棉花水肥一體化節本增效技術綜合效益評價

白 萍，鄧 路,2,3

(1.新疆維吾爾自治區發展與改革委員會經濟研究院，烏魯木齊 830001；2.中國科學院新疆生態與地理研究所，烏魯木齊 830011；3.中國科學院大學，北京 100049)

新疆是我國最大的棉花主產區、重要的棉花生產基地，對保障國家棉花供應安全發揮著重要作用[1]。新疆棉花產業的健康發展不僅關系著我國棉花產業的健康發展，也關系著新疆農民增收、穩疆興疆[2]。近年來，新疆植棉投入成本持續增加，比較效益不斷下降，高產田物化投入過高，肥料配比不合理等問題[3,4]，直接影響農民增收和植棉積極性，影響新疆棉花產業持續健康發展。大力發展棉花水肥一體化節本增效技術，提高棉花單產水平，降低棉花生產成本，提升棉花經濟技術效益，是提高新疆棉花綜合生產能力，持續保持棉花生產地位和國家戰略安全的重要途徑[5]。由于棉花水肥一體化節本增效技術體系的綜合效益受氣候條件、土壤環境等多種因素的綜合影響，因此構建適合新疆本地的評價指標體系，研究水肥一體化節本增效技術體系在不同地區的適應性，對于在更大范圍內推廣水肥一體化節本增效技術體系有十分重要的意義。在前人研究中，農業技術評價，是一個由簡單到復雜的發展過程[6-8]。早期大多采用定性評價的方法[9-12]，優點是操作簡單，適用性強，缺點是主觀隨意性較大，缺乏統計檢驗手段。中期大多采用定量分析方法，優點是具有客觀化、標準化、精確化、量化等特征，缺點是可能會忽略一些難以量化的指標，并且對數據質量又較高要求，適用性比較窄。后期，大多采用定性與定量相結合的評價方法[13-16]，彌補單一評價方法的不足。本研究對棉花水肥一體化節本增效技術進行評價研究，不能僅僅考慮經濟效益，要綜合考慮經濟效益、生態效益、社會效益和技術進步效益，本研究通過查閱文獻和相關領域內專家的打分，構建出適合本地的棉花水肥一體化節本增效技術綜合效益評價模型，并結合試驗數據對水肥一體化節本增效技術進行適應性評價。并通過合理確定不同指標所占權重，構建合適本地的評價指標體系，對棉花水肥一體化節本增效技術的綜合效益進行評價，找出該技術適宜性較好的地區，為該技術在的推廣應用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材 料

國內外文獻資料收集、整理、加工。南疆棉區(尉犁縣、阿瓦提縣)、北疆棉區特早熟、早熟區(沙灣縣、瑪納斯縣)、北疆棉區中早熟區(博樂市、精河縣)3個區域核心試驗示范基地的實測數據以及《新疆維吾爾自治區農牧產品成本收益資料匯編》。

1.2 方 法

選擇合適的評價指標是構建評價指標體系的基礎，也是關鍵的一步。一般要遵循一定的原則，同時基于已有農業技術評價研究成果，借鑒其相關評價指標，并結合社會經濟發展新形勢，初步構建評價指標全集，再專家咨詢法對指標體系進行篩選和優化，最后確立滿足新疆棉花水肥一體化節本增效技術評價目標的評價指標。

1.2.1 評價指標選取原則

科學性與實用性。選取的指標需要概念明確、具有科學內涵，在理論上嚴謹合理，能夠客觀真實地反映農業技術施用的實際情況，并保證信息來源渠道可靠。

系統性與層次性。農業技術評價涉及社會經濟環境復合系統，具有復雜的內部結構，各個系統間相互影響和制約，需要選取指標間能夠相互聯系的不同層次的指標，以能夠滿足橫向上反映不同側面、縱向上反映不同包含關系，各層相互銜接。

動態性與穩定性。設計的一些指標會隨著社會、經濟發展推移發生變化，需要進行動態調整；但在一定時期內，指標涉及內容還應保持相對穩定，便于分析農業技術的實施效果并預測發展趨勢。

可行性與可操作性。要盡可能地選取數據易獲得的定量指標而減少難以量化的定性指標，針對難以獲取信息的指標，應考慮選擇可反映相近情況的指標代替，以確保評價指標的可操作性和可測性。

