四川省化肥施用强度时空特征及聚类分析

唐洪松

（1. 内江师范学院 经济与管理学院，四川 内江 641100；2. 内江师范学院 沱江流域高质量发展研究中心，四川 内江 641100）

化肥是农业必不可少的生产资料，在我国农业发展中发挥了重要作用，但由于利用效率较低，氮磷流失造成的农业非点源污染问题严重，引起了政府和学术界的高度关注。相关学者对化肥施用强度［1］、化肥利用效率［2］、化肥流失量及环境风险［3］、化肥污染治理措施［4］、农户化肥施用行为［5］等方面进行了广泛的研究，对我国化肥面源污染的治理提供了重要依据。政府部门连续出台一号文件和相关政策，以期通过政府调控和市场作用来降低化肥施用量。四川省是我国的农业大省之一，是长江经济带第一道生态屏障，分析四川省化肥施用强度对于长江经济带上游化肥面源污染的控制有重要意义。

1 研究方法与数据来源

化肥施用行为受经济发展、人口规模增长、环境承载力的影响。人口规模增长对农产品需求增加，导致化肥施用量上升；化肥施用提升农产品产量，促进农业经济增长，但同时氮磷流失引起生态环境问题。此处化肥施用强度可以用万元GDP施用量（EP）、人均施用量（SP）、地均施用量（RP）来表示。数据均来自1991—2019年的《四川统计年鉴》。

2 结果与分析

2.1 四川省化肥施用总量及结构特征分析

四川省化肥施用总量呈现出波动上升的趋势，期间经历“上升-下降-上升-下降”4个变化阶段，在2012年达到峰值（252.8万t）（见图1）。1997年亚洲金融危机发生后的几年，国内国际市场需求动力不足，导致农产品出售困难，影响了农民种植积极性，化肥施用量减少。2004年中央连续出台一号文件，制定粮食综合补贴、农机购置补贴等强农惠农政策，激发了农民生产的积极性，化肥施用量开始快速回升。四川多山地和丘陵，化肥利用效率较低，尤其氮肥和磷肥流失造成了严重的农业面源污染。在全国面临农业环境污染的严峻形势下，政府提出低碳农业、循环农业、生态农业、绿色农业等发展理念，强调化肥施用减量化，从2010年开始化肥施用量增长速度放缓，2012年后化肥施用量呈现出下降的态势，尤其2015年国家实施化肥施用零增长行动后，化肥施用量大幅度下降。

图1 1990—2018年四川省化肥施用量变化趋势

氮肥、磷肥、钾肥、复合肥施用量各自呈现出不同的变化趋势。氮肥施用量波动变化特征最为显著，表现出“下降-上升-下降-上升-下降”5个变化阶段，在2009 年达到峰值（130.7 万t）。磷肥施用量呈现出“上升-下降”2个变化阶段，在2012年达到峰值（50.7 万t）。钾肥上升趋势显著，仅在2017年和2018年出现下降趋势，复合肥一直保持着上升的趋势。

1990—2018年四川省化肥施用结构变化趋势见图2。氮肥施用占比呈现出快速下降的态势，由1990年的70.47%下降至2018年的47.66%，但仍然占比较高。钾肥施用占比呈现出快速上升的趋势，但是比重仍然较小，2018年也只占7.40%。磷肥施用占比基本稳定在20%左右。复合肥施用占比上升趋势明显，1990年占比为8.13%，2018年占比已经达到25.64%，这与国家政策的引导有关，氮肥、磷肥施用过多导致土壤板结和盐渍化严重，政府也一直倡导多施用复合肥和有机肥。

图2 1990—2018年四川省化肥施用结构变化趋势

2.2 四川省化肥施用强度分析

不同视角下的化肥施用强度如表1和表2所示。四川省化肥施用强度时空分布特征显著。

表1 1990—2018年四川省化肥施用强度变化趋势

表2 2018年四川省各市（州）化肥施用强度

2.2.1 万元GDP施用量

1990—2018年，四川省万元GDP化肥施用量呈现出显著的下降趋势，由477.34 kg下降至56.62 kg，年均下降7.33%，尤其在“十一五”后，万元GDP化肥施用量下降趋势明显，8年间平均下降9.03%。一方面表明四川省节能减排和环境保护政策起到了很大作用，另一方面也表明四川省逐渐以相对较低的化肥施用量来换取农业经济的快速发展，是化肥利用经济效率提升的表现。2018 年各市（州）万元GDP 化肥施用量在8.55～145.22 kg，多数市（州）集中在50～100 kg，差异悬殊。宜宾市、成都市、甘孜州万元GDP 化肥施用量排在后3 位，这些市（州）以较低的化肥施用量产生了较高的农业效益。巴中、遂宁、广元排在前三位，这些市以较高的化肥施用量产生了较低的农业效益。

