江西省紅壤旱地多年輪種模式的綜合效益評價

王長松 周海波 葉川

摘要? ? 南方紅壤區是我國重要的經濟林果、糧食、漁業、牧業生產基地，為篩選出具有經濟、生態、社會效益較好、適合南方紅壤區旱地種植的高效模式，根據江西省紅壤研究所開展的紅壤旱地作物的田間試驗，采用2015—2017年江西省紅壤研究所5種旱地3年輪作模式的試驗數據，開展紅壤地區旱作物不同種植模式的評價，運用層次分析法和一致性準則法采用Lingo軟件求解，篩選出具有經濟、生態、社會效益、綜合效益較好的不同種植模式。結果表明，經濟效益較好的種植模式為花生—冬閑→玉米（鮮食）—芝麻→花生—玉米（鮮食）;生態效益和社會效益較好的種植模式均為花生—芝麻—馬鈴薯→（春玉米—綠豆）—綠肥→花生—芝麻—馬鈴薯;綜合效益評價較好的種植模式為花生—芝麻—馬鈴薯→（春玉米—綠豆）—綠肥→花生—芝麻—馬鈴薯。

關鍵詞? ? 紅壤旱地;種植模式;輪作;綜合效益評價;江西省

中圖分類號? ? F304.7? ? ? ? 文獻標識碼? ? A

文章編號? ?1007-5739（2019）14-0163-05? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?開放科學（資源服務）標識碼（OSID）

Abstract? ? Southern red soil area is an important production base of economic forest，grain，fishery and animal husbandry in China.In order to select the high-efficient cultivation model with better economic，ecological and social benefits，which is suitable for dry land cultivation in southern red soil area，based on the field experiment data of red soil dry land crops in three years（2015-2017）from Jiangxi Institute of red soil，the different planting patterns of dry crops in the red soil area were evaluated by using the analytic hierarchy process（AHP）and consistency criterion method.The different planting patterns with better economic，ecological，social and comprehensive benefits were selected.The results were as follows：the crop rotation pattern of peanut-winter fallow-corn（fresh food）-sesame-peanut-corn（fresh food）has the best economic benefits in all patterns;the crop rotation pattern of peanut-sesame-potato green manure peanut-sesame-potato has the best ecological and social benefits in all patterns，and it also has the best comprehensive benefits in all patterns.

Key words? ? red soil dry land;cropping pattern;rotation;comprehensive benefit evaluation;Jiangxi Province

南方紅壤區是我國重要的經濟林果、糧食、漁業、牧業生產基地，江西省是我國最典型的紅壤區，紅壤面積為1 053.1萬hm2，紅壤占土壤的比例高達70.69%，開展紅壤旱地高效種植模式研究，可以大幅度增加紅壤中低產田的產量和效益，挖掘農業增產的潛力，對保障國家糧食安全將發揮重要的作用。江西省紅壤研究所以3年為一個試驗周期，以集成優化的輪作模式為目標模式，習慣輪作模式為對照，以光、溫、水、土等自然資源利用效率和耕地質量變化、經濟產量、經濟效益等為指標，開展紅壤旱地多年輪作模式研究。研究通過田間試驗，深入分析紅壤旱地高效種植模式的綜合效益，構建可持續應用評價指標體系和評價方法，構建評價指標體系，應用層次分析法和一致性準則法，篩選出適合紅壤區旱作物多年輪作模式，對于農田可持續管理和土地利用具有重要意義，為現代農業轉型發展提供技術支撐和參考依據。

1? ? 材料與方法

1.1? ? 供試作物

花生品種為皖花7號，大豆品種為天隆1號，芝麻品種為贛芝7號，馬鈴薯品種為荷蘭十五，春玉米品種為滬玉糯3號，綠豆品種為嫩綠1號，紅薯品種為進賢黃心薯，綠肥品種為贛肥蘿1號，油菜品種為灃油737，玉米品種為滬玉糯3號。

