稻秸行间集覆宽窄行播种技术下小麦经济效益和碳效率分析

韩 笑，张 晋，石 吕，薛亚光，刘旭杰，单海勇，刘 建

（江苏沿江地区农业科学研究所，江苏南通 226001）

江苏省粮食生产以稻麦两熟轮作为主，小麦常年种植面积在220 万hm2左右，稻茬麦占全省小麦总面积的70%以上，其中淮河以南地区稻茬麦占比高达82%[1]，稻茬麦生产水平的高低直接关系到全省小麦生产与可持续发展[2]。稻秸还田作为稻秸秆资源利用的主要方式之一，是一项提高农田固碳能力、维持粮食安全和实现低碳沃土的重要措施[3]。但是，前茬水稻机械收获后，大量水稻秸秆覆集于地表，加上田面高低不平且稻秸还田后不易腐熟和被利用，易出现土壤孔隙度增加、水分分布不均、土壤碳氮比失调等问题，导致小麦出苗率明显降低、基本苗数减少，影响小麦出苗均匀性[4-6]。为了提高稻茬小麦出苗质量及苗体素质，前人围绕不同稻秸还田方式开展了大量的研究[7-9]。研究发现，免耕方式下，小麦出苗后会覆盖一层厚厚的稻草，麦苗无光照时间延长，部分麦苗无法冲破秸秆的覆盖，会出现苗弱、苗黄现象[10]。现行推广的切碎匀铺耕翻或旋耕灭茬埋草机械化还田方式下，普遍存在碎秸、匀铺不到位的问题，且秸秆富集于浅层易造成土壤疏松，影响麦苗根系发育，同时小麦的抗旱性和抗寒性也会减弱，最终导致麦苗瘦弱且枯黄[11]。由此可见，生产上主流翻耕、旋耕和覆盖还田均难以轻松、安全实现稻秸秆全量就地还田。

经过多年的研究，本团队提出了小麦稻秸行间集覆宽窄行播种技术。该技术特征为在前茬水稻秸秆全量粉碎还田后，利用清分秸秆的装置，可以将地表的残茬、秸秆等集中覆盖到宽行（空幅带，30 cm），同时在窄行（苗带，15 cm）形成一片洁净的小环境进行施肥、旋耕、播种及镇压[12]。目前生产上小麦多为撒播或等行距条播，后期封行早，田间遮蔽，往往不利于机械作业。相较于等行距种植，宽窄行种植方式可以扩大行间距，通风透气好，有效解决小麦超高产栽培中群体结构的不协调、田间遮蔽、后期易倒伏、早衰等难题，实现增产增效[13]。前人将稻秸行间集覆宽窄行播种、稻秸覆盖还田播种以及浅旋耕还田播种相比较，结果表明：稻秸行间集覆宽窄行播种能显著提高小麦出苗率和麦苗素质，减少低温下苗期小麦冻害率，一定程度上有利于小麦增产[14-15]。此外，前人研究发现，适宜的还田措施对提高小麦碳效率和经济效益也具有不可忽视的作用[16]。

在机械化作业方面，近年来，随着中型一体化播种机械的发展与推广，耕作+播种越来越多地整合在一台播种机械中；此外，不同耕作机械正结合播种机械一同应用以实现小麦高产高效生产。依托小麦稻秸行间集覆宽窄行播种技术，本团队与农机厂合作研制出配套机具“2BFGK12（6）260 型全秸秆茬地洁区旋耕智能施肥播种机”，可完全实现“洁茬—播种—施肥—覆土—镇压—开沟”一体化操作。当前，该技术和配套机具已在如东县现代农业产业示范园内示范推广，推广面积超过了66.67 hm2。为了考察小麦稻秸行间集覆宽窄行播种技术与传统技术相比是否有优势，本研究通过实地调研的方法比较了园区内技术示范户和非示范户种植稻茬麦的成本、经济效益和碳效率，为进一步推广小麦稻秸行间集覆宽窄行播种技术提供依据。

1 研究方法

1.1 调研内容

园区内接受调研的技术示范户与非示范户种植小麦的时间为2021 年11 月10 日至20 日，调研时间段为2021 年11 月—2022 年5 月麦季。调研对象为如东县现代农业产业示范园内采用稻秸行间集覆宽窄行播种技术及配套机具“2BFGK12（6）260型全秸秆茬地洁区旋耕智能施肥播种机”种植小麦且种植面积在3.33 hm2以上的5 户示范户（T1—T5），以及园区内采用旋耕播种施肥一体机（CK1）、双铧犁-圆盘耙-旋耕播种施肥一体机（CK2）和不带开沟的播种施肥一体机（CK3）种植小麦的3 户非示范户，种植面积均在3.33 hm2以上。不同机械的作业流程见表1。

