何 斌，鄭 華，黃 璜*，鄭華斌*，陳 燦（1湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，長(zhǎng)沙410128；2南方糧油作物協(xié)同創(chuàng)新中心，湖南長(zhǎng)沙410128；中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心/城市與區(qū)域生態(tài)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100085）

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中國(guó)不同耕地類型化肥施用環(huán)境成本估算
——以水田與旱地為例

何 斌1，2，鄭 華3，黃 璜1，2*，鄭華斌1，2*，陳 燦1，2
（1湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，長(zhǎng)沙410128；2南方糧油作物協(xié)同創(chuàng)新中心，湖南長(zhǎng)沙410128；3中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心/城市與區(qū)域生態(tài)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100085）

摘 要：以化肥施用的污染產(chǎn)生劑量分析為基礎(chǔ)，借助能值分析理論和傷殘調(diào)整生命年評(píng)估手段，估算2000、2005、2010年全國(guó)水田（水稻）與旱地（本文專指種植小麥、玉米的土地）化肥施用環(huán)境影響的能值成本和宏觀經(jīng)濟(jì)價(jià)值。結(jié)果表明：2010年全國(guó)水田、旱地化肥施用環(huán)境成本分別為166億元和333億元，約占當(dāng)年農(nóng)業(yè)增加值的0.73%和1.47%；2000～2010年全國(guó)每年水田化肥施用引致的環(huán)境成本逐年增加，水田的年均增長(zhǎng)率約39.3%，旱地的年均增長(zhǎng)率約為47.8%，旱地的化肥施用引致的環(huán)境成本年增長(zhǎng)率是水田的1.2倍，但成本增速呈現(xiàn)總體下降趨勢(shì)；從空間分布特征來(lái)看，水田化肥施用環(huán)境成本最高的地區(qū)集中在黃淮海和西部地區(qū)（826～994元/ hm2），旱地整體差異不大，90%地區(qū)的單位面積環(huán)境成本負(fù)荷集中在500～680元/ hm2。

關(guān)鍵詞：耕地；環(huán)境污染；化肥施用；能值分析；傷殘調(diào)整生命年

我國(guó)按照耕地類型將耕地劃分為水田和旱地。由于水田和旱地的施肥結(jié)構(gòu)、生態(tài)條件、耕作方式等存在明顯差異，其化肥施用后的淋失、揮發(fā)，以及作物的利用效率均有所不同，引發(fā)的環(huán)境成本也有明顯差異。因此，應(yīng)區(qū)別評(píng)價(jià)水田和旱地化肥施用帶來(lái)的生態(tài)環(huán)境影響。前人研究表明，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的環(huán)境成本核算受到土地利用、水土流失、灌溉、農(nóng)藥、化肥、化石燃料等多因素的影響。如Pretty等［1］通過(guò)自然資本和人類健康損害兩個(gè)角度核算了英國(guó)農(nóng)業(yè)的環(huán)境成本達(dá)2.34萬(wàn)歐元；李季等［2］認(rèn)為1995年湖南、湖北兩省水稻生產(chǎn)的環(huán)境成本在25.4億～110.3億元；Tegtmeier等［3］從水土氣生及病菌和農(nóng)藥等6個(gè)方面核算認(rèn)為，美國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)外部性成本高達(dá)57.0億～169.0億美元；F?re等［4］認(rèn)為1960～1996年美國(guó)農(nóng)業(yè)污染成本為其農(nóng)業(yè)收入的6%。前人對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的外部成本核算注重于農(nóng)業(yè)環(huán)境成本的統(tǒng)一核算，缺乏對(duì)不同耕地類型的化肥施用環(huán)境成本估算，且采用的方法主要是意愿支付、影子價(jià)格等，結(jié)果隨意性較大［5］。筆者試圖借助能值分析（Emergy analysis，EMA）手段和傷殘調(diào)整生命年評(píng)估手段進(jìn)行水田與旱地化肥施用環(huán)境損失成本估算，并以2000、2005和2010年的數(shù)據(jù)計(jì)算兩種耕地環(huán)境成本的年均增長(zhǎng)率，以客觀展示其環(huán)境成本的動(dòng)態(tài)變化情況，為我國(guó)制定出針對(duì)性強(qiáng)的肥料施用技術(shù)和政策措施提供依據(jù)。

