趙 旸，李 卓，劉 明，肖 瀟，王重陽，孫丹峰，倫 飛

（中國農(nóng)業(yè)大學(xué)土地科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，北京100193）

磷元素是植物生長所必需的營養(yǎng)元素，磷元素的缺乏會對作物的產(chǎn)量產(chǎn)生影響。因此，磷肥施用的增加在一定程度上有利于作物產(chǎn)量的提高[1-2]，這使得農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對磷元素的需求不斷增加。與此同時，磷元素的大量施用，已經(jīng)超過了全球可持續(xù)發(fā)展的“行星邊界”，使得磷元素的開采利用處于高風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)[3]。作為不可再生資源的磷礦，以目前的開采速度，全球磷礦將在未來40～400年內(nèi)枯竭[4]。目前研究表明，中國農(nóng)田磷肥使用量不斷增加，且已經(jīng)遠(yuǎn)超農(nóng)作物磷吸收量，使得中國農(nóng)田磷使用效率明顯下降，由20 世紀(jì)60年代的0.6左右下降到2011年的0.3左右[5-6]。與此同時，中國農(nóng)業(yè)系統(tǒng)高投入、低效率的粗放式管理方式，也帶來了一些生態(tài)環(huán)境問題，如土壤磷積累和水體富營養(yǎng)化等[7-8]，這已經(jīng)影響到了我國生態(tài)文明建設(shè)和鄉(xiāng)村振興建設(shè)的目標(biāo)。因此，研究農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的磷循環(huán)及其環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)具有重要的理論價值與現(xiàn)實(shí)意義。

隨著經(jīng)濟(jì)水平的提高，人們對水果的消費(fèi)量不斷增加，根據(jù)世界糧農(nóng)組織數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2000 年至2016年，全球水果產(chǎn)量從4.79 億t 增長至7.23 億t，尤其是蘋果的生產(chǎn)量不斷增加，由2000年的5913萬t增長至2016 年的8868 萬t，這表明全球蘋果的種植面積和物質(zhì)投入不斷增大[9]。中國作為世界上蘋果種植面積最大的國家，在2017 年，其種植面積達(dá)到了194.69 萬hm2，產(chǎn)量達(dá)到了4139 萬t；與此同時，我國蘋果種植的物質(zhì)投入也不斷增加，以磷元素施用量為例，其單位面積施用量已經(jīng)由2008 年的181.5 kg·hm-2增加到2013 年的238.5 kg·hm-2，并呈逐年增加趨勢，而遠(yuǎn)高于全球平均水平[10-12]。蘋果園粗放式的磷元素管理方式，不僅加劇了我國磷礦資源的耗竭，還給我國蘋果種植區(qū)帶來了嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境問題，威脅到當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)安全[13-15]；此外，過量的磷肥施用還會對蘋果的品質(zhì)產(chǎn)生一定的影響，進(jìn)而對其銷售產(chǎn)生影響[16]。因此，如何在保障蘋果產(chǎn)量和品質(zhì)的前提下，更好地實(shí)現(xiàn)區(qū)域環(huán)境可持續(xù)發(fā)展，已經(jīng)成為中國蘋果主產(chǎn)區(qū)所面臨的關(guān)鍵問題，受到了社會各界的廣泛關(guān)注。

國內(nèi)外學(xué)者對農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的磷元素利用及其環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)狀況開展了大量的研究，并取得了很好的研究成果。目前的研究主要是基于物質(zhì)流分析的方法，研究了不同尺度下農(nóng)業(yè)利用系統(tǒng)磷元素循環(huán)[17-18]、施用效率[5]、利用強(qiáng)度[19-20]等問題。針對以蘋果為代表的經(jīng)濟(jì)作物磷元素循環(huán)及其環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的研究，主要采用種植實(shí)驗(yàn)分析和養(yǎng)分盈余分析等方法，研究某一特定地區(qū)果園的土壤磷素環(huán)境敏感臨界值[21]、磷投入特征[22]、磷素盈余狀況[23-24]，缺少分析不同區(qū)域的蘋果種植磷循環(huán)過程及其環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)狀況。因此，對比分析我國蘋果主產(chǎn)區(qū)磷元素循環(huán)過程，探討其風(fēng)險(xiǎn)狀況及其變化規(guī)律，對于更好地實(shí)現(xiàn)我國區(qū)域可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和價值。

