水稻生产“机器换人”省工节本估算方法及其应用

郑文钟陈丽妮洪一前

作者信息：1浙江大学,310058,浙江杭州;2杭州市农业科技教育总站，310000，浙江杭州；3金华市农业机械管理站,321017,浙江金华

水稻是我国种植面积最大、单产最高的粮食作物，水稻种植面积稳定与否对粮食安全有重要影响。近年来，由于农业用工价格快速上涨，人工成本占水稻生产成本比例逐年上升，2016年达50.55%[1]，这不仅降低了水稻种植效益，还严重影响了水稻种植面积的稳定；因而必须采取有效措施降低水稻生产人工成本，提高种粮效益。从成本分析角度说，水稻生产投入可分为物化劳动投入与活劳动投入，其中物化劳动投入包括如肥料、种子等物质投入和作业量投入部分中的工具物质投入两部分；活劳动投入主要指水稻生产过程中的劳动时间消耗。农业机械对劳动力具有替代性质，其实质是物化劳动替代活劳动过程[2]。提高水稻生产机械化水平是降低水稻生产劳动时间消耗，进而降低水稻生产人工成本的重要措施。鉴此，本文以浙江省水稻生产机械化为对象，综合考虑相关数据的可获得性，在分析该省水稻产业及其机械化发展水平的基础上，结合浙江省水稻生产和机械化作业等相关统计数据，估算水稻机械化水平提升在降低水稻生产用工量、节约人工成本，以及减少劳动力投入量等方面的作用及变化，以期为相关部门把握农业机械化发展的水平、潜力和趋势，以及科学决策提供参考。

1 水稻生产机械化省工节本估算

1.1 水稻生产用工量、人工成本及劳动力投入量估算

（1）水稻生产用工量估算。一个地区在水稻种植面积确定的情况下，该地区水稻生产所需要劳动力用工总量主要由水稻种植面积和水稻生产单位面积用工量决定。则该地区某年水稻生产所需农业劳动力用工总量计算公式如下[3]：

式中：W（n）为第n年水稻生产所需农业劳动力用工总量，人·d；S（n）为第n年水稻种植总面积，hm2；w（n）为第 n 年水稻生产单位面积用工量，人·d/hm2，可查阅历年《全国农产品成本收益资料汇编》或实地调查获得相应的数据。

（2）水稻生产人工成本估算。一个地区水稻生产需要支出的人工成本费用主要由在一定技术水平条件下的水稻生产总用工量和当时劳动力单位用工价格共同决定，一个地区某一年水稻生产人工成本的计算公式如下：

式中：C（n）为第n年水稻生产所需人工成本费用，元；W（n）为第n年水稻种植所需农业劳动力用工总量，人·d；l（n）为第 n年水稻单位用工价格，元/（人·d）。

l（n）可通过实地调查获得相应的数据或利用相关统计数据计算获得，若采用统计数据计算，则其计算公式如下：

式中：c（n）为第n年水稻种植单位面积人工成本费用，元/hm2；w（n）第n年水稻单位面积用工量，人·d/hm2。

若考虑到数据获得的方便性，对于公式（1）～（3）中需要调查的有关数据，可查阅《全国农产品成本收益资料汇编》获得历年 c（n）、w（n）的数据，历年的l（n）则利用公式（3）计算而得，浙江省的具体数据如表1中的 2、3、4列所示。

表1 1992—2016年浙江省水稻生产单位面积用工量、人工成本、用工价格及机械作业成本变化情况

（3）水稻生产劳动力投入量估算。一个地区水稻生产所需要的农业劳动力总量主要与单个农业劳动力全年从事水稻生产时间有关。因此，某年一个地区水稻生产需要投入农业劳动力总量的计算公式如下[3]：

式中：L（n）为第n年水稻生产投入的农业劳动力总量，人；W（n）为第n年水稻生产所需农业劳动力用工总量，人·d；t为第n年一个农业劳动力全年用于水稻生产平均时间，d。可通过基层调查获得一个农业劳动力全年用于水稻生产的平均时间t。

