手機短信技術服務對小麥綠色生產技術應用的影響

付浩然，劉家歡，李靜菡，張衛峰

(1.中國農業大學資源與環境學院/中國農業大學國家農業綠色發展研究院，北京 100193; 2.浙江大學環境與資環學院，浙江杭州 310058)

隨著人口數量的不斷增長，如何滿足糧食需求是一個巨大的挑戰[1]，而解決這個挑戰的核心是縮小產量差[2]。華北平原作為我國冬小麥主產區，其冬小麥產量潛力為6.4～10.2 t·hm-2，而目前實際產量僅為2.4～7.7 t·hm-2[3-4]。有研究指出，對于冬小麥種植管理過程中的整地、施肥時間、施氮量等多項技術措施，農戶技術采用率均低于50%，并導致5%以上的產量差[5-6]。其中，技術信息獲取途徑的匱乏是目前技術采用率低的最主要原因[7]。目前農戶獲取農業知識的主要渠道是電視和社會群體，其中電視、報紙等大眾傳媒由于受到環境、資源限制很難及時指導生產人員，親戚、朋友等社會群體的傳播效率低下且準確性不高[8]。雖然技術培訓會、農民田間學校、田間觀摩等面對面的信息傳播精度高、效率優、效果好，但組織成本大、受眾范圍小，傳授的內容主要是通用性內容，針對性不足、及時性不夠等劣勢也十分明顯[9]。因此，探索新型的知識傳播途徑就顯得十分重要。

隨著信息時代的到來，移動端信息傳播媒體應用越來越廣泛[10]。其中，手機短信作為“第五媒體”，由于其接收方便、覆蓋面廣等特點，能夠在第一時間用于指導農業生產，被認為能夠較好地解決農業信息服務“最后一公里”問題[11-13]。目前，國內外利用手機短信進行農業服務的研究相對較多，也各有側重。發達國家主要將手機短信應用于農情監測和灌溉監測的數據采集和數據傳輸[14-15]。主要的國外發展中國家，如印度已開展探索短信服務對農戶生產指導的研究，但其研究重點主要集中于農戶是否認可短信服務方式以及農戶對哪些類型的短信內容感興趣[16-18]。

我國從2002年就開始對手機短信指導農業生產進行探索，但主要將其應用于農業信息服務領域[19]。許多學者發現，手機短信在服務過程中具有操作簡單、價格便宜、信息傳遞不受時空限制的優勢，很好地實現了技術擴散[20-21]。但其面臨的主要問題也較為明顯，主要是農戶信任問題及技術信息精度問題[19]。因手機信息來源多樣，農戶對信息發布者的信任程度決定了是否會對信息內容產生質疑。同樣，不同地區氣候、土壤以及種養殖特點也不同，這就要求所發信息需要根據地區實際現狀做出相應調整。盡管近年來各地都相繼推出了農業手機短信服務，但其服務效果還沒有得到明顯體現。究其原因，并非農民不需要信息，而是短信服務的內容還不能貼合農民的實際需要[22]。鑒于目前手機短信內容多為農業通識性信息，對全生育期系統性技術指導鮮有研究，并且對技術服務是否能夠解決遠距離指導信任問題和解決生產性技術地域變異大、針對性要求高的問題都未見報道。

為了利用手機短信服務覆蓋面寬、信息傳播效率高的特點，同時提高信息針對性，探究該方式是否可以解決我國農業綠色發展知識性強、地域需求差異大的問題，本研究針對典型小農戶生產體系，以冬小麥生產為對象開展了兩年試驗，以期回答以下問題：(1)手機短信是否適于在小農戶生產者中傳播生產指導性技術？(2)接受手機短信技術服務的農戶能否實現增產？

1 材料和方法

1.1 研究地點及對象

本研究于2017年9月-2019年10月在山東省濱州市陽信縣大韓村進行。陽信縣地處東經117°15′～117°52′，北緯37°26′～37°43′，主要土壤類型為潮土，是魯西北平原典型的冬小麥種植區。全縣年均氣溫12.3 ℃，年均日照時數2 704.2 h，年均降水量567.7 mm。

大韓村共有360戶農戶，各戶均種植小麥。根據全村花名冊隨機抽取55戶作為干預對象，所選農戶主要為男性，農戶的基本信息如表1。對該村55個地塊進行取樣分析，土壤全氮平均含量1.26 g·kg-1，有機質含量14.2 g·kg-1，有效磷含量57.1 mg·kg-1，速效鉀含量153 mg·kg-1，全鹽含量0.43 g·kg-1，pH值7.97。

