中国棉花生产的化肥施用效率研究ppt课件

1、中国棉花消费的化肥施用中国棉花消费的化肥施用效率研讨效率研讨张海清张海清 上海海洋大学经管学院上海海洋大学经管学院中国农业技术经济学会中国农业技术经济学会20212021年学术研讨会年学术研讨会成都成都 2021 2021年年9 9月月2121日日内容提要内容提要一一引言引言二二数据来源及计算方法数据来源及计算方法三三模型设定与变量阐明模型设定与变量阐明四四计量模型估计结果计量模型估计结果五五结论与政策含义结论与政策含义中国是农业消费大国，也是化肥中国是农业消费大国，也是化肥消费和运用大国消费和运用大国 19951995年起，中国每年化肥产量位居世界第一年起，中国每年化肥产量位居世界第一 19

2、941994年，中国化肥消费量超越美国年，中国化肥消费量超越美国 截至截至20212021年全世界化肥总用量为年全世界化肥总用量为1.711.71亿吨，我亿吨，我国为国为0.510.51亿吨，约占世界总用量的亿吨，约占世界总用量的30%30%左右左右 种植业消费上的大量化肥投入成为我国营养资种植业消费上的大量化肥投入成为我国营养资源利用的主要方式源利用的主要方式我国化肥施用存在的问题及影响我国化肥施用存在的问题及影响 我国化肥运用数量不合理、营养配比不合理、地我国化肥运用数量不合理、营养配比不合理、地域间分配不均等影响了化肥的利用效率域间分配不均等影响了化肥的利用效率 张林秀等，张林秀等，20

3、062006；王激清等，；王激清等，20212021；张福锁等，；张福锁等，20212021 化肥的过量投入不仅带来种植本钱的添加，也是化肥的过量投入不仅带来种植本钱的添加，也是呵斥我国农业面源污染的主要缘由之一呵斥我国农业面源污染的主要缘由之一 朱兆良等，朱兆良等，20052005 此外，氮肥的过量施用是导致我国农田土壤酸化此外，氮肥的过量施用是导致我国农田土壤酸化的最主要缘由，曾经要挟到农业的根底的最主要缘由，曾经要挟到农业的根底土壤土壤本身的安康本身的安康Guo et al., 2021Guo et al., 2021现有研讨中，关于棉花消费中化肥施用现有研讨中，关于棉花消费中化肥施用效

4、率的较少效率的较少 当前关于我国化肥利用效率的研讨，多集中于水当前关于我国化肥利用效率的研讨，多集中于水稻、小麦和玉米三大粮食作物稻、小麦和玉米三大粮食作物 张卫峰等，张卫峰等，20212021；林源等，；林源等，20212021 作为棉花消费大国，棉花消费中农户化肥运用效作为棉花消费大国，棉花消费中农户化肥运用效率如何？能否和三大粮食作物一样氮肥、磷肥施率如何？能否和三大粮食作物一样氮肥、磷肥施用过量，而钾肥运用缺乏？用过量，而钾肥运用缺乏？ 在目前提倡在目前提倡“低碳经济背景下，本研讨对于棉低碳经济背景下，本研讨对于棉花的科学种植、节本增收、合理利用能源资源和花的科学种植、节本增收、合理利

5、用能源资源和改善生态环境都具有重要的现实意义。改善生态环境都具有重要的现实意义。二、数据来源二、数据来源 本研讨所用数据来自本研讨所用数据来自5 5次棉花种植农户的跟踪调次棉花种植农户的跟踪调查，时间分别为：查，时间分别为：19991999，20002000，20012001，20042004和和20062006年；年； 调查样本涵盖了调查样本涵盖了4 4个省，个省，8 8个棉花消费县；个棉花消费县； 调查对象：样本农户中从事棉花消费的主要劳调查对象：样本农户中从事棉花消费的主要劳动者动者目的计算方法目的计算方法 本研讨仅分析氮肥、磷肥、钾肥和复混肥的运用本研讨仅分析氮肥、磷肥、钾肥和复混肥的

