中國(guó)與主要發(fā)達(dá)國(guó)家化肥施用配置及效率對(duì)比分析

劉欽普，濮勵(lì)杰

（1．南京曉莊學(xué)院環(huán)境科學(xué)與工程重點(diǎn)學(xué)科組，江蘇 南京 211171；2．南京大學(xué)地理與海洋科學(xué)學(xué)院，江蘇 南京 210093）

化肥是農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展尤其糧食產(chǎn)量增長(zhǎng)的重要驅(qū)動(dòng)因素之一，為保障中國(guó)14億人口的糧食安全做出了巨大貢獻(xiàn)。但是，與世界主要農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比，中國(guó)的化肥施用強(qiáng)度偏高，化肥過(guò)量投入引起了一些地區(qū)嚴(yán)重的面源污染已是不爭(zhēng)的事實(shí)。2018年中國(guó)農(nóng)業(yè)化肥投入5653.42萬(wàn)t，單位播種面積施用量達(dá)340.76 kg/hm2，分別約為國(guó)際公認(rèn)的化肥施用安全上限225 kg/hm2［1］和中國(guó)生態(tài)鄉(xiāng)鎮(zhèn)建設(shè)所規(guī)定的化肥施用強(qiáng)度小于250 kg/hm2的約束性指標(biāo)［2］的1.5和1.4倍。2015年中國(guó)農(nóng)業(yè)部提出《到2020年化肥使用量零增長(zhǎng)行動(dòng)方案》，2019年中央政府又明確要求“加大農(nóng)業(yè)面源污染治理力度，開(kāi)展農(nóng)業(yè)節(jié)肥節(jié)藥行動(dòng)，實(shí)現(xiàn)化肥農(nóng)藥使用量負(fù)增長(zhǎng)”［1］。因此，合理施用化肥、提高化肥施用效率是目前中國(guó)農(nóng)業(yè)亟待解決的重要問(wèn)題。

表征化肥效率的參數(shù)很多，目前國(guó)內(nèi)比較適用的是化肥偏生產(chǎn)力［3-4］。近年來(lái)，隨著生產(chǎn)前沿面理論在國(guó)內(nèi)的普及，開(kāi)始有學(xué)者將技術(shù)效率分析拓展應(yīng)用到化肥效率測(cè)算上來(lái)［5］。技術(shù)效率的測(cè)算方法一般分為2種：一是參數(shù)下的隨機(jī)前沿生產(chǎn)函數(shù)法（SFA），二是非參數(shù)下的數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法（DEA）［6］。楊增旭等［7］基于1996～2009年中國(guó)省級(jí)面板數(shù)據(jù)，采用SFA測(cè)算了小麥和玉米化肥施用的技術(shù)效率分別為0.474和0.452。李靜等［8］同樣用SFA研究得出中國(guó)糧食主產(chǎn)區(qū)2006～2009年小麥、玉米和水稻的化肥利用效率分別為0.37、0.26和0.37，并指出教育水平、收入狀況、化肥價(jià)格、財(cái)政支持、種植規(guī)模等是影響化肥利用效率的重要因素。朱寧等［9］利用糧食種植戶的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)調(diào)查數(shù)據(jù)，運(yùn)用DEA方法測(cè)算的冀、豫、魯3省冬小麥和夏玉米化肥利用效率分別是0.77和0.64，發(fā)現(xiàn)品種和地區(qū)差異效率值具有顯著差異。吳小慶等［10］運(yùn)用超效率DEA方法，發(fā)現(xiàn)不同水稻品種的生態(tài)效率與氮肥利用效率具有一定的正相關(guān)性。以上研究都是對(duì)國(guó)內(nèi)不同地區(qū)或不同糧食作物，將氮磷鉀總化肥或某單質(zhì)化肥作為單項(xiàng)投入進(jìn)行化肥效率的研究，測(cè)算效率的方法也較為復(fù)雜。本文基于聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織的數(shù)據(jù)，將氮磷鉀化肥作為3項(xiàng)投入，構(gòu)建一種較為簡(jiǎn)易的多投入化肥效率測(cè)度模型，對(duì)中國(guó)和8個(gè)主要發(fā)達(dá)國(guó)家（英國(guó)、法國(guó)、德國(guó)、荷蘭、美國(guó)、加拿大、日本和韓國(guó)）2002～2017年的氮磷鉀化肥配置和效率進(jìn)行比較研究，一方面對(duì)化肥效率的測(cè)算提供新的方法，另一方面為發(fā)現(xiàn)中國(guó)和發(fā)達(dá)國(guó)家農(nóng)業(yè)氮磷鉀化肥配置和效率的變化規(guī)律及其差異，促進(jìn)中國(guó)糧食生產(chǎn)節(jié)肥增效決策提供學(xué)術(shù)參考。