2.2.2 人均施用量

1990—2018年，四川省人均化肥施用量整体呈现出“上升-下降”的变化趋势，在2012年达到峰值（31.30 kg），年均上升2.74%，之后下降至2018年的28.20 kg。一般而言，经济较为发达的地区，人均化肥施用量应该较高，但四川省GDP排名前5的成都、宜宾、德阳、绵阳、南充中，成都市人均化肥施用量远远低于全省平均水平。成都市人口规模大，产业发展主要以第三产业为主，居民需要的农产品多从周边地区进行调配，进而实现了化肥污染排放的转移，而其余4个市尚未摆脱农业经济快速发展带来的环境持续污染问题，反映出四川省化肥施用拉动全省农业经济增长的贡献程度以及各市（州）化肥环境污染不同。甘孜、阿坝人口规模较小，农业不发达，人均施用量自然较低。

2.2.3 地均施用量

1990—2018年，四川省地均化肥施用量呈现出“上升-下降”的变化趋势，在2012 年达到峰值（633.35 kg/hm2），年均增长6.14%，耕地承载能力超负荷，2012 年后开始下降，至2018 年降至349.85 kg/hm2，年均降幅7.15%，环境风险有所降低。按照国家生态文明示范市（县）的标准，地均化肥施用量限值为250 kg/hm2，可以看出，在研究时间段内，四川省均未达到要求。2018 年各市（州）地均施用量为30.29～722.61 kg/hm2，差异悬殊。德阳市是地均化肥施用量唯一超过700 kg/hm2的地区，环境风险较高，除宜宾市、资阳市、阿坝州、甘孜州、凉山州外，其余地区地均化肥施用量均超过250 kg/hm2，存在不同程度的环境风险。

2.3 四川省化肥施用强度聚类分析

将人均施用量、地均施用量和万元GDP施用量进行面板聚类分析。万元GDP 施用量表征施用效益，人均施用量表征施用水平，地均施用量表征施用密度。根据系统聚类原则对指标进行分类，指标分为“高”和“低”两个类型。四川省化肥施用强度聚类分析见表3。

表3 四川省化肥施用强度聚类分析

由表3可知，四川省化肥施用强度主要以“高效益-低水平-低强度”和“低效益-高水平-高强度”为主。

第一类：包括成都市、乐山市、宜宾市、资阳市、阿坝州、甘孜州、凉山州、泸州市8 个市（州）。这一类的显著特点是万元GDP施用量、人均施用量和地均施用量均较低，化肥施用类型可以认为是“高效益-低水平-低强度”地区。这类市（州）利用有限的环境代价实现了较好的农业经济效益，其农业发展方式值得推广借鉴。

第二类：包括自贡、德阳、绵阳、遂宁、眉山、达州、巴中7个市（州）。这一类的显著特点是万元GDP 施用量、人均施用量和地均施用量均较高，化肥施用类型可以认为是“低效益-高水平-高强度”地区。这类市（州）化肥利用方式较为粗放，投入了大量生产要素，却没有产出相应水平的经济效益，造成了资源浪费和环境破坏。

第三类：包括内江、南充、雅安3个市。这一类的显著特点是万元GDP施用量低，但人均施用量和地均施用量均较高，化肥施用类型可以认为是“高效益-高水平-高强度”地区。在当前节能减排目标之下，既要保证经济发展，又要提高产出效率，未来的发展压力较大。

第四类：包括攀枝花市，其特点是万元GDP施用量和人均施用量低，但地均施用量较高，可以认为是化肥施用类型“高效益-低水平-高强度”地区。在保证经济产出的同时，需要减少化肥使用量，降低环境风险。

第五类：包括广安市，其特点是万元GDP施用量和地均施用量低，但人均施用量高，化肥施用类型可以认为“高效益-高水平-低强度”。

第六类：包括广元市，其特点是万元GDP 施用量和人均施用量高，但地均施用量较低。广元市农业发展受到地形、技术等的限制，在资源环境容量允许的情况下，应该提高农业经济产出的水平。

3 结论

（1）四川省化肥施用总量呈现上升趋势，期间经历“上升-下降-上升-下降”4 个变化阶段，氮肥、磷肥、钾肥、复合肥施用量各自呈现出不同的变化趋势，波动变化特征显著。施肥结构发生了显著变化，氮肥施用占比下降，但仍然占主导地位，钾肥和复合肥施用占比快速上升。

（2）四川省万元GDP化肥施用量呈现出显著的下降趋势，人均化肥施用量和地均化肥施用量整体呈现出“上升-下降”的变化趋势；各地化肥施用强度差距较大。

（3）四川省各市州化肥施用强度呈现出两极分化的现象，主要以“高效益-低水平-低强度”和“低效益-高水平-高强度”为主。

2015年农业部制订《到2020年化肥使用量零增长行动方案》，四川省在2013年已实现了化肥使用量负增长，在这个层面上讲是提前完成了中央政府的行动安排。但是从地均化肥施用强度来看，绝大多数地区超过250 kg/hm2的限值，环境风险很高，这些地区需要进一步改变化肥施用结构，降低氮肥施用量，多施用复合肥和有机肥。