秦云虎，毛禮鑫*，朱士飛，趙 倩，吳 蒙，曹 泊

1.江蘇地質(zhì)礦產(chǎn)設(shè)計(jì)研究院，江蘇 徐州 221006；2.中國(guó)煤炭地質(zhì)總局煤系礦產(chǎn)資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 徐州 221006；3.江蘇省有色金屬華東地質(zhì)勘查局，江蘇 南京 210007

農(nóng)用礦產(chǎn)主要用于制作化肥、農(nóng)藥，資源利用程度能反映國(guó)家農(nóng)業(yè)水平，其資源能否穩(wěn)定供給更是關(guān)乎糧食安全［1］。糧食安全是國(guó)家的生命線，農(nóng)用礦產(chǎn)資源是國(guó)家安全與社會(huì)穩(wěn)定的重要基礎(chǔ)［2］，“保糧食能源安全”具有基礎(chǔ)性和前提性的戰(zhàn)略意義。另一方面，種植戶(hù)購(gòu)買(mǎi)化肥的費(fèi)用占全部農(nóng)用物資費(fèi)用的15%，此外在國(guó)家貿(mào)易上，2018年我國(guó)肥料進(jìn)口金額達(dá)27億美元，嚴(yán)峻的國(guó)際形勢(shì)下大量的肥料進(jìn)口將影響國(guó)家的安全穩(wěn)定［3］，因此早在21世紀(jì)初磷礦石被國(guó)家列為戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源［4］，并制定諸如化肥施用減量等規(guī)劃方案［5］。

磷是組成生物細(xì)胞不可或缺的元素，能夠增強(qiáng)農(nóng)作物御寒抗旱能力，其原料磷礦作為重要的農(nóng)用礦產(chǎn)資源之一，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有不可替代的作用。磷礦資源作為礦產(chǎn)的一種，具有不可再生性，隨著各國(guó)對(duì)磷礦等的出口限制，確保其安全穩(wěn)定供給的必要性愈發(fā)凸顯。盡管我國(guó)通過(guò)限制出口等政策保護(hù)國(guó)內(nèi)的磷資源，但是我國(guó)磷資源安全形勢(shì)依然非常嚴(yán)峻。我國(guó)磷礦儲(chǔ)量占全球儲(chǔ)量比值不到5%，靜態(tài)保障年限不足30年，然而我國(guó)磷礦石產(chǎn)量與全球產(chǎn)量占比一度達(dá)到50%以上［6］。此外，我國(guó)的磷礦消費(fèi)呈現(xiàn)逐年增長(zhǎng)的趨勢(shì)，研究表明我國(guó)農(nóng)業(yè)未來(lái)幾年對(duì)磷礦的需求將保持4.14%的增速［7］。

然而目前對(duì)于農(nóng)業(yè)礦產(chǎn)資源的研究多停留在礦產(chǎn)資源本身稟賦特征的層面［8］，也有學(xué)者對(duì)新型農(nóng)用礦產(chǎn)資源進(jìn)行研究［9］，現(xiàn)有的評(píng)價(jià)較少與國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)需求、國(guó)家安全保障等聯(lián)系起來(lái)綜合分析，因此對(duì)包括磷礦資源在內(nèi)的農(nóng)用礦產(chǎn)安全評(píng)價(jià)研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。江蘇省位于我國(guó)糧食主力生產(chǎn)區(qū)范圍，磷礦資源開(kāi)發(fā)利用較早，農(nóng)業(yè)與農(nóng)用資源聯(lián)系緊密，是一個(gè)典型的研究區(qū)域。本文綜合其資源稟賦、功能戰(zhàn)略性和持續(xù)穩(wěn)定性三個(gè)方面建立農(nóng)用礦產(chǎn)資源安全評(píng)價(jià)的模型，結(jié)合江蘇省內(nèi)實(shí)際情況分析磷資源安全演化趨勢(shì)及其原因，并提出針對(duì)性建議，旨在為農(nóng)用礦產(chǎn)資源安全評(píng)價(jià)研究和相關(guān)政策的制定提供參考。

1 研究方法與模型建立

1.1 礦產(chǎn)資源安全研究

為保護(hù)大宗型礦產(chǎn)、能源型礦產(chǎn)的安全，各國(guó)政府都進(jìn)行有效措施的探討，學(xué)者們也做過(guò)大量綜合研究，這些對(duì)農(nóng)用礦產(chǎn)資源的安全評(píng)價(jià)［10］及戰(zhàn)略措施［11］有充分的借鑒意義。學(xué)者們對(duì)影響資源安全的因素從國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)、國(guó)家政策保護(hù)、資源儲(chǔ)備建立、技術(shù)裝備升級(jí)等角度都進(jìn)行了研究［12-13］，近年來(lái)環(huán)境問(wèn)題日益突出，江蘇省也提出到2035年全面建成“美麗江蘇”，因此礦產(chǎn)資源安全評(píng)價(jià)中不得不考慮環(huán)境因素。由于影響因素眾多，部分指標(biāo)又難以實(shí)現(xiàn)量化，因此在資源安全綜合評(píng)價(jià)中選取合適有效的指標(biāo)顯得極為重要。