1　資料與方法

1.1資料與數(shù)據(jù)來(lái)源

各作物播種面積和產(chǎn)量來(lái)源于2001年、2006年和2011年的中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒，單位面積化肥折純量數(shù)據(jù)大部分來(lái)源于各年的中國(guó)農(nóng)業(yè)年鑒，部分?jǐn)?shù)據(jù)來(lái)源于各省的農(nóng)業(yè)年鑒，各地區(qū)不同作物的化肥施用折純總量根據(jù)單位化肥折純量和播種面積得出。不同年份間的成本比較按照中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒公布的GDP指數(shù)進(jìn)行換算，統(tǒng)一為各年公布價(jià)格。環(huán)境成本負(fù)荷地圖用Mapinfo7.0繪制，分類按等計(jì)數(shù)選項(xiàng)劃分。

1.2核算方法

通過(guò)借助能值分析手段，采用劑量影響法對(duì)全國(guó)水田和旱地化肥施用環(huán)境成本進(jìn)行估算。具體技術(shù)路線如圖1所示：

圖1　全國(guó)水田與旱地化肥施用的環(huán)境成本估算路線圖［5］Fig.1 Route of the estimation of environmental costs of chemical fertilizer utilization applied in paddy and dry land in China

第一步，將化肥施用所產(chǎn)生的污染進(jìn)行分類，在此基礎(chǔ)上，對(duì)各種可能存在的污染物的產(chǎn)生途徑、污染方式進(jìn)行歸納。

第二步，歸納整理水田和旱地的氮素與磷素運(yùn)移轉(zhuǎn)化的比例和各種可能存在的污染物產(chǎn)生劑量的研究成果數(shù)據(jù)，對(duì)各類化肥施用后營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的流向以及污染產(chǎn)生物的影響劑量進(jìn)行分析。其中，水田化肥使用的污染產(chǎn)生物的影響劑量是水稻生產(chǎn)過(guò)程中化肥使用的污染產(chǎn)生物的影響劑量，旱地化肥使用的污染產(chǎn)生物的影響劑量是小麥和玉米生產(chǎn)過(guò)程中化肥使用的污染產(chǎn)生物的影響劑量之和。

式中：Dosei—污染物i的產(chǎn)生劑量，單位t；M—氮肥或磷肥的施用折純量，單位t；Cei—營(yíng)養(yǎng)元素的流轉(zhuǎn)系數(shù)；Wf—N或P2O5的分子量；Wc—所產(chǎn)生污染物的分子量。

綜合國(guó)內(nèi)外關(guān)于化肥養(yǎng)分運(yùn)移和轉(zhuǎn)化方面的研究成果得出以下數(shù)據(jù)：假定氮肥施用中，水稻［6，7，9］氮肥利用率約為35%；大氣流失率5.6%，其中NH3、N2O、NOx分別為3.9%、1.0%、0.74%；流向土壤約49.8%，其中土壤殘留約為48.16%，土壤淋溶約為1.6%；地面徑流率約為11.2%，其中硝態(tài)氮約為6.9%，銨態(tài)氮約為4.3%。小麥［7～9，13，14］氮肥利用率約為35.5%；大氣流失率6.82%，其中NH3、N2O、NOx分別為5.6%、0.7%、0.52%；流向土壤約51.2%，其中土壤殘留約為49.2%，土壤淋溶約為2%；地面徑流率約為7.46%，其中硝態(tài)氮約為5%，銨態(tài)氮約為2.46%。玉米［7，9，13，14］氮肥利用率約為40.5%；大氣流失率5.85，其中NH3、N2O、NOx分別為4.8%、0.6%、0.45%；流向土壤約39.8%，其中土壤殘留約為38.8%，土壤淋溶約為1%；地面徑流率約為13.9%，其中硝態(tài)氮約為9.3%，銨態(tài)氮約為4.6%。

施用的磷肥中，水稻［7，10～15］磷肥利用率約為12.2%；大氣損失約為4.3%；土壤吸附固定68.24%；地表水徑流約為15.0%；地下淋溶0.26%。小麥［7，10，13～15］的磷肥利用率約為13.7%；大氣損失約為4.8%；土壤吸附固定69.0%；地表水徑流約為12.0%；地下淋溶0.5%。玉米［7，9，13～15］磷肥利用率約為11.2%；大氣損失約為5.5%；土壤吸附固定72.3%；地表水徑流約為10%；地下淋溶1%。

