中國化肥施用強度地區(qū)差異分析

□文/徐晨陽 張復宏 劉素潔

（1.山東農(nóng)業(yè)大學經(jīng)濟管理學院山東·泰安；2.大連海洋大學遼寧·大連）

［提要］本文收集2010～2020年中國省級層級化肥施用量，并且依據(jù)Dagum（1997）曾提出來的基尼系數(shù)以及按子群分解辦法，研究分析我國化肥施用量的地區(qū)差異及其演變態(tài)勢。實證結(jié)果顯示：中國化肥施用量在地區(qū)分布上呈現(xiàn)明顯的非均衡特征；在2015年前，中國化肥施用量的地區(qū)差異呈現(xiàn)增大趨勢，2015年后逐漸出現(xiàn)降低態(tài)勢，但是不怎么明顯；通過使用基尼系數(shù)以及相關(guān)的子群分解辦法來分解中國各個不同地區(qū)化肥的使用情況，從研究結(jié)果可以看出，不同地區(qū)之間的差異對相關(guān)的差距貢獻率存在先降再升的態(tài)勢，地區(qū)之間差距貢獻率并不存在明顯的變動，而超變密度貢獻率表現(xiàn)為上漲的趨勢。

一、引言

中國在近些年間取得了連年的農(nóng)作物豐收，其中化肥發(fā)揮著關(guān)鍵的效用。然而，因為種植上的不同習慣以及其他各方面的相關(guān)要素，農(nóng)村存在過度使用化肥的現(xiàn)象，生態(tài)環(huán)境被嚴重地破壞。農(nóng)業(yè)部門在2015年指出要采取“2020年為止化肥的施用量增長率為0的相關(guān)行動”，并指出必須提升化肥的使用效率，降低化肥的使用量水平。《國家鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略規(guī)劃（2018年至2022年）》明確指出，必須“推動農(nóng)業(yè)健康化生產(chǎn)”并且“極力降低化肥使用量”。依據(jù)我國2010～2020年期間各省化肥施用方面的相關(guān)數(shù)據(jù)，以時空的維度作為出發(fā)點來分析化肥的施用狀況，總結(jié)中國化肥使用地區(qū)差異的具體情況與特點，這對于中國今后在農(nóng)作物種植經(jīng)營以及化肥政策方面的活動帶來一定的參考與借鑒。

對相關(guān)的文獻資料進行整理之后，可將我國有關(guān)化肥的研究劃分成三大類：

第一，化肥使用現(xiàn)實狀況的評估研究。我國的王寶義學者（2017）等指出，我國在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上存在對于農(nóng)膜、農(nóng)藥以及化肥的過分依賴問題，這三種農(nóng)業(yè)用品的使用量整體上表現(xiàn)為不斷增加的態(tài)勢；它們?nèi)诤显诘叵滤斨校瑢τ诋數(shù)厮|(zhì)造成了嚴重的污染，并進一步地影響著生態(tài)環(huán)境與人類的生命安全。高瑩（2021）研究發(fā)現(xiàn)，1987～2013年陜西省化肥施用量、施用強度整體呈現(xiàn)遞增趨勢，而2013年之后全省化肥施用量、施用強度穩(wěn)中有降。1987～2016年氮肥比例呈下降趨勢，而磷肥和鉀肥比例穩(wěn)步提高，氮磷鉀施用比例由1987年的1∶0.2∶0.06逐步調(diào)整為2016年的1∶0.41∶0.46。根據(jù)陸彥學者（2016）等展開的相關(guān)研究可以看出，盡管張家港市的政府部門極力宣傳減少化肥的使用量，使得農(nóng)藥化肥的總體用量存在一定程度的降低，然而根據(jù)深入調(diào)查可知，還存在少量的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者繼續(xù)根據(jù)以往的經(jīng)驗來施用農(nóng)藥化肥，這種情況并不符合安全標準。

