棉花水肥一體化節(jié)本增效技術(shù)綜合效益評價

白 萍，鄧 路,2,3

(1.新疆維吾爾自治區(qū)發(fā)展與改革委員會經(jīng)濟研究院，烏魯木齊 830001；2.中國科學院新疆生態(tài)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(chǎn)區(qū)、重要的棉花生產(chǎn)基地，對保障國家棉花供應(yīng)安全發(fā)揮著重要作用[1]。新疆棉花產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展不僅關(guān)系著我國棉花產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展，也關(guān)系著新疆農(nóng)民增收、穩(wěn)疆興疆[2]。近年來，新疆植棉投入成本持續(xù)增加，比較效益不斷下降，高產(chǎn)田物化投入過高，肥料配比不合理等問題[3,4]，直接影響農(nóng)民增收和植棉積極性，影響新疆棉花產(chǎn)業(yè)持續(xù)健康發(fā)展。大力發(fā)展棉花水肥一體化節(jié)本增效技術(shù)，提高棉花單產(chǎn)水平，降低棉花生產(chǎn)成本，提升棉花經(jīng)濟技術(shù)效益，是提高新疆棉花綜合生產(chǎn)能力，持續(xù)保持棉花生產(chǎn)地位和國家戰(zhàn)略安全的重要途徑[5]。由于棉花水肥一體化節(jié)本增效技術(shù)體系的綜合效益受氣候條件、土壤環(huán)境等多種因素的綜合影響，因此構(gòu)建適合新疆本地的評價指標體系，研究水肥一體化節(jié)本增效技術(shù)體系在不同地區(qū)的適應(yīng)性，對于在更大范圍內(nèi)推廣水肥一體化節(jié)本增效技術(shù)體系有十分重要的意義。在前人研究中，農(nóng)業(yè)技術(shù)評價，是一個由簡單到復雜的發(fā)展過程[6-8]。早期大多采用定性評價的方法[9-12]，優(yōu)點是操作簡單，適用性強，缺點是主觀隨意性較大，缺乏統(tǒng)計檢驗手段。中期大多采用定量分析方法，優(yōu)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(shù)據(jù)質(zhì)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(jié)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(jié)本增效技術(shù)進行評價研究，不能僅僅考慮經(jīng)濟效益，要綜合考慮經(jīng)濟效益、生態(tài)效益、社會效益和技術(shù)進步效益，本研究通過查閱文獻和相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)專家的打分，構(gòu)建出適合本地的棉花水肥一體化節(jié)本增效技術(shù)綜合效益評價模型，并結(jié)合試驗數(shù)據(jù)對水肥一體化節(jié)本增效技術(shù)進行適應(yīng)性評價。并通過合理確定不同指標所占權(quán)重，構(gòu)建合適本地的評價指標體系，對棉花水肥一體化節(jié)本增效技術(shù)的綜合效益進行評價，找出該技術(shù)適宜性較好的地區(qū)，為該技術(shù)在的推廣應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材 料

國內(nèi)外文獻資料收集、整理、加工。南疆棉區(qū)(尉犁縣、阿瓦提縣)、北疆棉區(qū)特早熟、早熟區(qū)(沙灣縣、瑪納斯縣)、北疆棉區(qū)中早熟區(qū)(博樂市、精河縣)3個區(qū)域核心試驗示范基地的實測數(shù)據(jù)以及《新疆維吾爾自治區(qū)農(nóng)牧產(chǎn)品成本收益資料匯編》。

1.2 方 法

選擇合適的評價指標是構(gòu)建評價指標體系的基礎(chǔ)，也是關(guān)鍵的一步。一般要遵循一定的原則，同時基于已有農(nóng)業(yè)技術(shù)評價研究成果，借鑒其相關(guān)評價指標，并結(jié)合社會經(jīng)濟發(fā)展新形勢，初步構(gòu)建評價指標全集，再專家咨詢法對指標體系進行篩選和優(yōu)化，最后確立滿足新疆棉花水肥一體化節(jié)本增效技術(shù)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(nèi)涵，在理論上嚴謹合理，能夠客觀真實地反映農(nóng)業(yè)技術(shù)施用的實際情況，并保證信息來源渠道可靠。