1 研究方法與數(shù)據(jù)來(lái)源

1.1 模型構(gòu)建

1.1.1 化肥相對(duì)效率

前面提及的化肥效率指標(biāo)——化肥偏生產(chǎn)力又叫化肥產(chǎn)出率［11］，是指作物籽粒產(chǎn)量與單位面積化肥投入量之間的比值。該指標(biāo)簡(jiǎn)單明了、易于理解，便于使用，但缺點(diǎn)是只衡量了化肥投入與農(nóng)業(yè)產(chǎn)出之間一個(gè)簡(jiǎn)單的比例關(guān)系，且指標(biāo)數(shù)值沒(méi)有最高上限，不便做出效率高低的類型劃分。為了便于比較不同國(guó)家（即決策單元）化肥施用效率的高低，筆者參考DEA方法研究技術(shù)效率［12］，基于相對(duì)值比較的思路，提出了化肥相對(duì)效率的概念，其含義是指決策單元中某一化肥偏生產(chǎn)力與最大化肥偏生產(chǎn)力的比值［13］，計(jì)算公式如下：

式中，RPFPi表示氮（N）、磷（P2O5）、鉀（K2O）單質(zhì)肥料或總化肥中某一相對(duì)偏生產(chǎn)力，或叫化肥相對(duì)效率。PFPi表示氮、磷、鉀單質(zhì)或總化肥中某一偏生產(chǎn)力（kg/kg），PFPmaxi表示氮、磷、鉀單質(zhì)或總化肥中最大偏生產(chǎn)力，Y表示作物單位播種面積產(chǎn)量（kg/hm2），F(xiàn)Ii表示氮、磷、鉀單質(zhì)或總化肥施用強(qiáng)度（kg/hm2），即農(nóng)作物單位播種面積（或收獲面積）的氮、磷、鉀單質(zhì)或總化肥施用量（折純量）。

1.1.2 化肥配置效率

目前一些化肥效率研究通常是將氮、磷、鉀單質(zhì)化肥作為一個(gè)整體投入項(xiàng)，測(cè)算其化肥效率，忽略了構(gòu)成化肥的氮、磷、鉀各個(gè)要素的配置（即化肥施用結(jié)構(gòu)或養(yǎng)分比例）的影響［7-9］。事實(shí)上，農(nóng)業(yè)化肥氮、磷、鉀養(yǎng)分結(jié)構(gòu)不同，影響到作物產(chǎn)量和化肥施用總的效率，有些化肥施用量小，但對(duì)作物產(chǎn)量的貢獻(xiàn)卻很大。因此，本文筆者提出化肥配置效率的概念，即在考慮氮、磷、鉀單質(zhì)化肥投入數(shù)量和結(jié)構(gòu)的情況下的化肥施用相對(duì)效率。其測(cè)度方法是將氮、磷、鉀單質(zhì)化肥相對(duì)效率分別乘以各自占3個(gè)相對(duì)效率和的比例后相加，然后再開(kāi)平方。簡(jiǎn)單地說(shuō)，化肥配置效率就是氮、磷、鉀單質(zhì)化肥相對(duì)效率加權(quán)平均數(shù)的開(kāi)平方。其加權(quán)目的就是考慮各自效率在總效率中的作用和影響。計(jì)算公式為：

