“十三五”时期中国农业“药肥双减”效果分析

颜志辉，郑怀国，王爱玲，串丽敏，赵静娟

（北京市农林科学院数据科学与农业经济研究所，北京 100097）

“十三五”期间，为推进农业绿色发展，我国持续开展了农药、化肥施用量零增长行动，推动农药、化肥减量和提质增效，经过5年的实施，农药、化肥施用量显著减少、利用率明显提升，顺利实现了农药化肥减量增效的预期目标[1]。化肥、农药施用强度的相关指标通常作为农业绿色发展评估中环境友好程度的指标[2-3]，我国化肥施用的研究多集中于东、中、西3大区域及省级尺度或某一省域的时空特征[4-5]；围绕经营规模、土地流转、社会化服务和社会资本的参与等多种因素对农药、化肥施用减量的影响[6-9]。本研究通过系统评估“十三五”时期我国农药和化肥施用强度、施用效益、年度变化、区域差异，能够对现有研究进行有益的补充与拓展，为进一步优化完善“十四五”农药、化肥减量和提质增效工作提供参考和借鉴。

1 材料与方法

农药化肥减量效果从施用量、施用强度和施用效益3个角度进行评估；区域层面从9个农业区和省级2个层面，其中9个农业区参照《中国农业自然资源和农业区划》[10]确定（表1）。化肥（农药）施用强度表示单位农业播种面积化肥（农药）的施用量；化肥（农药）施用效益以单位化肥（农药）施用量所创造的种植业增加值表示，具体计算公式如下。

表1 中国9个农业区划分Table 1 Classification of 9 agricultural regions in China

化肥（农药）施用效益是为了去除不同作物品种产量和价格差异，从经济效益的角度评估单位化肥（农药）施用产生的经济价值，然而考虑到粮食作物与经济作物、果蔬在价格方面的差异，经济效益仅作为一个分析角度供参考。从粮食安全的角度看，经济效益较低的粮食作物对于粮食安全尤为重要。

种植业增加值、农业播种面积（包括农作物播种面积、果园面积）、化肥施用量、农药施用量数据来自《中国农村统计年鉴》[11]，研究基于2015—2020年数据进行计算。研究区域包括31个省（自治区、直辖市），不包括港澳台地区。

2 结果与分析

2.1 各农业区药肥减量分析

“十三五”期间，各农业区农药施用量均呈现下降趋势（图1）。北方干旱半干旱区、青藏高原区和华南区农药施用量降幅达到了30%以上，其中海南降幅最大，达到了50%以上；甘肃达到了40%以上；内蒙古、广东和福建的降幅约为20%～30%；宁夏和新疆的降幅在10%～20%。长江中下游地区、东北平原区、黄淮海平原区和四川盆地及周边地区农药施用量的下降幅度达到了20%以上，其中江西、上海和天津的降幅达到了40%以上；浙江、河北和北京的降幅为30%～40%；湖南、江苏和重庆的降幅在10%～20%。云贵高原区和黄土高原区农药施用量的下降幅度也达到了10%以上，其中，贵州的降幅达到了38.6%；云南的降幅为23.5%；陕西的降幅低于10%（图2）。

图1 2015—2020年各农业区农药施用量Fig.1 Pesticide amounts of different agricultural regions from 2015 to 2020

图2 2015和2020年各省（自治区、直辖市）农药施用量Fig.2 Pesticide amounts of different provinces（autonomous regions or municipalities）in 2015 and 2020

各农业区化肥施用量总体呈下降趋势（图3）。青藏高原区化肥施用量的下降幅度最大，达到了39.5%，其中，青海的降幅最大，达到了45%以上。华南区、长江中下游地区、黄淮海平原区、四川盆地及周边地区、云贵高原区和黄土高原区化肥施用量的下降幅度达到了10%以上，其中，北京的降幅达到了40%以上；上海和天津的降幅约为30%；江西、贵州、浙江和湖北的降幅在20%～30%；福建、山东、海南、河北、安徽、广东和江苏的降幅在10%～20%；河南、山西、湖南、重庆和广西的降幅低于10%。东北平原区和北方干旱半干旱区化肥施用量的下降幅度不足10%，其中，甘肃和黑龙江的降幅在10%～20%；新疆的化肥施用量保持不变（图4）。

图3 2015—2020年各农业区化肥施用量Fig.3 Fertilizer amounts of different agricultural regions of 2015-2020

图4 2015和2020年各省（自治区、直辖市）化肥施用量Fig.4 Fertilizer amounts of different provinces（autonomous regions or municipalities）in 2015 and 2020

