谷子輕簡高效生產技術集成模式的綜合效益評價

劉猛 趙宇 夏雪巖

摘要：根據國家谷子糜子產業信息平臺及調研數據，以河北省為例，采用密切值模型評價不同區域（平原區和山地丘陵區）的谷子（Setaria italica）輕簡高效生產技術集成模式的綜合效益。結果顯示，平原地區的機耕+機播+聯合收割機（簡化栽培技術）種植模式綜合得分為0且最低，排在第一位；山地丘陵區的機耕+機播+聯合收割機（簡化栽培技術）和機耕+機播+聯合收割機（苗后除草劑）種植模式綜合得分分別為0.013 0和0.065 7，排在第一和第二位。因此，平原區谷子種植的最佳技術模式是機耕+機播+聯合收割機（簡化栽培技術），而山地丘陵區谷子種植采用機耕+機播+聯合收割機（簡化栽培技術）和機耕+機播+聯合收割機（苗后除草劑）均可以達到較好的效益。最后從品種技術、農機、國家政策方面提出發展谷子輕簡高效生產技術模式的對策建議。

關鍵詞：谷子（Setaria italica）；密切值；技術模式；綜合評價

中圖分類號：S515 文獻標識碼：A

文章編號：0439-8114（2018）20-0013-06

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2018.20.003 開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Abstract： According to research data form the National Foxtialt Millet Industry Information Platform，taking Hebei Province as an example，osculating value evaluation model of different regions（plain and mountain） was used to evaluate comprehensive benefit of foxtail millet（Setaria italica） simple and efficient production technology model. The results showed that planting pattern of “tractor-ploughing+mechanical sowing+combine-harvester”（simplified cultivation technology） on the plain integrated with the lowest score was 0 point，ranked first；while planting pattern of “tractor-ploughing+mechanical sowing+combine-harvester” （simplified cultivation technology） and “tractor-ploughing+mechanical sowing+combine-harvester” （herbicide after seedling） on the mountain scored 0.013 0 and 0.065 7，ranked first and second，respectively. Therefore planting pattern of “tractor-ploughing+mechanical sowing+combine-harvester”（simplified cultivation technology） on the plain was best way，while planting pattern of “tractor-ploughing+mechanical sowing+combine-harvester”（simplified cultivation technology） and “tractor-ploughing+mechanical sowing+combine-harvester”（herbicide after seedling） on the mountain could achieve better benefit. Finally，countermeasures and suggestions of the development of millet simple and efficient production technology were put forward from the varieties of technology，agricultural machinery and national policy aspects.

Key words： foxtail millet（Setaria italica）； model of osculation value； technology model； comprehensive evaluation

谷子（Setaria italica）古稱稷、粟，亦稱粱，屬禾本科的一年生植物。8 700年前[1]，河北省武安率先出現了谷子栽培。在古代，谷子曾是北方人民的主糧作物，但是隨著環境以及其他作物的發展，谷子種植面積逐漸減少，如今谷子已淪為中國輔糧作物。目前谷子主要分布在中國北方地區，河北省是谷子生產大省，據國家統計數據顯示，2016年河北省谷子種植面積14.93萬hm2（數據來源于中華人民共和國農業部種植業管理司，http：//www.zzys.moa.gov.cn/），占全國谷子種植面積的17.4%，位居全國第三，僅次于山西省和內蒙古自治區。近幾年隨著雜糧熱現象的出現以及健康營養食品的提出，谷子（小米）越來越被人們重視，其生產面臨著快速發展，隨之產生了多種谷子生產技術及其配套的農業機械模式，但是這些模式的效益不明確，且優勢技術模式也未被廣泛推廣，存在盲目亂用現象。針對技術集成模式及優勢種植區域相耦合問題，以及過往文獻只停留在對谷子發展現狀及對策建議[2-4]、影響因素[5-7]等研究上，對技術模式評價的文獻報道較少，因此本研究利用國家谷子糜子產業信息平臺以及產業經濟崗位對不同區域谷子調查數據，采用密切值模型評價河北省谷子輕簡高效生產技術模式的經濟效益、社會效益、生態效益，最終評價出不同區域適宜的谷子生產技術模式，服務于農業生產，為相關部門制定政策措施提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究內容與數據來源

1.1.1 研究對象 現代化農業生產是高標準、高效益、高質量的規模化生產，谷子也不例外，谷子輕簡高效生產技術模式體現的是現代化農業發展的標準。以谷子輕簡高效生產技術模式為研究對象，開展綜合效益評價。針對谷子生產中使用的品種、技術以及配套的農機，形成谷子輕簡高效生產技術集成模式。

