农户选择有机肥化肥最佳配施比例的策略模型.doc

农户选择有机肥化肥最佳配施比例的策略模型 徐伟 南京审计大学国际审计学院 摘 要： 过量施用化肥不仅造成环境污染, 更严重的是带来农产品的安全问题, 中国农业部已经把减少化肥施用量作为一项既定目标科学已经证明有机肥化肥按照合适比例配施, 既能提高农作物的产量和农产品的品质, 又能改善土壤首先根据调研结果提出了有机肥化肥不同配比影响农产品产量与品质的两点假设然后建立了农户选择有机肥与化肥最佳配施比例的策略模型, 以及选配成本最低的有机肥模型, 并对模型的应用效果进行了实证分析、仿真分析和敏感性分析最后提出了要利用好养殖企业畜禽粪便和农作物秸秆两大有机肥源, 降低有机肥施用成本的建议关键词： 化肥施用量; 农业经济; 策略研究; 仿真; 作者简介：徐伟 (1977—) , 男, 安徽马鞍山人, 博士研究生, 副教授, 研究方向:经济管理基金：国家社科基金项目 (13AZD002) Optimal proportion of organic and chemical fertilizer: A strategic modelXU Wei School of International Audit, Nanjing Audit University; Abstract： Two hypotheses about how the organic and chemical fertilizer proportion affects the yield and quality of agricultural products were proposed. Accordingly, a strategic model for farmers to select the best ratio of organic fertilizer and chemical fertilizer and a model for organic fertilizer application with the lowest cost were built. The empirical analysis, simulation analysis and sensitivity analysis of the application of these models were carried on. Finally, it is proposed that two major organic fertilizer sources, the poultry excrement of breeding enterprises and crop stalks, should be well used to reduce the application cost of organic fertilizer.Keyword： amount of chemical fertilizer application; agricultural economy; strategy study; simulation; 自 1838 年化肥首次在英国被生产出来, 化肥就作为农业生产的基础和最有效的增产要素在发达国家推广开来, 但多施化肥会带来很多危害, 所以本世纪初很多发达国家就已经开始对化肥的施用强度进行限制, 并采取补贴政策鼓励农户少用或不用化肥[1]。

1963 年化肥被引入中国, 直到 1990 年之前, 中国才取消化肥凭票限量供应制度, 所以 1991 年中国化肥施用强度才达到 187.5 kg/hm2[2]但在 1991 年以后中国化肥施用强度开始迅速增长, 到 2000 年化肥施用强度已达到 265 kg/hm, 略高于国际公认的 225 kg/hm2[3-4], 可是到2013 年化肥施用强度猛增到 357 kg/hm并且近几年来, 虽然化肥用量持续上升, 但农产品产量增加却越来越不明显, 出现了产量增加的瓶颈, 化肥的利用率越来越低, 尤其是化肥中的氮利用率远低于发达国家[2], 化肥引起的食品与环境污染也逐渐凸显出来因此提高化肥利用率, 减少化肥用量, 保障食品安全, 保护环境被提上中国农业发展的重要议事日程2015 年 3 月 17 日, 中国农业部发出《到 2020 年化肥使用量零增长行动方案》通知, 提出力争到 2020年, 实现主要农作物化肥、农药使用量零增长, 并指出达到这个目标的原则性措施, 把握好“精、调、改、替”, 推进精准施肥、调整化肥施用结构、改进施肥方式、有机肥替代化肥本文作者通过对部分农户的调查走访和查阅资料, 发现多年来中国存在一种奇怪现象:一方面许多专家学者已经认识到采用化肥与有机肥搭配施用, 既能提高农作物产量和品质, 又能改善土壤[5-6]。

