茶園化肥減施增效技術(shù)模式社會經(jīng)濟效果評價
——以閩東綠茶區(qū)為例

冉秦，吳道寧，吳志丹，花文元，羅良國*

（1.中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所，北京 100081；2.福建省農(nóng)業(yè)科學院茶葉研究所，福州 350013；3.國家土壤質(zhì)量福安觀測實驗站，福建 福安355015）

在茶園管理中，施肥是茶園生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)。但茶農(nóng)習慣性施肥使得茶園存在施肥過量、養(yǎng)分投入比例不合理等問題[1-3]，這不僅給茶園造成土壤酸化、面源污染等負面影響[4-5]，而且直接影響了茶葉的品質(zhì)和茶農(nóng)的經(jīng)濟收入。為保障茶產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，保護茶園生態(tài)環(huán)境，“十三五”重點研發(fā)項目設(shè)置了“化學肥料和農(nóng)藥減施增效綜合技術(shù)研發(fā)”專項，包括專門針對茶園而研發(fā)的系列化肥減施增效技術(shù)模式，如控釋肥替代化肥[6]、不同比例有機肥替代化肥[7-8]，以及集成套種技術(shù)[9]等模式。根據(jù)“十四五”規(guī)劃和生態(tài)環(huán)境部、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部聯(lián)合印發(fā)的《農(nóng)業(yè)面源污染治理與監(jiān)督指導實施方案（試行）》要求，為了治理面源污染，全面推進鄉(xiāng)村振興，需深入實施化肥減量行動。為此，有關(guān)茶園化肥減施增效技術(shù)模式的評價和篩選應當加快進程。

茶園化肥減施增效技術(shù)模式在實際生產(chǎn)中是否具有實用性、穩(wěn)定性和可推廣性，能否滿足政府管理部門、社會生產(chǎn)部門以及農(nóng)戶的需求，迫切需要開展科學的評估。部分研究者在評析技術(shù)模式時，多關(guān)注茶葉產(chǎn)量與品質(zhì)，而缺少了對技術(shù)模式所帶來的經(jīng)濟效益的分析[10-11]。馬立鋒等[12]、陳玉真等[13]、周波等[14]在關(guān)注化肥減量的同時，還從茶葉產(chǎn)量、品質(zhì)和經(jīng)濟效益等方面對技術(shù)模式進行了分析和篩選。孟令宇等[15]則針對勐海茶園化肥減施增效技術(shù)模式構(gòu)建了以土壤肥力、水環(huán)境和經(jīng)濟指標為主的指標體系，并應用模糊綜合評價法對其進行了整體評價。現(xiàn)有研究多數(shù)是基于田間試驗效果單獨分析茶葉產(chǎn)量、品質(zhì)、經(jīng)濟效益以及茶園土壤環(huán)境等指標，并未針對不同技術(shù)模式從多維度進行整體評估，且鮮有研究者考慮技術(shù)模式本身以及管理指標。雖然少數(shù)學者構(gòu)建了指標體系并對技術(shù)模式進行了整體評價，但卻忽視了技術(shù)模式應用推廣帶來的社會效益，無疑會影響到技術(shù)模式篩選結(jié)果的科學性和可靠性。

因此，本研究以針對福建省閩東綠茶區(qū)存在的施肥問題而研發(fā)的5 項化肥減施增效技術(shù)模式為評價對象，從技術(shù)特征、經(jīng)濟效益、社會效益、管理和區(qū)域差異5 個層面構(gòu)建指標體系，運用基于專家意見多重相關(guān)性的灰色關(guān)聯(lián)分析模型進行評價排序，以期篩選出可在閩東綠茶區(qū)大規(guī)模推廣的最佳技術(shù)模式，滿足閩東茶農(nóng)技術(shù)需求，深入推進當?shù)鼗蕼p量行動，為農(nóng)戶優(yōu)化茶園施肥及政府進行技術(shù)推廣提供參考和決策依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

閩東泛指福建省東部地區(qū)，包括福州和寧德兩市，閩東綠茶區(qū)茶園化肥減施增效技術(shù)模式試驗區(qū)位于寧德市周寧縣，處于北緯26°53′～27°19′、東經(jīng)119°06′～119°29′（圖1），境內(nèi)多山地丘陵，平均海拔800 m，屬于亞熱帶季風氣候，土壤類型為紅黃壤，試驗區(qū)茶樹品種為福云6 號，茶樹樹齡約40 年，生產(chǎn)茶類主要為綠茶（名優(yōu)綠茶和珠茶）。該地茶農(nóng)習慣施用化肥量偏高，折純總養(yǎng)分量高達915 kg·hm-2，其中折純化學N 為555 kg·hm-2，P2O5為180 kg·hm-2，K2O 為180 kg·hm-2。

