洪業(yè)應(yīng)

1.中共重慶市涪陵區(qū)委黨校，重慶涪陵408000

2.中共西藏昌都市委黨校，西藏昌都854000

糧食生產(chǎn)中化肥施用對(duì)環(huán)境的影響分析研究——以重慶市為例

洪業(yè)應(yīng)1，2

1.中共重慶市涪陵區(qū)委黨校，重慶涪陵408000

2.中共西藏昌都市委黨校，西藏昌都854000

化肥施肥是保障國家糧食穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)的重要措施，但化肥施用量不斷提高也帶來了對(duì)水體、土地等環(huán)境污染問題。文章運(yùn)用計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)模型和比較分析法對(duì)重慶市1978～2012年的糧食生產(chǎn)中化肥施肥對(duì)環(huán)境的影響進(jìn)行實(shí)證分析。結(jié)果表明：單位面積糧食產(chǎn)出的化肥施用邊際效益以年均1.5%的速度下降，化肥施用的環(huán)境成本則以年均8.40%的速度增長。糧食產(chǎn)量、化肥施用環(huán)境成本與化肥施用量存在顯著的正相關(guān)，即農(nóng)用化肥施用量每提高1個(gè)百分點(diǎn)，糧食產(chǎn)量提高0.11個(gè)百分點(diǎn)，環(huán)境成本提高1.63個(gè)百分點(diǎn)。研究揭示了在欠發(fā)達(dá)的巖溶山區(qū)對(duì)于化肥的合理施用和生態(tài)環(huán)境預(yù)警具有重要意義。

化肥；糧食生產(chǎn)；環(huán)境

相關(guān)資料研究表明［1］，化肥的有效施用是糧食增產(chǎn)最主要途徑。因此，研究糧食生產(chǎn)中化肥投入情況具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。學(xué)術(shù)界對(duì)糧食產(chǎn)出與化肥投入之間的關(guān)系做了大量研究并取得了重要成果，研究主要集中在：（1）糧食生產(chǎn)中施用化肥的意義研究［2］。（2）經(jīng)濟(jì)發(fā)展與農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染的關(guān)系研究［3-6］。（3）關(guān)于施用化肥對(duì)環(huán)境污染的影響研究［7-9］?？v觀國內(nèi)外研究成果表明，學(xué)術(shù)界關(guān)于化肥的相關(guān)問題研究較多，但是缺乏基于環(huán)境約束的視角來探討糧食增長中化肥投入分析等方面的研究；也缺乏糧食生產(chǎn)過程中的資源環(huán)境損失成貨幣價(jià)值計(jì)算?；适┯檬潜Ｕ蠂壹Z食穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)的重要舉措；然對(duì)化肥施用量不斷提高帶來的對(duì)水體、土地等環(huán)境污染問題值得積極關(guān)注。因此，文章考慮糧食生產(chǎn)中的化肥環(huán)境成本，運(yùn)用計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)統(tǒng)計(jì)方法和比較法分析重慶市糧食生產(chǎn)中化肥施用投入的環(huán)境成本價(jià)值，實(shí)證分析重慶市糧食、環(huán)境成本與化肥施用量之間的關(guān)系，并提出應(yīng)走科學(xué)發(fā)展之路，積極轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)發(fā)展方式等幾方面的思考與建議。

1　材料與方法

1.1區(qū)域概況

重慶市地處長江上游三峽庫區(qū)，是我國西南巖溶山區(qū)的典型，其巖溶面積為3.28×105km2，占全市國土面積的39.71%；山地和丘陵地貌占全市國土面積的94.00%，重慶人多地少、山高坡陡，“巴掌田”、“雞窩地”居多，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件差，生態(tài)環(huán)境脆弱等問題仍然十分突出［10］。在重慶直轄以來，農(nóng)業(yè)取得了長足發(fā)展，但也由此帶來了農(nóng)業(yè)環(huán)境問題的凸顯，其中農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染在相當(dāng)時(shí)期內(nèi)已成為制約農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素之一［11］。2012年重慶市糧食產(chǎn)量為11.38×106t，農(nóng)用化肥施用量達(dá)到96.02×104t，糧食播種面積為2.26×106hm2，糧食單位面積產(chǎn)量達(dá)到5.04×103kg/hm2，單位面積化肥施用量為5.04×102kg/hm2。

