江蘇省主要農(nóng)作物化肥利用效率評(píng)價(jià)

鄭微微 沈貴銀

關(guān)鍵詞：化肥;利用效率;化肥偏生產(chǎn)力;技術(shù)效率;肥耗;評(píng)估;江蘇省

化肥施用為保障國(guó)家糧食安全作出了巨大貢獻(xiàn)，也帶來(lái)了一系列問(wèn)題，如氮肥過(guò)量施用導(dǎo)致土壤酸化等，對(duì)耕地產(chǎn)出能力造成威脅，也是農(nóng)業(yè)面源污染的重要來(lái)源。有效降低化肥施用量，減少農(nóng)業(yè)面源污染，是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵舉措和優(yōu)先任務(wù)[1]，已成為農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展的重要內(nèi)容，受到政府的高度重視。研究表明，提高化肥利用效率是有效降低化肥施用量的重要途徑[2-3]?？茖W(xué)評(píng)價(jià)化肥利用效率則是研究化肥減量增效的基本前提。

關(guān)于化肥利用效率評(píng)價(jià)的研究主要分為2類：一是從農(nóng)學(xué)角度測(cè)算化肥吸收率[4-7]，即（當(dāng)季）作物吸收的來(lái)自所施肥料的養(yǎng)分占所施肥料養(yǎng)分總量的百分率，大多采用田間試驗(yàn)的方法來(lái)測(cè)算。二是從經(jīng)濟(jì)學(xué)角度用化肥偏生產(chǎn)力[8-10]與化肥技術(shù)效率[11-12]表征化肥利用效率?；势a(chǎn)力等于作物產(chǎn)量與單位面積化肥投入量的比值;化肥技術(shù)效率指在產(chǎn)出和其他生產(chǎn)投入水平給定的情況下，作物種植的最小化肥施用量與實(shí)際化肥施用量的比值。采用2類指標(biāo)測(cè)算化肥利用效率均具有一定的科學(xué)性和合理性，但同時(shí)也具有一定的局限性。農(nóng)學(xué)角度的效率評(píng)價(jià)對(duì)儀器、方法和代表性具有較高的要求，數(shù)據(jù)獲取的成本較高。經(jīng)濟(jì)學(xué)角度的效率評(píng)價(jià)受農(nóng)產(chǎn)品價(jià)格波動(dòng)的影響很大，評(píng)價(jià)結(jié)果存在較大缺陷。此外，衡量化肥利用情況的指標(biāo)還有單位耕地面積化肥施用量，該指標(biāo)可以表征化肥施用強(qiáng)度，進(jìn)而表征化肥施用對(duì)環(huán)境帶來(lái)的污染負(fù)荷，但受耕地復(fù)種程度的影響，測(cè)算的化肥施用強(qiáng)度偏高。因此，構(gòu)建科學(xué)合理的化肥利用效率評(píng)價(jià)指標(biāo)或體系對(duì)化肥施用情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，不論對(duì)理論研究還是實(shí)際生產(chǎn)均具有較大的指導(dǎo)意義。

本研究引入肥耗的概念來(lái)構(gòu)建化肥利用效率評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)2010—2016年期間江蘇省各市（縣、區(qū)）主要農(nóng)作物的化肥利用效率進(jìn)行細(xì)化評(píng)價(jià)，探尋其中的特征、規(guī)律及存在的問(wèn)題，并提出相應(yīng)的對(duì)策，以期為江蘇省各市（縣、區(qū)）化肥進(jìn)一步減量提供依據(jù)。

1 研究方法與數(shù)據(jù)來(lái)源

1.1 研究方法

1.1.1 肥耗的測(cè)算 能耗、水耗是常見(jiàn)的評(píng)價(jià)環(huán)境利用效率的指標(biāo)，反映每生產(chǎn)單位產(chǎn)品能源或水資源的消耗量。本研究借鑒能耗、水耗的概念，引入肥耗概念來(lái)表征化肥利用效率，是主要基于實(shí)物量的投入產(chǎn)出比，用1 t農(nóng)產(chǎn)品對(duì)應(yīng)的化肥施用量來(lái)表示，在計(jì)算上等于化肥施用強(qiáng)度除以作物單產(chǎn)。該指標(biāo)克服了現(xiàn)有化肥利用效率指標(biāo)2個(gè)方面的缺陷：一方面，肥耗不需要測(cè)定養(yǎng)分吸收量，具有簡(jiǎn)單明了、易于理解掌握的特點(diǎn)，且單產(chǎn)和化肥施用強(qiáng)度的連續(xù)數(shù)據(jù)在統(tǒng)計(jì)上可獲得;另一方面，肥耗基于的是實(shí)物量（折純量），排除了價(jià)格、匯率、復(fù)種等因素的影響，便于進(jìn)行比較。計(jì)算公式如下：

