稻秸行間集覆寬窄行播種技術下小麥經濟效益和碳效率分析

韓 笑，張 晉，石 呂，薛亞光，劉旭杰，單海勇，劉 建

（江蘇沿江地區農業科學研究所，江蘇南通 226001）

江蘇省糧食生產以稻麥兩熟輪作為主，小麥常年種植面積在220 萬hm2左右，稻茬麥占全省小麥總面積的70%以上，其中淮河以南地區稻茬麥占比高達82%[1]，稻茬麥生產水平的高低直接關系到全省小麥生產與可持續發展[2]。稻秸還田作為稻秸稈資源利用的主要方式之一，是一項提高農田固碳能力、維持糧食安全和實現低碳沃土的重要措施[3]。但是，前茬水稻機械收獲后，大量水稻秸稈覆集于地表，加上田面高低不平且稻秸還田后不易腐熟和被利用，易出現土壤孔隙度增加、水分分布不均、土壤碳氮比失調等問題，導致小麥出苗率明顯降低、基本苗數減少，影響小麥出苗均勻性[4-6]。為了提高稻茬小麥出苗質量及苗體素質，前人圍繞不同稻秸還田方式開展了大量的研究[7-9]。研究發現，免耕方式下，小麥出苗后會覆蓋一層厚厚的稻草，麥苗無光照時間延長，部分麥苗無法沖破秸稈的覆蓋，會出現苗弱、苗黃現象[10]。現行推廣的切碎勻鋪耕翻或旋耕滅茬埋草機械化還田方式下，普遍存在碎秸、勻鋪不到位的問題，且秸稈富集于淺層易造成土壤疏松，影響麥苗根系發育，同時小麥的抗旱性和抗寒性也會減弱，最終導致麥苗瘦弱且枯黃[11]。由此可見，生產上主流翻耕、旋耕和覆蓋還田均難以輕松、安全實現稻秸稈全量就地還田。

經過多年的研究，本團隊提出了小麥稻秸行間集覆寬窄行播種技術。該技術特征為在前茬水稻秸稈全量粉碎還田后，利用清分秸稈的裝置，可以將地表的殘茬、秸稈等集中覆蓋到寬行（空幅帶，30 cm），同時在窄行（苗帶，15 cm）形成一片潔凈的小環境進行施肥、旋耕、播種及鎮壓[12]。目前生產上小麥多為撒播或等行距條播，后期封行早，田間遮蔽，往往不利于機械作業。相較于等行距種植，寬窄行種植方式可以擴大行間距，通風透氣好，有效解決小麥超高產栽培中群體結構的不協調、田間遮蔽、后期易倒伏、早衰等難題，實現增產增效[13]。前人將稻秸行間集覆寬窄行播種、稻秸覆蓋還田播種以及淺旋耕還田播種相比較，結果表明：稻秸行間集覆寬窄行播種能顯著提高小麥出苗率和麥苗素質，減少低溫下苗期小麥凍害率，一定程度上有利于小麥增產[14-15]。此外，前人研究發現，適宜的還田措施對提高小麥碳效率和經濟效益也具有不可忽視的作用[16]。

在機械化作業方面，近年來，隨著中型一體化播種機械的發展與推廣，耕作+播種越來越多地整合在一臺播種機械中；此外，不同耕作機械正結合播種機械一同應用以實現小麥高產高效生產。依托小麥稻秸行間集覆寬窄行播種技術，本團隊與農機廠合作研制出配套機具“2BFGK12（6）260 型全秸稈茬地潔區旋耕智能施肥播種機”，可完全實現“潔茬—播種—施肥—覆土—鎮壓—開溝”一體化操作。當前，該技術和配套機具已在如東縣現代農業產業示范園內示范推廣，推廣面積超過了66.67 hm2。為了考察小麥稻秸行間集覆寬窄行播種技術與傳統技術相比是否有優勢，本研究通過實地調研的方法比較了園區內技術示范戶和非示范戶種植稻茬麥的成本、經濟效益和碳效率，為進一步推廣小麥稻秸行間集覆寬窄行播種技術提供依據。

1 研究方法

1.1 調研內容

園區內接受調研的技術示范戶與非示范戶種植小麥的時間為2021 年11 月10 日至20 日，調研時間段為2021 年11 月—2022 年5 月麥季。調研對象為如東縣現代農業產業示范園內采用稻秸行間集覆寬窄行播種技術及配套機具“2BFGK12（6）260型全秸稈茬地潔區旋耕智能施肥播種機”種植小麥且種植面積在3.33 hm2以上的5 戶示范戶（T1—T5），以及園區內采用旋耕播種施肥一體機（CK1）、雙鏵犁-圓盤耙-旋耕播種施肥一體機（CK2）和不帶開溝的播種施肥一體機（CK3）種植小麥的3 戶非示范戶，種植面積均在3.33 hm2以上。不同機械的作業流程見表1。

