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Regional difference of NPK fertilizers application and environmental risk assessment in Jiangsu Province, China.

江苏氮磷钾化肥使用地域分异及环境风险评价


深入认识江苏省氮磷钾化肥投入的空间格局及其环境风险,有利于调控江苏农田施肥合理分布、加强化肥使用风险管理和分区指导,防治农业面源污染.考虑氮磷钾3种化肥不同的环境污染效应,建立带有权重系数的化肥使用环境风险指数模型,对江苏省氮磷钾化肥使用强度的地域分异特征和环境风险进行研究.应用层次分析法,确定氮磷钾3因子的权重.根据国家生态县建设化肥使用强度小于250 kg·hm-2的标准,参照目前发达国家氮磷钾1∶0.5∶0.5的养分结构,确定氮磷钾3元素的环境安全阈值.结果表明:目前江苏氮磷钾化肥使用强度呈现出从南到北逐步增加的规律性地域分异,极值比为3.3.其中,氮肥、磷肥和钾肥的极值比分别是3.3、4.5、4.4.全省13个地市氮磷钾投入平均比例是1∶0.39∶0.26,不尽合理.苏南地区氮磷钾肥比例相对平衡,苏北地区养分结构失调严重.全省氮磷钾化肥施用环境风险指数为0.69,属于中度环境风险;苏南地区处于低度风险,苏中地区处于中度风险,苏北地区各地市处于中度、重度或严重风险.江苏省化肥施用的地域分异及环境风险受到自然、经济、体制、政策、管理等多种因素影响.
 

 

It is of great importance to have a deep understanding of the spatial distribution of NPK fertilizers application and the potential threat to the ecological environment in Jiangsu Province, which is helpful for regulating the rational fertilization, strengthening the fertilizer use risk management and guidance, and preventing agricultural nonpoint pollution. Based on the environmental risk assessment model with consideration of different impacts of N, P, K fertilizers on environment, this paper researched the regional differentiation characteristic and environmental risk of intensity of NPK fertilizer usages in Jiangsu. Analystic hierarchy process (AHP) was used to determine the weithts of N, P, K. The environmental safety thresholds of N, P, K were made according to the standard of 250 kg·hm-2 for the construction of ecological counties sponsered by Chinese government and the proportion of 1:0.5:0.5 for N:P:K surposed by some developed countries. The results showed that the intensity of NPK fertilizer application currently presented a gradually increasing trend from south to north of Jiangsu, with the extremum ratio of 3.3, and the extremum ratios of nitrogen fertilizer, phosphorus fertilizer and potassium fertilizer were 3.3, 4.5 and 4.4, respectively. The average proportion of nitrogen fertilizer, phosphorus fertilizer and potassium fertilizer of 13 cities in Jiangsu was
1:0.39:0.26. Their proportion was relatively in equilibrium in southern Jiangsu, but the nutrient structure disorder was serious in northern Jiangsu. In Jiangsu, the environmental risk index of fertilization averaged at 0.69 and in the middlerange of environmental risk. The environmental risk index of fertilizer application in southern and central Jiangsu was respectively at the low and moderate levels, while that of cities in northern Jiangsu was at the moderate, serious or severe level. In Jiangsu, the regional difference of fertilizer application and environmental risk assessment were affected by many factors, including physical and economic conditions, government policy, management system, technology, and management methods.
 


全 文 :江苏氮磷钾化肥使用地域分异及环境风险评价∗
刘钦普
(南京晓庄学院环境科学学院, 南京 211171)
摘  要  深入认识江苏省氮磷钾化肥投入的空间格局及其环境风险,有利于调控江苏农田施
肥合理分布、加强化肥使用风险管理和分区指导,防治农业面源污染.考虑氮磷钾 3 种化肥不
同的环境污染效应,建立带有权重系数的化肥使用环境风险指数模型,对江苏省氮磷钾化肥
使用强度的地域分异特征和环境风险进行研究.应用层次分析法,确定氮磷钾 3 因子的权重.
