肥料经济学植物养分施用的经济学

肥料经济学植物养分施用的经济学

植物养分施用的经济学　　农业是一个利润波动的产业，其投资常着眼于单位面积的最大利润，即无论作物价格如何，也坚持让用于生产该作物的最后一元投入达到能够回报一元的边际点。这种作物产量常比多数人想象的要高，这就意味着最大限度地利用最新技术，使所有管理措施达到最佳效果。　　作物产量越高，不断降低单位生产成本的可能性越大。现代种植者的态度与任何其他行业的优秀管理人员一样，都希望知道其可利用资金中的某项开支是否最合理，以及生产成本的分配是否得当。　　种植者明白，他们必须花钱去赚钱，花钱买石灰和肥料就是如此。北美和世界各地化肥需求的增长表明种植者已认识到施用植物养分会带来收益。　　尽管植物养分使用量迅速增加，但可靠估计表明，很多土地仍然施肥不足，增施养分仍有利可图。1982年美国俄亥俄州单位面积施用的植物养分高于中北部地区其他各州，若考虑行播作物、小粒谷物、干草和牧草的产量潜力，在现有技术条件下，该州的产量仍然不到其潜力的2/3。对于西部、南部和东部地区，产量潜力则更大。美国施用的石灰仅为应需要量的约35%。　　亚洲、远东、近东、非洲和拉丁美洲的发展中国家1982年氮、磷、钾的施用量估计约为1992年需求量的1/2。发展经济必须以农业为先导。Rostow说过：“换种说法，农业产出的增长率是现代化进程的上限。”施用肥料是采用现代农业措施的一个指标。施肥平均水平与作物生产的价值指标之间的密切关系已经明确，由于需要更多的植物养分，因而提供养分并使之更有效地利用就更加重要。　　必须倍加重视水分管理、耕作、品种、播期和播量、行距、施肥位置、栽培、除草防虫防病和收获措施。合理施肥和其他管理措施的效果可以相互补充。　　第一节肥料与其他农业投入的价格比较　　为达到一定的产量水平，农场主可以变换对土地、肥料、劳力、机具等等的投入。各种投入的实际选用取决于相对成本与收益。比较图15-1中所示的一些农业投入十分有趣。1977~1979年间肥料价格增长缓慢，而机器、工资、土地涨价较快，因而农民倾向以农用化学制剂、肥料和石灰，也用机器和其他项投入代替劳动力和土地（图15-2）。尽管肥料和石灰的价格持续上涨，但没有其他投入涨得那么快。\n(图：图15-11977-1982年一些农业投入的价格)(图：图15-21967-1981年一些农业投入的使用)　　某年的施肥量似乎视头年的农场收入而定。假如种田人某年的收入好，他们很可能增加下一年的用肥量，收入低则减少肥料开支。农业是惟一至少要用一年前的数据做决策的行业，对于未来的情况则依据作物当前现价来进行决策。　　然而，由于日益重视对施肥的研究和教育，种植者正不断将收入中的更大部分用于植物养分。产品的价格和有利的市场对世界各地的农民引入和应用新的技术措施影响甚大。　　第二节\n最高产量研究与最高经济产量　　最高产量研究，即对多学科系统中的一个或几个变量及其交互作用的研究，在所研究地区的土壤和气候条件下尽可能力争得到最高产量。因技术不断进步，最高产量也是个不断提高的目标。　　最大利润产量来自对最高产量研究数据的经济分析，它比最高产量稍低，是投入的最后1个单位增量与收益相抵的那一点（图15-3）。　　最大利润产量因土壤而异。一种土壤上玉米的最大利润产量可能是1250公斤/亩，而另一种土壤可能是620公斤/亩；一种土壤大豆的最大利润产量是450公斤/亩，而另一种可能是225公斤/亩；一种土壤小麦的最大利润产量720公斤/亩，而另一种可能是360公斤/亩；一种土壤苜蓿的最大利润产量是2吨，另一种土壤1吨。不论哪种土壤，最大利润产量比一般想象的要高得多。　　研究人员力求产量最高，很少考虑经济效果。他们认为，今天经济上不可行的东西，可能因致力于提高产量潜力的研究者对技术的改进在明天变得经济可行。(图：图15-3最大利润产量比最高产量略低)　　作为农业研究的一部分，各国生物科学家必须不断检验现有技术的限度和我们综合利用各种新技术来取得最高产量的能力。最高产量可能在经济上是不切实际的，但农业科学家不能因顾虑经济原因而不尽力运用技术来提高生产力的限度。　　今天的农民要生产最大利润产量，尽可能获取最大净收益，增产是实现这一目标的关键。美国伊利诺斯大学土壤肥力专家L.F.Welch说：“尽管肥料价格和作物价格千差万别，但最可获利的施肥量始终能使产量接近反应曲线顶点”。　　一、报酬递减率　　当土壤缺乏某种作物期望产量所需的养分时，最先加入的一份养分会将产量大幅度提高，其后加入的养分也能增产，但由于“报酬递减率”，其增幅不如上次投入养分的增幅大（图15-4），此后追加肥料的效果继续递减，直至最后的产值增量正好等于投入的成本，这一施肥量便能产生最大利润。\n(图：图15-4在玉米产量对肥料氮的反应中报酬的递减)　　二、提高产量的迫切性　　迫切性来自以下两方面的挑战。　　(一)世界食物需求的增长　　预计世界人口在今后30~40年内约要翻一番。但第一章已指出，在此期间耕地面积大概只增长20%。单位面积的生产率必须猛增才能满足不断增长的食物需求。　　(二)农民的经济需要　　估计生产成本会继续提高，农产品价格虽会上涨，但不如生产成本增加得快。保本产量将不断提高（表15-1）。如果每亩生产成本50美元，玉米价格每公斤11.8美分，则需要418公斤玉米才能保本（＄50÷418=＄0.118）。(表：表15-1玉米保本产量随成本增加而增加)生产成本(美元/亩)玉米保本产量*(公斤/亩)504186755683698100836\n注释：*玉米价格为11.8美分/公斤。　　第三节产量水平与单位生产成本　　能提高作物亩产量的措施一般能使每公斤或每吨的生产成本降低，因为高产农田用于整地、播种及栽培的花费与低产地上的一样。