根據河北省的地形地貌將河北省的谷子生產分布及種植模式分為兩區7模，平原3種模式、山地丘陵區4種模式，見表1。分類標準依據3點，一是簡化栽培技術，二是是否使用苗前或者苗后除草劑，三是配套農機的使用。簡化栽培技術是河北省農林科學院谷子研究所培育的抗除草劑品種及其采用的除草技術，利用常規育種雜交手段培育出抗除草劑和不抗除草劑的同型姊妹系，按一定比例混合，形成簡化栽培技術，已經獲得國家發明專利。苗前或者苗后除草劑是指谷田使用的除草劑分為苗前和苗后，苗前除草劑主要是谷友（單嘧磺隆），苗后除草劑主要是拿捕凈、咪唑乙煙酸、氯氟吡氧乙酸、二甲四氯、2，4-D等除草劑。

由于山地丘陵和平原區的地理環境相差較大，模式的分類以山區和平原分成兩類，一是山區谷子輕簡高效生產技術模式，二是平原區谷子輕簡高效生產技術模式。山區谷子生產模式主要特點是地塊和地形的影響，機械使用限制較大，抗除草劑品種和是否使用除草劑與山區農民的勞動興趣有關系。平原谷子生產技術模式主要是抗除草劑品種和是否使用除草劑兩大不同點，在機械使用上基本是全程機械化。

1.1.2 數據來源 數據來源于國家谷子糜子產業技術體系信息平臺以及河北省新型經營主體的調研，另外部分數據來源于國家統計部門。

1.2 研究方法

1.2.1 模型選擇 綜合效益評價是一個多指標評價的問題，可以運用模糊綜合評價、熵權模型等許多種方法進行測算。以往對區域經濟或作物生產效益等問題的評價多采用橫截面數據，并非采用時間序列數據，因而不能動態、持續地反映問題的特征。密切值法是一種多目標決策優化方法，利用全局分析的思想從空間和時間變化的角度動態描述方案的差異，其主要優點是不需要確定指標的權重，避免了由主觀導致的不準確，運用全局密切值模型為技術模式方案優選提供了科學的量化工具[8-10]。

密切值模型。若對m個技術單元，采用n個變量指標進行評價分析，構造一個初始矩陣D，dij（i=1，2，…，m；j=1，2，…，n）表示第i個單元在第j項指標的取值，則D=（dij）m×n。D作為初始矩陣，由于指標間存在錯綜復雜的關系，有正向指標（指標越高，越有利于發展）和逆向指標（指標越高，越不利于發展）之分，并且各指標量綱也不相同，為便于比較，對D進行無量綱規范化處理。

di+、di-分別表示Ci與單元優勢最強的單元N+、最弱單元N-之間的歐氏距離；d+、d-分別表示n個最優點距離的最小值和n個最劣點距離的最大值。密切值使多個指標轉化為能從總體上衡量各技術單元優勢強弱的單一指標。

1.2.2 指標體系結構及解釋 根據密切值模型的指標體系建立要求以及研究內容的數據穩定性和可獲得性，本研究評價谷子輕簡高效生產技術集成模式綜合效益指標選擇3類一級指標和10項二級指標，一級指標包括經濟、生態、社會3項，二級指標選擇機械成本、人工成本、純效益、產投比、農藥使用次數、農藥使用量、農膜使用量、水電使用量、人工用量、產量共10項（表2），對河北省山地丘陵區、平原區的谷子種植技術模式進行綜合定量分析。

密切值模型的指標單位均以單位面積計算，折算成每公頃計量。機械成本是谷子一個生產周期中產生的個人機械使用和機械租賃的費用；人工成本是谷子一個生產周期發生的施肥、間苗、除草、收獲等所產生的個人及雇工費用；純效益是谷子主產品產值扣除總的生產成本；產投比是主產品產值與總成本的比值，其比值大于1表示具有正效益，小于1代表是負效益。

生態效益指標中均以各投入數量計算。但是在問卷調查中對數量的統計非常困難，因此調查各項投入是記錄的各項費用，農藥、地膜、水電要進行數量的折算，各投入的折算單價通過調研得出，地膜的折算單價為10元/kg（數據來源于國家谷子糜子產業信息平臺，http：//cnmillet.com/qttoLogin.html？qiantai=report）；農藥的單價為36元/kg；水電的使用量未滿1 kW·h，單價以0.52元/（kW·h）計算，1～35 kW·h的單價為0.51元/（kW·h），35 kW·h以上的單價為0.50元/（kW·h）（數據參照河南省物價局，http：//www.hebwj.gov.cn/News.aspx？sole=20150419163905875）。