第二，化肥施用強度時空分布特征研究。黃曉丹（2019）等學者對于全國30個省份在2006～2015年期間化肥使用狀況的時空特征來展開地區(qū)性的差異研究各種，根據(jù)相關(guān)結(jié)果能夠看出我國的東北以及中西部在農(nóng)藥化肥的使用量上有著明顯的上升趨勢，而我國的東部在使用量上表現(xiàn)出一定程度的降低；化肥農(nóng)藥使用平均量在整體差異上表現(xiàn)出明顯的擴張趨勢，并且地區(qū)之內(nèi)的差異貢獻要比地區(qū)之間更大。劉奇鑫（2021）等人研究發(fā)現(xiàn)成都平原研究區(qū)2010～2015年均氮和磷化肥施用強度總體處于120～360kg·hm2和60～180kg·hm2的中低風險強度。高風險強度主要分布在郫都、彭州、什邡、龍泉驛和金堂等糧（果）蔬種植區(qū)，相對低值區(qū)多分布在南部和東北部；氮和磷化肥施用強度的塊金系數(shù)為66.17%和41.60%，其空間分布受結(jié)構(gòu)性和隨機性因素共同作用決定，呈中等空間自相關(guān)性。張利國（2021）等人研究發(fā)現(xiàn)，在空間上，該區(qū)域化肥施用強度空間集聚效應(yīng)明顯，沿海地區(qū)大部分表現(xiàn)為“高-高”集聚特征，內(nèi)陸地區(qū)大部分表現(xiàn)為“低-低”集聚特征，沿海地區(qū)化肥施用強度總體高于內(nèi)陸地區(qū)，化肥施用強度存在顯著的空間正自相關(guān)性和時間滯后性。

第三，農(nóng)藥化肥污染的對策研究。馬紅偉（2021）認為，在展開農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營活動時，必須要根據(jù)土壤的現(xiàn)實狀況來科學合理地施用化肥，結(jié)合使用不同種類的化肥，可以實現(xiàn)化肥使用效果上的互補，以此來實現(xiàn)各類農(nóng)產(chǎn)品的肥料需要，監(jiān)管部門必須要加大監(jiān)管力度，相關(guān)化肥科研部門還要引進和學習先進的化肥技術(shù)。高瑩（2021）認為，為了確保作物產(chǎn)量的基礎(chǔ)上，為有效實施面源污染環(huán)境風險管控，陜北可基本維持現(xiàn)有施肥強度，但在施肥結(jié)構(gòu)上注意減氮增磷補鉀，優(yōu)化施肥結(jié)構(gòu)。唐海容（2021）的觀點是使用各種有效的技術(shù)，比如說三控施肥、防治病蟲危害以及施用有機肥料等，并且對農(nóng)藥化肥的使用量進行合理控制，能夠達到提高質(zhì)量增加產(chǎn)量的目標，推動水稻作物生產(chǎn)可持續(xù)性的提升。楊亦揚（2021）據(jù)茶園土壤條件，并與主要生產(chǎn)的茶類的循環(huán)規(guī)律以及營養(yǎng)吸收特征相結(jié)合展開了相關(guān)研究，確定了茶葉種植園的化肥農(nóng)業(yè)使用量限制標準，建成了有效的化肥農(nóng)業(yè)減少施用量增加成效的相關(guān)技術(shù)體系。

根據(jù)上述研究可以得知，我國學者對于本國農(nóng)村化肥農(nóng)藥的使用狀況開展了各種有用的研究，通常將省或者是地級市作為研究的地區(qū)單位，但是對于全國層次化肥農(nóng)藥施用狀況的時空差異研究與分析比較缺乏。本次研究活動從時空維度出發(fā)，根據(jù)2010～2020年期間的實際數(shù)據(jù)資料，對于我國各個省在化肥污染源頭方面的組間與組內(nèi)差異情況展開了相關(guān)的探討與研究，并在一定程度上解釋時空差異上存在的變化狀況。

在對地區(qū)的差異狀況進行分析時，通常采用相關(guān)的基尼系數(shù)法。一直到20世紀90年代末期，人們都覺得不能將相關(guān)的基尼系數(shù)進行分解。但是，Dagum學者在1997年制定了新型的基尼系數(shù)子群分解辦法，由此改變了人們之前的看法。不同于相關(guān)的Seale指數(shù)分解辦法，這種基尼系數(shù)方面的辦法區(qū)分了三種不同的差距，即相關(guān)的超變密度、區(qū)間之內(nèi)以及區(qū)間之間凈值的差異。這種方法對于處理好區(qū)域差距存在的來源方面問題極為有效。由于這一分解辦法具有明顯的優(yōu)勢特征，因此本文選擇使用相關(guān)的基尼系數(shù)來研究分析我國化肥用量的區(qū)域差異。以化肥用量為指標，作為化肥用量的排放指標，并根據(jù)東部、西部和西部地區(qū)，分解了三個地區(qū)化肥用量的區(qū)域差異。

