中国化肥施用强度地区差异分析

□文/徐晨阳 张复宏 刘素洁

（1.山东农业大学经济管理学院山东·泰安；2.大连海洋大学辽宁·大连）

［提要］本文收集2010～2020年中国省级层级化肥施用量，并且依据Dagum（1997）曾提出来的基尼系数以及按子群分解办法，研究分析我国化肥施用量的地区差异及其演变态势。实证结果显示：中国化肥施用量在地区分布上呈现明显的非均衡特征；在2015年前，中国化肥施用量的地区差异呈现增大趋势，2015年后逐渐出现降低态势，但是不怎么明显；通过使用基尼系数以及相关的子群分解办法来分解中国各个不同地区化肥的使用情况，从研究结果可以看出，不同地区之间的差异对相关的差距贡献率存在先降再升的态势，地区之间差距贡献率并不存在明显的变动，而超变密度贡献率表现为上涨的趋势。

一、引言

中国在近些年间取得了连年的农作物丰收，其中化肥发挥着关键的效用。然而，因为种植上的不同习惯以及其他各方面的相关要素，农村存在过度使用化肥的现象，生态环境被严重地破坏。农业部门在2015年指出要采取“2020年为止化肥的施用量增长率为0的相关行动”，并指出必须提升化肥的使用效率，降低化肥的使用量水平。《国家乡村振兴战略规划（2018年至2022年）》明确指出，必须“推动农业健康化生产”并且“极力降低化肥使用量”。依据我国2010～2020年期间各省化肥施用方面的相关数据，以时空的维度作为出发点来分析化肥的施用状况，总结中国化肥使用地区差异的具体情况与特点，这对于中国今后在农作物种植经营以及化肥政策方面的活动带来一定的参考与借鉴。

对相关的文献资料进行整理之后，可将我国有关化肥的研究划分成三大类：

第一，化肥使用现实状况的评估研究。我国的王宝义学者（2017）等指出，我国在农业生产上存在对于农膜、农药以及化肥的过分依赖问题，这三种农业用品的使用量整体上表现为不断增加的态势；它们融合在地下水当中，对于当地水质造成了严重的污染，并进一步地影响着生态环境与人类的生命安全。高莹（2021）研究发现，1987～2013年陕西省化肥施用量、施用强度整体呈现递增趋势，而2013年之后全省化肥施用量、施用强度稳中有降。1987～2016年氮肥比例呈下降趋势，而磷肥和钾肥比例稳步提高，氮磷钾施用比例由1987年的1∶0.2∶0.06逐步调整为2016年的1∶0.41∶0.46。根据陆彦学者（2016）等展开的相关研究可以看出，尽管张家港市的政府部门极力宣传减少化肥的使用量，使得农药化肥的总体用量存在一定程度的降低，然而根据深入调查可知，还存在少量的农业生产者继续根据以往的经验来施用农药化肥，这种情况并不符合安全标准。

第二，化肥施用强度时空分布特征研究。黄晓丹（2019）等学者对于全国30个省份在2006～2015年期间化肥使用状况的时空特征来展开地区性的差异研究各种，根据相关结果能够看出我国的东北以及中西部在农药化肥的使用量上有着明显的上升趋势，而我国的东部在使用量上表现出一定程度的降低；化肥农药使用平均量在整体差异上表现出明显的扩张趋势，并且地区之内的差异贡献要比地区之间更大。刘奇鑫（2021）等人研究发现成都平原研究区2010～2015年均氮和磷化肥施用强度总体处于120～360kg·hm2和60～180kg·hm2的中低风险强度。高风险强度主要分布在郫都、彭州、什邡、龙泉驿和金堂等粮（果）蔬种植区，相对低值区多分布在南部和东北部；氮和磷化肥施用强度的块金系数为66.17%和41.60%，其空间分布受结构性和随机性因素共同作用决定，呈中等空间自相关性。张利国（2021）等人研究发现，在空间上，该区域化肥施用强度空间集聚效应明显，沿海地区大部分表现为“高-高”集聚特征，内陆地区大部分表现为“低-低”集聚特征，沿海地区化肥施用强度总体高于内陆地区，化肥施用强度存在显著的空间正自相关性和时间滞后性。