肥耗=化肥施用量作物產(chǎn)量=化肥施用強(qiáng)度作物單產(chǎn)。

此時(shí)計(jì)算的肥耗為單位農(nóng)產(chǎn)品的肥耗。然而，從糧食安全角度來(lái)看，相同單位不同類別作物所能提供的能量不同，使得不同類別作物之間缺乏可比性，進(jìn)而使得所計(jì)算的肥耗在作物間也缺乏可比性。因此，本研究從糧食安全角度出發(fā)，以食物熱量為衡量標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)各類作物的食物含熱量，將單位產(chǎn)品的肥耗折算為等谷物產(chǎn)品的肥耗，以此來(lái)解決不同類別作物間的可比性問(wèn)題。如每100 g稻谷的熱量為1.453 MJ，每100 g西紅柿的熱量為 0.084 MJ，則1單位西紅柿約等于0.058單位稻谷。

1.1.2 肥耗聚類分析 聚類分析是指將物理或抽象對(duì)象的集合分組為由類似的對(duì)象組成的多個(gè)類的分析過(guò)程，簡(jiǎn)而言之，就是依據(jù)相似性原理，對(duì)多組數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，主要借助SPSS等統(tǒng)計(jì)軟件通過(guò)數(shù)據(jù)建模來(lái)實(shí)現(xiàn)。本研究采用層次聚類分析的方法對(duì)江蘇省各市（縣、區(qū)）、各類作物期間2010—2016年的肥耗數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，按照數(shù)值高低分別分為高肥耗組、中肥耗組、低肥耗組，進(jìn)而對(duì)江蘇省各類作物肥耗的區(qū)域差異進(jìn)行比較研究。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源及說(shuō)明

本研究主要利用《江蘇省農(nóng)產(chǎn)品成本收益資料匯編》（2010—2016年）中的各類作物單位面積產(chǎn)量與單位面積化肥折純用量數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算化肥利用效率（肥耗），以縣級(jí)行政單位作為基本單元，統(tǒng)計(jì)范圍包括江蘇省13個(gè)地級(jí)市、41個(gè)縣（市、區(qū)）。根據(jù)統(tǒng)計(jì)年鑒統(tǒng)計(jì)口徑及江蘇省主要作物種植結(jié)構(gòu)，本研究選取中秈稻、粳稻、小麥、玉米、油菜、露地西紅柿、設(shè)施西紅柿、設(shè)施黃瓜、設(shè)施茄子、露地圓白菜、設(shè)施菜椒、露地大白菜、露地菜花、露地蘿卜、露地豆角等15種主要農(nóng)作物作為研究對(duì)象。依據(jù)比較優(yōu)勢(shì)理論，不同地區(qū)的主要種植作物不同。如玉米主要種植在江蘇省宿遷市泗洪縣、徐州市沛縣、徐州市豐縣、鹽城市濱?？h、鹽城市大豐市、淮安市漣水縣、南通市通州區(qū)，油菜則主要種植在鹽城市東臺(tái)市、泰州市姜堰區(qū)、揚(yáng)州市江都區(qū)、揚(yáng)州市高郵市、鎮(zhèn)江市句容市、常州市溧陽(yáng)市。因此，本研究在分析肥耗區(qū)域差異時(shí)，直接以縣（市、區(qū)）為基本單位進(jìn)行分析。關(guān)于化肥施用現(xiàn)狀，本研究選用《江蘇省農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒》（2010—2017年）對(duì)江蘇省各市（縣、區(qū)）化肥折純用量的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)表示。關(guān)于食物熱量，本研究采用相關(guān)網(wǎng)站公布的數(shù)據(jù)來(lái)表示。

2 江蘇省化肥施用現(xiàn)狀

2.1 化肥施用總量提前實(shí)現(xiàn)零增長(zhǎng)

江蘇省是農(nóng)業(yè)大省，農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)水平位列全國(guó)第三，也是用肥大省，2016年化肥施用量達(dá)312.5萬(wàn)t，位列全國(guó)第六，占全國(guó)總施肥量的5.2%，且提前實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)農(nóng)村部關(guān)于“到2020年化肥使用量零增長(zhǎng)”的目標(biāo)。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)（圖1）顯示，從2010年開(kāi)始，江蘇省的化肥施用量呈明顯連年下降趨勢(shì)，以2009年為基準(zhǔn)年，到2016年全省施肥量累計(jì)下降31.5萬(wàn)t。

2.2 化肥施用強(qiáng)度仍維持高位且區(qū)域差異明顯

目前，江蘇省化肥施用強(qiáng)度仍維持高位。2016年，以耕地面積為基數(shù)，單位耕地面積的化肥施用量為624 kg/hm2;以播種面積為基數(shù)，單位播種面積的化肥施用量為407 kg/hm2，均超過(guò)國(guó)際公認(rèn)的 225 kg/hm2 的安全施肥上限。