很多农户苦于有机肥严重缺乏, 对继续加大化肥施用强度, 生产成本不断上升且农作物产量呈下降趋势有些无赖, 对减少化肥施用量有迫切的愿望;另一方面中国有机肥源非常充足, 特别是众多的养殖企业巨量的畜禽粪便未作清运处理, 而在肆意污染生态环境本文以中国粮食作物生产为例, 从增加农户收入的角度, 提出了如何将充足的有机肥源利用起来, 引导农户自愿减少化肥用量, 增加有机肥施用量的一些新思路, 建立了有机肥与化肥配比施用的经济决策模型, 并对模型进行了实证与仿真分析1 相关研究回顾1.1 过量施用化肥的危害根据文献研究表明:首先过量施用化肥造成农产品质量下降, 化肥中的亚硝酸盐和镉是引起癌症的重要元凶[7]而且化肥中成分单调[8], 即使是复合化肥也只能提供某几种主要养分, 不能提供农作物生长需要的各种营养, 长期施用化肥土壤中有机质缺乏, 微量元素不足, 影响植物正常生长发育因此, 化肥种出来的果不香、瓜不甜、菜无味其次, 过量施用化肥是农业点源污染的主要来源[7]施用的化肥量超过土壤的保持能力时, 就会流入周围的水中, 形成农业面源污染、造成水体富营养化, 导致藻类滋生, 破坏水环境第三, 化肥施用过量引起农作物容易倒伏[8], 抗病虫害能力减弱, 导致减产。

第四, 浪费大量紧缺资源[8], 氮肥主要以石油、煤和天然气为原料而且生产化肥还需要消耗大量高品位的磷矿石, 这些都是国家紧缺资源中国化肥利用率低, 大约只有 30%, 远低于西方发达国家 40%以上的水平1.2 有机肥与化肥配施的优势多年来很多学者进行了有机肥与化肥配施效果研究朱洪勋[9]研究指出:有机肥能提高土壤有机质含量, 改善土壤的理化性状和营养状况, 但用量大操作繁重, 肥效发挥缓慢, 单施有机肥难以满足农作物的正常发育化肥与有机肥混合施用, 既能培肥地力, 又能提高作物对氮肥的利用率侯红乾[10]连续 25 年, 对水稻生产采用化肥与有机肥按照不同比例配施, 其中每个地块氮、磷、钾 (N、P、K) 各占比例相同, 且有机肥与化肥根据 N+P+K 总量配比试验结果早稻、晚稻和总产量都是随着有机肥比例从零变到 70%, 产量逐渐增长, 最高总产量达到 12 346.9 kg/hm侯红乾的试验还显示:配施高量有机肥开始几年产量比单施化肥还略低, 但后来配施高量有机肥的产量逐渐明显比单施化肥的产量高说明有机肥比例越大肥效发挥越慢, 但肥效越持久几种主要配比条件下, 平均总产量变化情况整理如表 1。

焉山[11]也对水稻进行了有机肥与化肥配施效果试验, 得到有机肥与化肥配施不仅有利于培肥地力还能提高稻谷品质, 而且有机肥比例越大效果越好例如配施的每组能降低稻米垩白粒率、垩白度、蛋白质和直链淀粉含量, 提高整精米率, 外观和食味李占[12]对冬小麦和夏玉米同时进行了试验, 采用化肥与有机肥按照不同比例搭配, 结果有机肥与化肥配施产量都好于单施化肥, 并且结果冬小麦以施 25%有机肥产量最高, 夏玉米以施 50%有机肥产量最高但是当有机肥比例高于 25%以后, 冬小麦产量又逐渐减少;当有机肥比例超过 75%以后, 夏玉米产量也开始减少另外, 李占还发现, 随着有机肥比例增大冬小麦和夏玉米的至少 8 项品质指标也在增大, 但是当有机肥比例大到一定程度后, 品质提高不再明显几种主要配比条件下, 平均产量变化情况整理如表 1表 1 有机肥与化肥不同配比水稻、冬小麦和夏玉米多年平均产量比较 下载原表 其中 M, F 分别表示有机肥与化肥1.3 文献述评现有的相关研究一致得出:第一, 多施化肥存在很多危害, 多施有机肥虽然没有直接危害, 但肥效发挥慢, 影响当前产量第二, 化肥与有机肥搭配施用能互相取长补短, 提高农产品产量、品质和培肥土壤。

