我國玉米生產效率影響因素及提升途徑研究進展

姜宇博 蔣和平 錢春榮 李梁 宮秀杰 李爽 胡月

摘要：為了提高我國玉米生產效率，明確生產效率的主要影響因素，通過對現有文獻研究結果的歸納與分析，得出自然環境、種植規模、機械化水平、播種質量、施肥水平是玉米生產效率的主要影響因素，開展適度規模經營和農機農藝結合是現階段提升我國玉米生產效率的主要途徑。其中，建設新型農業經營主體、加快土地流轉是開展適度規模經營的政策保障;選育適宜機械化種植的品種、合理密植、提高耕地質量和優化施肥方式是農機農藝結合的主要目標。總結現有研究存在的不足，并對我國種植結構調整后玉米生產效率研究進行了展望。

關鍵詞：玉米;生產效率;適度規模經營;農機農藝結合

中圖分類號： F323.3? 文獻標志碼： A? 文章編號：1002-1302（2019）05-0012-04

收稿日期：2017-12-10

基金項目：國家玉米產業技術體系建設項目（編號：CARS-02-40）;國家社會科學基金重大項目（編號：14ZDA041）;黑龍江省農業科技創新工程（編號：2014ZD005）;黑龍江省高等學校合作經濟與現代農業科研團隊項目（編號：2013-590004）。

作者簡介：姜宇博（1985—），男，黑龍江哈爾濱人，碩士，助理研究員，主要從事作物栽培與農業生產效率研究。E-mail：vbojiang2007@163.com。

通信作者：蔣和平，博士，教授，博士生導師，主要從事農業現代化與現代農業發展研究。E-mail：jianghp@caas.cn。

玉米是我國的主要糧食作物，對保障國家糧食安全具有重要作用。由于具有產量高、經濟效益好的特性，近年來我國玉米播種面積逐年增加，玉米生產效率也受到了國內外學者的廣泛關注。本研究在文獻回顧的基礎上，歸納總結我國玉米生產中制約生產效率的主要因素，探索進一步挖掘玉米生產潛力的主要途徑，對提高玉米產量、增加農民收入有重要意義。

1 玉米生產效率影響因素

投入與產出是玉米生產效率的主要評價標準，現有研究結果表明，自然環境、土地規模、農業機械水平、物質水平等是玉米生產效率的重要影響因素。

1.1 自然環境對玉米生產效率的影響

我國地域遼闊，環境復雜，雖然玉米在全國多個省（市、自治區）都有種植，但不同地區的積溫、土壤、水分、光照等自然環境相差較大，對玉米生產效率產生了重要的影響。苗珊珊等按地理位置將我國玉米生產分為北部、中部、南部等3個主產區，不同產區的玉米產量差異明顯[1]。鐘鑫等將我國玉米產區分為北方春玉米區、黃淮海夏玉米區、西南山地玉米區、南方丘陵玉米區、西北灌溉玉米區、青藏高原玉米區等6個部分，并指出北方春玉米區和黃淮海夏玉米區2個核心玉米產區的生產效率更高[2]。在同一省份內，自然環境的不同也會對玉米生產效率產生影響，如黑龍江省的玉米種植區域按積溫水平劃分為6個積溫帶，其中，第一、第二和第三積溫帶的大部分地區玉米產量和種植效益相對較高，是黑龍江省的玉米主產區;第四、第五和第六積溫帶的大部分地區為冷涼地區，玉米產量相對較低[3]。近年來，受全球氣候變暖等自然因素影響，黑龍江省農業生產的積溫帶劃分也發生了一定的變化，季生太等根據積溫的時空變化對黑龍江積溫帶進行了重新劃分，指出氣候變暖導致黑龍江省第一積溫帶覆蓋區域擴大，各積溫帶有明顯的北移現象[4-5]。朱海霞等的研究則對未來黑龍江省積溫做出了預測，指出2021—2050年黑龍江省第一、第二積溫帶面積將不斷擴大，適宜玉米種植的區域將逐漸增多[6]。此外，光照資源也是玉米生產效率的限制因素，王靜等研究指出，黑龍江省三江平原雖與松嫩平原的海倫、克山等地區處于同一積溫帶，但光照資源不如松嫩平原豐富，導致玉米產量較低[7]。此外，降水量、土地肥力等也是影響玉米生產效率的主要自然因素[8-9]。