1.2材料來源

選取1978～2012年重慶市30 a來的相關(guān)數(shù)據(jù)做為研究時(shí)間段，選取的變量包括：化肥、糧食產(chǎn)量、糧食播種總面積、糧食化肥施用量、糧食每公頃化肥施用量。其中糧食化肥施用量按照農(nóng)用化肥施用量的50%計(jì)算獲得［2］，糧食每公頃化肥施用量按照糧食化肥施用量與糧食播種總面積的比值來測算，研究的數(shù)據(jù)來源于1986～2013年《重慶市統(tǒng)計(jì)年鑒》。

1.3試驗(yàn)方法

為探討變量之間的計(jì)量關(guān)系，選用回歸分析法進(jìn)行檢驗(yàn)。為消除異方差對(duì)方程模擬估計(jì)結(jié)果的影響，將方程兩邊取對(duì)數(shù)進(jìn)行處理。為此，進(jìn)行模型設(shè)計(jì)，公式如下［14］：

（1）式中，Lnyi表示糧食產(chǎn)量（104t）；C0表示常數(shù)項(xiàng)；Ci表示回歸方程系數(shù)；xi表示農(nóng)用化肥施用量（104t）；υ為隨機(jī)誤差項(xiàng)。

2　結(jié)果與分析

2.1化肥投入與糧食產(chǎn)出的關(guān)系分析

2.1.1化肥施用量與糧食產(chǎn)量的關(guān)系改革開放以來，重慶糧食產(chǎn)量一直處在穩(wěn)步波動(dòng)提升狀態(tài)。其中，90%以上主要是水稻產(chǎn)量。糧食產(chǎn)量從1978年的8.14×106t增長到2012年的11.38×106t，增加了3.23×106t，年均增長率為0.99%；農(nóng)用化肥施用量從1978年的21.63×104t增長到2012年的96.02×104t，增加了74.39×104t，年均增長率為4.62%，農(nóng)用化肥施用量年均增長率要遠(yuǎn)大于糧食產(chǎn)量的年均增長率（表1）。

表1　重慶市1978～2012年糧食產(chǎn)量與農(nóng)用化肥施用量情況Table 1 The grain yield and agricultural chemical fertilization in Chongqing City from 1978 to 2012

2.1.2化肥施用量與糧食單位面積產(chǎn)量的關(guān)系根據(jù)相關(guān)資料研究指出［12］，影響糧食產(chǎn)量的主要表現(xiàn)為糧食播種面積和糧食單位面積產(chǎn)量等2種因素。糧食播種面積從1978年的3.18×106hm2下降到2012年的2.26×106hm2，因此，34年來糧食產(chǎn)量增加了3.23×106t主要?dú)w功于單位面價(jià)產(chǎn)量的提高而增加的結(jié)果，其中化肥起了很關(guān)鍵的促進(jìn)作用。糧食單位面積產(chǎn)量從1978年的2.56×103kg/hm2增長到2012年的5.04×103kg/hm2，年均增長率為2.07%；單位面積化肥施用量從1978年的0.68×102kg/hm2增長到2012年的5.04×102kg/hm2，年均增長率為6.26%；由此可見，單位面積化肥施用量的年均增長率要高于糧食單位面積產(chǎn)量年均增長率的4.19個(gè)百分點(diǎn)（表1）。從化肥糧食投入與產(chǎn)出比率來考慮的話，則呈現(xiàn)出逐年顯著下降趨勢，從1978年75.33下降到2012年23.71；其中，單位面積糧食產(chǎn)出的化肥投入邊際效益以年均1.5%的速度下降（表1）。