式中，F(xiàn)SE表示化肥配置效率，RPFPN、RPFPP、RPFPK分別表示氮、磷、鉀3個(gè)單質(zhì)的化肥相對(duì)效率。

1.1.3 化肥綜合效率

化肥相對(duì)效率和化肥配置效率只表示化肥施用量與作物產(chǎn)量的對(duì)比關(guān)系以及決策單元中某一化肥施用效率在所有化肥施用效率中的位置，但不能表示化肥施用的作物產(chǎn)量規(guī)模效應(yīng)。例如投入20 kg化肥產(chǎn)出600 kg糧食的偏生產(chǎn)力與投入200 kg化肥產(chǎn)出6000 kg糧食的偏生產(chǎn)力一樣，其相對(duì)效率也相同，但產(chǎn)出規(guī)模顯然不同。為了體現(xiàn)化肥效率的作物產(chǎn)量規(guī)模，筆者提出了化肥綜合效率的概念，是指作物產(chǎn)量規(guī)模系數(shù)與化肥配置效率乘積的開(kāi)平方［13］，計(jì)算公式為：

式中，F(xiàn)IE表示化肥綜合效率；YS表示產(chǎn)量規(guī)模系數(shù)，是指決策單元中某一單位播種面積作物產(chǎn)量與最高產(chǎn)量的比值，反映作物生產(chǎn)的規(guī)模效應(yīng)；Ymax表示作物最高產(chǎn)量（kg/hm2）。綜合效率越大，說(shuō)明化肥施用數(shù)量和結(jié)構(gòu)對(duì)作物產(chǎn)量的綜合效應(yīng)越好。

化肥相對(duì)效率、配置效率和綜合效率的值都在0～1的范圍，其值越接近1，則化肥效率越高，反之亦然。參考封永剛等［14］對(duì)技術(shù)效率的分類，將化肥效率<0.70、0.70～0.79、0.80～0.89、0.90～1的變化范圍分別對(duì)應(yīng)為低效率、中效率、次高效率和高效率4個(gè)類型。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

本研究使用的9個(gè)國(guó)家的化肥施用量、糧食產(chǎn)量以及作物收獲面積數(shù)據(jù)主要來(lái)源于聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織的數(shù)據(jù)庫(kù)［15］。將相關(guān)數(shù)據(jù)與中國(guó)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局出版的《國(guó)際統(tǒng)計(jì)年鑒》［16］進(jìn)行了對(duì)比，兩者基本一致，并對(duì)糧食產(chǎn)量數(shù)據(jù)按照各國(guó)主要的3種糧食作物的收獲面積進(jìn)行加權(quán)平均處理。各國(guó)及其主要的糧食作物如下。中國(guó)：小麥、水稻和玉米；德國(guó)、法國(guó)和荷蘭：小麥、大麥和玉米；英國(guó)：小麥、大麥和燕麥；美國(guó)：小麥、大豆和玉米；加拿大：小麥、大麥和大豆；日本：水稻、小麥和大豆；韓國(guó)：水稻、大麥和大豆。

2 結(jié)果與分析

2.1 中國(guó)及8個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家化肥施用強(qiáng)度與配置對(duì)比分析

2.1.1 化肥施用強(qiáng)度對(duì)比分析

根據(jù)聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織提供的數(shù)據(jù)計(jì)算表明，從2002到2017年，中國(guó)、德國(guó)、法國(guó)、英國(guó)、荷蘭、美國(guó)、加拿大、日本和韓國(guó)的農(nóng)業(yè)化肥施用量分別從273.5、272.2、286.2、404.4、641.7、202.8、113.6、457.7、395.9變化到315.1、238.7、230.6、337.4、556.7、206.0、128.7、363.4、334.3 kg/hm2。為了更清楚地反映各國(guó)化肥施用強(qiáng)度的變化趨勢(shì)及差別，對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行3年滑動(dòng)平均，其變化趨勢(shì)見(jiàn)圖1。

