平衡施肥能否减少玉米联合收割过程中的损失？来自中国24个省份的证据

平衡施肥对玉米收割损失的非线性U型效应及其异质性研究，发现损失率与施肥指数呈倒U型关系，受种植规模和收入影响显著，数字技术能强化该效应，并存在区域异质性。

乔大宽|金一添|罗毅|朱俊峰

中国农业大学经济与管理学院，北京100083

摘要

施肥不平衡不仅影响产量，而且是导致粮食损失的一个重要但常被忽视的因素。本研究利用来自中国24个省份的2541个农户的微观数据，实证分析了平衡施肥（BF）对玉米联合收割机损失率（CHLRM）的非线性、阈值效应以及调节作用，并探讨了其中的异质性。研究发现，中国的平均CHLRM为2.575%。BF对CHLRM的影响并非线性关系，而是呈现出显著的“U型”非线性效应，且在控制内生性后这一效应仍然显著。边际效应分析表明，BFI和BFI²对CHLRM的平均边际效应分别为-0.402和0.131。然而，这种U型效应受到种植规模和农业收入的影响：对于种植规模小于24.34亩且农业收入占比低于40%的农户，这种效应更为显著。进一步分析显示，采用农业数字技术可以显著增强BF的减损效果。异质性分析表明，BF的减损效果在主要粮食生产地区更为稳定；但在损失量最低的农户群体中，这种效果减弱。因此，政策应从单一的减肥目标转向促进精准施肥。这需要制定针对性的措施：对于中小规模和低收入农户，应优先推广BFI技术；而对于大规模和专业农户，则应支持他们采用先进机械等资本替代途径。

引言

食物损失和浪费（FLW）对全球粮食安全（Foley等人，2011年）、人类健康（Tilman和Clark，2014年）以及环境可持续性（Poore和Nemecek，2019年；Springmann等人，2018年）构成了重大挑战。因此，联合国（UN）将减少全球FLW纳入了其可持续发展目标（SDG）议程（Arends-Kuenning等人，2022年；Sheahan和Barrett，2017年）。这一问题在中国尤为突出。由于人均资源匮乏，中国仅使用世界7%的耕地和5%的淡水资源，却必须养活全球五分之一的人口（Cui和Shoemaker，2018年；Yu等人，2025年）。近年来，消费模式的转变推动了粮食需求的增长，但土地资源开发、农业技术和国际贸易的瓶颈加剧了中国确保粮食安全的压力（Jin等人，2025年；Wei和Xu，2025年）。

确保粮食安全的策略大致可分为两类：“提高产量”和“减少损失”。与品种改良和技术开发等资源密集型、周期较长的措施相比，减少FLW已成为全球、地区和国家层面政治议程上的高优先级事项（Luo等人，2024年；Xue等人，2021年）。在发展中国家的粮食价值链中，损失主要集中在收获和收获后初期阶段（Qu等人，2020年）。从物质流的角度来看，机械收割阶段是收获后供应链的基石，是整个过程的关键起点（Becerra-Sanchez和Taylor，2021年；Wu和Zhang，2023年）。这一阶段的损失直接决定了后续加工和分配的粮食总量。因此，减少机械收割损失是减少总体粮食损失的关键第一步。然而，中国在这个特定阶段的粮食损失尤为严重。农业部估计，中国三大主要粮食作物（小麦、玉米和水稻）的平均损失量达3674万吨，这一数字远高于发达国家的损失率，足以每年养活1.7亿人。

这些高水平的机械收割损失不仅仅是机械工程的问题（Junsiri和Chinsuwan，2009年；Kolhe等人，2024年）；其主要源于收割设备与作物农艺特性之间的不良相互作用。现有研究主要关注机器性能（Regmi等人，2025年）、极端天气（Schmitt等人，2022年）、地形（Wang等人，2021年）和操作员态度（Qu等人，2022年）等客观因素。然而，田间管理实践对作物可收割性的影响尚未得到充分研究。其中，施肥管理是影响作物农艺特性的最直接手段之一。平衡施肥（BF）被定义为根据作物具体需求和土壤养分供应能力，以最佳比例和数量施用必需养分的农艺措施（Krauss，2001年）。这一概念正在发展为“特定地点养分管理”（SSNM），即不再采用“一刀切”的施肥建议，而是根据作物需求匹配养分供应，以优化当地作物特性（Chivenge等人，2022年；Rodriguez，2020年；Yadav等人，2010年）。相反，施肥不平衡是导致作物农艺特性退化的主要因素（Ishfaq等人，2025年），其影响往往是不对称的。一方面，过量施肥（尤其是氮肥）会导致植株过度生长，形成根系不稳定的高秆作物，极易倒伏（Liang等人，2025年；Wang等人，2023年）。倒伏会直接影响联合收割机收集玉米穗和籽粒的能力（Wang等人，2023年）。另一方面，施肥不足（如钾或磷缺乏）会导致茎秆脆弱，容易在机械收割过程中断裂或籽粒散落（Melis和Farina，2013年）。因此，任何偏离农艺最佳平衡的施肥方式，无论是过量还是不足，都会通过恶化作物农艺特性而显著增加机械收割损失。