以播種面積為基數(shù)，2016年連云港市的化肥施用強(qiáng)度最高，為547.1 kg/hm2，鎮(zhèn)江市最低，為 229.5 kg/hm2。其中，超過(guò)平均化肥施用強(qiáng)度的有4個(gè)市，分別連云港市（547.1 kg/hm2）、徐州市（523.6 kg/hm2）、宿遷市（537.4 kg/hm2）、淮安市（487.3 kg/hm2）?；适┯脧?qiáng)度與化肥施用量并不一致，主要原因是各市的作物播種面積存在差異。徐州市化肥施用強(qiáng)度高，化肥施用量也高;連云港市化肥施用強(qiáng)度高，但化肥施用量并不是很高（圖2）。表明化肥減量不僅受化肥施用強(qiáng)度的影響，還與作物種植面積有關(guān)。其中作物種植面積反映了市場(chǎng)對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的需求，從保障農(nóng)產(chǎn)品需求的角度來(lái)看，降低化肥施用強(qiáng)度，提高化肥利用效率是實(shí)現(xiàn)化肥減量的首要手段。

2.3 化肥減量效果明顯，區(qū)域差異性大

從增減幅度（圖3）來(lái)看，除連云港市外，各市2016年化肥施用總量較2015年均呈下降趨勢(shì)。其中，徐州市減量幅度最大，減少1.7萬(wàn)t，其次依次為淮安市、鹽城市、常州市、蘇州市、宿遷市、泰州市、南通市、揚(yáng)州市、無(wú)錫市、南京市、鎮(zhèn)江市，化肥減少量分別為1.6萬(wàn)、1.2萬(wàn)、0.7萬(wàn)、0.6萬(wàn)、0.5萬(wàn)、0.4萬(wàn)、0.2萬(wàn)、0.2萬(wàn)、0.1萬(wàn)、0.05萬(wàn)、0.02萬(wàn)t。減幅超過(guò)1%的有常州市（10.2%）、蘇州市（8.5%）、淮安市（4.0%）、泰州市（2.6%）、徐州市（2.8%）、鹽城市（2.4%）、無(wú)錫市（2.0%）、宿遷市（1.3%）、南通市（1.1%）、揚(yáng)州市（1.1%）。各市化肥施用強(qiáng)度增減幅度差異大。有5個(gè)市施肥強(qiáng)度上升，8個(gè)市施肥強(qiáng)度下降。施肥強(qiáng)度降低得較為明顯的有：常州市，下降24.8 kg/hm2，淮安市，下降 21.3 kg/hm2，蘇州市，下降15.9 kg/hm2，徐州市，下降 12.0 kg/hm2，宿遷市，下降11.8 kg/hm2。施肥強(qiáng)度明顯上升的有：南京市，增加20.6 kg/hm2，無(wú)錫市，增加17.8 kg/hm2。

綜合化肥施用量與化肥施用強(qiáng)度增減情況，可將全省13個(gè)市分為3類：一是化肥使用總量、強(qiáng)度雙減市，共8個(gè)，分別為徐州市、常州市、蘇州市、淮安市、鹽城市、揚(yáng)州市、泰州市、宿遷市;二是化肥施用總量減、強(qiáng)度增市，共4個(gè)，分別為南京市、無(wú)錫市、南通市、鎮(zhèn)江市;三是化肥施用總量、強(qiáng)度雙增市，只有1個(gè)，為連云港市。其中不存在總量增、強(qiáng)度減的市，主要原因是2015—2016年各市的播種面積基本保持穩(wěn)定，不存在大幅度增減。

3 江蘇省化肥利用效率評(píng)價(jià)

采用肥耗計(jì)算方法對(duì)2010—2016年江蘇省各市（縣、區(qū)）主要農(nóng)作物的化肥利用效率進(jìn)行評(píng)價(jià)。

3.1 不同作物品種間的肥耗比較

從表1可以看出，不同作物之間的等谷物量產(chǎn)品肥耗存在明顯差異，位列前4的作物有露地菜花、設(shè)施茄子、設(shè)施黃瓜、露地豆角，等谷物量產(chǎn)品肥耗分別為0.33、0.26、0.24、0.22 kg/kg，它們均屬于蔬菜作物;位列后4位的作物有中秈稻、粳稻、小麥、玉米，等谷物量產(chǎn)品肥耗分別為0.05、0.06、0.07、0.09 kg/kg，它們均屬于糧食作物?？梢?jiàn)，江蘇省以蔬菜為代表的經(jīng)濟(jì)作物的肥耗大于糧食作物，如若以經(jīng)濟(jì)作物作為首要肥料減量對(duì)象將大幅度提高江蘇省的肥料減量效率。

