我国粮食生产中化肥投入的环境成本研究

[作者简介] 赵志坚（1959―），男，湖南长沙人，湖南大学工商管理学院副教授.研究方向：计量经济学、环境经济学.

[摘要] 施用化肥对我国粮食安全起到了重要的保障作用，然而，用于粮食生产的化肥施用量在不断增加的同时也带来了环境污染问题。文章采用1983-2010年的数据，运用比较法和计量模型分析了我国粮食生产中化肥投入对环境所产生的影响。结果显示：化肥施用量以年均4.57%的速度增长，是粮食增速的3.52倍；单位面积粮食产出的化肥投入边际效用以年均1.58%的速度降低；粮食化肥施用的环境成本以年均7.4%的速度增长；化肥使用量每增加一个百分点，粮食产量增加0.32个百分点，化肥施用的环境成本增加1.74个百分点。最后，针对粮食生产中化肥投入的环境污染问题提出了对策建议。

[关键词] 粮食产出；化肥投入；环境成本

[中图分类号] F322[文献标识码] A[文章编号] 1008―1763（2013）06―0052―05

一研究背景与进展

粮食是农业的基础，化肥是粮食的基础。国际国内的历史经验和现实表明，化肥的有效投入是粮食增产最有效的措施和途径。我国是人口大国同时也是粮食消费大国，保障居民粮食及时有效供给极为重要，为此我国必须大力发展粮食生产。然而随着我国粮食生产安全压力的增大，化肥使用量也在不断增加，至使农业面源污染有加大的趋势。粮食生产中使用化肥所产生的污染已成为我国当前亟待研究的环境污染源问题之一。

目前关于我国粮食生产中化肥投入对环境成本影响实证研究的文献不多，已有的相关文献主要集中于以下几个方面。

（一）粮食生产中施用化肥的意义

按德国化学家李比希（Liebig）养分归还学说的解释，作物生长中需要从土壤中获得养分，年复一年地种植粮食意味着土地养分被不断带走，土壤肥力日渐下降，要恢复土壤的肥效就要不断地向土壤施加肥料以培养新一轮粮食生产所需的养分，否则粮食产量将会下降[1]。氮、磷、钾是粮食等农作物生长所需要的重要常规营养元素，化肥就是包括这些常规营养元素的肥料。化肥施入土壤后，不仅能够补充氮、磷、钾三种常规养分，而且是最经济、最科学的养料补充方式。因为农家肥虽然含营养成分的种类比较多，但相对化肥来说，农家肥氮、磷、钾含量较少，养分被粮食作物吸收较慢，肥效不十分显著[2]，因此，化肥是粮食作物重要的生产资料。

（二）我国粮食生产中化肥施用量在逐年提高

据发达国家统计，化肥对作物产量的贡献率达30%～50%，就我国而言，农业中化肥施用总量和单位面积用量也已处于世界较高水平，消费了约占世界化肥总量的35%，而粮食作物又消费了我国农业化肥施用量的50%[3]。从动态看， 1975年，我国单位面积化肥施用量仅为70（kg・hm-2），大致等于同期的世界平均水平；2000年，我国单位面积化肥施用量达到279（kg・hm-2），是同期世界平均水平的3倍；2008年，单位面积化肥施用量增加到300（kg・hm-2）以上，已远远超过发达国家设置的225（kg・hm-2）的安全标准[4]。

（三）我国化肥施用量不断提高的原因

一是我国工业化和城市化进程的加快，导致耕地资源日益减少。人均耕地面积由1949年的0.26 hm2下降到2007年的0.092 hm2，不及世界平均水平的1/2[5]，已低于有关专家测算的维持温饱的最低极限0.10 hm2的水平[6]。由于耕地资源的不断减少，以更多的化肥替代耕地已成为粮食作物生产技术的重要发展方向[7]。李洁[8]实证检验结果也表明，在长三角地区由于土地机会成本增长速度远高于化肥价格的上涨，导致了农田化肥的大量投入；与此同时，劳动机会成本的快速增长，也使得长三角地区劳动密集型作物生产以化肥高度替代劳动为特征。二是我国土壤整体质量差。我国约有四分之一的土壤肥力低下，而且已利用的土壤肥力水平也偏低，全国耕地有机质含量平均仅为18.0（ g・kg-1），旱地为10.0（ g・kg-1），远低于欧美发达国家的30（ g・kg-1），我国中低产田比例大，约占耕地面积的71.3%[9]，大量存在的中低产耕地加重了对化肥用量的需求。三是农业生产方式落后。我国相当多数的农业生产处于分散式的小农经营，生产经营方式粗放，集约化程度低，没有规模经济，劳动生产率低下。因此，要获得粮食产量的持续增长只有在单位耕地上投入更多的化肥[10]。四是化肥利用率低下且逐年下降。目前我国的氮肥利用率仅为30%左右，磷肥利用率为10%～25%，远低于世界发达国家的水平，其他部分都随地表径流、泥沙、淋溶等损失掉[11]。由于我国大量使用化肥造成了土壤肥力下降和土壤板结，在耕地面积没有增加甚至减少的背景下为了获得更高的粮食产量，就通过增大化肥用量这一方式，于是形成了“化肥过量使用―土壤肥力下降―加大化肥用量”的恶性循环[12]。许多学者通过实证检验支持了这一结论，如徐浪[13]通过系数函数计算出1978～2000年四川化肥施用量对粮食产量贡献率先上升后下降，唐华仓[14]利用弹性系数计算出河南省2001年化肥的贡献率为9.5%，到2003年下降为7.68%。

（四）关于施用化肥对环境影响的效果

洛桑Park Grass长期的试验中发现，长期施用化肥造成土壤酸度增加，重金属移动增强，Al离子污染地下水的威胁增大[15]。施用磷肥过多，会使施肥土壤含镉量比一般土壤高数倍甚至上百倍，长期积累将造成土壤镉污染[16]。由于大量的使用化肥，我国土壤污染总体形势相当严峻，土壤深度酸化，近60年来我国土壤的pH值下降了0.13～0.8，这个变化本应该是在千年间发生的[17]。农业生产中过量的化肥投入增加了土壤和水域污染负担，从农田流失的氮、磷元素残留于土地并进入水域，已成为区域水质恶化的重要原因，其中多数集中在经济较发达的地区[18]，比如在太湖流域，由于农田化肥用量持续增加，农业面源污染对太湖流域水质恶化贡献率不断增加，其中总磷（TP）污染贡献率已达19%，总氮（TN）贡献率达29%，超过了工业和城市点源污染的贡献率（张维理，2008）[19]。向平安等[20] 等对湖南省洞庭湖地区水稻施用化肥的实证检验结果表明，洞庭湖因水体富营养化对下游渔业造成的损失每年为10万元；饮用水源造成的损失每年为1个亿；重金属污染每年造成的损失为4000万。