二、方法與數(shù)據(jù)

（一）Dagum基尼系數(shù)及其按子群分解方法。依據(jù)Dagum學者（1997）研制出來的基尼系數(shù)以及子群分解方面的辦法，所謂的基尼系數(shù)可以參考公式（1）中給出的相關(guān)式子，式中yji（yhr）代表的是j（h）區(qū)域之內(nèi)任何一個省（直轄市、自治區(qū)，下同）的化肥施用量數(shù)量，是全國各省化肥施用量的平均數(shù)值，n代表的是全部省份的總數(shù)，k代表的是所劃分的區(qū)域數(shù)量，符號nj（nh）代表的是j（h）區(qū)域之內(nèi)的省數(shù)量。

在對具體的地區(qū)展開劃分的時候，首先要根據(jù)區(qū)域之間二氧化碳排量水平的平均數(shù)值來排列好各個不同的地區(qū)。根據(jù)Dagum學者（1997）研制的基尼系數(shù)類型分解辦法，能把這一系數(shù)劃分成3個不同的方面：超變密度具有的貢獻Gt、區(qū)域之間差異凈值的貢獻Gnb以及區(qū)域之內(nèi)差異的貢獻Gw，這三個部分符合式子Gt+Gnb+G=Gw，式子（2）與式子（3）代表的依次是j區(qū)域存在的區(qū)域之內(nèi)基尼系數(shù)Gjj以及區(qū)域之內(nèi)差異的貢獻值Gw；而式子（4）與式子（5）代表的依次是j和h區(qū)域存在的區(qū)域之間基尼系數(shù)值Gjh以及區(qū)域之間凈值差異的貢獻值Gab；式子（6）代表的是超變密度具有的貢獻值。

式中，F(xiàn)j（Fh）依次是j（h）區(qū)域存在的累積密度方面的分布函數(shù)。而符號djh指的是區(qū)域之間化肥農(nóng)藥使用量存在的差異數(shù)值，可將其定義成j與h區(qū)域之中全部yji-yhr＞0的研究樣本總數(shù)值的相關(guān)數(shù)學期望；符號pjh指的是所謂的超變一規(guī)矩，可將其定義成j與h區(qū)域之中全部yji-yhr＞0的研究樣本總數(shù)值的相關(guān)數(shù)學期望。

（二）數(shù)據(jù)來源選擇。調(diào)查對象設(shè)定成我國的30個省市（包括省、直轄市以及自治地區(qū)），由于獲得相關(guān)數(shù)據(jù)時存在一定的困難，因此本次研究活動不包括港澳臺以及西藏地區(qū)的相關(guān)內(nèi)容。研究的時間范圍限定在2006～2015年期間，研究的數(shù)據(jù)信息來自國家統(tǒng)計部門官網(wǎng)和2010～2019年期間我國的統(tǒng)計出版社發(fā)行的《中國統(tǒng)計年鑒》資料。

三、中國分省化肥施用強度區(qū)域差異時空分析

2010～2019年中國化肥總施用量由5561.69千克/公頃持續(xù)增加到6，022.62千克/公頃，再降低到5，403.58，施用量先持續(xù)增長，在2015年下達減量增效政策后，化肥施用量開始呈現(xiàn)下降趨勢，化肥施用量的增加會給生態(tài)綠色農(nóng)業(yè)的發(fā)展帶來巨大的壓力。我國農(nóng)業(yè)部門在2015年明確指出“至2020年農(nóng)藥化肥的施用量達到0增長率”，并且盡可能提升化肥農(nóng)藥的使用效率，減少化肥施用量。部分省市減量工作顯著，但仍處于高位施肥的狀態(tài)，因此給我國化肥農(nóng)藥施用量降低的相關(guān)工作造成一定的困難，同時各個省市在農(nóng)藥化肥使用量水平上表現(xiàn)出明顯的差異性，這便要求對各個不同地區(qū)農(nóng)藥化肥現(xiàn)實使用狀況存在的時空差距展開詳細的分析與討論。