圖1 試驗區(qū)位置圖Figure 1 Location of the test zone

1.2 茶園化肥減施增效技術(shù)模式

本研究所評價的技術(shù)模式及相關(guān)參數(shù)由福建省農(nóng)業(yè)科學院茶葉研究所和國家土壤質(zhì)量福安觀測實驗站研究團隊提供。5 種化肥減施增效技術(shù)模式包括施用專用肥模式（模式1）、有機肥料替代部分化肥模式（模式2）、施用脲甲醛復合肥新型肥料模式（模式3）、施用生物炭基肥模式（模式4）、地力改良與施生物炭結(jié)合模式（模式5），各項技術(shù)模式主要集成了新型高效肥料技術(shù)、有機肥替代部分化肥技術(shù)和土壤改良技術(shù)等。由于5 種技術(shù)模式所針對的問題不同、目標不同，因而各模式的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)措施也有所差異，詳見表1、表2。5 種模式施肥方式均采用撒施后旋耕，時間運籌為一基兩追，基肥、春茶追肥和秋茶追肥比例按照40%、30%和30%進行，土壤水分、病蟲害等其他管理措施均保持一致。

表1 5項技術(shù)模式比較Table 1 Comparison of five technical modes

表2 5項技術(shù)模式施肥特征Table 2 Characteristics of fertilization amount of five technical modes

1.3 構(gòu)建技術(shù)模式社會經(jīng)濟效果評價指標體系

在遵循科學性、可比性、系統(tǒng)性、動態(tài)性、層次性、典型性、區(qū)域性等原則的基礎(chǔ)上，綜合考慮技術(shù)可行性、經(jīng)濟可持續(xù)性、社會可接受性等維度，采用文獻綜合研究法，初步構(gòu)建茶園化肥減施增效技術(shù)模式社會經(jīng)濟效果評價指標體系[16-21]，并邀請農(nóng)學、土壤化學、植物營養(yǎng)和農(nóng)業(yè)經(jīng)濟及管理等多個學科的專家，通過多輪討論，對指標體系進行篩選和優(yōu)化，最終確立了包含5 個一級指標、16 個二級指標和38 個三級指標的茶園化肥減施增效技術(shù)模式社會經(jīng)濟效果評價指標體系（表3）。

表3 茶園化肥減施增效技術(shù)模式評價指標體系及釋義Table 3 The evaluation index system and definition of chemical fertilizer application reduction and efficiency improvement technical mode in tea gardens

1.4 茶園化肥減施增效技術(shù)模式的評價模型

在茶園化肥減施增效技術(shù)模式社會經(jīng)濟效果評價指標體系中，每個指標從不同層面反映了一項技術(shù)模式社會經(jīng)濟管理基本特征。而要從總體上和各準則層面測度不同化肥減施增效技術(shù)模式的效果，則需要開展定量化評估。本研究主要借鑒了專家組多重相關(guān)性賦權(quán)法[22]和灰色關(guān)聯(lián)分析法[23-24]，將主觀賦權(quán)和客觀評價結(jié)合起來，形成了基于專家意見多重相關(guān)性的灰色關(guān)聯(lián)分析模型[25]。

1.4.1 專家組多重相關(guān)性賦權(quán)法

專家組多重相關(guān)性賦權(quán)法屬于主觀賦權(quán)方法，是在決策者的經(jīng)驗基礎(chǔ)上，根據(jù)決策者對指標重要性的判斷進行賦權(quán)的一種方法。一般情況下，常采用簡單

的算數(shù)平均法去測度一個指標的最終權(quán)重，存在忽視專家意見的差異性和偏好的不足，導致最終評價結(jié)果不理想。為此，本研究采用了基于專家組多重相關(guān)的賦權(quán)方法，即通過獲取專家組的打分意見，建立權(quán)重（打分）矩陣，然后計算兩個不同專家打分之間的相關(guān)系數(shù)，利用打分意見的相關(guān)性，重新賦予每個指標專家組意見一致的權(quán)重。專家組多重相關(guān)性賦權(quán)法計算步驟如下：

第一步：建立權(quán)重（打分）矩陣。設(shè)指標個數(shù)為n個，由m名專家對各個指標進行打分，獲得m個主觀權(quán)重組合，構(gòu)成權(quán)重（打分）矩陣W：

