谷子轻简高效生产技术集成模式的综合效益评价

刘猛 赵宇 夏雪岩

摘要：根据国家谷子糜子产业信息平台及调研数据，以河北省为例，采用密切值模型评价不同区域（平原区和山地丘陵区）的谷子（Setaria italica）轻简高效生产技术集成模式的综合效益。结果显示，平原地区的机耕+机播+联合收割机（简化栽培技术）种植模式综合得分为0且最低，排在第一位；山地丘陵区的机耕+机播+联合收割机（简化栽培技术）和机耕+机播+联合收割机（苗后除草剂）种植模式综合得分分别为0.013 0和0.065 7，排在第一和第二位。因此，平原区谷子种植的最佳技术模式是机耕+机播+联合收割机（简化栽培技术），而山地丘陵区谷子种植采用机耕+机播+联合收割机（简化栽培技术）和机耕+机播+联合收割机（苗后除草剂）均可以达到较好的效益。最后从品种技术、农机、国家政策方面提出发展谷子轻简高效生产技术模式的对策建议。

关键词：谷子（Setaria italica）；密切值；技术模式；综合评价

中图分类号：S515 文献标识码：A

文章编号：0439-8114（2018）20-0013-06

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2018.20.003 开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Abstract： According to research data form the National Foxtialt Millet Industry Information Platform，taking Hebei Province as an example，osculating value evaluation model of different regions（plain and mountain） was used to evaluate comprehensive benefit of foxtail millet（Setaria italica） simple and efficient production technology model. The results showed that planting pattern of “tractor-ploughing+mechanical sowing+combine-harvester”（simplified cultivation technology） on the plain integrated with the lowest score was 0 point，ranked first；while planting pattern of “tractor-ploughing+mechanical sowing+combine-harvester” （simplified cultivation technology） and “tractor-ploughing+mechanical sowing+combine-harvester” （herbicide after seedling） on the mountain scored 0.013 0 and 0.065 7，ranked first and second，respectively. Therefore planting pattern of “tractor-ploughing+mechanical sowing+combine-harvester”（simplified cultivation technology） on the plain was best way，while planting pattern of “tractor-ploughing+mechanical sowing+combine-harvester”（simplified cultivation technology） and “tractor-ploughing+mechanical sowing+combine-harvester”（herbicide after seedling） on the mountain could achieve better benefit. Finally，countermeasures and suggestions of the development of millet simple and efficient production technology were put forward from the varieties of technology，agricultural machinery and national policy aspects.

Key words： foxtail millet（Setaria italica）； model of osculation value； technology model； comprehensive evaluation

谷子（Setaria italica）古稱稷、粟，亦称粱，属禾本科的一年生植物。8 700年前[1]，河北省武安率先出现了谷子栽培。在古代，谷子曾是北方人民的主粮作物，但是随着环境以及其他作物的发展，谷子种植面积逐渐减少，如今谷子已沦为中国辅粮作物。目前谷子主要分布在中国北方地区，河北省是谷子生产大省，据国家统计数据显示，2016年河北省谷子种植面积14.93万hm2（数据来源于中华人民共和国农业部种植业管理司，http：//www.zzys.moa.gov.cn/），占全国谷子种植面积的17.4%，位居全国第三，仅次于山西省和内蒙古自治区。近几年随着杂粮热现象的出现以及健康营养食品的提出，谷子（小米）越来越被人们重视，其生产面临着快速发展，随之产生了多种谷子生产技术及其配套的农业机械模式，但是这些模式的效益不明确，且优势技术模式也未被广泛推广，存在盲目乱用现象。针对技术集成模式及优势种植区域相耦合问题，以及过往文献只停留在对谷子发展现状及对策建议[2-4]、影响因素[5-7]等研究上，对技术模式评价的文献报道较少，因此本研究利用国家谷子糜子产业信息平台以及产业经济岗位对不同区域谷子调查数据，采用密切值模型评价河北省谷子轻简高效生产技术模式的经济效益、社会效益、生态效益，最终评价出不同区域适宜的谷子生产技术模式，服务于农业生产，为相关部门制定政策措施提供参考。