由圖1可見(jiàn)，2004～2017年各國(guó)化肥施用強(qiáng)度為100～650 kg/hm2，并有向中間聚集的趨勢(shì)。從2004到2010年，中國(guó)和加拿大的化肥施用強(qiáng)度稍有增加，美國(guó)基本不變，其他各國(guó)都有不同程度的下降，特別是荷蘭、英國(guó)、法國(guó)、日本和韓國(guó)下降明顯。2010年以后，各國(guó)的化肥施用強(qiáng)度變化趨于穩(wěn)定，除中國(guó)、英國(guó)、日本、韓國(guó)、美國(guó)和法國(guó)分別互相接近外，各國(guó)之間差異明顯。2015～2017年各國(guó)化肥施用強(qiáng)度的年平均值大小排序分別是荷蘭（480.6 kg/hm2）、日本（358.0 kg/hm2）、英國(guó)（343.9 kg/hm2）、韓國(guó)（341.1 kg/hm2）、中國(guó)（319.9 kg/hm2）、德國(guó)（258.1 kg/hm2）、法國(guó)（222.5 kg/hm2）、美國(guó)（204.1 kg/hm2）、加拿大（130.8 kg/hm2）。參考張福鎖等［3］對(duì)化肥施用強(qiáng)度等級(jí)以100 kg間隔劃分的方法，結(jié)合國(guó)際公認(rèn)的化肥施用安全上限225 kg/hm2的標(biāo)準(zhǔn)［1］和中國(guó)生態(tài)鄉(xiāng)鎮(zhèn)建設(shè)所規(guī)定的化肥施用強(qiáng)度小于250 kg/hm2的約束性指標(biāo)［2］，將化肥施用強(qiáng)度 ≤ 150、150～250、250～350、>350 kg/hm2的變化范圍分別對(duì)應(yīng)為低強(qiáng)度、中強(qiáng)度、次高強(qiáng)度、高強(qiáng)度4個(gè)類型，其相應(yīng)的4類國(guó)家分別為加拿大，美國(guó)和法國(guó)，中國(guó)、德國(guó)、韓國(guó)和英國(guó)，日本和荷蘭，這個(gè)順序正好與各國(guó)目前人口密度的大小排序基本一致，說(shuō)明各國(guó)化肥施用強(qiáng)度的大小與各國(guó)人口壓力對(duì)糧食需求及農(nóng)業(yè)發(fā)展水平有著密切的關(guān)系。

2.1.2 化肥施用配置的對(duì)比分析

化肥施用配置是指化肥施用養(yǎng)分結(jié)構(gòu)，即氮磷鉀的比例，它影響到作物產(chǎn)量和化肥施用效率。從2002到2017年，中國(guó)和其他8個(gè)國(guó)家的氮磷鉀化肥施用比例分別發(fā)生了不同方向的變化（表1）。由表1可見(jiàn)，中國(guó)氮磷鉀化肥消費(fèi)比例從1∶0.42∶0.31變化到1∶0.52∶0.46，磷鉀比例有所增加，且磷肥比例高于鉀肥。根據(jù)大田作物小麥、玉米和水稻等氮磷鉀施用的合理比例大約為1∶0.5∶0.5［17-19］，可以認(rèn)為目前中國(guó)氮磷鉀施肥比例基本合理，需進(jìn)一步改善；德國(guó)、法國(guó)、英國(guó)的磷鉀比例比較接近，并不斷下降，且磷肥比例低于鉀肥，目前平均約為1∶0.19∶0.26，荷蘭的磷鉀比例更低，從2002年的1∶0.16∶0.18下降到2017年的1∶0.03∶0.10；美國(guó)和加拿大的氮磷鉀比例變化不大，目前分別為1∶0.36∶0.40和1∶0.41∶0.17；美國(guó)的磷肥比例低于鉀肥，加拿大則相反；日本和韓國(guó)的磷鉀比例比中國(guó)高得多，但有下降趨勢(shì)，目前分別是1∶0.89∶0.81和1∶0.63∶0.65，其中日本的磷肥比例比韓國(guó)高，接近氮肥比例。

表1 中國(guó)及8個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家2002～2017年氮磷鉀比例（N∶P∶K）變化

