Evolution of the global phosphorus trade network: A production perspective on resilience

Evolution of global phosphorus products trade pattern and China’s phosphorus import and export security

“…磷是所有动植物脱氧核糖核酸(DNA)和核糖 核酸 (RNA) 的重要组成部分， 是细胞运作和能量转 移的基础， 是农业生产所必需的重要营养元素之 一。相比其他重要营养元素如氮和钾， 磷是不可再 生资源 [1] ， 无法从空气或海洋中获取， 只能通过磷矿 开采获得。磷矿储量是已查明磷资源中能够在当 前技术水平下开采和加工成磷矿石的资源。目前 全球已发现的磷矿储量为 720 亿 t [2] ， 开采量将在 2080 年左右间达到峰值 [3] 。全球已有磷矿储量的 70%以上分布在摩洛哥和西属撒哈拉 [2] 。磷矿储量 在经过开采和选矿之后， 成为可交易的磷矿石， 进 一步用于生产磷肥 (如磷酸一铵、 磷酸二铵等) ， 或 生产化工产品 (如用作添加剂、 洗涤剂和阻燃剂的 磷酸或磷酸盐) 。本文将磷肥和化工产品统称为磷 矿加工产品。贸易在磷资源跨国流动中扮演着非 常重要的角色， 从 20 世纪 60 年代到 2010 年， 通过全 球贸易运输的磷资源增加了近 8 倍 [4] 。2010 年以 来， 全球磷矿石和磷肥总产量的 15% [5] 和 40% [6] 用于 国际贸易， 而农产品贸易中内涵的磷资源占收获作 物中所包含所有磷资源的 16% [7] 。贸易全球化提高 了各国磷资源开发和利用的关联程度， 也会加剧贸 易相关的风险。因此一些国家的出口关税和政策、 消费变化冲击可能沿着供应链向世界其他地区传 播 [8,9] 食价格， 为全球许多国家的粮食安全带来了风险 [10] 。 减少磷资源供应风险， 提升有限磷矿储量的使 用效率， 合理控制磷资源进口依存度， 是国家农业 可持续生产和粮食安全的重要保障。中国仅拥有 全球 4.5%的磷矿储量， 其中 70%是低品位磷矿 [11] 。 然而， 2005 年以来中国磷矿石产量占全球总产量的 20%以上， 且这一比例仍在不断增加 [2] 。2010-2020 年， 中国和摩洛哥的磷矿出口量占全球总出口的一 半 [12] 。与摩洛哥相比， 中国的磷矿储量少、 品味低 [13] ， 以当前的生产和需求水平， 中国磷矿储备将于 2045 年耗尽 [14] 。另一方面， 磷肥的过量施用导致了水体 富营养化等环境问题， 中国政府启动了 "测土配方 施肥计划" [15] 与 "化肥使用零增长行动计划" [16] ， 旨在 提高磷资源利用率并减少环境影响。随着中国农 业磷肥的下降， 磷化工产业的过剩产能转向出口， 出口占磷肥总产量的比重从 2010 年的 18.5%增加 至 2020 年的 33.0% [6] 。因此， 探究中国在全球磷产 品贸易中的角色地位及其对中国磷安全的影响， 有 利于明确磷化工产业结构调整方向、 识别提升磷安 全的战略方向。 一些研究采用系统动力学模型 [17] 或计量模型 [14] 预测了未来的磷资源供应， 发现全球将于 2040-2050 年面临磷资源供应不足问题。已有大量研究 采用物质流分析、 磷足迹分析和投入产出分析国 家、 区域或全球层面的磷资源流动， 以计算磷资源 的利用效率 [16,[18][19][20] ， 识别减少磷资源损失的关键环 节 [21,22] ， 一些研究分析了磷产品贸易对提升磷利用 效率和减少磷损失的重要性。如 Wang 等 [23] 发现国 际贸易有利于节约磷资源的使用； Nesme 等 [4] 识别 了农产品国际贸易中内涵磷资源的不平衡分布格 局； Yang 等 [23] 发现全球贸易导致磷资源从新兴发展 中国家流向发达国家， 供应链的改善将缓解磷资源 使用的不平衡。一些研究基于复杂网络方法研究 如何改善供应链和贸易系统结构， 讨论贸易连接相 关的磷资源供应风险， 识别影响系统脆弱性的重要 进出口国。Chen 等 [12] 发现贸易伙伴多样化能够稳 定 进 出 口 来 源 ， Li 等 [24] 基 于 赫 芬 达 尔 -赫 希 曼 0%的磷矿石用于生产磷肥 [29,30]…”