1.2 水稻生产机械化省工节本及劳动力减投估算

（1）水稻生产省工量估算。一般说来，水稻生产单位面积的用工量受农业机械化水平提升、农艺改进等农业科技因素影响。在每个农业劳动力全年从事水稻生产时间一定的前提下，随着农业科技的不断进步尤其是机械化作业水平的提高，水稻生产单位面积用工量必定呈现逐年减少的趋势，进而带来水稻生产所需农业劳动力的不断减少。为研究方便，在此假设水稻生产单位面积用工量降低都是由农业机械化发展水平提高所引起的即农业机械化发展替代了农业劳动力，则一定时期内每年水稻生产减少的人工用工投入量可用如下公式计算：

式中：ΔW（n）为第n年机械化水平提高后节约的水稻生产用工投入量，人·d；W（n0）为按照基准年第n0年机械化水平下（即第n0年水稻生产单位面积用工量条件，下同）一定水稻种植面积所需投入的人工量，人·d；W（n）为第n年机械化水平下（即第n年水稻生产单位面积用工量条件，下同）一定水稻种植面积所需投入的人工量，人·d。

（2）水稻生产人工成本节约量估算。随着机械化水平不断提高，水稻生产的单位面积用工量不断减少，使得水稻生产中的人工成本总量也不断下降，即使在水稻生产单位用工价格逐年上涨的条件下，由于农业机械作业的高效性，一个地区水稻生产所需投入的人工成本总量也将呈现逐年下降趋势，进而节约了水稻生产人工成本的支出。某一时期内，由于机械化水平提高带来的水稻生产人工成本的节约量可用如下公式计算：

式中：ΔC（n）为第n年机械化水平提高后节约的水稻生产人工成本，元；C（n0）为按照基准年第n0年机械化水平下一定水稻种植面积所需投入的人工成本，元；C（n）为第n年机械化水平下一定水稻种植面积所需投入的人工成本，元。

机械化作业必然有燃油、维护保养等各种费用支出，且这些费用随着作业水平提高和物价上涨而上升。因此要合理估算水稻生产机械化替代人工作业所产生的节本效益，还应在节省的人工成本中扣除机械作业中所支付的机械作业费用，那么，水稻生产机械化代替人工作业所获得的人工成本净节约量可用下式计算：

式中：V（n）为第n年机械化替代人工作业节约人工成本后的净节省成本，元；ΔC（n）为第n年机械化水平提高后节约的水稻生产人工成本，元；m（n0）为按照基准年第n0年机械化水平下水稻机械化作业单位面积机械作业费用，元/hm2；m（n）为第n年机械化水平下水稻机械化作业单位面积机械作业费用，元/hm2；S（n）为第 n 年水稻种植总面积，hm2。 历年的m（n）可通过调研获得，考虑获得数据的方便性，以《全国农产品成本收益资料汇编》所列水稻生产租赁作业费中的机械作业费来近似反映，历年的m（n）见表1中第5列。

（3）水稻生产劳动力减投量估算。随着水稻生产机械化作业水平的提高和水稻生产单位面积用工量的下降，水稻生产单位面积所投入的劳动力也将呈现逐年减少趋势。某一时期内，由于机械化作业水平的提高，一定种植面积水稻的劳动力投入减少量计算公式可表示为[3]：

式中：ΔL（n）为第n年水稻生产机械化水平提高后劳动力投入的减少量，人；L（n0）为按照基准年第n0年机械化水平下一定水稻种植面积投入的农业劳动力，人；L（n）为第n年机械化水平下一定水稻种植面积投入的农业劳动力，人。

2 方法应用——以浙江省水稻生产为例

2.1 水稻生产和机械化发展现状

（1）水稻种植面积和产量变化。浙江省种植的水稻种类有早稻、中稻（单季晚稻）和连作晚稻三种，其中以单季晚稻及迟中稻为主。据统计，2016年全省单季晚稻面积579.21×103hm2，占当年全省水稻种植面积的71.21%。一个区域某个时段水稻种植面积受耕地面积和种植业内部结构的影响。随着浙江省工业化、城镇化的启动和进程加快，耕地面积总体上趋于减少；与此同时，随着农业产业结构的调整，加之种植经济作物较种植水稻等粮食作物有更好的经济效益，经济作物种植面积逐年增加。上述两方面原因使得全省水稻种植面积已呈现出逐年下降趋势。1992—2016年浙江省水稻种植面积如表2中第2列所示[4]。随着水稻各种优良品种的不断出现，以及化肥、农药、除草剂等现代农业生产要素在水稻生产中的应用，水稻单产在逐年提高，水稻总产量则由于水稻种植面积的逐年渐少，也呈现逐年下降结果。1992—2016年浙江省水稻的单产、总产量如表2中的第3、4列所示[4]。由表2可知，水稻单产由1992年的5 607.76 kg/hm2增加到2016年的7 255.54 kg/hm2，单位面积产量提高了29.38%，同期水稻总产量减少了54.32%。

