水稻“机器换人”成本效益分析方法及其应用

作者信息：1浙江大学,310058，浙江杭州；2浙江省农业机械试验鉴定推广总站,310020，浙江杭州；3金华市农业机械管理站,321017,浙江金华

水稻是我国第一大粮食作物，种植遍及全国，在保障国家粮食安全中的重要地位毋庸置疑。近几年来，人工成本推高了水稻生产成本尤其是在种植环节，致使水稻种植经济效益不高且呈逐年下降趋势，并对水稻种植面积稳定产生了很大影响。2018年1月农业部办公厅印发的《2018年种植业工作要点》，把主攻质量效益，以及坚持“两条线”即“守住国家粮食安全底线，坚持农业供给侧结构性改革主线”等作为工作要点的重要任务内容[1]，这既强调了水稻种植的重要性，又指明了水稻产业的发展方向。通过降低人工成本来减少生产成本，是提高水稻种植效益的有效措施之一。由于农业机械化的直接作用是减少活劳动消耗，因而提高水稻机械的装备及应用水平，能降低人工成本和生产成本，进而提升水稻种植效益，这些在欧美发达国家水稻发展历程中都已得到证明。鉴此，本文利用技术经济学有关理论，建立定量分析模型，并结合相关统计数据，研究分析浙江省水稻生产成本效益变化，以及机械化发展对水稻生产人工成本的影响。在此基础上，提出加快水稻“机器换人”实践的措施建议，以期为该省有关部门出台和完善水稻生产机械化扶持政策提供参考。

1 水稻成本效益与“机器换人”关系分析方法

1.1 水稻成本效益分析模型

（1）水稻生产总成本构成与计算。为便于分析水稻生产总成本的构成及其影响因素，根据水稻生产投入资源的来源属性，将总成本分为生产成本和土地成本两大类[2]，则水稻生产单位面积总成本可用如下公式表示：

式中：c(n)为第n年水稻生产单位面积总成本，元/hm2；c1(n)为第n年水稻单位面积生产成本，元/hm2；c2(n)为第 n年水稻单位面积土地成本，元/hm2。其中，生产成本主要包括物质与服务费用、人工成本两部分，土地成本则是流转地租金或自营地折租[2]。

（2）水稻效益评价与计算。由于利润是补偿全部资金消耗以后为社会创造的纯增的价值，因而为了能更确切地表示资金消耗的经济效果，利润也称净利润或净收益。鉴此，利用利润和利润率两个指标分析水稻生产经济效益的变化情况。水稻单位面积所产生的利润可用如下公式计算：

式中：p(n)为第n年水稻单位面积利润，元/hm2；g(n)为第n年水稻单位面积产值，元/hm2；c(n)为第n年水稻生产单位面积总成本，元/hm2。

相应地，水稻单位面积利润率的计算公式可表示为如下：

式中：r(n)为第n年水稻生产单位面积利润率；p(n)、c(n)二者含义同公式（1）和（2），元/hm2。

由于目前人工成本是影响水稻种植效益的主要因素，了解人工成本占生产成本的比例，将有助于分析评估人工成本对水稻种植效益的影响程度。水稻生产中人工成本占生产成本的比例可用如下公式计算：

式中，lr(n)为第n年水稻单位面积人工成本占生产成本比例；c12(n)为第n年水稻单位面积人工成本，元/hm2；c1(n)为第n年水稻单位面积生产成本，元/hm2。

1.2 “机器换人”对水稻成本效益影响分析

（1）“机器换人”对水稻用工量和人工成本影响。农业机械对劳动力具有替代作用，其实质是用物化劳动替代活劳动过程[3]。通常水稻单位面积的用工量受农业机械化水平、农艺等农业科技因素影响[4]。为研究方便，在此假设水稻单位面积用工量降低都是由农业机械化发展水平提高所引起的，即农业机械替代了农业劳动力。随着水稻生产机械化水平的提高，水稻生产劳动时间消耗将减少，水稻生产单位面积用工量下降和人工成本降低。为定量分析水稻生产机械化水平提高与其单位面积用工量减少之间的相互关系，可建立二者间的线性回归模型：以水稻单位面积用工量为因变量，水稻生产耕种收综合机械化水平为自变量，建立线性回归模型。其线性回归模型形式表示如下：