1.2.2 評價指標的選取

農業技術的綜合評價一般是從經濟角度出發，根據農業技術應用的自身特性，對技術的經濟效益、社會效益及生態效益進行全面評價。本研究在對在對各類相關文獻進行梳理回顧、領域內專家多方咨詢、綜合考慮數據獲取情況之后，發現新疆棉花水肥一體化節本增效技術除了具有傳統農業活動所具有的經濟效益、生態效益、社會效益以外，還具有一定創新性與技術帶動性，因此將技術進步效益也納入了指標體系進行評價，以期能達到更準確、更全面評價的目的。

(1)經濟效益指標。人類進行農業生產是一項經濟活動，取得經濟效益的最大化是從事農業活動的主要目的之一。對農業技術進行經濟效益分析和評價，國內外學者提出過許多有實用價值或參考意義的指標。考慮到新疆棉花水肥一體化節本增效技術的發展現狀及特點，提出如下評價指標：

單位面積產生的經濟效益。反應棉花水肥一體化節本增效技術對空間利用效率的促進作用。計算方法為：單位面積產生的經濟效益=單位面積總收入-單位面積總支出。

產出投入比。反應棉花水肥一體化節本增效技術的資金使用效率和投資回報率。計算方法為：產出投入比=總收入/總支出×100%。

單位面積產量。經濟收益密切相關，反應棉花水肥一體化節本增效技術對棉花產量的促進和增加作用。計算方法為：單位面積產量=總產量/總面積。

單位投資農產品產量。反應棉花水肥一體化節本增效技術對資金利用效率。計算方法為：單位投資產生農產品總量=農產品總量/農業總投入。

(2)生態效益指標。國內外不少學者認為環境效益和生態效益兩個概念相似,可以相互使用,也有人稱生態環境指標或環境生態指標。本研究重點考察水肥一體化節本增效技術對生態環境方面的影響，提出如下指標：

水分利用效率。反應棉花水肥一體化節本增效技術對水分利用率的促進作用。計算方法為：水分利用效率=糧食總產量/耗水量。

肥料利用效率。任何一種肥料施入土壤后都不能全部被作物吸收利用，其中一部分由于淋失、揮發或被土壤固定而成為作物不可利用的形態。影響肥料利用率的因素有很多，如肥料的品種、作物的種類、土壤狀況、栽培管理措施、環境條件、施肥數量、施肥方法及施肥時期等。該指標能反應棉花水肥一體化節本增效技術對肥料的總體利用效率。計算方法為：肥料利用效率=棉花總產量/總施肥量。

單位面積肥料使用量。目前國內大多存在化肥使用過量的情況，過量使用化肥會產生土壤酸化、重金屬含量增加、有機質單一等不良后果。該指標能反應棉花水肥一體化節本增效技術對肥料用量的優化程度。計算方法為：單位面積肥料使用量=肥料使用總量/總面積。

單位面積不可降解塑料制品使用量。農業生產中經常會使用一些塑料制品，主要是農用地膜和滴灌帶等等，塑料制品的自然降解周期非常長，長期使用會導致土壤質量惡化等一系列不良后果，該指標能反應棉花水肥一體化節本增效技術對塑料產品的依賴度。計算方法為：單位面積不可降解塑料制品使用量=不可降解塑料制品使用量/總面積。

單位面積農藥使用量。大量使用農藥會破壞土壤中固有的食物網，導致土壤生態系統物質流、能量流和信息流的不暢或者斷裂，直接表現在養分循環和供給能力的降低。該指標能衡量水肥一體化節本增效技術對農藥的依賴程度。計算方法為：單位面積農藥使用量=農藥使用總量/總面積。

單位面積能源消耗量。能源是農業生產的重要投入之一，主要包括各種農機具的燃油消費、加熱照明使用的電能等等，折算成標準煤后進行統一計算。該指標能反應水肥一體化節本增效技術對能源的依賴程度。計算方法為：單位面積能源消耗量=能源投入總量(折算標準煤后)/總面積。

土壤有機質含量。土壤有機質能促進植物的生長發育，改善土壤的物理性質，促進微生物和土壤生物的活動，一般情況下土壤有機質含量與土壤肥力水平呈正相關。該指標能較好的反應水肥一體化節本增效技術對土壤肥力水平的影響。測度方法為：使用標準重鉻酸鉀—硫酸溶液滴定測量。

