棉花生產(chǎn)中不同類型地膜的綜合效益評價
——基于沙灣縣四道河子鎮(zhèn)的調查

王太祥 高保偉 張朝輝

（1石河子大學經(jīng)濟與管理學院；2石河子大學農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究中心，新疆 石河子 832000）

一、引言

新疆是我國最大的優(yōu)質商品棉生產(chǎn)基地，2016年新疆棉花種植面積為216萬公頃，棉花產(chǎn)量為420萬噸，分別占全國的64%和78.7%1。新疆棉花生產(chǎn)取得的巨大成就，得益于20世紀90年代初地膜覆蓋技術的推廣與應用。地膜具有保溫保墑、抑制雜草再生、減輕病蟲害、改善土壤環(huán)境、促進農(nóng)作物早熟等優(yōu)點，進而大幅度提高農(nóng)作物單產(chǎn)量，促進農(nóng)戶增收［1］，新疆棉田覆膜率達到100%。然而，棉田常年覆膜后殘膜得不到有效的回收，大量殘膜殘留在土壤中。據(jù)嚴昌榮等研究測算，石河子棉田中殘膜殘留量均值達到（300.65±49.32） 千克／公頃，殘留量最大達到（334.4±47.88） 千克／公頃，地膜殘留率為 21%～34%［2］。如果得不到有效治理，隨著覆膜年限的增加，棉田的殘膜量將以13.66千克／公頃線性趨勢增加［3］。殘膜破壞了土壤耕作層結構，影響了水分及養(yǎng)分的循環(huán)，造成棉花根系發(fā)育受阻，棉花產(chǎn)量下降，形成了極為嚴重的“白色污染”［4］［5］，已危及農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。

隨著殘膜污染危害逐漸被社會各界所認知，遏制農(nóng)田白色污染已成共識，各種治理白色污染的措施正在進行不懈的嘗試［6］［7］。中國工程院喻樹訊院士在南疆沙雅縣展開了棉花無膜栽培試點，取得了一定成效，驗證了在有效積溫較高、無霜期較長和灌溉條件有保障的新疆南疆部分地區(qū)實施無膜栽培的可行性。但是，由于新疆各地區(qū)氣候差異較大，尤其是在北疆棉花主產(chǎn)區(qū)，均不具備棉花無膜栽培的先決條件，棉田覆膜仍然是農(nóng)戶的必然選擇。在此背景下，對棉田覆膜進行有效回收或使用可降解地膜已成為新疆尤其是北疆地區(qū)棉田白色污染治理的重要手段［8］［9］。

沙灣縣四道河子鎮(zhèn)是新疆傳統(tǒng)的棉花優(yōu)勢種植區(qū)，該鎮(zhèn)棉田地膜覆蓋時間長，土壤中殘膜累積量大，已嚴重影響到了棉花的種植，農(nóng)戶治理殘留農(nóng)膜的愿望迫切。為了加強農(nóng)田白色污染的治理，自治區(qū)和沙灣縣政府高度重視棉田白色污染防治工作，出臺了一系列支持企業(yè)生產(chǎn)和資源化再利用、農(nóng)戶使用和回收地膜的相關政策，鼓勵企業(yè)和科研機構開展地膜治理技術的研究、示范和推廣。作為自治區(qū)和沙灣縣白色污染治理的綜合示范區(qū)，四道河子鎮(zhèn)引進新疆農(nóng)科院棉花研究所、石河子石豐塑料制品有限公司等科研機構和企業(yè)開展了不同類型地膜技術試驗及推廣。在此背景下，本文通過調查使用不同試驗類型地膜的農(nóng)戶，分析其技術經(jīng)濟效益，并采用AHP與模糊評價相結合的方法，對不同類型地膜的效益進行綜合評價，為當前制定有效的白色污染治理政策提供參考依據(jù)。

二、研究區(qū)域概況與數(shù)據(jù)來源

（一）研究區(qū)域概況

四道河子鎮(zhèn)隸屬沙灣縣，位于古爾班通古特沙漠南緣，地處東經(jīng) 84°57＇～86°09＇，北緯 43°29＇～45°20＇之間，年平均氣溫為 6.3℃～6.9℃，太陽實照時數(shù)為2800小時～2870小時，大于等于10℃積溫 3400℃～3600℃，無霜期 170～190天，年降水量140毫米～350毫米，蒸發(fā)量為1500毫米～2000毫米。2016年，全鎮(zhèn)有耕地面積為22.78萬畝，棉花種植面積達到19.8萬畝，機采棉種植率100%，機采摘棉比例高達98%以上，為新疆沙灣縣棉花核心產(chǎn)區(qū)。20世紀80年代末，該鎮(zhèn)在棉花生產(chǎn)大量使用地膜，由于認識不足、回收成本高、管理不到位等原因，殘膜未得到有效的回收，大量地膜殘留在土壤中，嚴重制約著該地區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)可持續(xù)發(fā)展。