“…映了贸易规模 [31] ； 网络边数是网络中所有国家(地 区) 的连接总数， 多样化的贸易连接有利于分散风 险 [12] 。衡量网络结构的指标中， 模块度 [32,33] 表明了网 2024 年 1 月 陈雨然等： 全球磷产品贸易格局演变及中国磷安全 http://www.resci.cn 络的全球化或区域化水平； 互惠性 [34] 体现了国家 (地 区) 双向互连的水平， 较高的互惠性有利于稳固双 边关系， 保障贸易安全； 同配性 [35,36] 出口量 [37,38] ， 中介中心性衡量了国家(地区)作为中 介沟通贸易连接从而影响其他国家 (地区) 间贸易 的能力， 即控制能力 [34,39] ， 接近中心性高的贸易大国 (地区) 与各国 (地区) 直接建立贸易连接， 因而不会 受到中介国家 (地区) 的控制， 即拥有较强的反控制 能力 [34,40] 。 最后， 本文基于已有研究构建了磷产品贸易进 口安全度和出口安全度指标， 以衡量中国的磷产品 贸易安全。这一方法最初由 Le Coq 等 [41] 提出， 优势 在于考虑不同国家 (地区) 对贸易网络的影响时， 能 够进一步考虑了其市场份额， 并作为权重纳入指标 计算中， 因此相比传统的等权重指标更符合实际情 况。此外， 本文在传统 HHI 指数的基础上进一步考 虑了运输中断风险以及贸易伙伴的政治局势稳定 性， 其中运输中断风险受到数据限制而采用地理距 离衡量。基于刘立涛等 [26] 的方法， 本文在 HHI 指数…”

“…http://www.resci.cn (kg) 。磷矿石、 磷肥和化工产品的贸易量数据来自 于联合国贸易数据库 [42] ； 农产品的贸易量数据则来 自于联合国粮食及农业组织 [6] 。我们使用进口国 (地区) 汇报的数据， 因为其考虑了运输过程中的损 失， 比出口国 (地区) 汇报的数据更为可靠 [43] 。磷肥 产品的 P2O5含量参考国际肥料工业协会的 "肥料转 换器" 数据库 [44] ； 磷矿石和化工产品的 P2O5含量则参 考中华人民共和国海关总署的 "重点商品查询" 数 据库 [45] ； 最后， 农产品的 P2O5含量参考美国农业部农 业研究组织公布的国家标准参考营养素数据库 [46] 。 此外， 还需要经济体政治风险评级和地理距离以构建 贸易安全度， 其中政治风险评级指数来自 the PRS Group 数据库 [47] ， 地理距离则来自 CEPII 数据库 [48] 。 3 结果与分析 的方式满足消费 [49] 。即使是撒哈拉以南非洲等磷矿 储量较大且天然气资源丰富的地区， 也难以实现磷 化工产业的规模经济， 从而净进口磷肥 [50] 。此外， 已 有研究发现， 磷矿石生产商倾向于延长产业链， 在 磷矿石产地进一步加工磷肥以获得更高增加值 [51] 和价格高峰 [1] 导致了 2009 年总贸易量锐减； 2012 年 的贸易量增加则与印度进口的增加 [51] 以及 2010-2012 年西亚和北非等磷矿储备量丰富地区的 "阿拉 伯之春" 有关 [55] ； 2019 年磷矿石和磷矿加工产品的 交易量下降， 反映了过去几年磷化工产业面临供给 过剩和结构性失衡问题， 因而各国 (地区) 均降低了 磷矿石产量， 而在需求方面， 中美贸易摩擦与俄乌 紧张局势也影响了贸易环境 [56] 洛哥通过大量出口磷矿石获得经济收益 [31] 。全球磷 矿储量第二的中国， 由于磷化工产业发展水平低 [11] ， 磷矿石产量与出口量较低， 因此在磷矿石贸易网络 中的地位并不突出。欧洲拥有集约化的农业与较 高的牲畜密度， 从而有较高的磷肥需求。尽管其磷 肥施用量呈下降趋势 [59] ， 荷兰、 法国和德国仍然在磷 矿石贸易市场上扮演重要的角色。2020 年， 随着俄 罗斯磷矿石产量和出口量增加， 以及亚洲新兴国家 (地区) 的发展， 东欧和一些亚洲国家 (地区) (中国、 韩国和印度) 进入了贸易大国 (地区) 行列 (图 5d) 。 而美国由于磷矿储量的质量下降和国内对环境影 响的重视， 逐渐减少磷矿石出口 [60] http://www.resci.cn 改良等方式不断扩大磷肥产能 [16] ， 成为了磷矿加工 产品第一出口大国 [12] 高增加值的磷矿加工产品 [63,64]…”