表1 机械耕播方式作业流程

在小麦生长关键生育期，本课题组通过实地考察调研的方式向园区内技术示范户和非示范户调研如下两部分内容：固定资产投资情况和投入产出情况，主要包括农户在生产过程中所用到的农业机械情况以及稻茬麦全生产环节的各要素投入情况。

1.2 相关指标说明

1.2.1 生产成本。本文中稻茬麦生产的成本核算主要包括人工、物资和机械成本3 部分。人工成本指生产过程中直接使用的劳动力成本，包括家庭用工折价和雇工费用2 部分。家庭用工主要为农户家庭成员，在本文中不计为用工数。物质成本包括在生产过程中直接消耗的各种农业生产资料的费用，包括种子、化肥和农药。机械成本包括机械作业和农机燃料2 部分。

1.2.2 经济效益。

净收益（元/667 m2）=总收入-总成本；

总成本（元/667 m2）=人工成本+物资成本+机械作业成本；

总产值（元/667 m2）=籽粒产量×小麦单价。

说明：据调研，2022 年如东县当地小麦收购单价为2.7 元/kg。物资成本中，由于农户种植的小麦品种有差异，本文中的小麦种子单价按均值计算，计4.3 元/kg，普通尿素（纯N 质量分数为46%）单价为2.2 元/kg，三元复合肥（纯N、P2O5、K2O 质量分数均为15%）单价为2.5 元/kg。

此外，本文还选取了劳动生产率和销售利润率作为经济效益指标。劳动生产率是指劳动者在单位劳动时间内所生产产品的产值，本文用单位劳动力生产的平均稻茬麦产值表示；销售利润率是指利润与销售收入的比值，本文用稻茬麦净收益与总产值的比值表示。

1.2.3 碳投入量计算。碳投入总量=农田碳投入量+作物碳投入量。农田碳投入量是指稻茬麦生产过程中由种子、化肥、农药等资源以及机械、人力等农田管理所产生的碳投入量总和。种子的碳投入量由播种量和种子碳排放系数估算，冬小麦的种子碳排放系数为0.11 kg/kg[17-18]；化肥碳投入量由施肥量和肥料碳排放系数估算，复合肥和尿素的碳排放系数分别为0.90 和1.74 kg/kg[17-18]；农药碳投入量由农药施用量和农药碳排放系数估算，农药的碳排放系数为4.93 kg/kg[17-18]；机械碳投入量由耕地、播种、收获等农机耗油量和农机柴油碳排放系数估算，农机柴油碳排放系数为2.63 kg/L[17-18]。人工劳作产生的碳排放由稻茬麦生产用工数和人工碳排放系数估算，人工碳排放系数为0.92 kg/d[17-18]。

作物碳投入量由作物秸秆、残渣、根系和根系分泌物4 部分的生物量按一定的比值换算得来。小麦秸秆含碳率为42.5%[19]，小麦残茬和根系生物量分别约为秸秆生物量的10%和23%，小麦根系分泌物的碳投入量与根系碳投入量相当[20]。此外，根据江苏省发展与改革委员会统计得出2021 年11 月至2022 年5 月江苏柴油平均价格为7.59 元/L。

1.2.4 农田碳效率计算。碳生产效率=小麦籽粒含碳量/碳投入量。其中：籽粒含碳量通过籽粒产量和籽粒含碳率估算，小麦籽粒的含碳率为48%。碳生产效率用于衡量生产中投入单位数量碳所形成作物籽粒的生产效率。

1.3 数据分析

本试验的有关数据采用Excel 2013 进行处理，用SPSS 16.0 软件进行统计分析和差异显著性检验。

2 结果与分析

2.1 成本投入情况

由表2 可知，技术示范户生产稻茬麦总成本为611.49 元/667 m2，比非示范户节约60.61 元/667 m2，2 者总成本存在均值差异，但无统计学意义。根据计算可知，技术示范户在稻茬麦生产上平均投入1.90 工/667 m2，非示范户平均投入2.33 工/667 m2。从人工成本看，技术示范户在稻茬麦生产上平均人工数和人工费的投入分别比非示范户减少0.43 工/667 m2、29.83 元/667 m2，2 者在人工投入数量与人工花费方面虽有差异但无统计学意义。从物资成本看，技术示范户在稻茬麦生产上种子、肥料和农药投入分别为80.41、130.58 和52.60 元/667 m2，其中：种子和肥料投入成本分别比非示范户减少2.01和4.07 元/667 m2，2 者在种子和肥料投入成本方面虽然存在均值差异，但无统计学意义；农药投入较非示范户增加了5.90 元/667 m2，2 者农药成本存在均值差异，但无统计学意义。从机械成本看，技术示范户在稻茬麦生产上的机械成本为184.40 元/667 m2，比非示范户减少30.60 元/667 m2，2 者机械成本存在均值差异，但无统计学意义。