1.2? ? 試驗設計

本研究共選取5種紅壤旱地高效種植模式進行評價，開展紅壤旱地多年輪作模式研究[1]。以3年為一個試驗周期，設5個處理：花生—芝麻—馬鈴薯→（春玉米—綠豆）—綠肥→花生—芝麻—馬鈴薯（L1）;紅薯—綠肥→大豆—芝麻—馬鈴薯→紅薯—綠肥（L2）;花生—油菜→芝麻—油菜→花生—冬閑（L3）;花生—玉米（鮮食）→紅薯—冬閑→花生—芝麻（L4）;花生—冬閑→玉米（鮮食）—芝麻→花生—玉米（鮮食）（L5）。其中，以L4處理為對照。

1.3? ? 評價方法

本研究的綜合評價采用群決策方法，將與決策有關的元素分解成目標、準則和方案層等層次，在此基礎之上進行定性和定量分析的決策方法[2-3]。該方法的具體評價步驟如下。

首先要從Ai（i=1，…，n）得出根據各準則l=1，…，p的排序矩陣：

Bl=a11l? ? a21l? ? …? ? an1la12l? ? a22l? ? …? ? an2l┇? ? ┇? ? ?┇? ? ┇a1ml? ? a2ml? ?…? ? anml，l=1，…，p

其中，元素aijl表示委員會成員中i根據準則l對備選對象j的評價，與Ai中的ajl值相同。根據Bl′，可以計算群中各成員對各備選對象在準則l時的Borda分，即在矩陣各列中，性能值最佳的備選對象得m-1分，性能為第二位的得m-2分，以此類推，最差的候選對象得0分[2-3]。準則l即使是無法定量的準則，如道德水平等，要各委員根據印象為各候選人排序給出準則l下的Borda分亦非難事。在各委員根據準則l為各候選對象打分之后，計算候選對象j的總得分bjl：

由bjl（j=1，…，m）的大小，可以排定各候選人優劣次序k（k=1，…，m）并定義一致性矩陣Πl={πljk}，Πl是一個m×m非負矩陣，其中的元素為πljk，當根據bjl候選對象j被排在k位時πljk=1，否則πljk=0，所以Πl中每行（或每列）有一個元素也只有一個元素為1，余者均為0。

1.4? ? 相關指標參數選取依據

首先，以綜合效益（A）為總目標，以經濟效益（B1）、生態效益（B2）和社會效益（B3）作為準則層，以種植模式總產值、種植模式總成本等17項指標作為方案層構建江西現代農業評價指標體系;其次，在評價指標體系的基礎之上，通過試驗獲得種植模式總產值、種植模式總成本等17項數據，根據相關指標對不同模式的優劣進行排序;最后，根據各指標優劣排序來確定經濟效益（B1）、生態效益（B2）和社會效益（B3）的順序，然后利用群決策方法進行綜合效益評價，并以綜合效益的大小確定各模式的綜合優劣[4-5]。

1.4.1? ? 經濟效益評價指標。經濟效益的多少是農民衡量評價種植模式的重要指標，如果忽視種植模式經濟效益，再好的種植模式也得不到農民的實施。以經濟效益作為準則（B1），選擇與經濟效益密切相關的種植模式總產值（C1）、種植模式總成本（C2）、種植模式凈利潤（C3）、產出投入比率（C4）、勞動凈產值（C5）和資金凈產值率（C6）作為評價經濟效益的方案[4-6]。

（1）種植模式總產值（C1）：單位面積獲得的所有產品的產值。計算公式：總產值=產量×價格。

（2）種植模式總成本（C2）：單位面積生產所需的全部費用，包括物質費用、人工成本和土地成本。計算公式：總成本=物質費用+人工成本+土地成本。

（3）種植模式凈利潤（C3）：所有產品的總產值減去生產過程中投入總成本后的余額。計算公式：凈利潤=總產值-總成本。

（4）產出投入比率（C4）：單位成本所取得的經濟效益。計算公式：產出投入=總產值/總成本。

（5）勞動凈產值率（C5）：勞動凈產值率是影響農民是否選擇從事農業生產的一個重要因素。計算公式：勞動凈產值率=種植模式凈利潤/單位面積用工成本。

（6）資金凈產值率（C6）：農業生產在單位面積土地上現金投入所取得的經濟效益，其值越大表示該模式發展越有優勢。計算公式：資金凈產值率=總產值/物質費用。

1.4.2? ? 生態效益評價指標。隨著資源約束趨緊、生態環境惡化趨勢嚴重，生態效益成為評價種植模式的重要指標。以生態效益（B2）作為準則，選擇耕地資源生產率（C7）、水資源生產率（C8）、光能資源生產率（C9）、氮肥利用率（C10）、磷肥利用率（C11）和化學農藥施用強度（C12）作為評價生態效益的重要因素[7-9]。