6、运用情况，不涉及微肥和菌肥等情况，不涉及微肥和菌肥等 为进展比较，本文运用化肥折纯用量，即消费过为进展比较，本文运用化肥折纯用量，即消费过程中实践施用的氮肥、磷肥、钾肥及复混肥的有程中实践施用的氮肥、磷肥、钾肥及复混肥的有效成份效成份N N、P2O5P2O5、K2OK2O的数量的数量目的计算方法目的计算方法 化肥用量按有效成份含量的折纯率：化肥用量按有效成份含量的折纯率： 氮肥里碳酸氢铵的折纯率氮肥里碳酸氢铵的折纯率17%17%、尿素的折纯率、尿素的折纯率46%46% 磷肥里过磷酸钙和钙镁磷肥的折纯率都为磷肥里过磷酸钙和钙镁磷肥的折纯率都为17%17% 钾肥的氯化钾折纯率为钾肥的氯化钾折纯率为

7、55%55% 复合肥的磷酸二铵含复合肥的磷酸二铵含N N折纯率折纯率18%18%、含、含P2O5P2O5折纯率折纯率46%46%，其它混配肥按包装阐明分别折成三种纯营养，其它混配肥按包装阐明分别折成三种纯营养棉花消费的化肥施用的理想棉花消费的化肥施用的理想规范用量规范用量 根据中国农业大学资源与环境学院根据中国农业大学资源与环境学院“中化化肥中化化肥农大研发农大研发中心中心 2021年的研讨结果：年的研讨结果： 表表1 农学专家引荐的棉花单位面积化肥折纯施用量农学专家引荐的棉花单位面积化肥折纯施用量kg/ha总计总计NP2O5K2O折纯用量折纯用量3451659090表表2 2 样本地域化肥施

8、用氮营养样本地域化肥施用氮营养N N折纯量折纯量地区地区1999年年2000年年2001年年2004年年2006年年平均平均河南河南-231211224206219山东山东198197132142166172河北河北222183196224164193安徽安徽-353331365355平均平均208206235229229224棉花消费化肥施用氮营养棉花消费化肥施用氮营养N N折纯量折纯量 四省样本化肥运用氮营养平均施用量四省样本化肥运用氮营养平均施用量224kg/ha224kg/ha多于专家引荐量多于专家引荐量(165kg/ha)(165kg/ha)，各地域之间变异较，各地域之间变异较大，安

9、徽省甚至超出专家引荐量大，安徽省甚至超出专家引荐量2 2倍多倍多 同一地域不同年份之间变异较小：同一地域不同年份之间变异较小： 山东氮肥施用较合理，平均为山东氮肥施用较合理，平均为172kg/ha172kg/ha，且，且5 5年的年的数据都没有超越数据都没有超越200kg/ha200kg/ha 河北氮肥施用除河北氮肥施用除20062006年年164kg/ha164kg/ha和专家引荐值一和专家引荐值一致外，其他年份都超标致外，其他年份都超标 河南各年份都超河南各年份都超200kg/ha200kg/ha 安徽各年份都超越引荐用量的一倍以上安徽各年份都超越引荐用量的一倍以上表表3 3 棉花消费化肥

10、施用磷营养棉花消费化肥施用磷营养(P2O5)(P2O5)折纯量折纯量理想量理想量:90kg/ha:90kg/ha棉花消费化肥施用磷营养棉花消费化肥施用磷营养P2O5)P2O5)折纯量折纯量 样本数据显示，单位面积棉田磷肥施用量超标显样本数据显示，单位面积棉田磷肥施用量超标显著，各省份呈现不同的特点见表著，各省份呈现不同的特点见表3 3。 四省平均施用量四省平均施用量267kg/ha267kg/ha，接近专家引荐量的，接近专家引荐量的3 3倍；倍； 地域之间的变异很大地域之间的变异很大 河南平均运用量河南平均运用量120kg/ha120kg/ha，仅比样本超，仅比样本超33%33% 山东磷肥施用