表2 技术示范户与非示范户投入产出的组间均值差异检验

2.2 经济效益

由表3 可知，技术示范户稻茬麦产量达到了483.86 kg/667 m2，产值达到了1 306.41 元/667 m2，分别较非示范户增加19.69 kg/667 m2、53.61 元/667 m2。另外，技术示范户生产稻茬麦的净收益为694.92 元/667 m2，高于非示范户114.22 元/667 m2，2 者均值差异具有统计学意义。从劳动生产率来看，技术示范户的劳动生产率为758.75 元/（人·667 m2），是非示范户的1.36 倍，2 者劳动生产率的均值存在差异，但无统计学意义。从销售利润率来看，技术示范户的销售利润率为53.27%，是非示范户的1.15倍，2 者均值差异具有统计学意义。

表3 技术示范户与非示范户经济效益的组间均值差异检验

2.3 农田碳效率评估

2.3.1 碳投入量。由表4 可知，技术示范户种植稻茬麦使用种子、尿素、机械和人工的碳投入量分别较非示范户减少了0.05、3.22、3.67 和0.4 kg/667 m2，2者机械碳投入量均值差异具有统计学意义，种子、尿素和人工碳投入量均值虽然存在差异，但无统计学意义。技术示范户种植稻茬麦使用农药的碳投入量较非示范户增加了0.07 kg/667 m2，2 者均值虽然存在差异，但无统计学意义。技术示范户和非示范户使用复合肥的碳投入量没有差异。技术示范户种植稻茬麦农田碳投入量为69.88 kg/667 m2，较非示范户减少了7.26 kg/667 m2，2 者农田碳投入量均值虽然存在差异，但均无统计学意义。此外，技术示范户种植稻茬麦的秸秆、残渣、根系、根系分泌物以及总的作物碳投入量较非示范户均有一定程度的降低，但均无统计学意义。

表4 技术示范户与非示范户农田碳投入量的组间均值差异检验

2.3.2 农田碳生产效率。由表5 可知，技术示范户种植稻茬麦碳总投入量为358.84 kg/667 m2，较非示范户减少了14.29 kg/667 m2；籽粒碳产出量为232.25 kg/667 m2，较非示范户增加了17.96 kg/667 m2。技术示范户种植的稻茬麦碳生产效率为0.65 kg/kg，与非示范户相比提高了14.04%。结合组间均值差异数据可知，技术示范户与非示范户碳总投入量、籽粒碳产出量和碳生产效率的均值差异均无统计学意义。

3 讨论与结论

本文通过实地调研的方式调研了如东县现代农业产业示范园内8 家稻茬麦种植户，比较了稻秸行间集覆宽窄行播种技术与传统播种技术下农户的生产成本，分析该技术下农户的经济效益以及劳动生产率、销售利润率两大指标的差异，得出以下结果：稻秸行间集覆宽窄行播种技术下农户生产单季稻茬麦的总成本为611.49 元/667 m2，比非示范户节约60.61 元/667 m2；净收益为694.92 元/667 m2，高于非示范户114.22 元/667 m2，经济效益得到显著提高。技术示范户种子和肥料投入较非示范户均有明显的降低，分别减少2.01 和4.07 元/667 m2，这可能是由于技术示范户种植小麦时采用了开沟施肥播种一体作业，保证了精准施肥和精准用种[21]。技术示范户的人工成本比非示范户减少0.43 工/667 m2，有较大程度降低；产量较非示范户增加19.69 kg/667 m2，劳动生产率和销售利润率分别是非示范户的1.36 倍、1.15 倍，均有较大程度的提高，这是因为“洁茬—播种—施肥—覆土—镇压—开沟”一体化操作减少了人工投入，标准化的机械生产不仅能够降低生产成本，而且能够保障产出，从而使经济效益得到较大提升[22]。

碳投入量和产量的不同能够影响农田生产的碳效率[23]。本研究发现，农户采用稻秸行间集覆宽窄行播种技术种植小麦的农田碳生产效率为0.65 kg/kg，较非示范户提高了14.04%。结合2 者碳投入量和籽粒碳产出量的比较，可以直观看出技术示范户的农药碳投入量和机械碳投入量较非示范户显著降低，因而碳总投入量有明显降低，较非示范户减少了14.29 kg/667 m2，且小麦产量较非示范户也有较大程度的提高。尽管本次调研中，2 者并没有表现出显著的差异，可能在于样本量偏少，但根据变化趋势预计，技术示范户种植稻茬麦的农田碳效率高于非示范户是合理的。

综上，推广稻秸行间集覆宽窄行播种技术有利于减少小麦种植成本，促进经济效益和碳效率的协同提高。