不论产量高低，土地、建筑、机械、劳力和种子都大体相同。这些和另一些成本叫固定成本，与产量无关。可变成本随总产的数量而变动，诸如施肥、农药、收获和装卸的数量等。　　表15-2充分说明了肥料对增产和降低产品单位生产成本的作用。机械、劳力、管理、利息和其他现金成本在所有施肥水平下均相等。而经营成本，包括肥料、石灰、机具作业及种子和治虫等都提高了。在施肥量投入最大时可获得最低单位成本和最大收益。尽管投入的成本和产品价格时有变化，但这一原则在全世界都不变。　　1982年，在美国中西部地区每亩玉米的种植总成本估计约为58美元，这一数字逐年递增。1982年美国的平均产量是477公斤/亩，这意味着农民每公斤必须得到12美分才能保本。　　另一个有关玉米的例子如表15-3所示。增产抬高了单位面积生产总成本，但降低了每公斤的成本，增加了净利润。玉米产量从420公斤/亩提高到735公斤/亩需要很多措施，并需数年时间，因为增产大部分来自不断革新管理措施。产量为735公斤/亩时，不仅产量提高，而且每公斤的利润也增加了2.25美分（10.83美分-8.58美元=2.25美分/公斤），每亩增加纯利16.5美元（2.25美分×735公斤=16.5美元/亩）。(表：表15-2N-P2O5-K2O施用量对玉米产量和利润的影响)N-P2O5-K2O(公斤/亩)0-0-04.5-1.5-1.58.9-3-318-6-6玉米产量(公斤/亩)320467567653总收入(美元/亩)12.5318.2722.4026.00作业成本*(美元/亩)3.734.605.477.40其他现金成本**(美元/亩)1.671.671.671.67固定成本***(美元/亩)5.875.875.875.87利息****(美元/亩)5.475.475.475.47总成本(美元/亩)16.7317.6018.4720.40每公斤成本(美分)5.33.83.33.1土地、劳力和机械等的收益(美元/亩)-4.2+0.67+3.93+5.60注释：*包括肥料、石灰、机具作业、种子、病虫害防治。**包括不动产税、土地维护和一般管理费用。***包括机械、劳力和管理等。****土地利息成本。资料来源：Sullivan.PhosphorusAgr.,61:19(June1973).(表：表15-3玉米增产对每公斤成本及每亩纯利的影响)产量(公斤/亩)生产成本纯利润*(美元/亩)(美元/亩)(美分/公斤)42054.5313.03-9.2352556.5110.790.1663059.149.418.9073563.108.5816.47\n注释：*玉米价格为10.83美分/公斤。资料来源：Hinton.FarmEconomicsFactsandOpinion,Univ.ofIllinois(Jan.,1982).　　一、管理水平　　最有效地使用土地和投入的两个关键因素是气候和农民的才能。第十六章将讨论土壤肥力和水分利用效率之间的关系。　　播种期、适宜品种、耕作、株行距、治虫和适时收获是农民可以调控的一些因素。一些地方大豆迟播1个月可减产450~900公斤/亩，比给定播期晚播的玉米每迟一天减产4~8公斤/亩，10%的玉米或大豆可能丢在地里，50%的饲草可能烂在草场。当只收玉米籽粒时，可消化养分总量大约50%会以秸秆的形式留在田间。　　美国俄亥俄州种玉米的农场依产量分为三类，它们的平均生产成本大致相同，但每亩的利润在1.6~14.2美元之间。三类种大豆农户的生产成本亦相同，但利润变动于3.3~14.8美元之间（俄亥俄州立大学J.E.Beuerlien）。土壤和气候有一定影响，但主要可能还是种田人的管理能力不同。　　采用先进管理措施时必须大量施肥。图15-5阐明了这一普遍原理。图中A点是平均管理水平下最盈利施肥量，B点是较高管理水平下最盈利施肥量。从图15-6中看出，所有可控生长因素都适宜时，才使给定的施肥量Q或R得到较高的产量。(图：图15-5较高管理水平可比一般管理施用更多肥料且获利)\n(图：图15-6对于给定的施肥量（Q和R），当所有可控生长因子均为适宜时可获得较高的产量)　　二、最大利润（即最小损失）　　不论农产品价格高低，投资总以获得最大利润产量为目的。以表15-3为例，如果玉米价是每公斤12美分，产量为735公斤/亩时利润为3.2美分/公斤或23.7美元/亩。如果玉米价格仅8美分/公斤，产量735公斤的损失只有0.7美分/公斤或5.3美元/亩。而对于525公斤/亩的产量，则损失2.9美分/公斤或15.3美元/亩。高产可使损失减到最小。　　因此，本例中的农民如果有资金或能得到贷款，就值得制订735公斤/亩的产量目标并采用必需的投入。即使一些土壤的产量目标只是525公斤/亩，也值得为最高的适宜产量投资。最高产量研究、经验及高级农业咨询均有助于建立这些目标。　　三、施用养分对经济性生产的影响　　有许多作物对大量养分、中量养分和微量养分反应的事例。反应程度取决于很多因素，包括某种养分在土壤中的含量。　　为从氮肥获得最大收益，应充足供应低成本养分。对于非豆科植物，氮是每公斤成本最高的养分，是获得最大利润产量所需总投入量上成本最高的投入项。因此，需要足够的磷、钾、钙、镁、硫和微量养分，以尽可能使施氮肥效达到最高。　　四、作物或肥料价格对最佳施肥量的影响　　作物或肥料的价格对最佳施肥量影响不大。美国伊利诺斯州的玉米氮肥试验表明，如果玉米价格从每公斤12美分跌到8美分，氮肥33美分/公斤，每亩最佳施肥量只减少0.7公斤（表15-4）。这小于施肥机可定出的施肥量档次。如果氮的价格从每公斤33美分增加到66美分，玉米价格12美分/公斤，最佳用量只减少1.1公斤/亩。