由于我國地域面積大，地區(qū)之間的差異明顯，蘋果生產(chǎn)主要集中在陜西、山東、河南、山西、河北、遼寧、甘肅、寧夏等地區(qū)，其2016 年的蘋果種植面積占全國總種植面積的88%左右，而產(chǎn)量則占全國總產(chǎn)量的90%以上。因此，對比研究我國蘋果主產(chǎn)區(qū)的磷元素收支及其環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)變化狀況，對于更好地實(shí)現(xiàn)當(dāng)?shù)剜l(xiāng)村振興和區(qū)域生態(tài)文明建設(shè)，具有重要的意義。因此，本文基于物質(zhì)流分析的方法，研究了2006—2016 年中國蘋果主產(chǎn)區(qū)的磷元素收支狀況，并以磷足跡為基礎(chǔ)，探究了不同區(qū)域蘋果種植的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)及其變化規(guī)律，以期為更好地實(shí)現(xiàn)區(qū)域生態(tài)文明建設(shè)和鄉(xiāng)村振興提供政策建議。

1 材料與方法

1.1 研究方法

1.1.1 蘋果園磷收支研究

基于物質(zhì)流分析方法，蘋果園磷元素收支主要是由磷元素的投入量和輸出量決定的，其中蘋果園磷元素投入（Pinput）包括化肥（PCF）和農(nóng)家肥（Pman）的投入，而蘋果園磷輸出主要包括經(jīng)濟(jì)產(chǎn)品輸出（Pout-eco）、地表徑流（Prunoff）和地下滲漏（Pleach），其中蘋果園經(jīng)濟(jì)產(chǎn)品磷輸出主要是指所生產(chǎn)蘋果中的磷元素含量。具體計(jì)算方法如下：

化肥的磷投入量（PCF）是根據(jù)化肥消費(fèi)量（CFi）與其含磷量（PCF-i）相乘得到的。由于農(nóng)家肥的施用量難以直接獲取，本文假定來自農(nóng)家肥和化肥的單位磷元素的費(fèi)用一致，故可以通過施用化肥的費(fèi)用（CCF）、施用農(nóng)家肥的費(fèi)用（Cman）及化肥的磷投入（PCF）得到農(nóng)家肥施用量（Pman），因此，蘋果園磷元素的收入量計(jì)算公式如下：

蘋果園的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)品磷輸出（Pout-eco）主要是根據(jù)蘋果園產(chǎn)量（PDeco）及其單位蘋果的含磷量（PCeco=0.02 kg·100 kg-1）得到的；根據(jù)付永虎等[25]的研究結(jié)果，蘋果園磷肥地表徑流（Prunoff）和地下滲漏（Pleach）的磷輸出量主要是根據(jù)磷元素徑流流失系數(shù)（αapple）和磷肥淋溶流失系數(shù)（βapple）得到的，其值分別為0.514 和0.278，具體如下：

