江蘇省化肥施用強度時空演變及差異分析

宋知遠　孫曉玲 許雅婷　周子陽　胡乃娟

摘要 [目的]研究江蘇省化肥施用規律并為化肥減量提出建議。[方法]以江蘇省2000—2016年化肥施用量及農作物播種面積為原始數據，計算得到該時期江蘇省化肥施用強度，并在此基礎上計算化肥施用的變異系數及泰爾指數以研究其時空變化。[結果]江蘇省化肥施用強度經歷了受城鎮化影響上升后受農業結構及相關政策影響下降的過程，在2007年達到最大值，為463.40 kg/hm2；變異系數與泰爾指數變化趨勢基本相同，2000—2014年逐年上升，近年有下降趨勢，表明江蘇省化肥施用強度區域差異經歷了一個先上升后下降的過程；江蘇省化肥施用強度受自然條件、社會經濟發展及農業發展水平影響在空間上呈“北高南低”的特征；隨著時間延長，大多數城市的化肥施用強度逐漸下降。[結論]從發展節肥技術、加快推進農業現代化、加強政府引導3方面提出化肥減量的建議。

關鍵詞 化肥施用量；化肥施用強度；時空演變；江蘇省

中圖分類號 S143 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2018）18-0005-04

Spatiotemporal Evolution and Difference Analysis of Chemical Fertilizer Intensity in Jiangsu Province

SONG Zhiyuan1，2， SUN Xiaoling1，XU Yating1 et al

（1. College of Humanities and Social Development， Nanjing Agricultural University， Nanjing，Jiangsu 210095；2. Institute of Regional Agricultural Research， Nanjing Agricultural University， Nanjing，Jiangsu 210095）

Abstract [Objective]To study the application rule of chemical fertilizer in Jiangsu Province and make suggestions for the reduction of chemical fertilizer. [Method]The application intensity of chemical fertilizer in Jiangsu Province was calculated in this study by using the amount of chemical fertilizer and the sown area of the crops in Jiangsu Province from 2000 to 2016 as the original data. On this basis， the variation coefficient and their index were calculated to study the temporal and spatial changes. [Result] The intensity of chemical fertilizer application in Jiangsu had gone through the process of declining influenced by the change of agricultural structure and related policies after the rise because of urbanization. It reached the maximum value of 463.40 kg/hm2 in 2007；the trend of variation coefficient was the same as that of theil index. It increased year by year from 2000 to 2014. It had a decreasing trend in recent years. It showed that the regional difference of fertilizer application intensity in Jiangsu had experienced a process of first rising and then decreasing； the application intensity of fertilizer in Jiangsu showed the characteristics of “high in the North and low in South” in space because of natural conditions， social economic development and agricultural development level. The intensity of fertilizer application in most cities was decreasing with time. [Conclusion]This paper puts forward specific suggestions from three aspects： developing the technology of fertilizer saving， speeding up the modernization of agriculture and strengthening the guidance of the government.

Key words Fertilizer application；Chemical fertilizer intensity；Spatiotemporal evolution；Jiangsu Province

化肥作為重要的農業生產要素極大地促進了我國農業發展。王祖力等[1]研究表明，1978—2006年化肥投入對糧食產量增長的彈性值為0.20，貢獻率達56.81%，是所有投入要素中貢獻最大的一項；房麗萍等[2]研究發現，1978—2010年化肥投入對糧食產量增長的彈性值為0.18，貢獻率達20.79%，化肥仍是影響糧食增產的重要因素。但在我國農業生產過程中存在化肥利用率不高的問題，導致嚴重的面源污染，威脅著我國農業可持續發展。

