江苏省主要农作物化肥利用效率评价

郑微微 沈贵银

关键词：化肥;利用效率;化肥偏生产力;技术效率;肥耗;评估;江苏省

化肥施用为保障国家粮食安全作出了巨大贡献，也带来了一系列问题，如氮肥过量施用导致土壤酸化等，对耕地产出能力造成威胁，也是农业面源污染的重要来源。有效降低化肥施用量，减少农业面源污染，是实现农業可持续发展的关键举措和优先任务[1]，已成为农业绿色发展的重要内容，受到政府的高度重视。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径[2-3]。科学评价化肥利用效率则是研究化肥减量增效的基本前提。

关于化肥利用效率评价的研究主要分为2类：一是从农学角度测算化肥吸收率[4-7]，即（当季）作物吸收的来自所施肥料的养分占所施肥料养分总量的百分率，大多采用田间试验的方法来测算。二是从经济学角度用化肥偏生产力[8-10]与化肥技术效率[11-12]表征化肥利用效率。化肥偏生产力等于作物产量与单位面积化肥投入量的比值;化肥技术效率指在产出和其他生产投入水平给定的情况下，作物种植的最小化肥施用量与实际化肥施用量的比值。采用2类指标测算化肥利用效率均具有一定的科学性和合理性，但同时也具有一定的局限性。农学角度的效率评价对仪器、方法和代表性具有较高的要求，数据获取的成本较高。经济学角度的效率评价受农产品价格波动的影响很大，评价结果存在较大缺陷。此外，衡量化肥利用情况的指标还有单位耕地面积化肥施用量，该指标可以表征化肥施用强度，进而表征化肥施用对环境带来的污染负荷，但受耕地复种程度的影响，测算的化肥施用强度偏高。因此，构建科学合理的化肥利用效率评价指标或体系对化肥施用情况进行评价，不论对理论研究还是实际生产均具有较大的指导意义。

本研究引入肥耗的概念来构建化肥利用效率评价指标，对2010—2016年期间江苏省各市（县、区）主要农作物的化肥利用效率进行细化评价，探寻其中的特征、规律及存在的问题，并提出相应的对策，以期为江苏省各市（县、区）化肥进一步减量提供依据。

1 研究方法与数据来源

1.1 研究方法

1.1.1 肥耗的测算 能耗、水耗是常见的评价环境利用效率的指标，反映每生产单位产品能源或水资源的消耗量。本研究借鉴能耗、水耗的概念，引入肥耗概念来表征化肥利用效率，是主要基于实物量的投入产出比，用1 t农产品对应的化肥施用量来表示，在计算上等于化肥施用强度除以作物单产。该指标克服了现有化肥利用效率指标2个方面的缺陷：一方面，肥耗不需要测定养分吸收量，具有简单明了、易于理解掌握的特点，且单产和化肥施用强度的连续数据在统计上可获得;另一方面，肥耗基于的是实物量（折纯量），排除了价格、汇率、复种等因素的影响，便于进行比较。计算公式如下：

肥耗=化肥施用量作物产量=化肥施用强度作物单产。

此时计算的肥耗为单位农产品的肥耗。然而，从粮食安全角度来看，相同单位不同类别作物所能提供的能量不同，使得不同类别作物之间缺乏可比性，进而使得所计算的肥耗在作物间也缺乏可比性。因此，本研究从粮食安全角度出发，以食物热量为衡量标准，根据各类作物的食物含热量，将单位产品的肥耗折算为等谷物产品的肥耗，以此来解决不同类别作物间的可比性问题。如每100 g稻谷的热量为1.453 MJ，每100 g西红柿的热量为 0.084 MJ，则1单位西红柿约等于0.058单位稻谷。

1.1.2 肥耗聚类分析 聚类分析是指将物理或抽象对象的集合分组为由类似的对象组成的多个类的分析过程，简而言之，就是依据相似性原理，对多组数据进行分类，主要借助SPSS等统计软件通过数据建模来实现。本研究采用层次聚类分析的方法对江苏省各市（县、区）、各类作物期间2010—2016年的肥耗数据进行分类，按照数值高低分别分为高肥耗组、中肥耗组、低肥耗组，进而对江苏省各类作物肥耗的区域差异进行比较研究。