表1 機械耕播方式作業流程

在小麥生長關鍵生育期，本課題組通過實地考察調研的方式向園區內技術示范戶和非示范戶調研如下兩部分內容：固定資產投資情況和投入產出情況，主要包括農戶在生產過程中所用到的農業機械情況以及稻茬麥全生產環節的各要素投入情況。

1.2 相關指標說明

1.2.1 生產成本。本文中稻茬麥生產的成本核算主要包括人工、物資和機械成本3 部分。人工成本指生產過程中直接使用的勞動力成本，包括家庭用工折價和雇工費用2 部分。家庭用工主要為農戶家庭成員，在本文中不計為用工數。物質成本包括在生產過程中直接消耗的各種農業生產資料的費用，包括種子、化肥和農藥。機械成本包括機械作業和農機燃料2 部分。

1.2.2 經濟效益。

凈收益（元/667 m2）=總收入-總成本；

總成本（元/667 m2）=人工成本+物資成本+機械作業成本；

總產值（元/667 m2）=籽粒產量×小麥單價。

說明：據調研，2022 年如東縣當地小麥收購單價為2.7 元/kg。物資成本中，由于農戶種植的小麥品種有差異，本文中的小麥種子單價按均值計算，計4.3 元/kg，普通尿素（純N 質量分數為46%）單價為2.2 元/kg，三元復合肥（純N、P2O5、K2O 質量分數均為15%）單價為2.5 元/kg。

此外，本文還選取了勞動生產率和銷售利潤率作為經濟效益指標。勞動生產率是指勞動者在單位勞動時間內所生產產品的產值，本文用單位勞動力生產的平均稻茬麥產值表示；銷售利潤率是指利潤與銷售收入的比值，本文用稻茬麥凈收益與總產值的比值表示。

1.2.3 碳投入量計算。碳投入總量=農田碳投入量+作物碳投入量。農田碳投入量是指稻茬麥生產過程中由種子、化肥、農藥等資源以及機械、人力等農田管理所產生的碳投入量總和。種子的碳投入量由播種量和種子碳排放系數估算，冬小麥的種子碳排放系數為0.11 kg/kg[17-18]；化肥碳投入量由施肥量和肥料碳排放系數估算，復合肥和尿素的碳排放系數分別為0.90 和1.74 kg/kg[17-18]；農藥碳投入量由農藥施用量和農藥碳排放系數估算，農藥的碳排放系數為4.93 kg/kg[17-18]；機械碳投入量由耕地、播種、收獲等農機耗油量和農機柴油碳排放系數估算，農機柴油碳排放系數為2.63 kg/L[17-18]。人工勞作產生的碳排放由稻茬麥生產用工數和人工碳排放系數估算，人工碳排放系數為0.92 kg/d[17-18]。

作物碳投入量由作物秸稈、殘渣、根系和根系分泌物4 部分的生物量按一定的比值換算得來。小麥秸稈含碳率為42.5%[19]，小麥殘茬和根系生物量分別約為秸稈生物量的10%和23%，小麥根系分泌物的碳投入量與根系碳投入量相當[20]。此外，根據江蘇省發展與改革委員會統計得出2021 年11 月至2022 年5 月江蘇柴油平均價格為7.59 元/L。

1.2.4 農田碳效率計算。碳生產效率=小麥籽粒含碳量/碳投入量。其中：籽粒含碳量通過籽粒產量和籽粒含碳率估算，小麥籽粒的含碳率為48%。碳生產效率用于衡量生產中投入單位數量碳所形成作物籽粒的生產效率。

1.3 數據分析

本試驗的有關數據采用Excel 2013 進行處理，用SPSS 16.0 軟件進行統計分析和差異顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1 成本投入情況

由表2 可知，技術示范戶生產稻茬麥總成本為611.49 元/667 m2，比非示范戶節約60.61 元/667 m2，2 者總成本存在均值差異，但無統計學意義。根據計算可知，技術示范戶在稻茬麥生產上平均投入1.90 工/667 m2，非示范戶平均投入2.33 工/667 m2。從人工成本看，技術示范戶在稻茬麥生產上平均人工數和人工費的投入分別比非示范戶減少0.43 工/667 m2、29.83 元/667 m2，2 者在人工投入數量與人工花費方面雖有差異但無統計學意義。從物資成本看，技術示范戶在稻茬麥生產上種子、肥料和農藥投入分別為80.41、130.58 和52.60 元/667 m2，其中：種子和肥料投入成本分別比非示范戶減少2.01和4.07 元/667 m2，2 者在種子和肥料投入成本方面雖然存在均值差異，但無統計學意義；農藥投入較非示范戶增加了5.90 元/667 m2，2 者農藥成本存在均值差異，但無統計學意義。從機械成本看，技術示范戶在稻茬麥生產上的機械成本為184.40 元/667 m2，比非示范戶減少30.60 元/667 m2，2 者機械成本存在均值差異，但無統計學意義。