（一）東中西部三大地帶的變化。從三大地帶化肥施用強度情況看，以2015年為基準，2015年以前，東、中、西三大地帶的化肥施用強度總體上呈現(xiàn)增長的態(tài)勢，2015年以后逐漸呈現(xiàn)下降的趨勢。其中，東部地區(qū)的化肥施用強度保持較高的態(tài)勢，施肥強度始終處于首位，從2010年的3，888.18千克/公頃持續(xù)增加到2015年的4，161.34千克/公頃，再逐漸減少到2019年的3，901.29千克/公頃。西部地區(qū)增長波動較大，并在2015年的施肥總量達到4，299.63千克/公頃；中部地區(qū)的化肥施用總量上較低，整體處于上下波動的狀態(tài)。（圖1）

圖1 2010～2019年三大地帶化肥施用強度變化圖

（二）各省份化肥施用強度的變化。從總量上看，2015年之前全國化肥施用強度整體上呈現(xiàn)出不斷上升的趨勢，在2015年達到最高值為12，045.06千克/公頃。從2015年以后整體上開始呈現(xiàn)下降的趨勢。2010年，全國化肥施用強度前5名的省份依次為海南、天津、福建、廣東、陜西，其化肥施用強度分別為556.89千克/公頃、556.10千克/公頃、533.03千克/公頃、524.45千克/公頃和470.16千克/公頃，占據(jù)我國肥料總體施用數(shù)量的24.4%。一直到2019年，肥料使用總體數(shù)量的前5個省轉(zhuǎn)變成了北京、海南、福建、廣東以及陜西，它們各自的肥料使用數(shù)量依次是697.09kg/公頃、684.14千克/公頃、664.44千克/公頃、518.18千克/公頃和490.11千克/公頃，占據(jù)我國肥料總體施用數(shù)量的28.1%。在2010～2019年的十年期間，山東、青海、天津、江蘇以及湖北等不同省市在肥料使用數(shù)量上都存在一定程度的降低，而北京、福建、海南、新疆、寧夏、吉林、陜西、廣西、云南這些省份化肥施用量都在增加。

（三）化肥施用均量區(qū)域差異。為更好地描繪中國各個地區(qū)在肥料使用數(shù)量上存在的差距，依據(jù)Dagum學者（1997）研制的基尼系數(shù)類型分解辦法，分別根據(jù)我國的中東西部區(qū)域?qū)τ?010～2019年十年間肥料使用水平的相關(guān)基尼系數(shù)展開了測算。

1、肥料使用總量區(qū)域差距以及具體的演變態(tài)勢。根據(jù)圖2可得知，我國肥料使用強度的基尼系數(shù)在整體的變動走勢上穩(wěn)定性不足，在這十年期間存在多次上漲和下降。（圖2）

圖2 化肥施用強度總體地區(qū)差異演變圖

同2010年相比2019年全國化肥施用強度基尼系數(shù)仍有增大的趨勢，相對于2010年，2019年的化肥施用強度分布的地區(qū)差異年均增加1.6%，由2010年的0.189下降到2012年的0.183，之后又上升到2013年的0.197。2013～2015年又是小幅度的下降上升，2015～2018年波動比較大，在2018年中迅猛提升，處于樣本觀察期間以內(nèi)的最大值0.205。因此，可以看出，中國肥料使用強度存在的區(qū)域差異表現(xiàn)出一定的擴張性。

2、化肥施用強度地區(qū)差異的分解

（1）肥料使用強度水平分布的區(qū)域之內(nèi)差距。我國東北部的肥料使用強度區(qū)域差異樣本考察期內(nèi)整體呈現(xiàn)增長趨勢，但是存在較大波動。相對于2010年來說，2019年的東部地區(qū)化肥施用強度的地區(qū)差異年均擴大了4.58%。從演變趨勢上看，東部區(qū)域肥料使用強度水平區(qū)域差距的變動是較為顯著的，在2010～2019年的十年之間出現(xiàn)數(shù)次的先降后漲的變動，2018年期間上升至極大值點0.17，一直處于波動的狀態(tài)。中部地區(qū)的化肥施用強度地區(qū)差異樣本考察期內(nèi)整體波動較大。由2010年的0.157下降到2012年的0.107，在2013年達到最高值為0.158，隨后又出現(xiàn)了下降，在2015年達到最小值為0.148。西部地區(qū)的化肥施用強度地區(qū)差異樣本考察期內(nèi)呈現(xiàn)波動較小的增長趨勢，相對于2010年來說，2019年的西部地區(qū)化肥施用強度的地區(qū)差異年均擴大了3.55%。一直處于緩慢增長的狀態(tài)。