2 結果與分析

將數據錄入Excel軟件，進行處理后，形成密切值模型需要的數據結構形式，按照各公式計算密切值結果。

2.1 最優點集和最劣點集的確定

通過計算，根據指標對結果的作用方向判斷正負號，得出平原區最適技術模式的最優點集和最劣點集（表3）以及山地丘陵區最適技術模式的最優點集和最劣點集（表4）。例如，平原地區當其他指標不變的情況下，某種技術模式的機械成本最接近-0.52和遠離-0.61時，該技術模式是最佳的生產模式，其他同理。

2.2 密切值結果與分析

2.2.1 平原區谷子輕簡高效生產技術模式密切值分析 由表5密切值的結果看，平原區谷子生產技術模式中采用簡化栽培技術的機械化生產方式是目前該地區優先選擇的技術模式。下面分別從經濟效益、社會效益、生態效益分析技術模式的情況。

從經濟效益指標來看，機耕+機播+聯合收割機（簡化栽培技術）密切值最小，表明該技術模式經濟效益最好。由表6可知，以簡化栽培技術配套農機的全程機械化生產技術模式的純效益為6 044元/hm2，比使用苗后除草劑的技術模式高1 542元/hm2，增幅為34.3%；比不使用除草劑的技術模式高2 811元/hm2，增幅為86.9%；使用簡化栽培技術的技術模式產投比是1.57，為3種模式中的最高值；另外，從機械成本和人工成本看，機械成本相差不大，但是人工成本有差距，主要是簡化栽培技術品種采用封地和除草劑間苗除草，減少了除草和間苗的人工用量，所以人工費用較少，而采用苗后除草劑的技術模式和不使用除草劑的技術模式人工用量相對較大。

從生態效益指標來看，不使用除草劑的技術模式密切值最小，生態效益第一。從實際谷子生產技術模式中發現，不使用除草劑的技術模式未使用水電，農藥使用次數為1.7次/生長周期，農藥使用量為4.1 kg/hm2，3項指標均是3種模式中的最低值；機耕+機播+聯合收割機（苗后除草劑）模式的水電使用量為710（kW·h）/hm2，高出平均水電使用水平，且農藥使用次數為3.1次/生長周期，農膜使用量為45 kg/hm2，均高出3種模式的農藥使用平均次數（2.9次/生長周期）和農膜平均使用量（30.9 kg/hm2）。因此未使用除草劑的機耕+機播+聯合收割機生態效益最好。

從社會效益指標角度分析密切值時，在式（8）中出現零，由于式（8）中要求所得之數減去社會指標中的最大值，出現0證明機耕+機播+聯合收割機（簡化栽培技術）這種模式的兩項社會指標均為最大值，即該模式的社會效益最佳。而且實際上，機耕+機播+聯合收割機（簡化栽培技術）的全生育期人工投入量最少，為37.5 d/hm2，產量最高為4 125 kg/hm2，這兩項均處于最高的水平，所以社會效益最好。

2.2.2 山地丘陵區谷子生產技術模式密切值分析 山地丘陵區谷子輕簡高效生產技術模式歸納出4類技術模式，從表7綜合密切值的大小和排序看，機耕+機播+聯合收割機（簡化栽培技術）技術模式和機耕+機播+聯合收割機（苗后除草劑）排第一和第二，兩者綜合效益較好，是當前山區谷子主要技術模式。

從經濟效益指標來看，機耕+機播+聯合收割機（簡化栽培技術）技術模式的人工成本為2 427元/hm2，比機耕+脫粒機（苗前除草劑）技術模式低 4 714元/hm2，降低了66.0%，比機耕+機播+脫粒機（苗前除草劑）技術模式低1 912元/hm2，降低了44.1%，比機耕+機播+聯合收割機（苗后除草劑）技術模式高351元/hm2，升高了16.9%；機耕+機播+聯合收割機（簡化栽培技術）技術模式純效益為16 302元/hm2，比機耕+機播+聯合收割機（苗后除草劑）、機耕+脫粒機（苗后除草劑）、機耕+機播+脫粒機（苗后除草劑）技術模式分別高5 806、11 076、3 996元/hm2，增幅分別為55.3%、211.9%、32.5%，機耕+機播+聯合收割機（簡化栽培技術）技術模式產投比最高，為2.50；機耕+脫粒機（苗前除草劑）模式的人工成本最高，為7 141元/hm2，其純效益最低，為5 226元/hm2，產投比最低，為1.31，主要是生產環節機械使用較少，增加了人工成本（表8）。

從生態效益指標來看，機耕+脫粒機（苗前除草劑）技術模式密切值較小，生態效益最佳。機耕+脫粒機（苗前除草劑）技術模式未使用水電和農膜；農藥使用次數和使用量較少，比機耕+機播+聯合收割機（苗后除草劑）和機耕+機播+聯合收割機（簡化栽培技術）的使用次數分別少0.8和1.5次/生長周期，農藥使用量分別少1.6和5.0 kg/hm2，但是，該技術模式比機耕+機播+脫粒機（苗前除草劑）農藥使用次數多1.0次/生長周期，農藥使用量多1.4 kg/hm2。