根据国家生态县建设化肥使用强度小于 250 kg·hm-2的标准,参照目前发达国家氮磷钾
1 ∶ 0.5 ∶ 0.5的养分结构,确定氮磷钾 3元素的环境安全阈值.结果表明:目前江苏氮磷钾化肥
使用强度呈现出从南到北逐步增加的规律性地域分异,极值比为 3.3.其中,氮肥、磷肥和钾肥
的极值比分别是 3.3、4.5、4.4.全省 13 个地市氮磷钾投入平均比例是 1 ∶ 0.39 ∶ 0.26,不尽合
理.苏南地区氮磷钾肥比例相对平衡,苏北地区养分结构失调严重.全省氮磷钾化肥施用环境
风险指数为 0.69,属于中度环境风险;苏南地区处于低度风险,苏中地区处于中度风险,苏北
地区各地市处于中度、重度或严重风险.江苏省化肥施用的地域分异及环境风险受到自然、经
济、体制、政策、管理等多种因素影响.
关键词  化肥使用强度; 氮磷钾比例; 环境安全阈值; 环境风险指数
∗国家自然科学基金项目(41201151)、江苏省生态学重点学科项目和南京市环境科学重点学科项目资助.
∗∗通讯作者. E⁃mail: liuqinpu@ 163.com
2014⁃11⁃11收稿,2015⁃02⁃06接受.
文章编号  1001-9332(2015)05-1477-07  中图分类号  X53  文献标识码  A
Regional difference of NPK fertilizers application and environmental risk assessment in
Jiangsu Province, China. LIU Qin⁃pu ( School of Environmental Science, Nanjing Xiaozhuang
University, Nanjing 211171, China) . ⁃Chin. J. Appl. Ecol., 2015, 26(5): 1477-1483.
Abstract: It is of great importance to have a deep understanding of the spatial distribution of NPK
fertilizers application and the potential threat to the ecological environment in Jiangsu Province,
which is helpful for regulating the rational fertilization, strengthening the fertilizer use risk manage⁃
ment and guidance, and preventing agricultural non⁃point pollution. Based on the environmental
risk assessment model with consideration of different impacts of N, P, K fertilizers on environment,
this paper researched the regional differentiation characteristic and environmental risk of intensity of
NPK fertilizer usages in Jiangsu. Analystic hierarchy process (AHP) was used to determine the
weithts of N, P, K. The environmental safety thresholds of N, P, K were made according to the
standard of 250 kg·hm-2 for the construction of ecological counties sponsered by Chinese govern⁃
ment and the proportion of 1:0.5:0.5 for N:P:K surposed by some developed countries. The results
showed that the intensity of NPK fertilizer application currently presented a gradually increasing
trend from south to north of Jiangsu, with the extremum ratio of 3.3, and the extremum ratios of ni⁃
trogen fertilizer, phosphorus fertilizer and potassium fertilizer were 3.3, 4.5 and 4.4, respectively.
The average proportion of nitrogen fertilizer, phosphorus fertilizer and potassium fertilizer of 13 cities
in Jiangsu was 1:0.39:0.26. Their proportion was relatively in equilibrium in southern Jiangsu, but
the nutrient structure disorder was serious in northern Jiangsu. In Jiangsu, the environmental risk
index of fertilization averaged at 0.69 and in the middle⁃range of environmental risk. The environ⁃
mental risk index of fertilizer application in southern and central Jiangsu was respectively at the low
and moderate levels, while that of cities in northern Jiangsu was at the moderate, serious or severe
level. In Jiangsu, the regional difference of fertilizer application and environmental risk assessment
were affected by many factors, including physical and economic conditions, government policy,
应 用 生 态 学 报  2015年 5月  第 26卷  第 5期                                                         
Chinese Journal of Applied Ecology, May 2015, 26(5): 1477-1483
management system, technology, and management methods.
Key words: intensity of fertilization; proportion of NPK; environmental safety threshold; environ⁃
mental risk assessment.