表2 技術示范戶與非示范戶投入產出的組間均值差異檢驗

2.2 經濟效益

由表3 可知，技術示范戶稻茬麥產量達到了483.86 kg/667 m2，產值達到了1 306.41 元/667 m2，分別較非示范戶增加19.69 kg/667 m2、53.61 元/667 m2。另外，技術示范戶生產稻茬麥的凈收益為694.92 元/667 m2，高于非示范戶114.22 元/667 m2，2 者均值差異具有統計學意義。從勞動生產率來看，技術示范戶的勞動生產率為758.75 元/（人·667 m2），是非示范戶的1.36 倍，2 者勞動生產率的均值存在差異，但無統計學意義。從銷售利潤率來看，技術示范戶的銷售利潤率為53.27%，是非示范戶的1.15倍，2 者均值差異具有統計學意義。

表3 技術示范戶與非示范戶經濟效益的組間均值差異檢驗

2.3 農田碳效率評估

2.3.1 碳投入量。由表4 可知，技術示范戶種植稻茬麥使用種子、尿素、機械和人工的碳投入量分別較非示范戶減少了0.05、3.22、3.67 和0.4 kg/667 m2，2者機械碳投入量均值差異具有統計學意義，種子、尿素和人工碳投入量均值雖然存在差異，但無統計學意義。技術示范戶種植稻茬麥使用農藥的碳投入量較非示范戶增加了0.07 kg/667 m2，2 者均值雖然存在差異，但無統計學意義。技術示范戶和非示范戶使用復合肥的碳投入量沒有差異。技術示范戶種植稻茬麥農田碳投入量為69.88 kg/667 m2，較非示范戶減少了7.26 kg/667 m2，2 者農田碳投入量均值雖然存在差異，但均無統計學意義。此外，技術示范戶種植稻茬麥的秸稈、殘渣、根系、根系分泌物以及總的作物碳投入量較非示范戶均有一定程度的降低，但均無統計學意義。

表4 技術示范戶與非示范戶農田碳投入量的組間均值差異檢驗

2.3.2 農田碳生產效率。由表5 可知，技術示范戶種植稻茬麥碳總投入量為358.84 kg/667 m2，較非示范戶減少了14.29 kg/667 m2；籽粒碳產出量為232.25 kg/667 m2，較非示范戶增加了17.96 kg/667 m2。技術示范戶種植的稻茬麥碳生產效率為0.65 kg/kg，與非示范戶相比提高了14.04%。結合組間均值差異數據可知，技術示范戶與非示范戶碳總投入量、籽粒碳產出量和碳生產效率的均值差異均無統計學意義。

3 討論與結論

本文通過實地調研的方式調研了如東縣現代農業產業示范園內8 家稻茬麥種植戶，比較了稻秸行間集覆寬窄行播種技術與傳統播種技術下農戶的生產成本，分析該技術下農戶的經濟效益以及勞動生產率、銷售利潤率兩大指標的差異，得出以下結果：稻秸行間集覆寬窄行播種技術下農戶生產單季稻茬麥的總成本為611.49 元/667 m2，比非示范戶節約60.61 元/667 m2；凈收益為694.92 元/667 m2，高于非示范戶114.22 元/667 m2，經濟效益得到顯著提高。技術示范戶種子和肥料投入較非示范戶均有明顯的降低，分別減少2.01 和4.07 元/667 m2，這可能是由于技術示范戶種植小麥時采用了開溝施肥播種一體作業，保證了精準施肥和精準用種[21]。技術示范戶的人工成本比非示范戶減少0.43 工/667 m2，有較大程度降低；產量較非示范戶增加19.69 kg/667 m2，勞動生產率和銷售利潤率分別是非示范戶的1.36 倍、1.15 倍，均有較大程度的提高，這是因為“潔茬—播種—施肥—覆土—鎮壓—開溝”一體化操作減少了人工投入，標準化的機械生產不僅能夠降低生產成本，而且能夠保障產出，從而使經濟效益得到較大提升[22]。

碳投入量和產量的不同能夠影響農田生產的碳效率[23]。本研究發現，農戶采用稻秸行間集覆寬窄行播種技術種植小麥的農田碳生產效率為0.65 kg/kg，較非示范戶提高了14.04%。結合2 者碳投入量和籽粒碳產出量的比較，可以直觀看出技術示范戶的農藥碳投入量和機械碳投入量較非示范戶顯著降低，因而碳總投入量有明顯降低，較非示范戶減少了14.29 kg/667 m2，且小麥產量較非示范戶也有較大程度的提高。盡管本次調研中，2 者并沒有表現出顯著的差異，可能在于樣本量偏少，但根據變化趨勢預計，技術示范戶種植稻茬麥的農田碳效率高于非示范戶是合理的。

綜上，推廣稻秸行間集覆寬窄行播種技術有利于減少小麥種植成本，促進經濟效益和碳效率的協同提高。