茶园化肥减施增效技术模式社会经济效果评价——以闽东绿茶区为例

冉秦，吴道宁，吴志丹，花文元，罗良国*

（1.中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所，北京 100081；2.福建省农业科学院茶叶研究所，福州 350013；3.国家土壤质量福安观测实验站，福建 福安355015）

在茶园管理中，施肥是茶园生产的重要环节。但茶农习惯性施肥使得茶园存在施肥过量、养分投入比例不合理等问题[1-3]，这不仅给茶园造成土壤酸化、面源污染等负面影响[4-5]，而且直接影响了茶叶的品质和茶农的经济收入。为保障茶产业可持续发展，保护茶园生态环境，“十三五”重点研发项目设置了“化学肥料和农药减施增效综合技术研发”专项，包括专门针对茶园而研发的系列化肥减施增效技术模式，如控释肥替代化肥[6]、不同比例有机肥替代化肥[7-8]，以及集成套种技术[9]等模式。根据“十四五”规划和生态环境部、农业农村部联合印发的《农业面源污染治理与监督指导实施方案（试行）》要求，为了治理面源污染，全面推进乡村振兴，需深入实施化肥减量行动。为此，有关茶园化肥减施增效技术模式的评价和筛选应当加快进程。

茶园化肥减施增效技术模式在实际生产中是否具有实用性、稳定性和可推广性，能否满足政府管理部门、社会生产部门以及农户的需求，迫切需要开展科学的评估。部分研究者在评析技术模式时，多关注茶叶产量与品质，而缺少了对技术模式所带来的经济效益的分析[10-11]。马立锋等[12]、陈玉真等[13]、周波等[14]在关注化肥减量的同时，还从茶叶产量、品质和经济效益等方面对技术模式进行了分析和筛选。孟令宇等[15]则针对勐海茶园化肥减施增效技术模式构建了以土壤肥力、水环境和经济指标为主的指标体系，并应用模糊综合评价法对其进行了整体评价。现有研究多数是基于田间试验效果单独分析茶叶产量、品质、经济效益以及茶园土壤环境等指标，并未针对不同技术模式从多维度进行整体评估，且鲜有研究者考虑技术模式本身以及管理指标。虽然少数学者构建了指标体系并对技术模式进行了整体评价，但却忽视了技术模式应用推广带来的社会效益，无疑会影响到技术模式筛选结果的科学性和可靠性。

因此，本研究以针对福建省闽东绿茶区存在的施肥问题而研发的5 项化肥减施增效技术模式为评价对象，从技术特征、经济效益、社会效益、管理和区域差异5 个层面构建指标体系，运用基于专家意见多重相关性的灰色关联分析模型进行评价排序，以期筛选出可在闽东绿茶区大规模推广的最佳技术模式，满足闽东茶农技术需求，深入推进当地化肥减量行动，为农户优化茶园施肥及政府进行技术推广提供参考和决策依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

闽东泛指福建省东部地区，包括福州和宁德两市，闽东绿茶区茶园化肥减施增效技术模式试验区位于宁德市周宁县，处于北纬26°53′～27°19′、东经119°06′～119°29′（图1），境内多山地丘陵，平均海拔800 m，属于亚热带季风气候，土壤类型为红黄壤，试验区茶树品种为福云6 号，茶树树龄约40 年，生产茶类主要为绿茶（名优绿茶和珠茶）。该地茶农习惯施用化肥量偏高，折纯总养分量高达915 kg·hm-2，其中折纯化学N 为555 kg·hm-2，P2O5为180 kg·hm-2，K2O 为180 kg·hm-2。

图1 试验区位置图Figure 1 Location of the test zone

1.2 茶园化肥减施增效技术模式

本研究所评价的技术模式及相关参数由福建省农业科学院茶叶研究所和国家土壤质量福安观测实验站研究团队提供。5 种化肥减施增效技术模式包括施用专用肥模式（模式1）、有机肥料替代部分化肥模式（模式2）、施用脲甲醛复合肥新型肥料模式（模式3）、施用生物炭基肥模式（模式4）、地力改良与施生物炭结合模式（模式5），各项技术模式主要集成了新型高效肥料技术、有机肥替代部分化肥技术和土壤改良技术等。由于5 种技术模式所针对的问题不同、目标不同，因而各模式的关键技术环节措施也有所差异，详见表1、表2。5 种模式施肥方式均采用撒施后旋耕，时间运筹为一基两追，基肥、春茶追肥和秋茶追肥比例按照40%、30%和30%进行，土壤水分、病虫害等其他管理措施均保持一致。