    随着我国现代农业的发展,农作物的产量不断
提高,化肥的使用量越来越大.2013 年我国粮食总
产达到 6.02 ×108 t ,实现粮食产量 10连增,是 1978
年 3.03×108 t的 2.0倍, 而化肥总用量为 5.9×107 t,
是 1978年 8.8×106 t的 6.7倍.化肥使用量增加的速
度远远大于粮食增加的速度.我国化肥消费量占世
界化肥总用量的 1 / 3,单位面积施用量超过世界平
均水平的 3倍多[1] .过量的化肥使用,造成资源浪费
和环境污染.有研究表明,近几十年来,我国农业氮
磷素的输入成为水体富营养化的主要原因,其中化
肥使用是其主要因素[2-3] .在许多农业集约化程度
高、氮肥用量大的地区,已面临着严重的地下水硝酸
盐污染问题[4],我国农田化肥过量使用潜在的压力
和面临的环境风险是其他国家无法相比的[5] .
江苏省是全国农业大省之一,在全国属于高施
肥区[6] .张晖等[7]的研究表明,从 1990 年开始,江苏
农业生产已出现过剩氮.杜华章[8]通过对 1990—
2008年江苏省农业增加值与化肥使用量的关系研
究发现,化肥使用量的边际收益已为负数.过多的化
肥使用,形成了一定的农业面源污染问题,使江苏省
农村生态环境面临不利的影响,频繁发生的太湖水
体富营养化就是一个明证[9] .近些年,不少学者对江
苏农田重金属污染及环境风险进行了研究[10-12],但
针对化肥使用造成环境污染的风险评价报道很少.
本文对江苏省农田氮磷钾化肥使用的基本特征和潜
在的环境风险进行研究,为准确把握江苏省化肥使
用状况、宏观管控化肥使用环境风险、促进农业可持
续发展提供决策依据.
1  材料与方法
1􀆰 1  数据来源
本研究所需数据结合来源分 3 类:1)基础数据.
主要来自江苏省统计局提供的 2013 年江苏省各地
市氮磷钾化肥使用数据,以及 2010年江苏统计年鉴
耕地面积数据[13] .2)调查数据.包括对氮磷钾单质
化肥过量使用对生态环境影响的权重调查,三元复
合肥料中氮磷钾含量的调查等.3)标准数据.来源于
原国家环境保护总局 2007 年印发的《生态县、生态
市、生态省建设指标(修订稿)》 [14]中化肥使用强度
生态标准.
1􀆰 2  化肥使用环境风险评价方法
本文使用的化肥使用环境风险评价方法是笔者
在 Hakanson[15]1980年提出的重金属污染潜在生态
危害指数法和 Rapant等[16]2003 年提出的重金属污
染环境风险指数法启发下进行设计和优化.用他们
提出的风险评价计算公式得出的综合指数是大于 1
的正数,数值越大,环境风险程度越高,没有一个上
下限值,不易比较不同类型物质或不同地区的环境
风险的差别.笔者设计的环境风险指数模型得出的
数值是介于 0和 1 之间的小数,有风险程度的上限
和下限,便于对风险程度的认识和比较.其计算公式
为:
R t =∑

i = 1
WiR i   ( i = N,P,K) (1)
R i =
F i
F i+Ti
  ( i=N,P,K) (2)
式中:R t为化肥污染环境风险总指数;R i为单质肥料
(氮、磷或者钾等)污染环境风险指数;Wi为单质肥
料污染环境风险权重;Ti为单质肥料环境安全阈值
(kg·hm-2),是指为获得某一作物产量而不危害环
境的某种化肥的最大使用量;F i为某化肥使用强度,
是指本年内单位面积耕地实际用于农业生产的化肥
使用量(kg·hm-2).
