中国是世界人口大国，对粮食需求量大。近年来，中国粮食生产引起国内外学者关注。化肥是粮食增 产的基本要素，本文从时间长尺度、空间大范围对中国粮食生产与化肥施用进行宏观分析，以期有 助于中国粮食持续增长与安全生产。１ 研究方法在黄土高原的丘陵沟壑区、旱原沟壑区和关中平 原区进行粮食作物施用化肥试验；在黄土高原地区和其他地区进行粮食生产与化肥施用科学考察； 对历史文献与当前统计资料中粮食生产与化肥施肥数据进行整理计算与分析研究。２ ２０世纪中 国化肥施用的历史进程及其对全国粮食增产的贡献化肥施用是２０世纪中国农业生产尤其是粮食生 产的重大成就，特别是后期，对全国粮食生产持续发展常起决定性作用。按其施用历史进程，大体 可分为４个时期：（１）１９０１—１９４８年为化肥局部施用与粮食生产萎缩期。几千年来，中 国农业生产历来施用有机肥，至１８９６年梁启超始提出“化学粪田”之说，１８９９年上海江南 制造局出版发行第一部农业化学普及读物——《农务化学问答》，开始了化肥施用的启蒙工作［１ ］。１９０１年中国台湾由日本输进化肥施用。１９０２年中国在河北保定成立直隶农事试验场开 始进行化肥（磷肥与钾肥）试验，１９０５年中国广东从国外输入化肥（主要是硫酸铵，俗称肥田 粉）施用。１９０６年山东济南开始生产化肥。据不完全统计［２］，本期化肥进口量为１３９６ ．６３×１０３ｔ（实物量），国内生产量约６００×１０３ｔ，二者合计约２０００×１０３ｔ ，按纯量计，约４００×１０３ｔ，施用地区主要是广东、福建、浙江、江苏、河北、山东等省， 在这些省内也只是少数县、少数农户施用，对全国粮食生产不起重要作用。加上当时政治腐败，战 争频仍，以及资本主义国家为转嫁其经济危机，大量向华倾销大米、面粉、小麦，１９２７—１９ ３７年１１年中，净进口大米８．４３２×１０６ｔ，小麦４．９２４×１０６ｔ，面粉２．５９ ３×１０６ｔ，以致农村经济崩溃，粮食生产停滞萎缩，１９３１—１９４７年全国粮食年总产量 为１１３．７３—１３２．３１×１０６ｔ，平均为１２４．３３×１０６ｔ，粮食单产为１４２ ５—１６０２ｋｇ／ｈｍ２），比上世纪（２７５３ｋｇ／ｈｍ２）低４４．６４％［３］。（２ ）１９４９—１９６４年为化肥部分地区施用与粮食生产振荡期。此期化肥施用已不限于东南沿海 一些省、市，内地一些省、区也开始广泛施用化肥，主要施用于灌区水田和水浇地上，对当地粮食 生产起着重要作用，本期化肥施用量增加明显，粮食作物化肥施用总量由０．５５３×１０６ｔ增 至１．６２１４×１０６ｔ（折纯量，下同），增加２３．６７倍，平均增长速度为６．９５％。 粮田单位面积平均施量由０．７２３ｋｇ／ｈｍ２增至１８．７４７ｋｇ／ｈｍ２，增加２５．９ ３倍。５０年代由于农民生产粮食积极性高涨，化肥施量增加，粮田面积扩大，粮食总产量由１９ ４９年１１３．１８×１０６ｔ增至１９５８年２００．００×１０６ｔ，增加７６．７１％，此 后，由于政策失误，加之气候失常，粮食产量急剧下降，至１９６０年下降为１４３．５０×１０ ６ｔ，较１９５８年下降２８．２５％，至１９６５年才恢复到接近１９５８年水平，１９５８年 与１９６５年前后两年粮食产量只相差２．７４％。（３）１９６６—１９７７年为化肥大多数地 区施用与粮食稳步增长期。