第二步：計算專家p與專家q之間相關(guān)系數(shù)rpq。綜合計算得出m名專家指標權(quán)重的相關(guān)系數(shù)，相關(guān)系數(shù)范圍為[-1，1]。在正相關(guān)情況下，相關(guān)系數(shù)越大，兩位專家的意見越一致，同時定義他們?yōu)檩^權(quán)威專家；在負相關(guān)情況下，相關(guān)系數(shù)越小，兩位專家意見越相悖，并定義該專家為較不權(quán)威專家。較權(quán)威的專家所賦權(quán)重將在最終的權(quán)重結(jié)果中占有重要地位。

相關(guān)系數(shù)計算公式如下：

第三步：運用SPSS 軟件計算得到各位打分專家的相關(guān)系數(shù)矩陣R。

第四步：對矩陣R進行歸一化處理，然后得到歸一化后的相關(guān)系數(shù)矩陣R′。計算公式如下：

第五步：計算專家加權(quán)權(quán)重矩陣Q：

此時，專家加權(quán)權(quán)重矩陣不具有收斂性，為了獲得收斂矩陣，即獲得一致性的指標賦權(quán)值，需要重復此過程。即每一次將此矩陣作為新的權(quán)重矩陣，重復第二步至第五步的過程，直至得到收斂的權(quán)重結(jié)果。

第六步：求出各個層次指標的最終主觀權(quán)重。計算收斂的加權(quán)權(quán)重矩陣各列的平均值，將平均值進行絕對值歸一化處理，最終得到主觀權(quán)重。為便于計算，將n個子指標的權(quán)重記為列矩陣?。

1.4.2 基于專家意見多重相關(guān)性的灰色關(guān)聯(lián)分析模型

灰色關(guān)聯(lián)分析模型是一種客觀評價法，該方法只計算評價值，而沒有權(quán)重[26]，因此本研究將灰色關(guān)聯(lián)分析法與專家意見多重相關(guān)性賦權(quán)法相結(jié)合，構(gòu)建主客觀結(jié)合的評價模型。具體步驟如下：

第一步：將原始數(shù)據(jù)（t項技術(shù)模式各項指標的實際監(jiān)測數(shù)據(jù)）進行標準化處理，消除量綱差異。逆向指標：

式中：Xij為第i個評價對象的第j項指標值；為評價對象第j項指標的均值；δj為評價對象第j項指標的標準差。

第二步：構(gòu)造比較數(shù)列和參考數(shù)列。以原始數(shù)據(jù)標準化后的數(shù)據(jù)作為比較數(shù)列，并將標準化后的數(shù)據(jù)記為xi（k），比較數(shù)列記為Xi；以標準化后不同技術(shù)下同一指標的最優(yōu)值作為參考數(shù)列，將最優(yōu)值記為x0（k），參考數(shù)列記為X0。

第三步：計算關(guān)聯(lián)系數(shù)，并將關(guān)聯(lián)系數(shù)構(gòu)成矩陣記為E，把規(guī)范化后的數(shù)列與參考數(shù)列進行比較，得出第k個指標的關(guān)聯(lián)系數(shù)：

式中：ρ為分辨系數(shù)，介于0與1之間，一般取值為0.5。

第四步：計算評估數(shù)值矩陣。由關(guān)聯(lián)系數(shù)矩陣E和專家組多重相關(guān)性賦權(quán)法所計算的意見一致的主觀權(quán)重?的乘積得到評估數(shù)值矩陣D：

2 結(jié)果與分析

2.1 基于專家意見多重相關(guān)性指標賦權(quán)結(jié)果

根據(jù)指標體系設(shè)置專家打分表，并邀請了24 位農(nóng)學、土壤化學、植物營養(yǎng)和農(nóng)業(yè)經(jīng)濟及管理等多學科專家進行打分賦權(quán)，采用專家組多重相關(guān)性賦權(quán)法得到最終權(quán)重（表4）?？傮w上看，專家們較為關(guān)注化肥減施增效技術(shù)模式的技術(shù)特征，賦予了技術(shù)特征最高的權(quán)重，36.52%；其次是經(jīng)濟效益，權(quán)重為26.95%，這既是政府所關(guān)心的，更是廣大農(nóng)戶關(guān)心的；再次是社會效益，權(quán)重為21.24%，這是推廣部門和學者共同關(guān)心的，它反映了專家對科技成果推廣率或技術(shù)模式社會需求率的重視程度；管理指標權(quán)重最小，為15.29%，體現(xiàn)了政府層面對技術(shù)成果應用的重視程度。從4 個準則層的分項子指標來看，技術(shù)特征指標中，化肥N農(nóng)學效率和單位種植面積茶青產(chǎn)量的權(quán)重較高；經(jīng)濟效益指標中，與傳統(tǒng)技術(shù)相比單位面積凈增收益的權(quán)重較高；社會效益指標中，專家們比較關(guān)注的是集中連片規(guī)模3 hm2以上采納技術(shù)戶占區(qū)域全部規(guī)模戶比例；管理指標中，是否發(fā)布技術(shù)使用手冊和是否被當?shù)卣{入文件列為主推技術(shù)這2 個子指標被賦予了相對較高的權(quán)重。因本研究待評價的5 種化肥減施增效技術(shù)模式都在同一個區(qū)域開展示范，準則層中體現(xiàn)地域差異的區(qū)域指標不再考慮；同時，5 種技術(shù)模式都沒有單獨的補貼支持，且部分生產(chǎn)投入和茶園管理相同，因此實際監(jiān)測數(shù)據(jù)相同的指標在模型計算中不再考慮。