第三，农药化肥污染的对策研究。马红伟（2021）认为，在展开农业生产经营活动时，必须要根据土壤的现实状况来科学合理地施用化肥，结合使用不同种类的化肥，可以实现化肥使用效果上的互补，以此来实现各类农产品的肥料需要，监管部门必须要加大监管力度，相关化肥科研部门还要引进和学习先进的化肥技术。高莹（2021）认为，为了确保作物产量的基础上，为有效实施面源污染环境风险管控，陕北可基本维持现有施肥强度，但在施肥结构上注意减氮增磷补钾，优化施肥结构。唐海容（2021）的观点是使用各种有效的技术，比如说三控施肥、防治病虫危害以及施用有机肥料等，并且对农药化肥的使用量进行合理控制，能够达到提高质量增加产量的目标，推动水稻作物生产可持续性的提升。杨亦扬（2021）据茶园土壤条件，并与主要生产的茶类的循环规律以及营养吸收特征相结合展开了相关研究，确定了茶叶种植园的化肥农业使用量限制标准，建成了有效的化肥农业减少施用量增加成效的相关技术体系。

根据上述研究可以得知，我国学者对于本国农村化肥农药的使用状况开展了各种有用的研究，通常将省或者是地级市作为研究的地区单位，但是对于全国层次化肥农药施用状况的时空差异研究与分析比较缺乏。本次研究活动从时空维度出发，根据2010～2020年期间的实际数据资料，对于我国各个省在化肥污染源头方面的组间与组内差异情况展开了相关的探讨与研究，并在一定程度上解释时空差异上存在的变化状况。

在对地区的差异状况进行分析时，通常采用相关的基尼系数法。一直到20世纪90年代末期，人们都觉得不能将相关的基尼系数进行分解。但是，Dagum学者在1997年制定了新型的基尼系数子群分解办法，由此改变了人们之前的看法。不同于相关的Seale指数分解办法，这种基尼系数方面的办法区分了三种不同的差距，即相关的超变密度、区间之内以及区间之间净值的差异。这种方法对于处理好区域差距存在的来源方面问题极为有效。由于这一分解办法具有明显的优势特征，因此本文选择使用相关的基尼系数来研究分析我国化肥用量的区域差异。以化肥用量为指标，作为化肥用量的排放指标，并根据东部、西部和西部地区，分解了三个地区化肥用量的区域差异。

二、方法与数据

（一）Dagum基尼系数及其按子群分解方法。依据Dagum学者（1997）研制出来的基尼系数以及子群分解方面的办法，所谓的基尼系数可以参考公式（1）中给出的相关式子，式中yji（yhr）代表的是j（h）区域之内任何一个省（直辖市、自治区，下同）的化肥施用量数量，是全国各省化肥施用量的平均数值，n代表的是全部省份的总数，k代表的是所划分的区域数量，符号nj（nh）代表的是j（h）区域之内的省数量。

在对具体的地区展开划分的时候，首先要根据区域之间二氧化碳排量水平的平均数值来排列好各个不同的地区。根据Dagum学者（1997）研制的基尼系数类型分解办法，能把这一系数划分成3个不同的方面：超变密度具有的贡献Gt、区域之间差异净值的贡献Gnb以及区域之内差异的贡献Gw，这三个部分符合式子Gt+Gnb+G=Gw，式子（2）与式子（3）代表的依次是j区域存在的区域之内基尼系数Gjj以及区域之内差异的贡献值Gw；而式子（4）与式子（5）代表的依次是j和h区域存在的区域之间基尼系数值Gjh以及区域之间净值差异的贡献值Gab；式子（6）代表的是超变密度具有的贡献值。

式中，Fj（Fh）依次是j（h）区域存在的累积密度方面的分布函数。而符号djh指的是区域之间化肥农药使用量存在的差异数值，可将其定义成j与h区域之中全部yji-yhr＞0的研究样本总数值的相关数学期望；符号pjh指的是所谓的超变一规矩，可将其定义成j与h区域之中全部yji-yhr＞0的研究样本总数值的相关数学期望。

