江蘇省化肥施用強(qiáng)度時(shí)空演變及差異分析

宋知遠(yuǎn)　孫曉玲 許雅婷　周子陽(yáng)　胡乃娟

摘要 [目的]研究江蘇省化肥施用規(guī)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(nóng)作物播種面積為原始數(shù)據(jù)，計(jì)算得到該時(shí)期江蘇省化肥施用強(qiáng)度，并在此基礎(chǔ)上計(jì)算化肥施用的變異系數(shù)及泰爾指數(shù)以研究其時(shí)空變化。[結(jié)果]江蘇省化肥施用強(qiáng)度經(jīng)歷了受城鎮(zhèn)化影響上升后受農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)及相關(guān)政策影響下降的過(guò)程，在2007年達(dá)到最大值，為463.40 kg/hm2；變異系數(shù)與泰爾指數(shù)變化趨勢(shì)基本相同，2000—2014年逐年上升，近年有下降趨勢(shì)，表明江蘇省化肥施用強(qiáng)度區(qū)域差異經(jīng)歷了一個(gè)先上升后下降的過(guò)程；江蘇省化肥施用強(qiáng)度受自然條件、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展及農(nóng)業(yè)發(fā)展水平影響在空間上呈“北高南低”的特征；隨著時(shí)間延長(zhǎng)，大多數(shù)城市的化肥施用強(qiáng)度逐漸下降。[結(jié)論]從發(fā)展節(jié)肥技術(shù)、加快推進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化、加強(qiáng)政府引導(dǎo)3方面提出化肥減量的建議。

關(guān)鍵詞 化肥施用量；化肥施用強(qiáng)度；時(shí)空演變；江蘇省

中圖分類(lèi)號(hào) S143 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 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(nóng)業(yè)生產(chǎn)要素極大地促進(jìn)了我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展。王祖力等[1]研究表明，1978—2006年化肥投入對(duì)糧食產(chǎn)量增長(zhǎng)的彈性值為0.20，貢獻(xiàn)率達(dá)56.81%，是所有投入要素中貢獻(xiàn)最大的一項(xiàng)；房麗萍等[2]研究發(fā)現(xiàn)，1978—2010年化肥投入對(duì)糧食產(chǎn)量增長(zhǎng)的彈性值為0.18，貢獻(xiàn)率達(dá)20.79%，化肥仍是影響糧食增產(chǎn)的重要因素。但在我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中存在化肥利用率不高的問(wèn)題，導(dǎo)致嚴(yán)重的面源污染，威脅著我國(guó)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

化肥施用的時(shí)空變化能夠說(shuō)明化肥施用規(guī)律，并為減少化肥施用提供指導(dǎo)。我國(guó)學(xué)者從社會(huì)經(jīng)濟(jì)、農(nóng)業(yè)技術(shù)以及自然條件等方面利用多種方法在全國(guó)或省域尺度對(duì)化肥施用情況進(jìn)行了研究。陳同斌等[3]利用1990—1998年我國(guó)各地化肥施用量和糧食產(chǎn)量數(shù)據(jù)，計(jì)算了我國(guó)各地區(qū)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(nóng)地面積、作物播種面積等數(shù)據(jù)，通過(guò)空間自相關(guān)及冷熱點(diǎn)等分析方法，對(duì)近年來(lái)我國(guó)各地區(qū)施肥總量與單位農(nóng)地化肥施用負(fù)荷的時(shí)空演變特征及驅(qū)動(dòng)因子進(jìn)行了分析；潘丹[5]采用2004—2011年31個(gè)省（市、區(qū)）的數(shù)據(jù)，對(duì)我國(guó)化肥消費(fèi)強(qiáng)度變化的驅(qū)動(dòng)效應(yīng)進(jìn)行了測(cè)度和時(shí)空差異比較，并進(jìn)一步對(duì)影響化肥消費(fèi)強(qiáng)度變化的因素進(jìn)行了實(shí)證分析；耿仲鐘等[6]采用錫爾分解方法考察了2004—2013年我國(guó)不同地區(qū)化肥施用強(qiáng)度的區(qū)域差異特征及其變化規(guī)律，并進(jìn)一步分析其收斂性；劉欽普[7]根據(jù)大田作物氮磷鉀1.0∶0.5∶0.5的養(yǎng)分要求，建立了氮磷鉀化肥施用環(huán)境安全閾值模型，對(duì)我國(guó)化肥施用強(qiáng)度和環(huán)境安全閾值的時(shí)空變化及施肥合理性進(jìn)行了研究。趙大偉等[8]從空間和時(shí)間雙重維度對(duì)黑龍江省黑土帶地區(qū)化肥施用量的成因、趨勢(shì)進(jìn)行分析，利用非平穩(wěn)時(shí)間序列加法模型對(duì)化肥施用量進(jìn)行了預(yù)測(cè)；經(jīng)陽(yáng)等[9]運(yùn)用ESDA空間相關(guān)分析理論，結(jié)合GIS技術(shù)和GWR模型，探討了2000—2010年江西省農(nóng)業(yè)化肥施用的地域格局變化規(guī)律及其驅(qū)動(dòng)機(jī)制。