（2）水稻生产机械化发展现状。长期以来，种植业机械化一直是国内农业机械化发展重点，而水稻等粮食作物机械化则是种植业机械化重点。目前浙江省水稻生产各个环节都已采用机械作业，但全省水稻机械化作业发展存在区域、环节不平衡：平原地区机械化水平总体较高，丘陵山区水稻机械化水平总体不高；耕整地、病虫害防治、收获等环节作业已基本实现机械化，栽植、施肥等作业机械化水平较低，许多地方还主要依靠人工方式作业。为全面、科学、合理反映浙江省水稻生产机械化水平发展变化，现利用浙江省统计年鉴和农机化统计报表公布的水稻生产和机械化作业的统计数据，结合有关计算方法，可得1992—2016年浙江省水稻机耕、机栽、机收，以及耕种收综合机械化水平，如表2中的5～8列所示[4，5]。由表2可知，目前浙江省水稻生产关键环节的水田耕整、稻谷收获的机械化水平都很高，而栽植环节机械化水平相对较低。

2.2 水稻生产机械化省工节本及劳力减投效果估算

（1）水稻生产人工投入量节省效果估算。根据表1中水稻生产单位面积用工量 （并以此反映浙江省水稻生产情况）和表2中浙江省水稻种植面积，结合公式（1）可计算出1992—2016年历年浙江省不同种植面积下的水稻生产用工投入量，同理可计算出基于1992年单位面积用工量条件，1992—2016年期间历年水稻种植面积的总用工量，计算结果分别见表3中的第2、3列。再利用公式（5）可计算出由于机械化水平提高所带来的各年劳动用工量减少而节约的人工投入量，如表3中第4列。

（2）水稻生产人工成本节约效果估算。利用表1中的水稻生产单位面积人工成本和水稻生产单位面积用工量，并根据公式（3）可计算出水稻生产单位用工价格。然后，结合公式（2）可计算出1992—2016年历年浙江省不同种植面积下的水稻生产人工成本，同理可计算出基于1992年单位面积用工量条件，1992—2016年期间历年不同水稻种植面积下的水稻生产人工成本，计算结果分别见表3中的第5、6列。再结合公式（6），可计算出因机械化水平提高所节省的各年在1992年机械化水平基础上的人工成本，如表3中第7列。为进一步分析浙江省水稻机械化水平提高而带来的人工成本净节省量，可利用公式（7）计算出各年在1992年机械化水平基础上人工成本的净节省量，结果如表3中第8列所示。

表2 1992—2016年浙江省水稻生产及其机械化作业水平发展变化

（3）水稻生产减少劳动力投入量估算。根据表3中的基于历年单位面积用工量的总用工量，以及基于1992年单位面积用工量的总用工量，并结合公式（4）（式中每个农业劳动力全年用于水稻生产的时间t取60 d），可分别计算出基于历年单位面积用工量的总用工量和基于1992年单位面积用工量的总用工量条件，不同水稻种植面积所需要投入的劳动力，结果见表3中的第9、10列所示。再结合公式（8），可计算出1992—2016年浙江省水稻生产在1992年机械化水平基础上，机械化发展所带来的劳动力投入历年减少量，如表3中的最后1列。

2.3 结果讨论与分析

（1）机械化水平提升是水稻生产省工节本的基础。水稻生产机械化水平的不断提升，带来了水稻生产单位面积用工量的逐年下降，而用工量下降使水稻生产劳动力投工量减少，进而导致水稻生产人工成本减少。由表1、表2可知，浙江省水稻生产耕种收综合机械化水平由1992年的26.58%上升到2016年的73.70%，机械化综合水平提高了47.12百

分点约1.77倍，同期浙江省水稻生产单位面积用工量由 289.50人·d/hm2下降到 87.15人·d/hm2，减少了 202.35人·d/hm2约 69.90%。 由表3的第 2、3、4列可知，在历年不同的水稻种植面积条件下，由于机械化水平提高，单位面积用工量减少，每年都能在1992年机械化水平基础上节省大量的人工投入，1992—2016年累计节省人工投工量26.25×108人·d即26.25亿个工。同期在1992年机械化水平基础上累计节省人工费用成本956.20亿元，而累计净节省人工成本则为750.72亿元，而表3中199—1996年间历年的净节省人工成本为负值，可能原因是机械作业的各种成本高于机械所代替人工费用。此外，1992—2016年期间由于机械化水平提高，在1992年机械化水平基础上累计减少了4 375.34万劳动力投入。