1.2 種植規模對生產效率的影響

土地規模經營被認為是新階段激發我國“小農經濟”農村土地要素活力，提高農業生產效率的突破口，在我國城鎮化和農業現代化改革的趨勢下，農業生產開展適度規模經營是現代農業發展的必由之路[10]，并已在學術界和政策界達成了基本共識[11]。由于歷史因素和農民主觀意愿等多方面因素制約，目前我國土地流轉還存在較多限制，缺乏市場機制，相關運作不夠規范也導致玉米生產規模小且較為分散，很多農戶仍使用傳統種植方式和低效率的農機進行農業生產，先進農業生產技術難以被廣泛推廣和接受，農戶生產技術水平參差不齊，大馬力、高水平農業機械無法得到合理有效利用，直接導致生產投入成本升高、產出降低[12]。目前，我國玉米核心產區玉米戶均種植面積普遍為1～4 hm2，部分人口較少的農戶種植面積不足1 hm2[13]。土地細碎化問題嚴重、生產的規模效益難以廣泛形成仍是目前我國開展玉米規模經營的重要阻礙，嚴重制約了農業生產效率的提升。

1.3 農業機械水平對玉米生產效率的影響

在玉米實際生產中，機械工作效率要遠高于人工效率，在人力資源成本急劇上升的背景下，機械化水平的提高能夠有效降低生產成本，提高生產效率[14]。隨著農機補貼政策的逐步實施，我國大型農機具數量逐年上升，玉米生產的機械化水平提升明顯。目前，全國部分玉米核心產區已經實現了整地、播種、植保等生產過程的機械化，但收獲機械化程度仍相對較低。主要有以下3個方面原因：（1）收獲機械本身存在一定缺陷，對田間壟距的適應能力較差，果穗損失率高[15]。（2）部分地區因天氣寒冷，無霜期短，玉米主栽品種生育期普遍較長，穗位低、后期脫水速率快、適宜機械化收獲的玉米品種相對較少，在收獲時籽粒含水量普遍在30%以上，不利于機械化收獲和脫粒，增加了籽粒破碎率[16]。（3）由于機械化水平限制，部分地區只能依靠人工進行收獲，但人工收獲與機械收獲在工作效率上存在著較大差距，近年來，勞動力價格的急劇上漲也導致農業生產的人工成本不斷提高，嚴重影響了玉米生產的種植效益與生產效率。

1.4 播種密度與種子質量對生產效率的影響

玉米種子對生產效率的影響主要體現在2個方面，一是播種密度，二是種子價格和質量。隨著農業科技水平的提高和相關科學研究的不斷深入，提高播種密度已經成為增加玉米產量的重要途徑。相關學者對我國和美國的玉米播種密度進行了比較，結果表明，在現有農業生產水平條件下，美國玉米種植密度在普遍在65 000～70 000株/hm2之間，部分地區種植密度達90 000株/hm2以上[17];相對而言，我國玉米種植密度較低，普遍在60 000株/hm2以下[18]。低密度種植的玉米群體難以充分利用光照、水熱和肥料等自然資源，進而對產量造成一定影響。我國玉米種植密度低的原因主要有以下幾點：（1）農民缺乏合理密植意識，在長期的農業生產過程中養成了稀植習慣，并對先進的耕作栽培技術缺乏學習動力[19]。（2）相關農業配套設施水平限制。由于個體農戶從事玉米生產的農機化水平參差不齊，種植密度難以保證。（3）玉米主栽品種更新較慢，缺少高產、耐密且廣泛推廣的主栽新品種，先玉335、鄭單958等已審定多年的玉米品種仍在生產中廣泛使用。（4）田間管理水平較低，難以有效防止和應對密植生產可能帶來的倒伏、空桿、禿尖和病蟲害等問題[20]。

1.5 化肥施用對生產效率的影響

玉米屬高產作物，與其他農作物相比，對土壤養分需求量較大，因此，施加化肥對玉米產量具有一定的促進作用。何萍等對我國北方玉米施肥的產量效應和經濟效益進行了分析，指出氮肥、磷肥、鉀肥對玉米都具有一定的增產效應，氮肥的增產效應最高[21]。但玉米生產對土壤的修復能力有限，時鵬等對玉米連作的土地進行了長期定位試驗，結果表明，玉米連作且施肥單一將破壞土壤微生物的多樣性[22]。目前，我國土地資源已退化嚴重，土壤貧瘠，肥力水平較低，以東北黑土帶為例，有機質含量已從20世紀60～70年代的12%下降至2%以下，80%以上的耕地養分供給不足[23-24]，須依靠大量施用化肥來保證作物產量，增加了生產成本。農民對合理施肥缺乏正確理解，在生產中往往沒有根據作物需肥規律進行肥料施入，而是采取1次性施肥的方式，施肥深度較淺，肥料無法得到合理有效利用。化肥過量施用改變了土壤的理化性質，加速了土壤板結[25]。

