我国农业区主要粮食作物化肥施用情况分析

俞书傲 樊爽爽

摘   要：随着我国农业现代化水平的不断提升，农业生产普遍采用集约化发展模式。但化肥尤其是氮肥在農业生产中的过度施用，对农业环境产生了严重的负面影响，农业面源污染已然成为水体富氧化的主要原因。基于此，以全国平均水平为对照指标，采用“区域化肥（氮肥）施用负荷”和“化肥（氮肥）施用相对适宜度”评价化肥和氮肥施用对我国九个农业区的环境影响程度，作为不同地区化肥和氮肥施用的参考，是科学、合理施用化肥，缓解我国农业环境压力的重要举措。

关键词：化肥施用量；氮肥施用量；施用负荷；相对适宜度

中图分类号：Ｆ３２      文献标志码：A      文章编号：1673-291X（2023）23-0027-04

近几十年来，我国农业现代化发展趋势向好，农业生产普遍呈集约化发展模式，即通过使用化肥、农药、杀虫剂以及农业机械化提高粮食作物产量。其中，化肥尤其是氮肥在农业生产中的投入，对作物增产有不可或缺的作用，研究表明，施用化肥使作物单产增幅55%—65%（Muhammad，2021）。但化肥尤其是氮肥在农业生产中的过度施用，对农业环境产生了严重的负面影响。据《第二次全国污染源普查数据》（2020）显示，农业源是总氮、总磷排放的主要来源，来自农业的氮、磷排放量分别为141.49万和21.20万吨，分别占总氮、总磷排放量的46.5%、67.2%。可见，农业面源污染已然成为水体富氧化的主要原因（李万青，2014；杨巧云，2021）。2018年我国农用化肥施用量（折纯）5 653万吨，其中，氮肥2 065.43万吨，磷肥728.88万吨，钾肥590.28万吨，复合肥2 268.84万吨。

一、我国农业区主要粮食作物化肥、氮肥施用现状分析

根据《中国综合农业区划》，按农业生产条件、特征和发展方向及行政单位的完整性，将全国划分为九个农业区，即黄淮海平原区、北方干旱半干旱区、东北平原区、云贵高原区、华南区、四川盆地及周边地区、长江中下游地区、青藏高原区、黄土高原区。其中，黄淮海平原区包括北京、天津、河北、山东和河南；北方干旱半干旱区包括新疆、甘肃、宁夏和内蒙古；东北平原区包括辽宁、吉林和黑龙江；云贵高原区包括云南、贵州和广西；华南区包括海南、广东和福建；四川盆地及周边地区包括四川和重庆；长江中下游地区包括安徽、江西、湖南、湖北、浙江、江苏和上海；青藏高原区包括西藏和青海；黄土高原区包括陕西和山西。2018年我国各区域主要粮食作物种植及化肥、氮肥施用基本情况如下页表1所示。

从表1可知，受自然地理因素影响，我国区域农业生产不均衡，化肥施用量伴随农业发展水平也显示出化肥使用的区域不均衡性。黄淮海平原区和长江中下游地区的土地面积占全国的15.22%，而耕地面积占全国的35.53%，主要粮食作物播种面积占全国的48.25%，化肥施用量占全国的48.92%，氮肥施用量占全国的41.68%。

（一）我国区域主要粮食作物化肥施用现状分析

按播种面积计，北方干旱半干旱区、黄土高原区、黄淮海平原区、云贵高原区和华南区化肥施用量均超过全国平均水平342.25 kg/ha，其中，北方干旱半干旱区最高，达391.81 kg/ha。青藏高原区化肥施用量最低，为237.97 kg/ha。

按耕地面积计，黄淮海平原区和长江中下游地区化肥施用量超过全国平均水平307.14 kg/ha，其中，黄淮海平原区化肥施用量在450 kg/ha以上。青藏高原区化肥施用量低于100 kg/ha。

按区域面积计，黄淮海平原区、长江中下游地区、东北平原区和黄土高原区单位化肥负荷均高于全国平均化肥负荷4316.01 kg/km2，其中黄淮海平原区单位区域化肥负荷远远高于其他地区，是全国平均负荷的4.4倍左右。