CO2暫不參予計(jì)算，磷肥中Cd含量按0.2～2.5 mg/ kg劑量比例核算［15］。

第三步，對(duì)于大氣、土壤和水體三大類環(huán)境質(zhì)量影響，采用傷殘調(diào)整生命年（Disability Adjusted Life Years，DALY）法，估算全國(guó)水田和旱地化肥施用帶來(lái)污染物所造成的人類健康影響。

式中：DALYi—某種污染造成的生命損害年累計(jì)數(shù)；Dosei—污染物i的劑量；Cdi—單位污染物劑量引致的生命損害年數(shù)，單位a/ kg（表1），取值采用Eco - indictor 99［16］的系列評(píng)估值，其中磷酸鹽和硫酸鹽的Cdi根據(jù)其潛在化學(xué)勢(shì)估算［5］。

第四步，依據(jù)國(guó)內(nèi)外有關(guān)單位勞動(dòng)力的能值消費(fèi)數(shù)據(jù)，乘以生命損害年累計(jì)數(shù)，估算化肥施用對(duì)環(huán)境質(zhì)量影響的能值。最后匯總，得出全國(guó)水田和旱地化肥環(huán)境影響的總能值。

式中：U—化肥環(huán)境影響的總能值成本，單位sej；Emergyi—污染物i的能值成本；Cm—單位勞動(dòng)力的年能值消費(fèi)量，2005年取的數(shù)值為9.35×1013sej［17］，本文通過(guò)勞動(dòng)力數(shù)量和能值的增長(zhǎng)量折算為1.26×1014sej；DALYi—某種污染造成的生命損害年累計(jì)數(shù)。

第五步，依據(jù)我國(guó)各年份的能值貨幣比率數(shù)據(jù)，折算全國(guó)水田和旱地化肥施用的綜合環(huán)境成本。

式中：Emdollar—化肥環(huán)境影響的宏觀經(jīng)濟(jì)價(jià)值，單位為元；U—化肥環(huán)境影響的總能值成本，單位為sej；Cg—單位宏觀經(jīng)濟(jì)價(jià)值的能值載荷，即一個(gè)國(guó)家或地區(qū)單位時(shí)間內(nèi)使用的能值與GDP比，單位為sej/元。根據(jù)李雙成等［18］對(duì)全國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境系統(tǒng)的能值核算結(jié)果，1996年我國(guó)單位GDP的能值載荷（全部可更新資源和不可更新資源）為1.43×1012sej/元。如此，參照李雙成等的能值轉(zhuǎn)換率取值，按照歷年統(tǒng)計(jì)年鑒公布的物質(zhì)流基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的比例調(diào)整，可得出不同年份的Cg取值。

第六步，計(jì)算全國(guó)水田和旱地化肥施用的環(huán)境成本負(fù)荷。

式中：B—單位面積化肥成本負(fù)荷，單位為元；Emdollar—化肥環(huán)境影響的宏觀經(jīng)濟(jì)價(jià)值，單位為元；Muj—各省糧食種植面積，單位為公頃。

2　結(jié)果與分析

2.1水田和旱地化肥施用的環(huán)境影響能值評(píng)估

2.1.1環(huán)境健康損害

根據(jù)圖1中估算路線，將全國(guó)水田和旱地化肥施用產(chǎn)生的污染物分為土壤、大氣和水體3類共計(jì)9項(xiàng)，并根據(jù)1.2中的第二步估算出其影響劑量，再結(jié)合專著《Eco - indictor 99》中所采用傷殘調(diào)整生命年對(duì)各類污染物的危害因子計(jì)算出的評(píng)估結(jié)果，對(duì)我國(guó)水田和旱地化肥施用的人類健康影響進(jìn)行估算。從表1可知，2010年全國(guó)水田和旱地化肥施用引致的環(huán)境影響總計(jì)6.16×105a，其中水田污染2.05×105a，旱地污染4.11×105a。水田污染中以水體污染中的硝態(tài)氮、大氣污染中的氨氣和土壤污染中的鎘、硝酸鹽貢獻(xiàn)最多，4項(xiàng)總計(jì)貢獻(xiàn)了91.4%的健康損害；旱地污染中，以水體污染中的硝態(tài)氮、大氣污染中的氨氣和土壤污染中的鎘、硝酸鹽貢獻(xiàn)最多，4項(xiàng)的總計(jì)貢獻(xiàn)了93.6%。而且各項(xiàng)分類賬戶中旱地的傷殘調(diào)整生命年都要比水田中的高。

