基于產投比的大蒜機播經濟性分析

吳小偉陳新華崔軍袁虹張飛戴爾建王凱

（1江蘇省農業機械技術推廣站，210017，江蘇南京；2江蘇省農業農村廳，210036，江蘇南京；3邳州市農機推廣站，221130，江蘇徐州；4泗陽縣農機推廣站，223700，江蘇宿遷）

我國大蒜主產區包括山東、江蘇和河南等省份，全國具備一定規模的大蒜產區將近70個，種植面積約80萬hm2，主要集中在以江蘇徐州為中心，半徑為500km的區域[1]。當前，大蒜播種主要依靠人工作業，機播水平較低，此外不同機型間購置成本差異顯著，機具成本與產出效果間關系不明確。不同類型播種機結構有所不同，取種器多為勺鏈式，排種器多為導管式和鴨嘴式[2-4]，有關取種質量研究主要圍繞取種成功率、漏播率和重播率等方面開展，已有研究明確了取種裝置結構參數、行走速度和取種速度等內容，提出影響漏充率的因素主次順序是取種勺半徑、取種勺長度和取種輪轉速，影響合格率的因素主次順序是取種勺長度、取種勺半徑和取種輪轉速。在鴨嘴式排種器研究[5-9]方面，明確了作業速度范圍，實現正芽率大于89.2%，提出土壤類型影響蒜穴形狀、土壤回流量和回流速度，從而影響蒜種直立度的結論。大蒜播種時鱗芽朝向對大蒜生長發育及蒜頭產量和橫徑均有影響[10]，但具體經濟性還需驗證。也有研究[11]從大蒜機械化播種技術研究、播種機具產權現狀和播種機具推廣應用3個方面著手，分析了機械化播種技術與裝備發展現狀，并從播種機發展、機播農藝和產業發展3個方面討論了大蒜生產機械化存在的問題，為開展大蒜不同播種方式分析提供參考。另一方面，不同大蒜播種機設備成本和運行成本也不同，目前未見不同大蒜播種機型性能對比研究，因此開展不同機型的大蒜播種經濟性效果試驗對生產中的機型選擇具有一定的指導意義。

本研究以人工播種為對照，選取有代表性的正芽播種機和非正芽播種機開展產出經濟性對比，明確不同播種方式的成本投入與產出效果，為大蒜機械化播種技術與裝備選用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗機型及成本情況

當前大蒜播種機主流機械廠家有山東瑪利亞農業機械有限公司、山東華慶農業機械有限公司和德易播農機等，主要機型有中拖配套的懸掛式和自走式播種機，分正芽播種和非正芽播種2種。本試驗選擇山東瑪利亞農業機械有限公司生產的12行正芽播種機和德易播農機生產的8行非正芽播種機（擺播機），機具主要參數如表1所示。

表1 不同類型大蒜播種機參數Table 1 Parameters of different types garlic planters

1.2 試驗方法

當前大蒜種植模式主要有平作、畦作和壟作，其中平作模式為主要方式[12]，因此選擇在平作模式下，于2019-2020年進行不同機型播種與人工播種對比試驗。每種機型作業面積0.1hm2以上。按農業部行業標準《大蒜等級規格：NY/T 1791-2009》[13]進行產出蒜頭規格分類，蒜頭規格越大，單價越高，因此隨機選取2020年某時間點大蒜價格進行價值分析，一般蒜頭規格4.5～6.0cm的單價為5.0～5.9元/kg。

選取5年（一般播種機報廢年限）作為分析時間窗口，分析不同種植年限對產出效果的影響。大蒜種植面積呈現個體分散但區域集中的特點，一般合作社和家庭農場種植面積從3hm2到5hm2不等，專業種植公司種植面積較大，一般在130hm2以上，也有少部分在250hm2以上，為使分析結果具有參考性，兼具今后大蒜產業規模化發展方向，選擇從5～100hm2進行分析。