（二）數(shù)據(jù)來源

本文所用成本收益數(shù)據(jù)來自于課題組在2017年3月至11月跟蹤調查的20戶棉花種植戶，這些農(nóng)戶在2017年接受不同類型地膜的試驗，其所承包的土地理化性質基本一致，均選擇合信46號棉種，采取相同的水肥、病蟲害防治等田間管理措施。在這20戶農(nóng)戶中，使用0.008毫米地膜的有8戶，使用0.01毫米地膜的有14戶，使用可降解膜為9戶。其中，既使用0.008毫米地膜又使用可降解膜的有3戶，既使用0.01毫米又使用可降解膜的有6戶。相關技術資料由承擔試驗的研究機構（企業(yè)）提供。

進一步，本文采用適合小樣本的AHP和模糊評價法相結合方式評價使用不同類型地膜的綜合效益。首先，本文在查閱大量文獻的基礎上，設計經(jīng)濟效益、生態(tài)效益和技術效益指標，在反復征求來自石河子大學、新疆農(nóng)墾科學院以及從事相關研究的企業(yè)技術專家的基礎上，形成最終的綜合評價指標體系。然后，向四道河子鎮(zhèn)、新疆農(nóng)墾科學院和相關企業(yè)的14位直接從事不同類型地膜試驗的技術專家和管理專家發(fā)放調查問卷，專家對同一問題的態(tài)度由“好、較好、一般、較差、一般”構成。

三、不同類型地膜對農(nóng)戶棉花種植收益的影響

2017年，三種類型地膜的棉花覆膜時間均為4月21日。根據(jù)測試數(shù)據(jù)，首先對不同覆膜類型的棉花畝均成本進行比較，具體如表1所示。從畝成本對比來看，使用可降解地膜的棉花畝均生產(chǎn)成本略高于采用0.008毫米和0.01毫米地膜的棉花畝均生產(chǎn)成本，分別高出28.2元和 23.7 元。

表1 2017年不同覆膜方式下棉農(nóng)的畝均成本對比單位：元／畝

從覆膜后籽棉產(chǎn)量看，使用0.008毫米地膜的籽棉產(chǎn)量為420千克，使用0.01毫米地膜的籽棉產(chǎn)量為425千克，兩者相差無幾，而可降解膜的籽棉產(chǎn)量為335千克，比其他兩種類型地膜低約20%。考慮成本以后，使用可降解地膜畝均收益為 689.4 元（見表 2），比使用 0.008 毫米和 0.01毫米的地膜分別少了554.6元和581.7元。

表2 2017年不同覆膜方式下棉農(nóng)的畝均收益對比 單位：元／畝

造成使用三種不同類型地膜的棉花種植戶經(jīng)濟效益出現(xiàn)差異的主要原因在于0.008毫米和0.01毫米地膜由于地膜不易降解，籽棉采收之前只出現(xiàn)少量破損，在整個棉花生長季地膜起到了提高地溫、阻止土壤水分散失、提高水分利用效率和抑制土壤鹽分上移的作用，提高了籽棉的產(chǎn)量。而可降解地膜可分為誘導期、開裂期、碎裂期、大裂期和無膜期，存在保水性能較差等問題，導致地膜保墑效果較差，影響棉株長勢以及籽棉產(chǎn)量。

然而，使用三種不同類型地膜的殘膜率則不相同。經(jīng)過棉花播種、生長和采摘期之后，棉農(nóng)對其使用的0.008毫米和0.01毫米的地膜進行回收，殘膜回收率存在較大差異。經(jīng)測算，回收后使用0.01毫米地膜的殘留率為15%～18%，而使用0.008 毫米地膜殘留率為 20%～25%，且使用 0.01毫米的地膜更有利于回收。盡管使用可降解地膜在自然條件下能夠降解，但是地表覆蓋部分和埋土部分降解誘導期不同步、降解不易控制，籽棉采收后，可降解地膜的殘留率也有0.5%～1.5%。

四、基于AHP和模糊評價法相結合的綜合效益評價

（一）綜合效益指標體系構建

地膜覆蓋技術的綜合效益評價是一個綜合的、受多指標評價的復雜問題，在評價指標設計時，本文遵循科學性、合理性、可得到性和易操作的原則，依據(jù)層次分析法的特點，建立評價指標體系。在閱讀大量相關文獻的基礎上［10－12］，反復征求領域內專家構建評價指標體系，具體由目標層、準則層和指標層構成，其中準則層涉及經(jīng)濟效益、技術效益和生態(tài)效益，指標層則由11個指標組成（見表3）。