系統(tǒng)性與層次性。農(nóng)業(yè)技術(shù)評價涉及社會經(jīng)濟環(huán)境復合系統(tǒng)，具有復雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，各個系統(tǒng)間相互影響和制約，需要選取指標間能夠相互聯(lián)系的不同層次的指標，以能夠滿足橫向上反映不同側(cè)面、縱向上反映不同包含關(guān)系，各層相互銜接。

動態(tài)性與穩(wěn)定性。設(shè)計的一些指標會隨著社會、經(jīng)濟發(fā)展推移發(fā)生變化，需要進行動態(tài)調(diào)整；但在一定時期內(nèi)，指標涉及內(nèi)容還應(yīng)保持相對穩(wěn)定，便于分析農(nóng)業(yè)技術(shù)的實施效果并預測發(fā)展趨勢。

可行性與可操作性。要盡可能地選取數(shù)據(jù)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(yīng)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(nóng)業(yè)技術(shù)的綜合評價一般是從經(jīng)濟角度出發(fā)，根據(jù)農(nóng)業(yè)技術(shù)應(yīng)用的自身特性，對技術(shù)的經(jīng)濟效益、社會效益及生態(tài)效益進行全面評價。本研究在對在對各類相關(guān)文獻進行梳理回顧、領(lǐng)域內(nèi)專家多方咨詢、綜合考慮數(shù)據(jù)獲取情況之后，發(fā)現(xiàn)新疆棉花水肥一體化節(jié)本增效技術(shù)除了具有傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)活動所具有的經(jīng)濟效益、生態(tài)效益、社會效益以外，還具有一定創(chuàng)新性與技術(shù)帶動性，因此將技術(shù)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(jīng)濟效益指標。人類進行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是一項經(jīng)濟活動，取得經(jīng)濟效益的最大化是從事農(nóng)業(yè)活動的主要目的之一。對農(nóng)業(yè)技術(shù)進行經(jīng)濟效益分析和評價，國內(nèi)外學者提出過許多有實用價值或參考意義的指標?？紤]到新疆棉花水肥一體化節(jié)本增效技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及特點，提出如下評價指標：

單位面積產(chǎn)生的經(jīng)濟效益。反應(yīng)棉花水肥一體化節(jié)本增效技術(shù)對空間利用效率的促進作用。計算方法為：單位面積產(chǎn)生的經(jīng)濟效益=單位面積總收入-單位面積總支出。

產(chǎn)出投入比。反應(yīng)棉花水肥一體化節(jié)本增效技術(shù)的資金使用效率和投資回報率。計算方法為：產(chǎn)出投入比=總收入/總支出×100%。

單位面積產(chǎn)量。經(jīng)濟收益密切相關(guān)，反應(yīng)棉花水肥一體化節(jié)本增效技術(shù)對棉花產(chǎn)量的促進和增加作用。計算方法為：單位面積產(chǎn)量=總產(chǎn)量/總面積。

單位投資農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量。反應(yīng)棉花水肥一體化節(jié)本增效技術(shù)對資金利用效率。計算方法為：單位投資產(chǎn)生農(nóng)產(chǎn)品總量=農(nóng)產(chǎn)品總量/農(nóng)業(yè)總投入。

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

水分利用效率。反應(yīng)棉花水肥一體化節(jié)本增效技術(shù)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(chǎn)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(fā)或被土壤固定而成為作物不可利用的形態(tài)。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(huán)境條件、施肥數(shù)量、施肥方法及施肥時期等。該指標能反應(yīng)棉花水肥一體化節(jié)本增效技術(shù)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(chǎn)量/總施肥量。

單位面積肥料使用量。目前國內(nèi)大多存在化肥使用過量的情況，過量使用化肥會產(chǎn)生土壤酸化、重金屬含量增加、有機質(zhì)單一等不良后果。該指標能反應(yīng)棉花水肥一體化節(jié)本增效技術(shù)對肥料用量的優(yōu)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(nóng)業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常會使用一些塑料制品，主要是農(nóng)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(zhì)量惡化等一系列不良后果，該指標能反應(yīng)棉花水肥一體化節(jié)本增效技術(shù)對塑料產(chǎn)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(nóng)藥使用量。大量使用農(nóng)藥會破壞土壤中固有的食物網(wǎng)，導致土壤生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)流、能量流和信息流的不暢或者斷裂，直接表現(xiàn)在養(yǎng)分循環(huán)和供給能力的降低。該指標能衡量水肥一體化節(jié)本增效技術(shù)對農(nóng)藥的依賴程度。計算方法為：單位面積農(nóng)藥使用量=農(nóng)藥使用總量/總面積。