2.1.3化肥施用量與糧食產(chǎn)量關(guān)系的計(jì)量分析根據(jù)相關(guān)研究表明［13］，影響糧食產(chǎn)量的因素主要包括化肥施用量、糧食播種面積、受災(zāi)面積、農(nóng)用機(jī)械總動(dòng)力、農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力等相關(guān)因素。因此，文章通過以歷年重慶市糧食產(chǎn)量為因變量，農(nóng)用化肥施用量、糧食播種面積、受災(zāi)面積為自變量做回歸分析。通過回歸結(jié)果顯示，糧食播種面積和受災(zāi)面積對(duì)因變量沒有顯著性影響，為此，運(yùn)用Stepwise剔除法進(jìn)行逐步回歸分析，主要受化肥施用量的影響。另外，通過表1數(shù)據(jù)顯示，重慶市糧食產(chǎn)量以年均0.99%的速度增長，而糧食播種面積卻呈現(xiàn)逐年下降趨勢，從而一定程度上表明了糧食播種面對(duì)糧食產(chǎn)量的提高沒有多大顯著性影響。因此，利用表1數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，運(yùn)用公式（1）進(jìn)行模擬，最優(yōu)結(jié)果如下：

校正R2=0.86，F(xiàn)=20.35，DW=1.7854回歸標(biāo)準(zhǔn)誤差0.0120，***表示在1%的水平上顯著，由此可知，檢驗(yàn)結(jié)果表明，在統(tǒng)計(jì)學(xué)上具有統(tǒng)計(jì)意義。因此，從模擬結(jié)果可知，假定其他條件不變的情況下，即農(nóng)用化肥施用量每提高1個(gè)百分點(diǎn)，相應(yīng)糧食產(chǎn)量提高0.11個(gè)百分點(diǎn)。

2.2糧食產(chǎn)量化肥投入對(duì)環(huán)境成本的影響分析

2.2.1化肥施用情況與環(huán)境污染的關(guān)系據(jù)相關(guān)資料［14-16］，中國糧食生產(chǎn)中化肥施用，不僅存在施用總量過量問題的同時(shí)，還存在化肥利用效率較低的情況。如果僅從糧食生產(chǎn)的化肥投入引起的污染效果來考察的話，1985～2012年，重慶市氮肥流失量從4.27×104t增長到17.45×104t，年均流失增長量達(dá)到5.56%；磷肥流失量從0.497×104t增長到6.90×104t，年均流失增長量達(dá)到10.71%（圖1）。

圖1　重慶市1985～2012年糧食化肥施用量中氮肥、磷肥1流失情況Fig.1 Loss amount of N and Pin Chongqing City from of 1978 to 2012

2.2.2糧食生產(chǎn)中化肥施用對(duì)環(huán)境成本估算為了研究糧食生產(chǎn)中化肥施用的環(huán)境成本與化肥施用量之間的統(tǒng)計(jì)關(guān)系，因此需要測算估計(jì)糧食生產(chǎn)中化肥施用的環(huán)境成本。根據(jù)學(xué)者賴力等［18］，Pretty等［19］測算公式方法，來估算重慶市化肥施用量的農(nóng)業(yè)環(huán)境損失價(jià)值，其具體測算方法如下：

2.2.2.1對(duì)化肥施用情況的污染進(jìn)行分類，從而對(duì)各種可能存在的污染物的產(chǎn)生的途徑和污染方式進(jìn)行歸納。

2.2.2.2對(duì)化肥施用情況的營養(yǎng)物質(zhì)流向、污染產(chǎn)生物的影響劑量等方面進(jìn)行分析。

式中，Dosei表示污染物i的產(chǎn)生劑量（單位：t）；M表示氮肥或磷肥的施用折純量（單位：t）；We/Wf表示營養(yǎng)元素的流轉(zhuǎn)系數(shù)；We表示產(chǎn)生污染物的相對(duì)分子質(zhì)量；Wf表示N或磷肥的相對(duì)分子質(zhì)量。

2.2.2.3對(duì)于大氣、水體和土壤等污染因素的環(huán)境質(zhì)量影響，選用傷殘調(diào)整生命年法，從而測算化肥施用帶來污染物所引起對(duì)人類健康的影響。

式中，DALYi表示某種污染所產(chǎn)生而引起的生命損害年累計(jì)數(shù)，Dosei表示污染物i的劑量，Cdi表示單位污染劑量而引起的生命損害年數(shù)（單位：a/kg）。