11、山东磷肥施用207kg/ha207kg/ha，超标一倍以上，但相对，超标一倍以上，但相对河北和安徽样本的磷肥施用要少得多河北和安徽样本的磷肥施用要少得多 尤其是河北省，尤其是河北省，5 5年平均施用量达年平均施用量达432kg/ha432kg/ha 安徽样本的磷肥施用也严重超标，安徽样本的磷肥施用也严重超标，3 3年平均运用量年平均运用量为为347kg/ha347kg/ha表表4 4 棉花消费化肥施用钾营养棉花消费化肥施用钾营养(K2O)(K2O)折纯量折纯量理想量理想量:90kg/ha:90kg/ha棉花消费化肥施用钾营养棉花消费化肥施用钾营养(K2O)(K2O)折纯量折纯量分地域分地域 单

12、位面积棉田钾肥的平均施用量相对氮、磷要单位面积棉田钾肥的平均施用量相对氮、磷要少的多，但平均施用量少的多，但平均施用量116kg/ha116kg/ha仍高于专家引仍高于专家引荐量荐量 地域之间钾肥平均施用量存在较大差别：地域之间钾肥平均施用量存在较大差别： 河南在全部调查年份、河北在河南在全部调查年份、河北在3 3个调查年份施个调查年份施用量都在专家引荐量用量都在专家引荐量90kg/ha90kg/ha以下以下 山东施用量较为合理，山东施用量较为合理，5 5年平均为年平均为98kg/ha98kg/ha 安徽投入较多，到达专家引荐量的安徽投入较多，到达专家引荐量的2.5-32.5-3倍倍 随时间推

13、移，同一省份钾肥平均施用量有随时间推移，同一省份钾肥平均施用量有添加的趋势，如：添加的趋势，如： 河南省样本从河南省样本从20012001年的年的39kg/ha39kg/ha添加至添加至20062006年的年的74kg/ha74kg/ha 河北省更是从河北省更是从20012001年的年的45kg/ha45kg/ha添加至添加至20062006年的年的105kg/ha105kg/ha棉花消费化肥施用钾营养棉花消费化肥施用钾营养(K2O)(K2O)折纯量折纯量分时间分时间小结小结描画统计结果分析描画统计结果分析1.1. 棉花种植在不同地域间单位面积棉田施肥数量棉花种植在不同地域间单位面积棉田施肥数

14、量存在较大差别。存在较大差别。2.2. 棉农氮肥施用平均程度超越专家引荐量。山东棉农氮肥施用平均程度超越专家引荐量。山东氮肥施用较合理，其他三省农户氮肥运用超合氮肥施用较合理，其他三省农户氮肥运用超合理规范。理规范。3.3. 棉农磷肥施用平均程度超越专家引荐量。尤其棉农磷肥施用平均程度超越专家引荐量。尤其是河北和安徽两省。是河北和安徽两省。4.4. 棉农钾肥施用平均程度略多于专家引荐量，但棉农钾肥施用平均程度略多于专家引荐量，但相对氮磷施用程度要少的多。河南钾元素投入相对氮磷施用程度要少的多。河南钾元素投入缺乏，山东和河北从缺乏，山东和河北从20042004和和20062006年数据看略微年数

15、据看略微过量，安徽投入严重过量。过量，安徽投入严重过量。 三、模型设定与变量阐明三、模型设定与变量阐明p以上分析是基于数据的描画统计，虽然以上分析是基于数据的描画统计，虽然直观但是压服力有限，由于各地域土质、直观但是压服力有限，由于各地域土质、气候等要素影响了肥料的利用率，并不气候等要素影响了肥料的利用率，并不能简单说能简单说A A地比地比B B地施肥少就合理。地施肥少就合理。p为了研讨肥料的运用效率，本研讨试图为了研讨肥料的运用效率，本研讨试图利用消费函数模型分析化肥氮、磷、钾利用消费函数模型分析化肥氮、磷、钾营养的运用效率。营养的运用效率。三、模型设定与变量阐明三、模型设定与变量阐明模型设