1.1.2 磷足跡

足跡分析可以探究作物產(chǎn)出與環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)之間的聯(lián)系，如用于衡量自然資源可持續(xù)利用的水足跡、碳足跡、氮足跡等[26-27]。磷元素作為一種有限的自然資源，利用足跡分析的方法，可用來研究農(nóng)作物在不同生產(chǎn)過程中磷循環(huán)的資源環(huán)境效應(yīng)問題。目前，對于磷足跡的研究，國內(nèi)外學(xué)者基于不同角度提出了不同的磷足跡概念和計(jì)算方法，例如Meston等[28]將人均磷足跡定義為“滿足每年的人均食物消耗量所需磷礦石量”，許肅等[19]將磷足跡定義為“在生產(chǎn)某種產(chǎn)品整個供應(yīng)鏈的所有磷元素投入之和”，而張丹等將磷足跡定義為“1 kg 食物所需投入的所有磷元素總量”[20]。因此，本文借鑒前人對磷足跡的相關(guān)研究，從資源投入和產(chǎn)品產(chǎn)出的角度出發(fā)，將磷足跡（Phosphorus Footprint）定義為：每生產(chǎn)含1 kg 磷元素的農(nóng)作物所需要投入磷元素的總量，故其可以揭示農(nóng)作物生產(chǎn)的磷元素利用效率等問題。因此，蘋果園磷足跡的計(jì)算公式如下：

1.1.3 蘋果主產(chǎn)區(qū)總磷投入量

蘋果主產(chǎn)區(qū)的總磷投入量是由蘋果園的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)品磷輸出（Pout-eco）及其磷足跡（PF）得到的。因此，根據(jù)蘋果主產(chǎn)區(qū)2006—2016 年的蘋果總產(chǎn)量（PTcrop），便可以得到蘋果主產(chǎn)區(qū)的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)品磷輸出，進(jìn)而可以得到總磷投入量，具體的計(jì)算公式如下：

式中：Ptotal為蘋果主產(chǎn)區(qū)每年的總磷投入量；PTcrop為蘋果主產(chǎn)區(qū)每年的總產(chǎn)量。

1.1.4 蘋果園磷投入環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評價

根據(jù)前人的研究結(jié)果，蘋果園磷投入的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)主要包括水體環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)和土壤環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)[25，29]，其中：水體環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)主要是指農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動中，磷元素通過地表徑流和地下滲漏進(jìn)入水體中所造成的環(huán)境污染[25]，目前對于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)磷投入的水體環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)主要是通過灰水足跡的方式進(jìn)行表征；磷投入的土壤環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，主要是由于磷元素大量投入之后，使得過量的磷元素積累于農(nóng)地土壤之中，進(jìn)而對土壤理化性質(zhì)產(chǎn)生影響，目前，土壤環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的評價主要是與土壤磷環(huán)境安全閾值比較，確定農(nóng)業(yè)系統(tǒng)磷投入的土壤環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)[29]。因此，蘋果主產(chǎn)區(qū)磷投入的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評價方法具體如下：

（1）水體環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)

付永虎等[25]采用氮足跡和灰水足跡理論，對農(nóng)業(yè)土地利用系統(tǒng)投入減量化趨勢與環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)降低潛勢進(jìn)行綜合評估，為農(nóng)業(yè)土地利用環(huán)境效率評價提供了全新的定量化指標(biāo)。因此，本文基于灰水足跡的方法，利用蘋果園磷收支狀況，估算了中國蘋果主產(chǎn)區(qū)磷投入所造成的水體環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)狀況，具體計(jì)算公式如下：

式中：GWFTP為磷肥灰水足跡；Prunoff為總磷流失總量；Pleach為總磷淋溶損失總量；CTPmax為水體中允許總磷的最大濃度，取值0.2 mg·L-1（Ⅲ類）；CTPnat為水體中的本底濃度，取值0 mg·L-1；FPK為蘋果園的施磷量；αapple為蘋果園磷肥徑流流失系數(shù)，取值0.514；?apple為蘋果園磷肥淋溶流失系數(shù)，取值0.278。

（2）土壤環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)

劉欽普利用環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)模型得出磷元素的環(huán)境安全閾值為62.5 kg·hm-2，并按照施用量超過環(huán)境安全閾值的倍數(shù)，把磷元素施用所造成的土壤環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)分成了6 個不同的等級，如表1 所示。本文根據(jù)劉欽普[29]的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)模型，對蘋果園的土壤環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了評價，具體計(jì)算公式如下：