2.2.2.4根據(jù)國內(nèi)外關(guān)于單位勞動(dòng)力的能值消費(fèi)數(shù)據(jù)乘以生命損害年累計(jì)數(shù)，從而來測算化肥施用對(duì)環(huán)境質(zhì)量影響的能值。

式中，U表示化肥對(duì)環(huán)境影響的總能值成本（單位：sej）；Emergyi表示污染物i的能值成本；Cm表示單位勞動(dòng)力的年能值消費(fèi)量，DALYi表示某種污染造成的生命損害年累計(jì)數(shù)。

2.2.2.5根據(jù)中國各年份的能值貨幣比率數(shù)據(jù)，折算化肥施用的綜合環(huán)境成本。

式中Emdollar表示化肥對(duì)環(huán)境影響的宏觀經(jīng)濟(jì)價(jià)值（單位：￥）；U表示化肥對(duì)環(huán)境影響的總能值成本（單位：sej）；Cg表示單位宏觀經(jīng)濟(jì)價(jià)值的能值載荷，即一國或地區(qū)單位內(nèi)使用的能值與GDP比（單位：sej/￥）。以表1和圖1數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，利用公式（2）～（5）進(jìn)行估算（表2）。

表2　重慶市1978～2012年化肥施用的環(huán)境成本估算值Table 2 The estimation for environmental cost of fertilization in Chongqing city from of 1978 to 2012

結(jié)果分析表明，重慶市糧食化肥施用的環(huán)境成本估算價(jià)值不斷提高（表2）。從1978年的0.43億元提高到2012年的6.16億元，增長了5.63億元，年均增長率達(dá)到8.40%，其增速遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于糧食及農(nóng)用化肥施用的增長速度。2012年，重慶市糧食化肥施用的環(huán)境成本估算為6.16億元，占當(dāng)年農(nóng)業(yè)增加值。因此，考察了重慶市糧食生產(chǎn)過程中的資源環(huán)境損失成本這一因素情況，以便農(nóng)業(yè)等相關(guān)部門采取措施降低糧食生產(chǎn)中的環(huán)境成本。

2.2.3糧食生產(chǎn)中化肥施用與化肥施用環(huán)境成本關(guān)系的計(jì)量分析化肥施用的環(huán)境成本主要由化肥施用量來決定的。其中，yi表示化肥施用的環(huán)境成本（億元），xi表示農(nóng)用化肥施用量（104t）。因此，利用表1和表2數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，選用公式（1）進(jìn)行模擬，最優(yōu)結(jié)果如下：

校正R2=0.88，F(xiàn)=122.17，DW=2.18回歸標(biāo)準(zhǔn)誤差0.1594，***表示在1%的水平上顯著，由此可知，檢驗(yàn)結(jié)果表明，在統(tǒng)計(jì)學(xué)上具有統(tǒng)計(jì)意義。因此，從模擬結(jié)果可知，假定其他條件不變的情況下，農(nóng)用化肥施用量每提高1個(gè)百分點(diǎn)，相應(yīng)化肥施用的環(huán)境成本提高1.63個(gè)百分點(diǎn)。另外，重慶直轄市以前，即1978～1996年，農(nóng)用化肥施用量年均增長率達(dá)到6.74%，化肥施用的環(huán)境成本年均增長率為7.67%；1997～2012年農(nóng)用化肥施用量年均增長率達(dá)到2.32%，化肥施用的環(huán)境成本年均增長率為9.87%。通過重慶市直轄前后兩個(gè)時(shí)間段比較來看，盡管農(nóng)用化肥施用量的增長速度在下降，但是化肥施用的環(huán)境成本增長卻在加速。

