我國(guó)農(nóng)業(yè)區(qū)主要糧食作物化肥施用情況分析

俞書(shū)傲 樊爽爽

摘? ?要：隨著我國(guó)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化水平的不斷提升，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)普遍采用集約化發(fā)展模式。但化肥尤其是氮肥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的過(guò)度施用，對(duì)農(nóng)業(yè)環(huán)境產(chǎn)生了嚴(yán)重的負(fù)面影響，農(nóng)業(yè)面源污染已然成為水體富氧化的主要原因。基于此，以全國(guó)平均水平為對(duì)照指標(biāo)，采用“區(qū)域化肥（氮肥）施用負(fù)荷”和“化肥（氮肥）施用相對(duì)適宜度”評(píng)價(jià)化肥和氮肥施用對(duì)我國(guó)九個(gè)農(nóng)業(yè)區(qū)的環(huán)境影響程度，作為不同地區(qū)化肥和氮肥施用的參考，是科學(xué)、合理施用化肥，緩解我國(guó)農(nóng)業(yè)環(huán)境壓力的重要舉措。

關(guān)鍵詞：化肥施用量；氮肥施用量；施用負(fù)荷；相對(duì)適宜度

中圖分類號(hào)：Ｆ３２? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? 文章編號(hào)：1673-291X（2023）23-0027-04

近幾十年來(lái)，我國(guó)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展趨勢(shì)向好，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)普遍呈集約化發(fā)展模式，即通過(guò)使用化肥、農(nóng)藥、殺蟲(chóng)劑以及農(nóng)業(yè)機(jī)械化提高糧食作物產(chǎn)量。其中，化肥尤其是氮肥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的投入，對(duì)作物增產(chǎn)有不可或缺的作用，研究表明，施用化肥使作物單產(chǎn)增幅55%—65%（Muhammad，2021）。但化肥尤其是氮肥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的過(guò)度施用，對(duì)農(nóng)業(yè)環(huán)境產(chǎn)生了嚴(yán)重的負(fù)面影響。據(jù)《第二次全國(guó)污染源普查數(shù)據(jù)》（2020）顯示，農(nóng)業(yè)源是總氮、總磷排放的主要來(lái)源，來(lái)自農(nóng)業(yè)的氮、磷排放量分別為141.49萬(wàn)和21.20萬(wàn)噸，分別占總氮、總磷排放量的46.5%、67.2%。可見(jiàn)，農(nóng)業(yè)面源污染已然成為水體富氧化的主要原因（李萬(wàn)青，2014；楊巧云，2021）。2018年我國(guó)農(nóng)用化肥施用量（折純）5 653萬(wàn)噸，其中，氮肥2 065.43萬(wàn)噸，磷肥728.88萬(wàn)噸，鉀肥590.28萬(wàn)噸，復(fù)合肥2 268.84萬(wàn)噸。

一、我國(guó)農(nóng)業(yè)區(qū)主要糧食作物化肥、氮肥施用現(xiàn)狀分析

根據(jù)《中國(guó)綜合農(nóng)業(yè)區(qū)劃》，按農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件、特征和發(fā)展方向及行政單位的完整性，將全國(guó)劃分為九個(gè)農(nóng)業(yè)區(qū)，即黃淮海平原區(qū)、北方干旱半干旱區(qū)、東北平原區(qū)、云貴高原區(qū)、華南區(qū)、四川盆地及周邊地區(qū)、長(zhǎng)江中下游地區(qū)、青藏高原區(qū)、黃土高原區(qū)。其中，黃淮海平原區(qū)包括北京、天津、河北、山東和河南；北方干旱半干旱區(qū)包括新疆、甘肅、寧夏和內(nèi)蒙古；東北平原區(qū)包括遼寧、吉林和黑龍江；云貴高原區(qū)包括云南、貴州和廣西；華南區(qū)包括海南、廣東和福建；四川盆地及周邊地區(qū)包括四川和重慶；長(zhǎng)江中下游地區(qū)包括安徽、江西、湖南、湖北、浙江、江蘇和上海；青藏高原區(qū)包括西藏和青海；黃土高原區(qū)包括陜西和山西。2018年我國(guó)各區(qū)域主要糧食作物種植及化肥、氮肥施用基本情況如下頁(yè)表1所示。