表1 5项技术模式比较Table 1 Comparison of five technical modes

表2 5项技术模式施肥特征Table 2 Characteristics of fertilization amount of five technical modes

1.3 构建技术模式社会经济效果评价指标体系

在遵循科学性、可比性、系统性、动态性、层次性、典型性、区域性等原则的基础上，综合考虑技术可行性、经济可持续性、社会可接受性等维度，采用文献综合研究法，初步构建茶园化肥减施增效技术模式社会经济效果评价指标体系[16-21]，并邀请农学、土壤化学、植物营养和农业经济及管理等多个学科的专家，通过多轮讨论，对指标体系进行筛选和优化，最终确立了包含5 个一级指标、16 个二级指标和38 个三级指标的茶园化肥减施增效技术模式社会经济效果评价指标体系（表3）。

表3 茶园化肥减施增效技术模式评价指标体系及释义Table 3 The evaluation index system and definition of chemical fertilizer application reduction and efficiency improvement technical mode in tea gardens

1.4 茶园化肥减施增效技术模式的评价模型

在茶园化肥减施增效技术模式社会经济效果评价指标体系中，每个指标从不同层面反映了一项技术模式社会经济管理基本特征。而要从总体上和各准则层面测度不同化肥减施增效技术模式的效果，则需要开展定量化评估。本研究主要借鉴了专家组多重相关性赋权法[22]和灰色关联分析法[23-24]，将主观赋权和客观评价结合起来，形成了基于专家意见多重相关性的灰色关联分析模型[25]。

1.4.1 专家组多重相关性赋权法

专家组多重相关性赋权法属于主观赋权方法，是在决策者的经验基础上，根据决策者对指标重要性的判断进行赋权的一种方法。一般情况下，常采用简单

的算数平均法去测度一个指标的最终权重，存在忽视专家意见的差异性和偏好的不足，导致最终评价结果不理想。为此，本研究采用了基于专家组多重相关的赋权方法，即通过获取专家组的打分意见，建立权重（打分）矩阵，然后计算两个不同专家打分之间的相关系数，利用打分意见的相关性，重新赋予每个指标专家组意见一致的权重。专家组多重相关性赋权法计算步骤如下：

第一步：建立权重（打分）矩阵。设指标个数为n个，由m名专家对各个指标进行打分，获得m个主观权重组合，构成权重（打分）矩阵W：

第二步：计算专家p与专家q之间相关系数rpq。综合计算得出m名专家指标权重的相关系数，相关系数范围为[-1，1]。在正相关情况下，相关系数越大，两位专家的意见越一致，同时定义他们为较权威专家；在负相关情况下，相关系数越小，两位专家意见越相悖，并定义该专家为较不权威专家。较权威的专家所赋权重将在最终的权重结果中占有重要地位。

相关系数计算公式如下：

第三步：运用SPSS 软件计算得到各位打分专家的相关系数矩阵R。

第四步：对矩阵R进行归一化处理，然后得到归一化后的相关系数矩阵R′。计算公式如下：

第五步：计算专家加权权重矩阵Q：

此时，专家加权权重矩阵不具有收敛性，为了获得收敛矩阵，即获得一致性的指标赋权值，需要重复此过程。即每一次将此矩阵作为新的权重矩阵，重复第二步至第五步的过程，直至得到收敛的权重结果。

第六步：求出各个层次指标的最终主观权重。计算收敛的加权权重矩阵各列的平均值，将平均值进行绝对值归一化处理，最终得到主观权重。为便于计算，将n个子指标的权重记为列矩阵ϖ。

1.4.2 基于专家意见多重相关性的灰色关联分析模型

灰色关联分析模型是一种客观评价法，该方法只计算评价值，而没有权重[26]，因此本研究将灰色关联分析法与专家意见多重相关性赋权法相结合，构建主客观结合的评价模型。具体步骤如下：