16、定模型设定本研讨设定了本研讨设定了C-DC-D函数方式估计棉花消费函数。实际函数方式估计棉花消费函数。实际模型设置如下：模型设置如下：产量产量 = F ( = F (棉田物质投入；种子特征；地块特征；棉田物质投入；种子特征；地块特征；农户特征；年份变量；县变量农户特征；年份变量；县变量) ) 变量阐明变量阐明模型的被解释变量：棉花产量模型的被解释变量：棉花产量(Q_cotton)(Q_cotton)，详细为，详细为地块的单位面积当年籽棉产量，单位：地块的单位面积当年籽棉产量，单位：kg/hakg/ha变量阐明变量阐明解释变量分解释变量分6 6类：类：第一类是传统消费函数估计中的棉田物质投第一类

17、是传统消费函数估计中的棉田物质投入入其他几类变量包括：种子差别、地块优劣、其他几类变量包括：种子差别、地块优劣、农户本身特征、年度、地域和气候的影响，农户本身特征、年度、地域和气候的影响，由于这些要素也影响棉花的产出程度由于这些要素也影响棉花的产出程度三、模型设定与变量阐明三、模型设定与变量阐明其中，棉田物质投入包括其中，棉田物质投入包括6 6个变量个变量(1) 化肥投入中有效氮折纯量化肥投入中有效氮折纯量N_fertilizer。指当年棉花种植过程中。指当年棉花种植过程中实践施用的氮肥及复混肥中氮有效成份实践施用的氮肥及复混肥中氮有效成份N数量，计量单位是数量，计量单位是 kg/ha。(2)

18、 化肥投入中有效磷折纯量化肥投入中有效磷折纯量P_fertilizer。指当年棉花种植过程中。指当年棉花种植过程中实践施用的磷肥及复混肥中磷有效成份实践施用的磷肥及复混肥中磷有效成份P2O5数量，计量单位是数量，计量单位是 kg/ha。(3) 化肥投入中有效钾折纯量化肥投入中有效钾折纯量K_fertilizer。指当年棉花种植过程中。指当年棉花种植过程中实践施用的钾肥及复混肥的钾有效成份实践施用的钾肥及复混肥的钾有效成份K2O数量，计量单位是数量，计量单位是 kg/ha。(4) 农药施药量农药施药量Pesticide。棉田中化学杀虫剂、除草剂和抗病杀菌。棉田中化学杀虫剂、除草剂和抗病杀菌剂的施

19、用量，计量单位是剂的施用量，计量单位是 kg/ha。(5) 劳动力投入劳动力投入Labor。指当年棉花消费中单位面积棉田的用工量，。指当年棉花消费中单位面积棉田的用工量，不包括打药和人工捉虫用工，计量单位是工日不包括打药和人工捉虫用工，计量单位是工日/ha。(6) 其它物质投入其它物质投入Other_input。指当年棉花消费中单位面积棉田的。指当年棉花消费中单位面积棉田的灌溉、耕地和地膜费用，计量单位是灌溉、耕地和地膜费用，计量单位是 RMB/ha。地块特征也影响棉花产量，这里用地块特征也影响棉花产量，这里用3 3个虚个虚变量控制其影响变量控制其影响 描画地块质量的虚变量有两个，用以分别高质

20、量、中等描画地块质量的虚变量有两个，用以分别高质量、中等质量和差等地块。质量和差等地块。 (12) 高质地块虚变量高质地块虚变量High_soil。假设地块属于优等。假设地块属于优等地，变量取值为地，变量取值为1。 (13) 中等地块虚变量中等地块虚变量Medium_soil。假设地块属于中。假设地块属于中等地，变量取值为等地，变量取值为1。 (14) 受灾虚变量受灾虚变量Disaster。假设地块当年因水淹等自。假设地块当年因水淹等自然灾祸遭灾而严重影响产量，变量取值为然灾祸遭灾而严重影响产量，变量取值为1。 本研讨中，农户特征包括户主年龄、文化程度、耕地规本研讨中，农户特征包括户主年龄、文