各國(guó)不同的氮磷鉀消費(fèi)模式反映了各自的農(nóng)業(yè)發(fā)展特點(diǎn)。中國(guó)自改革開(kāi)放以來(lái)，為保持糧食增產(chǎn)高產(chǎn)，化肥投入不斷加大，特別是1∶1∶1型氮磷鉀復(fù)合肥用量快速增加，磷鉀比例持續(xù)上升。歐洲國(guó)家磷肥和鉀肥的比例最低，并不斷下降，可能與他們有機(jī)肥大量投入和秸稈還田有密切關(guān)系，還與歐洲國(guó)家施用磷鉀肥的歷史早于氮肥以及對(duì)磷肥施用的環(huán)境要求嚴(yán)格有關(guān)。另外，荷蘭過(guò)低的磷鉀比例還可能與荷蘭的溫室和設(shè)施農(nóng)業(yè)最發(fā)達(dá)有關(guān)。荷蘭溫室面積約占世界溫室總面積的25%，其中，花卉生產(chǎn)占60%，果蔬類作物生產(chǎn)占40%。在荷蘭設(shè)施栽培中，無(wú)土栽培比例高達(dá)80%，設(shè)施園藝的無(wú)土栽培比例則達(dá)到90%［20］。無(wú)土栽培因?yàn)闆](méi)有土壤的固定作用使得磷鉀利用率大大提高。美國(guó)和加拿大磷鉀比例偏低除與較多有機(jī)肥投入有關(guān)外，也可能與其豐富的耕地資源及開(kāi)發(fā)歷史較短有關(guān)。日本和韓國(guó)的高磷高鉀可能與高產(chǎn)水稻種植面積占比大有關(guān)。各國(guó)化肥施用結(jié)構(gòu)差異的具體原因有待今后做進(jìn)一步的探討。

2.2 中國(guó)及8個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家化肥配置效率與綜合效率對(duì)比分析

2.2.1 化肥配置效率對(duì)比分析

化肥施用強(qiáng)度和養(yǎng)分配置直接影響農(nóng)作物產(chǎn)量。由于糧食作物是各國(guó)的主要農(nóng)作物，農(nóng)作物產(chǎn)量用糧食作物產(chǎn)量作代表。聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織數(shù)據(jù)庫(kù)中沒(méi)有分別給出各種糧食作物的化肥施用量，參照多項(xiàng)研究的做法［21-23］，在計(jì)算化肥施用效率時(shí)，用農(nóng)作物化肥施用強(qiáng)度代替糧食作物化肥施用強(qiáng)度。利用聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織提供的數(shù)據(jù)，計(jì)算中國(guó)及8個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家2002～2017年主要的3種糧食作物以收獲面積進(jìn)行加權(quán)平均的單位面積產(chǎn)量，并進(jìn)行3年滑動(dòng)平均，其變化趨勢(shì)見(jiàn)圖2。由圖2可見(jiàn)，2004年以來(lái)，各國(guó)糧食產(chǎn)量呈幾乎平行緩慢上升的趨勢(shì)。根據(jù)相近性原則，分別按荷蘭，德國(guó)、法國(guó)、英國(guó)，中國(guó)、美國(guó)、日本、韓國(guó)，加拿大4組分為糧食高產(chǎn)、次高產(chǎn)、中產(chǎn)和低產(chǎn)4個(gè)類型，各類型的國(guó)家數(shù)目基本上呈兩頭小中間大的偏正態(tài)分布。

根據(jù)式（1）～（3），使用糧食產(chǎn)量和氮磷鉀化肥施用強(qiáng)度數(shù)據(jù)，計(jì)算得到中國(guó)和8個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家2002～2017年的化肥配置效率，然后進(jìn)行3年滑動(dòng)平均，得到各國(guó)化肥配置效率變化趨勢(shì)（圖3）。