表1 短信服務跟蹤農戶戶主基本信息Table 1 Basic information of tracking farmers by SMS service

1.2 試驗設計

本研究在文獻總結的基礎上，根據陽信縣的農業生產現狀，總結了該地區目前存在的主要生產問題。如我們發現該地區大部分農戶使用的基肥配方不科學，農戶采用的基肥配方達二十余種，其中僅有1/3左右為適宜配方；很多農戶都不進行播后鎮壓，導致麥田出苗不全；農戶播量偏大，每公頃平均達到285 kg，遠高于綠色生產推薦的10～12 kg播量。這些生產問題中的大部分是由農戶缺乏相應的科學知識導致的。為此，本研究與山東農科院合作，結合山東地區最優技術規程，同時咨詢陽信當地相關專業人員意見，設計了綠色生產技術知識體系，并將該體系的主要技術內容轉化成10條短信信息，具體內容如表2所示。在大韓村內隨機選取從事冬小麥生產的55名農戶作為信息服務對象，提前調查獲取農戶家庭決策者的手機號，并將其小麥種植的最大地塊作為定位跟蹤地塊，在相應生產管理前的3～15 d，將技術關鍵信息發送給農戶。在短信發送前，分別于小麥苗期、越冬期、返青期和拔節期實地調查地塊苗情和病蟲草害發生情況，并據此調整每位農戶的短信發送細節。如發送春季水肥短信時會根據地塊實際苗情是壯苗、一類苗、二類苗或弱苗，給每一位農戶發送適合其地塊的管理方案。實地調查的具體指標主要有小麥返青前的單位面積莖數、冬前和春季田間雜草類型及發生程度、拔節后期病蟲害發生類型及程度。在農戶進行田間管理后，采取入戶調研和田間調查的方式對農戶短信查看情況和田間管理方式進行統計。

1.3 短信服務內容設計

本研究根據冬小麥全生育期10項技術環節的主要生產問題，設計了短信發送的關鍵內容，這些內容主要以提供知識并告知如何進行科學管理為主。發送內容包括跟蹤地塊適宜品種清單、跟蹤地塊適宜底肥配方及用量、地區高發病蟲害及拌種藥劑推薦、地區適宜播期及播期播量匹配、鎮壓作用及注意事項、冬前地塊雜草發生情況及適宜藥劑成分和防治注意事項、冬季灌溉作用及灌溉時間、春季地塊苗情及灌溉時間和追肥類型及用量、春季地塊雜草發生情況及防治措施、拔節期地塊病蟲害發生情況及防治措施和一噴三防噴藥類型、防治時間及藥劑成分推薦。

一些環節的管理方式需要根據地塊實際狀況確定，其中本研究基于地塊實際確定的信息內容如下：①根據不同地塊的灌排條件、鹽堿情況及土壤地力，確定適于該地塊的小麥品種清單；②根據不同地塊的土壤基礎養分指標，確定適于地塊的肥料配方；③根據不同地塊冬前雜草發生情況，確定適用不同地塊的藥劑；④根據不同地塊的返青期苗情，確定適于地塊的春季水肥管理時間段；⑤根據不同地塊的春季實際田間雜草發生情況，確定適于地塊的藥劑類型；⑥根據不同地塊拔節期實際田間病蟲害情況，確定適于地塊的藥劑成分。

1.4 短信發送方式

本研究采用上海助通信息科技有限公司開發的SMS行業管理系統進行批量短信發送(圖1)。首先，將農戶姓名、電話及要發送的內容通過 Excel 2016的IF函數及相關語句進行編輯和整理(圖2)，隨后將文件轉換成Excel 97-2003工作簿，上傳至SMS行業管理系統。為了提高短信服務的可信度和效率，特別開展了以下工作：①為提高信任度，信息發送者名稱定為“中國農業大學”；②為便于農戶更好地了解短信內容，每條短信在開頭部分提供該短信主要內容，如“科技服務-播期播量”；③為提高針對性，發送給每個農戶的信息都以該農戶姓名開始，如“張三,您好”；④為便于農戶查看，選擇晚上19:00-21:00發送。

表2 地區生產問題及針對性短信推送信息Table 2 Regional production problems and SMS information

1.5 信息服務接受及采用評價

短信收到率，定義為收到短信的農戶占總樣本農戶的比重。評價方法為調查農戶手機中是否存在發送的短信，若存在，說明農戶收到短信，否則為未收到短信。

短信查看率，定義為查看短信的農戶占總樣本農戶的比重。每一次短信發送完畢，會回訪所有農戶，直接查閱農戶手機。如果農戶已經查看短信，則老年機內短信為已拆封信件狀況，智能機短信前無圓圈標識(圖3)。為防止農戶僅點開短信而不進行詳細查看，我們和所有查看短信的農戶討論短信發送的主要內容。由于小麥底肥、品種選擇、科學拌種、播期播量、播后鎮壓5項技術，冬前除草、科學冬灌2項技術，春季水肥、春季除草2項技術的管理時間相近，所以本研究在全生育期總共進行5次農戶回訪，分別在小麥播種后(10月10日)、冬季管理后(3月8日)、春季管理后(4月10日)、拔節管理后(4月20日)和一噴三防管理后(6月3日)。