由公式(1)、(2)可见,R i和 R t介于 0 和 1 之间,
当F i和Ti两者相等时,则R i = 0.5,是环境安全的临
表 1  化肥使用环境风险指数(Ri)分级
Table 1   Classification of fertilization environmental risk
index (Ri)
风险等级
Risk class
环境风险指数
R i
环境风险类型
Type of
environmental risk
分类依据: 施肥量小于、等于或
大于环境安全阈值的倍数
Criteria: Amount of fertilizers ≤
or > times of threshold
5 > 0.80 严重风险 Seri⁃
ous risk
大于阈值的 4 倍 Greater than
4 times of threshold
4 0.76~0.80 重度风险 Se⁃
vere risk
小于等于阈值的 4 倍 Less
than 4 times of threshold
3 0.66~0.75 中度风险 Me⁃
dium risk
小于等于阈值的 3 倍 Less
than 3 times of threshold
2 0.51~0.65 低度风险 Light
risk
小于等于阈值的 2 倍 Less
than twice of threshold
1 0.36~0.50 尚安全 Relative
safety
小于等于阈值 Less than one
threshold
0 <0.35 安全 Safety 小于等于阈值的 0.5 倍 Less
than half of threshold
8741 应  用  生  态  学  报                                      26卷
界点.根据化肥使用量(F i)超过或低于环境安全阈
值(Ti)的倍数,把化肥使用环境风险程度从环境安
全到严重风险分为 6个不同等级(表 1).
2  结果与分析
2􀆰 1  江苏氮磷钾化肥使用强度的区域分异特征
根据江苏省 2013 年各地市的化肥使用量和耕
地面积,分别计算出全省平均化肥使用总强度和氮
磷钾化肥使用单项强度,化肥使用量按折纯量计算.
折纯量是指将氮肥、磷肥、钾肥分别按含氮、含五氧化
二磷、含氧化钾的百分比成份进行折算后的数量.根
据市场调查情况,复合肥多为氮磷钾含量 1 ∶ 1 ∶ 1
型,故复合肥中的氮磷钾按此比例统一折算.2013年
江苏各地市氮磷钾化肥使用强度见表 2.
    通过对表 2 的分析可知,江苏省化肥使用具有
以下特点:
1)全省化肥投入明显过高,远大于一些发达国
家的施肥用量.目前,江苏省的化肥使用强度平均为
696.93 kg·hm-2,是全国平均水平 485 kg·hm-2的
1.4倍,高于我国生态县建设制定的 250 kg·hm-2化
肥使用强度上限[14],远远超过一些发达国家的化肥
使用量.20世纪 80 年代末以来,西欧各国为控制面
源污染,逐步实施氮磷总量控制,化肥用量分别下
降了约 30%和 50%.德国氮磷化肥用量由 180 和
94 kg·hm-2分别降到 110 和 30 kg·hm-2,法国由
148和 83 kg·hm-2分别降到 125 和 43 kg·hm-2,
荷兰由 600和 100 kg · hm-2 分别降到 330 和 60
kg·hm-2,粮食总产和单产分别增加了 57%和
80%[17] .由此可见,江苏省化肥使用量有很大的降低
空间.
2)全省各地市化肥使用很不平衡,区域分异规
律明显.化肥使用强度最高的是徐州市,为 1100.38
kg·hm-2,是最低的南京市 332.49 kg·hm-2的 3.3
倍.苏南地区化肥使用强度相对较低,从苏南、苏中
到苏北化肥使用强度逐步增加.氮肥使用强度的变
化与化肥使用总强度的变化高度一致,两者的相关
系数为 0.985, 说明各地市施肥仍是以氮肥为主.徐
州市氮肥量最高,为 614. 26 kg·hm-2,是镇江市
202.36 kg·hm-2的 3.3倍.磷肥使用强度的变化与总
肥变化基本一致,相关系数达到 0.978,徐州市的磷
肥使用量是常州市的 4.5 倍;钾肥使用强度与总肥
变化大体一致,相关系数达到 0.856.徐州市钾肥使
用强度是盐城市的 4.4倍.