(表：表15-4农产品价格和肥料价格对最佳氮量的影响)玉米价格(美元/公斤)最佳施氮量(公斤/亩)33美分/公斤N66美分/公斤N1614.413.51414.313.4\n1214.012.91013.712.5813.411.6注释：资料来源：L.F.Welch.Univ.ofIllinois,私人通信(1982).　　第四节单位投资收益或单位面积利润　　农民必须考虑每一元用于肥料、石灰和其他耕种措施的利润，他们往往只有数量有限的资金或只能得到一定数目的贷款。因此，必须决定是否施用氮、磷、钾和石灰，用量多大，用在哪块地，是否为家畜购买更多的饲料，买不买作物良种，在每项作业中都关心所花的每一元获得的收益。　　一般来说，提高某种养分的施用量，则每元成本的收益就降低。这一下降是在给定条件下每一后续投入增量反应下降的结果，最终达到对该元素增量不再反应的那一点。这是在第二章讨论过的生长反应曲线的必然结果，表15-5的资料给出施氮量如何影响每增加一元投资带来的净利润。对这一特例的土壤，在12公斤/亩氮上增施1.5公斤/亩，共达13.5公斤/亩时，花费在这1.5公斤氮上合每美元收益12美分（即12%）。(表：表15-5玉米施氮量对所增加的每美元投资净益的影响)施氮量(公斤/亩)投入增量(公斤N/亩)每美元投入的净收益(美元)1.51.57.2531.55.754.51.55.0061.53.877.51.52.3891.51.6310.51.50.88121.50.5013.51.50.12151.5-0.62注释：资料来源：P.R.Robbins和S.A.Barber.PurdueUniv.私人通信.\n　　信贷机构对农民花在肥料、石灰上的每一元所得的收益十分关心。每元投资的净报酬一般预期为1~3元。根据这种信息，信贷机构处于向农民客户扩大贷款的较有利地位。当然，与现行利率相比，购买肥料和石灰得到100%~300%的收益对农民来说是极好的投资，对信贷机构也很安全。　　先进种植者认识到，尽管每元投资的收益很重要，而更重要的数字是每亩净利润。对此已引用过许多例子。农民拥有足够的现金或贷款时，必须选择能获得单位面积最大净利润的措施。施肥量或其他所需的投入低会导致单位生产成本的增加。　　一、高产偿高债　　许多农民因购买土地、机械和/或其他投入支付本利而背负高债。改进管理措施及提高土壤肥力使产量增高，有可能偿还更多的债务。如果提高肥力和种植密度等措施能使玉米、大豆或小麦每亩净利润提高4美元，就能偿还24美元债务16%的利息。以当今的农业来说，以提高土壤肥力来增产是偿还所借的本金和高利的一种好方法。　　二、土地成本　　当土地价格猛涨时，那些刚刚买到土地的人支付了较高的土地成本，例如：　　500美元/英亩（约合82美元/亩）土地折价10%、利率8%，每年每英亩付息36美元（450美元×8%=36美元，约合每亩6美元）；　　1200美元/英亩（约合200美元/亩）土地折价10%、利率8%，每年每英亩付息130美元（1080美元×12%=130美元，约合每亩22美元）。　　要从同一块地上获得相同的净利，新买地的人必须马上增产玉米160公斤/亩（玉米价10美分/公斤）或大豆72公斤(大豆22美分/公斤)。这一点生动地说明了增产在经济上的迫切性。　　三、一些成本极低或无本的措施　　当种植者渴望增产时，最初提高的产量大多来自改进生产措施，而不只是增施肥料。这些措施大多成本很低或甚至无成本。　　(一)适时管理　　这是播种、耕作、调整机具、治虫、观察和收获等的关键。　　(二)播种期　　在美国蒙大拿州，4月6日、5月6日和6月3日播种的大麦产量各为197、151和118公斤/亩。路易斯安那州，5月17日、6月15日播种大豆各产224和134公斤/亩。比最适播期迟播的玉米每迟播1天减产4~8公斤/亩。　　(三)病虫草防治　　例如在加拿大萨斯喀彻温省去除一至二叶期的野燕麦不影响小麦产量，而三至四叶期去除则小麦减产18%。　　(四)品种选择　　众所周知，在作物品比试验中，各品种或杂交种表现各异。一个优良大豆或小麦品种的产量可比其他品种高90公斤/亩以上，优良玉米品种可增产210公斤/亩，而优良苜蓿或岸杂狗牙根品种可增收牧草0.3吨/亩。　　(五)种植密度　　单位面积株数和行距越来越重要。玉米每亩平均密度为3300株左右，多种800粒种子的费用不超过0.8美元，但在许多场合却使玉米增产63~84公斤/亩。　　大豆行距一般为75厘米，但条播行距18厘米时在许多地区都能增产20%或更多，而小麦条播行距10厘米能比20厘米\n的增产10%~20%。　　以条播机代替撒播机播种大豆，每亩虽然费用高些，但这些额外费用可在种植面积和年度上分摊。　　(六)轮作　　轮作是一项增加作物产量和利润的无本投入，不但可减轻病虫草害，还能改善土壤结构。这方面资料很多。表15-6表明，花生和玉米轮作的效益及该收益随时间渐趋增加。美国伊利诺斯大学Morrow试验地的长期试验表明，玉米连作的产量为590公斤/亩，而大豆后茬种玉米，其产量达690公斤/亩。(表：表15-6连作花生及玉米后作花生的产量)年份花生产量(公斤/亩)连作轮作增加1965-1969105124191970-1974134199651975-197916723265注释：资料来源：J.T.Cope.HighlightsofAgricultureResearch,Vol.28,No.l,AlabamaAgr.Exp.Sta.(1981).　　强调极低成本或无成本的措施是因为：　　(a)这些措施能提高利润；　　(b)较高产量可影响某些所需投入的数量。　　第五节最盈利植物养分用量是多少?　　