1 材料与方法

1.1 研究内容与数据来源

1.1.1 研究对象 现代化农业生产是高标准、高效益、高质量的规模化生产，谷子也不例外，谷子轻简高效生产技术模式体现的是现代化农业发展的标准。以谷子轻简高效生产技术模式为研究对象，开展综合效益评价。针对谷子生产中使用的品种、技术以及配套的农机，形成谷子轻简高效生产技术集成模式。

根据河北省的地形地貌将河北省的谷子生产分布及种植模式分为两区7模，平原3种模式、山地丘陵区4种模式，见表1。分类标准依据3点，一是简化栽培技术，二是是否使用苗前或者苗后除草剂，三是配套农机的使用。简化栽培技术是河北省农林科学院谷子研究所培育的抗除草剂品种及其采用的除草技术，利用常规育种杂交手段培育出抗除草剂和不抗除草剂的同型姊妹系，按一定比例混合，形成简化栽培技术，已经获得国家发明专利。苗前或者苗后除草剂是指谷田使用的除草剂分为苗前和苗后，苗前除草剂主要是谷友（单嘧磺隆），苗后除草剂主要是拿捕净、咪唑乙烟酸、氯氟吡氧乙酸、二甲四氯、2，4-D等除草剂。

由于山地丘陵和平原区的地理环境相差较大，模式的分类以山区和平原分成两类，一是山区谷子轻简高效生产技术模式，二是平原区谷子轻简高效生产技术模式。山区谷子生产模式主要特点是地块和地形的影响，机械使用限制较大，抗除草剂品种和是否使用除草剂与山区农民的劳动兴趣有关系。平原谷子生产技术模式主要是抗除草剂品种和是否使用除草剂两大不同点，在机械使用上基本是全程机械化。

1.1.2 数据来源 数据来源于国家谷子糜子产业技术体系信息平台以及河北省新型经营主体的调研，另外部分数据来源于国家统计部门。

1.2 研究方法

1.2.1 模型选择 综合效益评价是一个多指标评价的问题，可以运用模糊综合评价、熵权模型等许多种方法进行测算。以往对区域经济或作物生产效益等问题的评价多采用横截面数据，并非采用时间序列数据，因而不能动态、持续地反映问题的特征。密切值法是一种多目标决策优化方法，利用全局分析的思想从空间和时间变化的角度动态描述方案的差异，其主要优点是不需要确定指标的权重，避免了由主观导致的不准确，运用全局密切值模型为技术模式方案优选提供了科学的量化工具[8-10]。

密切值模型。若对m个技术单元，采用n个变量指标进行评价分析，构造一个初始矩阵D，dij（i=1，2，…，m；j=1，2，…，n）表示第i个单元在第j项指标的取值，则D=（dij）m×n。D作为初始矩阵，由于指标间存在错综复杂的关系，有正向指标（指标越高，越有利于发展）和逆向指标（指标越高，越不利于发展）之分，并且各指标量纲也不相同，为便于比较，对D进行无量纲规范化处理。

di+、di-分别表示Ci与单元优势最强的单元N+、最弱单元N-之间的欧氏距离；d+、d-分别表示n个最优点距离的最小值和n个最劣点距离的最大值。密切值使多个指标转化为能从总体上衡量各技术单元优势强弱的单一指标。

1.2.2 指标体系结构及解释 根据密切值模型的指标体系建立要求以及研究内容的数据稳定性和可获得性，本研究评价谷子轻简高效生产技术集成模式综合效益指标选择3类一级指标和10项二级指标，一级指标包括经济、生态、社会3项，二级指标选择机械成本、人工成本、纯效益、产投比、农药使用次数、农药使用量、农膜使用量、水电使用量、人工用量、产量共10项（表2），对河北省山地丘陵区、平原区的谷子种植技术模式进行综合定量分析。

密切值模型的指标单位均以单位面积计算，折算成每公顷计量。机械成本是谷子一个生产周期中产生的个人机械使用和机械租赁的费用；人工成本是谷子一个生产周期发生的施肥、间苗、除草、收获等所产生的个人及雇工费用；纯效益是谷子主产品产值扣除总的生产成本；产投比是主产品产值与总成本的比值，其比值大于1表示具有正效益，小于1代表是负效益。

