農業機械化投資行為與效益的實證分析

摘要：農業機械化投資是農業機械化發展的關鍵。當前，以農機購置補貼為代表的國家農業機械化投資政策已成為推動農業機械化發展的重要物質基礎。運用線性規劃法配備機器系統是進行農業機械化投資行為與效益研究的有效方法之一，其使用的前提是機器配備的約束條件與目標函數均為線性函數，在保證農業機械化投資效率最大的情況下，計算各項作業所需的動力和農機具的臺數。

關鍵詞：農業機械化；投資行為；效益；實證分析

中圖分類號：Ｆ323.3；Ｓ２３2文獻標識碼：Ａ文章編號：0439－８114（２０11）18－3840-04

Ｅｍｐｉｒｉｃａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏn Ｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔ Ｂｅｈａｖｉｏｒ ｏｆ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｂｅｎｅｆｉｔｓ

——Ａ Ｃａｓｅ Ｓｔｕｄｙ ｏｆ Ｍａlｉａｎｇ Ｆａｒｍ in Ｈｕｂｅｉ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ

ＷＵ Ｚｈａｏ－ｘｉｏｎｇ，ＷＡＮＧ Ｈｏｎｇ－ｌｉｎｇ

（Ｅｃｏｎｏｍｉｃ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｃｏｌｌｅｇｅ， Ｈｕａｚｈｏｎｇ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｗｕｈａｎ ４３００７０，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔ oｎ ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ ｍｅｃｈａｎｉｚａｔｉｏｎ ｉｓ ｔｈｅ key ｏｆ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ ｍｅｃｈａｎｉｚａｔｉｏｎ． Ｃｕｒｒｅｎｔｌｙ， ｔｈｅ ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ ｍａｃｈｉｎｅｒｙ ｐｕｒｃｈａｓｅ ｓｕｂｓｉｄｉｅｓ ａｓ ｔｈｅ ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｖｅ ｏｆ ｎａｔｉｏｎａｌ ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ ｍｅｃｈａｎｉｚａｔｉｏｎ ｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔ ｐｏｌｉｃｉｅｓ ｔｏ ｐｒｏｍｏｔｅ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ ｍｅｃｈａｎｉｚａｔｉｏｎ ｈａd ｂｅｃｏｍｅ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｍａｔｅｒｉａｌ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ． Ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｌｉｎｅａｒ ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ to ｅｑｕｉｐ ｍａｃｈｉｎｅｒｙ systern was one effective way for analysis on benefits and ｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔ ｂｅｈａｖｉｏｒ of agricultural mechanization． The using ｐｒｅｍｉｓｅ ｗas the constraints of equipping machine ａｎｄ ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎ were ｌｉｎｅａｒ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ， ｉｎ ｇｕａｒａｎｔｅｅ ｍａｘｉｍｕｍ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔ ｉｎ ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ ｍｅｃｈａｎｉｚａｔｉｏｎ， ｔｈｅ ｐｏｗｅｒ ｒｅｑｕｉｒｅｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｕｎｉｔｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｆａｒｍ ｍａｃｈｉｎｅｒｙ could be calculated．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ ｍｅｃｈａｎｉｚａｔｉｏｎ； ｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔ ｂｅｈａｖｉｏｒ； ｂｅｎｅｆｉｔ； ｅｍｐｉｒｉｃａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ

農業機械化投資行為因區域不同而存在差異。為了研究湖北相似地區農業機械化投資行為，本研究以湖北中部農業機械化發展條件較好地區——馬良農場為例，采用線性規劃法對該農場農業機械化投資及效益進行定量分析，目標函數為農業機械化投資的總收益最大［１，２］。

１目標函數及自變量的確定

沙洋馬良農場作業所需動力為上海－５０和鐵牛－６５４兩種。目標函數為總收益最大，根據對馬良農場多年來的生產實踐并對調查收集資料進行研究后，列出了春玉米作業項目、作業時間及機器生產率，機器固定費用，春玉米收入及農藝成本和機器作業變動費用，分別見表１、２、３、４［３，４］。

