì)作物中的蔬菜育苗和覆蓋種植,蔬菜、食用菌、花卉等的大棚設(shè)施栽培以及柑橘等果樹的留樹貯存保鮮覆蓋等方面。攀西地區(qū)氣候干旱、光照充足,適于果蔬種植,復(fù)種指數(shù)高,覆膜面積較大[22]。此外,在川西北高原高的寒冷涼地區(qū),地膜覆蓋技術(shù)也被廣泛應(yīng)用。

3 主要農(nóng)業(yè)投入品減量增效利用措施

3.1 推廣高效環(huán)保新技術(shù)

加強(qiáng)測土配方精準(zhǔn)施肥、水肥一體化、緩釋肥料、綠肥還田等技術(shù)推廣,能夠有效降低化肥用量[23];此外有機(jī)無機(jī)結(jié)合肥施用還可以改善土壤質(zhì)量和生產(chǎn)力,逐步提升基礎(chǔ)地力,是長期穩(wěn)定提高化肥養(yǎng)分利用效率與耕地均衡施肥的根本途徑[24]。例如川東北丘陵區(qū)的射洪縣通過水肥一體化項目,省肥30%以上,提高土壤有機(jī)質(zhì)含量1.5%以上。在農(nóng)藥農(nóng)膜方面,全面構(gòu)建病蟲監(jiān)測預(yù)警體系,大力推廣綠色防控技術(shù),如川南丘陵區(qū)榮縣在多個鄉(xiāng)鎮(zhèn)已建立農(nóng)業(yè)病蟲害綜合治理(IPM)綠色防控示范園區(qū),帶動全縣綠色防控面積8 000 hm2,區(qū)域減少農(nóng)藥用量達(dá)20%以上。推廣使用可降解新地膜,在適宜區(qū)域加大水稻直播、秸稈覆蓋栽培等技術(shù)示范推廣力度,通過替代地膜覆蓋等措施減少地膜使用,如成都平原彭州市2015年通過推廣降解地膜或液體地膜,地膜回收利用率達(dá)97.8%。

3.2 因地制宜減量增效

四川不同農(nóng)業(yè)區(qū)土壤肥力狀況一定程度影響了化肥投入量。總體上四川省土壤有機(jī)質(zhì)分布特點(diǎn)為西高東低[25],川西北高原區(qū)以暗棕壤、高山草甸土為主,開墾歷史短,農(nóng)田有機(jī)質(zhì)含量較高。成都平原區(qū)由潮土和灰色沖擊母質(zhì)發(fā)育的水稻土為主，占80%以上,農(nóng)業(yè)發(fā)展歷史悠久,耕作施肥水平高,農(nóng)田有機(jī)質(zhì)含量保持在中上水平。盆周丘陵區(qū)以石灰性紫色土為主,礦化率高,抗侵蝕力弱,加上過度開墾,農(nóng)田有機(jī)質(zhì)含量較低。根據(jù)不同農(nóng)業(yè)區(qū)域土壤肥力狀況、肥料效率,科學(xué)優(yōu)化種植結(jié)構(gòu),大力發(fā)展循環(huán)農(nóng)業(yè)。針對丘陵區(qū)農(nóng)業(yè)中多熟種植模式,在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中采用豆科綠肥翻埋與化肥減量配施，對小麥、玉米等作物增產(chǎn)增效效果明顯[26]。成都平原農(nóng)作物秸稈剩余量較大,可以推廣稻田作物秸稈還田。攀西地區(qū)主要為植煙土壤,當(dāng)化肥施用量降低到當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥量的85%時,翻壓綠肥可明顯提高土壤活性和有機(jī)質(zhì)含量[27],有機(jī)肥(特別是富鉀綠肥)與無機(jī)肥配施可改善植煙土壤的肥力和結(jié)構(gòu),明顯促進(jìn)煙株生長發(fā)育、提高煙葉產(chǎn)量和品質(zhì)[28]。