生态效益指标中均以各投入数量计算。但是在问卷调查中对数量的统计非常困难，因此调查各项投入是记录的各项费用，农药、地膜、水电要进行数量的折算，各投入的折算单价通过调研得出，地膜的折算单价为10元/kg（数据来源于国家谷子糜子产业信息平臺，http：//cnmillet.com/qttoLogin.html？qiantai=report）；农药的单价为36元/kg；水电的使用量未满1 kW·h，单价以0.52元/（kW·h）计算，1～35 kW·h的单价为0.51元/（kW·h），35 kW·h以上的单价为0.50元/（kW·h）（数据参照河南省物价局，http：//www.hebwj.gov.cn/News.aspx？sole=20150419163905875）。

2 结果与分析

将数据录入Excel软件，进行处理后，形成密切值模型需要的数据结构形式，按照各公式计算密切值结果。

2.1 最优点集和最劣点集的确定

通过计算，根据指标对结果的作用方向判断正负号，得出平原区最适技术模式的最优点集和最劣点集（表3）以及山地丘陵区最适技术模式的最优点集和最劣点集（表4）。例如，平原地区当其他指标不变的情况下，某种技术模式的机械成本最接近-0.52和远离-0.61时，该技术模式是最佳的生产模式，其他同理。

2.2 密切值结果与分析

2.2.1 平原区谷子轻简高效生产技术模式密切值分析 由表5密切值的结果看，平原区谷子生产技术模式中采用简化栽培技术的机械化生产方式是目前该地区优先选择的技术模式。下面分别从经济效益、社会效益、生态效益分析技术模式的情况。

从经济效益指标来看，机耕+机播+联合收割机（简化栽培技术）密切值最小，表明该技术模式经济效益最好。由表6可知，以简化栽培技术配套农机的全程机械化生产技术模式的纯效益为6 044元/hm2，比使用苗后除草剂的技术模式高1 542元/hm2，增幅为34.3%；比不使用除草剂的技术模式高2 811元/hm2，增幅为86.9%；使用简化栽培技术的技术模式产投比是1.57，为3种模式中的最高值；另外，从机械成本和人工成本看，机械成本相差不大，但是人工成本有差距，主要是简化栽培技术品种采用封地和除草剂间苗除草，减少了除草和间苗的人工用量，所以人工费用较少，而采用苗后除草剂的技术模式和不使用除草剂的技术模式人工用量相对较大。

从生态效益指标来看，不使用除草剂的技术模式密切值最小，生态效益第一。从实际谷子生产技术模式中发现，不使用除草剂的技术模式未使用水电，农药使用次数为1.7次/生长周期，农药使用量为4.1 kg/hm2，3项指标均是3种模式中的最低值；机耕+机播+联合收割机（苗后除草剂）模式的水电使用量为710（kW·h）/hm2，高出平均水电使用水平，且农药使用次数为3.1次/生长周期，农膜使用量为45 kg/hm2，均高出3种模式的农药使用平均次数（2.9次/生长周期）和农膜平均使用量（30.9 kg/hm2）。因此未使用除草剂的机耕+机播+联合收割机生态效益最好。

从社会效益指标角度分析密切值时，在式（8）中出现零，由于式（8）中要求所得之数减去社会指标中的最大值，出现0证明机耕+机播+联合收割机（简化栽培技术）这种模式的两项社会指标均为最大值，即该模式的社会效益最佳。而且实际上，机耕+机播+联合收割机（简化栽培技术）的全生育期人工投入量最少，为37.5 d/hm2，产量最高为4 125 kg/hm2，这两项均处于最高的水平，所以社会效益最好。

2.2.2 山地丘陵区谷子生产技术模式密切值分析 山地丘陵区谷子轻简高效生产技术模式归纳出4类技术模式，从表7综合密切值的大小和排序看，机耕+机播+联合收割机（简化栽培技术）技术模式和机耕+机播+联合收割机（苗后除草剂）排第一和第二，两者综合效益较好，是当前山区谷子主要技术模式。