則自變量可設為：

Ｘ１—上海－５０臺數

Ｘ２—鐵牛－６５４臺數

Ｘ３—２ＢＱＭ－６Ａ免耕播種機臺數（與鐵牛－６５４配套）

Ｘ４—３Ｗ－２０００噴霧器臺數（與鐵牛－６５４配套）

Ｘ５—１０６５聯合收獲機臺數

Ｘ６—１ＳＱ－２５０深松機臺數（與鐵牛－６５４配套）

Ｘ７—埋稈覆蓋機臺數（含開溝、捋稈、埋稈、噴水肥、覆土等功能）

Ｘ８—４Ｑ-２．０秸稈粉碎還田機

作業機組臺班數變量Ｘ１１~Ｘ２7共１7個，詳見表１中的“班生產率與臺班數變量”一欄。欄中前面數字為班生產率（ｈｍ２／班），后面為變量號，沒有數字的欄表示其不進行該項作業。

２約束條件的確定

２．１作業量約束方程

根據某項作業的各機組工作量之和應大于或等于該項作業規定作業量，可建立作業量約束方程組。

∑ＷｉｊＸｉｊ≥Ａｊ

式中ｊ—作業項目；ｉ—機組型號；Ｗｉｊ—第ｉ型機組進行第ｊ作業項目臺班數；Ｘｉｊ—第ｉ型機組進行第ｊ作業項目班生產率。所以建立作業量約束方程如下：

運輸種子到田間２Ｘ１１＋２．４Ｘ１７≥５０ （１）

免耕播種１０Ｘ１８≥５０ （２）

化學除草８Ｘ１２≥５０（３）

防病蟲害８Ｘ１３＋１２Ｘ１９≥５０（４）

運輸肥料到田間２Ｘ１４＋２．４Ｘ２０≥５０（５）

中耕６Ｘ２１≥５０（６）

追肥７．４Ｘ２２≥５０ （７）

防蟲１０Ｘ１５＋１０Ｘ２３≥５０（８）

運玉米回倉庫２Ｘ１６＋２．４Ｘ２４≥５０（９）

埋稈覆蓋３．４Ｘ２５≥５０（１０）

秸稈粉碎還田６．６７Ｘ２６≥５０（１１）

深松６Ｘ２７≥５０（１２）

２．２動力機械配備約束方程

由表１可知，全年春玉米種植共有１２項機械作業，為方便編寫約束方程，可將整個作業過程分為３個作業階段，即春播階段、夏管階段和夏收階段，各階段作業互不交叉。

根據一個階段內某型拖拉機的各項作業所需臺班數之和不得大于該型拖拉機能提供的最大臺班數，則各階段每一型號拖拉機配備量約束方程為：

∑Ｘｉｊ≤ＵｋＲｉｋＸｉ

式中，Ｕｋ—第ｋ作業階段機器可下地班次數，等于作業日歷班次數乘機器可下地時間概率之和。

Ｒｉｋ—第ｉ種機型在第ｋ階段的維修時間系數，它是考慮到在較長的持續作業階段內，拖拉機高號保養要占用作業時間而設的。

Ｒｉｋ＝（持續作業時間-高號保養時間）／持續作業時間

上海－５０Ｒ１２＝０．８５

鐵牛－６５４ Ｒ１３＝０．８７

其他作業階段多為每天一班作業，且持續時間較短，故可不計保養時間，即Ｒｉｋ均為１。

Ｘｋｉ—第ｋ作業階段內第ｉ型拖拉機能完成的作業班次組合。

Ｘｉ—第ｉ型拖拉機配備臺數。

１）第一階段：春播階段（３月１１～３月３１日）

①上海－５０拖拉機

在春播階段共有２項作業——運輸種子（Ｘ１１）和化學除草（Ｘ１２），其作業日期相同，兩項作業可合為一項，但由于Ｘ１２可作業班次比Ｘ１１多一倍，故與Ｘ１１合并時，Ｘ１１要有單獨的約束。于是可得２個約束方程。