此期化肥在全国大多数省、区均有施用，化肥不仅施用于水田和水浇地 ，一些生产力高的旱地也施用化肥。化肥施用在此期增长较快，粮食作物化肥施量由１９６６年的 ２．１８８９×１０６ｔ增至１９７７年的４．８０４７×１０６ｔ，增加１．２０倍，平均增长 速度为６．７７％。同期，粮田化肥平均施量由２５．７８６ｋｇ／ｈｍ２增至６０．０４４ｋｇ ／ｈｍ２，增加１．３３倍。在此期间，粮食总产量由２１４．００×１０６ｔ增至２８２．７３ ×１０６ｔ，增率为３２．１２％，平均增长速度为２．３５％。粮田平均粮食产量由２５２２ｋ ｇ／ｈｍ２增至３５３３ｋｇ／ｈｍ２，增加４０．０９％。（４）１９７８—１９９７年为化肥 全面施用以及化肥施用与粮食产量同步快速增长期。此期正值中国改革开放时期，化肥对粮食作物 的增产作用已家喻户晓，化肥用量直线上升。１９９７年粮食作物化肥施用量为２９．１９１８× １０６ｔ，较１９７８年６．６６３４×１０６ｔ增加３．３８倍，平均增长速度为８．０９％， 高于其前各期。据联合国粮农组织《肥料年鉴》资料，１９８９—１９９０年中国化肥（Ｎ＋Ｐ２ Ｏ５＋Ｋ２Ｏ）消费量为２５．４２８×１０６ｔ，占世界化肥消费总量的１７．７２％，超过美 国（１８．７０９×１０６ｔ）和前苏联（２４．４７４×１０６ｔ），而居世界首位，至今仍列 世界之首。粮田化肥单位面积平均施量由１９７８年的８３．４４９ｋｇ／ｈｍ２增至１９９７年 的４１６．９７ｋｇ／ｈｍ２，增长４倍。１９９６年全国粮食总产量突破５亿吨（５０４．５３ ×１０６ｔ）大关，较１９７８年（３０４．７７×１０６ｔ）增产６５．５４％，平均增长速度 为２．８４％，高于其前期，也高于世界同期谷物产量的增产率（２８．２３％）与平均增长速度 （１．３９％），１９９６年与１９９７年全国人均粮食产量超过４００ｋｇ（１９９６年为４２ １．７８ｋｇ，１９９７年为４０９．８２ｋｇ），实现粮食自给指标，较１９７８年（３１６． ６１ｋｇ）增加３３．２２％与２９．４４％。据联合国粮农组织《生产年鉴》资料计算，１９７ ９—１９８１年中国谷物产量占世界谷物总产量１８．０２％，到１９９６年增至２２．０２％， 增加了４个百分点，在此期内，世界谷物增产４．５９１８亿ｔ，中国增产１．６４６７亿ｔ，占 世界总增量的３５．８６％。粮田化肥施用量（Ｘ，ｋｇ／ｈｍ２）与粮田粮食单位（Ｙ，ｋｇ／ ｈｍ２）呈极显著正相关，回归方程为：Ｙ单产＝３１７３＋９．８４２８Ｘ，ｒ＝０．９７５８ ，ｎ＝２０，ｔ＝１８．７６５４，Ｐ＜０．００１。由方程可知，在粮田单产３１７３ｋｇ 基础上，化肥生产效率为９．８４，即化肥每增施１ｋｇ，可增产粮食９．８４ｋｇ。粮食作物化 肥施用量（Ｘ，１０６ｔ／年）与粮食年总产量（Ｙ，１０６ｔ／年）亦呈极显著正相关，相关方 程为：Ｙ总产＝２４７．７５＋８．８４０１Ｘ，ｒ＝０．９２８８，ｎ＝２０，ｔ＝１０． ６５１４，Ｐ＜０．００１。由方程可知，化肥年施用量增加１×１０６ｔ，则粮食年总产量可增 ８．８４×１０６ｔ。根据作者等在黄土高原地区进行的长期定位肥料试验资料以及全国长期肥料 研究结果计算，化肥对粮食产量的贡献率平均为４６．４３％，最高为７９．８６％（ｎ＝１２６ ），其中化肥对小麦产量的贡献率平均为５７．