收獲時每種播種方式隨機選取3個小區，每個小區面積為4m2（2m×2m），蒜頭進行去土剪莖處理，用游標卡尺測量蒜頭規格，并同時進行規格分類，用電子秤進行不同規格蒜頭重量測量，以此測算不同播種方式下的單位面積產量和規格變化。

2 結果與分析

2.1 大蒜機播與人工播種經濟性對比

大蒜播種人工費各地有差異，按大蒜播種時普遍收費情況，取150元/(d·人)，每天作業8h，每人每天播種面積約0.022hm2。種植1hm2大蒜，用工約45人/d，則人工播種費用為6750元/hm2。

12行正芽播種機和8行非正芽播種機配套動力購置價分別為10.0萬和3.5萬元/臺，播種機械使用年限按5年，殘值按照5.5%計算，機具每年作業20d，每天8h，作業時每臺配操作人員2人，每人每天平均工資為200元，拖拉機使用年限10年，配套動力拖拉機按其全年使用量的20%計算，測算結果見表2。

表2 大蒜機械化播種與人工播種投入費用對比Table 2 Economic input comparison of garlic machine seeding and manual seeding 元/hm2yuan/hm2

從表2可知，大蒜機械化正芽播種和非正芽播種成本分別為973.5和565.5元/hm2，節本效益分別為5776.5和6184.5元/hm2，平均為5980.5元/hm2。人工播種成本分別是正芽機播和非正芽機播的6.9和11.9倍，另外大蒜機播作業效率是人工的70～120倍，在播種時節搶農時非常有利。大蒜播種機及配套動力折舊費是大蒜正芽機播的主要成本，最高占總成本的63.8%，正芽機播與非正芽機播生產成本差異主要是因為機具購置成本、運行成本和作業效率等因素造成的。按2020年大蒜收購單價約5.5元/kg，產值為115 500元/hm2，機播節本效益約占單位產值的5.2%。如果大蒜價格低迷，如2018年售價約0.9元/kg，則機播節本效益約占單位產值的31.6%，機播節本效益非常明顯。因此，機械化技術的應用將能夠保障大蒜種植戶的基本收益，減少因市場價格大幅波動所帶來的損失，對穩定大蒜種植規模具有顯著作用。

2.2 不同播種方式對產出效果的影響

2.2.1 對蒜頭產值的影響 從表3可知，正芽機播產值最高，與非正芽機播相差2.7%，與人工播種相差2.1%。蒜莖規格5.5cm以上在正芽機播、非正芽機播和人工播種產值分別占總產值的62.9%、56.8%和55.2%，正芽機播較非正芽機播產值增量10.7%，正芽機播較人工播種產值增量13.9%，非正芽機播較人工播種產值增量2.9%；正芽機播、非正芽機播和人工播種方式中，蒜莖規格5.0cm以上占比分別為86.7%、78.2%和78.0%，正芽機播較非正芽機播產值增量10.9%，正芽機播較人工播種產值增量11.2%，非正芽機播較人工播種產值增量0.3%。蒜莖規格越大對總產值貢獻越大。大規格蒜頭比重的提高對提升單位面積產值具有積極作用，而提高播種正芽率是提升大規格蒜頭比重的最直接手段。

表3 不同播種方式下蒜頭規格與產值Table 3 Garlic value distribution from different sowing methods 萬元/hm2×104yuan/hm2

2.2.2 對生產成本的影響 為分析大蒜機播與人工播種成本投入差異，開展了不同類型大蒜播種機投資回收期分析和不同種植規模與年限的投資分析。機播成本包括播種機購置成本、動力配套成本、駕駛員成本和維修成本等。1～5年種植周期下，不同播種方式和面積條件下的生產成本見圖1。

圖1 不同播種方式和面積條件下生產成本Fig.1 Production cost under different sowing methods and areas

