稻秸行間集覆寬窄行播種技術(shù)下小麥經(jīng)濟(jì)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(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，江蘇南通 226001）

江蘇省糧食生產(chǎn)以稻麥兩熟輪作為主，小麥常年種植面積在220 萬(wàn)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(qū)稻茬麥占比高達(dá)82%[1]，稻茬麥生產(chǎn)水平的高低直接關(guān)系到全省小麥生產(chǎn)與可持續(xù)發(fā)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(xiàng)提高農(nóng)田固碳能力、維持糧食安全和實(shí)現(xiàn)低碳沃土的重要措施[3]。但是，前茬水稻機(jī)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(xiàn)土壤孔隙度增加、水分分布不均、土壤碳氮比失調(diào)等問(wèn)題，導(dǎo)致小麥出苗率明顯降低、基本苗數(shù)減少，影響小麥出苗均勻性[4-6]。為了提高稻茬小麥出苗質(zhì)量及苗體素質(zhì)，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(fā)現(xiàn)，免耕方式下，小麥出苗后會(huì)覆蓋一層厚厚的稻草，麥苗無(wú)光照時(shí)間延長(zhǎng)，部分麥苗無(wú)法沖破秸稈的覆蓋，會(huì)出現(xiàn)苗弱、苗黃現(xiàn)象[10]。現(xiàn)行推廣的切碎勻鋪耕翻或旋耕滅茬埋草機(jī)械化還田方式下，普遍存在碎秸、勻鋪不到位的問(wèn)題，且秸稈富集于淺層易造成土壤疏松，影響麥苗根系發(fā)育，同時(shí)小麥的抗旱性和抗寒性也會(huì)減弱，最終導(dǎo)致麥苗瘦弱且枯黃[11]。由此可見，生產(chǎn)上主流翻耕、旋耕和覆蓋還田均難以輕松、安全實(shí)現(xiàn)稻秸稈全量就地還田。

經(jīng)過(guò)多年的研究，本團(tuán)隊(duì)提出了小麥稻秸行間集覆寬窄行播種技術(shù)。該技術(shù)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(shí)在窄行（苗帶，15 cm）形成一片潔凈的小環(huán)境進(jìn)行施肥、旋耕、播種及鎮(zhèn)壓[12]。目前生產(chǎn)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(jī)械作業(yè)。相較于等行距種植，寬窄行種植方式可以擴(kuò)大行間距，通風(fēng)透氣好，有效解決小麥超高產(chǎn)栽培中群體結(jié)構(gòu)的不協(xié)調(diào)、田間遮蔽、后期易倒伏、早衰等難題，實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)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(jié)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(zhì)，減少低溫下苗期小麥凍害率，一定程度上有利于小麥增產(chǎn)[14-15]。此外，前人研究發(fā)現(xiàn)，適宜的還田措施對(duì)提高小麥碳效率和經(jīng)濟(jì)效益也具有不可忽視的作用[16]。

在機(jī)械化作業(yè)方面，近年來(lái)，隨著中型一體化播種機(jī)械的發(fā)展與推廣，耕作+播種越來(lái)越多地整合在一臺(tái)播種機(jī)械中；此外，不同耕作機(jī)械正結(jié)合播種機(jī)械一同應(yīng)用以實(shí)現(xiàn)小麥高產(chǎn)高效生產(chǎn)。依托小麥稻秸行間集覆寬窄行播種技術(shù)，本團(tuán)隊(duì)與農(nóng)機(jī)廠合作研制出配套機(jī)具“2BFGK12（6）260 型全秸稈茬地潔區(qū)旋耕智能施肥播種機(jī)”，可完全實(shí)現(xiàn)“潔茬—播種—施肥—覆土—鎮(zhèn)壓—開溝”一體化操作。當(dāng)前，該技術(shù)和配套機(jī)具已在如東縣現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)示范園內(nèi)示范推廣，推廣面積超過(guò)了66.67 hm2。為了考察小麥稻秸行間集覆寬窄行播種技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)相比是否有優(yōu)勢(shì)，本研究通過(guò)實(shí)地調(diào)研的方法比較了園區(qū)內(nèi)技術(shù)示范戶和非示范戶種植稻茬麥的成本、經(jīng)濟(jì)效益和碳效率，為進(jìn)一步推廣小麥稻秸行間集覆寬窄行播種技術(shù)提供依據(jù)。