Ｘ１１＋Ｘ１２≤Ｕ１×Ｒ１２×Ｘ１

式中

Ｕ１＝２４×０．８Ｒ１２＝０．８５

Ｘ１１＋Ｘ１２≤１６．３２Ｘ１（１３）

Ｘ１１為單獨約束

Ｘ１１≤１２×０．８×０．８５Ｘ２×８．１６Ｘ１ （１４）

②鐵牛－６５４

此階段共有２項作業：運輸種子（Ｘ１７）和免耕播種（Ｘ１８），其中，Ｘ１７和Ｘ１８屬同一作業期，可合并為一個約束方程，但Ｘ１８的作業班次數較Ｘ１７的要大一倍，故對Ｘ１７要單獨約束，故有２個約束方程。

Ｕ１＝０．８

Ｒ１３＝０．８７

Ｘ１7＋Ｘ１8≤１６．７Ｘ２（１５）

Ｘ１７≤８．３５Ｘ２（１６）

２）第二階段：夏管階段（４月１９日－５月３０日）

①上海－５０拖拉機

Ｕ２＝０．８ Ｒ２２＝０．８５

在夏管階段共有３項作業：防病（Ｘ１３）、運輸肥料（Ｘ１４）和防蟲（Ｘ１5）。其約束方程有３個，分別為

Ｘ１３≤１２×０．８×０．８５Ｘ１＝８．１６Ｘ１ （１７）

Ｘ１4≤１０×０．８×０．８５Ｘ１＝６．８Ｘ１（１８）

Ｘ１5≤１０×０．７×０．８５Ｘ１＝５．９５Ｘ１（１９）

②鐵牛－６５４

Ｕ２＝０．８ Ｒ２３＝０．８７

此階段共有５項作業：防疫（Ｘ１９）、運肥（Ｘ２０）、中耕（Ｘ２１）、追肥（Ｘ２２）和防蟲（Ｘ２３），其中Ｘ２１和Ｘ２２兩項作業屬于同一作業期，可以將其合并為一項約束。故約束方程共有４個，分別為：

Ｘ１９≤１２×０．８×０．８７Ｘ２＝８．３５Ｘ２ （２０）

Ｘ２０≤１０×０．８×０．８７Ｘ２＝６．９６Ｘ２ （２１）

Ｘ２１＋Ｘ２2≤１２×０．７×０．８７Ｘ２＝７．３１Ｘ２ （２２）

Ｘ２３≤１０×０．７×０．８７Ｘ２＝６．０９Ｘ２（２３）

３）第三階段：夏收階段（６月３０日至７月１０日）

①上海－５０拖拉機

Ｕ３＝０．８ Ｒ３２＝１

夏收階段只有一項作業，即運玉米（Ｘ１６），故約束方程只有一個，為：

Ｘ１６≤１２×０．７×１Ｘ１＝8．4Ｘ１ （２４）

②鐵牛－６５４

Ｕ３＝０．８Ｒ３３＝１

此階段有３項作業，即埋稈覆蓋（Ｘ２５）、秸稈粉碎還田（Ｘ２6）和深松（Ｘ２７），故約束方程有３個，分別為：

Ｘ２５≤１２×０．７×１Ｘ２＝８．４Ｘ２（２５）

Ｘ２6≤１２×０．７×１Ｘ２＝８．４Ｘ２（２６）

Ｘ２7≤６×０．７×１Ｘ２＝４．２Ｘ２（２７）

２．３作業機械配備約束方程

根據某項作業中同時使用某種農具的作業機組臺班數之和不得大于該種農具可提供的臺班數，建立農具配備量約束方程：

∑X≤ＺｋＸｉ

式中，ｉ—農具變量號；S（ｉ）—第k項作業中使用第ｉ種農具作業機組變量號；Xｉ—農具配備量；X—第ｋ項作業中使用第ｉ種農具的作業機組臺班數；Ｚｋ—第ｋ項作業期最大可作業班次數，其計算公式為：