式中：w（n）为第n年水稻单位面积用工量，人·d/hm2，可查阅历年《全国农产品成本收益资料汇编》或实地调查获得相应的数据；A（n）为第n年水稻生产耕种收综合机械化水平，可查阅某一地区历年统计年鉴和农机化管理统计报表，并结合有关公式计算而得；a0为常数，人·d/hm2；a1为系数，表示机械化水平增减1百分点，水稻单位面积用工变化量，人·d/（hm2·%）。

相应地，由于水稻单位面积用工量减少所节省的单位面积人工成本可用如下公式计算：

式中：△c12(n)为第n年水稻生产机械化水平提高1百分点而减少的单位面积人工成本，元/表示机械化水平提高1百分点时，水稻生产单位面积用工量的减少量；l（n）为第n年水稻单位用工价格，元/（人·d），可通过实地调查获得或利用《全国农产品成本收益资料汇编》相关统计数据计算获得。

（2）“机器换人”对水稻机械作业费用的影响。机械化作业必然有燃油、维护保养等各种费用支出，且这些费用随着水稻生产机械化作业水平的提高和燃油价格的上涨而增加。定量分析水稻生产机械化水平与其机械作业费用之间变化的相互关系，同样可采取建立二者之间线性回归模型方式加以量化估算：以水稻单位面积机械作业租赁费用为因变量，水稻生产耕种收综合机械化水平为自变量，建立线性回归模型。其二者的线性回归模型形式可表示如下：

式中：m（n）为第n年水稻单位面积机械作业租赁费，元/hm2，可查阅历年《全国农产品成本收益资料汇编》或实地调查获得相应的数据；A（n）的含义和数据获取同上；b0为常数，元/hm2；b1为系数，表示机械化水平提高1百分点，水稻单位面积机械作业费用增加量，元/（hm2·%）。

（3）水稻“机器换人”净节本估算。如前所述，提高水稻生产机械化水平，虽然能减少单位面积用工量和降低人工成本，但同时也增加了水稻机械作业租赁费用。要定量分析水稻“机器换人”所带来的节本净收益，须将增加的机械作业租赁费用从节省的人工成本中扣除，那么，由于水稻生产机械化发展，所产生的“机器换人”净节本可用下式计算[5]：

式中：v（n）为第n年水稻机械化水平增加1百分点所带来的单位面积净节本，元/（hm2·%）；△c12(n)的含义同公式（6），元/（hm2·%）。

相应的，第n年水稻机械化水平变化△A(n)后，则第n年水稻单位面积的生产成本将发生变化，并可用如下公式计算：

c'1（n）为第 n 年机械化水平变化△A（n）后的水稻单位面积生产成本，元/hm2；c1(n)， v（n）的含义同上。

2 方法应用——以浙江省水稻生产为例

现以浙江省水稻种植和机械化发展为例，利用上述建立的估算方法分析机械化发展对浙江省水稻生产成本效益变化影响情况。

2.1 水稻成本效益发展变化

（1）数据采集。限于浙江省水稻生产投入产出统计数据无法获得，本文以全国水稻生产相关数据近似反映，查阅《全国农产品成本收益资料汇编》，可得1992—2016年期间历年的全国水稻投入产出等方面统计数据，其中水稻单位面积的产值、各种成本等各种数据如表 1 中的第 2，3，4，5 列所示[2]。

表1 1992—2016年全国水稻单位面积平均成本收益变化情况 元/hm2

（2）水稻成本效益变化情况。 结合公式（2）、（3）、（4），可计算出1992—2016年浙江省水稻生产单位面积净利润、利润率，以及人工成本占生产成本的比例，结果见表1中的最后3列。由表1可知，水稻生产单位面积各类成本逐年上升，2016年与1992年相比，水稻生产单位面积总成本、生产成本分别上涨了5.25倍、4.51倍，生产成本中的人工成本则上涨了5.58倍；同期水稻单位面积利润增长了1.10倍，但成本利润率则由1992年的35.20%下降到2016年的11.81%，期间有的年份的利润率较高，但总体上呈上下波动降低趋势，这表明目前水稻种植经济效益偏低。与蔬菜种植相比，效益上差距就更大了，如2016年蔬菜种植净利润为30 337.95元/hm2，而同期水稻为 2 129.40元/hm2，这也是导致稻农种植积极性不高的根本原因[2]。因此，提高种植经济效益是稳定乃至扩大水稻种植面积的关键。