21、化程度、耕地规模、户主能否受过棉花种植技术培训。模、户主能否受过棉花种植技术培训。变量阐明变量阐明 其他影响产量的要素包括：气候、病虫害发生程其他影响产量的要素包括：气候、病虫害发生程度等，具有比较明显的地域和年度特征，因此用度等，具有比较明显的地域和年度特征，因此用样本所在县虚变量和年份虚变量来控制这些要素样本所在县虚变量和年份虚变量来控制这些要素对棉花产量的影响。对棉花产量的影响。 利用调查数据跨年份数据，分地块的消费信利用调查数据跨年份数据，分地块的消费信息，模型的待估计方式为：息，模型的待估计方式为：变量阐明变量阐明 其中其中 i, j, 与与 t 分别代表户、地块以及年份变量分别代表

22、户、地块以及年份变量 Q_cottonijt 代表代表 t 年农户年农户 i 在地块在地块 j 上的每公上的每公顷籽棉产量顷籽棉产量kg/ha 本研讨关怀本研讨关怀3个化肥施用量变量个化肥施用量变量 N_fertilizer, P_fertilizer , K_fertilizer 对对 Q_cotton的净影响。的净影响。符号符号a, b, c, d, e, h和和 r是需求估计的参数是需求估计的参数 为了检验所关怀系数的稳健性，在根本模型的为了检验所关怀系数的稳健性，在根本模型的根底上逐渐添加变量报告结果。根底上逐渐添加变量报告结果。研研 究究 假假 设设 假设假设1 1：b1 b1 不显

23、著或负显著。指氮肥的产出弹性不显不显著或负显著。指氮肥的产出弹性不显著或负显著，氮肥投入程度在边沿产量不变或减少阶段著或负显著，氮肥投入程度在边沿产量不变或减少阶段能够得到这个结果。不显著意味着添加或减少氮肥能够得到这个结果。不显著意味着添加或减少氮肥投入对产出添加或减少无奉献，而负显著意味着添投入对产出添加或减少无奉献，而负显著意味着添加氮肥投入对产出是负影响。加氮肥投入对产出是负影响。 假设假设2 2：b2 b2 负显著或不显著。指磷肥的产出弹性负显负显著或不显著。指磷肥的产出弹性负显著或不显著，磷肥投入过量严重能够得到这个结果，负著或不显著，磷肥投入过量严重能够得到这个结果，负显著意味着

24、添加磷肥投入对产出是负的影响，不显著意显著意味着添加磷肥投入对产出是负的影响，不显著意味着添加磷肥投入对产出添加无奉献。味着添加磷肥投入对产出添加无奉献。 假设假设3 3：b3 b3 正显著。指钾肥的产出弹性正显著，钾肥正显著。指钾肥的产出弹性正显著，钾肥投入处于边沿产量添加的阶段会得到这个结果，正显著投入处于边沿产量添加的阶段会得到这个结果，正显著意味着添加钾肥投入对产出是正的影响。意味着添加钾肥投入对产出是正的影响。四、模型结果分析四、模型结果分析总体来看总体来看 3 3个化肥投入变量系数个化肥投入变量系数b1b1、b2b2、b3b3的估计结的估计结果和预期一致，且估计比较稳健果和预期一致

25、，且估计比较稳健四、模型结果分析四、模型结果分析详细来看详细来看1.1. 氮肥投入弹性不显著氮肥投入弹性不显著2.2. 即添加或减少氮肥投入不会对产量有影响，即添加或减少氮肥投入不会对产量有影响，这意味着氮肥投入在技术上是过量的，总体这意味着氮肥投入在技术上是过量的，总体上可以减少氮肥的投入上可以减少氮肥的投入3.3. 磷肥投入弹性负显著磷肥投入弹性负显著4.4. 即添加磷肥投入会减少籽棉产量，这意味着即添加磷肥投入会减少籽棉产量，这意味着磷肥投入总体上严重过量，到达了边沿产量磷肥投入总体上严重过量，到达了边沿产量递减的阶段，在样本棉区需求减少磷肥投入递减的阶段，在样本棉区需求减少磷肥投入3.