化肥施用的時空變化能夠說明化肥施用規律，并為減少化肥施用提供指導。我國學者從社會經濟、農業技術以及自然條件等方面利用多種方法在全國或省域尺度對化肥施用情況進行了研究。陳同斌等[3]利用1990—1998年我國各地化肥施用量和糧食產量數據，計算了我國各地區不同年份的化肥利用率；辛良杰等[4]利用2000—2010年化肥施用總量、農地面積、作物播種面積等數據，通過空間自相關及冷熱點等分析方法，對近年來我國各地區施肥總量與單位農地化肥施用負荷的時空演變特征及驅動因子進行了分析；潘丹[5]采用2004—2011年31個?。ㄊ小^）的數據，對我國化肥消費強度變化的驅動效應進行了測度和時空差異比較，并進一步對影響化肥消費強度變化的因素進行了實證分析；耿仲鐘等[6]采用錫爾分解方法考察了2004—2013年我國不同地區化肥施用強度的區域差異特征及其變化規律，并進一步分析其收斂性；劉欽普[7]根據大田作物氮磷鉀1.0∶0.5∶0.5的養分要求，建立了氮磷鉀化肥施用環境安全閾值模型，對我國化肥施用強度和環境安全閾值的時空變化及施肥合理性進行了研究。趙大偉等[8]從空間和時間雙重維度對黑龍江省黑土帶地區化肥施用量的成因、趨勢進行分析，利用非平穩時間序列加法模型對化肥施用量進行了預測；經陽等[9]運用ESDA空間相關分析理論，結合GIS技術和GWR模型，探討了2000—2010年江西省農業化肥施用的地域格局變化規律及其驅動機制。

目前研究者運用不同的方法對化肥施用量及化肥施用強度的時空演變進行了分析，但研究多以全國為研究范圍，結果及分析相對宏觀，對小范圍區域的研究較少。江蘇省是我國農業大省，2016年農業生產總值僅次于山東、河南，位居全國第3，農業發展迅速。但江蘇省農業化肥施用量在2009年達到最大值335.44萬t后一直呈下降趨勢，2016年化肥施用量為312.5萬t。研究江蘇省化肥施用強度時空格局的變化不僅能夠對化肥施用情況有更深入的了解，并為進一步減少化肥施用量提出建議，對我國其他省市的化肥減量也極具指導意義。筆者以江蘇省為研究對象，利用變異系數法及泰爾指數對其化肥施用強度進行時空演變測算，結合社會經濟發展等方面的情況對測算結果進行解釋說明，并為進一步推進化肥減量提出了建議。

1 數據來源與研究方法

1.1 數據來源

以江蘇省13個市為研究對象，研究2000—2016年江蘇省各市化肥施用強度的時空演變和差異性。研究數據主要來源于《江蘇省統計年鑒》，2005與2006年數據依據江蘇省13個市統計年鑒進行修正。

1.2 研究方法

1.2.1 化肥施用強度計算。

化肥施用強度是指在農業生產過程中農作物單位播種面積實際施用的化肥量，計算公式：

AF=TF/Y

式中，AF為化肥施用強度（kg/hm2），TF為化肥施用總量（kg），Y為農作物播種面積（hm2）

1.2.2 變異系數法。

變異系數是衡量區域某一要素相對差異的常用指標，能夠體現各市化肥施用強度的樣本值相對于江蘇省均值的偏離水平[10]。變異系數越大說明江蘇省各市化肥施用強度的差異越大，反之，則差異越小，其計算公式：

St=ni=1（Xit-t）2n

Vt=St/

式中，St為標準差；Xit為第i個市在t年的化肥施用強度；t為t年的江蘇省化肥施用強度；n為市的個數，為13；Vt為變異系數。

1.2.3 泰爾指數。

泰爾指數可用來衡量區域某一要素差異水平，其值越大，說明地區間不平衡程度越大，反之，則地區間不平衡程度越小[11]。運用泰爾指數測度江蘇省各市化肥施用強度的空間差異，其計算公式：

式中，T為泰爾指數；Pi、Xi分別代表第i個市的農作物播種面積和化肥施用強度；P、分別代表江蘇省農作物播種面積和江蘇省化肥施用強度。

2 結果與分析

2.1 化肥施用強度

根據統計年鑒數據計算得到2000—2016年江蘇省13個市的化肥施用強度，結果見表1。由表1可知，2000—2016年江蘇省化肥施用強度為404～463 kg/hm2。