經(jīng)過(guò)前人不斷的完善，層次分析法被廣泛應(yīng)用于方案優(yōu)選與綜合評(píng)價(jià)之中，在解決諸如資源安全評(píng)價(jià)等難以量化的問(wèn)題中［14］能通過(guò)相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜业拇蚍诌_(dá)到精準(zhǔn)判斷，具有明顯的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)［15］。然而該方法主觀性帶來(lái)的偏差和一致性檢驗(yàn)帶來(lái)的困擾會(huì)影響評(píng)價(jià)的客觀性和實(shí)用性［16］，為此學(xué)者們采用遺傳算法、熵權(quán)法［17］、灰色關(guān)聯(lián)分析法、因子分析法等優(yōu)化層次分析法［18］。

1.2 農(nóng)用礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)模型

不同于其他礦產(chǎn)，農(nóng)用礦產(chǎn)資源有著保障糧食安全的特殊使命，對(duì)全省農(nóng)用礦產(chǎn)資源安全性的準(zhǔn)確評(píng)估有利于把握省內(nèi)農(nóng)業(yè)安全現(xiàn)狀，對(duì)相關(guān)部門(mén)的規(guī)劃制定有借鑒意義。然而對(duì)農(nóng)用礦產(chǎn)進(jìn)行安全評(píng)價(jià)是一個(gè)復(fù)雜的科學(xué)問(wèn)題，僅僅知道省內(nèi)相關(guān)資源的狀況無(wú)法做出準(zhǔn)確判斷，還需要綜合資源需求情況以及穩(wěn)定供應(yīng)能力。

對(duì)于綜合評(píng)價(jià)類(lèi)的研究，影響因素的數(shù)值化和數(shù)據(jù)分析是關(guān)鍵，結(jié)合熵值法與層次分析法的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)能夠有效解決問(wèn)題。層次分析法能將復(fù)雜的問(wèn)題通過(guò)專(zhuān)家的兩兩比較打分實(shí)現(xiàn)定性與定量的結(jié)合，然而不可避免主觀打分帶來(lái)的誤差；而熵值法是基于已有客觀數(shù)據(jù)做出的分析，根據(jù)指標(biāo)自身的變異程度確定權(quán)重，這種方法能夠改善層次分析法主觀性太強(qiáng)的不足，據(jù)此建立了綜合評(píng)價(jià)模型。如圖1所示，層次分析法中準(zhǔn)則層的確定需要全面分析影響因素，次準(zhǔn)則層的選擇則需要考慮指標(biāo)的代表性、有效性、易得性，從而優(yōu)選出能夠精確全面地反映主因素的指標(biāo)。客觀修正中充分利用熵值法的優(yōu)勢(shì)，達(dá)到綜合評(píng)價(jià)的目的。

圖1 層次分析法流程圖Fig.1 Flowchart of analytic hierarchy process

2 磷資源潛力與需求

2.1 磷資源概況

江蘇省磷礦的勘探與開(kāi)發(fā)利用工作起步早，為全國(guó)培養(yǎng)了大批化學(xué)礦山人才，為新中國(guó)的農(nóng)業(yè)做出巨大貢獻(xiàn)。目前省內(nèi)主要發(fā)現(xiàn)6處礦床以及36處小規(guī)模的礦化點(diǎn)，分布于連云港市、宿遷市、徐州市等地區(qū)，其中4處達(dá)到勘探程度，2處為普查階段。江蘇省磷礦資源以受變質(zhì)型為主，成礦年代為中元古代-新元古代，其典型的礦床有錦屏磷礦、新浦磷礦、陶灣磷礦等；陸相火山巖型礦床在早白堊世成礦，資源量較少，典型的有南京泰山鐵磷礦床，此外磷礦化點(diǎn)，分布在新沂、南京、徐州等地。眾多礦床中只有錦屏磷礦和新浦磷礦被大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用過(guò)，其平均開(kāi)采回采率為64.12%，低于國(guó)家平均水平75%～95%，按照其7.5×105t/a的產(chǎn)量，江蘇省宏觀儲(chǔ)采比僅為29 a。