式中：Rp為磷肥污染環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)；Tp為磷肥環(huán)境安全閾值，取值為62.5 kg·hm-2；Fp為磷肥施用強(qiáng)度，是指本年內(nèi)單位面積耕地實(shí)際用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的磷肥施用量，kg·hm-2；MP表示當(dāng)年磷肥施用量，kg；A表示耕地面積，hm2。

1.2 數(shù)據(jù)來源

本研究需要的數(shù)據(jù)包括2006—2016 年中國蘋果主產(chǎn)區(qū)的播種面積，年產(chǎn)量，單產(chǎn)，化肥施用量，化肥、農(nóng)家肥價格，蘋果含磷量，蘋果園磷肥徑流流失系數(shù)，蘋果園磷肥淋溶流失系數(shù)，水體中允許總磷的最大濃度，磷肥環(huán)境安全閾值等，主要來源為《全國農(nóng)產(chǎn)品成本收益資料匯編》（2006—2016）、農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒及相關(guān)文獻(xiàn)[25，29]。

表1 磷肥使用環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)（Ri）Table 1 Environmental risk index（Ri）for P application

2 結(jié)果和分析

2.1 中國蘋果主產(chǎn)區(qū)磷收支

在2006—2016 年，中國蘋果主產(chǎn)區(qū)單位面積磷投入呈先增加后減少的變化趨勢（圖1），且在2010年時達(dá)到了最大值（185.90 kg·hm-2），其為2006 年單位面積磷投入量的1.69 倍。隨著生態(tài)文明建設(shè)的不斷推進(jìn)，中國開始實(shí)行農(nóng)業(yè)雙減政策，蘋果主產(chǎn)區(qū)的磷投入量逐漸減少，到2016 年時，單位面積磷投入量降低至142.51 kg·hm-2。此外，受國際磷肥價格上漲的影響，2008 年中國蘋果主產(chǎn)區(qū)磷元素的投入量相對較低。由此可見，中國蘋果主產(chǎn)區(qū)磷元素的投入量受農(nóng)業(yè)發(fā)展水平、國家政策、市場經(jīng)濟(jì)等方面的綜合影響。

在2006—2016 年間，中國蘋果主產(chǎn)區(qū)單位面積產(chǎn)量呈略微波動增加的趨勢，其含磷量由2006 年的5.84 kg·hm-2增加到2015 年的6.61 kg·hm-2，平均為6.16 kg·hm-2。盡管單位面積磷投入量在2008年相對較少，但其產(chǎn)量并未受明顯的影響，這表明中國蘋果主產(chǎn)區(qū)土壤磷積累量相對較高，在磷投入量相對減少時仍能保持相對較高的產(chǎn)量。因此，通過充分合理利用土壤中的營養(yǎng)元素，不僅能夠保證蘋果產(chǎn)量，還能夠?qū)崿F(xiàn)農(nóng)業(yè)化肥減施的目標(biāo)。

2016 年中國不同蘋果主產(chǎn)區(qū)單位面積磷收支存在較大的差異（表2），其中：山東的單位面積蘋果園磷投入量最高，達(dá)到了248.62 kg·hm-2，為甘肅的3 倍左右；山東蘋果園高投入的管理方式，使得單位面積蘋果產(chǎn)量相對較高，其含磷量達(dá)到了8.11 kg·hm-2，是全國蘋果主產(chǎn)區(qū)平均值的1.31倍。然而，與其他省份相比，山東磷元素的利用效率最?。▋H為3.26%），不到寧夏蘋果園磷利用效率的一半。此外，遼寧和河南單位面積磷投入量也相對較高，但他們的磷元素利用效率也相對較低，均低于4%，這表明山東、遼寧和河南蘋果種植面臨著較高的磷環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，需要引起進(jìn)一步的關(guān)注。

圖1 中國蘋果主產(chǎn)區(qū)2006—2016年單位面積磷收支情況Figure 1 P inputs and outputs per unit area in different provinces during the period of 2006—2016