土壤板結程度。土壤板結會造成土壤的吸水、吸氧及營養物質的吸附能力降低，通透能力的下降使作物根系發育不良，影響農作物的生長發育。該指標為定性指標，能反應水肥一體化節本增效技術對土壤質量的影響，分別為：不板結，輕微板結，中度板結，重度板結，極度板結5個等級。

(3)社會效益指標。社會效益指標是指科技成果對社會安定、協調、健康發展等方面所起的作用于變化的評定指標，結合水肥一體化節本增效技術體系實際情況，提出以下評價指標：

農業勞動生產率。指的是平均每個農業勞動者在單位時間內生產的農產品量或產值，本研究單位時間指年。該指標能反映出新疆棉花水肥一體化節本增效技術對勞動者生產技術水平的提高作用。計算方法為：農業勞動生產率=單位面積農產品總量/單位面積投入的勞動力。

服務體系滿意度。通過問卷調查的方式對當地農民進行抽樣問卷，該指標能反映出當地農民對新疆棉花水肥一體化節本增效技術的接受程度。分別為：滿意，比較滿意，一般，不滿意，極度不滿意5個等級。

培訓指導農民數量。對于農村富余的勞動力來說，掌握先進的技術是促進提高經濟收益的重要途徑，也是促進城鄉發展的內在需求，該指標能較好的反應新技術帶來正面社會影響。

(4)技術進步效益指標。科技成果具有科學性、新穎性、先進性和實用性4個特征，其科學性、新穎性決定了成果的技術含量及對現有理論、方案的突破。而科技成果的技術水平到底有多高，對現有理論或方案的突破到何種程度，需要技術效益指標進行衡量。技術效益指標反映科技成果科學在同領域內所具有的先進性、獨創性，尤其是對該領域及相關領域技術發展的重要性，從而確定其成果的創新價值和理論地位。結合新疆農業生產實際情況，以及水肥一體化節本增效技術的特點，提出從培養基層技術人員數量、技術輻射面積、技術推廣實施難度3個方面對技術進步效益進行評價，其中技術推廣實施難度為定性指標，通過抽樣問卷的方式進行測度，分別為：容易，比較容易，一般，較難、極難5個等級。

1.2.3 模型的構建

根據選出的評價指標，構建出如圖1所示AHP評價模型。

圖1 棉花水肥一體化節本增效技術體系評價的AHP模型Fig.1 AHP model for evaluation of cotton festival efficiency system

在本研究中，邀請國家棉花工程技術研究中心、新疆農業科學院、新疆農業大學、新疆發改委經濟研究院等單位的25位專家對各層次要素的相對權重進行打分，在對每位專家的打分表進行一致性檢驗后有3位專家的判斷矩陣未能通過一致性檢驗，然后根據每位專家的權重計算通過一致性檢驗的22位專家的加權平均值，確定各層次各指標的權重。

由于數據來源計量單位不同，取值范圍變幅大,需要對數據進行標準化處理。本文采用“最小—最大標準化”，公式如下：

(1)

其中土壤鹽漬化程度、土壤肥力、土壤板結程度、服務體系滿意度、技術推廣實施難度、棉花質量品質數據存在定性描述，因此采用賦值法來進行等級劃分。本文采用五級劃分標準，并以均值的三分之一作為間距劃分，等級越高表示對總目標的正向影響越大。最后同樣將數據標準化。將標準化后的數據帶入模型，對棉花水肥一體化節本增效技術體系的綜合效益進行評價。

2 結果與分析

2.1 棉花水肥一體化節本增效技術體系各要素及指標的權重值

根據專家咨詢意見，構造判斷矩陣值，利用yaahp層次分析軟件進行計算，得出結果，其中中間層對總目標的貢獻率如圖2所示。

從計算結果來看，中間層的最大特征值為：W=(0.423 6，0.227，0.227，0.122 3)，綜合權重的一致性檢驗為CR=0.003 9<0.1，說明中間層的權重系數是比較合理的，即經濟效益、社會效益、生態效益、技術進步的權重系數為0.423 6，0.227，0.227，0.122 3。由棉花水肥一體化節本增效技術體系評價系統的權重系數可以看出，該技術的最重要的作用是解決新疆棉花投入高、人工成本持續上升、比較效益不斷下降等經濟問題，隨后帶來的社會效益與生態效益同等重要，由于是實用性技術，帶來的技術進步效益所占權重相對較低。指標層對總目標的貢獻率如圖3所示。

圖2 中間層對總目標的貢獻率Fig.2 Contribution rate of the middle layer to the overall target

圖3 指標層對總目標的貢獻率Fig.3 Contribution rate of the indicator layer to the overall target

