棉花生产中不同类型地膜的综合效益评价——基于沙湾县四道河子镇的调查

王太祥 高保伟 张朝辉

（1石河子大学经济与管理学院；2石河子大学农业现代化研究中心，新疆 石河子 832000）

一、引言

新疆是我国最大的优质商品棉生产基地，2016年新疆棉花种植面积为216万公顷，棉花产量为420万吨，分别占全国的64%和78.7%1。新疆棉花生产取得的巨大成就，得益于20世纪90年代初地膜覆盖技术的推广与应用。地膜具有保温保墒、抑制杂草再生、减轻病虫害、改善土壤环境、促进农作物早熟等优点，进而大幅度提高农作物单产量，促进农户增收［1］，新疆棉田覆膜率达到100%。然而，棉田常年覆膜后残膜得不到有效的回收，大量残膜残留在土壤中。据严昌荣等研究测算，石河子棉田中残膜残留量均值达到（300.65±49.32） 千克／公顷，残留量最大达到（334.4±47.88） 千克／公顷，地膜残留率为 21%～34%［2］。如果得不到有效治理，随着覆膜年限的增加，棉田的残膜量将以13.66千克／公顷线性趋势增加［3］。残膜破坏了土壤耕作层结构，影响了水分及养分的循环，造成棉花根系发育受阻，棉花产量下降，形成了极为严重的“白色污染”［4］［5］，已危及农田生态系统的可持续发展。

随着残膜污染危害逐渐被社会各界所认知，遏制农田白色污染已成共识，各种治理白色污染的措施正在进行不懈的尝试［6］［7］。中国工程院喻树讯院士在南疆沙雅县展开了棉花无膜栽培试点，取得了一定成效，验证了在有效积温较高、无霜期较长和灌溉条件有保障的新疆南疆部分地区实施无膜栽培的可行性。但是，由于新疆各地区气候差异较大，尤其是在北疆棉花主产区，均不具备棉花无膜栽培的先决条件，棉田覆膜仍然是农户的必然选择。在此背景下，对棉田覆膜进行有效回收或使用可降解地膜已成为新疆尤其是北疆地区棉田白色污染治理的重要手段［8］［9］。

沙湾县四道河子镇是新疆传统的棉花优势种植区，该镇棉田地膜覆盖时间长，土壤中残膜累积量大，已严重影响到了棉花的种植，农户治理残留农膜的愿望迫切。为了加强农田白色污染的治理，自治区和沙湾县政府高度重视棉田白色污染防治工作，出台了一系列支持企业生产和资源化再利用、农户使用和回收地膜的相关政策，鼓励企业和科研机构开展地膜治理技术的研究、示范和推广。作为自治区和沙湾县白色污染治理的综合示范区，四道河子镇引进新疆农科院棉花研究所、石河子石丰塑料制品有限公司等科研机构和企业开展了不同类型地膜技术试验及推广。在此背景下，本文通过调查使用不同试验类型地膜的农户，分析其技术经济效益，并采用AHP与模糊评价相结合的方法，对不同类型地膜的效益进行综合评价，为当前制定有效的白色污染治理政策提供参考依据。

二、研究区域概况与数据来源

（一）研究区域概况

四道河子镇隶属沙湾县，位于古尔班通古特沙漠南缘，地处东经 84°57＇～86°09＇，北纬 43°29＇～45°20＇之间，年平均气温为 6.3℃～6.9℃，太阳实照时数为2800小时～2870小时，大于等于10℃积温 3400℃～3600℃，无霜期 170～190天，年降水量140毫米～350毫米，蒸发量为1500毫米～2000毫米。2016年，全镇有耕地面积为22.78万亩，棉花种植面积达到19.8万亩，机采棉种植率100%，机采摘棉比例高达98%以上，为新疆沙湾县棉花核心产区。20世纪80年代末，该镇在棉花生产大量使用地膜，由于认识不足、回收成本高、管理不到位等原因，残膜未得到有效的回收，大量地膜残留在土壤中，严重制约着该地区农业生态可持续发展。