目前研究者運(yùn)用不同的方法對(duì)化肥施用量及化肥施用強(qiáng)度的時(shí)空演變進(jìn)行了分析，但研究多以全國(guó)為研究范圍，結(jié)果及分析相對(duì)宏觀(guān)，對(duì)小范圍區(qū)域的研究較少。江蘇省是我國(guó)農(nóng)業(yè)大省，2016年農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值僅次于山東、河南，位居全國(guó)第3，農(nóng)業(yè)發(fā)展迅速。但江蘇省農(nóng)業(yè)化肥施用量在2009年達(dá)到最大值335.44萬(wàn)t后一直呈下降趨勢(shì)，2016年化肥施用量為312.5萬(wàn)t。研究江蘇省化肥施用強(qiáng)度時(shí)空格局的變化不僅能夠?qū)适┯们闆r有更深入的了解，并為進(jìn)一步減少化肥施用量提出建議，對(duì)我國(guó)其他省市的化肥減量也極具指導(dǎo)意義。筆者以江蘇省為研究對(duì)象，利用變異系數(shù)法及泰爾指數(shù)對(duì)其化肥施用強(qiáng)度進(jìn)行時(shí)空演變測(cè)算，結(jié)合社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展等方面的情況對(duì)測(cè)算結(jié)果進(jìn)行解釋說(shuō)明，并為進(jìn)一步推進(jìn)化肥減量提出了建議。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

以江蘇省13個(gè)市為研究對(duì)象，研究2000—2016年江蘇省各市化肥施用強(qiáng)度的時(shí)空演變和差異性。研究數(shù)據(jù)主要來(lái)源于《江蘇省統(tǒng)計(jì)年鑒》，2005與2006年數(shù)據(jù)依據(jù)江蘇省13個(gè)市統(tǒng)計(jì)年鑒進(jìn)行修正。

1.2 研究方法

1.2.1 化肥施用強(qiáng)度計(jì)算。

化肥施用強(qiáng)度是指在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中農(nóng)作物單位播種面積實(shí)際施用的化肥量，計(jì)算公式：

AF=TF/Y

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

1.2.2 變異系數(shù)法。

變異系數(shù)是衡量區(qū)域某一要素相對(duì)差異的常用指標(biāo)，能夠體現(xiàn)各市化肥施用強(qiáng)度的樣本值相對(duì)于江蘇省均值的偏離水平[10]。變異系數(shù)越大說(shuō)明江蘇省各市化肥施用強(qiáng)度的差異越大，反之，則差異越小，其計(jì)算公式：

