氮肥的真实成本-2

作者：程存旺石嫣温铁军中国人民大学农业与农村发展学院2010年8月氮肥的真实成本（二）目录摘要1.过量施用氮肥的经济损失1.1氮肥利用率、残留率和损失率的概念界定1.2过量施用氮肥的经济损失2.氮肥减量政策研究2.1氮肥减量背景2.2氮肥减量政策研究3.生态农业案例4.结论与展望附录生态农业案例介绍112558151718中国是传统农业大国，虽然近些年来耕地在不断减少，可是人们对于农产品的需求却不断增大。为了使现有面积上的农作物的产量增大，化肥的大量使用被认为是不可避免的，这其中氮肥就是一种不可缺少的主要肥料。一直以来，农业生产中氮肥的利用率低、损失率高、对环境压力大都是一个世界性的问题。本报告分析了近20年来中国在氮肥施用过量上造成的经济损失、对生态环境的影响以及有机氮肥的来源和市场前景，并提出了以有机氮肥替代现有氮肥的可行性分析。本报告指出中国的有机氮肥正遭到严重的浪费，而造成这一浪费情况的主要原因是产生有机肥料的养殖业和利用肥料的种植业之间的严重脱节。中国高氮肥用量的集约化农田已占到农田总面积的15%以上，城市周边地带通常达30%以上，氮肥的大量施用主要是因为其利用率不高，根据2003年的研究数据表明，我国农业生产中的氮肥损失率在30%～50%之间。氮肥的利用率受很多因素的影响，其用量和作物的产量并没有很确定的比例关系，因此需要在两者之间找寻一个平衡点，以保持氮元素在土壤中的合理含量。氮肥在土壤中的残留是很难避免的，适当的氮残留可以起到补充土壤中氮元素的作用，但残留过量就会对环境造成某种程度的威胁。在中国种植经济型作物的农田中氮肥的超量使用已十分普遍，对环境的危害也越来越严重。这一问题凸显了中国农业急需在改革灌溉、施肥方式和施肥时期等对提高氮肥的利用率，减少对环境的污染方面的重要性。过量施用氮肥已给环境和农业经济带来了不小的冲击，其造成的损失分为直接损失，即未被植物利用也未保存在土壤中的部分和间接损失。据统计，近几年间随雨水流失及进入大气的氮素损失已接近投入氮肥总量的45%，全国农户每年因过量施用氮肥造成的经济损失已超过一百五十亿。过量施用的氮肥中所含有的氮、磷等物质也是造成水体富营养化的最主要原因，科学家对太湖、滇池流域和其他流域的初步研究结果证实了这一点。由此看来，开发有机氮肥替代现有的氮肥已成为刻不容缓的问题。摘要在中国的生产实践中，有机肥最主要是从畜禽养殖而产生的排泄物中提炼出来，且资源充足。然而这些本应可以提供大量有机肥的畜禽粪便却被集中排放且数量巨大，致使土壤负担变重，不能及时消纳如此大量的有机肥料，这样不但造成了严重的环境污染，也使本来充足的有机肥资源不能得到很好的利用。本报告中列举了施用有机肥的生态农业案例，介绍了生态农业模式的氮肥减量和经济效应，案例很好地衔接了养殖业和种植业对于有机肥料的利用问题。如今，世界范围内的化学农业都导致严重的农业污染，而中国的农业源污染防治目前还处于制度和组织空白状态，也没有对污染方式进行明确的分类和界定。国际经验表明，根据源头治理原则，以生态农业替代化学农业是治理过量施用农业化学品引发的面源污染的有效措施，也是实现农业可持续发展的必然选择。针对中国国情，择机开征独立的环境税将有利于我国环境污染的治理。应该把对氮肥行业征收的资源和环境税用于补贴替代氮肥的生态农业耕种模式上，以取得“双重红利”甚至“多重红利”的效应。中国在借鉴国外先进经验的同时应结合自身情况出台相应政策，并进一步加强关于农业与农村面源污染的调查和研究工作，以做到合理利用目前大量的有机肥资源。11.过量施用氮肥的经济损失1.1氮肥利用率、残留率和损失率的概念界定学者指出（巨晓棠、张福锁，2003），农业生产中氮肥利用率低、损失率高、对环境压力大是一个世界性的问题。对于某一生产体系的氮肥利用状况应该用多种指标衡量，其中包括产量水平和氮肥利用、氮肥残留、氮肥损失。氮肥施入农田后的去向可分为3个部分：（1）被作物吸收，即氮肥的当季利用率；（2）残留在土壤中；（3）通过不同机制和途径损失。