这个问题是种植者常问到的，其答案受以下因素支配：　　(a)从每一增施量期望得到的增产量；　　(b)管理水平；　　(c)化肥和农产品的价格；　　(d)增加的收获和运销成本；　　(e)残效；　　(f)土壤培肥。　　因为天气、农产品价格和肥料价格的变动，最盈利施肥量年际之间不同。因此，如果每年都要解决种植者的问题，农学家和经济学家就面临大量的计算任务，他们必须按期望产量、价格和成本计算。\n　　作物生产常因旱涝、病虫等因素而承受相当的风险，但种植者可运用良好的管理措施来减少风险，提高产量和利润持续增加的可能性。　　一、每一施肥增量期望增加的产量　　每一施肥增量所期望增加的产量依赖现有的最佳实验结果并且与具体的环境条件有关。美国许多州的试验站都有该州土壤条件这类的数据，但这些数据通常不适用于高产水平。例如伊利诺斯州8个农业试验站中所进行的玉米产量对氮肥效果的多年研究表明，最优经济施肥量为7.5~18公斤/亩。　　决定产量反应的一个重要因子是土壤的养分含量。利用土壤测试监测养分水平有助于预测石灰及肥料需要量。为了弄清现代技术所获得的最高产量水平作物反应以及土壤、管理和环境条件的多样性，将来需要进行更多的校订研究。　　图15-7表明，土壤磷、钾水平影响岸杂狗牙根对氮的反应。土壤养分水平低时，最大利润施氮量为15公斤/亩，每亩利润仅6.6美元，而土壤养分含量高时，最适用量为23公斤/亩，利润为13.1美元。这说明，土壤肥力平衡在获得最大利润中具有重要性。(图：图15-7土壤磷钾水平影响岸狗牙根对氮的反应)　　施肥过量时的经济损失不及同一比例施肥不足的作物损失大（表15-7）。必须考虑肥料的残效，因其可以补偿增施肥料的利息。经过多年施用可看出，最适量是最盈利的，即使一些不利年景中施肥量大于最适量也是如此。这当然是指施用不从土壤中淋失的养分。(表：表15-7施肥不足与施肥过量对肥料净收益的影响)\n玉米产量施肥所得净收益与最适施用量的差额(公斤/亩)少施肥1/4594210.7-24.2最适量施肥631234.90多施肥1/4640217.4-17.6不施肥330--注释：资料来源：S.A.Barber.PurdueUniv,私人通信.　　二、肥料价格与作物产值的关系　　虽然一种养分每公斤的成本会上下波动，但比农产品价格的涨落小得多。当然，政府法令已规定了一些农产品的最低价，种植者可就此数字来计算。当农产品价格未被规定时，对发展趋势及前景的精心评估会帮助确定最盈利施肥量。　　考虑养分成本和作物价格有几种方法，但任何情况下都必须知道一般土壤条件下该种作物对养分增量的反应。这些数据可从农业试验站的研究得到。　　其中一种方法是利用作物/肥料价格比，如表15-8所示的玉米/氮肥价格比。如果产量潜势为670公斤/亩，玉米/氮肥价格比为15∶1，那么最盈利施氮量应是15公斤/亩。(表：表15-8根据预测产量和玉米/氮肥价格比计算机模型算出的最盈利施氮量)产量潜势(公斤/亩)不同玉米/氮价格比时的最盈利施氮量(公斤/亩)5/110/115/120/125/16.375334.4376.2418459.8501.67.5376.2459.8501.6543.4585.28.625418543.4585.26276729.75459.8585.267271475610.875543.467275679884012585.275684088292413.125627798924966100814.25714882100810501092注释：资料来源：Vitosh等.MichiganStateUniv.Ext.Bull.E-802(1979).　　三、肥料的残效　　前几章中曾详细讨论过肥料残效这一问题，在此旧话重提是因为肥料残效无疑是施肥经济学的一部分。对土壤适当施用氮磷钾的所有费用一般都能以所种的作物来支付，而石灰的费用则要在5~10年以上才能算清。当然施肥量高时残效更显著。　　业已表明，有些土壤上施肥量最佳时约有1/3的氮对翌年的作物有残效。虽然磷肥的残效因土壤而有很大不同，但合理施用石灰的土壤上一般其量可达40%~60%。钾肥残效因土壤和作物管理而异，变幅在25%~60%之间，当从土壤上收走干草或秸秆时，应取其低值。　　残效可使翌年作物的增产足以补偿当年作物施肥的大部分开支。图15-8表明，在美国伊利诺斯州一种深色土上，给连作玉米连续4年施用不同水平的钾肥量。土壤钾测试值从20.4公斤/亩增加到33.6公斤/亩。4年中玉米平均年增产104.5公斤/亩。第五年种植大豆不再施钾，而增产83.6公斤/亩，从209公斤/亩增至292.6公斤/亩。\n(图：图15-84年连作玉米施钾提高钾土壤测试值的情况)　　残效肥力偿清大部分肥料开支。若K2O价格29美分/公斤，对玉米施90公斤/亩的成本是26美元。若大豆价格为22美分/公斤，则544公斤大豆为120美元，而土壤中仍残存大量钾。　　四、培肥土壤的成本　　土壤低肥力水平不可能使作物高产。土壤肥力是个较易控制的植物生长因子，将其提高到一定水平会有利可图。然而，如果仅从一年而不是长期投资来看，则将土壤肥力从低水平提到高水平的最初花费会使种植者望而却步。　　由于磷和钾不活动的特性，因此它们能在土壤中累积。这应被视为一种可分摊在一定年限内的固定资产投资。　　以土壤P水平从3.4公斤/亩提高到4.1公斤/亩为例，假设9公斤P2O5可将P测值提高1公斤，则需P2O56.75公斤/亩。若P2O5价格为0.6美元/公斤，则每亩的最初成本为4美元。(表：表15-9不同利率和分摊期偿清增施磷的初始成本每年所需的开支*)偿清期(年)按不同利率偿还时的年支出(美元)利率8%利率12%利率16%14.324.484.6451.001.111.22100.600.710.83150.470.590.72200.410.540.68注释：*初始成本为4美元/亩。