2.2 各农业区农药化肥施用强度分析

各农业区的农药施用强度呈现与施用量不同的变化趋势，其中，华南区和云贵高原区呈现先增长后降低的趋势，其余各区呈持续下降趋势（图5）。各区农药施用强度呈现较大差异。华南区农药施用强度最高，平均值为24 kg·hm-2，其中海南超过30 kg·hm-2。长江中下游地区农药平均施 用 强 度 为12.6 kg·hm-2，其 中，浙 江 达 到15 kg·hm-2以上；江苏约为10 kg·hm-2。黄淮海平原区和东北平原区农药施用强度相似，分别为9.6和8.8 kg·hm-2，其中北京达到15 kg·hm-2以上；辽宁、山东介于10～15 kg·hm-2，属于较高区域。云贵高原区、北方干旱半干旱区、四川盆地及周边地区和黄土高原区农药施用强度相对较低，约为5 kg·hm-2，其中，甘肃介于10～15 kg·hm-2之间，属于较高区域。青藏高原区农药施用强度最低，平均施用强度为3.3 kg·hm-2（图5）。

图5 2015—2020年各农业区农药施用强度Fig.5 Pesticide intensities of different agricultural regions from 2015 to 2020

农药施用强度降幅最大的省（自治区、直辖市）包括江西、甘肃、贵州、海南、黑龙江、内蒙古、西藏、青海、天津、四川和吉林，降幅达30%以上；浙江、辽宁、河北、安徽、云南、山东、湖北、河南、广东和新疆的降幅介于20%～30%之间；上海、山西、湖南、广西和江苏的降幅介于10%～20%之间；宁夏、重庆和陕西的降幅低于10%；北京和福建的农药施用强度呈先升高后下降趋势，“十三五”末期较初期增加了10%（图6）。

图6 2015和2020年各省（自治区、直辖市）农药施用强度Fig.6 Pesticide intensities of different provinces（autonomous regions or municipalities）in 2015 and 2020

各区化肥施用强度也呈现较大差异（图7）。华南区化肥施用强度最大，平均值为497.4 kg·hm-2，其中，海南和福建的平均施用强度超过500 kg·hm-2；广东的平均施用强度为438.4 kg·hm-2。黄淮海平原区化肥平均施用强度达400 kg·hm-2以上，其中，北京和河南平均施用强度达450 kg·hm-2以上；河北的平均施用强度为345.6 kg·hm-2。黄土高原区和长江中下游地区化肥施用强度约为300～350 kg·hm-2，其中，陕西、江苏、湖北和安徽的平均施用强度为350～450 kg·hm-2；上海和湖南的平均施用强度低于300 kg·hm-2；江 西 的 平 均 施 用 强 度 低 于250 kg·hm-2。东北平原区、北方干旱半干旱区和云贵高原区的化肥平均施用强度相似，处于250～300 kg·hm-2之间，其中，吉林、新疆和广西的平均施用强度为350～450 kg·hm-2，属于较高区域；甘肃、黑龙江和贵州的平均施用强度低于250 kg·hm-2，属于较低区域。四川盆地及周边地区的化肥平均施用强度较低，为238.4 kg·hm-2。青藏高原区化肥施用强度最低，且“十三五”期间持续降低，施用强度由2015年的206.3 kg·hm-2下降到了2020年的127.2 kg·hm-2（图7）。

图7 2015—2020年各农业区化肥施用强度Fig.7 Fertilizer intensities of different agricultural regions from 2015 to 2020

各农业区的化肥施用强度与农药施用强度呈现类似的变化趋势，其中，黄淮海平原区和云贵高原区呈先稳定后降低的趋势；青藏高原区呈持续降低趋势；其余各区均呈先增长后降低的趋势。化肥施用强度下降最大的为青海和西藏，降幅达30%以上；贵州、黑龙江、江西、内蒙古、天津和湖北的降幅为20%～30%；四川、山东、云南、安徽、河南和浙江的降幅在10%～20%；宁夏和福建的化肥施用强度略有上升；其余省（自治区、直辖市）的降幅低于10%（图8）。

图8 2015和2020年各省（自治区、直辖市）化肥施用强度Fig.8 Fertilizer intensities of different provinces（autonomous regions or municipalities）in 2015 and 2020