技術采用率，定義為采用短信推送技術的農戶占樣本農戶的比重。對每一個跟蹤地塊全生育期的田間管理進行農戶調研，并根據相應標準評判農戶是否進行了科學管理(表3)。因考慮到某些實物可能難以獲取的實際情況，研究對某些環節的科學管理標準進行適當調整。調研的主要內容主要包括農戶跟蹤地塊種植的小麥品種種類、是否拌種、播種日期、播種量、播后是否鎮壓、底肥配方及用量、冬前是否除草及除草類型、是否冬灌、春季灌溉時間、春季追肥配方及用量、春季是否除草及除草類型、病蟲害防治類型、一噴三防時間及類型等。農戶調研的回訪時間同短信回訪 時間。

表3 各環節調查內容和田間科學管理判斷標準Table 3 Survey content and judgement criteria of field scientific management

1.6 數據處理方法與變量

1.6.1 產量數據處理

為了保證結果準確性，使最后所得的回歸子集為最優子集, 本研究選擇逐步回歸法建立多元線性回歸模型[23]。

農戶的作物產量受可控因素和不可控因素兩大類因素影響。其中，可控因素包括經濟因素(各種農業產品的投入)和科技因素(品種和栽培技術)，不可控因素包括自然因素(氣候等)、政策因素(農業補貼等)等[24]。經濟因素中的種子投入、肥料投入、農藥除草劑投入對作物產量均有正效應[25-26]。此外，農戶自身的個人及家庭特征(受教育年限等)也會對糧食產量產生影響[25]。農村勞動力數量的減少，給糧食生產帶來了明顯負效應[27]，農民文化程度越高，農戶的物作產量也相對較高[28]。在小麥實際生產中，灌溉次數及灌溉水質量會對小麥產量產生重要影響，因此本研究將水電花費加入控制變量。不可控因素在年際內對所有農戶的作物影響相同，因此本研究未將其作為變量。本研究回歸模型設定如下：

Yi=α0+α1Si+α2Fi+α3Pi+α4Wi+α5Li+α6Ei+α7Ti

其中Y為冬小麥產量，S為種子花費，F為肥料花費，PC為除草殺蟲藥劑花費，W為水電花費，L為勞動力人數，E為農戶受教育年限，T為短信查看次數,i為用戶序號，α1～α7為系數。

1.6.2 其他數據處理

采用Excel 2016進行數據整理和作圖，采用SPSS 20.0進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 各生產環節短信收到及查看情況

隨短信干預時間的延長，短信收到率逐漸增加(表4)。2018年農戶短信收到率為72.4%，未收到短信的農戶主要受手機號碼準確度(號碼不正確、號碼更換)、手機類型(老年機存儲容量小，只能存儲30條短信)、農戶信任程度(農戶不喜歡或不信任而刪除信息)等因素影響。為此，我們在回訪過程中對不準確和更換了的號碼進行了校正，并隨服務時間的延長，逐漸獲得了農戶信任，農戶更換手機號會及時告知，未收到短信時也及時反饋，在2019年時短信到達率提高到92.2%。

相較于短信收到率，短信查看率較低，2018年農戶查看短信的平均比例為43.1%，未查看短信比例為29.3%。未查看短信的農戶主要與視力不好、不識字、不會操作手機等客觀原因以及認為短信服務價值不大或沒有時間查看短信等主觀原因有關。而隨著短信收到率的增加，可以查看到短信的農戶總數增加，部分農戶也逐漸意識到短信服務的有用性，短信查看比例得到有效提高，2019年農戶查看短信比例為54.7%，較2018年增加11.6百分點(表4)。

表4 2018和2019年農戶短信收到及查看比例統計Table 4 Statistics on the receiving and viewing ratio of SMS by farmers in 2018 and 2019

2.2 綠色技術采用率

短信服務能夠提高農戶田間管理水平。對農戶短信查看情況與實際田間管理狀況進行對照，查看短信農戶的平均技術采用率高于未查看短信農戶。整體而言，2018和2019年查看短信農戶平均技術采用率分別為52.6%和 62.3%，比未查看短信農戶高5.2%和2.6%(圖4)。在14項具體技術中，查看短信農戶在小麥品種、底肥配方、追肥配方、春季除草、病蟲害防治、一噴三防6項技術上兩年的采用率均高于未查看短信農戶。

