全 文 ：中国生态农业学报 2009年 1月 第 17卷 第 1期
Chinese Journal of Eco-Agriculture, Jan. 2009, 17(1): 70−74


* 国家自然科学基金(40461008)和国家重点基础研究项目(G1999043508)资助
** 通讯作者: 熊黑钢(1956~), 男, 教授, 博士, 主要从事干旱区研究。E-mail: heigang@ygi.edu.cn
陈西玫(1979~), 女, 主要从事区域经济与可持续发展研究。E-mail: chenximeicxm@163.com
收稿日期: 2007-11-10 接受日期: 2008-02-04
DOI: 10.3724/SP.J.1011.2009.00070
新疆化肥利用的空间特征及增产潜力分析*
陈西玫 1 熊黑钢 1, 2** 赵明燕 1
(1. 新疆大学资源与环境科学学院 新疆绿洲生态重点实验室 乌鲁木齐 830046;
2. 北京联合大学应用文理学院 北京 100083)
摘 要 根据 1989～2005年新疆各地州农用化肥施用量、农作物播种面积和粮食单产数据, 采用聚类分析法
对研究区进行区域划分, 并运用回归分析计算出各区域化肥的顷均施用量和增产效率。结果表明: 根据施用化
肥情况可将新疆分为 3大区域, 即低施肥量地区, 平均施肥量 115.88 kg·hm−2, 增长量 5.78 kg·hm−2·a−1; 中
施肥量地区, 平均施肥量 175.93 kg·hm−2, 增长量 10.41 kg·hm−2·a−1; 高施肥量地区, 平均施肥量 219.59
kg·hm−2, 增长量 11.22 kg·hm−2·a−1。这 3个地区的单位面积施肥量均低于全国平均水平。同时, 中施肥量
地区的化肥增产效率[kg(粮食)·kg−1(化肥)]居新疆最高, 为 21.45; 低施肥量地区的化肥增产率为 13.88; 高施
肥量地区的化肥增产效率为 10.80, 为新疆最低; 但 3 个地区的化肥增产效率均高于全国平均水平。新疆应重
点加强中、低施肥量地区的施肥强度, 以发挥其最大的增产潜力。
关键词 新疆 化肥 施肥量 增产效率 增产潜力
中图分类号: F329.9 文献标识码: A 文章编号: 1671-3990(2009)01-0070-05
Spatial characteristics and yield increasing potential of fertilizer consumption
among different regions of Xinjiang
CHEN Xi-Mei1, XIONG Hei-Gang1, 2, ZHAO Ming-Yan1
(1. Institute of Resources and Environmental Science, Xinjiang University; Xinjiang Key Laboratory of Oasis Ecology, Urumqi
830046, China; 2. College of Arts and Sciences, Beijing Union University, Beijing 100083, China)
Abstract Based on official statistical data for 1989 ~ 2005, the characteristics of chemical fertilizer application in different regions
of Xinjiang were analyzed. The relationships between yield and chemical fertilizer application in different regions were also investi-
gated. Based on fertilizer application level in different regions, Xinjiang was divided into three zones, high application zone (219.59
kg·hm−2), medium application zone (175.93 kg·hm−2) and low application zone (115.88 kg·hm−2). Grain yield index increase
(GYII) per additional kilogram fertilizer application decreases in the following order: medium application zone (21.45 kg grain per
kg fertilizer) > low application zone (13.88) >high application zone (10.80). High application zone has the lowest yield increase po-
tential while medium and low application zones have higher yield potential. It implies more fertilizer utilization in the medium and
low application zones in order to improve grain production in Xinjiang.
Key words Xinjiang, Chemical fertilizer, Fertilizer application rate, Yield-increasing efficiency, Yield-increasing potential
(Received Nov. 10, 2007; accepted Feb. 4, 2008)
建国以来, 新疆粮食生产取得了突破性进展, 特
别是十一届三中全会后, 粮食生产连续 20 年丰收[1]。
新疆的粮食生产之所以能取得如此成就, 与化肥用
量的增长及施肥技术水平的提高密不可分[2]。从 20
世纪 60 年代开始, 新疆的农业技术人员不断增多,
并开始从苏联少量进口化肥投入农业生产。农民对
化肥的认识是从不接受到逐步使用。新疆大量施用
化肥主要从 1975年开始, 且用量急剧增加。特别是
经过 20 世纪 80 年代配方施肥的推广, 化肥的广泛
使用成为粮食增产的主要推动力[3]。新疆地域辽阔,
第 1期 陈西玫等: 新疆化肥利用的空间特征及增产潜力分析 71