2.3 各农业区农药化肥施用效益分析

“十三五”期间，各农业区农药施用产生的经济价值均呈现增长趋势（图9）。黄土高原区、青藏高原区和云贵高原区农药施用产生的经济价值较高，平均为950.0万～1 000.0万元·t-1，且在2020年创造的经济价值超过1 400.0万元·t-1，其中，贵州农药施用产生的经济价值则达到了2 000.0万元·t-1以上；陕西和青海农药施用产生的经济价值平均达到了1 000.0万元·t-1以上；西藏农药施用产生的经济价值低于900.0万元·t-1。北方干旱半干旱区和四川盆地及周边地区农药施用产生的经济价值处于第二梯队，平均为780.0万元·t-1，其中，宁夏农药施用产生的经济价值较高，平均达到了1 000.0万元·t-1以上；内蒙古农药施用产生的经济价值平均为519.2万元·t-1。黄淮海平原区农药施用产生的经济价值处于第三梯队，平均达到了500.0万元·t-1以上，2020年达到了667.4万元·t-1，其中，天津农药施用产生的经济价值平均达到了750.0万元·t-1以上。东北平原区、华南区和长江中下游地区农药施用产生的经济价值较低，平均为330.0万元·t-1，2020年也仅达到了400.0万元·t-1，低于其他区“十三五”初期水平，其中，江苏农药施用产生的经济价值平均达到了500.0万元·t-1以上，吉林、江西农药施用产生的经济价值最低，仅为贵州的1/10（图10）。

图9 2015—2020年各农业区农药施用效益Fig.9 Benefits of pesticide application in different agricultural regions from 2015 to 2020

图10 2015和2020年各省（自治区、直辖市）农药施用效益Fig.10 Benefits of pesticide application in different provinces（autonomous regions or municipalities）in 2015 and 2020

“十三五”期间农药施用产生的经济价值增长幅度最大为海南、贵州、西藏、江西、甘肃、青海和云南，达到了1倍以上；四川、黑龙江、广东、重庆、新疆、广西、浙江、河南、天津、内蒙古、湖北、陕西、安徽、宁夏和河北的增长幅度达到了50%以上；福建、上海、山西、山东、湖南、辽宁和江苏的增长幅度达到了30%以上；吉林和北京的增长幅度较低，不足20%；北京仅增长了2.9%（图10）。

“十三五”期间各农业区化肥施用产生的经济价值差异小于农药施用产生的经济价值差异，均呈现增长趋势（图11）。青藏高原区化肥施用产生的经济价值增长趋势尤为突出，由2015年的12.8万元·t-1增长到2020年的29.0万元·t-1。四川盆地及周边地区和云贵高原区化肥施用产生的平均经济价值达到了15.0万元·t-1以上，在2020年化肥施用产生的经济价值超过了20.0万元·t-1，其中，重庆、广西和云南化肥施用产生的经济价值平均约为10.0万元·t-1。华南区和长江中下游地区2020年化肥施用产生的经济价值超过了15.0万元·t-1，其中，福建、广东、江苏、江西、湖南和湖北化肥施用产生的平均经济价值在10.0～15.0万元·t-1。东北平原区和黄淮海平原区化肥施用产生的经济价值由10.0万元·t-1增长到了13.0万元·t-1，其中，北京化肥施用产生的经济价值较高，达到了15.0万元·t-1以上；吉林化肥施用产生的经济价值最低，仅为4.7万元·t-1。北方干旱半干旱区和黄土高原区化肥施用产生的经济价值由不足10.0万元·t-1增长到了约12.0万元·t-1。

图11 2015—2020年各农业区化肥施用效益Fig.11 Benefits of fertilizer application in different agricultural regions from 2015 to 2020

“十三五”期间，大部分省（自治区、直辖市）化肥施用产生的经济价值呈现增长趋势，部分省（自治区、直辖市）呈先下降后增长趋势。其中，化肥施用产生的经济价值增长幅度最大的包括青海、贵州、西藏、云南、江西和四川，达到了30%以上；重庆、海南、黑龙江、广西、陕西、湖北和广东的增长幅度达到了20%以上；新疆、浙江、河南、安徽、福建和内蒙古的增长幅度达到了10%以上；其他省份的增长幅度不足10%；湖南、河北、辽宁和吉林4个省份化肥施用产生的经济价值出现了下降，其中，吉林的下降幅度甚至达到了20%以上（图12）。

图12 2015和2020年各省（自治区、直辖市）化肥施用效益Fig.12 Benefits of fertilizer application in different provinces（autonomous regions or municipalities）in 2015 and 2020

3 讨论

在农药、化肥减量方面，各个区域在“十三五”期间均取得了显著成效，减量突出区域降幅达30%以上。农药、化肥施用量较高的区域，其减少量也较高，然而由于施用量基数较大，其下降幅度在全国处于中等水平，这一趋势在农药、化肥的施用减量上具有相似特点。

在农药施用强度方面，东南沿海地区的农药施用强度远高于中西部、北部及东北部地区，与于伟等[12]关于中国农药使用空间分布的结论类似，农药施用强度均值呈现“东高西低”的空间格局，这与中东部地区较高的人/地比和相对较高的病虫害发生面积等因素有关，华南区的海南、福建、广东和长江中下游地区浙江的农药施用强度最高，黄淮海平原区的北京农药施用强度也较高，这些地区是中国双季稻的主要种植区及经济水果和茶叶的优势产区，为稻瘟病和小菜蛾等常见病虫的易发、重发区[12]，北京则主要是果蔬种植比例较高。在农药施用产生的经济效益方面则是整个东部地区普遍低于中西部地区，以陕西、贵州的经济效益最高。推广绿色防控技术降低农药施用强度，提升农药施用产生的经济效益仍然任重道远。