在短信服務未能全部改變生產行為的8項技術中，適宜播期、播期播量匹配、冬前除草類型、是否冬灌、春季水肥時間、一噴三防時間6項技術在兩年間的效果不一致。其中，適宜播期、春季水肥時間和一噴三防時間3項技術，農戶何時進行田間管理主要和農戶是否具有空閑時間有關，使得具體操作時間存在不確定性。播期播量匹配技術效果的不顯著主要和農戶不愿承擔風險的思想有關，即使農戶了解早播小麥需要減小播量，但為保證出苗和產量，農戶仍選擇大播量播種。在冬前除草和科學冬灌技術2項技術中，2019年效果相對高于2018年，主要與外界因素有關。2019年田間冬前雜草較少，未查看短信農戶中大部分無雜草，農戶不管理也視為科學管理。2018年冬季嚴重凍害，雖然農戶便進行冬灌以防凍害，但查看短信農戶中外出打工等原因無時間灌溉現象相對較多，導致冬灌采用率下降。而在小麥拌種和播后鎮壓2項技術中，短信服務效果在兩年內均未得到有效提高。小麥拌種無效果是因為查看短信農戶中自留種地小麥種植比例相對較高，因考慮拌種成本過高而放棄拌種。播后鎮壓無效果主要與農戶缺乏鎮壓工具有關。

2.3 短信服務對農戶冬小麥產量的實證分析

通過對冬小麥產量(Y)與其7個影響因素進行逐步回歸，結果(表5)表明，2018和2019年的最終逐步回歸模型(2018年：Y=86.885X1+ 3.99X2+4243.72；2019年：Y=82.08X1+ 1.775X2+6191.05)擬合性均顯著(P<0.05)，決定系數分別為0.299和0.171，調整后分別為 0.272和0.139,兩年影響產量的主要因素均為短信查看次數(X1)和水電花費 (X2)。從各項系數可以看出，短信查看次數和水電花費對農戶小麥產量均具有顯著正效應。這說明隨著短信查看次數的增加，農戶綠色技術采用率增加，有助于小麥產量提高；隨著水電花費的增加，農戶在農田灌溉上的投入增大，對小麥高產穩產產生助推作用。這與陽信灌區特征相符，灌溉保障度是該地區小麥高產的決定因素。

表5 逐步回歸系數的對比Table 5 Comparison of stepwise regression coefficients

2.4 短信服務與農戶成本收益

短信服務可以顯著提高農戶毛收入和凈收入，2018和2019年的短信查看次數與農戶總成本、總收入和凈收入均呈顯著正相關(圖5)。其中，2018年和2019年查看全部短信的農戶較從未查看短信的農戶總收入分別多1 768.8和 2 133.2元·hm-2，凈收益分別多1 597.4和 1 933.3元·hm-2。

3 討 論

能夠收到短信是保障農戶能夠閱讀短信的前提，而農戶信任程度的增加是提高短信收到率和短信閱讀率的保證。本研究采用“線上短信發送+線下實地駐扎”的模式較好地解決了農戶信任問題，使得短信服務能夠發揮作用。盡管如此，但仍有50%左右的農戶不查看短信，這些農戶中的大部分在兩年內短信查看行為變化很小。因此，量化查看短信農戶的特征并探究其他可行的技術服務方式，有助于提高短信服務效率和實現技術更好地傳播。

短信服務可以提高農戶大部分生產環節的技術到位率及平均技術到位率，但對時間主導型(小麥播種日期、一噴三防日期)、資源限制型(播后是否鎮壓、春季水肥時間)、風險規避型(小麥播量選擇)技術環節的效果不顯著，主要是因為這些技術環節除了受到農戶知識的影響外，農戶在該時間段內是否有時間進行管理、農戶想要管理時對應基礎設施是否完善、農戶對推薦的技術是否接受等因素的影響更大。因此，針對這些類型的農業技術，完善基礎設施建設，并結合線下培訓、田間示范等方式改變農戶習慣思維更為重要。

各種生產資料投入對農戶產量的影響結果表明種子、肥料、除草劑花費對產量沒有顯著影響，說明農戶農業生產資料投入量已經不是主要因素，這與我國目前化肥農藥投入過量的現狀相符合[29]。短信服務通過提高農戶科學管理比例，如小麥品種更加適宜地區生產、底肥和追肥配方更加符合作物需求、病蟲害防治更加科學等，最終能夠實現了作物增產，這與一些研究者等認為短信服務可以實現作物增產的研究結果相似[30-31]。因此，短信服務可以作為一種技術傳播途徑來縮小產量差，實現作物增產。

目前短信服務應用效果方面的研究主要集中于醫學、健康等領域，這些研究中有的發現短信重復發送次數以及內容形式的不同對短信服務的效果也會有所不同[32-33]，未來的研究也可從該方面入手，對短信服務的應用效果進行進一步探究。