资料来源：Welch.BetterCropsPlantFood,66:3(Fall1982).\n　　表15-9为在不同利率和分摊期下偿清增施磷的成本每年所需的开支。若偿清期为15年、利率12%，则每年需支付3.57美元。增产30.5公斤玉米（每公斤12美分）或16.3公斤大豆（每公斤22美分）就可以支付这笔成本。　　讨论肥料施用经济学时，重要的是考虑每公斤养分的价格。农民当然关心最经济的肥料来源，但他们已习惯于按每吨肥料而不是每吨植物养分的成本购买。　　一、肥料物质中的养分　　表15-10表明，不同肥料中植物养分元素的成本各异。这些价格仅是例子，当然在不同地区、不同年份、一年中的不同时间及不同贴现率的情况下则极为不同，应使用当地价格进行更精确的比较。每公斤氮的成本有很显著的差异。当然，对其他因子如施用成本、中量元素含量及对土壤酸度的影响等也应予以考虑。　　液氨、氮溶液等液态氮肥的出现和散装肥料的施用要求不同的施肥设备。在小面积上，一般建议预约施肥或租用设备，因而有必要考虑额外的施用费。通常按每英亩（一英亩约合6亩）计算收费。　　普通过磷酸钙和重过磷酸钙的经济施用还取决于施用地点以及是否需要硫。至于钾肥，氯化钾形式最经济。硫酸钾和硝酸钾中的钾一般因制造成本高而较氯化钾昂贵，但它们是专用肥料所需要的，而且也应计算其中硫和氮的价值。(表：表15-10肥料价格与养分的成本(仅作为说明的例证))肥料养分种类养分含量价格养分成本(%)(美元/吨)(美分/公斤)硫酸铵N20.59551.1硝酸铵N33.517055.8尿素N4621551.4液氨N8222029.5氮溶液N2813553.1重过磷酸钙P2O54420551.1氯化钾K2O6015027.6硫酸钾K2O5225052.9　　二、复合肥料中的养分　　种植业者常要决定是否全部选用复合肥料，或复合肥和单质肥兼用，或全部选用单质肥。因此，了解计算成本的方法极为重要。　　例如有位农民在选择是用12-24-24复合肥，还是6-24-24复合肥配硝酸铵或液氨，其成本分别为：　　6-24-24复合肥成本194美元/吨　　12-24-24\n复合肥成本206美元/吨　　假设两种复合肥中磷、钾成本相同，则12-24-24复肥中多含的氮值12.00美元，即22美分/公斤氮。　　农民还需要了解一种关于高成分肥料的经济计算方法。比较5-10-10和10-20-20两种复合肥，2吨5-10-10复合肥提供的养分与1吨10-20-20相同。如果每吨5-10-10价格为100.00美元，10-20-20为180.00美元。则1吨10-20-20比2吨5-10-10便宜20美元。　　三、其他因素　　除肥料实际成本外，农民还应考虑运输、贮藏和施用时劳动力的成本。这些成本可能难以估价，但如果两个来源的养分实际价格相同，那种植者准用最省劳力的那个。较高成分肥料在处置时需用劳力少，而且施用时中途停歇少，故更省时间。　　四、服务　　服务一词通常指对种植者提供农艺方面某些形式的帮助，包括土壤采样，在公司实验室测试土样或将样品送往其他化验室，施肥和施石灰推荐，农场需求分析图，制订轮作制度计划以及提出耕作、品种、治虫和收获等其他农艺措施的建议。农学家和经销商夏天花些时间在地头评估农民的各种方案并提出改进措施。这些内行的专业咨询使种植者在相当一段时间内受益匪浅。　　专家服务也要花钱，农民最终要付这笔钱，当然每亩的投资并不大。如果每吨肥料成本增加10美元，支付这笔钱所需的玉米产量增量可计算如表15-11所示（玉米价格为8美分/公斤）。　　一个好的咨询服务方案可使产量提高40~80公斤/亩。因此，在种植者准备选择肥料时，这些服务也应包括在决策中。(表：表15-11肥料成本每吨增加10美元时所需的玉米产量增量)施肥量玉米产量增量(公斤/亩)152.1304.2456.3　　第七节石灰及氮、磷、钾的效益　　石灰可提供最廉价的养分，在需要时施用收益最高（表15-12）。虽然施石灰的收益很高，但在湿润地区的施肥方案中却常被忽视。这是因为：(表：表15-12大豆价格、石灰用量及产量反应的变化对施石灰净收益的影响*)石灰需要量土豆价格不同产量增量时的纯收益(美圆/亩)(公斤/亩)(美圆/公斤)亩增13.5公斤亩增27公斤亩增40.5公斤亩增54公斤165222.35.38.211.2293.37.211.215.2330221.64.67.610.5292.66.610.514.549522146.99.92925.99.913.8670220.33.36.39.2\n291.35.39.213.2注释：*石灰石成本可分摊于5年中，利息10%，假定总施用成本为15美元/吨。资料来源：Hoeft.Nat.Conf.Agr.Limestone,NationalFertilizerDevelopmentCenter,MuscleShoals,Ala.(1980).　　(a)作物对石灰的反应不如对N、P、K等养分的反应那样明显，除非土壤极酸；　　(b)其效果持续很长时间，而其收益并非全在第一年体现；　　(c)一些石灰公司缺乏一致的促销活动。　　在美国伊利诺斯州Brownstown土壤试验站的酸性土壤上，对玉米-大豆-小麦-牧草轮作制中石灰的效应进行了多年研究。在8年中施足N-P-K而不施石灰的处理，年净亏损2.24美元/亩，而施石灰和N-P-K则净增收3.25美元/亩。　　施石灰是完善土壤管理方案的第一步。只有按照土壤和植物的需要撒施石灰才能获得最大的肥料报酬。　　