（二）我国区域主要粮食作物氮肥施用现状分析

按播种面积计，云贵高原区、北方干旱半干旱区、黄土高原区、华南区和四川盆地及周边地区氮肥施用量均超过全国平均水平99.34 kg/ha，其中，云贵高原区最高，达162.69 kg/ha。东北平原区氮肥施用量最低，为64.59 kg/ha。

按耕地面积计，长江中下游地区、云贵高原区、四川盆地及周边地区、黄土高原区、和黄淮海平原区氮肥施用量均超过全国平均水平89.15 kg/ha，其中，长江中下游地区和云贵高原区氮肥施用量在100 kg/ha以上。青藏高原区氮肥施用量低于35 kg/ha。

按区域面积计，黄淮海平原区、长江中下游地区、黄土高原区、云贵高原区、东北平原区和四川盆地及周边地区单位氮肥负荷均高于全省平均氮肥负荷1252.81 kg/km2，其中黄淮海平原区单位区域化肥负荷是全国平均负荷的3.1倍左右。

二、数据来源

本文的空间格局为中国九大农业区划，时间尺度为2008—2018年。数据指标包括2018年各省市区行政区面积、耕地面积、农作物播种面积和7种主要粮食作物（稻谷、小麦、玉米、大豆、花生、油菜籽和马铃薯）每公顷化肥、氮肥折纯用量。其中，主要粮食作物的播种面积和产量数据来自国家统计局2009—2019年数据，农作物播种面积来自国家统计局2019年数据，耕地面积数据来自《中国农村统计年鉴2019》，行政区面积数据来自《中国统计年鉴2019》，主要粮食作物每公顷化肥、氮肥折纯用量来自全国农产品成本收益资料汇编2009—2019年度各项数据。

三、我国主要粮食作物化肥、氮肥施用相对生产力分析及相对适宜度评价

主要粮食作物化（氮）肥施用相对生产力指农业生产中施用化肥后得到的主要粮食作物产量，即单位面积主要粮食作物产量与单位面积化（氮）肥施用量的比值（王庆安，2008）。由于我国农业生产中不只包括化肥、氮肥的投入，且粮食作物产量除了与施肥相关之外，还与其他耕种、科技、自然条件等相关。因此，本文采取化肥相对生产力仅是为了分析化肥、氮肥施用与农业生产的关系，并进一步探讨化肥、氮肥施用对我国农业生产的环境影响。根据杨红艳等人（2019）的研究，本文所采取的化（氮）肥施用相对生产力公式为：

Rf=Q/F（1）

Rn=Q/N（2）

式中，Rf表示化肥施用相对生产力；Rn为氮肥施用相对生产力；Q为单位主要粮食作物播种面积产量，即主要粮食作物单产；F为单位主要粮食作物播种面积化肥施用量；N为单位主要粮食作物播种面积氮肥施用量。

本文依据主要粮食作物单产、单位播种面积占总播种面积的比重以及化（氮）肥施用量的比值关系分析化（氮）肥施用的相对适宜度。公式为：

Tf=C/■ （3）

Tn=C/■（4）

式中，Tf表示化肥施用的相对适宜度，Tn表示氮肥施用的相对适宜度，C指主要粮食作物播种面积，S指农作物播种面积。

根据2010—2019年中国统计年鉴及国家统计局数据，统计2009—2018年我国各省、市、自治区的具体指标，并根据式（1）至式（4）得出，2018年我国各省、市、自治区及农业区划化肥、氮肥施用相对生产力（R）及相对适宜度评价（T），如下页表2、表3所示。

近10年（2009—2018年），我国主要粮食作物化肥折纯用量平均为3 855.59万吨，氮肥折纯用量平均为1 657.94万吨，农作物总播种面积平均为149 117.15千公顷，其中，主要粮食作物播种面积比重平均为72.8%，主要粮食作物单产平均为5255.37 kg/ha。依次计算得出，10年平均化肥施用相对生产力为14.79 kg，氮肥施用相对生产力平均为34.39 kg；化肥施用相对适宜度为0.05，氮肥施用相对适宜度为0.02。

