棉花水肥一体化节本增效技术综合效益评价

白 萍，邓 路,2,3

(1.新疆维吾尔自治区发展与改革委员会经济研究院，乌鲁木齐 830001；2.中国科学院新疆生态与地理研究所，乌鲁木齐 830011；3.中国科学院大学，北京 100049)

新疆是我国最大的棉花主产区、重要的棉花生产基地，对保障国家棉花供应安全发挥着重要作用[1]。新疆棉花产业的健康发展不仅关系着我国棉花产业的健康发展，也关系着新疆农民增收、稳疆兴疆[2]。近年来，新疆植棉投入成本持续增加，比较效益不断下降，高产田物化投入过高，肥料配比不合理等问题[3,4]，直接影响农民增收和植棉积极性，影响新疆棉花产业持续健康发展。大力发展棉花水肥一体化节本增效技术，提高棉花单产水平，降低棉花生产成本，提升棉花经济技术效益，是提高新疆棉花综合生产能力，持续保持棉花生产地位和国家战略安全的重要途径[5]。由于棉花水肥一体化节本增效技术体系的综合效益受气候条件、土壤环境等多种因素的综合影响，因此构建适合新疆本地的评价指标体系，研究水肥一体化节本增效技术体系在不同地区的适应性，对于在更大范围内推广水肥一体化节本增效技术体系有十分重要的意义。在前人研究中，农业技术评价，是一个由简单到复杂的发展过程[6-8]。早期大多采用定性评价的方法[9-12]，优点是操作简单，适用性强，缺点是主观随意性较大，缺乏统计检验手段。中期大多采用定量分析方法，优点是具有客观化、标准化、精确化、量化等特征，缺点是可能会忽略一些难以量化的指标，并且对数据质量又较高要求，适用性比较窄。后期，大多采用定性与定量相结合的评价方法[13-16]，弥补单一评价方法的不足。本研究对棉花水肥一体化节本增效技术进行评价研究，不能仅仅考虑经济效益，要综合考虑经济效益、生态效益、社会效益和技术进步效益，本研究通过查阅文献和相关领域内专家的打分，构建出适合本地的棉花水肥一体化节本增效技术综合效益评价模型，并结合试验数据对水肥一体化节本增效技术进行适应性评价。并通过合理确定不同指标所占权重，构建合适本地的评价指标体系，对棉花水肥一体化节本增效技术的综合效益进行评价，找出该技术适宜性较好的地区，为该技术在的推广应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 材 料

国内外文献资料收集、整理、加工。南疆棉区(尉犁县、阿瓦提县)、北疆棉区特早熟、早熟区(沙湾县、玛纳斯县)、北疆棉区中早熟区(博乐市、精河县)3个区域核心试验示范基地的实测数据以及《新疆维吾尔自治区农牧产品成本收益资料汇编》。

1.2 方 法

选择合适的评价指标是构建评价指标体系的基础，也是关键的一步。一般要遵循一定的原则，同时基于已有农业技术评价研究成果，借鉴其相关评价指标，并结合社会经济发展新形势，初步构建评价指标全集，再专家咨询法对指标体系进行筛选和优化，最后确立满足新疆棉花水肥一体化节本增效技术评价目标的评价指标。

1.2.1 评价指标选取原则

科学性与实用性。选取的指标需要概念明确、具有科学内涵，在理论上严谨合理，能够客观真实地反映农业技术施用的实际情况，并保证信息来源渠道可靠。

系统性与层次性。农业技术评价涉及社会经济环境复合系统，具有复杂的内部结构，各个系统间相互影响和制约，需要选取指标间能够相互联系的不同层次的指标，以能够满足横向上反映不同侧面、纵向上反映不同包含关系，各层相互衔接。

动态性与稳定性。设计的一些指标会随着社会、经济发展推移发生变化，需要进行动态调整；但在一定时期内，指标涉及内容还应保持相对稳定，便于分析农业技术的实施效果并预测发展趋势。

可行性与可操作性。要尽可能地选取数据易获得的定量指标而减少难以量化的定性指标，针对难以获取信息的指标，应考虑选择可反映相近情况的指标代替，以确保评价指标的可操作性和可测性。