單位面積能源消耗量。能源是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要投入之一，主要包括各種農(nóng)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(tǒng)一計算。該指標能反應(yīng)水肥一體化節(jié)本增效技術(shù)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(zhì)含量。土壤有機質(zhì)能促進植物的生長發(fā)育，改善土壤的物理性質(zhì)，促進微生物和土壤生物的活動，一般情況下土壤有機質(zhì)含量與土壤肥力水平呈正相關(guān)。該指標能較好的反應(yīng)水肥一體化節(jié)本增效技術(shù)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(jié)程度。土壤板結(jié)會造成土壤的吸水、吸氧及營養(yǎng)物質(zhì)的吸附能力降低，通透能力的下降使作物根系發(fā)育不良，影響農(nóng)作物的生長發(fā)育。該指標為定性指標，能反應(yīng)水肥一體化節(jié)本增效技術(shù)對土壤質(zhì)量的影響，分別為：不板結(jié)，輕微板結(jié)，中度板結(jié)，重度板結(jié)，極度板結(jié)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(xié)調(diào)、健康發(fā)展等方面所起的作用于變化的評定指標，結(jié)合水肥一體化節(jié)本增效技術(shù)體系實際情況，提出以下評價指標：

農(nóng)業(yè)勞動生產(chǎn)率。指的是平均每個農(nóng)業(yè)勞動者在單位時間內(nèi)生產(chǎn)的農(nóng)產(chǎn)品量或產(chǎn)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(jié)本增效技術(shù)對勞動者生產(chǎn)技術(shù)水平的提高作用。計算方法為：農(nóng)業(yè)勞動生產(chǎn)率=單位面積農(nóng)產(chǎn)品總量/單位面積投入的勞動力。

服務(wù)體系滿意度。通過問卷調(diào)查的方式對當?shù)剞r(nóng)民進行抽樣問卷，該指標能反映出當?shù)剞r(nóng)民對新疆棉花水肥一體化節(jié)本增效技術(shù)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(nóng)民數(shù)量。對于農(nóng)村富余的勞動力來說，掌握先進的技術(shù)是促進提高經(jīng)濟收益的重要途徑，也是促進城鄉(xiāng)發(fā)展的內(nèi)在需求，該指標能較好的反應(yīng)新技術(shù)帶來正面社會影響。

(4)技術(shù)進步效益指標?？萍汲晒哂锌茖W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(shù)含量及對現(xiàn)有理論、方案的突破。而科技成果的技術(shù)水平到底有多高，對現(xiàn)有理論或方案的突破到何種程度，需要技術(shù)效益指標進行衡量。技術(shù)效益指標反映科技成果科學在同領(lǐng)域內(nèi)所具有的先進性、獨創(chuàng)性，尤其是對該領(lǐng)域及相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的重要性，從而確定其成果的創(chuàng)新價值和理論地位。結(jié)合新疆農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實際情況，以及水肥一體化節(jié)本增效技術(shù)的特點，提出從培養(yǎng)基層技術(shù)人員數(shù)量、技術(shù)輻射面積、技術(shù)推廣實施難度3個方面對技術(shù)進步效益進行評價，其中技術(shù)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(gòu)建

根據(jù)選出的評價指標，構(gòu)建出如圖1所示AHP評價模型。

圖1 棉花水肥一體化節(jié)本增效技術(shù)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(shù)研究中心、新疆農(nóng)業(yè)科學院、新疆農(nóng)業(yè)大學、新疆發(fā)改委經(jīng)濟研究院等單位的25位專家對各層次要素的相對權(quán)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(jù)每位專家的權(quán)重計算通過一致性檢驗的22位專家的加權(quán)平均值，確定各層次各指標的權(quán)重。