氮肥的当季利用率是决定氮肥增产效果的主要因素。提高氮肥当季利用率的潜力则主要在于减少其施入农田后的损失1。氮肥利用率的计算方法主要有两种：一是差减法，二是15N示踪法。差减法氮肥利用率（%）=施氮区作物吸氮量-不施氮区作物吸氮量施氮量×10015N示踪法氮肥利用率（%）=施氮区作物吸收肥料氮施氮量×100一般情况下，差减法计算的利用率比示踪法高，原因是差减法还包括了作物因施氮肥而多吸收的土壤氮。农学一般采用差减法计算氮肥利用率，这反映了施用氮肥后作物氮素营养的实际提高程度，而不管其中是否产生了表观的或真实的激发效应1。巨晓棠、张福锁（2003）研究指出，就平均值而言，水稻和麦类对几种氮肥的利用率为30%～41%。氮肥利用率受土壤性质、作物种类和生长时期、氮肥及其他肥料的种类和施用技术以及气象条件等因素的强烈影响。一般来说，随着施氮量的增加、作物产量增加，氮肥利用率显著降低。在实际生产中，可以通过少施氮肥而提高氮肥利用率，但产量并不一定很高。因此需要在氮肥利用率和作物产量之间寻找平衡点。巨晓棠、张福锁（2003）研究指出，氮肥残留是不可避免的，氮素残留实际上是对所消耗的土壤氮库的一种补偿，是肥料氮与土壤氮的交换作用。田间试验表明，随着施氮量的增加，产量到一定程度不再增加，但残留量显著增加。这些残留氮不一定会立即损失，只要管理得好，还会起到补充土壤氮库的作用。但土壤中残留过多的氮素、尤其是NO3—N，会对环境造成某种程度的威胁。巨晓棠、张福锁（2003）研究指出，从已取得的大量结果的中值来看，我国农业生产中氮肥激发指的是使微观粒子系统（如原子、离子、分子等）由较低能级向较高能级的跃迁。1的损失率可能在30%～50%之间，其中水稻田玉米地小麦地，中值约为40%。并且大田生产中氮肥的损失率可能高于田间试验，可以估计为45%左右。张维理（2004）经研究指出，中国高氮肥用量的集约化农田已占到农田总面积的15%以上，城市周边地带通常达30%以上。在经济效益较高的蔬菜、果树、花卉生产中，氮肥用量（纯N）平均为569～2000kg，是普通大田作物的数倍甚至数十倍，且超量使用问题十分普遍2。学者对经济作物的氮肥利用率（曹兵、贺发云，2008）的试验结果显示，小青菜试验中标记氮肥总损失低于10%；大白菜和番茄生长期间氮素损失分别为41.9%～48.6%和34.2%～46.0%。这3种蔬菜的氮素总损失并未超出粮食作物的氮素损失范围。但由于蔬菜复种指数高且生产中氮肥投入量较大，因此，氮素损失绝对量应比粮田更高，对环境的危害也更为严重3；张福锁、陈新平（2003）的试验结果表明，在90、180、270、360、450kghm-25个氮肥用量条件下，氮肥的表观损失率1（氮素表观损失/氮肥用量×100）依次为63.3%、61.1%、60.7%、75.3%、64.2%。氮素表观损失的绝对量随施氮量的增加而增加的趋势可用线性方程来进行拟合：y=0.6663x　　　　r=0.989**（显著相关）即每千克氮肥施用将造成0.67千克的氮素损失，经济最佳施氮量条件下的氮素损失量计算值为206.6kghm-2。这凸显了改革现有栽培技术，特别是改革灌溉、施肥方式和施肥时期等对提高氮肥利用率、减少环境污染方面的重要性4。1.2过量施用氮肥的经济损失吴开亚（2008）在《巢湖流域环境经济系统分析》一书中将巢湖流域化肥施用的经济损失估算分为：（1）化肥施用成本；（2）地下水污染的经济损失；（3）地表水污染的经济损失；（4）土壤肥力下降的经济损失；（5）畜禽非正常死亡的经济损失；（6）臭氧层破坏及温室效应的经济损失；（7）人体健康的经济损失；（8）生态平衡破坏的经济损失；（9）有害物质污染的经济损失。其中，化肥施用成本包括化肥购买成本和施肥人力成本两部分5。在化肥施用成本计算中，作者没有区分化肥的利用率和损失率，而将巢湖流域所有施用的化肥都计入成本。