第八节粪肥及养分对土地价值的影响　　一、粪肥　　当商品化肥供应充裕时，撒施动物粪肥劳力和设备的高成本使其价值难以计算。然而，采用前装式载重车和大容量撒施机以及改进的撒施液体粪肥技术施用固体粪肥便使其化难为易。　　除有机成分增加大量、中量和微量养分取得收益外，还有可能改善土壤水分状况、增加磷等养分及提高作物冠层的CO2\n水平等益处。　　粪肥因贮存和处理不同而差别很大。尽管如此，在现行养分、劳力、设备等价格下，农民施用牲畜粪肥一般仍然有利可图。由于粪肥主要是一种含N-K的肥料，施在非豆科作物上才应获得最佳报酬。粪肥用在离畜舍或育肥场较近的地块可减少运输成本，可将商品化肥施于较远地块。　　在有些农场的管理方案中，要对粪肥进行处理，其价值可与设备和运输费用持平。然而一般认为这比装运成本更值得。在化肥较难得到或根本无法得到的地区或季节，动物粪肥在提供所需的养分方面起主要作用。　　二、面积减少而产量不变　　对于有些地区的某些作物要强调限量生产，以防止市场供过于求并维持合理的价格结构。每种作物单产都在提高。这主要有两个原因：第一，废弃低产田或改种肥田作物；第二，更加注意耕种土壤上的适宜措施。　　当产量增加时，较小的面积就能生产出同样多的粮食。如果增施化肥及采用其他改进措施能增产20%，则可减少相应面积。因节省了被减面积上的固定资本，总利润将会增加。　　三、植物养分可提高土地价值　　农民购买土地时可以选择高价或低价的土地；通常有个买进哪种土地为好的问题。高价土地一般肥力状况和耕性较好，并有较好的基建排水等设施。　　然而，如果低价土壤没有严重侵蚀和其他物理性限制因子，实际上也可能是较好的买卖。但这种土壤一般较贫瘠，而且可能需要相当多的石灰、氮、磷或钾。根据土壤测试结果并结合其他措施，施足石灰并重施化肥，能很快将土地提到较高的生产水平。这种培肥地力的投资可视为土地成本的一部分，如果依此来考虑，为施石灰和培肥土壤而每亩花16.5美元倒是天经地义的。因此，良好的管理措施可提高土地生产率及其价值。如前所述，这些成本可分摊在一定年限中。　　第九节最大利润产量的额外收益　　一、增加灵活性　　虽然经营农场也是一门行业，但与其他行业有个明显区别，即产量极大地受气候条件的影响。农民为了一定的产量目标运用配套措施，但气候、病虫害等会阻碍达到目标。也存在更好的可能性，产量可能比预期的高，价格比期望的高，或两者都比期望的高。但还有三种完全相反的可能，比“理想”状况更容易出现，且更能表明产量目标如何影响这种灵活性：是产量比期望的低，价格比期望的低，两者都比期望的低。　　图15-9表明，500公斤/亩的玉米目标产量水平下，农民在利润盈亏之间只有约33公斤/亩的余地，而670公斤/亩目标产量的盈亏间约有171公斤/亩差值。因此，农民面对不确定的环境条件时，高产管理措施能增加其获利的机会。(图：图15-9高产可增加盈利潜力)　　图15-10表明，当玉米目标产量为500公斤/亩时，农民只能承受约0.9美分/公斤的跌价，下跌更多便不再盈利。但目标产量670公斤/亩时，农民可承受约为3.3美分/公斤的跌价。增产有助于农民在经销活动中更加灵活并减少风险。\n(图：图15-10玉米增产意味着保本价格较低)\n　　二、提高能量效率　　在农业生产中，高产是提高能量效率的有效途径。高产需要对每亩投入更多的能量，但每公斤或每吨的能量成本则相对较低，因为有些成本无论产量高低都一样多。例如，耕翻一块产大豆180公斤/亩的地与一块产大豆270公斤/亩的田块所耗的燃料完全相同。　　三、减少土壤侵蚀　　雨滴以惊人的力量冲击土壤，冲走土粒，增加土壤侵蚀。然而，生长的作物、作物残体以及根系可以吸收雨滴冲力，减缓水分移动，降低土壤侵蚀，增加植物吸水。作物及其残体的存在，也可以减轻风蚀的破坏作用。　　最大利润产量体系完全符合土壤保持原则：　　(a)作物冠层发育加速；　　(b)作物冠层更繁茂；　　(c)留下更多的地上部和根系残体。　　在一块坡度为10%的Hickory粉壤土上，不同管理措施造成的差异如下（美国伊利诺斯大学R.Walker的私人通信）：　　(a)管理不善的苜蓿（覆盖度60%）土壤年流失量1.5吨/亩；　　(b)管理良好的苜蓿（覆盖度95%）土壤年流失量0.18吨/亩；　　(c)免耕和深松等保护性耕作措施能比壁式铧犁耕翻在地表留下更多残茬，但任何一种耕作措施，只要增加残茬量都能减少土壤流失。　　四、提高土壤生产力　　这是个长期过程，土壤有机质只能经过较长时间才会有所提高。下面为美国密执安州一种壤土建立的关于玉米增产和土壤有机质效应的模型（表15-13）。　　在温度、湿度较高的地区很难提高土壤有机质含量。但有机残体的大量分解可保持良好的土壤物理性状、增加水分入渗并改善植物的水肥供应状况。因而植物更能耐受干旱期，也减少水分流失和侵蚀。(表：表15-13玉米增产与土壤有机质含量的关系)玉米产量(公斤/亩)土壤有机质(%)2101.74203.16304.0　　五、降低粮食含水量　　更合理的施肥，尤其是合理施用氮、磷肥，可降低收获时的籽粒含水量，这样能够降低干燥成本。田间干燥粮食作物可提高能量效率，为此，要求作物必须在地里直立不倒。干燥的另一个问题是：玉米等植物在籽粒接近成熟前仍保持绿色，植株和果穗的水分经叶片蒸腾掉。如果植物因养分不足或虫害而死亡，则水分必须通过颖壳丢失，干燥较慢。植物养分充足可使植株生长健壮、抗倒伏并保持青绿。　　六、改善作物品质　　植物养分充足可改善作物品质，无论是粮食还是牧草均是如此。施氮可提高硬粒红春麦籽粒蛋白质含量并提高市场价格。1980~1981年加拿大西部种植者供应的蛋白质含量高于13.5%的小麦曾得到约0.5美分/公斤的溢价。　　