St=ni=1（Xit-t）2n

Vt=St/

式中，St為標(biāo)準(zhǔn)差；Xit為第i個(gè)市在t年的化肥施用強(qiáng)度；t為t年的江蘇省化肥施用強(qiáng)度；n為市的個(gè)數(shù)，為13；Vt為變異系數(shù)。

1.2.3 泰爾指數(shù)。

泰爾指數(shù)可用來(lái)衡量區(qū)域某一要素差異水平，其值越大，說(shuō)明地區(qū)間不平衡程度越大，反之，則地區(qū)間不平衡程度越小[11]。運(yùn)用泰爾指數(shù)測(cè)度江蘇省各市化肥施用強(qiáng)度的空間差異，其計(jì)算公式：

式中，T為泰爾指數(shù)；Pi、Xi分別代表第i個(gè)市的農(nóng)作物播種面積和化肥施用強(qiáng)度；P、分別代表江蘇省農(nóng)作物播種面積和江蘇省化肥施用強(qiáng)度。

2 結(jié)果與分析

2.1 化肥施用強(qiáng)度

根據(jù)統(tǒng)計(jì)年鑒數(shù)據(jù)計(jì)算得到2000—2016年江蘇省13個(gè)市的化肥施用強(qiáng)度，結(jié)果見(jiàn)表1。由表1可知，2000—2016年江蘇省化肥施用強(qiáng)度為404～463 kg/hm2。

2.2 化肥施用強(qiáng)度時(shí)序演變

由圖1可知，2000—2016年江蘇省化肥施用強(qiáng)度經(jīng)歷了逐步上升和快速下降2個(gè)階段，并在2007年達(dá)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(qiáng)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(gè)階段化肥施用強(qiáng)度增長(zhǎng)較迅速，而2001—2005年增長(zhǎng)較平緩。這一時(shí)期由于全國(guó)及江蘇省城鎮(zhèn)化及工業(yè)化的快速推進(jìn)，勞動(dòng)力轉(zhuǎn)移明顯，農(nóng)戶(hù)在農(nóng)地經(jīng)營(yíng)上更為粗放，更依賴(lài)通過(guò)施用化肥而非精耕細(xì)作來(lái)達(dá)到增產(chǎn)的目標(biāo)。第2階段為2008—2016年，化肥施用強(qiáng)度持續(xù)快速下降，由448.30 kg/hm2減少到403.65 kg/hm2。這一時(shí)期，江蘇省農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整不斷推進(jìn)，農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化，化肥施用強(qiáng)度也隨之降低。杜華章等[12]對(duì)江蘇省農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整進(jìn)行研究，結(jié)果表明，江蘇省種植業(yè)、林業(yè)、畜牧業(yè)以及漁業(yè)的區(qū)位商在2006年均有顯著變化并在之后的年份趨于穩(wěn)定，可以作為2008年化肥施用強(qiáng)度降低的一個(gè)重要佐證。另一方面，國(guó)家及江蘇省政府對(duì)于農(nóng)村生態(tài)文明以及農(nóng)業(yè)面源污染問(wèn)題的重視程度不斷增加。2008年以來(lái)的中央一號(hào)文件多次明確提到了化肥污染治理問(wèn)題，江蘇省在2005年開(kāi)始全面推行測(cè)土配方施肥，隨后又推出一系列關(guān)于農(nóng)村環(huán)境治理與有機(jī)肥推廣的政策，對(duì)隨后年份化肥施用強(qiáng)度的變化起到了明顯作用。