3　結(jié)論與建議

3.1結(jié)論

34 a以來重慶市糧食產(chǎn)量與農(nóng)用化肥施用量存在較強(qiáng)的相關(guān)性，即農(nóng)用化肥施用量每提高1個(gè)百分點(diǎn)，相應(yīng)地糧食產(chǎn)量則提高0.11個(gè)百分點(diǎn)；糧食生產(chǎn)中化肥施用與化肥施用環(huán)境成本之間存在顯著的正相關(guān)，農(nóng)用化肥施用量每提高1個(gè)百分點(diǎn)，相應(yīng)地化肥施用的環(huán)境成本提高1.63個(gè)百分點(diǎn)。重慶市耕地面積在歷年減少的情況下，糧食單位面積產(chǎn)量以年均2.07%的速度增長；農(nóng)用化肥施用量以4.62%的速度增長，單位面積化肥施用量以年均6.26%的速度增長；化肥糧食投入與產(chǎn)出則呈現(xiàn)出逐年下降趨勢，從1978年75.33下降到2012年23.71，其中，單位面積糧食產(chǎn)出的化肥投入邊際效益以年均1.5%的速度下降；化肥施用的環(huán)境成本以年均8.40%的速度增長。

3.2建議

重慶地處長江上游三峽庫區(qū)，其生態(tài)戰(zhàn)略地位十分重要。近年來，大量化肥的施用對(duì)糧食產(chǎn)量增長起著關(guān)鍵性的作用，但同時(shí)也帶來了土壤質(zhì)量及環(huán)境問題的產(chǎn)生。一是加快推進(jìn)農(nóng)業(yè)節(jié)能減排。加快低碳技術(shù)研發(fā)應(yīng)用，控制農(nóng)業(yè)領(lǐng)域溫室氣體排放。積極引導(dǎo)廣大農(nóng)民應(yīng)用節(jié)約型農(nóng)業(yè)技術(shù)和節(jié)能型農(nóng)業(yè)裝備，推進(jìn)農(nóng)業(yè)廢棄物無害化、能源化、資源化利用，走農(nóng)業(yè)資源保護(hù)性利用之路；二是重慶處于三峽庫區(qū)上游，其化肥的大量不合理的施用，一定程度上會(huì)對(duì)生態(tài)的污染產(chǎn)生危害，因此，建議結(jié)合實(shí)際加快構(gòu)建農(nóng)業(yè)生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制，引導(dǎo)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，逐步轉(zhuǎn)向生態(tài)園區(qū)等形式的方向發(fā)展；三是加大對(duì)農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新投入，進(jìn)一步加大力度推廣測土配方施肥技術(shù)的同時(shí)，運(yùn)用新技術(shù)提高肥料的利用效率，科學(xué)施用農(nóng)膜和農(nóng)藥，從而一定程度上提高化肥等肥料的利用效率來減少對(duì)環(huán)境的危害程度，因此，在重慶“五大功能區(qū)”劃分的機(jī)遇背景下，需要結(jié)合區(qū)域特色將農(nóng)業(yè)環(huán)保產(chǎn)業(yè)納入到市財(cái)政補(bǔ)貼的硬性支農(nóng)指標(biāo)體系中，從而建立科學(xué)、可行、實(shí)用的考核指標(biāo)體系。

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The Effect of Fertilization on Grain Output and Environment——A case of Chongqing City

HONG Ye-ying
1.The Communist Party of China Chongqing Fuling prefectural District School，F(xiàn)uling 408000，China
2.The Communist Party of China Tibet Changdu prefectural District School，Changdu 854000，China

Fertilization is one of the important measures to safeguard national grain high yield but it is found an increasing amount to bring some environmental pollution problems such as water，land.This paper used the econometric model and the empirical analysis to demonstrate the effect of fertilization on the grain production and environment in 1978～2012 in Chongqing City.The results showed that the grain yield per unit area of the fertilizer input marginal benefit declined at an annual rate of 1.5%；environmental cost of fertilizer application increased at an annual rate of 8.40%.There was a strong correlation among grain yield，fertilizer and agricultural chemical fertilizer cost to the environment，namely each one percentage point of agricultural fertilizer increased with 0.11 percentage of grain yield growth and the environmental cost growth 1.63 percentage.Study revealed it was important to use chemical fertilizers and protect an ecological environment in karst mountainous areas.

Fertilizer；grain production；environment

S143；［S19］

A

1000-2324（2016）02-0214-05

2014-08-20

2014-09-13

洪業(yè)應(yīng)（1985-），男，講師，研究方向?yàn)槿丝谫Y源環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué).hyeying123@163.com