（二）数据来源

本文所用成本收益数据来自于课题组在2017年3月至11月跟踪调查的20户棉花种植户，这些农户在2017年接受不同类型地膜的试验，其所承包的土地理化性质基本一致，均选择合信46号棉种，采取相同的水肥、病虫害防治等田间管理措施。在这20户农户中，使用0.008毫米地膜的有8户，使用0.01毫米地膜的有14户，使用可降解膜为9户。其中，既使用0.008毫米地膜又使用可降解膜的有3户，既使用0.01毫米又使用可降解膜的有6户。相关技术资料由承担试验的研究机构（企业）提供。

进一步，本文采用适合小样本的AHP和模糊评价法相结合方式评价使用不同类型地膜的综合效益。首先，本文在查阅大量文献的基础上，设计经济效益、生态效益和技术效益指标，在反复征求来自石河子大学、新疆农垦科学院以及从事相关研究的企业技术专家的基础上，形成最终的综合评价指标体系。然后，向四道河子镇、新疆农垦科学院和相关企业的14位直接从事不同类型地膜试验的技术专家和管理专家发放调查问卷，专家对同一问题的态度由“好、较好、一般、较差、一般”构成。

三、不同类型地膜对农户棉花种植收益的影响

2017年，三种类型地膜的棉花覆膜时间均为4月21日。根据测试数据，首先对不同覆膜类型的棉花亩均成本进行比较，具体如表1所示。从亩成本对比来看，使用可降解地膜的棉花亩均生产成本略高于采用0.008毫米和0.01毫米地膜的棉花亩均生产成本，分别高出28.2元和 23.7 元。

表1 2017年不同覆膜方式下棉农的亩均成本对比单位：元／亩

从覆膜后籽棉产量看，使用0.008毫米地膜的籽棉产量为420千克，使用0.01毫米地膜的籽棉产量为425千克，两者相差无几，而可降解膜的籽棉产量为335千克，比其他两种类型地膜低约20%。考虑成本以后，使用可降解地膜亩均收益为 689.4 元（见表 2），比使用 0.008 毫米和 0.01毫米的地膜分别少了554.6元和581.7元。

表2 2017年不同覆膜方式下棉农的亩均收益对比 单位：元／亩

造成使用三种不同类型地膜的棉花种植户经济效益出现差异的主要原因在于0.008毫米和0.01毫米地膜由于地膜不易降解，籽棉采收之前只出现少量破损，在整个棉花生长季地膜起到了提高地温、阻止土壤水分散失、提高水分利用效率和抑制土壤盐分上移的作用，提高了籽棉的产量。而可降解地膜可分为诱导期、开裂期、碎裂期、大裂期和无膜期，存在保水性能较差等问题，导致地膜保墒效果较差，影响棉株长势以及籽棉产量。

然而，使用三种不同类型地膜的残膜率则不相同。经过棉花播种、生长和采摘期之后，棉农对其使用的0.008毫米和0.01毫米的地膜进行回收，残膜回收率存在较大差异。经测算，回收后使用0.01毫米地膜的残留率为15%～18%，而使用0.008 毫米地膜残留率为 20%～25%，且使用 0.01毫米的地膜更有利于回收。尽管使用可降解地膜在自然条件下能够降解，但是地表覆盖部分和埋土部分降解诱导期不同步、降解不易控制，籽棉采收后，可降解地膜的残留率也有0.5%～1.5%。

四、基于AHP和模糊评价法相结合的综合效益评价

（一）综合效益指标体系构建

地膜覆盖技术的综合效益评价是一个综合的、受多指标评价的复杂问题，在评价指标设计时，本文遵循科学性、合理性、可得到性和易操作的原则，依据层次分析法的特点，建立评价指标体系。在阅读大量相关文献的基础上［10－12］，反复征求领域内专家构建评价指标体系，具体由目标层、准则层和指标层构成，其中准则层涉及经济效益、技术效益和生态效益，指标层则由11个指标组成（见表3）。