從社會效益指標來看，在式（8）中出現零，由于式（8）中要求所得之數減去社會指標中的最大值，出現0，證明在社會效益的兩項指標中，機耕+機播+聯合收割機（簡化栽培技術）技術模式最佳，并且式（8）中出現0導致式（11）中出現0，在式（12）中0不能為分母，所以無法求出密切值。結合實際，原始數據也可以清晰地展示出出機耕+機播+聯合收割機（簡化栽培技術）的社會效益最佳。它的全生育期人工投入量最少，為31.4 d/hm2，產量最高為6 239 kg/hm2。但是這4種模式要因地制宜地使用在山地丘陵區，具有聯合收割機作業條件的地方采用機耕+機播+聯合收割機（簡化栽培技術）技術模式可以獲得較好的效益；但是在不具備聯合收割機條件的地區就需要權衡其他技術模式。

3 小結與討論

3.1 小結

谷子輕簡高效生產技術模式是集品種、技術、機械以及除草劑于一體的技術集成模式，在未來谷子生產環節中具有重要作用，本研究通過分析技術模式的綜合效益可知，第一，在平原地區，通常情況選擇機耕+機播+聯合收割機（簡化栽培技術）技術模式進行谷子生產；在山地丘陵區，通常選擇機耕+機播+聯合收割機（簡化栽培技術）和機耕+機播+聯合收割機（苗后除草劑）這兩種技術模式較為適合。第二，在資源利用和土地改良的背景下，平原區可以選擇機耕+機播+聯合收割機（苗后除草劑），采用常規的谷子品種進行精量播種，適當采用除草劑，實現谷子的輕簡高效生產。

3.2 討論

本研究采用的密切值法是一種應用廣泛、使用成熟的多目標優選方法，具有客觀性強、操作簡便等優點，在農業方面的應用尤為突出，解決了許多難題，研究以河北省為例，希望研究成果能夠擴展到其他地區，為其他地區的谷子生產技術模式選擇提供參考。

4 對策建議

根據本研究前期調查中發現的問題和研究結果，分別從谷子的技術研究、農機使用和國家政策方面提出發展谷子輕簡高效生產技術的一些建議。

4.1 品種技術研究方面

簡化栽培技術中的除草劑操作要求較高，需要控制好時間和環境因素，當前除草劑種類較多，市場較亂，且除草效果不明顯，使用程序較復雜，因此建議研發操作簡便的除草劑；在育種環節繼續完善高產優質品種選育，新型經營主體對優質谷子品種需求旺盛，每年的谷子種植期，各類的經營主體咨詢的是優質谷子品種，因此改良谷子品種的腳步應永不停歇。

4.2 農機農藝配套技術研發方面

目前中國在谷子播種機、割曬機、脫粒機、聯合收割機等單項機械技術研發中趨于完善。今后應強化農機農藝的深度融合，組裝適合不同生態區、不同生產條件的輕簡化生產技術，支撐產業可持續發展。

4.2.1 農機研發方面 隨著農業現代化的發展，規模化生產趨勢明顯，平原地區谷子千畝、萬畝基地頻繁出現，小型機械需要進一步升級改造，適合萬畝基地的機械應該開始研發。山地丘陵區開展生態觀光旅游農業，因此對機械的需求應多樣化，例如在觀光旅游農業區能夠實現游客體驗播種的快速精量、精準小型播種機。

4.2.2 農藝技術研發 農機裝備研發本身適應農藝的創新不足，制約了農機作業向更高水平發展[11]。農機作業需要一定的谷子栽培技術，當前谷子生產播種和收獲時常出現沖突，例如播種的行距限制了聯合收割機的作業，這就需要從栽培技術角度控制好谷子播種行距及密度，為聯合收割機作業提供便利，因此谷子農機農藝要緊密結合，開展輕簡高效生產。

4.3 政策支持方面

歷年的中央1號文件都提出加強對農業的支持力度，農業發展正逐漸走向現代化。政府對農業科研的投入強度要繼續保持，且采取統一科研管理，一方面，中國現有農業科技投入水平還很低，甚至低于很多發展中國家，未來需要大幅提高農業科技投入。另一方面，科技資金的投入具有規模效應，中國是發展中國家，總體農業經濟規模較大，農業基礎較薄弱，要適當開展農業投入[12]。農業補貼也是惠農工程[13]，也需要加強。農村金融業務改革成效不大，面對貧困地區的貸款難、手續繁雜、貸款腐敗等現象，國家應重點開展檢查和整治農村金融業務，做到真正將惠農政策落到實處。

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