表4 基于專家組多重相關(guān)性賦權(quán)法的賦權(quán)結(jié)果Table 4 The weighting result based on the method of multiple correlation of expert groups

2.2 基于專家意見多重相關(guān)性的灰色關(guān)聯(lián)分析模型的評價結(jié)果

運用基于專家意見多重相關(guān)性的灰色關(guān)聯(lián)分析模型進行評價，得到5 種化肥減施增效技術(shù)模式應用的社會經(jīng)濟效果綜合評價結(jié)果及排序（表5）。首先，從綜合效果評價得分看，模式2>模式1>模式4>模式3>模式5；其次，從各技術(shù)模式在其技術(shù)特征、經(jīng)濟效益、社會效益和管理4 個準則層面得分來看，不同化肥減施增效技術(shù)模式表現(xiàn)出不同的結(jié)果及差異化排序。

表5 基于專家意見多重相關(guān)性的灰色關(guān)聯(lián)分析模型的評價結(jié)果Table 5 Evaluation results of grey relational analysis model based on multiple correlation of expert opinions

總體上，5 種化肥減施增效技術(shù)模式中，茶農(nóng)一般更關(guān)注技術(shù)的收益回報性、經(jīng)濟性（低成本）和簡易操作性，政府則更關(guān)注技術(shù)應用的社會性與管理的有效性。盡管有機肥替代部分化肥技術(shù)模式（模式2）在技術(shù)特征、社會效益和管理方面都優(yōu)于其他模式（排序都是第一），但其經(jīng)濟效益與農(nóng)戶的期望是有距離的，該模式需要補足收益這個短板，使其更易于推廣應用。專用肥技術(shù)模式（模式1）因技術(shù)特征得分很低，社會效益難免受到影響，若能突破技術(shù)障礙使之更符合農(nóng)戶能力可及的范圍，則會更易于推廣應用。生物炭技術(shù)模式（模式4），除了社會效益指標在5 項技術(shù)模式中排在末尾，其他3 項準則層指標得分都處于第二的位次，若能進一步克服相關(guān)指標反映的不足，未來在茶園生產(chǎn)中會有很大的推廣應用潛力和空間。施用脲甲醛復合肥新型肥料模式（模式3）和地力改良與施生物炭結(jié)合模式（模式5）各準則層指標得分排序相當靠后，說明這2 種模式不僅社會效益和經(jīng)濟效益差強人意，而且技術(shù)特征和管理層面也存在明顯不足，有待深入創(chuàng)新研究，不宜立即推廣應用。

3 討論

采用基于專家意見多重相關(guān)性賦權(quán)與灰色關(guān)聯(lián)分析相結(jié)合的模型評估福建閩東綠茶區(qū)茶園化肥減施增效技術(shù)模式，總體來說，模式1和模式2優(yōu)勢明顯大于其他技術(shù)模式，一方面在于這兩種模式較其他三種能更好地提高茶葉產(chǎn)量和品質(zhì)，另一方面這兩種模式在管理方面得到了當?shù)卣蛯I(yè)力量的支持。茶園化肥減施增效技術(shù)模式能否被農(nóng)戶采納，除了與技術(shù)本身以及技術(shù)所能帶來的各種效益有關(guān)外，還會受到技術(shù)推廣服務形式和推廣力度的影響[27]。陶群山等[28]分析了影響農(nóng)戶采納農(nóng)業(yè)新技術(shù)的因素，發(fā)現(xiàn)政府對新技術(shù)的扶持和宣傳對農(nóng)戶采納新技術(shù)具有顯著的作用。而針對模式3、模式4 和模式5 的劣勢，建議在強化技術(shù)改良與提升茶青產(chǎn)量和產(chǎn)值的同時，加強政府的支持力度，如利用電話、電視、網(wǎng)絡(luò)等現(xiàn)代信息化技術(shù)加大宣傳，派遣專業(yè)技術(shù)人員對茶農(nóng)進行技術(shù)培訓，都是提升茶農(nóng)對這些技術(shù)模式認可和接納非常有效且必要的措施。

