小麦化肥农药减施集成技术综合效益评价

聂晓 刘伟 范洁茹 胡小平 周益林

关键词小麦;化肥农药减施集成技术;经济效益;生态效益;社会效益;综合效益评价

化肥农药是保障粮食安全和主要农产品有效供给的不可替代的投入品，长期以来，粮食生产上过量和不合理施用化肥农药带来了土壤板结、酸化、农药残留、病虫抗（耐）药性上升、环境污染和生态平衡破坏等一系列问题，严重影响我国粮食生产的可持续发展，化肥农药减量施用已经刻不容缓。

近年来，特别是在科技部国家重点研发计划“化学肥料和农药减施增效综合技术研发”等专项的资助下，科研人员在小麦的化肥农药减施技术方法上也做了大量的研究和示范推广工作，例如尹建国等在江苏省东海县开展小麦化肥农药减施集成技术研究，并结合当地实际提出了使用合适的配方肥来代替传统的复合肥，多施有机肥和农家肥，选择新型低毒农药并适当减少农药用量，可在减施化肥10%左右和减施农药7%左右情况下，每667m2小麦增产18.6kg。范慧等在山东省郓城县采用不同药剂研究小麦田农药减量增产技术，通过在小麦拔节期、孕穗期和扬花初期采用植物激素芸苔素内酯与三唑类等常规杀菌剂合理配合喷施等集成技术，在农药减量20%的情况下，对主要小麦病害防效不但不下降，而且还可提高5%～7%，同时产量可提升5.7%。马臣在陕西省杨凌示范区开展小麦化肥减施集成技术的研究，进行有机肥和无机肥合理配施，结果发现小麦籽粒产量在施氮150kg/hm2时达到最高，通过无机肥与有机肥配施，可在减施氮肥12.9%～21.3%的情况下增产达2.0%～18.3%。从这些已发表的研究论文可以看出，文中对化肥农药减施技术优劣的评价，大多仅考虑了经济效益，特别是只考虑小麦产量的高低，对其生态效益、社会效益等考虑较少或没有考虑，这种不全面的效益评价实际上会对小麦化肥农药减施技术的集成和优化以及在生产上的示范和应用产生一定的影响，因此对其进行全面和合理的综合效益评价十分必要。

农业综合效益评价最重要的是建立其评价指标体系，该指标体系应涵盖经济效益、生态效益和社会效益三方面，并在这三方面下根据具体的评价对象和方面或领域设立不同的可量化的具体指标。在此基础上运用不同的分析方法如经验分析法、综合效益指数法、层次分析法、模糊综合评判法等来进行综合效益评价。在植物保护领域，赵美琦等通过层次分析的原理及方法，构建了植保综合效益评估体系，制定了相应的评价指标及其量化方法，并初步确定了各指标的权重。骆勇采用层次分析法对北京市病虫测报体系进行综合评估分析，建立了相应的评价指标体系并确定了各评价指标的权重，以此评价体系对北京市10个区的植保测报工作进行评估，得到了各区综合效益、各单项效益等，为宏观管理决策提供了依据。徐学荣等基于可持续植物保护原理，建立了可持续植物保护综合效益评价的指标体系，并利用层次分析法給出了各评价指标的相应权重以及各单项指标和总体效益的计算方法，提出了一种可持续植物保护评价的方法。在肥料研究领域，为定量地综合评价不同施肥模式下温室黄瓜种植的效益，俞丹萍等建立了包括经济、生态和社会3个方面共9项指标的多因素二级评价指标体系，并定量评判6种施肥模式（不施肥、常规化肥、等养分专用肥、等养分有机肥、等养分专用肥减量20%、等养分专用肥减量40%）下温室黄瓜种植的效益，结果表明，该地区等养分专用肥减量20%的施肥模式效益最高。为定量综合评价环渤海潮土区棉花施用控释氮肥的效益，刘全凤等也建立了包括经济、生态和社会3个方面共9项指标的多因素二级评价指标体系，并采用模糊评价的方法定量评价了棉花施用氮肥的5个处理（不施肥对照处理、常规氮肥尿素、等量控释氮肥、80%控释氮肥、60%控释氮肥）的效益，结果表明，该地区施用80%控释氮肥的效益最高。但从已做的效益评价研究可看出，大多是只局限在单一的植保方面或者肥料方面，因此，本研究旨在建立小麦化肥和农药减施集成技术的综合效益评价体系，并用此体系对长江流域、西南和北方麦区部分小麦化肥农药减施集成技术的综合效益进行初步的评价分析，为这些集成技术的进一步优化和在生产上的大面积推广应用提供依据。

1研究方法

1.1小麦化肥农药减施集成技术综合效益评价体系的构建

1.1.1小麦化肥农药减施集成技术综合效益评价指标的收集

通过文献查询系统全面地调研了涉及构建小麦化肥农药减施集成技术综合效益评价体系所需的经济、生态和社会三大效益的评价指标，共收集到8个经济效益评价相关指标、10个生态效益评价相关指标和6个社会效益评价相关指标，共24个作为候选评价指标（表1）。