由于數(shù)據(jù)來源計量單位不同，取值范圍變幅大,需要對數(shù)據(jù)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(jié)程度、服務(wù)體系滿意度、技術(shù)推廣實施難度、棉花質(zhì)量品質(zhì)數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)標準化。將標準化后的數(shù)據(jù)帶入模型，對棉花水肥一體化節(jié)本增效技術(shù)體系的綜合效益進行評價。

2 結(jié)果與分析

2.1 棉花水肥一體化節(jié)本增效技術(shù)體系各要素及指標的權(quán)重值

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

從計算結(jié)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(quán)重的一致性檢驗為CR=0.003 9<0.1，說明中間層的權(quán)重系數(shù)是比較合理的，即經(jīng)濟效益、社會效益、生態(tài)效益、技術(shù)進步的權(quán)重系數(shù)為0.423 6，0.227，0.227，0.122 3。由棉花水肥一體化節(jié)本增效技術(shù)體系評價系統(tǒng)的權(quán)重系數(shù)可以看出，該技術(shù)的最重要的作用是解決新疆棉花投入高、人工成本持續(xù)上升、比較效益不斷下降等經(jīng)濟問題，隨后帶來的社會效益與生態(tài)效益同等重要，由于是實用性技術(shù)，帶來的技術(shù)進步效益所占權(quán)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(jié)果來看，前4個指標：單位面積產(chǎn)生的經(jīng)濟效益、農(nóng)業(yè)勞動生產(chǎn)率、技術(shù)輻射面積、產(chǎn)出投入比所占權(quán)重較大，說明這4個指標對棉花水肥一體化節(jié)本增效技術(shù)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(jié)果來看，對經(jīng)濟效益影響最大的指標是單位面積產(chǎn)生的經(jīng)濟效益，對生態(tài)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(nóng)業(yè)勞動生產(chǎn)率，對技術(shù)效益影響最大的指標技術(shù)輻射面積。

2.2 棉花水肥一體化節(jié)本增效技術(shù)適宜性評價

將各評價單元各標準化處理后的數(shù)據(jù)，結(jié)合綜合權(quán)重函數(shù)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(jù)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(jié)本增效技術(shù)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(jié)本增效技術(shù)在博樂具有最好的綜合效益與適應(yīng)性，隨后是沙灣與瑪納斯，棉花水肥一體化節(jié)本增效技術(shù)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(qū)的適應(yīng)性。

對中間層進行標準化處理以后，結(jié)合綜合權(quán)重函數(shù)表達式，得到中間層得分表達式：

Z經(jīng)濟效益=0.522 2X1+0.199 8X2+

0.078 1X3+0.199 8X4

(3)

Z生態(tài)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(shù)效益=0.142 9X16+0.714 3X17+0.142 9X18

(6)

將數(shù)據(jù)帶入表達式，得出中間層的得分，如圖5所示。

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

從圖5可以看出，經(jīng)濟效益方面，博樂最好，遠高于其他地區(qū)，而尉犁和阿瓦提的經(jīng)濟效益較低有待遇進一步提升。生態(tài)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(tài)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(shù)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(shù)量是建立棉花水肥一體化節(jié)本增效技術(shù)體系評價模型的關(guān)鍵。各個指標權(quán)重將直接影響評價結(jié)果，通過AHP(層次分析法)能較好的確定指標權(quán)重，通過和標準化處理后的數(shù)據(jù)結(jié)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(yīng)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(jù)不同地區(qū)的定位不同，進行方案調(diào)整。

4 結(jié) 語

在對農(nóng)業(yè)技術(shù)進行綜合評價時，不能單從經(jīng)濟效益進行考慮，要綜合考量其經(jīng)濟效益、生態(tài)效益、社會效益以及技術(shù)進步效益。通過對相關(guān)文獻的回顧梳理和對領(lǐng)域內(nèi)專家的咨詢打分，能有效確定各個指標所占權(quán)重，最大程度減少偏差，構(gòu)建出合理的評價模型。將試驗數(shù)據(jù)帶入模型，進行計算，得出棉花水肥一體化節(jié)本增效技術(shù)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(qū)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(tài)效益、社會效益、和技術(shù)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(qū)條件類似的地方進行推廣。