1.2.2 评价指标的选取

农业技术的综合评价一般是从经济角度出发，根据农业技术应用的自身特性，对技术的经济效益、社会效益及生态效益进行全面评价。本研究在对在对各类相关文献进行梳理回顾、领域内专家多方咨询、综合考虑数据获取情况之后，发现新疆棉花水肥一体化节本增效技术除了具有传统农业活动所具有的经济效益、生态效益、社会效益以外，还具有一定创新性与技术带动性，因此将技术进步效益也纳入了指标体系进行评价，以期能达到更准确、更全面评价的目的。

(1)经济效益指标。人类进行农业生产是一项经济活动，取得经济效益的最大化是从事农业活动的主要目的之一。对农业技术进行经济效益分析和评价，国内外学者提出过许多有实用价值或参考意义的指标。考虑到新疆棉花水肥一体化节本增效技术的发展现状及特点，提出如下评价指标：

单位面积产生的经济效益。反应棉花水肥一体化节本增效技术对空间利用效率的促进作用。计算方法为：单位面积产生的经济效益=单位面积总收入-单位面积总支出。

产出投入比。反应棉花水肥一体化节本增效技术的资金使用效率和投资回报率。计算方法为：产出投入比=总收入/总支出×100%。

单位面积产量。经济收益密切相关，反应棉花水肥一体化节本增效技术对棉花产量的促进和增加作用。计算方法为：单位面积产量=总产量/总面积。

单位投资农产品产量。反应棉花水肥一体化节本增效技术对资金利用效率。计算方法为：单位投资产生农产品总量=农产品总量/农业总投入。

(2)生态效益指标。国内外不少学者认为环境效益和生态效益两个概念相似,可以相互使用,也有人称生态环境指标或环境生态指标。本研究重点考察水肥一体化节本增效技术对生态环境方面的影响，提出如下指标：

水分利用效率。反应棉花水肥一体化节本增效技术对水分利用率的促进作用。计算方法为：水分利用效率=粮食总产量/耗水量。

肥料利用效率。任何一种肥料施入土壤后都不能全部被作物吸收利用，其中一部分由于淋失、挥发或被土壤固定而成为作物不可利用的形态。影响肥料利用率的因素有很多，如肥料的品种、作物的种类、土壤状况、栽培管理措施、环境条件、施肥数量、施肥方法及施肥时期等。该指标能反应棉花水肥一体化节本增效技术对肥料的总体利用效率。计算方法为：肥料利用效率=棉花总产量/总施肥量。

单位面积肥料使用量。目前国内大多存在化肥使用过量的情况，过量使用化肥会产生土壤酸化、重金属含量增加、有机质单一等不良后果。该指标能反应棉花水肥一体化节本增效技术对肥料用量的优化程度。计算方法为：单位面积肥料使用量=肥料使用总量/总面积。

单位面积不可降解塑料制品使用量。农业生产中经常会使用一些塑料制品，主要是农用地膜和滴灌带等等，塑料制品的自然降解周期非常长，长期使用会导致土壤质量恶化等一系列不良后果，该指标能反应棉花水肥一体化节本增效技术对塑料产品的依赖度。计算方法为：单位面积不可降解塑料制品使用量=不可降解塑料制品使用量/总面积。

单位面积农药使用量。大量使用农药会破坏土壤中固有的食物网，导致土壤生态系统物质流、能量流和信息流的不畅或者断裂，直接表现在养分循环和供给能力的降低。该指标能衡量水肥一体化节本增效技术对农药的依赖程度。计算方法为：单位面积农药使用量=农药使用总量/总面积。

单位面积能源消耗量。能源是农业生产的重要投入之一，主要包括各种农机具的燃油消费、加热照明使用的电能等等，折算成标准煤后进行统一计算。该指标能反应水肥一体化节本增效技术对能源的依赖程度。计算方法为：单位面积能源消耗量=能源投入总量(折算标准煤后)/总面积。

土壤有机质含量。土壤有机质能促进植物的生长发育，改善土壤的物理性质，促进微生物和土壤生物的活动，一般情况下土壤有机质含量与土壤肥力水平呈正相关。该指标能较好的反应水肥一体化节本增效技术对土壤肥力水平的影响。测度方法为：使用标准重铬酸钾—硫酸溶液滴定测量。