土地类型繁多, 各生物气候带的土壤差异很大, 化
肥的施用量存在地区差异。同时, 化肥的施用也应
有合理的限度, 应避免因施用过量而造成的农作物
减产和土壤环境的污染。因此探讨不同地区的化肥
施用情况, 特别是结合粮食产量探讨化肥用量对科
学施用化肥, 保证新疆绿洲农业的高效、持续发展
意义重大。本文根据新疆不同地区的化肥施用、粮
食产量等资料, 运用相关数学方法, 研究新疆目前
化肥施用的区域性变化特征, 为化肥资源的合理施
用配置提供科学依据。
1 研究区概况与研究方法
1.1 研究区概况
新疆位于我国西北部, 地处欧亚大陆中心, 地
形以高山、盆地和平原为主。由于远离海洋且四周
高山阻挡了海洋水汽的运输, 区域的气候类型属于
温带大陆性气候 , 降水稀少 , 蒸发强烈 , 相对湿度
小, 十分干旱, 自然植被稀少, 呈现出荒漠景观。该
区的农业为典型的绿洲灌溉型农业。农业生产的自
然资源中 , 光能资源充足 , 日照时间长 , 年光合有
效辐射能为 2 400~3 000×106 J·m−2, 仅次于青藏高
原, 其中东疆和南疆的辐射量高于北疆地区。区内
热量资源的分配也是南疆和东疆高于北疆地区, 北
疆≥10 ℃积温多在 2 500~3 500 ℃, 南疆和东疆地
区在 4 000 ℃以上。因此, 新疆的棉花种植主要分
布在南疆和东疆地区。疆内气温年较差、日较差均
大, 有利于农作物营养物质的积累。按面积平均计
算, 新疆年降水量为 150 mm, 且分布极不均匀, 山
区降水多于平原, 北疆多于南疆和东疆。平原区热
量资源能满足作物生长之需, 但年降水量不能保证
作物正常生长的需要, 需要进行灌溉。高山区域冰
川面积大, 冰川融水与季节性融雪水汇集成众多的
季节性河流, 滋润着山前绿洲。河流汛期主要集中
在夏季, 春旱较为普遍。
新疆土壤受干旱气候的影响, 砂质含量重, 水
分少, 溶热量小, 增温、降温迅速, 有机质积累少消
耗快, 缺磷少氮, 土壤肥力不高。按照全国土壤分类
标准, 新疆的耕地一般只能列为 3、4、5 级。北疆
北部和西部伊犁河谷地土壤肥力较高, 有机质含量
一般在 20 g·kg−1以上, 北疆其他地区肥力稍低, 有
机质含量在 10~20 g·kg−1, 南疆地区有机质含量在
10 g·kg−1以下。绿洲内部各类耕作土壤由于利用不
合理, 有机肥施用不足, 养地作物如苜蓿、绿肥及豆
科作物面积小 , 不合理轮作倒茬 , 土壤肥力下降 ,
加之重灌轻排, 土壤面临次生盐渍化的威胁[4]。
新疆的粮食作物主要有冬、春小麦、玉米、水
稻、大麦, 其中小麦和玉米是全疆最主要的粮食作
物。2005年新疆小麦、玉米播种面积分别占粮食面
积的 51.76%和 33.81%, 产量也分别达到 400.71×
107 kg和 380.36×107 kg, 占粮食总产量的 45.68%和
43.36%。目前, 粮食作物主要分布在北疆地区。新
疆是全国最适宜种植棉花的地区, 近年来棉花价格
上升, 经济收入较高, 因而棉花生产发展迅速, 2005
年棉花播种面积为 1 157.99×103 hm2, 产量为 195.7
×107 kg。
1.2 数据来源
本研究数据来源于《新疆统计年鉴》[5]1989～
2005 年的统计资料, 包括新疆各地、州、市、县化
肥施用量(折纯)、农作物总播种面积、粮食作物单位
面积产量和粮食收购价格指数。研究区域选取除新
疆生产建设兵团和克拉玛依市以外的 13 个地州级
以上行政区域。
1.3 化肥增产效率
化肥增产效率是指在现有施肥和粮食产量水平
下进一步提高单位化肥用量的增产效果。计算其值
需要引入报酬递减规律。报酬递减规律是欧洲经济
学家杜尔哥和安德森提出的, 又称边际收益递减规
律, 是指在其他条件不变的情况下, 如果一种投入
要素连续地等量增加, 增加到一定产值后, 所提供
的产品的增量就会下降, 即可变要素的边际产量会
递减。化肥施用量与粮食产量间的效应关系符合报
酬递减律, 在其他农业生产技术条件相对稳定的前
提下, 随着施肥量的逐渐增加, 作物产量也随之增
加, 但作物的增产量却随着施肥量的增加而逐渐递
减 , 当施肥量超过一定限度后 , 如再增加施肥量 ,
不仅不能增加产量, 反而会造成减产。粮食作物单
位面积化肥施用量(X)与粮食单位面积产量(Y)间的
关系满足如下抛物线函数[2,6-9]:
Y = a + bX + cX2 (1)
式中, a为不施肥时的粮食产量(kg·hm−2), b、c为偏
回归系数, 其中 b 表示当自变量 X(化肥单位面积施
用量)每变化 1 个单位而使 Y(粮食单位面积产量)平
均改变的数值, 即为化肥的增产效率。
2 结果与分析
2.1 新疆化肥施用的时间变化
新疆各地州多年平均单位面积施肥量 186.29
kg·hm−2, 最大年 2005年为 254.51 kg·hm−2, 最小
年 1989年为 90.13 kg·hm−2, 变幅 164.38 kg·hm−2,
最大年与最小年比值为 2.8, 相差较大(图 1)。同时,
研究时段内新疆单位面积施肥量呈明显的上升趋
势。其间分为 3个阶段: 1989～1997 年间施肥量增
72 中国生态农业学报 2009 第 17卷