Ｚｋ=Uk×Dk×α

式中，Uk—第ｋ項作業期間的機器可下地時間概率；Dk—第ｋ項作業的作業日歷天數；α—第ｋ項作業每天作業班次數（１０ ｈ為一班）。

免耕播種機

Ｘ１８≤２４×０．８×１Ｘ３＝１９．２Ｘ３ （２８）

Ｘ２１≤６×０．７×１Ｘ３＝４．２Ｘ３ （２９）

Ｘ２２≤１２×０．７×１Ｘ４＝８．４Ｘ３ （３０）

噴霧機

Ｘ１２≤２４×０．８×１Ｘ５＝１９．２Ｘ４ （３１）

Ｘ１３＋Ｘ１５≤１２×０．８×１Ｘ５＝９．６Ｘ４ （３２）

埋稈覆蓋機

Ｘ２３≤１２×０．７×１Ｘ８＝８．４Ｘ７ （３３）

秸稈粉碎還田機

Ｘ２６≤１２×０．７×１Ｘ８＝８．４Ｘ８ （３４）

深松機

Ｘ２７≤６×０．７×１Ｘ７＝４．２Ｘ６ （３５）

２．４配備模型的建立

根據收益最大原則，建立配備模型。

收益（Ｓ）＝作物產值（Ａ）-作物農藝成本（Ｂ）-機械作業成本（Ｃ）

其中

Ａ＝單產×單價×作物面積

＝６ ５００×１．１×５０ ＝３５７ ５００

Ｂ＝（種子＋化肥＋農藥＋水電＋人工＋稅收提留）×作物面積

＝（３５０＋９８０＋３００＋０＋５４０＋１５００）×５０

＝１８３ ５００

Ａ-Ｂ＝３５７ ５００－１８３ ５００＝１７４ ０００ （元）

機械作業成本Ｃ分為機械作業固定成本（Ｃ固）和機械作業變動成本（Ｃ變）。

Ｃ固＝２ ０５０Ｘ１＋３ ６９０Ｘ２＋１ ９８０Ｘ３＋１ ６４０Ｘ４＋２３０Ｘ６＋５６０Ｘ７＋３００Ｘ８

Ｃ變＝１３．７０×２Ｘ１１＋３１．６１×８Ｘ１２＋３１．６１×８Ｘ１３＋１４．７０×２Ｘ１４＋３１．６１×１０Ｘ１５＋１３．７０×２Ｘ１６＋１６．９０×２．４０Ｘ１７＋３６．４５×１０Ｘ１８＋４２．５０×１２Ｘ１９＋１６．７０×２．４０Ｘ２０＋２９．７７×６Ｘ２１＋４２．５０×７．４Ｘ２２＋４０．０５×１０Ｘ２３＋１６．７０×２．４Ｘ２４＋１１０．７０×３．４Ｘ２５＋８９．７０×６．６７Ｘ２６＋２１．１５×６Ｘ２７

故目標函數收益Ｓｍａx為

Ｓｍａx＝１７４ ０００－Ｃ固-Ｃ變

設Ｓｍｉｎ＝Ｃ固+Ｃ變

即Ｓｍａx＝１７ ４００-Ｓｍｉｎ

這樣線性規劃問題就由求收益最大轉化為求費用最小的問題。

Ｓｍｉｎ＝２ ０５０Ｘ１＋３ ６９０Ｘ２＋１ ９８０Ｘ３＋１ ６４０Ｘ４＋２３０Ｘ６＋５６０Ｘ７＋３００Ｘ８＋１３．７０×２Ｘ１１＋３１．６１×８Ｘ１３＋１４．７０×２Ｘ１４＋３１．６１×１０Ｘ１５＋１３．７０×２Ｘ１６＋１６．９×２．４０Ｘ１７＋３６．４５×１０Ｘ１８＋４２．５０×１２Ｘ１９＋１６．７０×２．４０Ｘ２０＋２９．７７×６Ｘ２１＋４２．５０×７．４０Ｘ２２＋４０．０５×１０Ｘ２３＋１６．７０×２．４０Ｘ２４＋１１０．７０×３．４０Ｘ２５＋８９．７０×６．６７Ｘ２６＋２１．１５×６Ｘ２７