從計算結果來看，前4個指標：單位面積產生的經濟效益、農業勞動生產率、技術輻射面積、產出投入比所占權重較大，說明這4個指標對棉花水肥一體化節本增效技術體系效益有重大影響。指標層對中間層的貢獻率如圖4所示。

圖4 指標層對中間層的貢獻率Fig.4 Contribution rate of the indicator layer to the middle layer

從計算結果來看，對經濟效益影響最大的指標是單位面積產生的經濟效益，對生態效益影響最大的指標是水分利用效率，對社會效益影響最大的指標是農業勞動生產率，對技術效益影響最大的指標技術輻射面積。

2.2 棉花水肥一體化節本增效技術適宜性評價

將各評價單元各標準化處理后的數據，結合綜合權重函數表達式，得出總得分表達式：

Z總=0.221 2X1+0.144 6X2+0.087 4X3+0.084 6X4+

0.084 6X5+0.075 6X6+0.058 6X7+0.033 1X8+

0.029 8X9+0.029 8X10+0.029 8X11+0.026 3X12+

0.023 8X13+0.017 5X14+0.017 5X15+

0.014 4X16+0.012 8X17+0.008 6X18

(2)

根據得分表達式計算出綜合得分并排序，見表1。

表1 棉花水肥一體化節本增效技術體系評價與排序Tab.1 Evaluation and sorting of cotton sectional efficiency technology system

博樂的綜合得分最高，說明棉花水肥一體化節本增效技術在博樂具有最好的綜合效益與適應性，隨后是沙灣與瑪納斯，棉花水肥一體化節本增效技術在這兩個地方也具有不錯的效果，相對來說，在阿瓦提、精河、尉犁的效果較差，有待進一步改進，提高在這些地區的適應性。

對中間層進行標準化處理以后，結合綜合權重函數表達式，得到中間層得分表達式：

Z經濟效益=0.522 2X1+0.199 8X2+

0.078 1X3+0.199 8X4

(3)

Z生態效益=0.333 2X5+0.056 3X6+0.037 7X7+

0.131 2X8+0.116X9+0.063 3X10+

0.131 2X11+0.131 2X12

(4)

Z社會效益=0.637X13+0.104 7X14+0.258 3X15

(5)

Z技術效益=0.142 9X16+0.714 3X17+0.142 9X18

(6)

將數據帶入表達式，得出中間層的得分，如圖5所示。

圖5 各地區中間層得分Fig.5 Middle-level scores of every region

從圖5可以看出，經濟效益方面，博樂最好，遠高于其他地區，而尉犁和阿瓦提的經濟效益較低有待遇進一步提升。生態效益方面，瑪納斯最好，精河、博樂、阿瓦提類似，沙灣和尉犁縣的生態效益有待進一步提高。社會效益方面，博樂的最好，沙灣緊隨其后，瑪納斯、精河、尉犁、阿瓦提的社會效益有待進一步提高。技術效益方面，沙灣最好，精河、博樂、尉犁一般，瑪納斯和阿瓦提有待進一步提高。

3 討 論

(1)合理選擇評價指標及控制指標數量是建立棉花水肥一體化節本增效技術體系評價模型的關鍵。各個指標權重將直接影響評價結果，通過AHP(層次分析法)能較好的確定指標權重，通過和標準化處理后的數據結合進行測算后，能較好的解決主觀隨意性，得出較為可靠的得分。

(2)應用層次分析法評價時，能對不同方面的效益進行單排序，因此，可以有針對性地提出改進意見，也可以根據不同地區的定位不同，進行方案調整。

4 結 語

在對農業技術進行綜合評價時，不能單從經濟效益進行考慮，要綜合考量其經濟效益、生態效益、社會效益以及技術進步效益。通過對相關文獻的回顧梳理和對領域內專家的咨詢打分，能有效確定各個指標所占權重，最大程度減少偏差，構建出合理的評價模型。將試驗數據帶入模型，進行計算，得出棉花水肥一體化節本增效技術在博樂市、沙灣縣、瑪納斯縣的綜合效益較好，可以在與這些地區條件類似的地方進行推廣，以期獲得最大的綜合收益。如果單從生態效益、社會效益、和技術效益方面考慮，可以分別考慮在瑪納斯縣、博樂市、沙灣縣地區條件類似的地方進行推廣。