1.2 数据来源及说明

本研究主要利用《江苏省农产品成本收益资料汇编》（2010—2016年）中的各类作物单位面积产量与单位面积化肥折纯用量数据来计算化肥利用效率（肥耗），以县级行政单位作为基本单元，统计范围包括江苏省13个地级市、41个县（市、区）。根据统计年鉴统计口径及江苏省主要作物种植结构，本研究选取中籼稻、粳稻、小麦、玉米、油菜、露地西红柿、设施西红柿、设施黄瓜、设施茄子、露地圆白菜、设施菜椒、露地大白菜、露地菜花、露地萝卜、露地豆角等15种主要农作物作为研究对象。依据比较优势理论，不同地区的主要种植作物不同。如玉米主要种植在江苏省宿迁市泗洪县、徐州市沛县、徐州市丰县、盐城市滨海县、盐城市大丰市、淮安市涟水县、南通市通州区，油菜则主要种植在盐城市东台市、泰州市姜堰区、扬州市江都区、扬州市高邮市、镇江市句容市、常州市溧阳市。因此，本研究在分析肥耗区域差异时，直接以县（市、区）为基本单位进行分析。关于化肥施用现状，本研究选用《江苏省农村统计年鉴》（2010—2017年）对江苏省各市（县、区）化肥折纯用量的统计数据来表示。关于食物热量，本研究采用相关网站公布的数据来表示。

2 江苏省化肥施用现状

2.1 化肥施用总量提前实现零增长

江苏省是农业大省，农业经济水平位列全国第三，也是用肥大省，2016年化肥施用量达312.5万t，位列全国第六，占全国总施肥量的5.2%，且提前实现了农业农村部关于“到2020年化肥使用量零增长”的目标。统计数据（图1）显示，从2010年开始，江苏省的化肥施用量呈明显连年下降趋势，以2009年为基准年，到2016年全省施肥量累计下降31.5万t。

2.2 化肥施用强度仍维持高位且区域差异明显

目前，江苏省化肥施用强度仍维持高位。2016年，以耕地面积为基数，单位耕地面积的化肥施用量为624 kg/hm2;以播种面积为基数，单位播种面积的化肥施用量为407 kg/hm2，均超过国际公认的 225 kg/hm2 的安全施肥上限。

以播种面积为基数，2016年连云港市的化肥施用强度最高，为547.1 kg/hm2，镇江市最低，为 229.5 kg/hm2。其中，超过平均化肥施用强度的有4个市，分别连云港市（547.1 kg/hm2）、徐州市（523.6 kg/hm2）、宿迁市（537.4 kg/hm2）、淮安市（487.3 kg/hm2）。化肥施用强度与化肥施用量并不一致，主要原因是各市的作物播种面积存在差异。徐州市化肥施用强度高，化肥施用量也高;连云港市化肥施用强度高，但化肥施用量并不是很高（图2）。表明化肥减量不仅受化肥施用强度的影响，还与作物种植面积有关。其中作物种植面积反映了市场对农产品的需求，从保障农产品需求的角度来看，降低化肥施用强度，提高化肥利用效率是实现化肥减量的首要手段。

2.3 化肥减量效果明显，区域差异性大

从增减幅度（图3）来看，除连云港市外，各市2016年化肥施用总量较2015年均呈下降趋势。其中，徐州市减量幅度最大，减少1.7万t，其次依次为淮安市、盐城市、常州市、苏州市、宿迁市、泰州市、南通市、扬州市、无锡市、南京市、镇江市，化肥减少量分别为1.6万、1.2万、0.7万、0.6万、0.5万、0.4万、0.2万、0.2万、0.1万、0.05万、0.02万t。减幅超过1%的有常州市（10.2%）、苏州市（8.5%）、淮安市（4.0%）、泰州市（2.6%）、徐州市（2.8%）、盐城市（2.4%）、无锡市（2.0%）、宿迁市（1.3%）、南通市（1.1%）、扬州市（1.1%）。各市化肥施用强度增减幅度差异大。有5个市施肥强度上升，8个市施肥强度下降。施肥强度降低得较为明显的有：常州市，下降24.8 kg/hm2，淮安市，下降 21.3 kg/hm2，苏州市，下降15.9 kg/hm2，徐州市，下降 12.0 kg/hm2，宿迁市，下降11.8 kg/hm2。施肥强度明显上升的有：南京市，增加20.6 kg/hm2，无锡市，增加17.8 kg/hm2。

综合化肥施用量与化肥施用强度增减情况，可将全省13个市分为3类：一是化肥使用总量、强度双减市，共8个，分别为徐州市、常州市、苏州市、淮安市、盐城市、扬州市、泰州市、宿迁市;二是化肥施用总量减、强度增市，共4个，分别为南京市、无锡市、南通市、镇江市;三是化肥施用总量、强度双增市，只有1个，为连云港市。其中不存在总量增、强度减的市，主要原因是2015—2016年各市的播种面积基本保持稳定，不存在大幅度增减。