表1　全國(guó)水田和旱地化肥施用的環(huán)境影響劑量及DALYs估算（2010年）Table 1 Contamination dose and DALY s of chemical fertilizer utilization in paddy and dry land in China（2010）

2.1.2能值成本評(píng)估

根據(jù)1.2中的第四、五步，估算出我國(guó)水田和旱地化肥施用的環(huán)境成本。表2表明，2010年，全國(guó)水田化肥施用的環(huán)境成本共計(jì)1.66×1010元，其中大氣污染1.66×109元，土壤污染1.01×1010元，水污染4.90×109元，分別占總成本的10%，60.8%，29.5%；全國(guó)旱地化肥施用的環(huán)境成本共計(jì)3.33× 1010元，其中大氣污染3.42×109元，土壤污染2.00 ×1010元，水污染9.93×109元，分別占總成本的10.3%，59.9%，29.8%。

表2　全國(guó)水田和旱地化肥施用的環(huán)境影響能值成本評(píng)估（2010年）Table 2 Estimation of emerge accounting of environmental impact caused by fertilizer utilization in paddy and dry land in China（2010）

2.2化肥施用對(duì)水田和旱地環(huán)境影響的環(huán)境成本評(píng)估

表3表明，旱地施用的化肥環(huán)境成本高于水田。2010年，水田化肥施用環(huán)境成本高達(dá)1.66×1010元，旱地化肥施用環(huán)境成本高達(dá)3.33×1010元，分別約占農(nóng)業(yè)增加值的0.73%、1.47%，旱地是水田的2.01倍。2000～2010年，全國(guó)每年水田和旱地化肥施用引致的環(huán)境成本逐年增加，水田的年均增長(zhǎng)率約為39.6%，旱地的年均增長(zhǎng)率約為49.2%，旱地的化肥施用引致的環(huán)境成本年增長(zhǎng)率是水田的1.2倍。階段特征來(lái)看：2000～2005年以前為成本高速增長(zhǎng)期，水田的年均增長(zhǎng)率約為25.6%，旱地的年均增長(zhǎng)率約為28.3%；2005～2010年以后進(jìn)入相對(duì)緩和增長(zhǎng)期，水田的年均增長(zhǎng)率約為23.5%，旱地的年均增長(zhǎng)率約為27.9%。分析來(lái)看，在2005～2010年之間，旱地和水田在前5年與近5年的年增長(zhǎng)率變化均不顯著。

表3　2000、2005和2010年我國(guó)水田和旱地化肥施用環(huán)境影響的環(huán)境成本核算（元）Table 3 environmental costs caused by fertilizer utilization in paddy and dry land in 2000，2005，2010 year

圖2　2010年中國(guó)31省市（除港澳臺(tái)）單位面積水田化肥的施用環(huán)境成本負(fù)荷（元）Fig.2 Environmental costs per arable land area caused by fertilizer utilization of rice in 31 provinces during 2010（excluding Hong Kong，Macao and Taiwan）

從以省市自治區(qū)（除港澳臺(tái)）為單位的水田和旱地化肥施用的環(huán)境成本總量來(lái)看，其中水田成本總量超過(guò)1.5×109元從高到低的是湖南、江蘇、江西及四川?。欢杀究偭枯^低且不足1.0×106元的只有西藏、山西、北京和青海（其中青海生產(chǎn)水稻）。旱地最高的是河南省，成本總量超過(guò)了4.0×109元，其次是河北、山東及安微3省，成本總量超過(guò)了2.0×109元，陜西、吉林、江蘇和黑龍江4省也超過(guò)了1.5×109元，而海南、江西、西藏3?。▍^(qū)）的成本總量則不足2.0×107元。