由表 1 还能看出, 每种粮食产品, 都存在一个有机肥的最合适比例, 且随着有机肥比例逐渐增大, 产量几乎线性增长到最大值, 当有机肥超过这个最合适比例, 产量又几乎线性下降另外越是温暖季节生长的农作物, 有机肥最合适的比例越大, 应该理解为温度高有利于有机肥的分解第三, 有机肥施用比例越大, 农产品的品质越好, 但有随着有机肥比例继续升高, 产品品质增加缓慢然而为什么目前绝大多数农户仍然差不多只施化肥, 以及如何从经济效益的角度引导农户主动减少化肥施用量还未见到有学者研究2 实地调研与分析针对文献评述中最后提到的两个问题, 本课题组作了如下进一步调研2.1 粮食生产中化肥农药施用现状调查2015 年 7—8 月, 课题组组织学生对安徽省含山县部分粮食生产户登门调查, 有效调查 60 户, 其中有 1 个专业合作社, 专业合作社有 14 hm 耕地一般农户采取小麦和水稻轮种、油菜与水稻轮种或双季水稻轮种其中有 36 户采用早稻与小麦轮种专业合作社去年种小麦 10.7 hm, 合作社附近有一个规划较大的养殖场, 所以生产中大约施用 30%有机肥, 去年小麦产量达到 6 840kg/hm个体种植户中也有 22 户生产中施用 10%~20%有机肥, 主要营养成分 N、P、K 几乎相等的有机肥成本大约是化肥成本的 1.2 倍, 施用了有机肥的农户小麦产量也普遍高一点, 小麦品质似乎也高一点, 市场销售好一些。

水稻和玉米施农药普遍比较重, 小麦与油菜主要在寒冷季节生长, 农药施用较少, 小麦一般在抽穗前后施两次农药, 基本不存在农药残留问题本文主要研究化肥减量问题, 尽量少涉及农药对产量的影响, 所以只将 36 户有关小麦生产的投入和产出的资料整理列入下面表 2表 2 含山县 36 户小麦生产成本、产量与价格 下载原表 其中综合劳动包括播种, 田间管理等, 18 户施用的部分有机肥费用不包括在内另外, 旱地与水浇地小麦产量差距很大, 对优良品种水浇地产量能突破 7 500 kg/hm, 而旱地很难突破 6 000 kg/hm2.2 有机肥肥源情况调研在走访农户过程中, 同时对农户为什么习惯几乎不施用有机肥进行了调查, 农户普遍反映:他们已普遍认识到长期施用化肥已经将土地的肥力耗尽, 化肥需用量不断攀升, 产量已经达到极限, 都希望能多施有机肥然而随着人口的城镇化发展和进城务工的人越来越多, 农村常住人口越来越少, 且城镇多采用冲水厕所, 没有粪便对外出售, 农户自家少量的人畜粪便一般只能用到自家的菜地里, 规模较大的养殖企业一般都远离村镇, 农村劳动力不足, 一般农户家庭无能力去收集远处养殖场的畜禽粪便, 畜禽粪便体积大运输困难, 还需要修建大容量的发酵池, 发酵过程中产生的沼气还需要另外处理, 刚买来的畜禽粪便必须经过发酵以后才能施到地里, 况且有机肥肥力发挥作用慢, 影响当前的农作物产量。

市场上有能立刻施用的成品有机肥销售, 可是价格太高所以对大面积的土地, 农户仍然基本上只施用化肥根据《中国畜牧业年鉴》 (2012 年, 2013 年) 反映, 中国养殖业已经达到相当大的规模, 2010 年畜禽粪便总量就已经达到 223 500 万 t, 但没有很好的作清。