2.3 化肥施用強(qiáng)度空間差異時(shí)序演變

運(yùn)用變異系數(shù)和泰爾指數(shù)對(duì)江蘇省化肥施用強(qiáng)度的空間差異進(jìn)行定量測(cè)度和對(duì)比分析，結(jié)果見(jiàn)圖2。由圖2可知，2000—2016年江蘇省化肥施用強(qiáng)度變異系數(shù)和泰爾指數(shù)變化程度較為一致，2000—2014年均呈波動(dòng)上升，2015、2016年略有下降，即江蘇省化肥施用強(qiáng)度的空間差異逐步擴(kuò)大，但在以后年份有持續(xù)下降的可能。從變異系數(shù)看，2000—2004年變異系數(shù)波動(dòng)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(xiàn)小的下降；2005—2011年增長(zhǎng)較快，從0.21增長(zhǎng)至0.32；2012年到2014年變異系數(shù)則增長(zhǎng)緩慢，增加了0.01；2014年以后變異系數(shù)下降0.02。從泰爾指數(shù)看，2000—2004年泰爾指數(shù)有所波動(dòng)，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(xiàn)小的下降；2005—2011年增長(zhǎng)明顯，從0.010增長(zhǎng)至0.018；2012—2014年變異系數(shù)增長(zhǎng)緩慢且有略微下降；2014年以后變泰爾指數(shù)由0.190下降至0.170。

2.4 化肥施用強(qiáng)度空間分異

由圖3可知，2000—2016年，江蘇省各個(gè)市區(qū)的化肥施用強(qiáng)度除少數(shù)城市外均出現(xiàn)較大幅度的下降，尤其是蘇南（南京、蘇州、常州、鎮(zhèn)江）、蘇中地區(qū)（南通、泰州）下降明顯。從空間范圍看，江蘇省化肥施用強(qiáng)度變化區(qū)域特征明顯?；适┯脧?qiáng)度由南向北逐漸增強(qiáng)，呈“北高南低”的特征?；适┯脧?qiáng)度較大的城市基本分布在蘇北區(qū)域范圍內(nèi)，化肥施用強(qiáng)度較小的城市主要分布在蘇南區(qū)域范圍內(nèi)，而蘇中地區(qū)則經(jīng)歷了從強(qiáng)到弱的顯著變化。這種差異來(lái)源于江蘇省地區(qū)間資源環(huán)境、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、農(nóng)業(yè)技術(shù)進(jìn)步以及農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的不同。從資源環(huán)境看，江蘇省耕地主要分布在蘇北地區(qū)，2016年蘇北地區(qū)農(nóng)業(yè)播種面積占江蘇省播種總面積的60.73%，與此同時(shí)蘇北地區(qū)的農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化水平與蘇南、蘇中地區(qū)還有一定差距，這使得蘇北地區(qū)化肥施用強(qiáng)度較高。從社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展角度看，環(huán)境庫(kù)茲涅茲“倒U型”曲線(xiàn)[13]可作為該原因的一個(gè)重要理論基礎(chǔ)，鄭微微等[14]研究表明社會(huì)經(jīng)濟(jì)是影響化肥施用強(qiáng)度的一個(gè)重要因素。社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的提升帶來(lái)的另一個(gè)變化是居民對(duì)于農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)需求的提升。江蘇省三大區(qū)域從北至南社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不斷提高，尤其是蘇南地區(qū)地處長(zhǎng)江三角洲，靠近上海，經(jīng)濟(jì)發(fā)展快，對(duì)化肥施用強(qiáng)度的降低起到了關(guān)鍵性作用。從農(nóng)業(yè)發(fā)展水平看，江蘇省農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化水平基本上呈北低南高的狀態(tài)[15]，與化肥施用強(qiáng)度的空間變化相反。2016年蘇南地區(qū)農(nóng)作物播種面積僅占江蘇省的14.45%，但農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值占江蘇省的23%，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平高。農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化水平提升，設(shè)施農(nóng)業(yè)、都市農(nóng)業(yè)等新型農(nóng)業(yè)形式出現(xiàn)，農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷調(diào)整，使農(nóng)業(yè)集生產(chǎn)、生態(tài)、生活功能于一身，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)于化肥的需求量也有所降低。