3)全省氮磷钾比例为 1 ∶ 0.39 ∶ 0.26,不尽合
理.养分结构区域差异比较明显,苏北地区氮磷钾肥
比例失调严重,苏南地区养分结构相对平衡.与目前
我国 1 ∶ 0.49 ∶ 0.42、发达国家 1 ∶ 0.5 ∶ 0.5、世界
1 ∶ 0.46 ∶ 0.36的比例相比[18],江苏省氮肥比重较
大,占总养分的 60%,而磷肥的比重稍低,占 24%,
钾肥的比重更低,占 16%.宿迁、连云港和徐州磷肥
比例偏高,盐城钾肥使用明显不足.但总体来讲,由
于测土配方施肥的推广,江苏省的化肥使用总量正
逐步减少,但其中复合肥的使用量有所增加,养分结
构向均衡、合理的方向发展(表 3).
造成氮磷钾化肥使用区域差异的原因是多方面
的 .一是自然因素:苏北平原徐淮地区多潮土,土壤
表 2  2013年江苏省各地市化肥使用强度
Table 2  Fertilization intensity (F) of sub⁃regions of Jiangsu Province in 2013 (kg·hm-2)
地市
Sub⁃region
总强度
Ft
氮强度 /比重
FN / proportion
磷强度 /比重
FP / proportion
钾强度 /比重
FK / proportion
N ∶ P ∶ K 地理位置
Location
南京 Nanjing 332.49 208.57 / 0.63 64.49 / 0.19 59.43 / 0.18 1 ∶ 0.31 ∶ 0.28 苏南 South
镇江 Zhenjiang 336.52 202.36 / 0.60 73.38 / 0.22 60.78 / 0.18 1 ∶ 0.36 ∶ 0.30 苏南 South
苏州 Suzhou 366.53 231.16 / 0.63 66.23 / 0.18 69.13 / 0.19 1 ∶ 0.29 ∶ 0.30 苏南 South
常州 Changzhou 380.69 270.65 / 0.71 58.62 / 0.15 51.43 / 0.14 1 ∶ 0.22 ∶ 0.19 苏南 South
无锡 Wuxi 423.23 234.18 / 0.55 83.37 / 0.20 105.6 / 80.25 1 ∶ 0.36 ∶ 0.45 苏南 South
南通 Nantong 501.82 305.33 / 0.61 111.06 / 0.22 85.43 / 0.17 1 ∶ 0.36 ∶ 0.28 苏中 Middle
泰州 Taizhou 559.73 340.92 / 0.61 127.93 / 0.23 90.88 / 0.16 1 ∶ 0.38 ∶ 0.27 苏中 Middle
扬州 Yangzhou 665.39 387.06 / 0.58 139.56 / 0.21 138.76 / 0.21 1 ∶ 0.36 ∶ 0.36 苏中 Middle
盐城 Yancheng 691.56 461.06 / 0.67 180.75 / 0.26 49.75 / 0.07 1 ∶ 0.39 ∶ 0.11 苏北 North
淮安 Huaian 783.12 503.93 / 0.64 159.20 / 0.20 119.98 / 0.15 1 ∶ 0.32 ∶ 0.24 苏北 North
宿迁 Suqian 912.71 513.50 / 0.56 252.66 / 0.28 146.55 / 0.16 1 ∶ 0.49 ∶ 0.29 苏北 North
连云港 Lianyungang 925.79 549.89 / 0.59 226.52 / 0.24 149.37 / 0.16 1 ∶ 0.41 ∶ 0.27 苏北 North
徐州 Xuzhou 1100.38 614.26 / 0.56 265.24 / 0.24 220.88 / 0.20 1 ∶ 0.43 ∶ 0.36 苏北 North
省平均 Average 696.93 421.95 / 0.61 163.90 / 0.24 111.08 / 0.16 1 ∶ 0.39 ∶ 0.26
极值比 Extremum ratio 3.3 3.3 4.5 4.4
97415期                            刘钦普: 江苏氮磷钾化肥使用地域分异及环境风险评价           
表 3  江苏 2008—2013年氮磷钾化肥比例的变化
Table 3  Change of chemical fertilizer proportion (NPK) from 2008 to 2013 in Jiangsu
年份
Year
总量
Sum (t)

N (t)

P (t)

K (t)
复合肥
Compound (t)
N ∶ P ∶ K
2008 3407583 1807295 480515 200796 918977 1 ∶ 0.37 ∶ 0.24
2009 3440024 1817528 479936 210337 932223 1 ∶ 0.37 ∶ 0.24
2010 3411055 1795324 477248 207988 930495 1 ∶ 0.37 ∶ 0.25
2012 3309350 1691882 461557 200954 954957 1 ∶ 0.39 ∶ 0.26
2013 3268236 1656591 446503 198767 966375 1 ∶ 0.39 ∶ 0.26
有机质含量较低,约为 0.6% ~ 1.5%,低产土壤面积
大,加上较干燥的气候,化肥利用率较低,施肥量大.