２５％（ｎ＝４３），对玉米产量的贡献率为４１ ．９７％（ｎ＝６１），对水稻产量的贡献率为３８．６９％（ｎ＝２２）。并且水浇地的化肥对 粮食产量的贡献率高于旱地。３ ２１世纪前期中国粮食生产与化肥施用发展前景和粮食增产对化 肥的需求根据中华人民共和国成立以来粮食生产线谱中峰值年与谷值年的粮食产量计算所得峰值方 程与谷值方程及其平均值对全国粮食发展前景进行预测，测得全国粮食趋势产量（平均值）：２０ ００年为５０９．０６×１０６ｔ，２００５年为５５０．５２×１０６ｔ，２０１０年为５９１ ．９７×１０６ｔ，２０２０年为６７４．８９×１０６ｔ；丰产年（峰值）相应为：５２５．７ ７×１０６ｔ，５６７．７４×１０６ｔ，６０９．７１×１０６ｔ，６９３．６５×１０６ｔ； 歉收年（谷值）为：４９２．３５×１０６ｔ，５３３．２９×１０６ｔ，５７４．２３×１０６ ｔ，６５６．１３×１０６ｔ。改革开放２０年（１９７８—１９９７年）中，粮食化肥施用量（ Ｙ，１０６ｔ）与时间（Ｘ，公元纪年减１９００年）呈极显著正相关，回归方程为Ｙ化肥＝１． １２４４Ｘ－８１．０５，ｎ＝２０，ｒ＝０．９９１２，ｔ＝３１．３６７１，Ｐ＜０．０ ０１。以此方程计算，则２０００年粮田化肥施用量为３１．９５×１０６ｔ，２００５年为３７ ．０１×１０６ｔ，２０１０年为４２．４１×１０６ｔ，２０２０年为５３．８８×１０６ｔ。 从２０世纪下半个世纪粮食生产对化肥的需求来看，在改革开放的２０年中，增产１亿ｔ粮食需增 施化肥０．１亿ｔ，１９８９年粮食总产量为４０７．５５×１０６ｔ，较１９７８年３０４．７ ７×１０６ｔ增产１０２．７８×１０６ｔ，同期，粮田化肥施用量由６．６６３４×１０６ｔ增 至１８．０４８３×１０６ｔ，增加了１１．３８４９×１０６ｔ，则粮食增产１００×１０６ｔ ，化肥增施１１．０８×１０６ｔ；１９９６年粮食产量为５０４．５３×１０６ｔ，较１９８９ 年增产９６．９８×１０６ｔ，同年化肥施量为２８．２６９９×１０６ｔ，较１９８９年增加１ ０．２２１６×１０６ｔ，则粮食增产１００×１０６ｔ，化肥增施１０．５４×１０６ｔ。与前 述粮食总产量与化肥施用量的回归方程：Ｙ＝２４７．７５＋８．８４０１Ｘ计算所得结果相近， 增产１００×１０６ｔ粮食，需增施化肥１１．３１２２×１０６ｔ。４ ２１世纪前期中国粮食 生产与化肥施用空间布局以及粮食持续发展与化肥施用关系为实现粮食持续发展与化肥高效施用， 必须实施发展东部、提高中部、开发西部的空间布局。首先，在东部平原区建立发展商品粮食生产 与专用化肥生产带。本带位于大兴安岭、燕山、太行山、巫山、雪峰山、云贵高原以东适于粮食生 产的广大平原地区。包括东北区的黑、吉、辽；华北区的京、津、冀、鲁、豫，华中区的鄂、湘、 赣；华东区的泸、苏、浙、皖；东南区的闽、粤、广、琼等１９省（市）。土地面积不到全国３／１０（２９．７７％），粮田面积不到２／３（１９８０年为６５．８％和１９９６年为６６．１０％），而粮食产量占全国近３／４（１９８０年为７５．２４％，１９９６年为７４．８９％），１９９６年全国粮食产量较改革开放初期１９８０年增产１８３．９７×１０６ｔ，同期，本带
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