2 提高我國玉米生產效率的主要途徑

2.1 開展農業適度規模經營，促進玉米規模化生產

農業的適度規模經營是在現有社會、自然、技術和經濟條件下，通過對土地、人力、設備、資金、技術等生產要素的優化配置和對生產各環節合理組織，適當擴大農業生產的規模，獲得最佳生產效率和種植效益的農業生產經營形式[26-27]。適度規模經營的重點是實現多個生產要素的協同效應，發揮生產要素的最大生產潛力[28]。目前，我國玉米生產經營主體分散，規模效益差，大型農機具利用效率低，開展玉米的適度規模經營已成為必然趨勢。

2.1.1 建設扶持新型農業經營主體 農業規模化生產須要相應農業經營主體的支撐。目前，種糧大戶、家庭農場和現代農機合作社等新型農業經營主體是我國玉米規模化生產的核心。與普通農戶經營相比，新型農業經營主體主要具有以下優勢：（1）生產資料采購數量大，通過批發渠道進行種子、農藥、化肥等生產材料購置，可有效降低物質成本。（2）生產過程統一管理，更具專業化，土地集中連片作業可有效減少農機往來于不同地塊之間所需的燃油費用，大型農機具利用效率更高，有效降低了農機使用成本。（3）享受政策扶持[29-31]。近年來，國家相繼出臺了多項針對新型農業主體的扶持政策，在政策支持、財政支持、金融支持、稅收優惠、農機補貼等方面給予了一定的支持。但目前我國大部分新型農業經營主體仍處于建設初期，應在現有政策的基礎上，積極引導新型農業經營主體開展規范化運營，在生產管理、資金管理和規章制度建設等方面形成完整的管理運行體系，并定期組織人員參加農業生產和農機使用等方面的技術培訓，培養高素質、高水平的職業農民，依靠科技引領現代農業的生產。

2.1.2 健全土地流轉機制 針對我國土地細碎化嚴重的問題，應在尊重農民意愿的基礎上，建立健全農地流轉機制，積極探索有效出路，制定相關政策法規，明確土地流轉規程，保障土地流轉中弱勢群體的利益，加強對土地流轉的監督和管理，為土地的集約化經營創造良好條件[32]。同時，開展多種形式的土地流轉，在土地所有權不變的前提下鼓勵農民以土地入股等形式加入規模化經營的新型農業經營主體。同時積極宣傳規模經營對提升玉米生產效率方面起到了積極作用，使農民能夠認識到參與到規模經營將提升自身收益，并主動參與到土地流轉活動中。同時應完善相關配套設施建設，加快城鎮化進程，為農村剩余勞動力提供多種形式的就業機會，推動土地流轉后農村勞動力轉移、安置與保障工作，提供農民從事非農產業的收入[33]。

2.2 農機農藝結合，進一步提高農業生產水平

在我國農業機械化水平不斷提高的背景下，現代玉米生產需要農機與農藝相結合才能實現生產效率的有效提升。其中，農機是指在農業生產中所使用的相關機械和設備;農藝是指玉米的栽培、育種、土壤管理、施肥、植保等方面的相關技術。在玉米生產中，農機與農藝之間相互作用，農機是農藝技術在田間應用和實施的載體，農機的研發與技術創新目的是達到農藝的實施效果、適應農作物特定生理需要和生長環境。但在實際生產中，農機的技術水平往往難以達到農業生產的目標，這就須要通過改良農藝技術來選育適宜的玉米品種，優化耕作栽培技術，進而調整玉米群體特征，以適應機械化生產[34]。農機與農藝結合的最終目的是為玉米群體的生長創造良好條件，降低生產成本，提高玉米生產的產量和收益[35]。

2.2.1 選育適宜機械化密植的玉米品種 在玉米品種選育過程中，應針對現有農機水平和機械化發展趨勢選育適宜機械播種、收獲的玉米新品種。根據現有農機裝備特點，品種選育時應著重考察以下幾個方面：（1）選育果穗整齊度好的品種。玉米的穗位與果穗大小對機械化收獲有著重要影響，穗位整齊、果穗均勻一致的品種在機械收獲過程中不易被漏收，能夠有效減少機械收獲的損失率。（2）選育后期脫水速率快的品種。由于我國部分玉米主產區在收獲時籽粒含水量較高，導致收割機在收獲時無法直接脫粒，增加了生產的步驟和成本，因此，這些地區應將生育期短、后期灌漿速率和脫水速率快作為玉米育種的主要目標[36-37]。（3）選育耐密和抗倒伏的品種。在玉米加密種植過程中，由于群體間植株個體競爭激烈，常伴隨倒伏現象發生，在影響產量的同時，增加了機械收獲的難度。因此在品種選育時，應重點選育穗位較低、根系發達、莖桿耐彎折、耐穿刺強度高、基部節間粗的玉米品種[38-39]。通過上述適宜機械化生產的品種選育，提高大型農機具利用率，減少生產各環節損失，進而提升玉米整體的生產效率。