1.1.2小麦化肥农药减施集成技术综合效益评价指标的选择和确定

遵循构建综合效益评价指标体系的基本原则，即全面性、普遍代表性、科学性、可操作性、适用性等原则，以及选择评价指标的依据，即经济、生态和社会效益评价指标，在参考前人研究的基础上（表1），全面分析候选指标相对重要性，通过征询植保、农药、土肥等相关领域专家的意见和建议，综合考虑小麦化肥农药减施集成技术的自身特点，选取适合小麦双减集成技术综合效益评价的指标，建立小麦化肥农药减施集成技术综合效益评价的指标体系。

1.2小麦化肥农药减施集成技术综合效益评价指标权重的确定

小麦化肥农药综合效益评价指标权重的确定采用专家打分的方法。即根据建立的小麦化肥农药减施集成技术指标体系，按照层次分析法的要求设计了专家打分表，分别邀请了教学、科研和推广部门长期从事小麦植保、土肥、农学、经济等方面的42位专家填写问卷，得到29位专家的回复和打分表，对这29位专家的打分表进行汇总，建立判断矩阵，通过计算获得了各指标的权重，并对其权重进行了一致性检验。

一致性检验能够判断矩阵在逻辑上是否合理，是判断所得各评价指标的权重值是否可用的标准，只有一致性检验结果达到完全一致性或满意一致性时，该指标体系才有意义。其一致性检验的主要参数有3个，一致性指数CI、平均随机一致性指标RI和随机一致性比率CR。

除此之外还需进行层次总排序及一致性检验，即计算下层因素对于最高层相对重要性的排序权值为层次总排序，这一过程是自上而下的将单准则下的权重进行合并，逐层进行的。若上一层次A包含m个因素A1，A2，…，A，其层次总排序权值分别为a1，a2，…下一层次B包含n个因素B1，B2，…，B，它们对于因素A，的层次单排序的权值分别为bil…b（其中不受j元素支配的元素权重为0，即b=0），则层次B所包含各因素对目标的总排序为！

如此从上到下逐层求下去，最终得到所有因素的层次总排序，即所有因素相对于总目标的组合权重。

对层次总排序进行一致性检验也是自上而下逐层进行的。如果B层次某些因素对于Ai，其单排序的一致性指标为Cj，相应的平均随机一致性指标为R，则B层次总排序随机一致性比率为：

类似地，当CR≤0.1时，认为递阶层次结构的总排序可用，反之不可用。

1.3小麦化肥农药减施集成技术综合效益的评价

1.3.1小麦化肥农药减施集成技术综合效益的数据来源

小麦化肥农药减施集成技术综合效益评价的数据来源于长江流域和西南麦区以及北方麦区的示范基地，其中湖北省荆门市的湖北稻麦轮作区小麦双减示范基地数据由湖北省农业科学院植保土肥研究所史文琦老师提供，江苏省宿迁市的江苏现代农业（稻麦轮作）科技综合示范基地数据由南京农业大学植物保护学院董立尧教授提供，贵州省毕节市的赫章县小麦双减增效试验示范基地和云南省临沧市的小麦示范基地数据由贵州省农业科学院旱粮研究所曹宁老师提供，中国农业科学院植物保护研究所廊坊中试基地数据由本试验室提供。

1.3.2小麦化肥农药减施集成技术综合效益评价方法

根据构建的小麦化肥农药减施集成技术综合效益评价指标体系，对各示范区提供的调查数据，运用综合评价指数法，计算各示范区小麦化肥农药减施集成技术综合效益评价值。

调查数据的标准化处理。小麦化肥农药减施集成技术综合效益的各评价指标的单位不统一，在进行效益评价以前应先对各指标原始数据进行标准化。本研究采用半梯形函数对各指标进行标准化同时计算其隶属度。

综合效益评价值计算方法。本研究通过综合指数评价法对各小麦化肥农药减施集成技术的综合效益进行评价，计算方法如下：

2结果与分析

2.1小麦化肥农药减施集成技术评价体系的构建

2.1.1小麦化肥农药减施集成技术评价体系的建立

根据构建评价指标体系的原则以及选择评价指标的依据，综合考虑小麦化肥农药减施集成技术的自身特点及专家的建议和意见，对表1中收集的24个候选指标进行进一步筛选，确定了目标层（A）、准则层（B）和指标层（C）共1个目标，3个大类，11个指标的小麦化肥农药减施集成技术综合效益评价指标体系（表3）。

2.1.2小麦化肥农药减施集成技术评价指标权重及一致性检验

按照表3构建的小麦化肥农药减施集成技术评价指标体系，依据层次分析法对各指标权重进行计算，结果如下。

准则层（A-Bi）权重结果及一致性检验，如表4。

经济效益指标层（B1一Ci）权重结果及一致性检验，如表5。

生态效益指标层（B2-Ci）权重结果及一致性检验，如表6。

社会效益指标层（B3-Ci）权重结果及一致性检验，如表7。

将上述数据汇总，如果把指标层C相对于准则层B的权重称为相对权重，准则层B相对于目标层A的权重称为权重，将相对权重和权重相乘可以得到组合权重，结果见表8。层次总排序及其一致性检验，结果见表9。