表3使用不同類型地膜棉花種植的綜合效益指標體系

（二）指標權重確定

根據(jù)不同類型地膜使用棉花種植綜合效益評價指標體系，采用層次分析法確定指標權重。首先，根據(jù)表3中的評價指標體系建立了如下指標 集 ：A ＝｛B1，B2，B3｝、B1＝｛B11，B12，B13，B14｝、B2＝｛B21，B22，B23，B24｝、B3＝｛B31，B32，B33｝，同 一 層 次 上的各元素相對于上一層次元素的重要性，利用（1～9）EM法［13］對各層次內部的兩兩指標進行重要值評判，客觀地綜合多位專家經(jīng)驗與判斷，分別構造兩兩相比較的判斷矩陣，采用方根法計算各判斷矩陣的最大特征值及特征向量，得到各指標權重［13］。以準則層為例得到以下判斷矩陣，如表4所示。

表4 準則層判斷矩陣

（1）構造判斷矩陣A；

（2）行向量相乘；

（3）新向量中分向量開次方；

（4）向量歸一化；

（5）計算一致性指標CI；

（6）一致性檢驗計算一致性比例CR；

即此判斷矩陣具有可接受的一致性。同理，可計算B1，B2，B3三個判斷矩陣中因素的權重值，經(jīng)一致性檢驗可知所計算出的各自CI，CR。本文只列出權重向量的計算結果，分別為：

（三）模糊評價結果

根據(jù)構建的綜合效益評價指標體系，向四道河子鎮(zhèn)、新疆農(nóng)墾科學院和相關企業(yè)的14位直接從事不同類型地膜試驗的技術專家和管理專家發(fā)放調查問卷并回收，得到其模糊評語。以0.008毫米地膜為例，其登記評價結果詳見表5。根據(jù)表中數(shù)據(jù)計算出使用0.008毫米地膜時相對于第一層指標各個的模糊評語Qi［14］，計算結果如下：

根據(jù)下頁表5，得到各指標層次的模糊等級評價矩陣 R1，R2，R3。

運用模型M（·，⊕）進行一級指標的模糊綜合評價：

Qi則為整體評價評語對于模糊指標Bi的整體評語，將各個Qi合稱為一個Bi×V上的模糊矩陣R。二級指標模糊綜合評價為：

得到0.008毫米地膜綜合效益評價的總得分為：

表5 0.008毫米地膜綜合效益評價指標等級結果表

同理得出0.01毫米地膜和可降解膜的綜合效益評價總得分：

由此可得出，三種地膜中0.01毫米地膜的綜合效益評價的總得分最高，即0.01毫米地膜使用效果最優(yōu)。

五、結論與建議

（一）結論

本文基于沙灣縣四道河子鎮(zhèn)20戶農(nóng)戶的試驗數(shù)據(jù)，分析了 0.008 毫米、0.01 毫米和可降解膜三種類型地膜對棉農(nóng)種植收益的影響，研究發(fā)現(xiàn)使用0.008mm和0.01毫米地膜的農(nóng)戶棉花畝均收益相差無幾，而在當前技術條件下，使用可降解地膜的收益顯著低于前兩者。進一步，運用AHP和模糊評價法對不同類型地膜的經(jīng)濟效益、生態(tài)效益和技術效益進行綜合比較分析發(fā)現(xiàn)，0.01毫米地膜產(chǎn)生的綜合效益最優(yōu)，依次是0.008毫米地膜和可降解地膜，且當前可降解地膜降解技術仍有較大提升空間。

（二）政策建議

基于上述研究結論，本文認為應從以下幾方面加強農(nóng)田白色污染的綜合治理：

1.加強宣傳力度，提升農(nóng)戶對白色污染危害性的認知。讓農(nóng)戶知曉其是殘膜污染的制造者，也是殘膜污染受害者，通過電視、互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡平臺等多種現(xiàn)代化手段向農(nóng)戶宣講殘膜污染的危害，使農(nóng)戶認識到殘膜污染治理的重要性和緊迫性，引導農(nóng)戶積極投身于殘膜污染治理的主戰(zhàn)場。

2.嚴格貫徹相關法規(guī)，推廣使用加厚地膜。應繼續(xù)堅持農(nóng)業(yè)部《農(nóng)膜回收行動方案》規(guī)定［15］，推動地膜新國家標準頒發(fā)實施，0.01毫米加厚地膜在全疆全覆蓋。通過厚度的增加，提高拉扯強度和斷裂伸長率，從源頭保障地膜的可回收性。

3.要建立完善的地膜回收體系，促進殘膜的資源化利用。健全涵蓋地膜拾撿、回收、資源化再利用等環(huán)節(jié)的廢舊農(nóng)膜利用回收網(wǎng)絡體系，初步形成廢舊農(nóng)膜回收利用的市場化機制，強化行政推動和監(jiān)管制度。

4.應加大可降解地膜的研發(fā)力度，集中科研力量，著力解決存在地表覆蓋部分與埋土部分降解誘導期不同步、降解不完全或者理化性能較差等問題，全面提升可降解地膜的理化性能。

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