2.2 化肥施用與生產(chǎn)情況

絕大多數(shù)的磷資源被應(yīng)用于化學(xué)肥料的生產(chǎn)中，因此化肥的施用與生產(chǎn)能很好地反映磷礦的供給與需求［19］。據(jù)《中國(guó)化肥利用效率（肥耗）評(píng)價(jià)報(bào)告（2000-2015年）》顯示我國(guó)化肥平均施用強(qiáng)度為445.5 kg/hm2，遠(yuǎn)超過(guò)國(guó)際公認(rèn)的施肥上限（225 kg/hm2），而江蘇省的化肥施用強(qiáng)度在638～734 kg/hm2之間（圖2），近10年來(lái)雖然在國(guó)家合理施肥政策的引領(lǐng)下有所減少，但是降低幅度不明顯，仍然為國(guó)際公認(rèn)施肥量上限的2.8倍。從肥料進(jìn)口費(fèi)用來(lái)看，全省進(jìn)口肥料的費(fèi)用穩(wěn)定增加，近5年年均耗資1億美元。另一方面，省內(nèi)化肥產(chǎn)量逐年減少，占全國(guó)比例減小趨勢(shì)明顯（圖3），省內(nèi)供給持續(xù)減少，相應(yīng)對(duì)進(jìn)口量的需求不斷增加，對(duì)我省農(nóng)業(yè)發(fā)展產(chǎn)生較大影響。

圖2 江蘇省化肥進(jìn)口費(fèi)用與化肥施用強(qiáng)度Fig.2 Fertilizer import expense and fertilizer application intensity in Jiangsu Province

圖3 江蘇省化肥生產(chǎn)供給情況Fig.3 Fertilizer production capacity in Jiangsu Province

3 影響因素與指標(biāo)優(yōu)選

結(jié)合農(nóng)用礦產(chǎn)資源的特殊性與前人針對(duì)礦產(chǎn)資源安全評(píng)價(jià)的影響因素認(rèn)為，農(nóng)用礦產(chǎn)資源的安全性主要受資源稟賦（資源供給端）、功能戰(zhàn)略性（使用需求端）和持續(xù)穩(wěn)定性（保障程度）三個(gè)方面的影響。

資源稟賦主要針對(duì)資源供給端方面，包括農(nóng)用礦產(chǎn)資源的儲(chǔ)量和礦產(chǎn)資源的開(kāi)發(fā)利用水平。充足的資源量是確保資源可供性的基礎(chǔ)，同時(shí)還需要考慮人口因素。另一方面，較高的資源利用水平提高了資源的供給能力。功能戰(zhàn)略性主要針對(duì)資源需求端方面，包括糧食需求壓力與化肥施用習(xí)慣等。人口總數(shù)會(huì)直接影響對(duì)糧食的需求量，進(jìn)而影響農(nóng)用礦產(chǎn)資源的需求量，但是農(nóng)村人口的相對(duì)數(shù)量與耕地面積容易被忽視，從業(yè)人數(shù)和種植面積的減少必然對(duì)化肥提出更高的要求。同時(shí)，化肥能否科學(xué)有效施用也能顯著影響對(duì)農(nóng)用礦產(chǎn)的需求。持續(xù)穩(wěn)定性主要針對(duì)資源保障程度方面，包括勘探開(kāi)發(fā)的投資和環(huán)境方面的保護(hù)。前者通過(guò)勘察手段和開(kāi)發(fā)利用技術(shù)的提升，增加資源量、提高資源利用效率，后者則注重綠水青山的保護(hù)，強(qiáng)調(diào)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展對(duì)礦資源安全性的要求。

為了量化影響農(nóng)用礦產(chǎn)安全水平的因素，本研究從不同角度選擇有效的指標(biāo)。資源稟賦因素選擇了新增資源量（a1）、人均擁有資源量（a2）、采礦損失率（a3）、出礦品位（a4）；功能戰(zhàn)略性因素主要考慮農(nóng)村人口比例（b1）、人均播種面積（b2）、化肥施用強(qiáng)度（b3）、肥料進(jìn)出口費(fèi)用比值（b4）；持續(xù)穩(wěn)定性因素選擇綜合實(shí)力GDP（c1）、環(huán)境污染治理投資（c2）、從業(yè)人員數(shù)量（c3）、地質(zhì)勘查投入（c4）。此外，以江蘇省為研究對(duì)象不得不考慮國(guó)家層面的影響，因此a1、c2選擇全國(guó)數(shù)據(jù)作為依據(jù)，前者反映國(guó)家相關(guān)農(nóng)用礦產(chǎn)資源量的基礎(chǔ)與潛力，后者能指示國(guó)家政策的支持力度。