第一步：将原始数据（t项技术模式各项指标的实际监测数据）进行标准化处理，消除量纲差异。逆向指标：

式中：Xij为第i个评价对象的第j项指标值；为评价对象第j项指标的均值；δj为评价对象第j项指标的标准差。

第二步：构造比较数列和参考数列。以原始数据标准化后的数据作为比较数列，并将标准化后的数据记为xi（k），比较数列记为Xi；以标准化后不同技术下同一指标的最优值作为参考数列，将最优值记为x0（k），参考数列记为X0。

第三步：计算关联系数，并将关联系数构成矩阵记为E，把规范化后的数列与参考数列进行比较，得出第k个指标的关联系数：

式中：ρ为分辨系数，介于0与1之间，一般取值为0.5。

第四步：计算评估数值矩阵。由关联系数矩阵E和专家组多重相关性赋权法所计算的意见一致的主观权重ϖ的乘积得到评估数值矩阵D：

2 结果与分析

2.1 基于专家意见多重相关性指标赋权结果

根据指标体系设置专家打分表，并邀请了24 位农学、土壤化学、植物营养和农业经济及管理等多学科专家进行打分赋权，采用专家组多重相关性赋权法得到最终权重（表4）。总体上看，专家们较为关注化肥减施增效技术模式的技术特征，赋予了技术特征最高的权重，36.52%；其次是经济效益，权重为26.95%，这既是政府所关心的，更是广大农户关心的；再次是社会效益，权重为21.24%，这是推广部门和学者共同关心的，它反映了专家对科技成果推广率或技术模式社会需求率的重视程度；管理指标权重最小，为15.29%，体现了政府层面对技术成果应用的重视程度。从4 个准则层的分项子指标来看，技术特征指标中，化肥N农学效率和单位种植面积茶青产量的权重较高；经济效益指标中，与传统技术相比单位面积净增收益的权重较高；社会效益指标中，专家们比较关注的是集中连片规模3 hm2以上采纳技术户占区域全部规模户比例；管理指标中，是否发布技术使用手册和是否被当地政府纳入文件列为主推技术这2 个子指标被赋予了相对较高的权重。因本研究待评价的5 种化肥减施增效技术模式都在同一个区域开展示范，准则层中体现地域差异的区域指标不再考虑；同时，5 种技术模式都没有单独的补贴支持，且部分生产投入和茶园管理相同，因此实际监测数据相同的指标在模型计算中不再考虑。

表4 基于专家组多重相关性赋权法的赋权结果Table 4 The weighting result based on the method of multiple correlation of expert groups

2.2 基于专家意见多重相关性的灰色关联分析模型的评价结果

运用基于专家意见多重相关性的灰色关联分析模型进行评价，得到5 种化肥减施增效技术模式应用的社会经济效果综合评价结果及排序（表5）。首先，从综合效果评价得分看，模式2>模式1>模式4>模式3>模式5；其次，从各技术模式在其技术特征、经济效益、社会效益和管理4 个准则层面得分来看，不同化肥减施增效技术模式表现出不同的结果及差异化排序。

表5 基于专家意见多重相关性的灰色关联分析模型的评价结果Table 5 Evaluation results of grey relational analysis model based on multiple correlation of expert opinions

总体上，5 种化肥减施增效技术模式中，茶农一般更关注技术的收益回报性、经济性（低成本）和简易操作性，政府则更关注技术应用的社会性与管理的有效性。尽管有机肥替代部分化肥技术模式（模式2）在技术特征、社会效益和管理方面都优于其他模式（排序都是第一），但其经济效益与农户的期望是有距离的，该模式需要补足收益这个短板，使其更易于推广应用。专用肥技术模式（模式1）因技术特征得分很低，社会效益难免受到影响，若能突破技术障碍使之更符合农户能力可及的范围，则会更易于推广应用。生物炭技术模式（模式4），除了社会效益指标在5 项技术模式中排在末尾，其他3 项准则层指标得分都处于第二的位次，若能进一步克服相关指标反映的不足，未来在茶园生产中会有很大的推广应用潜力和空间。施用脲甲醛复合肥新型肥料模式（模式3）和地力改良与施生物炭结合模式（模式5）各准则层指标得分排序相当靠后，说明这2 种模式不仅社会效益和经济效益差强人意，而且技术特征和管理层面也存在明显不足，有待深入创新研究，不宜立即推广应用。