2.2 机械化水平对水稻成本效益影响

（1）数据采集。利用前述模型分析机械化在降低水稻单位面积用工量、减少人工成本支出等方面的作用，需要历年水稻机械化作业水平，以及水稻单位面积用工量、人工成本、用工价格及机械作业成本等数据，考虑统计数据的可获得性，建模时水稻耕种收综合机械化水平采用浙江省数据结果，而其他统计数据则从《全国农产品成本收益资料汇编》中获取。1992—2016年水稻机械化水平，以及单位面积用工量、成本、用工价格、机械作业成本等方面统计数据如表 2 所示[2，5]。

表2 1992—2016年水稻单位面积用工、人工成本、用工价格及机械作业成本变化情况

（2）机械化水平对水稻单位面积用工量的影响。根据公式（5）和表2中的相关统计数据，并利用DPS统计分析软件得到下列线性回归方程[7]：

其中，回归方程检验值F=1 722.597 9，回归系数t检验值tA(n)=-40.591 9， 回归调整后判定系数R2=0.993 1。

（3）机械化水平对水稻单位面积机械作业费用的影响。根据公式（7）和表2中的相关统计数据，并利用DPS统计分析软件得到下列线性回归方程[7]：

其中，回归方程检验值F=70.861 2，回归系数t检验值tA(n)=8.232 9，回归调整后判定系数R2=0.862 7。

2.3 结果讨论与分析

（1）机械化水平与水稻单位面积用工量的回归统计分析。回归模型 F 值为 1 722.597 9＞F0.05（1，22）=4.30，表明回归方程在5%的显著性水平显著，即模型整体回归效果很好；回归系数t检验值|tA(n)|=40.591 9＞t0.01（22）=2.508，可见参数 A（n）在 1%的显著性水平显著；同时回归调整后判定系数R2=0.993 1，说明回归模型拟合优度很高。另一方面，由回归方程自变量A（n）系数a1可知，水稻耕种收综合机械化水平在统计分析期内每提高1百分点，水稻单位面积能减少用工量 3.973 6(人·d)/hm2。

（2）机械化水平与水稻单位面积机械作业费用的回归统计分析。回归模型F值为70.861 2＞F0.05（1，22）=4.30，表明回归方程在5%的显著性水平显著，即模型整体回归效果很好；回归系数t检验值|tA(n)|=8.232 9＞t0.01（22）=2.508， 可见参数 A（n）在 1%的显著性水平下极显著；同时回归调整后判定系数R2=0.862 7，说明回归模型拟合优度较高。另一方面，由回归方程自变量A（n）系数b1可知，水稻耕种收综合机械化水平在统计分析期内每提高1百分点，水稻单位面积机械作业费用将增加44.69元/hm2。

（3）机械化水平对水稻单位面积人工成本影响的分析。农业机械化就是用物化劳动（机器和油料）来代替活劳动的过程，其直接作用是在减少农业生产中劳动消耗的同时，减轻劳动强度。水稻机械化生产中活劳动消耗减少具体表现在，随着机械化水平的提高，水稻单位面积用工量减少，这点在上述的机械化水平与水稻单位面积用工量的回归统计分析中已得到说明，用工量减少的同时随之带来水稻单位面积人工成本的降低。为定量说明机械化水平提高对降低水稻单位面积人工成本的影响，利用线性回归方程（10）和公式（6），可以估算出历年水稻生产机械化水平在原有基础上提高5百分点后的水稻单位面积人工成本，如表3中第3列所示，第2列为历年实际机械化水平下的水稻单位面积人工成本。由表3的第2、3列可看出，由机械化水平提高所带来的水稻单位面积人工成本降低是明显的。