从经济效益指标来看，机耕+机播+联合收割机（简化栽培技术）技术模式的人工成本为2 427元/hm2，比机耕+脱粒机（苗前除草剂）技术模式低 4 714元/hm2，降低了66.0%，比机耕+机播+脱粒机（苗前除草剂）技术模式低1 912元/hm2，降低了44.1%，比机耕+机播+联合收割机（苗后除草剂）技术模式高351元/hm2，升高了16.9%；机耕+机播+联合收割机（简化栽培技术）技术模式纯效益为16 302元/hm2，比机耕+机播+联合收割机（苗后除草剂）、机耕+脱粒机（苗后除草剂）、机耕+机播+脱粒机（苗后除草剂）技术模式分别高5 806、11 076、3 996元/hm2，增幅分别为55.3%、211.9%、32.5%，机耕+机播+联合收割机（简化栽培技术）技术模式产投比最高，为2.50；机耕+脱粒机（苗前除草剂）模式的人工成本最高，为7 141元/hm2，其纯效益最低，为5 226元/hm2，产投比最低，为1.31，主要是生产环节机械使用较少，增加了人工成本（表8）。

从生态效益指标来看，机耕+脱粒机（苗前除草剂）技术模式密切值较小，生态效益最佳。机耕+脱粒机（苗前除草剂）技术模式未使用水电和农膜；农药使用次数和使用量较少，比机耕+机播+联合收割机（苗后除草剂）和机耕+机播+联合收割机（简化栽培技术）的使用次数分别少0.8和1.5次/生长周期，农药使用量分别少1.6和5.0 kg/hm2，但是，该技术模式比机耕+机播+脱粒机（苗前除草剂）农药使用次数多1.0次/生长周期，农药使用量多1.4 kg/hm2。

从社会效益指标来看，在式（8）中出现零，由于式（8）中要求所得之数减去社会指标中的最大值，出现0，证明在社会效益的两项指标中，机耕+机播+联合收割机（简化栽培技术）技术模式最佳，并且式（8）中出现0导致式（11）中出现0，在式（12）中0不能为分母，所以无法求出密切值。结合实际，原始数据也可以清晰地展示出出机耕+机播+联合收割机（简化栽培技术）的社会效益最佳。它的全生育期人工投入量最少，为31.4 d/hm2，产量最高为6 239 kg/hm2。但是这4种模式要因地制宜地使用在山地丘陵区，具有联合收割机作业条件的地方采用机耕+机播+联合收割机（简化栽培技术）技术模式可以获得较好的效益；但是在不具备联合收割机条件的地区就需要权衡其他技术模式。

3 小结与讨论

3.1 小结

谷子轻简高效生产技术模式是集品种、技术、机械以及除草剂于一体的技术集成模式，在未来谷子生产环节中具有重要作用，本研究通过分析技术模式的综合效益可知，第一，在平原地区，通常情况选择机耕+机播+联合收割机（简化栽培技术）技术模式进行谷子生产；在山地丘陵区，通常选择机耕+机播+联合收割机（简化栽培技术）和机耕+机播+联合收割机（苗后除草剂）这两种技术模式较为适合。第二，在资源利用和土地改良的背景下，平原区可以选择机耕+机播+联合收割机（苗后除草剂），采用常规的谷子品种进行精量播种，适当采用除草剂，实现谷子的轻简高效生产。

3.2 讨论

本研究采用的密切值法是一种应用广泛、使用成熟的多目标优选方法，具有客观性强、操作简便等优点，在农业方面的應用尤为突出，解决了许多难题，研究以河北省为例，希望研究成果能够扩展到其他地区，为其他地区的谷子生产技术模式选择提供参考。

4 对策建议

根据本研究前期调查中发现的问题和研究结果，分别从谷子的技术研究、农机使用和国家政策方面提出发展谷子轻简高效生产技术的一些建议。

4.1 品种技术研究方面

简化栽培技术中的除草剂操作要求较高，需要控制好时间和环境因素，当前除草剂种类较多，市场较乱，且除草效果不明显，使用程序较复杂，因此建议研发操作简便的除草剂；在育种环节继续完善高产优质品种选育，新型经营主体对优质谷子品种需求旺盛，每年的谷子种植期，各类的经营主体咨询的是优质谷子品种，因此改良谷子品种的脚步应永不停歇。