從化肥的環(huán)境影響強(qiáng)度來(lái)看，水田影響最強(qiáng)的集中在黃淮海和西部地區(qū)，尤以山東、北京、天津、山西和河北5地最高，耕地面積的環(huán)境成本負(fù)荷在820元/ hm2以上；最少的是黑龍江、河南、江西及貴州4省，耕地面積的環(huán)境成本負(fù)荷低于470元/ hm2（圖2）。旱地整體差異不大，大部分地區(qū)的單位面積環(huán)境成本負(fù)荷集中在500～680元/ hm2之間，最高的是甘肅，耕地面積的環(huán)境成本負(fù)荷高于700元/ hm2，最少的是黑龍江和西藏，耕地面積的環(huán)境成本負(fù)荷少于470元/ hm2（圖3）。

圖3　2010年中國(guó)31省市（除港澳臺(tái)）單位面積旱地化肥的施用環(huán)境成本負(fù)荷（元）Fig.3 Environmental costs per arable land area caused by fertilizer utilization of arid food in 31 provinces during 2010（excluding Hong Kong，Macao and Taiwan）

2.3水田和旱地化肥施用環(huán)境成本的區(qū)域特征分析

綜上所知，我國(guó)水田和旱地化肥使用的環(huán)境成本的區(qū)域分布有兩個(gè)特征：一是水田在華北與西部地區(qū)的化肥環(huán)境影響強(qiáng)度強(qiáng)于南部及沿海地區(qū)，旱地在華中—西南地區(qū)與東北地區(qū)的影響強(qiáng)度較弱；二是在中南部水田進(jìn)行生產(chǎn)的環(huán)境成本很高，但單位耕地面積的環(huán)境成本負(fù)荷強(qiáng)度很弱，而在西部干旱地區(qū)的環(huán)境成本較低，但單位耕地面積的環(huán)境成本負(fù)荷強(qiáng)度較強(qiáng)。說(shuō)明在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，適宜農(nóng)產(chǎn)品生長(zhǎng)的土地較少的地區(qū)，更加依賴于化肥等其他農(nóng)業(yè)要素的密集投入來(lái)實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)。

3　結(jié)論與討論

3.1結(jié)論

本研究從兩種類型耕地化肥施用的影響劑量分析入手，借助能值分析的理論，核算了2000～2010年我國(guó)水田和旱地的化肥施用環(huán)境成本。結(jié)果表明：（1）2010年，水田化肥施用環(huán)境成本高達(dá)1.66 ×1010元，約占農(nóng)業(yè)增加值的0.73%；旱地化肥施用環(huán)境成本高達(dá)3.33×1010元，約占農(nóng)業(yè)增加值的1.47%，環(huán)境影響比較顯著；（2）2000～2010年，全國(guó)每年水田化肥施用引致的環(huán)境成本逐年增加，水田的年均增長(zhǎng)率約為39.3%，旱地的年均增長(zhǎng)率約為47.8%，旱地的化肥施用引致的環(huán)境成本年增長(zhǎng)率是水田的1.2倍；（3）對(duì)2010年我國(guó)31個(gè)省市的化肥施用環(huán)境影響進(jìn)行定量分析，其中水田影響最強(qiáng)的集中在黃淮海和西部地區(qū)，尤以山東、北京、天津、山西和河北5地最高，耕地面積的環(huán)境成本負(fù)荷在820元/ hm2以上；最少的是黑龍江、河南、江西及貴州4省，耕地面積的環(huán)境成本負(fù)荷低于470元/ hm2。旱地整體差異不大，大部分地區(qū)的單位面積環(huán)境成本負(fù)荷集中在500～680元/ hm2之間，最高的是甘肅，耕地面積的環(huán)境成本負(fù)荷高于700元/ hm2，最少的是黑龍江和西藏，耕地面積的環(huán)境成本負(fù)荷少于470元/ hm2。

3.2建議

通過(guò)本文研究與估算，提出以下幾點(diǎn)改良意見(jiàn)：

（1）增加農(nóng)產(chǎn)品的附加值，減少土地要素依賴性。利用氣候與地理環(huán)境等因素的特殊條件，因地制宜種植品質(zhì)突出的農(nóng)產(chǎn)品。但是單純品質(zhì)突出，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，須從品種改良、種植工藝、加工標(biāo)準(zhǔn)等方面進(jìn)一步提升，加強(qiáng)農(nóng)產(chǎn)品工業(yè)化，增加農(nóng)產(chǎn)品的附加值。單位土地生產(chǎn)的農(nóng)產(chǎn)品能經(jīng)過(guò)后期加工產(chǎn)生更大的經(jīng)濟(jì)效益，而不是僅僅依靠增加化肥等其他增加環(huán)境成本的要素來(lái)提高產(chǎn)量。