加明显 , 净增 147.39 kg·hm−2, 增长量为 21.06
kg·hm−2·a−1; 1997～2000 年间化肥施用量逐年下
降, 减少 35.29 kg·hm−2; 2000～2005年间化肥施用
量又开始回升, 净增 52.28 kg·hm−2, 增长量为 10.46
kg·hm−2·a−1。与第一阶段相比, 第三阶段施肥量
增长速度减慢。1989～1997年处于新疆粮食增产的
单产提高和化肥联合推动阶段, 化肥增产率高, 相
应的施肥量也较高。1998～2005年处于农机和水利
联合推动阶段, 化肥经过前几十年的大量投入, 增
产率已经有所下降, 其施用量势必也会下降[3]。再有,
1997~2003 年, 新疆粮食收购价格持续下滑(图 1),
下滑开始时间和化肥施用量减少的时间基本一致。
运用相关分析统计方法计算出二者之间的相关系数
r=0.79 (P<0.05)。此结果说明粮食收购价格与化肥施
用量呈显著相关, 粮食收购价格降低, 农户收入下
降, 对生产的资金投入减少, 化肥施用量相应降低。

图 1 新疆年均单位面积施肥量和粮食收购价格
变化曲线
Fig. 1 Changes of fertilizer applied per unit area and
the grain price in Xinjiang