（1）耕地資源生產率（C7）：耕地資源生產率的高低是衡量農業生產能否高效利用耕地資源決定性指標。計算公式：耕地資源生產率=某種模式下作物單位面積產量/該作物單一種植的單位面積平均畝產量。

（2）水資源生產率（C8）：消耗單位水資源所得經濟產量。水資源生產率的高低對該模式的可持續發展具有重要的影響。計算公式：水資源生產率=總產量/總用水量。

（3）光能資源生產率（C9）：所有經濟作物產量蘊含的熱能值與全年太陽總輻射能的比值[7]。計算公式：光能資源生產率=某種植模式作物產量×作物的單位經濟產量的熱能值/全年太陽總輻射能。

（4）氮肥利用率（C10）：單位面積產量中其中氮含量與總施氮量的比值。

（5）磷肥利用率（C11）：單位面積產量中其中磷含量與總施磷量的比值。

（6）化學農藥（藥液）施用強度（C12）：農藥的使用量越大對環境造成的危害就越大，將農業生產中的農藥施用量折算成金額，以金額大小來表示對環境產生危害[9]。

1.4.3? ? 社會效益評價指標。社會效益是指最大限度地利用有限的資源滿足社會上人們日益增長的物質文化需求。本研究主要是指農業種植生產過程中，以有限的勞動資源和技術水平投入來滿足社會對糧食的數量需求、質量需求以及安全需要。因此，以社會效益（B3）作為準則，選擇糧食安全指數（C13）、農產品商品率（C14）、產品穩定系數（C15）、勞動生產率（C16）和模式技術水平（C17）作為評價社會效益的因素[10-11]。

（1）糧食安全指數（C13）：單位面積糧食生產力對保障國家安全社會穩定保障所起的作用貢獻。計算公式：糧食安全指數=（種植模式單位面積糧食產量-保證糧食安全所需耕地資源單位面積平均產量）/保證我國糧食安全所需耕地資源單位面積平均產量。

（2）農產品商品率（C14）：本年度生產的產品在下一個生產年度同種產品開始收獲之前通過各種渠道出售的數量占本年度產量的比率。農產品商品率越高，越具備優勢[12]。計算公式：農產品商品率=（總產量-平均消耗量）/總產量。

（3）產品穩定系數（C15）：一定時期內種植模式的產品波動穩定性。計算公式：產品穩定系數=1-產品波動性指數。

（4）勞動生產率（C16）：目前，農村勞動力供需不平衡狀況日益加劇，采用單位面積年均用工量來衡量種植模式的社會適應性。計算公式：勞動生產率=總產值/種植模式的年均用工量。

（5）模式技術水平（C17）：不斷使用先進農業技術來代替落后的農業技術，來促進農業生產力的發展。技術推廣難易程度、技術可靠性、技術的先進性是衡量該模式的技術水平的重要因素，體現了新農業技術進行生產的水平。

2? ? 結果與分析

2.1? ? 不同種植模式的效益比較

2.1.1? ? 不同種植模式的產投統計。由表1可知，不同復種模式經濟產量大小表現為L1>L2>L4>L3>L5，總生物量大小卻表現為L1>L4>L5>L3>L2，表明目標模式比傳統模式全年作物經濟產量增加，而總生物量因秸稈產量出現浮動。

2.1.2? ? 不同種植模式的經濟效益比較。經濟效益是農民衡量評價種植模式的重要指標。根據試驗結果，分別以種植模式總產值、總成本、種植模式凈利潤、投入產出比率、勞動生產率和資金凈產值率為準則，從經濟效益對5種種植模式進行排序（表2）。

