黑龙江省境内黑土带地区化肥施用量的时空异质性1)
赵大伟 曲凯欣
【摘 要】摘 要 从空间和时间双重维度对黑龙江省境内黑土带地区化肥施用量的成因、趋势进行分析，利用非平稳时间序列加法模型对黑龙江省境内黑土带地区的化肥施用量进行预测。结果表明：在空间上，施肥量是由要素投入、经济发展水平、农作物播种面积、农作物产量、教育发展水平等多重因素综合导致的；在时间上，施肥量仍将逐年增加，到2020年黑龙江省境内黑土带涵盖的21市、县的化肥平均施用量为50 645.05 t。 【期刊名称】东北林业大学学报 【年(卷),期】2018(046)002 【总页数】6
【关键词】关键词 黑土区；化肥施用量；时空异质性
我国的化肥施用量十分巨大，1978年的化肥施用量为884万t，2015年化肥施用量增长到了6 022.6万t，平均每年增长183.5万t[1]。我国的耕地面积仅占世界总耕地面积的7%，但是却施用了约占世界总量1/3的化肥[2]。2015年，我国化肥施用量为44.6 t/km2[1]，已经远远高于国际公认的安全用量225 kg/hm2，接近世界平均水平的4倍[3]。为此，国家明确打好农业面源污染防治攻坚战的工作目标，力争到2020年农业面源污染加剧的趋势得到有效遏制，确保测土配方施肥技术覆盖率达90%以上，肥料、农药利用率均达到40%以上，全国主要农作物化肥、农药使用量实现零增长[5-6]。
近年来农业面源污染日益严重，农户化肥过量施用得不到有效扭转，许多学者都对此问题展开了深入的研究[2-3]，但是聚焦于东北黑土带地区化肥施用问题
的研究文献较少。每形成1 cm厚的黑土需要300 a的时间[4]。因为保护不当和化肥的不合理施用，黑土层正在逐年减少，导致黑龙江省境内黑土带的黑土壤正在逐年变薄，黑土层的平均厚度已由上世纪的60～80 cm，下降到目前的20～40 cm，其有机质含量也明显下降[5]。
本文从空间和时间双重维度对黑龙江省境内黑土带涵盖的21个市、县化肥施用量的成因、趋势进行分析，利用非平稳时间序列加法模型对21个市、县的化肥施用量进行预测，旨在利于从总体上了解其成因和趋势，对减少农业面源污染、维持粮食稳定和进一步制定政策提供参考。
1 研究区域概况
本文研究以黑龙江省境内黑土带涵盖的21个市、县地区为例，以下简称黑土区(见表1)。1993年黑土区的化肥施用折纯量(以下均为折纯量)为439 268 t，2014年黑土区的化肥施用量增长为1 028 124 t，22 a间化肥施用量翻了2.3倍，平均每年增长26 766 t[6]。
2 研究方法
2.1 施肥量的影响因素确定
黑土区的化肥施用情况是由多种因素综合导致的，如受到要素投入、经济发展水平、农作物播种面积、农作物产量、教育发展水平等多重因素的影响。 2.1.1 假设的提出
农业机械总动力和农村用电量，都可以反映一个地区的农业机械化水平。农业机械的使用，一方面，反映出农户的资金实力和对农业生产的重视程度，农业机械使用量越高化肥投入量越大，二者之间存在着相互促进的关系；另一方面，农业机械的使用和化肥的施用，都是一种重要的生产要素投入，都是为了增加
农作物产量而使用的，两种生产要素之间存在着相互替代的关系，当相互促进关系大于相互替代关系时二者为正相关关系，当相互替代关系大于相互促进关系时二者为负相关关系。农业人口与从事农业的劳动力存在着密切联系，从宏观讲，一个地区的农业人口越多说明农业在该地区越受重视，其化肥施用量越多；但从微观讲，许多学者的研究都表明，化肥的施用可以替代劳动力的投入，所以农业人口与化肥施用之间即可能存在着正相关关系，又可能存在着负相关关系。农业机械总动力、农村用电量、农村劳动力、化肥的施用，都是农业生产的要素之一，各生产要素之间存在着一定的关系，这些要素可以反映一个地区对农业的重视程度和农业发展水平，所以提出假设H1～H3。 H1：一个地区的化肥施用量与农业机械总动力存在着正相关关系。 H2：一个地区的化肥施用量与农村用电量存在着正相关关系。 H3：一个地区的化肥施用量与农业人口存在着正相关关系。
研究任何一个地区的人的行为都离不开其特有的经济状况，所以在研究黑土区施肥量时应考虑经济的影响。选取地区生产总值、农业生产总值2个指标代表一个地区的经济发展状况，提出假设H4、H5。
H4：一个地区的化肥施用量与地区生产总值存在着正相关关系。 H5：一个地区的化肥施用量与农业生产总值存在着正相关关系。
化肥的施用是为了促进农业生产，所以一个地区的化肥施用量和农作物播种面积有关，农作物播种面积越多其化肥施用量越大。考虑各种农作物的施肥特点和数据的可获得性，选取农作物播种面积、粮食播种面积、谷类播种面积、大豆播种面积4个指标反映播种面积，提出假设H6～H9。
H6：一个地区的化肥施用量与农作物播种面积存在着正相关关系。
黑龙江省境内黑土带地区化肥施用量的时空异质性