由圖3可見(jiàn)，各國(guó)的化肥配置效率呈現(xiàn)不同程度的動(dòng)態(tài)波動(dòng)變化，與糧食產(chǎn)量變化相比，層級(jí)分化不太明顯。化肥配置效率的變化與糧食產(chǎn)量、化肥施用強(qiáng)度和化肥施用結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。中國(guó)化肥配置效率呈先降后稍升至平穩(wěn)變化趨勢(shì)，這是因?yàn)橹袊?guó)的化肥施用強(qiáng)度和糧食產(chǎn)量皆呈平穩(wěn)變化；荷蘭、日本和韓國(guó)呈明顯的波動(dòng)上升趨勢(shì)，特別是荷蘭的上升幅度最大，這是由于這些國(guó)家自2002年以來(lái)化肥施用強(qiáng)度下降比較明顯。法國(guó)則是呈先上升后下降的弧形變化，其他國(guó)家呈小幅波動(dòng)平穩(wěn)變化。就近3年（2015～2017）平均來(lái)說(shuō)，中國(guó)、德國(guó)、法國(guó)、英國(guó)、荷蘭、美國(guó)、加拿大、日本、韓國(guó)的化肥配置效率分別為0.74、0.86、0.87、0.71、0.90、0.87、0.91、0.80、0.80，根據(jù)效率分類，中國(guó)和英國(guó)，韓國(guó)、日本、德國(guó)、法國(guó)和美國(guó)，荷蘭和加拿大的化肥施用分別屬于中、次高、高效率類型。由于加拿大施肥強(qiáng)度最低，雖然糧食產(chǎn)量最低，化肥配置效率卻最高；英國(guó)因?yàn)檩^高的化肥施用強(qiáng)度，即使糧食產(chǎn)量為次高，化肥配置效率為最低。中國(guó)由于化肥施用強(qiáng)度低于英國(guó)，化肥配置效率比其稍高。

2.2.2 化肥綜合效率對(duì)比分析

化肥配置效率沒(méi)有考慮糧食產(chǎn)量的規(guī)模效應(yīng)，使得糧食產(chǎn)量最低的加拿大化肥效率最高。可見(jiàn)，化肥配置效率在反映效率的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值和示范引導(dǎo)方面存在缺陷，化肥綜合效率則能較好地彌補(bǔ)這一不足。根據(jù)式（4）、式（5），計(jì)算中國(guó)及8個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家2002～2017年化肥綜合效率，并進(jìn)行3年滑動(dòng)平均，得出9個(gè)國(guó)家化肥綜合效率變化趨勢(shì)（圖4）。

由圖4可見(jiàn)，由于受糧食產(chǎn)量的影響，9個(gè)國(guó)家化肥綜合效率的層次性較化肥配置效率明顯改善。除荷蘭呈明顯的上升趨勢(shì)外，其他各國(guó)基本在水平方向上呈不同程度的小幅度波動(dòng)變化。由于加拿大的糧食產(chǎn)量最低，2017年約是中國(guó)的53%、英國(guó)的45%、荷蘭的37%，其化肥綜合效率最小，荷蘭2015～2017年化肥綜合效率上升至最高。中國(guó)、德國(guó)、法國(guó)、英國(guó)、荷蘭、美國(guó)、加拿大、日本、韓國(guó)的化肥綜合效率近3年平均值分別為0.72、0.86、0.83、0.78、0.94、0.80、0.61、0.76、0.79。按照化肥效率分類，加拿大，中國(guó)、日本、英國(guó)和韓國(guó)，德國(guó)、法國(guó)和美國(guó)，荷蘭4組分別屬于低、中等、次高、高效率4個(gè)類型。荷蘭是糧食生產(chǎn)高投入、高產(chǎn)出，綜合效率最高；加拿大為低投入、低產(chǎn)出，綜合效率最低；中國(guó)則是次高投入、中產(chǎn)出，綜合效率中等。因此，化肥綜合效率較好地反映了各國(guó)化肥施用效率的實(shí)際情況，有助于全面認(rèn)識(shí)化肥在糧食生產(chǎn)中的作用和價(jià)值。

另外，糧食生產(chǎn)不僅要考慮化肥投入產(chǎn)出的效率，還要考慮化肥投入對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響，才能做到農(nóng)業(yè)高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展。若以中國(guó)生態(tài)鄉(xiāng)鎮(zhèn)建設(shè)所規(guī)定的化肥施用強(qiáng)度小于250 kg/hm2的約束性指標(biāo)和國(guó)際上公認(rèn)的化肥安全施用上限225 kg/hm2為參考，確定化肥施用是否對(duì)生態(tài)環(huán)境可能產(chǎn)生不利的影響［24］，綜合比較化肥投入產(chǎn)出情況，9個(gè)國(guó)家中法國(guó)和德國(guó)是化肥施用量適中、環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)小、糧食產(chǎn)量高、綜合效率佳的國(guó)家。