3.3 普及適度規(guī)模經(jīng)營管理模式

HUANG等[7]認(rèn)為傳統(tǒng)分散經(jīng)營農(nóng)戶缺少科學(xué)施肥指導(dǎo)和培訓(xùn),農(nóng)戶并不能量化施用量以至于過度施肥,這種資源利用率低的粗放型經(jīng)營模式亟待轉(zhuǎn)變。諸培新等[29]和李賓等[30]的研究發(fā)現(xiàn),一定范圍內(nèi)以統(tǒng)一生產(chǎn)為基礎(chǔ)的規(guī)?；?jīng)營和專業(yè)化有利于降低生產(chǎn)中的化肥投入水平。應(yīng)加快土地流轉(zhuǎn)，形成適度規(guī)模經(jīng)營,對適度規(guī)模經(jīng)營農(nóng)戶統(tǒng)一管理和科學(xué)指導(dǎo),規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化使用農(nóng)業(yè)投入品。依托機(jī)械化工程措施,在丘陵地區(qū)氮肥深施覆土及節(jié)水灌溉,能有效地將氨揮發(fā)底物帶入深層土壤而減少氨揮發(fā)、淋失及反硝化損失[31];川西平原地區(qū)水利工程建設(shè)的加固利用以及農(nóng)田排澇;攀西地區(qū)坡改梯、平整土地、修復(fù)鹽漬化土壤。應(yīng)用植保無人機(jī)、靜電式噴霧機(jī)等利用率高的施藥器械進(jìn)行專業(yè)統(tǒng)防統(tǒng)治。

3.4 加大減量增效政策支持力度

生態(tài)補(bǔ)償相對于傳統(tǒng)的命令-控制型政策而言,是一種相對有效的措施[32]。如德國、瑞士通過立法對生態(tài)補(bǔ)償區(qū)域根據(jù)農(nóng)藥、化肥限制施用的不同程度給予農(nóng)戶不同數(shù)額的補(bǔ)貼[33-34],都取得良好效果。減量增效補(bǔ)償?shù)暮诵氖菍?yīng)用綠色生態(tài)措施的生產(chǎn)者進(jìn)行獎補(bǔ)或?qū)ζ漕~外增加的生產(chǎn)成本進(jìn)行補(bǔ)償。補(bǔ)償范圍一是產(chǎn)品補(bǔ)償,包括新型農(nóng)藥(低毒生物農(nóng)藥)、肥料(有機(jī)肥、水溶肥料、緩釋肥料)、農(nóng)膜(可降解農(nóng)膜)、新型高效農(nóng)藥機(jī)械、綠色防控設(shè)備等。二是服務(wù)補(bǔ)償,包括科學(xué)施肥服務(wù)、專業(yè)化統(tǒng)防統(tǒng)治、廢棄農(nóng)藥包裝、農(nóng)膜回收利用以及農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用等。根據(jù)各區(qū)域條件和實(shí)施情況,以耕地經(jīng)濟(jì)等為主、種植作物為輔作為依據(jù)進(jìn)行減施化肥農(nóng)藥補(bǔ)償劃定。可根據(jù)不同農(nóng)業(yè)區(qū)域、不同作物確定試點(diǎn)范圍和重點(diǎn),在成都平原、川西南山地區(qū)試點(diǎn)縣重點(diǎn)開展菜果茶有機(jī)肥替代補(bǔ)貼試點(diǎn),其他糧食和經(jīng)濟(jì)作物產(chǎn)區(qū)重點(diǎn)開展配方肥料、水溶性肥料、緩釋肥料等補(bǔ)貼試點(diǎn),有機(jī)肥補(bǔ)貼額度應(yīng)不低于肥料購置成本的三分之一。對川西北高原和攀西地區(qū)等山區(qū)和欠發(fā)達(dá)地區(qū)重點(diǎn)采用生態(tài)補(bǔ)貼政策,如輪作休耕補(bǔ)償?shù)取?/p>