根据前人研究，以我国近10年平均化肥施用相对适宜度（0.05）和氮肥相对适宜度（0.02）作为参照标准，对全国各省市区化肥、氮肥施用量适宜度程度进行分级（如表4所示）。

表4  我国主要粮食作物化肥、氮肥施用相对适宜度分级

（一）我国主要粮食作物化肥施用相对生产力分析及相对适宜度评价

由表2可知，四川盆地及周边地区、东北平原区和长江中下游地区的主要粮食作物化肥生产肥力高于全国平均水平，四川盆地及周边地区化肥生产肥力最高，达到19.65 kg，黄土高原区化肥生产肥力最低，为11.78 kg。黄土高原区化肥施用适宜度（0.06）轻度过量，其他八大农业区划化肥施用基本适宜。

由表3可知，我国主要粮食作物化肥生产肥力大于全国平均水平（16.07 kg）的有12个省市区，分别为上海、西藏、江苏、重庆、湖南、黑龙江、四川、北京、浙江、河南、湖北和辽宁。其中，上海达到31.23 kg，是全国平均化肥生产力的2倍左右。而甘肃的主要粮食作物化肥生产力最低，只有9.92 kg。

根据表4的化肥施用相对適宜度分级，陕西、山西、安徽和吉林4省主要粮食作物化肥施用轻度过量，甘肃化肥施用适宜度（0.07）中度过量。而我国其他省市区主要粮食作物化肥施用基本适宜，上海和西藏化肥适宜度为0.01。

（二）我国主要粮食作物氮肥施用相对生产力分析及相对适宜度评价

由表2可知，东北平原区、黄淮海平原区和长江中下游地区的主要粮食作物氮肥生产肥力高于全国平均水平，东北平原区氮肥生产肥力最高，达88.48 kg，云贵高原区区氮肥生产肥力最低，为27.29 kg。黄土高原区、云贵高原区和北方干旱半干旱区氮肥施用适宜度（0.02）轻度过量，其他农业区划氮肥施用基本适宜。

我国主要粮食作物氮肥生产肥力大于全国平均水平（55.38 kg）的有吉林、辽宁、河南、山东、上海、北京、湖南、黑龙江、江西、西藏、湖北、河北、天津和安徽14个省市区，其中，吉林氮肥生产肥力是全国平均水平的3.1倍，辽宁氮肥生产肥力是全国平均水平的2.5倍。甘肃氮肥生产肥力最低，为20.93 kg。由表4的氮肥相对适宜度分级可知，贵州、内蒙古、安徽和宁夏的主要粮食作物氮肥施用轻度过量，甘肃、陕西和云南的氮肥施用适宜度（0.03）中度过量。

四、结论与存在的不足

第一，区域面积化肥（氮肥）负荷可以宏观地反映农业生产中化肥和氮肥投入对农村水环境的影响。通过分析区域面积化肥、氮肥负荷，可明显看出我国化肥、氮肥施用的不平衡性。黄淮海平原区化肥、氮肥施用负荷均远高于其他地区，分别是全国化肥施用平均水平的4.4倍左右，全国氮肥施用平均水平的3.07倍。总体水环境质量状况与全国其他省份相比较差。其中，河南无论是按耕地面积、区域化肥施用量均是全国最高的，化肥面源污染严重。

第二，本文以主要粮食作物为基础，研究行政区与区域化肥、氮肥施用相对生产力，并以我国近10年（2009—2018年）的平均化肥、氮肥施用相对适宜度为参考标准，进一步分析化肥、氮肥施用的相对适宜度。可知，东北平原区和长江中下游地区的化肥、氮肥施用相对生产力均高于全国平均水平，且化肥、氮肥施用基本适宜。而甘肃化肥和氮肥相对生产力均为全国最低，且化肥和氮肥施用相对适宜度均中度过量，证实甘肃土壤生态问题严重。

第三，存在的不足。由于农业生产不仅包括化肥、氮肥的投入，且作物单产除了与施肥有关外，还与耕作方式、土壤肥力、经济水平等因素有关（龚琦等，2011）。故本文采用的化肥、氮肥施用指标具有相对性，还需进一步探讨影响农作物生产的其他因素，提高研究的丰富度和精确度。

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[责任编辑   立   夏]