4 綜合評(píng)價(jià)

4.1 數(shù)據(jù)來(lái)源與處理

研究數(shù)據(jù)來(lái)源于國(guó)家統(tǒng)計(jì)局、江蘇省統(tǒng)計(jì)局、江蘇省礦產(chǎn)資源年報(bào)，對(duì)于少量缺失數(shù)據(jù)采取相鄰2個(gè)年份平均值代替。此外，指標(biāo)中涉及到花費(fèi)金額時(shí)都將其與當(dāng)年全國(guó)GDP做比值，以減少不同經(jīng)濟(jì)水平的影響因素，然后將所有數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化以減少不同數(shù)量級(jí)的影響。

4.2 計(jì)算結(jié)果

按照上述建立的模型，根據(jù)層次分析和熵值法分別計(jì)算各指標(biāo)權(quán)重，其中層次分析通過(guò)一致性檢驗(yàn)，然后將熵值法的變異系數(shù)與層次分析法得到的權(quán)重結(jié)合得出綜合權(quán)重，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 農(nóng)用礦產(chǎn)資源安全評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重Tab.1 Weights of safety evaluation indicators for agricultural mineral resources %

計(jì)算結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)熵值法變異系數(shù)修正的權(quán)重與原層次分析結(jié)果有較大不同，整體上增加了資源稟賦因素的權(quán)重，其他兩個(gè)因素略有減少，各層次中具體指標(biāo)也均有變化。例如，資源稟賦因素中a1、a4權(quán)重減少，a2、a3有所增加，這些修正是比較合理的，因?yàn)樾略鲑Y源量與出礦品位每年變化不大，對(duì)資源安全度的影響相應(yīng)地減小，而人均資源量的多少和采礦損失率則直接或者間接影響資源稟賦。值得注意的是，b4、c1變量權(quán)重分別增加、降低是有聯(lián)系的，兩者都與貿(mào)易相關(guān)，近幾年江蘇省磷資源逐漸停產(chǎn)，對(duì)外依耐性增大，因此b4指標(biāo)權(quán)重較大，并且調(diào)整后有所增加；而江蘇省的綜合實(shí)力對(duì)國(guó)際貿(mào)易影響較小，更多的是國(guó)家層面的實(shí)力才會(huì)決定國(guó)際貿(mào)易，因而c1指標(biāo)權(quán)重較小，且修正之后變得更小。

4.3 演化趨勢(shì)分析

圖4顯示了3種方法所得到的結(jié)果，整體來(lái)看變化趨勢(shì)一致，提高了研究的可信度，不同的是修正后的不同時(shí)期的得分差異性更加明顯。具體表現(xiàn)為綜合評(píng)價(jià)的結(jié)果使高值更大、低值更小，這是各指標(biāo)修正之后的權(quán)重差距變大造成的，能顯著發(fā)現(xiàn)安全度變化趨勢(shì)的階段性，根據(jù)變化趨勢(shì)將江蘇省磷資源安全性演化分為4個(gè)階段。

圖4 江蘇省磷資源安全評(píng)價(jià)結(jié)果圖Fig.4 Results diagram of safety evaluation of phosphate resources in Jiangsu province

I勘探發(fā)現(xiàn)階段（2000-2004年）：該階段安全度變化較大，主要受勘探成果和前期開(kāi)發(fā)水平影響。江蘇省2000年以前在錦屏、大浦、新浦、陶灣等地的磷礦勘探中取得重大成果，安全度較高；21世紀(jì)初錦屏磷礦由于開(kāi)采時(shí)間長(zhǎng)，品位、產(chǎn)量等有所下降，直至2004年破產(chǎn)，對(duì)安全度產(chǎn)生負(fù)面影響。

II穩(wěn)定開(kāi)發(fā)階段（2005-2010年）：該階段安全度較高，且變化較為穩(wěn)定，主要與產(chǎn)能提高有關(guān)。2005年太和磷礦的勘探發(fā)現(xiàn)在一定程度上增加江蘇省磷資源安全的底氣，更重要的是錦屏磷礦在此期間經(jīng)歷破產(chǎn)重組，提高了江蘇省的資源供給能力，安全度持續(xù)保持較高水平。

III較不安全階段（2011-2016年）和IV警惕階段（2017-2018年）：這兩個(gè)階段安全度明顯降低，且還有繼續(xù)下降的趨勢(shì)。其中2010年以后錦屏磷礦的停采造成安全度下降幅度大，到2016年新浦磷礦關(guān)閉時(shí)，造成省內(nèi)磷資源供給能力顯著下降。此外，農(nóng)村人口比例（b1）、人均播種面積（b2）、從業(yè)人數(shù)（c3）、地質(zhì)勘查投入（c4）等都略有減少，進(jìn)一步降低了江蘇省農(nóng)用礦產(chǎn)資源安全度。