表3使用不同类型地膜棉花种植的综合效益指标体系

（二）指标权重确定

根据不同类型地膜使用棉花种植综合效益评价指标体系，采用层次分析法确定指标权重。首先，根据表3中的评价指标体系建立了如下指标 集 ：A ＝｛B1，B2，B3｝、B1＝｛B11，B12，B13，B14｝、B2＝｛B21，B22，B23，B24｝、B3＝｛B31，B32，B33｝，同 一 层 次 上的各元素相对于上一层次元素的重要性，利用（1～9）EM法［13］对各层次内部的两两指标进行重要值评判，客观地综合多位专家经验与判断，分别构造两两相比较的判断矩阵，采用方根法计算各判断矩阵的最大特征值及特征向量，得到各指标权重［13］。以准则层为例得到以下判断矩阵，如表4所示。

表4 准则层判断矩阵

（1）构造判断矩阵A；

（2）行向量相乘；

（3）新向量中分向量开次方；

（4）向量归一化；

（5）计算一致性指标CI；

（6）一致性检验计算一致性比例CR；

即此判断矩阵具有可接受的一致性。同理，可计算B1，B2，B3三个判断矩阵中因素的权重值，经一致性检验可知所计算出的各自CI，CR。本文只列出权重向量的计算结果，分别为：

（三）模糊评价结果

根据构建的综合效益评价指标体系，向四道河子镇、新疆农垦科学院和相关企业的14位直接从事不同类型地膜试验的技术专家和管理专家发放调查问卷并回收，得到其模糊评语。以0.008毫米地膜为例，其登记评价结果详见表5。根据表中数据计算出使用0.008毫米地膜时相对于第一层指标各个的模糊评语Qi［14］，计算结果如下：

根据下页表5，得到各指标层次的模糊等级评价矩阵 R1，R2，R3。

运用模型M（·，⊕）进行一级指标的模糊综合评价：

Qi则为整体评价评语对于模糊指标Bi的整体评语，将各个Qi合称为一个Bi×V上的模糊矩阵R。二级指标模糊综合评价为：

得到0.008毫米地膜综合效益评价的总得分为：

表5 0.008毫米地膜综合效益评价指标等级结果表

同理得出0.01毫米地膜和可降解膜的综合效益评价总得分：

由此可得出，三种地膜中0.01毫米地膜的综合效益评价的总得分最高，即0.01毫米地膜使用效果最优。

五、结论与建议

（一）结论

本文基于沙湾县四道河子镇20户农户的试验数据，分析了 0.008 毫米、0.01 毫米和可降解膜三种类型地膜对棉农种植收益的影响，研究发现使用0.008mm和0.01毫米地膜的农户棉花亩均收益相差无几，而在当前技术条件下，使用可降解地膜的收益显著低于前两者。进一步，运用AHP和模糊评价法对不同类型地膜的经济效益、生态效益和技术效益进行综合比较分析发现，0.01毫米地膜产生的综合效益最优，依次是0.008毫米地膜和可降解地膜，且当前可降解地膜降解技术仍有较大提升空间。

（二）政策建议

基于上述研究结论，本文认为应从以下几方面加强农田白色污染的综合治理：

1.加强宣传力度，提升农户对白色污染危害性的认知。让农户知晓其是残膜污染的制造者，也是残膜污染受害者，通过电视、互联网网络平台等多种现代化手段向农户宣讲残膜污染的危害，使农户认识到残膜污染治理的重要性和紧迫性，引导农户积极投身于残膜污染治理的主战场。

2.严格贯彻相关法规，推广使用加厚地膜。应继续坚持农业部《农膜回收行动方案》规定［15］，推动地膜新国家标准颁发实施，0.01毫米加厚地膜在全疆全覆盖。通过厚度的增加，提高拉扯强度和断裂伸长率，从源头保障地膜的可回收性。

3.要建立完善的地膜回收体系，促进残膜的资源化利用。健全涵盖地膜拾捡、回收、资源化再利用等环节的废旧农膜利用回收网络体系，初步形成废旧农膜回收利用的市场化机制，强化行政推动和监管制度。

4.应加大可降解地膜的研发力度，集中科研力量，着力解决存在地表覆盖部分与埋土部分降解诱导期不同步、降解不完全或者理化性能较差等问题，全面提升可降解地膜的理化性能。

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