3 江苏省化肥利用效率评价

采用肥耗計算方法对2010—2016年江苏省各市（县、区）主要农作物的化肥利用效率进行评价。

3.1 不同作物品种间的肥耗比较

从表1可以看出，不同作物之间的等谷物量产品肥耗存在明显差异，位列前4的作物有露地菜花、设施茄子、设施黄瓜、露地豆角，等谷物量产品肥耗分别为0.33、0.26、0.24、0.22 kg/kg，它们均属于蔬菜作物;位列后4位的作物有中籼稻、粳稻、小麦、玉米，等谷物量产品肥耗分别为0.05、0.06、0.07、0.09 kg/kg，它们均属于粮食作物。可见，江苏省以蔬菜为代表的经济作物的肥耗大于粮食作物，如若以经济作物作为首要肥料减量对象将大幅度提高江苏省的肥料减量效率。

3.2 不同作物等谷物量产品肥耗增减趋势

从2016年较2010—2015年等谷物量产品肥耗的平均变化量（图4）可以看出，江苏省约2/3的作物肥耗表现为增加趋势，只有1/3的作物肥耗表现为下降趋势。在肥耗呈下降趋势的作物中，露地豆角的肥耗下降最多，其等谷物量产品肥耗下降 8.9 g/kg，其次依次为设施茄子、设施黄瓜、设施西红柿、中籼稻，等谷物量产品肥耗分别下降4.1、08、0.6、0.6 g/kg，主要以蔬菜作物的肥耗下降为主。同时，从肥耗增加的作物来看，也是蔬菜作物增加得最多，露地菜花的等谷物量产品肥耗平均增加 8.7 g/kg。表明江苏省蔬菜作物的减肥空间较粮食作物更为巨大。

3.3 同种作物在不同地区的肥耗情况

采用层次聚类分析的方法，将各类作物在不同地区的肥耗分成3组，分别为高肥耗组、中肥耗组、低肥耗组。根据聚类分析结果（表2）可知，中籼稻种植在涟水县、宿豫区、新沂市、睢宁县等4个地区时肥耗相对较高，种植在六合区、金湖县、盱眙县、仪征市等4个地区时肥耗相对较低，在沭阳县的肥耗属于中等水平，因此，涟水县、宿豫区、新沂市、睢宁县等4个地区的中籼稻种植有必要根据实际种植情况采取针对性的措施进行减肥增效，亦可借鉴六合区、金湖县、盱眙县、仪征市等4个低肥耗地区的种植技术模式进行调减。其他作物同理。总体而言，从肥耗分布来看，江苏省各类农作物的种植布局基本向中、低肥耗区倾斜，高肥耗的地区相对较少，布局基本合理。表明江苏省的化肥减量实施效果相对较为乐观。

4 结论与启示

2015年2月，农业部印发了《到2020年化肥使用量零增长行动方案》。2016年是实施化肥零增长方案的第2年。通过对江苏省2009—2016年的化肥施用量增长率进行评估可以得出，化肥施用总量在2010年就首次实现负增长，走在全国前列。分地区来看，有些市实现了化肥施用总量与强度的双减，包括徐州市、常州市、苏州市、淮安市、盐城市、扬州市、泰州市、宿迁市;而有些市的化肥施用总量和强度却表现为双增，包括连云港市。从化肥利用效率来看，蔬菜作物肥耗大于粮食作物，但蔬菜作物肥耗下降趋势也更为明显，且同种作物在不同地区的肥耗不尽相同。

化肥使用量零增长并不是要求每个市（县、区）都实现零增长。由于种植业结构调整，再加上农作物本身对化肥使用量高要求的自然属性，有些市（县、区）承担了更多的生产功能，因此化肥施用总量上升也是可以允许的，关注的重点应该是降低化肥施用强度与提高化肥利用效率。因此，其后的实施中建议将降低化肥施用强度放在第1位，重点关注那些化肥施用总量与强度都在增加的市以及肥耗较高的蔬菜作物，找出增加的根本原因，再结合当地的实际状况施行最佳的政策。此外，还要注意区分化肥施用总量与强度减少的内在联系，切忌出现减量只是靠压面积、强度反而上升，以及虽实现双减但强度仍居高不下的现象。

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