4.2 农机农艺配套技术研发方面

目前中国在谷子播种机、割晒机、脱粒机、联合收割机等单项机械技术研发中趋于完善。今后应强化农机农艺的深度融合，组装适合不同生态区、不同生产条件的轻简化生产技术，支撑产业可持续发展。

4.2.1 农机研发方面 随着农业现代化的发展，规模化生产趋势明显，平原地区谷子千亩、万亩基地频繁出现，小型机械需要进一步升级改造，适合万亩基地的机械应该开始研发。山地丘陵区开展生态观光旅游农业，因此对机械的需求应多样化，例如在观光旅游农业区能够实现游客体验播种的快速精量、精准小型播种机。

4.2.2 农艺技术研发 农机装备研发本身适应农艺的创新不足，制约了农机作业向更高水平发展[11]。农机作业需要一定的谷子栽培技术，当前谷子生产播种和收获时常出现冲突，例如播种的行距限制了联合收割机的作业，这就需要从栽培技术角度控制好谷子播种行距及密度，为联合收割机作业提供便利，因此谷子农机农艺要紧密结合，开展轻简高效生产。

4.3 政策支持方面

历年的中央1号文件都提出加强对农业的支持力度，农业发展正逐渐走向现代化。政府对农业科研的投入强度要继续保持，且采取统一科研管理，一方面，中国现有农业科技投入水平还很低，甚至低于很多发展中国家，未来需要大幅提高农业科技投入。另一方面，科技资金的投入具有规模效应，中国是发展中国家，总体农业经济规模较大，农业基础较薄弱，要适当开展农业投入[12]。农业补贴也是惠农工程[13]，也需要加强。农村金融业务改革成效不大，面对贫困地区的贷款难、手续繁杂、贷款腐败等现象，国家应重点开展检查和整治农村金融业务，做到真正将惠农政策落到实处。

参考文献：

[1] LV H Y，ZHANG J P，LIU K B，et al. Earliest domestication of common millet（Panicum miliaceum） in East Asia extended to 10 000 years ago[J].Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America，2009，106（18）：7367-7372.

[2] 李顺国，刘 斐，刘 猛，等.我国谷子产业现状、发展趋势及对策建议[J].农业现代化研究，2014，35（5）：531-535.

[3] 李顺国，刘 猛，赵 宇，等.河北省谷子产业现状和技术需求及发展对策[J].农业现代化研究，2012，33（3）：286-289.

[4] 刘 猛，赵 宇，李顺国，等.河北省太行山区谷子生产现状与发展建议——以武安市谷子生产调研为例[J].农学学报，2011（9）：57-60.

[5] 张新仕，王桂荣，王慧军.农户种植张杂谷影响因素实证分析[J].中国农学通报，2011，27（12）：191-195.

[6] 李顺国，刘 猛，赵 宇.谷子种植意愿的影响因素分析[J].贵州农业科学，2011，39（11）：45-48.

[7] 刘 斐，刘 猛，赵 宇.半干旱区谷农采用化控间苗技术影响因素实证研究[J].科技管理研究，2015，35（14）：110-113.

[8] 祁 勇，马丽宏.黑龙江省甜菜种植比较效益分析[J].中国糖料，2008（2）：49-57.

[9] 刘 猛，李顺国，刘 斐，等.基于密切值的谷子简化栽培技术规模化生产效益评价[J].云南财经大学学报，2013，27（4）：122-125.

[10] 刘 猛，赵 宇，李顺国，等.河北省谷子种植优势区域实证分析[J].农业科技管理，2011，30（6）：12-16.

[11] 李 瑾，孙留萍，郭美荣，等.“互联网+”农机：产业链融合模式、瓶颈与对策[J].农业现代化研究，2017，38（3）：397-404.

[12] 徐家洪，项桂娥，王延寿，等.加快我国农业科技进步的政策和对策建议[J].农业现代化研究，2012，33（6）：668-672.

[13] 冯 献，李宁辉，郭静利.“四化同步”背景下我國农业现代化建设的发展思路与对策建议[J].农业现代化研究，2014，35（1）：11-14.