（二）数据来源选择。调查对象设定成我国的30个省市（包括省、直辖市以及自治地区），由于获得相关数据时存在一定的困难，因此本次研究活动不包括港澳台以及西藏地区的相关内容。研究的时间范围限定在2006～2015年期间，研究的数据信息来自国家统计部门官网和2010～2019年期间我国的统计出版社发行的《中国统计年鉴》资料。

三、中国分省化肥施用强度区域差异时空分析

2010～2019年中国化肥总施用量由5561.69千克/公顷持续增加到6，022.62千克/公顷，再降低到5，403.58，施用量先持续增长，在2015年下达减量增效政策后，化肥施用量开始呈现下降趋势，化肥施用量的增加会给生态绿色农业的发展带来巨大的压力。我国农业部门在2015年明确指出“至2020年农药化肥的施用量达到0增长率”，并且尽可能提升化肥农药的使用效率，减少化肥施用量。部分省市减量工作显著，但仍处于高位施肥的状态，因此给我国化肥农药施用量降低的相关工作造成一定的困难，同时各个省市在农药化肥使用量水平上表现出明显的差异性，这便要求对各个不同地区农药化肥现实使用状况存在的时空差距展开详细的分析与讨论。

（一）东中西部三大地带的变化。从三大地带化肥施用强度情况看，以2015年为基准，2015年以前，东、中、西三大地带的化肥施用强度总体上呈现增长的态势，2015年以后逐渐呈现下降的趋势。其中，东部地区的化肥施用强度保持较高的态势，施肥强度始终处于首位，从2010年的3，888.18千克/公顷持续增加到2015年的4，161.34千克/公顷，再逐渐减少到2019年的3，901.29千克/公顷。西部地区增长波动较大，并在2015年的施肥总量达到4，299.63千克/公顷；中部地区的化肥施用总量上较低，整体处于上下波动的状态。（图1）

图1 2010～2019年三大地带化肥施用强度变化图

（二）各省份化肥施用强度的变化。从总量上看，2015年之前全国化肥施用强度整体上呈现出不断上升的趋势，在2015年达到最高值为12，045.06千克/公顷。从2015年以后整体上开始呈现下降的趋势。2010年，全国化肥施用强度前5名的省份依次为海南、天津、福建、广东、陕西，其化肥施用强度分别为556.89千克/公顷、556.10千克/公顷、533.03千克/公顷、524.45千克/公顷和470.16千克/公顷，占据我国肥料总体施用数量的24.4%。一直到2019年，肥料使用总体数量的前5个省转变成了北京、海南、福建、广东以及陕西，它们各自的肥料使用数量依次是697.09kg/公顷、684.14千克/公顷、664.44千克/公顷、518.18千克/公顷和490.11千克/公顷，占据我国肥料总体施用数量的28.1%。在2010～2019年的十年期间，山东、青海、天津、江苏以及湖北等不同省市在肥料使用数量上都存在一定程度的降低，而北京、福建、海南、新疆、宁夏、吉林、陕西、广西、云南这些省份化肥施用量都在增加。

（三）化肥施用均量区域差异。为更好地描绘中国各个地区在肥料使用数量上存在的差距，依据Dagum学者（1997）研制的基尼系数类型分解办法，分别根据我国的中东西部区域对于2010～2019年十年间肥料使用水平的相关基尼系数展开了测算。

1、肥料使用总量区域差距以及具体的演变态势。根据图2可得知，我国肥料使用强度的基尼系数在整体的变动走势上稳定性不足，在这十年期间存在多次上涨和下降。（图2）

图2 化肥施用强度总体地区差异演变图

同2010年相比2019年全国化肥施用强度基尼系数仍有增大的趋势，相对于2010年，2019年的化肥施用强度分布的地区差异年均增加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年波动比较大，在2018年中迅猛提升，处于样本观察期间以内的最大值0.205。因此，可以看出，中国肥料使用强度存在的区域差异表现出一定的扩张性。