苏南地区尤其是太湖平原区水稻土广布,有机质含
量高,约为 2%左右,土壤肥沃,施肥量较少[19] .二是
经济因素:苏南地区经济发达,城镇化率高于苏北.
根据最新发布的《江苏省新型城镇化与城乡发展一
体化规划(2014—2020年)》 [20],2013年苏南、苏中、
苏北 3 大区域的城镇化率分别为 73. 5%、59􀆰 7%、
56􀆰 1%.苏北地区由于城镇化率较低,农业从业人员
比例高,农业经营规模相对较小,肥料浪费现象比较
严重.三是社会文化因素:据调查,目前土地流转在
苏南地区进行的比较顺利,而在苏中、苏北地区土地
流转发展较慢,土地流转后承包土地的种植大户文
化程度大幅提高,更懂得科学用肥,高品质的肥料代
替了以前种植散户通常使用的品质较低的肥料,化
肥利用率大大提高[21] .苏北地区从农人数多于苏
南,分散的小农户施肥往往不计成本,不可避免地过
多地向农田施用化肥.
2􀆰 2  江苏氮磷钾化肥投入的面源污染环境风险
评价
2􀆰 2􀆰 1氮磷钾化肥使用环境安全阈值及其权重的确
定  许多研究表明,过多地使用化肥,不仅不能提高
产量,还会引起土壤、水体、大气和生物污染.施用氨
态氮肥有 13% ~ 28%的氨气逸入大气;土壤中的 N
肥经过硝化和反硝化作用,均可产生大量的 N2O,其
单位分子量的增温潜能是温室气体 CO2的 200
倍[22] .由于硝态氮的向下淋洗,使地下水的水质下
降.长期饮用硝酸盐含量达 50 mg ·L-1以上的地下
水会危及人体健康.大量由农田施肥进入地表水体
的氮和磷是水体富营养化的主要因子[23] .过多地使
用钾肥,不仅会影响作物对其他养分离子的吸收,造
成作物减产,还会使土壤板结,降低土壤质量[24-25] .
按照我国生态县建设中化肥使用强度小于 250
kg·hm-2的评价标准[14],这里将 250 kg·hm-2作为
总化肥使用环境安全阈值.对于单质肥料氮磷钾来
说,参考目前发达国家 1 ∶ 0.5 ∶ 0.5 的养分比例[18],
确定氮肥的环境安全阈值为 125 kg·hm-2,磷肥和
钾肥的阈值分别为 62􀆰 5 kg·hm-2 .考虑到氮磷钾 3
种元素对环境的影响不同,应用层次分析法确定氮
磷钾 3 因子的权重系数.氮肥的环境风险权重为
0􀆰 648,磷肥为 0.230,钾肥为 0􀆰 122.
2􀆰 2􀆰 2江苏氮磷钾化肥使用面源污染环境风险  根
据环境风险评价模型,采用表 2 中化肥使用强度数
据,计算 2013年江苏省各地市总化肥及单质化肥使
用环境风险指数和所处的环境风险程度.结果表明,
2013年江苏省化肥使用的环境安全形势不容乐观,
平均环境风险指数为 0.69,处于中度环境风险.从南
京到苏州的苏南 5市环境风险指数为 0.57~0.63,处
于化肥使用低度环境风险;扬州、泰州和南通等苏中
3市环境风险指数为 0.67 ~ 0.73,处于中度环境风
险;苏北盐城市环境风险指数为 0.73,处于中度风
险,淮安、宿迁和连云港市的环境风险指数为 0.76 ~
0.79,处于重度风险,徐州市环境风险指数为 0.81,
处于严重风险(图 1a).就单质化肥氮肥来说,苏南
地区除常州属于中度风险以外,其他 4 个城市处于
低度风险,苏中地区扬州属于重度风险,泰州和南通
属于中度风险;苏北地区盐城、淮安和宿迁 3市属于
重度风险,徐州和连云港市属于严重风险(图 1b).