有學者統(tǒng)計了茶園施用茶葉專用肥后的茶園產(chǎn)量、產(chǎn)值和肥料投入成本，發(fā)現(xiàn)茶園產(chǎn)值收益顯著提高[29]。本研究中，模式1 具有較好的經(jīng)濟效益，主要源于該技術(shù)模式所帶來的高產(chǎn)值和低成本。但在化肥減量方面，模式1 的化肥N 和化肥總養(yǎng)分量投入雖較當?shù)夭柁r(nóng)習慣施用量減少32%和37%，但其單位面積化肥N 施用量上依然是5 種技術(shù)模式中最高的，達到375 kg·hm-2，直接導致單位面積化肥N投入而獲得的茶青產(chǎn)量稍低于模式2，使其在技術(shù)特征指標一項中處于劣勢。部分學者認為，茶樹專用肥能夠一定程度提高茶葉產(chǎn)量和品質(zhì)，若與有機肥配施或增加其有機質(zhì)含量則更利于發(fā)揮其對茶葉產(chǎn)量和品質(zhì)的提升作用[30-31]。針對模式1還需進一步優(yōu)化茶樹專用肥中氮磷鉀的配比，特別是減N 潛力，以達到穩(wěn)產(chǎn)前提下減少化肥N用量、增加茶園收益的目的。

模式2 作為有機肥替代部分化肥技術(shù)應用模式，其綜合評價得分位列5 項技術(shù)模式之首，值得優(yōu)先普及推廣。然而，雖然有機肥的施用可提高土壤有機質(zhì)含量，改善和豐富土壤微生物群落結(jié)構(gòu)，使土壤養(yǎng)分供給能力增強，促進茶葉產(chǎn)量和質(zhì)量大幅提升[32]，但該模式化肥減量使用所減少的成本并未抵消或降低總生產(chǎn)成本，反而增加了額外支出，尤其是偏高的有機肥成本，導致該模式的單位面積凈增收益遜色于其他模式。黃繼川等[33]在研究有機肥替代技術(shù)中發(fā)現(xiàn)，有機肥用量增加使得有機肥成本升高，再加上當?shù)卣谠搮^(qū)域禁止養(yǎng)殖生豬的政策推高了有機肥價格，使有機肥施用成本進一步增加。因此，在推廣有機肥替代部分化肥技術(shù)模式時，政府需要積極發(fā)揮作用，出臺包容性綠色增長政策，直補茶農(nóng)因采納有機肥替代化肥技術(shù)而額外支出的成本，鼓勵和引導茶農(nóng)科學綠色種植的積極性。

4 結(jié)論

（1）基于我國閩東地區(qū)綠茶生產(chǎn)實際情況，結(jié)合國內(nèi)外學者相關(guān)可持續(xù)農(nóng)業(yè)技術(shù)評價指標篩選研究經(jīng)驗，系統(tǒng)構(gòu)建了針對茶園化肥減施增效技術(shù)模式應用的社會經(jīng)濟效果評價指標體系。該體系雖然與普遍適用或通適的環(huán)保型農(nóng)業(yè)技術(shù)評價指標體系還有較大差距，但仍可為其他作物化肥減施增效技術(shù)應用效果評價指標體系的構(gòu)建提供參考。

（2）利用專家意見多重相關(guān)性的灰色關(guān)聯(lián)分析模型對福建閩東綠茶區(qū)5 種技術(shù)模式應用的社會經(jīng)濟效果進行評估，綜合效果評價得分表現(xiàn)為模式2>模式1>模式4>模式3>模式5。

（3）5 項技術(shù)模式中，模式2，即有機肥替代部分化肥模式最值得推廣，但是因施用有機肥而產(chǎn)生的額外成本，需要政府通過綠色支持政策給予直接補償，以鼓勵茶農(nóng)在生產(chǎn)實踐中持續(xù)應用該技術(shù)模式。

（4）茶園化肥減施增效技術(shù)模式能否被農(nóng)戶采納，除了與技術(shù)本身以及技術(shù)所能帶來的各種效益有關(guān)外，還受到技術(shù)推廣服務形式和推廣力度的影響，建議政府加強對于技術(shù)推廣的支持力度和宣傳力度，積極發(fā)揮政府對良好技術(shù)普及應用的主導作用。