從表1可知，受自然地理因素影響，我國(guó)區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不均衡，化肥施用量伴隨農(nóng)業(yè)發(fā)展水平也顯示出化肥使用的區(qū)域不均衡性。黃淮海平原區(qū)和長(zhǎng)江中下游地區(qū)的土地面積占全國(guó)的15.22%，而耕地面積占全國(guó)的35.53%，主要糧食作物播種面積占全國(guó)的48.25%，化肥施用量占全國(guó)的48.92%，氮肥施用量占全國(guó)的41.68%。

（一）我國(guó)區(qū)域主要糧食作物化肥施用現(xiàn)狀分析

按播種面積計(jì)，北方干旱半干旱區(qū)、黃土高原區(qū)、黃淮海平原區(qū)、云貴高原區(qū)和華南區(qū)化肥施用量均超過(guò)全國(guó)平均水平342.25 kg/ha，其中，北方干旱半干旱區(qū)最高，達(dá)391.81 kg/ha。青藏高原區(qū)化肥施用量最低，為237.97 kg/ha。

按耕地面積計(jì)，黃淮海平原區(qū)和長(zhǎng)江中下游地區(qū)化肥施用量超過(guò)全國(guó)平均水平307.14 kg/ha，其中，黃淮海平原區(qū)化肥施用量在450 kg/ha以上。青藏高原區(qū)化肥施用量低于100 kg/ha。

按區(qū)域面積計(jì)，黃淮海平原區(qū)、長(zhǎng)江中下游地區(qū)、東北平原區(qū)和黃土高原區(qū)單位化肥負(fù)荷均高于全國(guó)平均化肥負(fù)荷4316.01 kg/km2，其中黃淮海平原區(qū)單位區(qū)域化肥負(fù)荷遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他地區(qū)，是全國(guó)平均負(fù)荷的4.4倍左右。

（二）我國(guó)區(qū)域主要糧食作物氮肥施用現(xiàn)狀分析

按播種面積計(jì)，云貴高原區(qū)、北方干旱半干旱區(qū)、黃土高原區(qū)、華南區(qū)和四川盆地及周邊地區(qū)氮肥施用量均超過(guò)全國(guó)平均水平99.34 kg/ha，其中，云貴高原區(qū)最高，達(dá)162.69 kg/ha。東北平原區(qū)氮肥施用量最低，為64.59 kg/ha。

按耕地面積計(jì)，長(zhǎng)江中下游地區(qū)、云貴高原區(qū)、四川盆地及周邊地區(qū)、黃土高原區(qū)、和黃淮海平原區(qū)氮肥施用量均超過(guò)全國(guó)平均水平89.15 kg/ha，其中，長(zhǎng)江中下游地區(qū)和云貴高原區(qū)氮肥施用量在100 kg/ha以上。青藏高原區(qū)氮肥施用量低于35 kg/ha。

按區(qū)域面積計(jì)，黃淮海平原區(qū)、長(zhǎng)江中下游地區(qū)、黃土高原區(qū)、云貴高原區(qū)、東北平原區(qū)和四川盆地及周邊地區(qū)單位氮肥負(fù)荷均高于全省平均氮肥負(fù)荷1252.81 kg/km2，其中黃淮海平原區(qū)單位區(qū)域化肥負(fù)荷是全國(guó)平均負(fù)荷的3.1倍左右。

二、數(shù)據(jù)來(lái)源

本文的空間格局為中國(guó)九大農(nóng)業(yè)區(qū)劃，時(shí)間尺度為2008—2018年。數(shù)據(jù)指標(biāo)包括2018年各省市區(qū)行政區(qū)面積、耕地面積、農(nóng)作物播種面積和7種主要糧食作物（稻谷、小麥、玉米、大豆、花生、油菜籽和馬鈴薯）每公頃化肥、氮肥折純用量。其中，主要糧食作物的播種面積和產(chǎn)量數(shù)據(jù)來(lái)自國(guó)家統(tǒng)計(jì)局2009—2019年數(shù)據(jù)，農(nóng)作物播種面積來(lái)自國(guó)家統(tǒng)計(jì)局2019年數(shù)據(jù)，耕地面積數(shù)據(jù)來(lái)自《中國(guó)農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒2019》，行政區(qū)面積數(shù)據(jù)來(lái)自《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒2019》，主要糧食作物每公頃化肥、氮肥折純用量來(lái)自全國(guó)農(nóng)產(chǎn)品成本收益資料匯編2009—2019年度各項(xiàng)數(shù)據(jù)。