由此结果可知，总排序符合一致性要求，各个因素（评价指标）所得权重值符合评价要求，即本研究建立的指标体系是可行的。

2.2小麦化肥农药减施集成技术综合效益评价

2.2.1长江流域和西南各示范区小麦化肥农药减施集成技术综合效益评价

对长江流域和西南各示范区小麦化肥农药减施集成技术综合效益计算结果见表10。

由表10可以看出湖北钟祥示范区采用基于大豆和小麦轮作的化肥农药减施集成技术，比基于水稻小麦轮作的常规施肥施药集成技术，其综合效益指数提高了37%。江苏宿迁示范区在水稻和小麦轮作种植制度下通过“一基一追”、封杀兼顾一次化控除草技术以及丙硫·戊唑醇和叶菌唑·戊唑醇杀菌剂等技术的集成使用，在比常规施肥施药技术减肥25%、减药13%情况下其综合效益指数可从47%提高到69%。贵州赫章示范区的玉米小麦轮作化肥农药减施集成技术与常规施肥施药技术相比综合效益指数从25%提高到43%，而且此项集成技术的应用可减肥25%、减药65%。云南临沧示范区在常规用药量不变的情况下，通过减肥集成技术的使用其综合效益指数与常规技术相比从48%提高到78%。

2.2.2北方麦区小麦化肥农药减施集成技术试验综合效益评价

北方麦区（廊坊）试验基地小麦白粉病化肥农药减施集成技术试验综合效益计算结果如表11和表12。

在化肥按常规使用量（磷酸二铵、尿素、硫酸钾，共65kg）的情况下，白粉病不同抗性品种（‘保丰104和‘京双16）和不同农药（20%三唑酮乳油和18%烯肟菌酯·氟环唑悬浮剂）不同施用量试验处理综合效益计算结果见表11。结果可看出，在施肥量相同，不同抗性品种相同药剂和相同用量的情况下，高抗品种综合效益高于感病品种31百分点～58百分点，也就是说使用抗病品种可明显提高综合效益，另外从表11也可看出如果降低杀菌剂（三唑酮和烯肟菌酯·氟环唑）每公顷有效成分用量，抗病品种和感病品种的综合效益指数都会相应降低。

在种植小麦白粉病高感品种‘京双16的情况下，不同化肥和农药施用量的试验处理综合效益计算结果见表12。结果可看出，在常规化肥施用量时，乙嘧酚有效成分用量270g/hm2（p31）的综合效益最高，且随着乙嘧酚用量的降低，其综合效益指数基本会相应降低;在减少氮肥33%用量情况下，乙嘧酚不同使用量的综合效益与常规氮肥使用情况下比较，呈相同的趋势，但相同药剂使用量情况下，减氮33%用量与常规施肥相比其综合效益指数要高出13百分点～30百分点。

3讨论

本研究构建了小麦化肥农药减施集成技术综合效益评估体系，有3大类11个评价指标。并对每个指标做出解释的同时给出其相应权重。在小麦化肥农药减施集成技术的综合效益评价指标中，可看出单产纯收入C1、劳均纯收入C2、投入产出比C3、单位利润耗费化肥量C5、单位利润耗费农药量C6对综合效益的评价影响最大，这5个指标之和达到76%，这说明小麥化肥农药减施集成技术的综合效益主要由这5个指标来体现，这也与实际隋况比较符合。

目前农业领域的综合效益评价的研究还比较少，本文对小麦化肥农药减施集成技术的评价指标体系的研究具有一定尝试性，评价指标的选择是否全面和具有实际的代表性，还值得进一步研究、探讨和完善，如在经济效益评价指标中有待于完善问接经济效益指标，使其能够更加具体，更加具有代表性;在生态效益指标中可加入在化肥农药减施集成技术影响下有害生物存量与迁入迁出量等评价指标，更利于了解麦田在使用化肥农药减施集成技术前后的有害生物情况;在社会效益评价指标中加入风险度之类的指标等。同时各指标的量化方法和量化值及权重，也可能存在不够准确或不符合客观实际，仍需要进一步研究和改进。另外以前人们对农业的效益评价，大多只关注或重视直接经济效益，对采用综合效益评价（全面考虑经济效益、生态效益和社会效益）结果是否接受，也可能需要一个过程。

在综合效益试评价中由于本研究受客观条件所限，对各个示范区的集成技术的详细数据收集有限。若想得到更加系统、有代表性的评价体系，需要获得大量样本，才能得到更加全面、科学的综合效益评价。

对小麦化肥农药减施集成技术的综合效益评价的方法有许多。本研究选取层次分析法和综合指数评价法相结合进行研究。在以后的研究中，可以尝试其他方法对其进行研究并与本研究进行比较分析，从而选出最合理的综合效益评价方法。