安 婷，胡新中

（1.陜西廣播電視大學，陜西西安 710119；2.陜西師范大學，陜西西安 710119）

農(nóng)業(yè)覆蓋了世界上1/3以上的無冰陸地面積，是全球生物、地球化學循環(huán)的一個重要組成部分。盡管在過去的50年里，農(nóng)業(yè)土地覆蓋面積只增加了10%～15%，但作物生產(chǎn)量卻增加了一倍多，這主要是因為肥料投入超過700%，農(nóng)業(yè)灌溉提高，高產(chǎn)作物的發(fā)展適應了生產(chǎn)系統(tǒng)（FAO，2008）。同時也導致過去50年里活性氮年生長率增加一倍多，向生物圈輸送磷年通量比前工業(yè)時代增加兩倍多。農(nóng)業(yè)驅動的營養(yǎng)動員的增加對環(huán)境和人類健康產(chǎn)生了連鎖反應，包括空氣和水質的惡化，以及疾病和害蟲壓力的增加。全球農(nóng)業(yè)貿(mào)易增長、家畜生產(chǎn)系統(tǒng)更加集中及人類對畜禽產(chǎn)品消費增加的趨勢影響著整個地區(qū)營養(yǎng)物質的分布。與此同時，飼料價格波動、運輸基礎設施的改善和技術進步支持了將可耕種飼料作物用于日益集中的畜禽生產(chǎn)系統(tǒng)。在過去幾十年里，人類對全球生物地球化學循環(huán)影響的研究主要集中在碳和氮上，很少有研究分析畜牧養(yǎng)殖對全球磷循環(huán)的影響（Smil，2000）。與碳和氮不同，磷幾乎沒有氣態(tài)，其有效性從根本上受再生含磷巖石風化的限制。本文綜述了幾十年來以進出口為基礎的國家與國際農(nóng)業(yè)貿(mào)易相關的磷流量，同時分析了糧食作物、飼料作物和畜產(chǎn)品貿(mào)易對各國農(nóng)業(yè)土壤磷流量的相對貢獻。

1 磷平衡

Schipanski和 Bennett等（2012）發(fā) 現(xiàn)，從1961年到2007年，全球有12個國家耕地的加權平均磷去除量增加了一倍以上，由于產(chǎn)量增加，從每公頃5 kg增加到12 kg。增加的肥料投入大大抵消了產(chǎn)量的增加，在同一時期，磷過剩增加了三倍以上，從6 kg/公頃增加到21 kg/公頃。在12個研究國家中，應用于農(nóng)業(yè)土壤的年磷富余總量分別在1961～2007年間增加了600%以上，從1.5倍增加到8.2倍。從這時期開始，發(fā)達國家的磷盈余高于欠發(fā)達國家。到2007年，發(fā)展狀況與土壤磷過剩的關系不再顯著，這一時期磷過剩的增加反映了肥料使用量的增加和畜禽養(yǎng)殖產(chǎn)量的增加。肥料對總磷投入的相對貢獻隨時間變化，在這12個國家中，肥料投入占總磷投入的比例從1961年的59%降至2007年的48%。在研究期間的頭20年里，肥料的使用比糞肥增長快。在過去20年里，肥料利用率和肥料使用量以相似的速度增長，這反映了畜牧業(yè)生產(chǎn)的增長和農(nóng)作物生產(chǎn)方式的強化。

1.1 貿(mào)易相關的磷流失 飼料和動物貿(mào)易的環(huán)境后果隨時間的推移而增加，這反映了貿(mào)易商品數(shù)量的增加和生產(chǎn)制度的加強。1961～2007年間，作為貿(mào)易作物組成部分的飼料作物有所增加，用于動物飼料的農(nóng)作物出口從1961年的43%增加到2007年的68%，其中最大的相對增長發(fā)生在巴西，從1961年到2007年，巴西飼料出口從2000 t增加到200000 t，占2007年農(nóng)作物出口的85%以上（周洪和周風珍，2004）。因此，飼料作物貿(mào)易大大促進了與進出口有關的磷平衡。

出口商品中的磷含量和土壤磷平衡在一些國家（如巴西、澳大利亞、印度、阿根廷）高度相關，但在其他國家（如日本、荷蘭、法國、美國）不相關。在相關性很強的地方，因為隨時間的推移，出口作物和畜禽產(chǎn)品的成分是恒定的，施肥率和作物產(chǎn)量之間是恒定關系。以巴西為例，自1972年以來，大豆占出口作物磷的80%以上，但在一些國家，耕作方式的改變改變了這種關系，導致貿(mào)易商品中的磷與土壤磷平衡之間缺乏相關性。如美國出口的作物組成相對穩(wěn)定，但在上世紀80年代和90年代，化肥使用量減少，導致美國出口與出口磷平衡之間缺乏相關性（Steinfeid等，2010）。

1.2 畜牧業(yè)對磷平衡的影響 飼料作物貿(mào)易的增加影響了進口國家的有機肥供應。飼料磷轉化效率低，意味著進口飼料作物中約92%的磷在進口國轉化為肥料（Tilman等，2001）。飼料磷進口對土壤磷平衡的影響在耕地面積小、畜禽數(shù)量大的發(fā)達國家最大，如日本和荷蘭，估計分別有49%和41%的肥料來自于進口飼料作物磷。Schipanski和 Bennett等（2012）研究發(fā)現(xiàn)，以進口為基礎的國家施用糞肥與作物磷流失之間的差異增大，而以出口為基礎的國家施用糞肥與作物磷流失之間的差異減小或沒有變化。進口飼料與凈磷平衡之間沒有相關性，這表明肥料利用率可能降低了肥料投入。從這個意義上說，進口國家既避免了與作物生產(chǎn)相關的磷過剩，又通過回收進口飼料產(chǎn)生的糞便降低了磷肥的成本。由于畜禽系統(tǒng)中磷的產(chǎn)量高，畜禽產(chǎn)品進口的增加導致1961年至2007年來源國遺留的肥料數(shù)量增加。對大多數(shù)國家而言，糧食進口對凈進口磷平衡的影響小于畜產(chǎn)品進口。這與出口磷平衡形成了對比，在出口磷平衡中，與作物生產(chǎn)有關的肥料磷平衡比后來出口的牲畜產(chǎn)生的糞肥磷占凈出口磷平衡的比例更大。