2022年，为了了解中国的收获后损失情况，我们的研究团队与中国国家发展和改革委员会（NDRC）的价格和成本调查中心合作，对小麦、玉米和水稻等主要粮食作物的收获后损失进行了全面调查。该调查涵盖了28个省份的4000多个农户。本研究选取了24个省份的2541名玉米种植户作为样本，分析他们的收割损失情况。玉米具有重要的战略价值，既是重要的粮食作物，也是动物饲料和工业应用的关键原料。2013年至2023年间，玉米的种植面积和产量始终占中国谷物总产量的40%以上，但其损失率一直居高不下。因此，本研究重点关注玉米的联合收割损失率（CHLRM），并探讨了BF对这些损失的影响。

参考文献

联合国粮食及农业组织（FAO）对食物损失和浪费有明确的定义：食物损失是指在供应链中由于各种因素导致的食物数量或质量减少，这些因素阻碍了食物的及时收获或合理利用（Cao等人，2018年；FAO，2014年；Parfitt等人，2010年）。相比之下，食物浪费是指食物被丢弃或废弃，未能用于预定目的（Luo等人，2020年；Luo等人，2024年；Sheahan和Barrett，

BF对CHLRM的影响

从要素配置理论的角度来看，玉米的机械收割损失本质上是一种技术效率低下现象（Chegere，2018年；Geffersa和Agbola，2025年），其根源在于要素投入结构与生物需求之间的不匹配（Mueller等人，2012年；Vitousek等人，2009年）。平衡施肥（BF）代表了要素投入的帕累托最优状态，即养分供应与作物需求完全匹配。任何偏离这种平衡的状态都会降低要素配置效率。

数据来源

本研究的数据来源于中国国家发展和改革委员会（NDRC）于2022年10月开展的一项全国性农户微观调查。该方法通过结构化问卷收集特定价值链参与者的数据，具有较高的地理精确度和情境细节度，特别有助于识别损失来源。

基准回归结果

表3展示了BFI对CHLRM影响的回归结果。模型1报告了各变量对CHLRM的估计系数，模型2报告了平均边际效应。模型1的结果表明，BFI的系数在1%的水平上显著为负，而其二次项（BFI²）的系数显著为正。这证实了BFI与CHLRM之间存在稳健的“U型”关系。

讨论

本研究最显著的发现是BFI与CHLRM之间存在稳健的U型关系。在U曲线的左侧（施肥不足，BFI < 0），负线性系数占主导。从经济角度来看，这意味着养分不足的农户从肥料投入中获得的边际回报更高；从农艺角度来看，这符合李比格最小定律。关键结构养分（本样本中的钾或磷）施用不足会抑制生物资本的积累。

结论与政策建议

本研究基于中国24个省份2541个农户的微观调查数据构建了一个截断的Tobit模型。通过结合工具变量（IV）和阈值回归模型，实证分析了平衡施肥对CHLRM的非线性效应和机制。主要发现如下：首先，我们发现BFI与CHLRM之间存在稳健的U型非线性关系。

作者贡献声明

乔大宽：撰写初稿、软件开发、方法论设计、数据分析、概念构建。金一添：撰写初稿、数据可视化、监督工作。罗毅：撰写、审稿与编辑、数据整理。朱俊峰：撰写、审稿与编辑、项目管理、资金筹措。

利益冲突声明

作者声明不存在利益冲突。

致谢

本研究得到了中华人民共和国教育部人文社会科学基金（23JZD023）和国家哲学社会科学基金重大项目（22&ZD087）的资助。