表3 1992—2016年水稻不同机械化水平下人工成本、机械作业成本、利润等变化情况

（4）机械化水平对水稻单位面积机械作业费用影响的分析。如前所述，完成机械化作业需要支出燃油、维护保养等各种费用，且各类费用随水稻机械化作业水平提高而增加，这点也在上述的机械化水平与水稻单位面积机械作业费用的回归统计分析得到说明。为定量分析机械化水平提高对水稻单位面积机械作业费用增加的影响，利用线性回归方程（11），可估算出历年水稻生产机械化水平在原有基础上提高5百分点后的水稻单位面积机械作业费用增加量，如表3中第5列所示，第4列为历年实际机械化水平下的水稻单位面积机械作业费用。由表3第4、5列可看出，水稻生产机械化水平在历年基础上提高5百分点后，历年中原有水平越高的年份，水稻单位面积机械作业费用变化幅度越小，这一点是由机械化作业规模特点决定的。

（5）机械化水平对水稻单位面积生产成本影响的分析。随着机械化水平的提高，水稻单位面积人工成本和机械作业费用将发生减少与增加的变化，即使在其他条件不变的情况下，水稻单位面积生产成本也将发生变化。利用公式（8）、（9）可以估算出历年水稻机械化水平在原有基础上提高5百分点后的水稻单位面积生产成本，再结合公式（4）估算出上述条件下历年水稻单位面积人工成本占生产成本的比例，如表3中第7列所示，第6列为实际机械化水平下的水稻单位面积人工成本占生产成本的比例。由表3的第6、7列看出，随着水稻生产机械化水平的提高，单位面积人工成本占生产成本的比例呈降低趋势。与此同时，人工成本降低，带来了水稻单位面积生产成本和总成本减少，在其他条件不变的情况下，水稻单位面积利润和利润率都得到不同程度的提高，利用公式（1）、（2）、（3）可估算出历年水稻机械化水平在原有基础上提高5百分点后的水稻单位面积利润率，如表3中第9列所示，第8列为历年实际机械化水平下水稻单位面积利润率。另外，为分析机械化水平提高而带来水稻单位面积人工成本净节约量，可利用公式（8）计算出1992—2016年在历年机械化水平基础上提高5百分点所节约的生产成本，结果如表3中最后1列所示，而表3中1992—2001年历年的净节省人工成本为负值，可能原因是机械作业面积不够大，导致机械作业各种成本高于机械代替人工所节约的费用，这也说明必须达到一定面积的机械作业规模，机械化生产方式才能获得经济利益[8]。

3 结论与建议

（1）“机器换人”是减少水稻生产成本和提高效益的有效措施之一。机械化水平提高能降低水稻单位面积用工量，进而减少水稻生产人工成本，提高种植效益。本文根据技术经济学原理，建立了水稻“机器换人”成本效益分析模型，并以浙江省为研究对象，利用1992—2016年的相关统计数据，定量测算分析了机械化对水稻生产用工量、人工成本、效益等方面的影响。结果表明水稻生产机械化水平提高在降低水稻单位面积用工量、减少人工成本、提高经济效益等方面的作用非常显著，且机械化水平越高作用越明显。本文提出的水稻“机器换人”成本效益分析思路和模型对其他产业“机器换人”效果评估亦有较大参考意义。

（2）推广应用农机化新技术将进一步提高水稻种植经济效益。如前所述，农业机械化的直接作用是减少活劳动消耗，同时能满足农艺要求的农业机械还有不同程度的增加产量（如水稻宽窄行插秧机）和减少损失（水稻收获机械）的作用。目前水稻机械化新技术如水田激光平整技术、水稻机栽同步侧深施肥技术、水稻宽窄行插秧技术不断涌现，其特点就是充分考虑了水稻种植农艺要求即强化了农机农艺融合，并具有减少水稻种植活劳动消耗和增加水稻单产两方面作用。因此，大力推广应用上述各种水稻机械化新技术，不仅能大幅提高水稻种植经济效益，同时也是践行国家“十三五”规划中“藏粮于地、藏粮于技”的重要举措。