2.2 化肥施用強度時序演變

由圖1可知，2000—2016年江蘇省化肥施用強度經歷了逐步上升和快速下降2個階段，并在2007年達到最大值463.40 kg/hm2，呈“倒U型”。第1階

段為2000—2007年，化肥施用強度從426.00 kg/hm2上升到463.40 kg/hm2，化肥施用量增加近37.40 kg/hm2。其中2000—2001、2005—2007年2個階段化肥施用強度增長較迅速，而2001—2005年增長較平緩。這一時期由于全國及江蘇省城鎮化及工業化的快速推進，勞動力轉移明顯，農戶在農地經營上更為粗放，更依賴通過施用化肥而非精耕細作來達到增產的目標。第2階段為2008—2016年，化肥施用強度持續快速下降，由448.30 kg/hm2減少到403.65 kg/hm2。這一時期，江蘇省農業結構調整不斷推進，農業結構不斷優化，化肥施用強度也隨之降低。杜華章等[12]對江蘇省農業產業結構調整進行研究，結果表明，江蘇省種植業、林業、畜牧業以及漁業的區位商在2006年均有顯著變化并在之后的年份趨于穩定，可以作為2008年化肥施用強度降低的一個重要佐證。另一方面，國家及江蘇省政府對于農村生態文明以及農業面源污染問題的重視程度不斷增加。2008年以來的中央一號文件多次明確提到了化肥污染治理問題，江蘇省在2005年開始全面推行測土配方施肥，隨后又推出一系列關于農村環境治理與有機肥推廣的政策，對隨后年份化肥施用強度的變化起到了明顯作用。

2.3 化肥施用強度空間差異時序演變

運用變異系數和泰爾指數對江蘇省化肥施用強度的空間差異進行定量測度和對比分析，結果見圖2。由圖2可知，2000—2016年江蘇省化肥施用強度變異系數和泰爾指數變化程度較為一致，2000—2014年均呈波動上升，2015、2016年略有下降，即江蘇省化肥施用強度的空間差異逐步擴大，但在以后年份有持續下降的可能。從變異系數看，2000—2004年變異系數波動較大，從2000年的0.26降至2001年的0.19，隨后又上升至2003年的0.22，2004年又出現小的下降；2005—2011年增長較快，從0.21增長至0.32；2012年到2014年變異系數則增長緩慢，增加了0.01；2014年以后變異系數下降0.02。從泰爾指數看，2000—2004年泰爾指數有所波動，2000年為0.013，2001年為0.008，隨后又上升至2003年的0.010，2004年又出現小的下降；2005—2011年增長明顯，從0.010增長至0.018；2012—2014年變異系數增長緩慢且有略微下降；2014年以后變泰爾指數由0.190下降至0.170。

2.4 化肥施用強度空間分異

由圖3可知，2000—2016年，江蘇省各個市區的化肥施用強度除少數城市外均出現較大幅度的下降，尤其是蘇南（南京、蘇州、常州、鎮江）、蘇中地區（南通、泰州）下降明顯。從空間范圍看，江蘇省化肥施用強度變化區域特征明顯?；适┯脧姸扔赡舷虮敝饾u增強，呈“北高南低”的特征。化肥施用強度較大的城市基本分布在蘇北區域范圍內，化肥施用強度較小的城市主要分布在蘇南區域范圍內，而蘇中地區則經歷了從強到弱的顯著變化。這種差異來源于江蘇省地區間資源環境、社會經濟發展、農業技術進步以及農業結構的不同。從資源環境看，江蘇省耕地主要分布在蘇北地區，2016年蘇北地區農業播種面積占江蘇省播種總面積的60.73%，與此同時蘇北地區的農業基礎設施、農業現代化水平與蘇南、蘇中地區還有一定差距，這使得蘇北地區化肥施用強度較高。從社會經濟發展角度看，環境庫茲涅茲“倒U型”曲線[13]可作為該原因的一個重要理論基礎，鄭微微等[14]研究表明社會經濟是影響化肥施用強度的一個重要因素。社會經濟發展的提升帶來的另一個變化是居民對于農產品品質需求的提升。江蘇省三大區域從北至南社會經濟發展水平不斷提高，尤其是蘇南地區地處長江三角洲，靠近上海，經濟發展快，對化肥施用強度的降低起到了關鍵性作用。從農業發展水平看，江蘇省農業現代化水平基本上呈北低南高的狀態[15]，與化肥施用強度的空間變化相反。2016年蘇南地區農作物播種面積僅占江蘇省的14.45%，但農業生產總值占江蘇省的23%，農業生產水平高。農業現代化水平提升，設施農業、都市農業等新型農業形式出現，農業結構不斷調整，使農業集生產、生態、生活功能于一身，農業生產對于化肥的需求量也有所降低。