2.2 中國蘋果主產(chǎn)區(qū)磷足跡

磷足跡可以用于表征蘋果種植過程中磷元素投入與產(chǎn)出情況（表3）。在2006—2016年，中國蘋果主產(chǎn)區(qū)的磷足跡為25.19 kg·kg-1，即每生產(chǎn)含1 kg 磷的蘋果需要投入的磷元素總量為25.19 kg。與單位面積磷投入量類似，我國蘋果主產(chǎn)區(qū)的磷足跡也呈現(xiàn)出先增加后減少的變化趨勢，且在2010 年時達(dá)到了最大值（32.48 kg·kg-1）。2008 年磷投入量相對較少，但其產(chǎn)量并未受到影響，因此2008 年磷足跡最低，為17.01 kg·kg-1，但也遠(yuǎn)高于世界平均水平。此外，中國蘋果主產(chǎn)區(qū)的磷足跡在2009—2014 年時相對較高，均高于25 kg·kg-1，但2015 年和2016 年呈現(xiàn)出明顯的下降趨勢，這表明我國農(nóng)業(yè)雙減政策效果開始呈現(xiàn)。因此，合理的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，能夠維持相對較高的農(nóng)作物產(chǎn)量，還有利于節(jié)約自然資源。

在2016 年，中國不同蘋果主產(chǎn)區(qū)的磷足跡存在一定的差異（表4）。遼寧、山東和河南的磷足跡相對較高，均高于2016 年的平均水平（24.13 kg·kg-1），其中：遼寧蘋果種植的磷足跡最高，其值為31.31 kg·kg-1，其次為山東，其蘋果種植的磷足跡為30.78 kg·kg-1，表明這兩個地區(qū)面臨著相對較大的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。甘肅蘋果種植的磷足跡最低，為13.88 kg·kg-1，這主要是由于其蘋果園產(chǎn)量相對較高，而其投入量相對較少，使得磷元素利用率相對較高。

表2 2016年中國蘋果主產(chǎn)區(qū)單位面積磷收支情況Table 2 P inputs and outputs per unit area in different provinces in 2016

表3 中國2006—2016年蘋果磷足跡變化情況Table 3 P footprints of apple orchards in China during the period of 2006—2016

表4 2016年中國不同蘋果主產(chǎn)區(qū)磷足跡對比Table 4 Comparison of P footprints for different provinces in China in 2016

表5 中國蘋果主產(chǎn)區(qū)磷投入情況Table 5 P input in China′s main apple producing areas

2.3 中國蘋果主產(chǎn)區(qū)總磷投入量

在2006—2016 年，中國蘋果主產(chǎn)區(qū)總產(chǎn)量達(dá)366.94 Mt，總磷含量為7.34 萬t（表5）。因此，根據(jù)不同省份蘋果生產(chǎn)的產(chǎn)量及其磷足跡，便可以得到其蘋果種植的磷元素投入情況。在2006—2016 年間，中國蘋果主產(chǎn)區(qū)蘋果種植投入的總磷量達(dá)到了184.86萬t（即11 年蘋果種植的年均磷投入量達(dá)16.81 萬t），總磷含量為7.34 萬t，故其磷元素利用效率僅為3.95%。在這時期內(nèi)，中國蘋果主產(chǎn)區(qū)的蘋果產(chǎn)量、磷投入量和含磷量均呈增加的趨勢，其中：蘋果總產(chǎn)量增加了55%，由2006 年的26.06 Mt 增加到2016 年的40.39 Mt，而其含磷量由2006 年的0.52 萬t 增加到2016 年的0.81 萬t；蘋果生產(chǎn)的磷投入總量在2014 年達(dá)到最高，為20.84 萬t，隨著中國政府采取“雙減”政策和開展“2020 年化肥零增長”項(xiàng)目，蘋果種植的總磷投入量在2015 年和2016 年有所減少。在2016年，中國蘋果主產(chǎn)區(qū)的總磷投入量達(dá)到了17.93 萬t，其中山東的總磷投入量最多，投入了5.07 萬t，占主產(chǎn)區(qū)總磷投入量的28.31%；其次是陜西，占主產(chǎn)區(qū)總投入量的27.57%。此外，山西、河南蘋果種植的總磷投入也超過了主產(chǎn)區(qū)總磷投入量的15%。