2 農(nóng)業(yè)集約化

至少在過去的50年里，農(nóng)業(yè)集約化一直是全球現(xiàn)象。增加的磷投入支持了作物產(chǎn)量的增加，而發(fā)達國家和發(fā)展中國家之間的磷平衡和產(chǎn)量差異隨時間的推移變得不明顯。盡管按照聯(lián)合國的定義，仍然將發(fā)達國家和發(fā)展中國家的人均收入分開，但在許多指標上，這兩個群體之間的差距在縮?。℉arris等，2009）。經(jīng)濟全球化，特別是貿(mào)易自由化的影響，在不同地理尺度上高度不均衡。

磷過剩可能導致部分國家水質退化，如荷蘭和美國的磷過剩導致土壤磷飽和及表層水體富營養(yǎng)化。相比之下，巴西增加的過剩土壤不大可能造成水污染，因為該地區(qū)大部分土壤具有高固磷能力（Hansen等，2002）。

3 貿(mào)易對磷資源利用的影響

由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的集約化，出口國水污染或土壤肥力下降的風險增加，這取決于作物生產(chǎn)是在肥料過剩還是不足的情況下完成的。在貿(mào)易談判和國內(nèi)議程中很少考慮農(nóng)業(yè)貿(mào)易對環(huán)境的影響，而這些往往會刺激出口生產(chǎn)。在生產(chǎn)集約化的同時，農(nóng)產(chǎn)品和畜禽產(chǎn)品貿(mào)易允許生產(chǎn)和消費部門在空間上分離或集中。有證據(jù)表明，農(nóng)業(yè)貿(mào)易促進了生產(chǎn)集中在肥料磷肥使用效率更高的地區(qū)，這一發(fā)現(xiàn)可以被理解為支持一個中心理論，即貿(mào)易自由化可提高生產(chǎn)資源使用效率（Wolf，2004）。磷是一種礦物，有兩種潛在的來源，一是從世界上少數(shù)地區(qū)的集中儲備中開采出來的，二是轉化成可以在經(jīng)濟地長距離運輸?shù)臐饪s肥料。植物從現(xiàn)有的土壤中吸收磷，這些土壤反映了與特定土壤類型相關的內(nèi)源磷水平，以及歷史上的磷肥和糞肥管理做法，這些做法可能增加或耗盡內(nèi)源土壤的磷儲量。

貿(mào)易有可能導致環(huán)境退化，這可能是因為在國民核算系統(tǒng)中，土壤磷資源和肥料沒有被賦予貨幣價值。一些國家如阿根廷、中國、肯尼亞的負進口磷平衡表明，由于耗盡內(nèi)源土壤磷資源，來源國的環(huán)境可能退化。磷的正平衡（特別是在日本等飼料作物進口國）也顯示了環(huán)境退化的可能性，這種情況下，由于有限的土地資源，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)施用了過量的肥料，導致磷過剩（Mason，1997）。

4 貿(mào)易對磷循環(huán)利用的潛力

Cordell等（2009）研究表明，區(qū)域專業(yè)化和生產(chǎn)系統(tǒng)集約化的模式降低了磷循環(huán)利用的能力，這對畜禽影響比作物生產(chǎn)大，因為只有不到10%的磷被轉化為可消費的畜禽產(chǎn)品，而畜禽養(yǎng)殖的大部分磷都集中在糞肥中。肥料中的磷反映了來自不同來源的磷的再集中和再循環(huán)，這些來源包括已施肥的飼料作物和作物殘渣、養(yǎng)殖場和牧草及未施肥的牧場。畜禽養(yǎng)殖產(chǎn)生的大量糞便受到一系列復雜因素的控制，包括管理系統(tǒng)和生物物理環(huán)境。畜禽養(yǎng)殖系統(tǒng)中的大部分磷可以通過農(nóng)業(yè)和牧場土壤循環(huán)利用（Chaneton等，1996）。但在封閉的畜禽養(yǎng)殖系統(tǒng)中，由于飼料作物和動物生產(chǎn)的物理分離，使大量磷的循環(huán)利用機會減少，因此，在一個經(jīng)濟肥料運輸半徑內(nèi)，常常沒有足夠的土地面積來消化產(chǎn)生的肥料。因此，糞肥經(jīng)常被過度地施用于集約化動物養(yǎng)殖場周圍的農(nóng)業(yè)土壤中。出口的畜禽產(chǎn)品很可能是由更大、更封閉的系統(tǒng)生產(chǎn)，這些系統(tǒng)導致了出口國家當?shù)胤柿狭走^剩（Hall等，2004）。Smaling等（2008）研究認為，飼料作物貿(mào)易的增加對磷資源利用效率有很大影響。飼料作物貿(mào)易的經(jīng)濟可行性支持了畜禽養(yǎng)殖生產(chǎn)集中在土地有限的國家，如日本和荷蘭，這兩個國家的人均肉類消費相對較高。由于畜禽養(yǎng)殖所消耗的飼料作物中90%以上的磷被作為肥料排出，因此，日本和荷蘭的磷過剩很大程度上是由進口飼料作物造成的。