1 研究方法

1.1 調(diào)研內(nèi)容

園區(qū)內(nèi)接受調(diào)研的技術(shù)示范戶與非示范戶種植小麥的時(shí)間為2021 年11 月10 日至20 日，調(diào)研時(shí)間段為2021 年11 月—2022 年5 月麥季。調(diào)研對(duì)象為如東縣現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)示范園內(nèi)采用稻秸行間集覆寬窄行播種技術(shù)及配套機(jī)具“2BFGK12（6）260型全秸稈茬地潔區(qū)旋耕智能施肥播種機(jī)”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(qū)內(nèi)采用旋耕播種施肥一體機(jī)（CK1）、雙鏵犁-圓盤耙-旋耕播種施肥一體機(jī)（CK2）和不帶開溝的播種施肥一體機(jī)（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(jī)械的作業(yè)流程見表1。

表1 機(jī)械耕播方式作業(yè)流程

在小麥生長(zhǎng)關(guān)鍵生育期，本課題組通過(guò)實(shí)地考察調(diào)研的方式向園區(qū)內(nèi)技術(shù)示范戶和非示范戶調(diào)研如下兩部分內(nèi)容：固定資產(chǎn)投資情況和投入產(chǎn)出情況，主要包括農(nóng)戶在生產(chǎn)過(guò)程中所用到的農(nóng)業(yè)機(jī)械情況以及稻茬麥全生產(chǎn)環(huán)節(jié)的各要素投入情況。

1.2 相關(guān)指標(biāo)說(shuō)明

1.2.1 生產(chǎn)成本。本文中稻茬麥生產(chǎn)的成本核算主要包括人工、物資和機(jī)械成本3 部分。人工成本指生產(chǎn)過(guò)程中直接使用的勞動(dòng)力成本，包括家庭用工折價(jià)和雇工費(fèi)用2 部分。家庭用工主要為農(nóng)戶家庭成員，在本文中不計(jì)為用工數(shù)。物質(zhì)成本包括在生產(chǎn)過(guò)程中直接消耗的各種農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料的費(fèi)用，包括種子、化肥和農(nóng)藥。機(jī)械成本包括機(jī)械作業(yè)和農(nóng)機(jī)燃料2 部分。

1.2.2 經(jīng)濟(jì)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(jī)械作業(yè)成本；

總產(chǎn)值（元/667 m2）=籽粒產(chǎn)量×小麥單價(jià)。

說(shuō)明：據(jù)調(diào)研，2022 年如東縣當(dāng)?shù)匦←準(zhǔn)召?gòu)單價(jià)為2.7 元/kg。物資成本中，由于農(nóng)戶種植的小麥品種有差異，本文中的小麥種子單價(jià)按均值計(jì)算，計(jì)4.3 元/kg，普通尿素（純N 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為46%）單價(jià)為2.2 元/kg，三元復(fù)合肥（純N、P2O5、K2O 質(zhì)量分?jǐn)?shù)均為15%）單價(jià)為2.5 元/kg。

此外，本文還選取了勞動(dòng)生產(chǎn)率和銷售利潤(rùn)率作為經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)。勞動(dòng)生產(chǎn)率是指勞動(dòng)者在單位勞動(dòng)時(shí)間內(nèi)所生產(chǎn)產(chǎn)品的產(chǎn)值，本文用單位勞動(dòng)力生產(chǎn)的平均稻茬麥產(chǎn)值表示；銷售利潤(rùn)率是指利潤(rùn)與銷售收入的比值，本文用稻茬麥凈收益與總產(chǎn)值的比值表示。