对于磷肥来说,苏南地区常州市处于尚安全状态,即
常州市磷肥的投入在合理的水平,其他 4 个城市属
于低度风险状态.苏中南通市处于低度风险,扬州和
泰州两市处于中度风险.苏北地区连云港和宿迁处
于重度环境风险,而徐州则处于严重环境风险(图
1c).相比之下,钾肥使用的环境风险较小,南京、镇
江、常州和盐城 4个城市钾肥投入属于尚安全状态,
而徐州市则处于重度风险,其他城市属于低度和中
度风险,全省没有严重风险区域(图 1d).
    过量施用化肥已对江苏生态环境造成了不良影
响.监测表明,苏北连云港市河流、水库、沿海水域以
及地下水中, 普遍存在氮磷素超标现象,徐州市丰、
0841 应  用  生  态  学  报                                      26卷
图 1  2013年江苏省化肥使用面源污染环境风险指数分布
Fig.1  Distribution of environmental risk index of chemical fertilization of Jiangsu in 2013.
a) 总化肥 Integrated fertilizer; b) 氮肥 Nitrogen fertilizer; c) 磷肥 Phosphorus fertilizer; d) 钾肥 Potassium fertilizer.
沛两县的一些农村地下水中硝酸盐含量高出国家水
质标准几十倍,都与化肥的使用有着较大的关
系[26-27] .淮安市、宿迁市、盐城市化肥污染是水体氮
磷的主要污染源[28-29] .据 2013年江苏省环境状况公
报[30]:全省地表水环境质量总体处于轻度污染;太
湖湖体总磷年均浓度符合Ⅳ类标准,总氮年均浓度
劣于Ⅴ类标准,总体处于轻度富营养状态;省辖淮河
和长江流域支流总体处于轻度污染,主要污染物为
氨氮和总磷.江苏水体污染的原因有多种,随着点源
污染的有效控制,农田化肥流失逐渐成为水体污染
的主要来源.因此,在稳定和提高农作物产量的同
时,降低化肥使用量、提高利用率、减轻农田化肥面
源污染环境风险是当前江苏省农业生产面临的艰巨
任务.
2􀆰 3  江苏氮磷钾化肥过量使用原因分析
总的来说,江苏省氮磷钾化肥投入过量,面临严
重的面源污染环境风险.经调查,造成这一局面的原
因主要有以下几个方面:
1)农户经营耕地面积小,化肥投入效益低.我国
目前农业生产的经营体制基本上是以家庭联产承包
责任制为主.江苏省虽然在积极推广土地流转,农田
向种粮大户转移,但还没有全部推开.分散的农户经
营的耕地面积小,大多数农户凭传统经验施肥,往往
采用“以水冲肥”和一次性施肥的方法.不少农民受
传统观念“肥多粮多”的影响,盲目模仿甚至攀比施
肥的现象比较严重,导致在农业生产上过量使用
化肥.
2)政府政策的影响.出于粮食生产和补贴农业
的需要,政府对化肥企业的生产、运输、税收等提供
多项政策支持,使化肥生产量大,价格偏低.国家财
政支农支出中与化肥有关的间接补贴,也在一定程
度上鼓励农民无节制使用化肥.虽然现在推行的无
公害农产品鼓励农民少用化肥,但涉及的面很小.