由圖1可知，隨著種植面積增大，生產成本逐漸增大，人工播種生產成本增加幅度較大，生產成本與種植面積呈線性關系，機播條件下生產成本隨面積和機具數量變化而變化。從當年成本看，種植面積為20hm2時，人工播種成本與正芽機播接近，但超過非正芽機播；種植面積大于20hm2時，播種成本表現為人工播種＞正芽機播＞非正芽機播；種植面積小于20hm2時，正芽機播＞人工播種＞非正芽機播。因此，從生產成本角度看，非正芽機播為最優播種方式。種植2年后，面積超過10hm2時，人工播種成本超過機械播種，到第5年時，人工播種成本在所有面積條件下均超過機械播種。

同一播種方式下，不同面積和種植年限下的生產成本（圖2）顯示，大蒜正芽機播成本在種植面積5hm2、使用年限分別為1和5年時，成本分別為12.7萬和13.7萬元；在種植面積100hm2、使用年限分別為1和5年時，成本分別為30.1萬和51.4萬元，分別是5hm2面積條件下的2.4和3.8倍；在種植面積為50～60hm2時，由于機具數量變化引起生產成本出現突變。非正芽大蒜機播成本在種植面積100hm2、使用年限分別為1和5年時，成本分別為10.7萬和29.6萬元，分別是5hm2面積的6.3和11倍，圖形突變同樣是由于機具數量變化導致的購機成本變化。人工播種成本在種植面積100hm2、種植年限分別為1和5年時，成本分別為67.5萬和337.5萬元，分別是正芽機播成本的2.2和6.6倍，是非正芽機播成本的6.3和11.4倍。總體來看，機具使用時間越長，種植面積越大，機械播種成本越低。

圖2 不同面積和種植年限下的生產成本Fig.2 Production cost under different areas and planting years

2.2.3 不同種植面積和年限對產投比的影響 為進一步評價不同播種方式經濟性，在分析基于成本投入的不同類型播種機效益基礎上，進行大蒜產出價值綜合分析，以產出價值減去投入生產成本作為最終數據進行評價，評價過程中僅考慮播種環節成本差異。耕整地、種子、肥料、收獲和植保等環節投入成本按5.0萬元/hm2。從圖3可知，隨著種植面積的增加，機械播種效益高于人工播種，隨著種植年限的增加，產出效益呈現出正芽機播＞非正芽機播＞人工播種，且面積越大越明顯。在種植1年和5hm2條件下，正芽機播、非正芽機播和人工播種的效益分別是22.7萬、32.0萬和30.8萬元，在種植1年和100hm2條件下，分別是676.3萬、669.3萬和612.5萬元，分別是5hm2條件下的29.8、20.9和19.9倍，說明正芽機播在省工節本、增產增效方面要比人工播種顯著。在種植5年和5hm2面積條件下，正芽機播、非正芽機播和人工播種方式的效益分別是162.9萬、166.2萬和153.8萬元，在種植5年和100hm2面積條件下，分別是3498.7萬、3370.5萬和3062.5萬元，分別是5hm2條件下的21.5、20.3和19.9倍，隨著年限的增加，不同種植面積下的效益趨于平緩，但仍高于人工播種。

圖3 不同播種方式和面積條件下產出效益Fig.3 Output benefits under different sowing methods and areas

不同播種方式和面積條件下產出相對效益結果（圖4和圖5）顯示，5年周期內，非正芽機播較人工播種效益均增加，最高增效10.1%，最低4.1%；5和100hm2面積條件下，種植5年的相對效益分別是1年的2和1.1倍；隨著種植年限和種植面積的增加，增效呈變大趨勢，種植面積15hm2以下，變化較大，當種植面積超過25hm2時，增效趨于平緩。正芽機播較非正芽機播同樣隨著種植年限和種植面積的增加，增效呈變大趨勢；5年時間內，最高增效為3.8%，最低增效為-29.3%；在種植年限為1～5年時，各年限分別對應的面積小于37、22、12、9、7hm2時，正芽機播較非正芽機播是虧損的，原因主要是由于正芽播種機購置費用導致，種植面積小時，正芽機播帶來的優勢體現慢，隨著面積及年限增加，效果逐步顯現出來。正芽機播較人工播種也是隨著面積及年限的增加，增效呈變大趨勢，5年時間內，最大增效為14.2%，最低增效為-26.4%；種植年限小于2年時，分別在15（第1年）、7hm2（第2年）處，正芽機播較人工播種是虧損的，當種植年限大于3年時，正芽機播較人工播種帶來的效益均是增加的。因此，種植面積越大，機械作業帶來的增效作用越明顯，隨著年限的增加，正芽機播的效果越好。