表3 1992—2016 年浙江省水稻种植节省用工量投入、节约人工成本和减少劳动力投入情况

（2）机栽是今后提升水稻机械化水平的重点。如前所述，提高机械化水平是进一步实现水稻生产省工节本和减投劳动力的根本所在。由表2可知，当今浙江省水稻机械化最薄弱的环节是栽植，2016年全省水稻机械栽植水平为29.61%，远低于耕、收两个环节。因而快速提高机栽水平是未来浙江省水稻机械化发展的重点和关键。目前浙江省水稻机械种植的方式有机插、机直播、机抛秧三种，并以机插、机直播为主。据统计，2016年全省机插、机直播面积分别占机械种植面积的88.20%、10.84%。导致水稻机械种植水平提高缓慢的主要原因有：一是水稻机插除栽插技术外，还有育秧、田间管理技术，其中育秧技术要求与插秧技术配套，且成本不能太高，虽然全省各地已探索出多种简易且基本可行的育秧模式，但因育秧设备性能不够完善，需要增加播种量，加之要求使用一定质量的育秧基质，以适应农艺对秧苗的素质要求，致使现行各种育秧模式的成本还是有些偏高，尤其是杂交水稻育秧[6]；二是水稻机械直播技术虽然省去了育秧环节，同时各级农机推广部门加大了引进、示范、推广力度，但水稻直播机械在适应性、性能稳定性等方面存在的问题，在一定程度上制约了水稻直播机械装备技术的推广普及。基于上述两方面分析，进一步降低机插育秧成本，以及提高水稻直播机械的适应性、性能稳定性，是浙江省今后提高水稻机械栽植水平的努力方向。

3 结论与建议

（1）机械化水平提高是导致水稻生产单位面积用工量下降最为关键的原因。水稻生产单位面积用工量下降带来了水稻生产投工量、人工成本、劳动力投入量等方面的减少。本文利用经济学原理，建立了水稻生产“机器换人”在减少用工投入量、人工成本、劳动力投入量等方面作用的估算模型，并以浙江省1992—2016年间相关统计数据，测算分析了水稻机械化发展在减少投工量、人工成本、劳动力投入量方面的效果，期间在1992年机械化水平基础上累计节省人工投工量26.25亿个工，累计节省人工成本956.20亿元（累计净节省人工成本750.72亿元），累计减少了4 375.34万劳动力投入。本文所建水稻“机器换人”在省工节本、减少劳动力投入等方面的估算方法对其他产业“机器换人”效果估算亦有较大参考意义。

（2）以机栽水平提升为突破口加快水稻机械化总体水平提高。要使水稻“机器换人”在水稻生产省工节本、减少劳动力投入中的作用得到充分发挥，必须进一步提升水稻综合机械化水平。2016年浙江省水稻机械栽植水平为29.61%，而同期全省水稻的机耕、机收水平则分别为95.74%、88.39%，这也就为未来几年浙江省水稻机械化发展指明了方向。从目前浙江省水稻机栽发展现状和趋势看，应把降低现行各种育秧模式成本，完善提升各种水稻直播机械性能，作为进一步提高水稻综合机械化水平的根本措施和手段。

[1]国家计委价格司.全国农产品成本收益资料汇编 [Z].1993-2017.北京：中国统计出版社，1993-2017.

[2]郑文钟,杜美丹,洪一前.浙江省农业机械化发展对农业劳动力替代研究 [J].现代农机,2016(4)：26-29.

[3]郑文钟,杜美丹,洪一前.水稻生产“机器换人”效果估算方法研究及实证分析 [J].现代农机,2016(6)：14-19.

[4]浙江省统计局,国家统计局浙江调查总队.浙江统计年鉴[Z].1993-2017.北京：中国统计出版社，1993-2017.

[5]浙江省农业机械管理局.浙江省农业机械化统计年报[R].1992-2016.

[6]郑文钟,钮杭,洪一前.水稻机收与机插技术传播趋势及特点实证研究[J].农业工程,2013,3(3)：1-5.