26、3.钾肥投入弹性正显著钾肥投入弹性正显著4.4.添加钾肥施用量还有添加产量的空间添加钾肥施用量还有添加产量的空间5.5.但弹性系数数量级比较小，仅为但弹性系数数量级比较小，仅为0.0030.003或或0.0040.004，钾肥投入技术上思索比氮磷肥投入合理，但添加钾肥投入技术上思索比氮磷肥投入合理，但添加钾肥投入其产量添加不会很明显。钾肥投入其产量添加不会很明显。6.6.普通来说，作物消费经济上的合理产量区间比技普通来说，作物消费经济上的合理产量区间比技术上所能到达的最高产量要低，结合经济分析，术上所能到达的最高产量要低，结合经济分析，钾肥投入能够也需求减少。钾肥投入能够也需求减少。7.7.林

27、源等林源等20212021对华北三省的小麦消费的研讨有对华北三省的小麦消费的研讨有类似发现，其研讨结果阐明：总化肥施用经济过类似发现，其研讨结果阐明：总化肥施用经济过量程度到达量程度到达116%116%，氮肥、磷肥和钾肥均存在不同，氮肥、磷肥和钾肥均存在不同程度的经济过量施用。程度的经济过量施用。四、模型结果分析四、模型结果分析详细来看详细来看四、模型结果分析四、模型结果分析详细来看详细来看4.4.其它一些控制变量的估计系数也符合逻辑，阐其它一些控制变量的估计系数也符合逻辑，阐明模型估计令人服气明模型估计令人服气5.5.如如BtBt虚变量、高价种子虚变量和春棉虚变量的虚变量、高价种子虚变量和春

28、棉虚变量的系数都是正显著，阐明这些要素对产出有正的系数都是正显著，阐明这些要素对产出有正的影响影响6.6.农户的耕地规模大、当年接受过棉花种植技术、农户的耕地规模大、当年接受过棉花种植技术、户主年龄大和受教育时间长对棉花产出有显著户主年龄大和受教育时间长对棉花产出有显著的正影响也，从逻辑上了解的正影响也，从逻辑上了解7.7.农药投入变量、劳动力投入变量和其他投入变农药投入变量、劳动力投入变量和其他投入变量的系数不显著表示着这些投入能够过量量的系数不显著表示着这些投入能够过量五、详细结论和政策含义：五、详细结论和政策含义：1 1总体上看，我国棉花消费化肥投入过量。总体上看，我国棉花消费化肥投入过

29、量。不但氮肥施用过量，磷肥投入过量尤为严重。氮肥和不但氮肥施用过量，磷肥投入过量尤为严重。氮肥和磷肥的过量从分析结果看是技术上的不合理，程度比磷肥的过量从分析结果看是技术上的不合理，程度比经济合理和环境友好的运用量要高得多；经济合理和环境友好的运用量要高得多；钾肥施用的程度比氮、磷肥施用强度低，但思索到作钾肥施用的程度比氮、磷肥施用强度低，但思索到作物消费经济效益最大化化肥施用量普通小于技术上产物消费经济效益最大化化肥施用量普通小于技术上产量最大化的化肥运用量的阅历，多数棉农的钾肥施用量最大化的化肥运用量的阅历，多数棉农的钾肥施用能够也要降低才合理。能够也要降低才合理。五、详细结论和政策含义：

30、五、详细结论和政策含义：2 2我国棉花种植化肥投入地域之间、农户之间差别我国棉花种植化肥投入地域之间、农户之间差别宏大。宏大。这阐明需求在一些过量施用的地域和农户减少化肥这阐明需求在一些过量施用的地域和农户减少化肥运用，而在另一些施用缺乏的地域和农户添加化肥运用，而在另一些施用缺乏的地域和农户添加化肥投入。投入。这对农业管理部门和技术推行部门提出了更高的要这对农业管理部门和技术推行部门提出了更高的要求。详细措施：求。详细措施：加强测土配方施肥的效力力度加强测土配方施肥的效力力度加大施肥技术推行和效力范围加大施肥技术推行和效力范围利用当地报纸、电视节目、网络等加强对农民的技利用当地报纸、电视节目、网络等加强对农民的技术培训术培训五、详细结论和政策含义：五、详细结论和政策含义：3 3国家应重新思索多年来为支持农业开展给予化肥国家应重新