1.2.3 碳投入量計(jì)算。碳投入總量=農(nóng)田碳投入量+作物碳投入量。農(nóng)田碳投入量是指稻茬麥生產(chǎn)過(guò)程中由種子、化肥、農(nóng)藥等資源以及機(jī)械、人力等農(nóng)田管理所產(chǎn)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(shù)估算，冬小麥的種子碳排放系數(shù)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(shù)估算，復(fù)合肥和尿素的碳排放系數(shù)分別為0.90 和1.74 kg/kg[17-18]；農(nóng)藥碳投入量由農(nóng)藥施用量和農(nóng)藥碳排放系數(shù)估算，農(nóng)藥的碳排放系數(shù)為4.93 kg/kg[17-18]；機(jī)械碳投入量由耕地、播種、收獲等農(nóng)機(jī)耗油量和農(nóng)機(jī)柴油碳排放系數(shù)估算，農(nóng)機(jī)柴油碳排放系數(shù)為2.63 kg/L[17-18]。人工勞作產(chǎn)生的碳排放由稻茬麥生產(chǎn)用工數(shù)和人工碳排放系數(shù)估算，人工碳排放系數(shù)為0.92 kg/d[17-18]。

作物碳投入量由作物秸稈、殘?jiān)⒏岛透捣置谖? 部分的生物量按一定的比值換算得來(lái)。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(dāng)[20]。此外，根據(jù)江蘇省發(fā)展與改革委員會(huì)統(tǒng)計(jì)得出2021 年11 月至2022 年5 月江蘇柴油平均價(jià)格為7.59 元/L。

1.2.4 農(nóng)田碳效率計(jì)算。碳生產(chǎn)效率=小麥籽粒含碳量/碳投入量。其中：籽粒含碳量通過(guò)籽粒產(chǎn)量和籽粒含碳率估算，小麥籽粒的含碳率為48%。碳生產(chǎn)效率用于衡量生產(chǎn)中投入單位數(shù)量碳所形成作物籽粒的生產(chǎn)效率。

1.3 數(shù)據(jù)分析

本試驗(yàn)的有關(guān)數(shù)據(jù)采用Excel 2013 進(jìn)行處理，用SPSS 16.0 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和差異顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 成本投入情況

由表2 可知，技術(shù)示范戶生產(chǎn)稻茬麥總成本為611.49 元/667 m2，比非示范戶節(jié)約60.61 元/667 m2，2 者總成本存在均值差異，但無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。根據(jù)計(jì)算可知，技術(shù)示范戶在稻茬麥生產(chǎn)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(shù)示范戶在稻茬麥生產(chǎn)上平均人工數(shù)和人工費(fèi)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(shù)量與人工花費(fèi)方面雖有差異但無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。從物資成本看，技術(shù)示范戶在稻茬麥生產(chǎn)上種子、肥料和農(nóng)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(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；農(nóng)藥投入較非示范戶增加了5.90 元/667 m2，2 者農(nóng)藥成本存在均值差異，但無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。從機(jī)械成本看，技術(shù)示范戶在稻茬麥生產(chǎn)上的機(jī)械成本為184.40 元/667 m2，比非示范戶減少30.60 元/667 m2，2 者機(jī)械成本存在均值差異，但無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

表2 技術(shù)示范戶與非示范戶投入產(chǎn)出的組間均值差異檢驗(yàn)

2.2 經(jīng)濟(jì)效益

由表3 可知，技術(shù)示范戶稻茬麥產(chǎn)量達(dá)到了483.86 kg/667 m2，產(chǎn)值達(dá)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(shù)示范戶生產(chǎn)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(tǒng)計(jì)學(xué)意義。從勞動(dòng)生產(chǎn)率來(lái)看，技術(shù)示范戶的勞動(dòng)生產(chǎn)率為758.75 元/（人·667 m2），是非示范戶的1.36 倍，2 者勞動(dòng)生產(chǎn)率的均值存在差異，但無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。從銷售利潤(rùn)率來(lái)看，技術(shù)示范戶的銷售利潤(rùn)率為53.27%，是非示范戶的1.15倍，2 者均值差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