土壤板结程度。土壤板结会造成土壤的吸水、吸氧及营养物质的吸附能力降低，通透能力的下降使作物根系发育不良，影响农作物的生长发育。该指标为定性指标，能反应水肥一体化节本增效技术对土壤质量的影响，分别为：不板结，轻微板结，中度板结，重度板结，极度板结5个等级。

(3)社会效益指标。社会效益指标是指科技成果对社会安定、协调、健康发展等方面所起的作用于变化的评定指标，结合水肥一体化节本增效技术体系实际情况，提出以下评价指标：

农业劳动生产率。指的是平均每个农业劳动者在单位时间内生产的农产品量或产值，本研究单位时间指年。该指标能反映出新疆棉花水肥一体化节本增效技术对劳动者生产技术水平的提高作用。计算方法为：农业劳动生产率=单位面积农产品总量/单位面积投入的劳动力。

服务体系满意度。通过问卷调查的方式对当地农民进行抽样问卷，该指标能反映出当地农民对新疆棉花水肥一体化节本增效技术的接受程度。分别为：满意，比较满意，一般，不满意，极度不满意5个等级。

培训指导农民数量。对于农村富余的劳动力来说，掌握先进的技术是促进提高经济收益的重要途径，也是促进城乡发展的内在需求，该指标能较好的反应新技术带来正面社会影响。

(4)技术进步效益指标。科技成果具有科学性、新颖性、先进性和实用性4个特征，其科学性、新颖性决定了成果的技术含量及对现有理论、方案的突破。而科技成果的技术水平到底有多高，对现有理论或方案的突破到何种程度，需要技术效益指标进行衡量。技术效益指标反映科技成果科学在同领域内所具有的先进性、独创性，尤其是对该领域及相关领域技术发展的重要性，从而确定其成果的创新价值和理论地位。结合新疆农业生产实际情况，以及水肥一体化节本增效技术的特点，提出从培养基层技术人员数量、技术辐射面积、技术推广实施难度3个方面对技术进步效益进行评价，其中技术推广实施难度为定性指标，通过抽样问卷的方式进行测度，分别为：容易，比较容易，一般，较难、极难5个等级。

1.2.3 模型的构建

根据选出的评价指标，构建出如图1所示AHP评价模型。

图1 棉花水肥一体化节本增效技术体系评价的AHP模型Fig.1 AHP model for evaluation of cotton festival efficiency system

在本研究中，邀请国家棉花工程技术研究中心、新疆农业科学院、新疆农业大学、新疆发改委经济研究院等单位的25位专家对各层次要素的相对权重进行打分，在对每位专家的打分表进行一致性检验后有3位专家的判断矩阵未能通过一致性检验，然后根据每位专家的权重计算通过一致性检验的22位专家的加权平均值，确定各层次各指标的权重。

由于数据来源计量单位不同，取值范围变幅大,需要对数据进行标准化处理。本文采用“最小—最大标准化”，公式如下：

(1)

其中土壤盐渍化程度、土壤肥力、土壤板结程度、服务体系满意度、技术推广实施难度、棉花质量品质数据存在定性描述，因此采用赋值法来进行等级划分。本文采用五级划分标准，并以均值的三分之一作为间距划分，等级越高表示对总目标的正向影响越大。最后同样将数据标准化。将标准化后的数据带入模型，对棉花水肥一体化节本增效技术体系的综合效益进行评价。

2 结果与分析

2.1 棉花水肥一体化节本增效技术体系各要素及指标的权重值

根据专家咨询意见，构造判断矩阵值，利用yaahp层次分析软件进行计算，得出结果，其中中间层对总目标的贡献率如图2所示。

从计算结果来看，中间层的最大特征值为：W=(0.423 6，0.227，0.227，0.122 3)，综合权重的一致性检验为CR=0.003 9<0.1，说明中间层的权重系数是比较合理的，即经济效益、社会效益、生态效益、技术进步的权重系数为0.423 6，0.227，0.227，0.122 3。由棉花水肥一体化节本增效技术体系评价系统的权重系数可以看出，该技术的最重要的作用是解决新疆棉花投入高、人工成本持续上升、比较效益不断下降等经济问题，随后带来的社会效益与生态效益同等重要，由于是实用性技术，带来的技术进步效益所占权重相对较低。指标层对总目标的贡献率如图3所示。