3 討論

從糧食生產(chǎn)化肥施用效率和農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù)的角度綜合考慮，法國(guó)和德國(guó)的生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展走在了發(fā)達(dá)國(guó)家的前列。法國(guó)是歐盟最大的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)國(guó)，糧食產(chǎn)量超過(guò)歐盟地區(qū)糧食作物總產(chǎn)量的五分之一，也是世界第一大農(nóng)產(chǎn)品加工品出口國(guó)［25］。法國(guó)自1980年代就采取多種農(nóng)業(yè)增產(chǎn)措施以逐漸改進(jìn)生產(chǎn)方式，例如培育和推廣高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和抗病蟲(chóng)害、抗逆性強(qiáng)的農(nóng)作物品種；通過(guò)土地休耕、輪作等途徑恢復(fù)并培育土壤肥力；發(fā)展生物肥料、生物固氮技術(shù)和生物防治病蟲(chóng)害技術(shù)等［26］。為了減少化肥面源污染，1981年法國(guó)正式將生態(tài)農(nóng)業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)寫(xiě)入法律，1985年又做出法律規(guī)定，正式命名為生態(tài)農(nóng)業(yè)（簡(jiǎn)稱AB），出臺(tái)AB標(biāo)識(shí)，生態(tài)農(nóng)業(yè)由此走上了發(fā)展的快車道，一套完整的農(nóng)業(yè)管理體系隨之建立，從而推動(dòng)法國(guó)成為歐洲第一生態(tài)農(nóng)業(yè)大國(guó)［27］。同樣，德國(guó)在歐盟1991年頒布《硝酸鹽指令》后為發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)和防治面源污染，對(duì)化肥的施用和管理相當(dāng)嚴(yán)格［28］。德國(guó)的生態(tài)農(nóng)業(yè)在歐洲頗有特色，其糧食、蔬菜、水果、牛奶、豬肉等主要農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)基本上實(shí)現(xiàn)了生態(tài)化，構(gòu)建了標(biāo)準(zhǔn)化的農(nóng)產(chǎn)品技術(shù)體系，盡量不使用化肥、農(nóng)藥，積極推廣施用有機(jī)肥料，提升農(nóng)產(chǎn)品的附加值［29］。因此借鑒法國(guó)和德國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)有利于促進(jìn)中國(guó)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

歐洲國(guó)家磷肥和鉀肥的比例偏低有其歷史和現(xiàn)實(shí)背景，中國(guó)不宜盲目借鑒。中國(guó)目前的氮磷鉀1∶0.52∶0.46的比例較為合適，但應(yīng)關(guān)注磷鉀比例的上升趨勢(shì)。根據(jù)發(fā)達(dá)國(guó)家磷鉀比例下降的趨勢(shì)，今后中國(guó)的化肥配置可參考美國(guó)氮磷鉀比例，隨著制肥和施肥技術(shù)的提高以及有機(jī)肥的增加，可朝著1∶0.4∶0.4的方向發(fā)展。與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，中國(guó)化肥施用強(qiáng)度高、效率低，化肥減量增效要靠生態(tài)友好型技術(shù)的支撐和相關(guān)政策和制度的保障。因此，中國(guó)要運(yùn)用法律和政策手段規(guī)范肥料的施用，制定生態(tài)農(nóng)業(yè)法律和長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃，建立標(biāo)準(zhǔn)化的農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)和加工技術(shù)體系等，堅(jiān)持技術(shù)指標(biāo)的高標(biāo)準(zhǔn)和前瞻性。政府要在發(fā)展規(guī)劃方面積極作為，向市場(chǎng)發(fā)出積極信號(hào)，引導(dǎo)社會(huì)資源向生態(tài)農(nóng)業(yè)聚集。另外，8個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家的復(fù)種指數(shù)均比中國(guó)低，一般為0.5～0.8，大多相對(duì)穩(wěn)定，荷蘭、日本和韓國(guó)的復(fù)種指數(shù)還有下降趨勢(shì)。而中國(guó)約為1.3，且有升高的趨勢(shì)。中國(guó)復(fù)種指數(shù)區(qū)域差異大，如河南、山東、江蘇、海南、廣東、廣西和福建等省份，復(fù)種指數(shù)高，其單位面積耕地的化肥施用強(qiáng)度更高。所以，中國(guó)不同復(fù)種指數(shù)地區(qū)應(yīng)采取不同的減肥增效政策和措施。