2.2 新疆化肥施用量及其增产效率的地区差异
2.2.1 化肥施用量的地区差异
采用 1989～2005 年新疆 13 个地区的化肥单位
面积施用量数据 , 运用组平均聚类法 [6], 并结合地
域特点, 将新疆分为 3大区域(图 2): 低施肥量地区,
包括乌鲁木齐市、哈密地区、伊犁直属地区和阿勒
泰地区, 平均单位面积施肥量为 115.88 kg· hm−2;
中施肥量地区, 包括塔城地区、吐鲁番地区、昌吉
回族自治州和博尔塔拉蒙古自治州, 平均单位面积
施肥量为 175.93 kg·hm−2; 高施肥量地区, 包括克
孜勒苏柯尔克孜自治州、巴音郭楞蒙古自治州、和
田地区、喀什地区和阿克苏地区, 平均单位面积施
肥量为 219.59 kg·hm−2。
从空间上看(图 2), 低、中施肥量地区主要分布
于北疆、东疆地区, 高施肥量地区主要位于南疆地
区。北疆的降水、土壤质地、肥力等农业自然条件
比南疆优越。 资料显示[10], 新疆农田土壤有机质平
均含量为 10.9 g·kg−1, 北疆地区 12.9 g·kg−1, 南疆
地区仅有 8.5 g·kg−1, 新疆土壤普遍偏碱性, 缺乏氮
和磷, 钾元素较为丰富, 土壤整体肥力不高。并且,
新疆是我国盐渍土集中分布的地区, 其中南疆的盐
渍土面积和程度均高于北疆 [11]。由于盐分的危害 ,
大面积盐渍土生产力低下, 土壤贫瘠, 故南疆地区
在农业生产时投入了更多的化肥以提高土壤的生产
能力。东疆地区是指天山东段的哈密和吐鲁番地区,
该区域的农业生产自然条件适宜瓜果、长绒棉和蔬
菜等经济作物的种植, 该区粮食作物(小麦、玉米)
的种植面积较小。林继雄[12]研究表明, 粮食作物(小
麦、玉米)的需肥量高于经济作物(长绒棉、西瓜、西
红柿和白菜)。因此, 地处东疆地区的哈密和吐鲁番
的单位面积施肥水平分别属于低量和中量。

图 2 新疆不同地区单位面积化肥施用水平
Fig. 2 Chemical fertilizer applied level per unit area in dif-
ferent regions of Xinjiang
1: 阿勒泰地区 Altay Administrative Offices; 2: 塔城地区
Tacheng Administrative Offices; 3: 博尔塔拉蒙古自治州
Bortala Mongol Autonomous Prefecture; 4: 伊犁地区 Cities
Direct Under Ili Prefecture; 5: 昌吉回族自治州 Changji Hui
Autonomous Prefecture; 6: 乌鲁木齐市 Urumqi City; 7: 吐鲁
番地区 Turpan Administrative Offices; 8: 哈密地区 Hami
Administrative Offices; 9: 巴音郭楞蒙古自治州 Bayangol
Mongol Autonomous Prefecture; 10: 阿克苏地区 Aksu Ad-
ministrative Offices; 11: 和田地区 Hotan Administrative Of-
fices; 12: 喀什地区 Kashgar Administrative Offices; 13: 克孜
勒苏柯尔克孜自治州 Kizilsu Kirgiz Autonomous Prefecture.

1989~2005 年, 新疆高施肥量地区化肥施用量净
增 179.54 kg·hm−2, 增长量为 11.22 kg·hm−2·a−1,
上升最快 ; 中施肥量地区净增 166.49 kg·hm−2,
增长量为 10.41 kg· hm−2·a−1; 低施肥量地区净增
92.52 kg·hm−2, 增长量为 5.78 kg·hm−2·a−1, 上升
最缓(图 3)。
第 1期 陈西玫等: 新疆化肥利用的空间特征及增产潜力分析 73