2.1.3? ? 不同種植模式生態效益比較。隨著中國經濟的持續快速發展，城市進程和工業化進程的不斷增加，環境污染日益嚴重，國家對環保的重視程度也越來越高[10]。根據江西省紅壤研究所的試驗結果，分別以耕地資源生產率、氮肥利用率、磷肥利用率、化學農藥施用強度為準則，從生態效益效益對5種植模式進行排序（表3）。

2.1.4? ? 不同種植模式社會效益比較。社會效益是指最大限度地利用有限的資源滿足社會上人們日益增長的物質文化需求。人的行動自由只能在必要的公共利益范圍內才得以限制。社會效益往往在較長時間后才能發揮出來，有廣義和狹義之分：廣義的社會效益是相對于經濟效益而言的，包括政治效益、思想文化效益、生態環境效益等;狹義的社會效益，亦與經濟效益相對稱，還與政治效益、生態環境效益等相并列。本文采用狹義的社會效益結果，分別以糧食安全指數、農產品商品率、產品穩定系數、勞動生產率、模式技術水平為準則，從社會效益效益對各輪種模式進行排序（表4）。

2.2? ? 種植模式的綜合效益評價

綜合經濟效益、生態效益和社會效益評價指標，可得優劣順序如表5所示。

為了能對幾種種植模式的優劣進行總體評估，首先對5種種植模式的經濟效益、生態效益、社會效益進行評價，計算Borda分，確定一致性矩陣，然后求解線性規劃問題，得到綜合效益評價排序。具體過程及結果如下。

2.2.1? ? 準則層經濟效益計算。準則層經濟效益（B1）矩陣：

3? ? 結論

本文根據江西省紅壤研究所開展的紅壤旱地多年輪作模式研究和農業資源高效利用技術模式研究的相關田間試驗數據和室內分析研究數據，開展紅壤旱作物不同種植模式的評價，從經濟效益、生態效益、社會效益以及綜合效益評價等角度開展適合紅壤區旱作物種植模式的探究，采用層次分析法和一致性準則法得到結果如下：5種種植模式為L1，花生—芝麻—馬鈴薯→（春玉米—綠豆）—綠肥→花生—芝麻—馬鈴薯;L2，紅薯—綠肥→大豆—芝麻—馬鈴薯→紅薯—綠肥;L3，花生—油菜→芝麻-油菜→花生—冬閑;L4，花生—玉米（鮮食）→紅薯—冬閑→花生—芝麻;L5，花生—冬閑→玉米（鮮食）—芝麻→花生—玉米（鮮食）。其中，僅從經濟效益的角度來看，種植模式L5，即花生—冬閑→玉米（鮮食）—芝麻→花生—玉米（鮮食）較其他種植模式的經濟效益更優。由于種植模式L5總投入較低，產出效益好，因而純收益較高。不同種植模式的經濟效益排序依次如下：L5>L4>L3>L1>L2。

僅從生態效益的角度來看，種植模式L1，即花生—芝麻—馬鈴薯→（春玉米—綠豆）—綠肥→花生—芝麻—馬鈴薯較其他種植模式生態效益要更優，主要是因為該種植模式耕地資源生產率、水資源生產率、光能資源利用率較高，因而生態效益較好。不同種植模式的生態效益排序依次如下：L1>L4>L2>L5>L3。

僅從社會效益的角度來看，種植模式L1，即花生—芝麻—馬鈴薯→（春玉米-綠豆）—綠肥→花生—芝麻—馬鈴薯較其他種植模式社會效益要更優，主要是因為該種植模式提供的糧食產量高、勞動生產率高、模式技術水平高、農產品商品率高，因而社會效益較好。不同種植模式依次排序如下：L1>L2>L4～L5>L3。

從綜合評價指標來看，紅壤旱地高效種植模式研究中，綜合效益評價最佳模式為L1，即花生—芝麻—馬鈴薯→（春玉米-綠豆）—綠肥→花生—芝麻—馬鈴薯。不同種植模式依次排序如下：GL1>GL4>GL2>GL5>GL3。

4? ? 參考文獻

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