3.2 不同作物等谷物量產(chǎn)品肥耗增減趨勢(shì)

從2016年較2010—2015年等谷物量產(chǎn)品肥耗的平均變化量（圖4）可以看出，江蘇省約2/3的作物肥耗表現(xiàn)為增加趨勢(shì)，只有1/3的作物肥耗表現(xiàn)為下降趨勢(shì)。在肥耗呈下降趨勢(shì)的作物中，露地豆角的肥耗下降最多，其等谷物量產(chǎn)品肥耗下降 8.9 g/kg，其次依次為設(shè)施茄子、設(shè)施黃瓜、設(shè)施西紅柿、中秈稻，等谷物量產(chǎn)品肥耗分別下降4.1、08、0.6、0.6 g/kg，主要以蔬菜作物的肥耗下降為主。同時(shí)，從肥耗增加的作物來(lái)看，也是蔬菜作物增加得最多，露地菜花的等谷物量產(chǎn)品肥耗平均增加 8.7 g/kg。表明江蘇省蔬菜作物的減肥空間較糧食作物更為巨大。

3.3 同種作物在不同地區(qū)的肥耗情況

采用層次聚類分析的方法，將各類作物在不同地區(qū)的肥耗分成3組，分別為高肥耗組、中肥耗組、低肥耗組。根據(jù)聚類分析結(jié)果（表2）可知，中秈稻種植在漣水縣、宿豫區(qū)、新沂市、睢寧縣等4個(gè)地區(qū)時(shí)肥耗相對(duì)較高，種植在六合區(qū)、金湖縣、盱眙縣、儀征市等4個(gè)地區(qū)時(shí)肥耗相對(duì)較低，在沭陽(yáng)縣的肥耗屬于中等水平，因此，漣水縣、宿豫區(qū)、新沂市、睢寧縣等4個(gè)地區(qū)的中秈稻種植有必要根據(jù)實(shí)際種植情況采取針對(duì)性的措施進(jìn)行減肥增效，亦可借鑒六合區(qū)、金湖縣、盱眙縣、儀征市等4個(gè)低肥耗地區(qū)的種植技術(shù)模式進(jìn)行調(diào)減。其他作物同理?？傮w而言，從肥耗分布來(lái)看，江蘇省各類農(nóng)作物的種植布局基本向中、低肥耗區(qū)傾斜，高肥耗的地區(qū)相對(duì)較少，布局基本合理。表明江蘇省的化肥減量實(shí)施效果相對(duì)較為樂(lè)觀。

4 結(jié)論與啟示

2015年2月，農(nóng)業(yè)部印發(fā)了《到2020年化肥使用量零增長(zhǎng)行動(dòng)方案》。2016年是實(shí)施化肥零增長(zhǎng)方案的第2年。通過(guò)對(duì)江蘇省2009—2016年的化肥施用量增長(zhǎng)率進(jìn)行評(píng)估可以得出，化肥施用總量在2010年就首次實(shí)現(xiàn)負(fù)增長(zhǎng)，走在全國(guó)前列。分地區(qū)來(lái)看，有些市實(shí)現(xiàn)了化肥施用總量與強(qiáng)度的雙減，包括徐州市、常州市、蘇州市、淮安市、鹽城市、揚(yáng)州市、泰州市、宿遷市;而有些市的化肥施用總量和強(qiáng)度卻表現(xiàn)為雙增，包括連云港市。從化肥利用效率來(lái)看，蔬菜作物肥耗大于糧食作物，但蔬菜作物肥耗下降趨勢(shì)也更為明顯，且同種作物在不同地區(qū)的肥耗不盡相同。

化肥使用量零增長(zhǎng)并不是要求每個(gè)市（縣、區(qū)）都實(shí)現(xiàn)零增長(zhǎng)。由于種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，再加上農(nóng)作物本身對(duì)化肥使用量高要求的自然屬性，有些市（縣、區(qū)）承擔(dān)了更多的生產(chǎn)功能，因此化肥施用總量上升也是可以允許的，關(guān)注的重點(diǎn)應(yīng)該是降低化肥施用強(qiáng)度與提高化肥利用效率。因此，其后的實(shí)施中建議將降低化肥施用強(qiáng)度放在第1位，重點(diǎn)關(guān)注那些化肥施用總量與強(qiáng)度都在增加的市以及肥耗較高的蔬菜作物，找出增加的根本原因，再結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際狀況施行最佳的政策。此外，還要注意區(qū)分化肥施用總量與強(qiáng)度減少的內(nèi)在聯(lián)系，切忌出現(xiàn)減量只是靠壓面積、強(qiáng)度反而上升，以及雖實(shí)現(xiàn)雙減但強(qiáng)度仍居高不下的現(xiàn)象。

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