在化肥施用强度和产生的经济效益方面，华南区、黄淮海平原区和黄土高原区化肥施用强度大于西部和东北部区域，其中，海南、福建、北京和河南的化肥施用强度处于较高水平；而化肥施用产生的经济效益则表现出不同的趋势，以青藏高原区、云贵高原区、四川盆地及周边地区和华南区较高，其中，贵州、青海、西藏、浙江、四川、海南和上海在“十三五”末期的化肥施用效益最高，达到了20万元·t-1以上。在单位面积化肥施用量方面，本研究结果与王珊珊等[13]报道的北方粮食主产区单位播种面积化肥施用量高于南方主产区的结论相似；且粮食主产区中园艺作物的化肥施用强度约为粮食作物和传统经济作物化肥施用强度的2.0～2.5倍，而北京的农业种植结构中蔬菜果树的种植比例较高，2018年北京农业蔬菜和果树的播种面积占总播种面积的54.9%，这可能是导致北京的化肥施用强度在北部区域较高的原因[13-14]。发达国家为防止化肥对环境造成危害，设置225 kg·hm-2为施肥安全上限。“十三五”初期，甘肃、黑龙江、青海和贵州4省的化肥施用强度低于该安全限值；在“十三五”末期，四川、江西、西藏的化肥施用强度也低于该安全限值，达到了7个省（自治区），此外内蒙古的化肥施用强度也已经接近该安全限值[15]；而福建、海南、北京、河南和广东5个省（直辖市）在“十三五”末期的化肥施用强度仍然在400 kg·hm-2。化肥施用产生的经济价值差异小于农药施用产生的经济价值差异，均呈现增长趋势，其中，青藏高原区化肥施用产生的经济价值增长了1倍以上；西部和西南地区化肥施用产生的经济价值高于东部、东北地区；黄淮海平原区化肥施用产生的经济价值处于较低水平，其中北京虽然依托区位优势生产了较多的高附加值农产品，然而从农产品价值角度来看，化肥施用效益在全国31个省（自治区、直辖市）也仅达到了中等水平。

“十三五”期间农药化肥施用强度的降低得益于规模化经营、农业社会化服务以及农业科技推广工作的持续推进。农民加入合作社促进了家庭农场化肥和农药减量施用，加入合作社使家庭农场化肥和农药减量施用概率分别提高40%以上[6]，土地连片化转入形成的规模经营显著促进了化肥减量施用[16]。农业经营规模与化肥施用强度之间存在微弱的负相关关系，受农户受教育程度、年龄、国别和时间等因素的显著影响[17]。组织嵌入和社会化服务显著促进了农药的减量化，应重视并发挥农业组织的重要作用，年龄较大、耕地面积较小、土地细碎化程度较小的农户参与社会化服务，带来的农药减量效果会更为显著[8,18]。化肥减量配施有机肥在促进化肥减量的同时提高了旱地小麦产量和品质，还提高了水分利用率[19]。

《“十四五”全国农业绿色发展规划》提出加快农业全面绿色转型，将持续不断地推进农药、化肥减量增效。农业生产由于区域生产条件、作物类型等差异，农药、化肥使用基数存在较大区域差异，因而农药、化肥的减量不限于施用量，应更多关注单位面积用量即施用强度的考核。在农药减量化方面，采用疏堵结合策略：一方面，鼓励绿色防控技术，利用害虫天敌、寄生生物替代杀虫剂，推动专业化统防统治，或采用轮作方式适当种植对土壤病虫害有抑制作用的植物，或采用无纺布、农膜覆盖植物，从而使作物与害虫隔离，或利用性激素诱捕或阻止害虫交配繁殖，最终减少杀虫剂施用次数与施用量；另一方面，通过税收手段提高农药施用成本，促使农民的农药施用行为更加理性化，推动农药减量化，推动实施“认定与标识制度”，如“生态农产品”标识，通过消费者的市场选择来引导并扩大农民对农药减量行为的选择[20-21]。在推动化肥减量、提高化肥利用效率方面，加大测土配方施肥技术的推广，制定相关鼓励措施鼓励农民参与测土配方施肥；在作物育种方面，加强节肥型作物、果蔬品种的选育；制定和完善有机肥替代化肥政策，破解畜禽粪便还田利用的体制机制障碍，促进秸秆还田和畜禽粪便的肥料化利用。