圖4 不同播種方式下的相對效益Fig.4 Relative benefits under different sowing methods

圖5 不同播種方式面積下的相對效益Fig.5 Relative benefits under different sowing methods and areas

2.2.4 不同機播模式的效益比較和高效機播模式的確定 3種播種方式下，隨著種植年限的增加，相對效益變大，在5年內，正芽機播較非正芽機播收益增幅均小于5%，正芽機播較人工播種收益增幅均小于15%，非正芽機播較人工播種收益增幅均小于10%，但均大于4%，統計結果進一步驗證了在種植面積小和種植年限短的情況下，選用非正芽機播是最優方式，隨著種植面積增大及年限變長，正芽機播優勢逐漸顯現出來。

3 討論

大蒜人工播種成本投入多、勞動強度大，對于搶時播種非常不利。通過農機作業代替人工作業，不僅緩解勞動力季節性供給不足，且具有顯著的增產效應[14]。農民收入水平影響農業物質要素投入[15]，農業機械總動力、有效灌溉面積和播種面積等物質要素的投入產出彈性存在顯著的農民純收入變動“門檻效應”。農業投入要素對糧食主產區及糧食產量存在影響[16]，其中凈播種面積是影響糧食產量增長最主要的因素。因此，本文進行大蒜不同播種方式效果分析，探討適宜的播種方案，弱化鄰里示范效應對種植面積的影響，達到穩定播種面積目的。通過在召開的大蒜現場觀摩會中發現，很多種植戶對正芽播種機效果滿意，但對機具價格不滿意，尤其是經濟收入相對少的地方，導致不愿購買，也證實了存在“門檻效應”這一結論。

從成本投入看，大蒜機播與人工播種平均節本效益為5980.5元/hm2，節本率達到88.6%，機播效率是人工的70～120倍，對搶農時播種非常有利。從不同播種方式在毛豆播種中發現[17]，人工播種成本最高，較機械播種平均多支出2127元/hm2，與人工播種相比，機械作業可實現節本62.9%，效果非常顯著。機播生產成本差異主要是因為不同類型的機具購置成本、運行成本和作業效率等因素造成。相同作業行數的正芽播種機購置價格較非正芽播種機高，運行費用也高，人工播種方式生產成本增加幅度與種植面積呈線性關系，機播條件下生產成本隨面積、機具數量和效率等參數變化而變化，在短期小面積條件下，正芽機播成本較其他方式高，隨面積增大，正芽機播成本相對降低。種植到第5年時，人工播種成本在所有面積條件下均超過機械播種成本。人工播種條件下，在種植面積100hm2、種植年限分別為1和5年時，投入成本分別是正芽機播成本的2.2和6.6倍，是非正芽機播成本的6.3和11.4倍。總體來看，機具使用時間越長，種植面積越大，機械播種成本越低。由于大蒜正芽播種機購置成本和運行費用高，且維修難度也較非正芽播種機大，導致正芽播種機推廣難度大，應用比例低，制約了大蒜機播的發展。為推動大蒜正芽機播應用比例，針對不同的輪作方式，從土壤類型、前茬作物秸稈處理方式、耕整地質量、蒜種均勻度、播種深度和行走速度等方面綜合考量，篩選出適宜的大蒜正芽機播技術方案，提高大蒜正芽播種機作業質量。