江蘇省各城市化肥施用強(qiáng)度變化也有所不同，無(wú)錫、揚(yáng)州、連云港、淮安、宿遷的化肥施用強(qiáng)度均出現(xiàn)了增長(zhǎng)（增長(zhǎng)率>0）。無(wú)錫、鎮(zhèn)江、徐州、連云港、鹽城的化肥施用強(qiáng)度均經(jīng)歷了先上升后下降的過(guò)程，2006年達(dá)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(qiáng)度變化具有一致性。其中，連云港與徐州的化肥施用強(qiáng)度在2016年達(dá)547.08和547.06 kg/hm2，化肥施用強(qiáng)度較大。揚(yáng)州、淮安及宿遷的化肥施用強(qiáng)度在各年份間波動(dòng)上升，最終化肥施用量較2000年均有大幅度的增加。揚(yáng)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(zhèn)江及南通、泰州的化肥施用強(qiáng)度下降明顯。其中，南京、蘇州及泰州的化肥施用強(qiáng)度下降相對(duì)較大，而蘇州及泰州施用強(qiáng)度變化均超過(guò)200 kg/hm2。

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié)論

（1）江蘇省整體化肥施用強(qiáng)度先增加后減?。?000—2007年化肥施用強(qiáng)度受城鎮(zhèn)化農(nóng)業(yè)從業(yè)人口轉(zhuǎn)移影響逐漸增加，2008—2016年化肥施用強(qiáng)度受農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及相關(guān)政策影響逐漸減小。

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

（3）江蘇省化肥施用強(qiáng)度在空間上呈“北高南低”的特征，主要受各區(qū)域之間自然資源稟賦、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展及農(nóng)業(yè)發(fā)展水平的影響。隨著時(shí)間的變化，無(wú)錫、揚(yáng)州、連云港、淮安、宿遷化肥施用強(qiáng)度有所增長(zhǎng)，而其余城市化肥施用強(qiáng)度均有不同程度的下降。

3.2 建議

（1）發(fā)展節(jié)肥技術(shù)。通過(guò)發(fā)展與推廣節(jié)肥技術(shù)提高化肥利用率。大力推廣測(cè)土施肥技術(shù)，對(duì)不同自然條件、不同生長(zhǎng)時(shí)期的作物需肥量進(jìn)行測(cè)定，按需施肥；注重有機(jī)肥與化肥的配施，實(shí)行秸稈、畜禽糞便等廢物的資源化利用，將其作為有機(jī)肥料施用，增強(qiáng)土壤肥力，防止土壤板結(jié)。

（2）加快推進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化。加強(qiáng)農(nóng)田基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與農(nóng)業(yè)技術(shù)投入，降低農(nóng)業(yè)對(duì)自然環(huán)境的依賴(lài)；調(diào)整農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，促進(jìn)農(nóng)林牧漁綜合發(fā)展，減少高耗肥農(nóng)作物種植面積；促進(jìn)農(nóng)業(yè)一二三產(chǎn)融合，發(fā)展有機(jī)農(nóng)業(yè)、都市農(nóng)業(yè)、觀(guān)光農(nóng)業(yè)等新型農(nóng)業(yè)形式，增加農(nóng)業(yè)附加值，減少農(nóng)業(yè)增效對(duì)化肥的依賴(lài)程度。

（3）強(qiáng)化政府引導(dǎo)。政府應(yīng)完善相關(guān)法律法規(guī)，確定化肥減量的目標(biāo)、措施等，為化肥減量提供強(qiáng)制性的依據(jù)；制定相關(guān)方面的政策，通過(guò)補(bǔ)貼等方式促進(jìn)農(nóng)業(yè)從業(yè)者對(duì)化肥減量的積極性；通過(guò)農(nóng)業(yè)推廣部門(mén)與農(nóng)戶(hù)連接，推廣測(cè)土施肥、有機(jī)肥化肥配施等技術(shù)。

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