图2 中间层对总目标的贡献率Fig.2 Contribution rate of the middle layer to the overall target

图3 指标层对总目标的贡献率Fig.3 Contribution rate of the indicator layer to the overall target

从计算结果来看，前4个指标：单位面积产生的经济效益、农业劳动生产率、技术辐射面积、产出投入比所占权重较大，说明这4个指标对棉花水肥一体化节本增效技术体系效益有重大影响。指标层对中间层的贡献率如图4所示。

图4 指标层对中间层的贡献率Fig.4 Contribution rate of the indicator layer to the middle layer

从计算结果来看，对经济效益影响最大的指标是单位面积产生的经济效益，对生态效益影响最大的指标是水分利用效率，对社会效益影响最大的指标是农业劳动生产率，对技术效益影响最大的指标技术辐射面积。

2.2 棉花水肥一体化节本增效技术适宜性评价

将各评价单元各标准化处理后的数据，结合综合权重函数表达式，得出总得分表达式：

Z总=0.221 2X1+0.144 6X2+0.087 4X3+0.084 6X4+

0.084 6X5+0.075 6X6+0.058 6X7+0.033 1X8+

0.029 8X9+0.029 8X10+0.029 8X11+0.026 3X12+

0.023 8X13+0.017 5X14+0.017 5X15+

0.014 4X16+0.012 8X17+0.008 6X18

(2)

根据得分表达式计算出综合得分并排序，见表1。

表1 棉花水肥一体化节本增效技术体系评价与排序Tab.1 Evaluation and sorting of cotton sectional efficiency technology system

博乐的综合得分最高，说明棉花水肥一体化节本增效技术在博乐具有最好的综合效益与适应性，随后是沙湾与玛纳斯，棉花水肥一体化节本增效技术在这两个地方也具有不错的效果，相对来说，在阿瓦提、精河、尉犁的效果较差，有待进一步改进，提高在这些地区的适应性。

对中间层进行标准化处理以后，结合综合权重函数表达式，得到中间层得分表达式：

Z经济效益=0.522 2X1+0.199 8X2+

0.078 1X3+0.199 8X4

(3)

Z生态效益=0.333 2X5+0.056 3X6+0.037 7X7+

0.131 2X8+0.116X9+0.063 3X10+

0.131 2X11+0.131 2X12

(4)

Z社会效益=0.637X13+0.104 7X14+0.258 3X15

(5)

Z技术效益=0.142 9X16+0.714 3X17+0.142 9X18

(6)

将数据带入表达式，得出中间层的得分，如图5所示。

图5 各地区中间层得分Fig.5 Middle-level scores of every region

从图5可以看出，经济效益方面，博乐最好，远高于其他地区，而尉犁和阿瓦提的经济效益较低有待遇进一步提升。生态效益方面，玛纳斯最好，精河、博乐、阿瓦提类似，沙湾和尉犁县的生态效益有待进一步提高。社会效益方面，博乐的最好，沙湾紧随其后，玛纳斯、精河、尉犁、阿瓦提的社会效益有待进一步提高。技术效益方面，沙湾最好，精河、博乐、尉犁一般，玛纳斯和阿瓦提有待进一步提高。

3 讨 论

(1)合理选择评价指标及控制指标数量是建立棉花水肥一体化节本增效技术体系评价模型的关键。各个指标权重将直接影响评价结果，通过AHP(层次分析法)能较好的确定指标权重，通过和标准化处理后的数据结合进行测算后，能较好的解决主观随意性，得出较为可靠的得分。

(2)应用层次分析法评价时，能对不同方面的效益进行单排序，因此，可以有针对性地提出改进意见，也可以根据不同地区的定位不同，进行方案调整。

4 结 语

在对农业技术进行综合评价时，不能单从经济效益进行考虑，要综合考量其经济效益、生态效益、社会效益以及技术进步效益。通过对相关文献的回顾梳理和对领域内专家的咨询打分，能有效确定各个指标所占权重，最大程度减少偏差，构建出合理的评价模型。将试验数据带入模型，进行计算，得出棉花水肥一体化节本增效技术在博乐市、沙湾县、玛纳斯县的综合效益较好，可以在与这些地区条件类似的地方进行推广，以期获得最大的综合收益。如果单从生态效益、社会效益、和技术效益方面考虑，可以分别考虑在玛纳斯县、博乐市、沙湾县地区条件类似的地方进行推广。