对低钾土壤增施钾素，不但可提高大豆产量，还可减轻种子的病害及霉变（表15-14）。请注意此例中在该低钾土壤上钾对减少病害和市场上粮食杂物的影响。(表：表15-14充分施钾对大豆产量、病害及粮食杂物的影响)K2O产量染病和霉变大豆(%)杂物损失(美分/公斤)22美分/公斤时的产值(美元/亩)(公斤/亩)0170312.034.189211120.844.75注释：资料来源：M.Kroetz.OhioStateUniv.,私人通信.　　麦芽制造商给饱粒的大麦付以溢价。请注意养分充足对饱粒百分率的影响（图15-11）。\n(图：图15-11N-P-K可提高麦芽大麦饱粒的百分数（马尼托巴省）)　　小结　　(1)最高产量目标因技术不断进步而经常变动。最高产量研究是在一个多学科体系中研究一个或多个变量及其交互作用，力争在研究地点的土壤、气候条件下尽量达到最高产量。　　(2)最大利润产量以最高产量为基础，即某一投入的最后一个单位恰好自我补偿的一点，每亩或单位土地面积上所得纯利最大。　　(3)最大利润产量将不断为提高每亩的净利润和降低每公斤或每吨的生产成本提供最大的可能。充足肥力是获取最高产量的一项重要因素。虽然许多地方过去几年增加了肥料用量，但仍低于最大利润产量要求的最适用量。　　(4)增产的迫切性很大。预期今后生产成本还会增加。虽然作物价格也上涨，但其涨幅没有生产成本上涨快。因此农民必须增产再增产。　　(5)固定成本是那些保持不变的成本，与产量无关。因此，增产措施一般可降低单位生产成本。　　(6)根据报酬递减率，一条典型的反应曲线上植物养分的每一后续增量都得到更少的增产量。因此，每元花销的报酬会下降。资金有限的种植业者很有必要考虑这一点。　　(7)优秀的种植者知道每亩的利润比每元投资的报酬更重要。当增产所得收益恰好等于最终肥料增量的成本时就获得了施肥的最大利润。　　(8)最盈利植物养分用量与每一养分增量的预期产量增量、天气、管理水平、肥料价格、作物期望价格、额外的收获和销售成本、残效和土壤肥力水平等有关。　　(9)\n管理水平指对所有作物生产影响因子的成功控制程度。当施肥量较高、期望高产时，管理者的能力就举足轻重了。　　(10)无论作物价格如何，投资总是着眼于取得最大利润产量，这总使利润最大，损失最小。　　(11)农产品价格或肥料养分价格都对最适施肥量影响不大。　　(12)有许多低成本或无本的措施，如适时管理、品种选择、种植密度和轮作等。运用这些措施有助于增加从肥料、土地、劳力、机械等成本高的投入中获得收益。　　(13)肥料和石灰的残效是肥料经济学的重要内容。当施肥量增加时，必须考虑残留肥料的价值。　　(14)培肥土壤的成本可分摊于数年之中。这应被视为长期投资，而不是一年的投资。　　(15)每公斤养分的价格因不同的肥料而异，在肥料成本和施肥所需劳动力方面，一般高成分混合肥料最理想。　　(16)肥料商对种植者的个人农艺服务将越来越影响种植者对肥料商的选择。　　(17)种植者如何优先使用资金十分重要。将资金按土壤测试水平用于施肥和施石灰一般比投向农业生产的其他方面更划算。　　(18)在美国，石灰的施用仅满足了其需求的35%。在需要石灰的地方施用石灰所得的收益远高于其他植物养分的收益。　　讨论题　　1.什么是最大利润产量?如何确定?　　2.为什么在未来的几年中急需提高产量?　　3.解释在作物价格低时最大利润产量如何使损失最小。　　4.什么是固定成本?什么是可变成本?它们如何影响单位生产成本。　　5.当农民用以购买肥料的资金数量有限时，他们是更关心每1美元收益最大的肥料用量，还是更关心纯利润最大的肥料用量?土壤测试如何帮助决策?如果一个农民的资金不受局限，情况会有所变化吗?请加以解释。　　6.你的所在地区有哪些银行从事与石灰和（或）肥料有关的信贷?　　7.在干旱和半干旱地区如何利用灌溉使施肥量的确定变得更加简便易行?　　8.讨论决定植物养分最佳用量的因素。　　9.为什么管理水平影响同一施肥水平的收益?　　10.不花钱或花钱很少的增产措施有哪些?它们如何影响高投入产生的收益?　　11.解释为什么在达到合理的施肥量以后在养分施用量方面仍有较大的活动余地。　　12.解释下列因素如何影响肥料的后效大小：土壤、气候、施肥量、增产幅度、作物的施肥和收获、养分种类。\n　　13.为什么把提高磷、钾水平或施用石灰的成本分摊到若干年中较为合理?　　14.你会选择哪种含氮肥料给玉米施肥?为什么?若肥料价格如下：3-12-12为120美元/吨，6-24-24为200美元/吨。你会选哪一种?为什么?　　15.解释为什么把资金投入到植物养分上通常比投入到其他方面的农事上利润更大。　　16.已知你所在地区的玉米、大豆或小麦平均产量及生产面积。如果按照推荐的措施去做，单位面积玉米产量应该是多少?要维持现在的总产量需要多少土地?在每种制度下你估计利润会是多少?　　17.什么因素阻碍了你所在地区石灰的使用?　　18.农家肥是你所在地区植物养分的一个有价值的肥源吗?为什么?　　19.你如何评价你所在地区残留的养分?考虑到现在的作物生产水平，1970年代建议的土壤测试值现在还合适吗?　　20.为什么最大利润产量提高了能量效率，减少了土壤流失，改善了作物品质?　　21.高产管理是如何具有更大的灵活性以及提高了农民获得利润的机会的?　　参考文献　　1.Beaton,J.D.,“ResponsetoK:yieldandeconomics,”inPotashforAgricultureSituationAnalysis,pp.67-108.Atlanta,Ga.:Potash＆PhosphateInstitute,1980.　　