（2）種養(yǎng)結(jié)合，走生態(tài)發(fā)展模式。種植業(yè)與養(yǎng)殖業(yè)的有機(jī)結(jié)合，實(shí)行農(nóng)、牧、水、草合理的農(nóng)田布局，增加有機(jī)肥的投入量，實(shí)行有機(jī)與無(wú)機(jī)相結(jié)合，減少無(wú)機(jī)肥及農(nóng)藥的施用量，同時(shí)種養(yǎng)結(jié)合，并不斷加強(qiáng)與完善，不斷提高農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力，最終達(dá)到“經(jīng)濟(jì)、生態(tài)、社會(huì)”效益三者的高度統(tǒng)一，有利于農(nóng)業(yè)持續(xù)、穩(wěn)定地發(fā)展。稻田養(yǎng)鴨是以種稻為中心，家鴨野養(yǎng)為特點(diǎn)的復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)，利用家鴨的雜食性，消滅稻田的雜草和害蟲(chóng)，利用鴨的不間斷的活動(dòng)刺激水稻生長(zhǎng)，產(chǎn)生中耕效果，同時(shí)鴨的糞便可作為稻田的肥料，在水稻生長(zhǎng)期間不施用任何化學(xué)農(nóng)藥和化學(xué)肥料，可最大限度的使稻區(qū)不受污染，實(shí)現(xiàn)稻田的可持續(xù)種養(yǎng)，節(jié)約生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。

（3）全面建設(shè)農(nóng)村生態(tài)文明。農(nóng)業(yè)環(huán)境成本的控制是一項(xiàng)綜合性的系統(tǒng)工程，在農(nóng)村全面建設(shè)生態(tài)文明，是實(shí)現(xiàn)人與自然協(xié)調(diào)發(fā)展的必由之路。政府應(yīng)適時(shí)引導(dǎo)，通過(guò)示范、教育，推廣和普及生態(tài)文明知識(shí)，同時(shí)通過(guò)支持具體生態(tài)項(xiàng)目的建設(shè)，推進(jìn)農(nóng)村生態(tài)文明，農(nóng)、林、牧、漁全面發(fā)展，維護(hù)土地利用的多樣性，利用有機(jī)物的投入發(fā)展農(nóng)業(yè)。禁止秸稈燃燒，實(shí)現(xiàn)秸稈的綜合利用。加強(qiáng)面源污染的防治，改善水體和大氣環(huán)境質(zhì)量，減少環(huán)境成本。