圖2 2006—2016年中國蘋果主產(chǎn)區(qū)總磷投入變化情況Figure 2 Total P inputs for main apple producers in China during the period of 2006—2016

中國蘋果主產(chǎn)區(qū)2006—2016 年果園種植磷元素總投入量呈現(xiàn)出不同規(guī)律（圖2），這與果園種植面積、單位面積產(chǎn)量和磷足跡均有密切關(guān)系，其中：山東省的總磷投入變化趨勢為先增加后減少，主要是蘋果磷足跡和單位面積產(chǎn)量在2012 年后有所下降，帶動了山東蘋果種植總磷投入量的下降；陜西、河北和河南蘋果種植總磷投入呈波動上升，是因?yàn)殛兾鲾U(kuò)大了種植面積，磷足跡波動較??；河北和河南雖然單位面積產(chǎn)量和播種面積變化較小，但磷足跡小幅度增加帶動了總磷投入的增加；遼寧、甘肅、寧夏等地區(qū)蘋果種植受磷足跡逐年增加的影響較大，總磷投入呈增加趨勢。

圖3 中國蘋果主產(chǎn)區(qū)2016磷投入灰水足跡對比Figure 3 The total P grey water footprints in the main apple orchard areas in China in 2016

2.4 中國蘋果主產(chǎn)區(qū)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)變化

2.4.1 水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)

本文對于蘋果主產(chǎn)區(qū)的水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)研究采用了灰水足跡法，其是用稀釋污染物所需要的水量對環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評價，其數(shù)值越大表明風(fēng)險(xiǎn)相對越高。中國蘋果主產(chǎn)區(qū)的水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)呈現(xiàn)出先迅速增加，再波動緩慢增加，近期出現(xiàn)逐漸改善的趨勢。如表6 所示，2006—2010 年（除2008 年受國際磷肥價格的影響外），果園面積的迅速增加和單位面積磷投入量的不斷增加，使得中國蘋果主產(chǎn)區(qū)的水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)日趨嚴(yán)重。中國蘋果主產(chǎn)區(qū)2010 年的總灰水足跡達(dá)到了8.1×1011m3，是2006 年的2.08 倍，此外單位面積灰水足跡由2006 年的2.05×105m3·hm-2增加到2010 的4.22×105m3·hm-2；在2011—2014 年間，盡管單位面積磷投入量略有減少，但果園面積呈不斷增加趨勢，這使得中國蘋果主產(chǎn)區(qū)的水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)呈波動增加的趨勢，到2014 年時，中國蘋果主產(chǎn)區(qū)的總灰水足跡達(dá)到了8.3×1011m3，在這段時間，單位面積灰水足跡為4.18×105m3·hm-2；中國蘋果主產(chǎn)區(qū)在2015 年和2016年的單位面積灰水足跡不斷下降，且蘋果種植面積也相對穩(wěn)定，使得總灰水足跡分別為7.5×1011m3和7.1×1011m3，與2014 年相比，蘋果種植的水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)得到了一定的控制。

由圖3 可見，在2016 年，磷肥灰水足跡年均最大值的蘋果主產(chǎn)區(qū)為山東（2.1×1011m3），其次為陜西（1.6×1011m3），兩個高產(chǎn)區(qū)的蘋果種植面積大，磷投入量高，使得磷肥灰水足跡較大。甘肅蘋果園的磷足跡較小，磷肥灰水足跡最小，僅為3×1010m3。蘋果主產(chǎn)區(qū)磷肥灰水足跡的大小與蘋果種植面積、磷足跡大小有一定的關(guān)系，種植面積較大、磷足跡較大的產(chǎn)區(qū)，磷的投入量較大，果園的水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)程度也相對較高。

2.4.2 土壤環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)