本研究将过量施用氮肥造成的经济损失区分为直接损失和间接损失，直接损失由氮肥损失率决定，指的是过量施用的氮肥进入环境的部分，这部分未被作物利用，也未保留在土壤中；间接损失涉及多方面，本文主要指过量施用氮肥造成的环境污染和健康损失。通过分析氮肥的利用率和损失率估算直接经济损失的研究包括：马文奇、张福锁（2000）的研究指出，山东寿光蔬菜产区氮磷钾的利用率都在10%以下，浪费的化肥每年使山东农民白白花掉12亿元人民币6；许秀成（2000）研究指出1986～1996年间，中国投入的氮肥总量约为2.2亿表观损失包括氮素残留在土壤中未被当季作物利用的部分和流失到空气、水等环境中的部分。123吨氮，按氮肥利用率为35%和土壤残留率为20%，12年间随雨水流失及进入大气的氮素损失近1亿吨，中国农民仅氮肥投入损失高达2000亿元，平均每年损失近170亿元7。笔者以2008年氮肥消费量为2303万吨（图1），损失率取45%，氮肥的平均购买成本1500元/吨，则购买成本损失为：2303万吨×1500元/吨×45%=1554525万元考虑到农户施肥投入的劳动成本，则2008年农户过量施用氮肥带来的直接损失约为155.5亿元，占当年第一产业生产总值的0.5%，约占当年第一产业增加值的10%。吴开亚（2008）的研究基本涵盖了化肥施用后造成的多重负外部性的综合立体污染造成的经济损失。他对地下水污染的经济损失估算的过程中，采取了地下水资源使用量的资源价值作为化肥施用引起的地下水污染的经济损失，为0.008亿元；对地表水污染的经济损失估算中，他建立了层次分析模型，确定化肥施用对巢湖流域地表水污染的权重，然后计算经济损失，为1.0535亿元；对土壤肥力下降的经济损失估算中，以土壤中化肥含量的市场价值近似表示，为4.8737亿元；以0.3855%的非正常死亡率估算畜禽非正常死亡的经济损失为0.1428亿元；以进入大气的化肥价值间接表示臭氧层破坏及温室效应的经济损失，为1.9121亿元；将人体健康的经济损失分为过早死亡经济损失和人群疾病经济损失两方面，合计5.8169亿元；以化肥施用对生态多样性的影响表示对生态平衡的破坏，以流失到环境中的化肥市场价值表示其经济损失，为10.6407亿元8。因此在巢湖地区，化肥的过度使用对环境、农业、人类健康等造成的经济损失折合约为24.4477亿1。从吴开亚（2008）的研究中可以看出，计算环境污染的经济损失面对的不确定性因素很多，并且存在争议，如地下水污染的经济损失是以硝酸盐含量为基础估算还是以使用量为基础进行估算；地表水污染损失估算中的，层次分析模型需要建立判断矩阵，需要依靠专家的经验判断，存在不确定性；对土壤污染的经济损失以化肥的残留量来表示也需要讨论，土壤学家认为残留可以提高土壤的营养元素含量，有利于作物生长。由此可见，环境污染各项经济损失的估算方法受到客观资料的制约。目前关于过量施用化肥导致环境污染损失的估算并未细分氮、磷、钾等化肥种类，也没有全国范围内统计数据，无法通过上述方法估计国家层面上过量施用氮肥造成的间接经济损失，并且在不同的理论指导之下采取不同的治理措施将导致不同的治理成本，更加剧估算的不确定性。因此本研究只能根据国家农业面源污染治理财政投入替代间接经济损失的估算2。然而，2010年3月公布的《第一次全国污染源普查公报》首次向公众反映了农业面源污染的严重程度，而相应的专项治理方案和投入还没有公布，现阶段与农业面源污染治理有关联的投入包括测土配方施肥、“三河三湖”治理工程和农村环境整治3，这些项目资金也只是部分投入面源污染防治。因此，以国家农尽管环境损失是污染物长期积累造成的，但污染损失则是每年都在发生，24.4477亿指的是2007年的污染损失，可以想象，随着污染程度的加剧，如得不到有效治理，其后每年的损失均将增加。此处农业源污染包含农村环境污染。——作者注2001至2007年，中央和地方各级政府投入910亿元财政性资金及国内银行贷款，用于“三河三湖”流域城镇环保基础设施、生态建设及综合整治等7大类共8