三、我國(guó)主要糧食作物化肥、氮肥施用相對(duì)生產(chǎn)力分析及相對(duì)適宜度評(píng)價(jià)

主要糧食作物化（氮）肥施用相對(duì)生產(chǎn)力指農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中施用化肥后得到的主要糧食作物產(chǎn)量，即單位面積主要糧食作物產(chǎn)量與單位面積化（氮）肥施用量的比值（王慶安，2008）。由于我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中不只包括化肥、氮肥的投入，且糧食作物產(chǎn)量除了與施肥相關(guān)之外，還與其他耕種、科技、自然條件等相關(guān)。因此，本文采取化肥相對(duì)生產(chǎn)力僅是為了分析化肥、氮肥施用與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的關(guān)系，并進(jìn)一步探討化肥、氮肥施用對(duì)我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的環(huán)境影響。根據(jù)楊紅艷等人（2019）的研究，本文所采取的化（氮）肥施用相對(duì)生產(chǎn)力公式為：

Rf=Q/F（1）

Rn=Q/N（2）

式中，Rf表示化肥施用相對(duì)生產(chǎn)力；Rn為氮肥施用相對(duì)生產(chǎn)力；Q為單位主要糧食作物播種面積產(chǎn)量，即主要糧食作物單產(chǎn)；F為單位主要糧食作物播種面積化肥施用量；N為單位主要糧食作物播種面積氮肥施用量。

本文依據(jù)主要糧食作物單產(chǎn)、單位播種面積占總播種面積的比重以及化（氮）肥施用量的比值關(guān)系分析化（氮）肥施用的相對(duì)適宜度。公式為：

Tf=C/■ （3）

Tn=C/■（4）

式中，Tf表示化肥施用的相對(duì)適宜度，Tn表示氮肥施用的相對(duì)適宜度，C指主要糧食作物播種面積，S指農(nóng)作物播種面積。

根據(jù)2010—2019年中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒及國(guó)家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)2009—2018年我國(guó)各省、市、自治區(qū)的具體指標(biāo)，并根據(jù)式（1）至式（4）得出，2018年我國(guó)各省、市、自治區(qū)及農(nóng)業(yè)區(qū)劃化肥、氮肥施用相對(duì)生產(chǎn)力（R）及相對(duì)適宜度評(píng)價(jià)（T），如下頁(yè)表2、表3所示。

近10年（2009—2018年），我國(guó)主要糧食作物化肥折純用量平均為3 855.59萬(wàn)噸，氮肥折純用量平均為1 657.94萬(wàn)噸，農(nóng)作物總播種面積平均為149 117.15千公頃，其中，主要糧食作物播種面積比重平均為72.8%，主要糧食作物單產(chǎn)平均為5255.37 kg/ha。依次計(jì)算得出，10年平均化肥施用相對(duì)生產(chǎn)力為14.79 kg，氮肥施用相對(duì)生產(chǎn)力平均為34.39 kg；化肥施用相對(duì)適宜度為0.05，氮肥施用相對(duì)適宜度為0.02。

根據(jù)前人研究，以我國(guó)近10年平均化肥施用相對(duì)適宜度（0.05）和氮肥相對(duì)適宜度（0.02）作為參照標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)全國(guó)各省市區(qū)化肥、氮肥施用量適宜度程度進(jìn)行分級(jí)（如表4所示）。

表4? 我國(guó)主要糧食作物化肥、氮肥施用相對(duì)適宜度分級(jí)

（一）我國(guó)主要糧食作物化肥施用相對(duì)生產(chǎn)力分析及相對(duì)適宜度評(píng)價(jià)

由表2可知，四川盆地及周邊地區(qū)、東北平原區(qū)和長(zhǎng)江中下游地區(qū)的主要糧食作物化肥生產(chǎn)肥力高于全國(guó)平均水平，四川盆地及周邊地區(qū)化肥生產(chǎn)肥力最高，達(dá)到19.65 kg，黃土高原區(qū)化肥生產(chǎn)肥力最低，為11.78 kg。黃土高原區(qū)化肥施用適宜度（0.06）輕度過(guò)量，其他八大農(nóng)業(yè)區(qū)劃化肥施用基本適宜。

由表3可知，我國(guó)主要糧食作物化肥生產(chǎn)肥力大于全國(guó)平均水平（16.07 kg）的有12個(gè)省市區(qū)，分別為上海、西藏、江蘇、重慶、湖南、黑龍江、四川、北京、浙江、河南、湖北和遼寧。其中，上海達(dá)到31.23 kg，是全國(guó)平均化肥生產(chǎn)力的2倍左右。而甘肅的主要糧食作物化肥生產(chǎn)力最低，只有9.92 kg。