根據(jù)劉欽普的估算方法，本文對比分析了中國蘋果主產(chǎn)區(qū)磷投入的土壤環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)情況（圖4）。與2006 年相比，中國各個蘋果主產(chǎn)區(qū)的磷投入土壤環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)分析均呈加劇趨勢，在2016 年，除寧夏處于低度風(fēng)險(xiǎn)外，其他蘋果主產(chǎn)區(qū)均處于中度風(fēng)險(xiǎn)或重度風(fēng)險(xiǎn)情況。具體而言：山東蘋果園磷投入環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)程度由低度風(fēng)險(xiǎn)轉(zhuǎn)為嚴(yán)重風(fēng)險(xiǎn)后降為重度風(fēng)險(xiǎn)；河南和遼寧蘋果園磷投入環(huán)境，除少數(shù)幾年處于重度風(fēng)險(xiǎn)外，基本都處于中度風(fēng)險(xiǎn)；河北和山西蘋果種植土壤環(huán)境由低風(fēng)險(xiǎn)變?yōu)橹酗L(fēng)險(xiǎn)；甘肅蘋果磷投入土壤環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)由安全轉(zhuǎn)向低度風(fēng)險(xiǎn)再轉(zhuǎn)向中度風(fēng)險(xiǎn)；寧夏則由安全轉(zhuǎn)為低風(fēng)險(xiǎn)。由此可見，我國蘋果種植土壤環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)仍處于風(fēng)險(xiǎn)不斷增加趨勢，需要得到進(jìn)一步的控制，從而更好地實(shí)現(xiàn)區(qū)域鄉(xiāng)村振興和生態(tài)文明建設(shè)。

表6 2006—2016年蘋果園磷肥灰水足跡Table 6 The P grey water footprints for the main apple orchard areas in China during the period of 2006—2016

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié)論

（1）在2006—2016 年，中國蘋果主產(chǎn)區(qū)單位面積磷投入呈先增加后減少的趨勢，而生產(chǎn)蘋果的含磷量則呈現(xiàn)略微波動增加的趨勢，這使得中國蘋果主產(chǎn)區(qū)磷足跡也呈現(xiàn)出先增加后減少的變化趨勢，且在2010 年時達(dá)到了最大值。此外，中國的農(nóng)業(yè)環(huán)境政策在一定程度上有利于提高蘋果種植的磷元素利用效率，實(shí)現(xiàn)資源可持續(xù)利用。

圖4 中國蘋果主產(chǎn)區(qū)2006—2016磷投入的土壤環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)變化情況Figure 4 The soil environmental risks due to P inputs for the main apple orchard areas in China during the period of 2006—2016

（2）中國不同的蘋果主產(chǎn)區(qū)單位面積磷投入和磷足跡呈現(xiàn)出一定的差異，其中：山東、遼寧、河南單位面積磷投入量較高，且磷足跡相對較高，使得磷元素利用效率相對較低，它們面臨著相對較高的磷環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，需要引起進(jìn)一步的關(guān)注。

（3）蘋果種植對中國蘋果主產(chǎn)區(qū)造成了一定的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，其中：水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)在2006—2010 年時呈不斷嚴(yán)重的趨勢，但隨后幾年則有所改善，而土壤環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)則均呈不斷嚴(yán)重的趨勢。此外，不同區(qū)域的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)有所差異，其中山東和陜西的水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)相對嚴(yán)重，而山東和河南的土壤環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)則相對嚴(yán)重。

3.2 建議

（1）確定合理的化肥投入，保障資源利用效率、作物產(chǎn)量和生態(tài)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)之間的耦合關(guān)系，實(shí)現(xiàn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展、鄉(xiāng)村振興和生態(tài)環(huán)境保護(hù)三重目標(biāo)。

（2）加強(qiáng)政府引導(dǎo)機(jī)制，保障蘋果種植肥料合理施用。

（3）加強(qiáng)果農(nóng)的管理教育，提高他們的科學(xué)種植和環(huán)境保護(hù)意識。