（2）化肥施用強度分布的地區(qū)間差異。在抽樣期間，化肥施用強度的區(qū)域差異呈現(xiàn)出波動的趨勢。然而，東西部之間，中部和東部之間的區(qū)域差異均呈上升趨勢，但中部和西部之間的差異有所減小。與2010年相比，2019年化肥之間的化肥施用強度差異較大。中西部地區(qū)和東部地區(qū)之間的年均分別下降8.07%和0.48%。中東部地區(qū)之間的地區(qū)差異每年增長1.61%。從化肥區(qū)域間差異的演變趨勢看，中西部地區(qū)的差異在2015～2017年呈現(xiàn)出較大的波動趨勢，先下降后增大，而其他地區(qū)的波動相對較小，但總體趨勢呈下降趨勢，并下降至2019年為0.007。西部與東部區(qū)域之間差距在調(diào)查時期之間的變動可以劃分成兩個不同的時期：第一個時期是2010～2015年期間，此時西部與東部區(qū)域差距表現(xiàn)為比較平滑的降低；第二個時期是2015～2019年期間，此時區(qū)域差距先出現(xiàn)后呈下降趨勢反復上升，中部和東部地區(qū)之間的差異上下波動，總體差異相對穩(wěn)定，近年來基本保持在0.026～0.04附近。

（3）化肥施用強度區(qū)域差異的來源和貢獻率。在抽樣期間，盡管區(qū)域間差異的貢獻率沒有明顯波動，但始終高于區(qū)域內(nèi)差異和高變密度的貢獻率，相比較于2010年，在2015年的地區(qū)之間差距對于總體地區(qū)差距所產(chǎn)生的貢獻率各年平均降低4.68%，相比較于2015年的地區(qū)之間差距對2019年整體區(qū)域差異的貢獻率平均每年增長4.90%，超變量密度對整體區(qū)域差異的貢獻率呈現(xiàn)明顯的上升趨勢。與2010年相比，2019年超變密度對整體區(qū)域差異的貢獻率逐年增加6.78%，但區(qū)域內(nèi)差異對整體區(qū)域差異的貢獻率變化不大，但在樣本期內(nèi)呈上升趨勢。與2010年相比，2019年區(qū)域內(nèi)差異對整體區(qū)域差異的貢獻率每年增長3.18%。

四、結(jié)論

利用2010～2019年《中國統(tǒng)計年鑒》以及國家統(tǒng)計局網(wǎng)站測算的各省化肥施用量，依照Dagum學者（1997）研制出的基尼系數(shù)類型分解辦法，對我國肥料使用強度的區(qū)域差距進行了檢驗。研究活動的結(jié)果是：（一）從總量上看，2015年之前全國化肥施用強度整體上呈現(xiàn)出不斷上升的趨勢，在2015年達到最高值，為12，045.06千克/公頃。從2015年以后總體表現(xiàn)出逐漸降低的態(tài)勢。（二）整體的基尼系數(shù)計算結(jié)果能夠看出，我國肥料使用強度的區(qū)域差異存在逐漸增大的態(tài)勢，同時上下存在的變動較為顯著。（三）使用Dagum學者（1997）研制出的基尼系數(shù)類型分解辦法，根據(jù)中西東部地區(qū)來分解我國肥料的使用強度，從相關(guān)結(jié)果中能夠看出超變密度對于整體區(qū)域差距產(chǎn)生的貢獻率表現(xiàn)出顯著的上漲態(tài)勢，區(qū)域內(nèi)的差距對于整體區(qū)域差距產(chǎn)生的貢獻率波動并不明顯，然而在樣本觀察期間之內(nèi)表現(xiàn)出上漲趨勢，區(qū)域之間差距對于整體區(qū)域差距產(chǎn)生的貢獻率表現(xiàn)出先降后漲的態(tài)勢。

面對農(nóng)業(yè)部發(fā)布的化肥使用零增長行動和化肥快速增長的雙重壓力，減少化肥，改善土壤的有效政策已成為亟待解決的問題。同時，由于中國不同地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展水平和化肥施用強度的巨大差異，應(yīng)充分考慮各地區(qū)的實際發(fā)展情況。在制定化肥減量增效政策的過程中，應(yīng)在完善化學肥料減量增效技術(shù)交流的同時，進一步完善有關(guān)制度。合理使用化肥，通過多種方式，大力提高施肥技術(shù)水平，減少化肥用量，提高使用效率。化肥增效后，盡量使用有機肥，避免浪費資源。