江蘇省各城市化肥施用強度變化也有所不同，無錫、揚州、連云港、淮安、宿遷的化肥施用強度均出現了增長（增長率>0）。無錫、鎮江、徐州、連云港、鹽城的化肥施用強度均經歷了先上升后下降的過程，2006年達到較高水平，在隨后的年份有所下降，這與江蘇省整體化肥施用強度變化具有一致性。其中，連云港與徐州的化肥施用強度在2016年達547.08和547.06 kg/hm2，化肥施用強度較大。揚州、淮安及宿遷的化肥施用強度在各年份間波動上升，最終化肥施用量較2000年均有大幅度的增加。揚州由2000年的343.20 kg/hm2增加至2016年的394.94 kg/hm2，淮安由413.28 kg/hm2增加至487.35 kg/hm2，宿遷由537.44 kg/hm2增加至537.44 kg/hm2。南京、常州、蘇州、鎮江及南通、泰州的化肥施用強度下降明顯。其中，南京、蘇州及泰州的化肥施用強度下降相對較大，而蘇州及泰州施用強度變化均超過200 kg/hm2。

3 結論與建議

3.1 結論

（1）江蘇省整體化肥施用強度先增加后減?。?000—2007年化肥施用強度受城鎮化農業從業人口轉移影響逐漸增加，2008—2016年化肥施用強度受農業結構調整及相關政策影響逐漸減小。

（2）江蘇省化肥施用強度變異系數及泰爾指數的變化趨勢相同且均逐年上升，但近年略下降，即江蘇省化肥施用強度的區域差異逐年上升，但有減小的趨勢。

（3）江蘇省化肥施用強度在空間上呈“北高南低”的特征，主要受各區域之間自然資源稟賦、社會經濟發展及農業發展水平的影響。隨著時間的變化，無錫、揚州、連云港、淮安、宿遷化肥施用強度有所增長，而其余城市化肥施用強度均有不同程度的下降。

3.2 建議

（1）發展節肥技術。通過發展與推廣節肥技術提高化肥利用率。大力推廣測土施肥技術，對不同自然條件、不同生長時期的作物需肥量進行測定，按需施肥；注重有機肥與化肥的配施，實行秸稈、畜禽糞便等廢物的資源化利用，將其作為有機肥料施用，增強土壤肥力，防止土壤板結。

（2）加快推進農業現代化。加強農田基礎設施建設與農業技術投入，降低農業對自然環境的依賴；調整農業產業結構，促進農林牧漁綜合發展，減少高耗肥農作物種植面積；促進農業一二三產融合，發展有機農業、都市農業、觀光農業等新型農業形式，增加農業附加值，減少農業增效對化肥的依賴程度。

（3）強化政府引導。政府應完善相關法律法規，確定化肥減量的目標、措施等，為化肥減量提供強制性的依據；制定相關方面的政策，通過補貼等方式促進農業從業者對化肥減量的積極性；通過農業推廣部門與農戶連接，推廣測土施肥、有機肥化肥配施等技術。

參考文獻

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