本研究計(jì)算出來(lái)的化肥配置效率與使用DEA方法的計(jì)算結(jié)果相比，平均相對(duì)誤差約4%，兩者每年各國(guó)之間效率數(shù)值的變化趨勢(shì)有很強(qiáng)的相似性，2種方法計(jì)算的各國(guó)之間的平均化肥配置效率的相關(guān)系數(shù)約為0.99，各國(guó)之間的效率值排序也基本一致，有些年份完全相同。說(shuō)明筆者建立的化肥配置效率模型具有一定的科學(xué)性和簡(jiǎn)單的實(shí)用性。化肥配置效率測(cè)算模型的意義不僅在于考慮化肥施用的數(shù)量，還考慮化肥施用的種類，即氮磷鉀等肥料的配置情況。該模型提供了一種多種肥料投入，特別是在量綱不一致的情況下，計(jì)算總效率的有效簡(jiǎn)便方法。從計(jì)算思路來(lái)看，它不僅用于化肥配置效率的測(cè)算，還可用于其他方面資源配置多投入、單產(chǎn)出的生產(chǎn)效率測(cè)算。

4 結(jié)論

（1）2002～2017年中國(guó)、德國(guó)、法國(guó)、英國(guó)、荷蘭、美國(guó)、加拿大、日本和韓國(guó)的農(nóng)業(yè)化肥施用強(qiáng)度為100～650 kg/hm2，并有聚集的趨勢(shì)。2015～2017年荷蘭的化肥施用強(qiáng)度最大，3年均值為557 kg/hm2，加拿大最小，為129 kg/hm2，中國(guó)居于中間，為315 kg/hm2。中國(guó)磷鉀肥施用呈上升趨勢(shì)，目前N∶P∶K為1∶0.52∶0.46，養(yǎng)分配置基本合理，仍需改善；德國(guó)、法國(guó)、英國(guó)氮磷鉀比例相近，呈下降趨勢(shì)，目前平均約為1∶0.17∶0.24，荷蘭的磷鉀比例更低；美國(guó)和加拿大的氮磷鉀比例變化不大，兩國(guó)氮磷比例相近，為1∶（0.36～0.41）；日本和韓國(guó)的磷鉀比例遠(yuǎn)高于中國(guó)，近年稍有下降。各國(guó)不同的氮磷鉀消費(fèi)模式與其農(nóng)業(yè)發(fā)展特點(diǎn)有關(guān)。

（2）2002～2017年各國(guó)化肥施用綜合效率除荷蘭明顯上升外，其他各國(guó)基本在水平方向上小幅度波動(dòng)變化。中國(guó)、德國(guó)、法國(guó)、英國(guó)、荷國(guó)、美國(guó)、加拿大、日本、韓國(guó)2015～2017年平均化肥綜合效率分別為0.72、0.86、0.83、0.78、0.94、0.80、0.61、0.76、0.79。中國(guó)化肥施用是次高投入、中產(chǎn)出，綜合效率中等；荷蘭是高投入、高產(chǎn)出，綜合效率最高；加拿大為低投入、低產(chǎn)出，綜合效率最低；法國(guó)和德國(guó)為投入中等、產(chǎn)出高，綜合效率高、環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)小，可為中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)建設(shè)提供借鑒。

本研究提出的化肥配置效率模型簡(jiǎn)單實(shí)用，計(jì)算結(jié)果與使用DEA方法的結(jié)果基本一致，比較準(zhǔn)確地反映了糧食生產(chǎn)中多種化肥投入的效率。