2.Cooke,G.W.,FertilizingforMaximumYield,3rded,NewYork:Macmillan,1982.　　3.Hintin,R.A.,“Considerationincropselectionandprogramparticipationin1983.”FarmEconomicsFactsandOpinions,Sec.6,No.4.Dept.ofAgr.Economics,Univ.ofIllinois(January1982).　　4.Hoeft,R.G.,“Effectsofagriculturallimingmaterialsoncropyield,qualityandprofits,”Nat.Conf.Agr.Limestone,NationalFertilizerDevelopmentCenter,MuscleShoals,Ala.(1980).　　5.Marten,J.F.,“1980ishistory-plannowtomaketopyieldsin1981,”Potash＆PhosphateInstitutefolder,Atlanta,Ga.(1980).　　6.Marten,J.F.,“Maximumeconomicyields.”Potash＆PhosphateInstitutefolder,Atlanta,Ga.(1981).　　7.Petritz,D.C.,“Higheralfalfayields:costs,returns,considerations.”BetterCropsPlantFood,66:34(Fall1982).　　8.Potash＆PhosphateInstitute,SoilFertilityManual,Atlanta,Ga.,1978.　　9.Potash＆PhosphateInstitute,MaximumEconomicYieldManual-AGuidetoProfitableCropProduction,Atlanta,Ga.,\n1982.　　10.Stritzel,J.A.,“Youhaveachoiceoffertilizerrates,”IowaFarmSci.,17:14(1963).　　11.Sullivan,L.J.,“WhatmotivatesU.S.farmersinuseoffertilizer,”PhosphorusAgr.,61:19(June1973).　　12.Swanson,E.R.,C.R.Taylor,andL.F.Welch,“Economicallyoptionallevelsofnitrogenfertilizerforcorn:ananalysisbasedonexperimentaldata,1966-1971.”IllinoisAgr.Econ.,13(2):16(1973).　　13.Thormton,M.,“Maximizingprofitorreducingexpenses,”BetterCropsPlantFood,66:20(Fall1982).　　14.Vitosh,M.L.,J.F.Davis,andB.D.Knezek,“Long-termeffectsoffertilizer,manureandplowingdepthoncorn.”Res.Rep.198,MichiganStateUniv.(1972).　　15.Vitosh,M.L.,R.E.Lucas,andR.J.Black,“Effectofnitrogenfertilizeroncornyield,”MichiganStateUniv.Ext.Bull.E-802(1979).　　16.Voss,R.D.,J.T.Pesek,andJ.R.Webb,“EconomicsofNfertilizerforcorn,”IowaStateUniv.Pm651(1975).　　17.Wagner,R.E.,andW.KGriffith,“Maximumeconomicyieldsarecostcutters.”BetterCropsPlantFood,47(3):34(1964).　　18.Walsh,L.M.andJ.D.Beaton,Eds.,SoilTestingandPlantAnalysis,p.204.Madison,Wis.:SoilScienceSocietyofAmerica,1973.　　19.Waters,W.K,“Cornandalfalfareturnsandcostsin1981,”PennsylvaniaExt.Serv.,FarmManagementReports(1982).　　20.Welch,L.F.,“Nitrogenuseandbehaviorincropproduction,”IllinoisAgr.Exp.StationBull.761(1979).　　21.Welch,L.F.,“Economicsfavorbuildingsoilfertility.”BetterCropsPlantFood,66:3(Fall1982).　　22.Wischmeier,W.H.,andD.D.Smith,“Predictingrainfallerosionlosses-aguidetoconservationplanning.”SEA,USDAHandbook537(1978).　　23.Wortman,S.,andR.W.Cummings,ToFeedtheWorld:TheChallengeandtheStrategy.Baltimore:TheJohnHopkinsUniversityPress,1978.