图 3 新疆不同地区单位面积化肥施用量曲线
Fig. 3 Changes of chemical fertilizer applied per unit
area in different regions of Xinjiang
2.2.2 化肥增产效率的地区差异
由于从现有统计资料中无法区分粮食作物、经
济作物及其他作物的化肥用量, 假定所有作物单位
面积的化肥施用量和施用结构大致相同 [6], 用所有
农作物的单位面积施肥量替代粮食作物的单位面积
施肥量。根据方程(1)计算出新疆不同区域的化肥增
产效率, 并与全国不同区域的化肥增产效率 [2]对比
(表 1)。
新疆 3 个区域的单位面积施肥量均低于全国水
平。低施肥量地区相差 55.3 kg·hm−2, 中施肥量地
区差值为 55.2 kg·hm−2, 高施肥量地区的差值为
109.6 kg·hm−2, 差值较大。
全国化肥增产效率最高出现在低施肥量地区 ,
随着施肥量的增加, 增产效率逐步下降, 表明大部
分地区的化肥施用量已超过了最佳施用限度, 降低
了化肥增产效率。其中高施肥量地区的化肥增产效
率已经出现负值, 说明该区的施肥水平可能已经超
过了作物的需肥量[2], 在此施肥水平上再增施 1 kg
化肥反而会导致粮食减产 11.1 kg, 而且还可能导致
农业生态环境的污染 , 也不利于农产品质量的提
高。新疆 3个地区的化肥增产效率均高于全国水平,
且未出现负值, 未出现因施肥过量而导致减产的情
况。各地区的化肥增产效率差异明显: 中施肥量地
区的增产效率最高, 低施肥量地区次之, 高施肥量
地区最低。综合全国和新疆情况, 化肥增产效率最
高时, 施肥量均为 170~180 kg· hm−2, 随着施肥量
的增加, 化肥增产效率降低。而新疆低施量地区的
施肥量仅 115.9 kg· hm−2, 化肥的增产作用未能充分
发挥, 因而, 提高该区的施肥水平, 应该能获取更大
的增产效益。
新疆的低施肥量和中施肥量地区目前的施肥量
相当于粮食作物(小麦、玉米)需肥量的一半左右, 并
且中施肥量地区的增产效率最高, 低施肥量地区的
增产空间最大, 两者的粮食增产潜力较大。虽然高
施肥量地区的施肥量也未达到作物的需肥量, 但其
增产效率已经降低至新疆最低值, 粮食增产幅度也
相应降低。因此, 新疆在配置化肥资源时应注意充
分发挥低施肥量和中施肥量地区的增产潜力, 预防
高施肥量地区增产效率继续降低, 防止出现施用化
肥过量情况。
3 结论
1989～2005年新疆单位面积化肥施用量呈阶段
变化状态。增长最快的时段是 1989～1997年, 增长
率为 21.06 kg·hm−2·a−1; 1997～2000年化肥施用量
以 11.76 kg·hm−2·a−1的速率逐年下降; 而 2000～
2005年以 10.46 kg·hm−2·a−1的速率回升。粮食收
购价格与化肥施用水平呈显著相关, 1997 年开始的
粮食收购价降低是化肥施用量下降的主要影响因素
之一。
北疆地区农业自然条件比南疆优越, 农业生产
对化肥的依赖比南疆更小, 施肥量更低。地处北疆
的乌鲁木齐市、伊犁直属地区、阿勒泰地区、塔城
地区、昌吉回族自治州和博尔塔拉蒙古自治州的施

表 1 新疆自治区不同区域的化肥施用量和化肥增产效率及其与全国平均值的比较
Tab.1 Regional differences of chemical fertilizer applied per unit area and potentials of productivity-increase by additional
application of fertilizers in China and Xinjiang
化肥施用量
Fertilizer consumption
(kg·hm−2)
化肥增产效率
Yield increased by additional application of fertilizer
[kg(粮食)·kg−1(化肥)] 地区
Region 全国
China
新疆
Xinjiang
全国
China
新疆
Xinjiang
低施肥量地区
Low fertilization region
171.2 115.9 9.41 13.88
中施肥量地区
Medium fertilization region
231.1 175.9 7.17 21.45
高施肥量地区
High fertilization region
329.2 219.6 －11.1 10.80

74 中国生态农业学报 2009 第 17卷


肥量均处在低量和中量。而所有南疆地区(包括克孜
勒苏柯尔克孜自治州、巴音郭楞蒙古自治州、和田
地区、喀什地区和阿克苏地区)顷均施肥量均为高
量。东疆地区的农业自然条件虽与南疆相似, 但由
于该区主要种植棉花瓜果等经济作物, 施肥量不高。
化肥增产效果最好的是中施肥量地区, 顷均施
肥量为 175.9 kg, 每增施 1 kg 化肥, 粮食相应增产
21.45 kg。随着施肥量的增加, 增产效果降低, 高施
肥量地区的化肥增产率为 10.80 kg(粮食)·kg−1 (化
肥), 为新疆最低。综合全国和新疆情况, 增产效率
最高时, 顷均化肥消耗量皆在 170~180 kg之间。因
此, 新疆在对化肥资源进行配置时, 可重点加强中、
低施肥量地区的施肥强度, 发挥其最大的增产潜力,
适度调整高施肥量地区的施用量, 预防施用化肥过
量的情况出现。
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