根據(jù)表4的化肥施用相對(duì)適宜度分級(jí)，陜西、山西、安徽和吉林4省主要糧食作物化肥施用輕度過(guò)量，甘肅化肥施用適宜度（0.07）中度過(guò)量。而我國(guó)其他省市區(qū)主要糧食作物化肥施用基本適宜，上海和西藏化肥適宜度為0.01。

（二）我國(guó)主要糧食作物氮肥施用相對(duì)生產(chǎn)力分析及相對(duì)適宜度評(píng)價(jià)

由表2可知，東北平原區(qū)、黃淮海平原區(qū)和長(zhǎng)江中下游地區(qū)的主要糧食作物氮肥生產(chǎn)肥力高于全國(guó)平均水平，東北平原區(qū)氮肥生產(chǎn)肥力最高，達(dá)88.48 kg，云貴高原區(qū)區(qū)氮肥生產(chǎn)肥力最低，為27.29 kg。黃土高原區(qū)、云貴高原區(qū)和北方干旱半干旱區(qū)氮肥施用適宜度（0.02）輕度過(guò)量，其他農(nóng)業(yè)區(qū)劃氮肥施用基本適宜。

我國(guó)主要糧食作物氮肥生產(chǎn)肥力大于全國(guó)平均水平（55.38 kg）的有吉林、遼寧、河南、山東、上海、北京、湖南、黑龍江、江西、西藏、湖北、河北、天津和安徽14個(gè)省市區(qū)，其中，吉林氮肥生產(chǎn)肥力是全國(guó)平均水平的3.1倍，遼寧氮肥生產(chǎn)肥力是全國(guó)平均水平的2.5倍。甘肅氮肥生產(chǎn)肥力最低，為20.93 kg。由表4的氮肥相對(duì)適宜度分級(jí)可知，貴州、內(nèi)蒙古、安徽和寧夏的主要糧食作物氮肥施用輕度過(guò)量，甘肅、陜西和云南的氮肥施用適宜度（0.03）中度過(guò)量。

四、結(jié)論與存在的不足

第一，區(qū)域面積化肥（氮肥）負(fù)荷可以宏觀地反映農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中化肥和氮肥投入對(duì)農(nóng)村水環(huán)境的影響。通過(guò)分析區(qū)域面積化肥、氮肥負(fù)荷，可明顯看出我國(guó)化肥、氮肥施用的不平衡性。黃淮海平原區(qū)化肥、氮肥施用負(fù)荷均遠(yuǎn)高于其他地區(qū)，分別是全國(guó)化肥施用平均水平的4.4倍左右，全國(guó)氮肥施用平均水平的3.07倍。總體水環(huán)境質(zhì)量狀況與全國(guó)其他省份相比較差。其中，河南無(wú)論是按耕地面積、區(qū)域化肥施用量均是全國(guó)最高的，化肥面源污染嚴(yán)重。

第二，本文以主要糧食作物為基礎(chǔ)，研究行政區(qū)與區(qū)域化肥、氮肥施用相對(duì)生產(chǎn)力，并以我國(guó)近10年（2009—2018年）的平均化肥、氮肥施用相對(duì)適宜度為參考標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步分析化肥、氮肥施用的相對(duì)適宜度。可知，東北平原區(qū)和長(zhǎng)江中下游地區(qū)的化肥、氮肥施用相對(duì)生產(chǎn)力均高于全國(guó)平均水平，且化肥、氮肥施用基本適宜。而甘肅化肥和氮肥相對(duì)生產(chǎn)力均為全國(guó)最低，且化肥和氮肥施用相對(duì)適宜度均中度過(guò)量，證實(shí)甘肅土壤生態(tài)問(wèn)題嚴(yán)重。

第三，存在的不足。由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不僅包括化肥、氮肥的投入，且作物單產(chǎn)除了與施肥有關(guān)外，還與耕作方式、土壤肥力、經(jīng)濟(jì)水平等因素有關(guān)（龔琦等，2011）。故本文采用的化肥、氮肥施用指標(biāo)具有相對(duì)性，還需進(jìn)一步探討影響農(nóng)作物生產(chǎn)的其他因素，提高研究的豐富度和精確度。

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