２．５計算結果

對以上２４個變量、３５個約束方程的線性規劃求極小值的模型，用Ｍａｔｌａｂ解該線性規劃方程，得出計算結果如下：

目標函數＝３９ ６１７

Ｘ１＝１．１４１ ０Ｘ１６＝５．４７６ ９

Ｘ２＝２．０６４ ３Ｘ１７＝１３．０７４ ４

Ｘ３＝１．９８４ １Ｘ１８＝５．０００ ０

Ｘ４＝０．３２５ ５Ｘ１９＝４．１６６ ７

Ｘ６＝１．９８４ １Ｘ２０＝１４．３６７ ６

Ｘ７＝０．２２３ ２Ｘ２１＝８．３３３ ３

Ｘ８＝０．８９２ ４Ｘ２２＝６．７５６ ８

Ｘ１１＝９．３１０ ７Ｘ２３＝１．８７５ ０

Ｘ１２＝６．２５０ ０Ｘ２４＝１６．２６９ ３

Ｘ１３＝０．０００ ０Ｘ２５＝１４．７０５ ９

Ｘ１４＝７．７５８ ９Ｘ２６＝７．４９６ ３

Ｘ１５＝３．１２５ ０Ｘ２７＝８．３３３ ３

應配備的機具：上海－５０，圓整后應為２臺；鐵牛－６５４圓整應為３臺；２ＢＱＭ－６Ａ免耕播種機圓整后應為２臺；３Ｗ－２０００噴霧器圓整后應為１臺；１ＳＱ－２５０深松機圓整后應為２臺；埋稈覆蓋機圓整后應為１臺；４Ｑ-２．０秸稈粉碎還田機圓整后應為１臺；對１０６５聯合收獲機可采用作業量法確定其臺數：nT===2.666 7，圓整后應為３臺。

３結論與建議

１）從計算結果來看，不考慮農業機械投資成本，農場種植春玉米每公頃的純收入為２ ６８７．６６元，這比實際調查一家一戶農業生產的效益要高。由此可以看出，通過投資機械化作業可以實現農業生產規模效益與社會資源的合理配置［５］。

２）從計算結果還可看出，農業機械總投資為８４．３４萬元，如果全由農場投資，其投資收回期為６～７年，投資期相對較長，不利于農場可持續發展。因此，建議國家實行農業機械化補貼政策，對農民、農場或農民合作組織購買使用先進適用農業機械給予補貼。

３）在旱作地區推廣機械化保護性耕作技術，既可以減少機械作業環節，節約作業成本，又可以提高土壤有機質，減少水土流失，實現農業可持續發展。因此，建議在我省大力推廣機械化保護性耕作技術。

參考文獻：

［１］ 吳相淦，張松明．農業機械運用學原理［Ｍ］．北京：中國農業機械出版社，１９９０．

［２］ 張締慶，陳濟勤．農業機器運用管理學［Ｍ］．西安：西安交通大學出版社，１９８８．

［３］ 杜兵，李問盈，鄧健，等．保護性耕作表土作業的田間試驗研究［Ｊ］．中國農業大學學報，２０００，５（４）：２３－２８．

［４］ 趙仁镕．田間試驗方法［Ｍ］．北京：中國農業出版社，１９８１．

［５］ 夏振坤．農業機械化技術經濟學［Ｍ］．北京：中國農業機械出版社，１９８６．