從產出效果看，正芽機播產出價值高于其余播種方式，比非正芽機播增產2.7%，比人工播種增產2.1%。從不同小麥播種方式相關研究[18-22]發現，機械播種的產量均顯著高于人工撒播，成本有所降低，凈效益均顯著高于人工撒播，不同機播方式間產量存在差異，不同機播方式因土壤墑情差異對播種質量有顯著影響，新型播種機械主要通過提高出苗均勻性和齊苗率等指標來實現增產。從不同水稻播種方式相關研究[23-24]發現，不同機型對水稻穗粒數和產量影響不同，以穴播機為好。從不同大豆播種方式相關研究[25-26]發現，不同播種方式對大豆播深一致性、播種均勻度和出苗率等方面影響程度不同，精量播種技術使生產投入顯著降低，生產效益顯著提高。隋華等[27]通過選用不同播種機具對玉米植株及產量構成因素的影響分析發現，精量播種機在株型特征和產量方面優于普通播種機。綜上所述，不同機型對產量和群體質量等指標具有顯著影響，不同機械播種方式的產量在不同生產條件下表現出一定的規律性，反映出產值也存在一定變化，本文與其結果一致，機械作業優于人工作業。從產值分布看，正芽機播較非正芽機播和人工播種具有顯著的增效作用，且蒜徑規格越大對總產值貢獻越高。由于大蒜是單種-單果作物（1粒種子長成1個蒜頭），播種時，一般單位面積的播種密度固定，因此，大規格蒜頭占比是正芽機播增產最顯著的體現，同時，蒜頭規格越大單價越高，大規格蒜頭比重的提高利于提升單位面積產值，而提高播種正芽率是提升大規格蒜頭比重最直接的手段。另一方面，因正芽播種機存在取種和排種等本身結構差異，導致播種質量方面較擺種播種機高，由于正芽機播能較好地保持田間出苗均勻性和一致性，顯著增加了大規格蒜頭占比。

從綜合效益看，不同類型機具配置對產出效果也會產生影響[28]，機具配置不僅需考慮作業能力，還需考慮滿載負荷作業條件下的產出效果。隨著種植面積的增加，機械播種效益要高于人工播種，正芽機播方式最優，且種植面積越大越明顯，隨著種植年限的增加，不同種植面積下的效益趨于平緩。當種植年限大于3年時，正芽機播較人工播種帶來的效益均是增加的。不同播種方式隨年限和播種面積增大，產出效益變化趨勢變緩，進一步驗證了種植面積越大，機械作業帶來的增效作用越明顯，隨著年限的增加，正芽機播效果越好的結論。因此，一般生產中，在種植面積大于12hm2和種植年限大于3年時，建議選用正芽播種機作業，另外，近年正芽播種機價格有下降趨勢，且小型化機型逐漸增多，給種植戶提供了更多的選擇空間，也為進一步推廣大蒜正芽播種機及相關技術提供了有利條件。小型非正芽播種機價格低，對于種植面積小的家庭戶，一般建議選用非正芽播種機，既解決播種時勞動力短缺問題，又節約了播種成本，還可提高生產率。

隨著大蒜正芽播種機性能完善及機具價格下降，使機具購置成本、使用成本方面與非正芽播種機差別逐漸縮小，可能發生最優方式的改變。本研究基于播種環節開展了投入產出效益分析，今后將針對收獲等其他環節做進一步分析，優選經濟適宜的耕、種、收一體化技術模式及機具配套方案。

4 結論

正芽機播產出價值高于擺種機播方式，非正芽機播與人工播種方式間差異不顯著。從產投綜合效益看，正芽機播較非正芽機播隨著種植年限和種植面積的增加，增效呈變大趨勢，在種植面積小和種植年限短的條件下，非正芽機播更具有優勢，且均優于人工播種，當種植年限大于3年且種植面積大于12hm2時，正芽機播更具優勢，同樣優于人工播種。