2、化肥施用强度地区差异的分解

（1）肥料使用强度水平分布的区域之内差距。我国东北部的肥料使用强度区域差异样本考察期内整体呈现增长趋势，但是存在较大波动。相对于2010年来说，2019年的东部地区化肥施用强度的地区差异年均扩大了4.58%。从演变趋势上看，东部区域肥料使用强度水平区域差距的变动是较为显著的，在2010～2019年的十年之间出现数次的先降后涨的变动，2018年期间上升至极大值点0.17，一直处于波动的状态。中部地区的化肥施用强度地区差异样本考察期内整体波动较大。由2010年的0.157下降到2012年的0.107，在2013年达到最高值为0.158，随后又出现了下降，在2015年达到最小值为0.148。西部地区的化肥施用强度地区差异样本考察期内呈现波动较小的增长趋势，相对于2010年来说，2019年的西部地区化肥施用强度的地区差异年均扩大了3.55%。一直处于缓慢增长的状态。

（2）化肥施用强度分布的地区间差异。在抽样期间，化肥施用强度的区域差异呈现出波动的趋势。然而，东西部之间，中部和东部之间的区域差异均呈上升趋势，但中部和西部之间的差异有所减小。与2010年相比，2019年化肥之间的化肥施用强度差异较大。中西部地区和东部地区之间的年均分别下降8.07%和0.48%。中东部地区之间的地区差异每年增长1.61%。从化肥区域间差异的演变趋势看，中西部地区的差异在2015～2017年呈现出较大的波动趋势，先下降后增大，而其他地区的波动相对较小，但总体趋势呈下降趋势，并下降至2019年为0.007。西部与东部区域之间差距在调查时期之间的变动可以划分成两个不同的时期：第一个时期是2010～2015年期间，此时西部与东部区域差距表现为比较平滑的降低；第二个时期是2015～2019年期间，此时区域差距先出现后呈下降趋势反复上升，中部和东部地区之间的差异上下波动，总体差异相对稳定，近年来基本保持在0.026～0.04附近。

（3）化肥施用强度区域差异的来源和贡献率。在抽样期间，尽管区域间差异的贡献率没有明显波动，但始终高于区域内差异和高变密度的贡献率，相比较于2010年，在2015年的地区之间差距对于总体地区差距所产生的贡献率各年平均降低4.68%，相比较于2015年的地区之间差距对2019年整体区域差异的贡献率平均每年增长4.90%，超变量密度对整体区域差异的贡献率呈现明显的上升趋势。与2010年相比，2019年超变密度对整体区域差异的贡献率逐年增加6.78%，但区域内差异对整体区域差异的贡献率变化不大，但在样本期内呈上升趋势。与2010年相比，2019年区域内差异对整体区域差异的贡献率每年增长3.18%。

四、结论

利用2010～2019年《中国统计年鉴》以及国家统计局网站测算的各省化肥施用量，依照Dagum学者（1997）研制出的基尼系数类型分解办法，对我国肥料使用强度的区域差距进行了检验。研究活动的结果是：（一）从总量上看，2015年之前全国化肥施用强度整体上呈现出不断上升的趋势，在2015年达到最高值，为12，045.06千克/公顷。从2015年以后总体表现出逐渐降低的态势。（二）整体的基尼系数计算结果能够看出，我国肥料使用强度的区域差异存在逐渐增大的态势，同时上下存在的变动较为显著。（三）使用Dagum学者（1997）研制出的基尼系数类型分解办法，根据中西东部地区来分解我国肥料的使用强度，从相关结果中能够看出超变密度对于整体区域差距产生的贡献率表现出显著的上涨态势，区域内的差距对于整体区域差距产生的贡献率波动并不明显，然而在样本观察期间之内表现出上涨趋势，区域之间差距对于整体区域差距产生的贡献率表现出先降后涨的态势。

面对农业部发布的化肥使用零增长行动和化肥快速增长的双重压力，减少化肥，改善土壤的有效政策已成为亟待解决的问题。同时，由于中国不同地区的经济发展水平和化肥施用强度的巨大差异，应充分考虑各地区的实际发展情况。在制定化肥减量增效政策的过程中，应在完善化学肥料减量增效技术交流的同时，进一步完善有关制度。合理使用化肥，通过多种方式，大力提高施肥技术水平，减少化肥用量，提高使用效率。化肥增效后，尽量使用有机肥，避免浪费资源。