3.3討論

能值分析是以能量為核心，以太陽(yáng)能值單位（sej）為基礎(chǔ)，將不同類別、不同質(zhì)量的能量轉(zhuǎn)換成同一標(biāo)準(zhǔn)的太陽(yáng)能值來(lái)進(jìn)行比較?？梢詫⑾到y(tǒng)的物能流、貨幣流、人口流、信息流進(jìn)行綜合的分析評(píng)價(jià)，從而得出一系列反映系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能和生態(tài)效益的指標(biāo)。通過(guò)能值分析法評(píng)估水田和旱地化肥施用的環(huán)境成本，可以發(fā)現(xiàn)我國(guó)糧食生產(chǎn)中化肥施用存在的問(wèn)題，以及糧食生產(chǎn)結(jié)構(gòu)中的不合理性，如華北平原大面積的石灰性土壤尿素表施［19］，導(dǎo)致大量的氮揮發(fā)而損失嚴(yán)重，從而造成了較高的環(huán)境負(fù)荷；各地區(qū)的水田和旱地化肥施用的單位環(huán)境成本負(fù)荷具有較大的差異性，其中典型的是黑龍江省，不論是水田還是旱地，其環(huán)境負(fù)荷都低于360元/ hm2，這可能是黑龍江黑土地養(yǎng)分含量豐富，肥力水平高，施肥量低的緣故；而新疆地區(qū)水田的單位化肥環(huán)境成本負(fù)荷較高，可能是由于新疆屬于我國(guó)內(nèi)陸干旱地區(qū)，施氮水平較高，水資源相對(duì)匱乏，而水分條件對(duì)氮肥的利用率有很大的影響，水肥不能有效耦合。何華等［20］研究表明，低水高N導(dǎo)致作物氮肥利用率很低，不到25%，這與本文的研究結(jié)果一致。不過(guò)本研究亦存在幾點(diǎn)不足：首先，通過(guò)劑量影響法計(jì)算的環(huán)境健康損害作為環(huán)境成本，因?yàn)闆](méi)有考慮各污染物之間的疊加效應(yīng)和農(nóng)產(chǎn)品及水產(chǎn)品的損失，故存在估算值偏小的現(xiàn)象；再者，由于化肥類型與質(zhì)量、施肥技術(shù)與設(shè)施、地區(qū)土壤特性、水文、氣候條件特征之間的差異，導(dǎo)致化肥施用的環(huán)境影響也大相徑庭，因此，不同耕地類型需要進(jìn)行相應(yīng)的參數(shù)調(diào)整。最后，出于文獻(xiàn)資料和數(shù)據(jù)限制，本文將全國(guó)各地化肥流轉(zhuǎn)系數(shù)、污染物劑量產(chǎn)生系數(shù)、能值貨幣功率等參數(shù)均質(zhì)化考慮，不同耕地局限于一種或兩種作物的環(huán)境成本，以及對(duì)于不同種植制度對(duì)化肥施用環(huán)境成本的影響沒(méi)有進(jìn)行分析，這是本文欠缺之處，還有待進(jìn)一步完善。

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Estimation of Environmental Cost of Chemical Fertilizer Used in China’s Different Types of Cultivated Land：A Case Study about Paddy and Dryland

HE Bin1，2，ZHENG Hua3，HUANG Huang1，2*，ZHENG Huabin1，2*，CHEN Can1，2
（1 College of Agronomy，Hunan Agricultural University，Changsha，Hunan 410128，China；2 Collaborative Innovation Center for Grain and Oil Crop in Southern Paddy Field，Changsha，Hunan 410128，China；3 State Key Laboratory of Urban and Regional Ecology，Research Center for Eco-Environmental Sciences，Chinese Academy of Sciences，Beijing 100085，China）

Abstract：Based on the analysis of pollution dose of chemical fertilizer，the paper estimates energy costs and macro-economic values of the environmental impact of chemical fertilizer applied in paddy（Oryza sativa L.）and dryland（this article specifically refers to the cultivation of Zea mays L.and Triticum aestivum L.）of 2000，2005 and 2010 in China with the theory of energy analysis and assessment method of disability adjusted life years（DALYs）.The result was shown as follow：the environmental cost of chemical fertilizer applied in paddy and dryland in 2010 year in China was 16.6 billion Renminbi and 33.3 billion Renminbi，respectively，which account for 0.73% and 1.47% of the add value of agriculture.The environmental cost of chemical fertilizer from 2000 to 2010 in China increased with years，the annual increased rates of paddy and dryland were 39.3% and 47.8% respectively.The annual increased rate in dryland was 1.2 times of the paddy，but a downward trend was observed.From the space distribution features，the highest environmental costs of chemical fertilizer in paddy concentrated on the Huang-Huai-Hai Plain and west region（826～994 yuan/ hm2）.There wasno difference in dryland within the region，and the environmental cost of the 90% region ranged between 500～680 yuan/ hm2.

Keywords：cultivated land；environmental pollution；fertilizer application；energy analysis；DALYs

中圖分類號(hào)：S147.2；X171

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1001-5280（2016）03-0288-07

DOI：10.16848/ j.cnki.issn.1001-5280.2016.03.13

收稿日期：2015- 09- 11

作者簡(jiǎn)介：何 斌（1991 -），男，碩士研究生，Email：1657197338@ qq.com。*通信作者：黃璜，教授，Email：hh863@ 126.com；鄭華斌，博士，Email：zhhb107@126.com。

基金項(xiàng)目：環(huán)保部、中科院全國(guó)生態(tài)環(huán)境十年變化調(diào)查與評(píng)估項(xiàng)目（STSN -04 -00）；國(guó)家水稻豐產(chǎn)科技工程（2013BAD07B11）。