3)农技推广组织在化肥使用上指导不够.农民
施肥需要由科技人员的指导,但是,由于农技服务体
系不健全、经费缺乏、技术人员配备少、不少农村科
技人员工作不安心等原因,很多农户在化肥施用上
得不到技术人员的指导.测土配方施肥推广力度不
够,一些地方政府搞测土配方施肥还仅仅停留在形
式上,只针对那些种田大户,忽视了对广大分散农户
的指导[31] .
4)化肥流通市场的影响.多数农民主要通过化
肥经销店购买化肥.这些化肥经销店只负责提供产
18415期                            刘钦普: 江苏氮磷钾化肥使用地域分异及环境风险评价           
品,对农民在购买化肥时缺乏施肥指导.另外,市场
监督体系不够完善,有些劣质肥料流向市场,肥效低
下,同样导致农民过量使用化肥.
5)有机肥料投入不够.一是作物秸秆还田不够,
许多地方秸秆被随意弃置或焚烧.二是畜禽养殖粪
便综合利用率不高,不少养殖场畜禽粪便随意露天
存放,任由随水流失,造成有机肥源浪费.三是农村
种田人员的老龄化,大多数人不愿意使用耗费体力
的有机肥,无形中加大了化肥的投入.四是有机肥商
品化生产规模偏小,生产能力不足,加上有机肥料产
业市场不够规范,相关行业缺乏政府在政策、税收、
运输、资金等方面的扶持,造成有机肥料市场需求不
够旺盛[32] .
3  结论与讨论
除个别地区磷肥和钾肥投入较少外,江苏大多
数地区氮磷钾化肥过量投入的情况比较严重,超过
我国生态县建设规定的 250 kg·hm-2的 3 倍.化肥
使用强度地域分异明显,从苏南到苏北化肥使用强
度逐步增加.总化肥使用强度极值比是 3.3,其中氮
肥、磷肥和钾肥使用强度的极值比分别是 3􀆰 3、4􀆰 5、
4.4.江苏不同地区化肥使用强度差异大,有自然的、
经济的等各方面的原因,也受到体制上、政策上、管
理上、技术上和传统习惯等多种因素影响.
江苏省氮磷钾养分结构区域差异比较明显.
2013年全省氮磷钾比例是 1 ∶ 0.39 ∶ 0.26,与目前我
国 1 ∶ 0.49 ∶ 0.42、发达国家 1 ∶ 0.5 ∶ 0.5 相比,磷肥
和钾肥比例偏低.苏北地区氮磷钾养分结构失调较
严重,苏南地区则相对平衡.宿迁、连云港和徐州磷
肥比例偏高,盐城钾肥使用明显不足.但是,随着今
后农作物产量不断提高和测土配方施肥技术的推广
以及瓜果蔬菜经济作物种植面积的扩大,钾肥的投
入会明显增加.
江苏省化肥使用的环境安全形势较为严峻,氮
磷化肥使用面源污染的环境风险较大,钾肥风险较
小.总的来说,苏南 5市处于化肥使用面源污染低度
风险,苏中 3市处于中度风险,苏北的盐城市处于中
度风险,淮安、宿迁和连云港市处于重度风险,徐州
市处于严重风险.各级政府应采取多项政策和措施,
下决心减少农业化肥使用总量,降低农田面源污染
环境风险.例如,扩大农户耕地经营规模、提高化肥
价格、扶持有机肥料生产和使用、推广测土施肥、大
力发展生态农业等.
化肥使用面源污染环境风险不仅与化肥使用强
度有关,还与土壤条件、作物种植类型及化肥利用率
密切相关.这里使用平均的化肥使用强度和环境安
全阈值评价江苏省不同区域的化肥使用环境风险,
对江苏农田氮磷钾化肥使用宏观调控和分区指导有
一定的帮助.但具体到某地某种作物,其化肥使用强
度和安全阈值会有所不同,这需要今后做进一步的
研究.
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作者简介  刘钦普,男,1957 年生,博士,教授. 主要从事土
地资源利用与环境评价研究,发表论文 80 多篇. E⁃mail:
liuqinpu@ 163.com
责任编辑  肖  红
38415期                            刘钦普: 江苏氮磷钾化肥使用地域分异及环境风险评价