表3 技術(shù)示范戶與非示范戶經(jīng)濟(jì)效益的組間均值差異檢驗(yàn)

2.3 農(nóng)田碳效率評(píng)估

2.3.1 碳投入量。由表4 可知，技術(shù)示范戶種植稻茬麥?zhǔn)褂梅N子、尿素、機(jī)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(jī)械碳投入量均值差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，種子、尿素和人工碳投入量均值雖然存在差異，但無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。技術(shù)示范戶種植稻茬麥?zhǔn)褂棉r(nóng)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(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。技術(shù)示范戶和非示范戶使用復(fù)合肥的碳投入量沒有差異。技術(shù)示范戶種植稻茬麥農(nóng)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(nóng)田碳投入量均值雖然存在差異，但均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。此外，技術(shù)示范戶種植稻茬麥的秸稈、殘?jiān)⒏?、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(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

表4 技術(shù)示范戶與非示范戶農(nóng)田碳投入量的組間均值差異檢驗(yàn)

2.3.2 農(nóng)田碳生產(chǎn)效率。由表5 可知，技術(shù)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(chǎn)出量為232.25 kg/667 m2，較非示范戶增加了17.96 kg/667 m2。技術(shù)示范戶種植的稻茬麥碳生產(chǎn)效率為0.65 kg/kg，與非示范戶相比提高了14.04%。結(jié)合組間均值差異數(shù)據(jù)可知，技術(shù)示范戶與非示范戶碳總投入量、籽粒碳產(chǎn)出量和碳生產(chǎn)效率的均值差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

3 討論與結(jié)論

本文通過(guò)實(shí)地調(diào)研的方式調(diào)研了如東縣現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)示范園內(nèi)8 家稻茬麥種植戶，比較了稻秸行間集覆寬窄行播種技術(shù)與傳統(tǒng)播種技術(shù)下農(nóng)戶的生產(chǎn)成本，分析該技術(shù)下農(nóng)戶的經(jīng)濟(jì)效益以及勞動(dòng)生產(chǎn)率、銷售利潤(rùn)率兩大指標(biāo)的差異，得出以下結(jié)果：稻秸行間集覆寬窄行播種技術(shù)下農(nóng)戶生產(chǎn)單季稻茬麥的總成本為611.49 元/667 m2，比非示范戶節(jié)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(jīng)濟(jì)效益得到顯著提高。技術(shù)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(shù)示范戶種植小麥時(shí)采用了開溝施肥播種一體作業(yè)，保證了精準(zhǔn)施肥和精準(zhǔn)用種[21]。技術(shù)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(chǎn)量較非示范戶增加19.69 kg/667 m2，勞動(dòng)生產(chǎn)率和銷售利潤(rùn)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?yàn)椤皾嵅纭シN—施肥—覆土—鎮(zhèn)壓—開溝”一體化操作減少了人工投入，標(biāo)準(zhǔn)化的機(jī)械生產(chǎn)不僅能夠降低生產(chǎn)成本，而且能夠保障產(chǎn)出，從而使經(jīng)濟(jì)效益得到較大提升[22]。

碳投入量和產(chǎn)量的不同能夠影響農(nóng)田生產(chǎn)的碳效率[23]。本研究發(fā)現(xiàn)，農(nóng)戶采用稻秸行間集覆寬窄行播種技術(shù)種植小麥的農(nóng)田碳生產(chǎn)效率為0.65 kg/kg，較非示范戶提高了14.04%。結(jié)合2 者碳投入量和籽粒碳產(chǎn)出量的比較，可以直觀看出技術(shù)示范戶的農(nóng)藥碳投入量和機(jī)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(chǎn)量較非示范戶也有較大程度的提高。盡管本次調(diào)研中，2 者并沒有表現(xiàn)出顯著的差異，可能在于樣本量偏少，但根據(jù)變化趨勢(shì)預(yù)計(jì)，技術(shù)示范戶種植稻茬麥的農(nóng)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(shù)有利于減少小麥種植成本，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)效益和碳效率的協(xié)同提高。