2.2.2 合理密植 玉米合理密植是指根據自然資源、品種類型和耕作栽培條件確定單位面積內合理的植株數量，通過增大玉米群體葉面積指數和根系覆蓋范圍，使玉米群體對水、熱、肥料等資源合理利用，從而增大群體的干物質產量[40]。目前，合理密植已成為提高玉米生產效率最為有效的途徑之一[41]。玉米密植生產需因地制宜選擇相應的耕作栽培技術作為技術支撐，在密植生產中應注意以下幾點：（1）選擇耐密性強的品種，能夠適應群體間較為激烈的資源競爭。（2）密度增加量要適度，種植密度應根據當地的土壤、水肥、光照條件來確定[42]。相對而言，地勢平坦、耕層較深、有機質含量高的地塊更適宜玉米密植;而對于土壤貧瘠、地勢低、排水性差或風力較大的區域，應謹慎選擇種植密度，避免造成不必要的減產。（3）選擇適當的耕作栽培方式。根據地區實際條件，可選擇常規種植、“比空”種植或大壟雙行等種植模式[43-44]。（4）提高生產和田間管理水平。通過提高播種質量，保證玉米的出苗率和整齊度;針對病蟲害多發地區，可采用種子包衣技術、合理噴施農藥等措施，增強對病蟲害的防治工作[45];對于株高較高的玉米品種可通過噴施植物生長調節劑等措施降低植株重心，增強玉米植株的抗倒伏能力[46]。

2.2.3 提高耕地質量 目前，我國大部分耕地都已多年未進行深松，土壤耕層變薄，一般只有15 cm左右，形成了堅硬的犁底層，影響玉米根系的生長和植株發育，不利于生產效率的提升[47]。通過機械深松配合施加有機肥等方式可打破犁底層，改善土壤耕層結構，增強土壤的抗旱和蓄水能力，促進玉米根系生長和養分吸收，提高玉米的產量。目前，根據自然環境和現有機械條件，可在春季、夏季、秋季進行深松改土，深松深度一般在30 cm左右。研究表明，秋季收獲后進行深松效果相對較好[48]。

2.2.4 平衡施肥，優化施肥方式 耕地肥力的循環與平衡為玉米的田間生長提供了環境基礎。平衡施肥是根據玉米不同時期對養分的需求，采用合理的肥料調控措施，提高化肥的利用效率，促進玉米的生長[49]。目前，平衡施肥已經成為提高玉米利用效率的重要方式，也是現代農業合理施肥的發展趨勢[50-51]。我國玉米產區應在生產中根據當地自然條件、主栽品種生育期的需肥規律來確定氮、磷、鉀及中量和微量元素的用量、比例及適宜施肥時期，配合施加緩釋肥延長肥料作用時間，避免因化肥過量施用導致的無效成本支出，并減少環境污染，促進農業生產的可持續發展[52]。

3 評述與展望

近年來，隨著我國玉米種植面積的擴大和農業科技水平的提升，關于玉米生產效率的研究逐年增多。已有研究表明，關于玉米生產效率的影響因素，涉及到農業基礎科學、農藝學、土壤學、植物保護學、農業工程、農業經濟等多個學科領域，多種投入、產出因素共同決定了玉米的生產效率。盡管相關研究已取得一定成果，但仍存在一定的不足須進一步完善：（1）針對不同地區、不同自然環境具體的生產效率提升途徑還須進行因地制宜的研究。（2）研究方法較為落后，借助現代生物技術、信息技術、工業技術的研究還相對較少，整體研究水平須進一步提高。隨著我國農業種植結構調整的實施，“鐮刀灣”地區等不適宜玉米生產的區域，玉米種植面積將有所減少，這對我國玉米生產效率的提升將起到積極的促進作用。但由玉米供需形勢帶來的玉米收購價格下降將直接影響到玉米核心產區的農戶種植收益。因此，提升玉米生產效率的研究與應用不能單純依靠基礎理論，還要求政府部門與科研部門、農業技術推廣部門共同努力，進一步制定、完善相關政策、推廣先進農業生產技術、研發先機農業機械、培育優良玉米品種，為玉米生產效率的提升創造良好的環境，實現產學研的有機結合，進而帶動玉米產業的發展。

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