3 讨论

采用基于专家意见多重相关性赋权与灰色关联分析相结合的模型评估福建闽东绿茶区茶园化肥减施增效技术模式，总体来说，模式1和模式2优势明显大于其他技术模式，一方面在于这两种模式较其他三种能更好地提高茶叶产量和品质，另一方面这两种模式在管理方面得到了当地政府和专业力量的支持。茶园化肥减施增效技术模式能否被农户采纳，除了与技术本身以及技术所能带来的各种效益有关外，还会受到技术推广服务形式和推广力度的影响[27]。陶群山等[28]分析了影响农户采纳农业新技术的因素，发现政府对新技术的扶持和宣传对农户采纳新技术具有显著的作用。而针对模式3、模式4 和模式5 的劣势，建议在强化技术改良与提升茶青产量和产值的同时，加强政府的支持力度，如利用电话、电视、网络等现代信息化技术加大宣传，派遣专业技术人员对茶农进行技术培训，都是提升茶农对这些技术模式认可和接纳非常有效且必要的措施。

有学者统计了茶园施用茶叶专用肥后的茶园产量、产值和肥料投入成本，发现茶园产值收益显著提高[29]。本研究中，模式1 具有较好的经济效益，主要源于该技术模式所带来的高产值和低成本。但在化肥减量方面，模式1 的化肥N 和化肥总养分量投入虽较当地茶农习惯施用量减少32%和37%，但其单位面积化肥N 施用量上依然是5 种技术模式中最高的，达到375 kg·hm-2，直接导致单位面积化肥N投入而获得的茶青产量稍低于模式2，使其在技术特征指标一项中处于劣势。部分学者认为，茶树专用肥能够一定程度提高茶叶产量和品质，若与有机肥配施或增加其有机质含量则更利于发挥其对茶叶产量和品质的提升作用[30-31]。针对模式1还需进一步优化茶树专用肥中氮磷钾的配比，特别是减N 潜力，以达到稳产前提下减少化肥N用量、增加茶园收益的目的。

模式2 作为有机肥替代部分化肥技术应用模式，其综合评价得分位列5 项技术模式之首，值得优先普及推广。然而，虽然有机肥的施用可提高土壤有机质含量，改善和丰富土壤微生物群落结构，使土壤养分供给能力增强，促进茶叶产量和质量大幅提升[32]，但该模式化肥减量使用所减少的成本并未抵消或降低总生产成本，反而增加了额外支出，尤其是偏高的有机肥成本，导致该模式的单位面积净增收益逊色于其他模式。黄继川等[33]在研究有机肥替代技术中发现，有机肥用量增加使得有机肥成本升高，再加上当地政府在该区域禁止养殖生猪的政策推高了有机肥价格，使有机肥施用成本进一步增加。因此，在推广有机肥替代部分化肥技术模式时，政府需要积极发挥作用，出台包容性绿色增长政策，直补茶农因采纳有机肥替代化肥技术而额外支出的成本，鼓励和引导茶农科学绿色种植的积极性。

4 结论

（1）基于我国闽东地区绿茶生产实际情况，结合国内外学者相关可持续农业技术评价指标筛选研究经验，系统构建了针对茶园化肥减施增效技术模式应用的社会经济效果评价指标体系。该体系虽然与普遍适用或通适的环保型农业技术评价指标体系还有较大差距，但仍可为其他作物化肥减施增效技术应用效果评价指标体系的构建提供参考。

（2）利用专家意见多重相关性的灰色关联分析模型对福建闽东绿茶区5 种技术模式应用的社会经济效果进行评估，综合效果评价得分表现为模式2>模式1>模式4>模式3>模式5。

（3）5 项技术模式中，模式2，即有机肥替代部分化肥模式最值得推广，但是因施用有机肥而产生的额外成本，需要政府通过绿色支持政策给予直接补偿，以鼓励茶农在生产实践中持续应用该技术模式。

（4）茶园化肥减施增效技术模式能否被农户采纳，除了与技术本身以及技术所能带来的各种效益有关外，还受到技术推广服务形式和推广力度的影响，建议政府加强对于技术推广的支持力度和宣传力度，积极发挥政府对良好技术普及应用的主导作用。