4.4 原因探討與建議

根據(jù)最大最小標(biāo)準(zhǔn)化法對(duì)三個(gè)因素的得分進(jìn)行處理，如圖5所示，前兩個(gè)階段資源稟賦因素（因素A）的數(shù)值較大，綜合結(jié)果較為安全；后兩個(gè)階段盡管功能戰(zhàn)略性得分較高（因素B），即施肥強(qiáng)度有所降低，但是無(wú)法彌補(bǔ)資源稟賦以及持續(xù)穩(wěn)定性相關(guān)參數(shù)（因素C）減小造成的整體安全度下降，尤其是資源稟賦因素，其變化趨勢(shì)與總體得分保持一致。充分說(shuō)明資源稟賦因素帶來(lái)的供給能力不足給農(nóng)用礦產(chǎn)安全帶來(lái)的影響，并且未來(lái)短時(shí)間內(nèi)難以改變其他因素。

圖5 影響安全度不同因素得分相對(duì)高低圖Fig.5 Relative scores of different factors affecting degree of safety

綜上所述，農(nóng)用礦產(chǎn)的資源稟賦是影響其得分的主要因素，功能戰(zhàn)略性與持續(xù)穩(wěn)定性是次要原因，因此為了提高農(nóng)用礦產(chǎn)資源安全、進(jìn)而保障農(nóng)業(yè)穩(wěn)定發(fā)展，從以下3個(gè)方面提出建議：一是開(kāi)拓市場(chǎng)，確保穩(wěn)定供給。高效利用省內(nèi)資源的同時(shí)，從鄰近磷資源豐富的省份（如湖北?。┗蛘吆Ｍ馐袌?chǎng)引進(jìn)資源，這是基于資源稟賦提出的，也是最重要的一項(xiàng)。二是科學(xué)施肥，綜合高效利用。省內(nèi)施肥超標(biāo)問(wèn)題近來(lái)雖有所改善但是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，需要有關(guān)部門(mén)從科學(xué)的角度根據(jù)不同的土地狀況予以施肥指導(dǎo)。三是保護(hù)環(huán)境，保障長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。綠水青山是我們最大的財(cái)富，農(nóng)用礦產(chǎn)資源的開(kāi)發(fā)不能通過(guò)破壞環(huán)境達(dá)到獲取資源的目的，在施用中也應(yīng)減少對(duì)土壤和水質(zhì)的損害。

5 結(jié) 論

（1）結(jié)合農(nóng)用礦產(chǎn)資源的獨(dú)特性建立安全評(píng)價(jià)模型，從資源稟賦、功能戰(zhàn)略性和持續(xù)穩(wěn)定性三個(gè)方面總結(jié)了影響農(nóng)用礦產(chǎn)資源安全的因素，以改進(jìn)的層次分析法獲得的權(quán)重減少人為主觀性的影響，更加科學(xué)合理，對(duì)類(lèi)似研究有參考意義。

（2）江蘇省磷礦以受變質(zhì)型資源為主，受環(huán)保政策影響和礦山自身原因開(kāi)發(fā)利用程度不高，造成省內(nèi)資源供給能力較低；化肥施用強(qiáng)度超標(biāo)、肥料進(jìn)口費(fèi)用持續(xù)增長(zhǎng)，對(duì)本省農(nóng)業(yè)發(fā)展產(chǎn)生較大影響。

（3）評(píng)價(jià)結(jié)果表明江蘇省磷資源安全演化整體呈下降趨勢(shì)，結(jié)合省內(nèi)情況可分為4個(gè)階段。根據(jù)不同演化階段三個(gè)方面的得分情況可知，資源稟賦是影響農(nóng)用礦產(chǎn)安全的主要因素，現(xiàn)階段的安全狀況短時(shí)間內(nèi)改變其他因素也難以有所改善，這需要引起警覺(jué)。

（4）現(xiàn)階段的主要問(wèn)題是磷資源供應(yīng)不足，其次是消費(fèi)量增大、勘查資金投入減少等。據(jù)此強(qiáng)調(diào)開(kāi)拓市場(chǎng)、科學(xué)施肥、保護(hù)環(huán)境，進(jìn)而達(dá)到資源的穩(wěn)定供給和高效利用，為社會(huì)經(jīng)濟(jì)健康發(fā)展和糧食安全保駕護(hù)航提供有力保障。