山东省大蒜全程机械化生产效率评价及推进策略研究

乔立娟，郭佳晧，赵帮宏，侯加林

（1.河北农业大学 河北 保定 071001； 2.山东农业大学 山东 泰安 271018）

我国是世界上种植面积和产量最大的大蒜生产国与出口国，大蒜种植面积占全球总面积的65%左右，中国大蒜出口量占世界大蒜贸易量的80%左右。前几年国内大蒜种植面积与产量持续上升，自2016 年开始国内大蒜市场便处于供应过剩状态，大蒜市场价格下降与高人工成本导致大蒜种植收益持续下滑。大蒜产业应通过全程机械化作业的普及推广降低生产成本，提升大蒜种植的综合效益，实现产业发展从粗放式扩张向标准化、集约化、优质化方向转变。山东省是我国大蒜种植第一大省，年种植面积约21 万hm，约占全国的30%。通过对山东大蒜主产区大蒜全程机械化作业与人工作业效率进行测算与评价，探寻大蒜全程机械化作业优势与推广中的制约因素，提出大蒜全程机械化推进策略，对提升大蒜生产效率、推进产业规模化发展、增加蒜农收入具有重要意义。

20 世纪80 年代以来，发达国家便意识到农业机械化在推动传统农业转型升级的重要作用，随着农业机械化的逐步成熟，蔬菜机械研究与推广也取得较大进展，美国、意大利、德国等欧美发达国家侧重于大型蔬菜生产机械研究，而日本、韩国等则侧重于小型蔬菜生产机械的研发，并通过实践证明，机械化能够大幅度提升蔬菜种植效率。国内学者也将农业机械化作为支撑和引领农业现代化的关键力量给予重点关注，从宏观角度测算了农业机械化对农业经济的贡献度以及对提升劳动生产率的重要影响，从微观角度分析了农业机械化对带动农民就业、提高农民收入与促进农业劳动力转移的积极作用。但我国蔬菜产业机械化尚处于发展的初级阶段，落后于其他农业产业机械化水平。2018 年我国设施园艺机械化水平为35.9%，露地蔬菜受到的关注度更低，“无机可用、无好机用、有机难用”的现象普遍存在。近年来，人工成本在大蒜总体种植成本中的占比越来越高，劳动力不足成为制约产业发展的主要瓶颈。我国大蒜播种与收获环节的机械化水平不足5%与20%，而机械化是提升作业效率、降低劳动力成本的必由之路，大蒜机械化具有广阔发展空间。由于大蒜种植标准不统一、多作物套种以及机械作业可靠性差等因素制约了大蒜机械的应用与推广。因此，对机械作业效率、蒜农经济收益进行测算分析，将有助于明确大蒜机械化发展优势，探明未来发展方向。现阶段，大蒜机械化研究主要侧重于从技术角度进行播种与收获技术的创新与机械研发，未对大蒜机械化尤其是全程机械化效率进行深入系统的实证分析与测算。通过对山东省大蒜主产区大蒜机械制造企业、农机合作社与与大蒜种植农户的实地访谈与调研，测算大蒜全程机械化作业的劳动生产率、投入产出率与土地产出率，比较机械化作业与人工作业的效率差异，探究大蒜全程机械化作业的优势以及推广的制约因素，并根据研究结论提出大蒜全程机械化推进策略，将为大蒜产业高质量发展提供有效的路径支持。

1 山东省大蒜机械化现状与推广制约因素

为全面掌握山东省大蒜机械化应用情况，于2020 年5—8 月对金乡县高河屯村、苏楼村、杨集村、周庄村4 个主产村的183 位大蒜种植户进行实地调研，对大蒜机械化推广现状及制约因素进行深入分析。

1.1 金乡县大蒜机械化作业推广现状

大蒜农艺操作复杂，包含施底肥、土地整理、起畦、播种、灌溉、覆膜、施药、蒜薹收获与大蒜收获9个主要环节，各环节机械化作业情况差异显著。现阶段金乡县大蒜灌溉环节已全部实现机械化，除蒜薹收获环节仍为人工作业外，其他环节均实现机械化作业，但受地块分散、机械作业成本高等问题制约，人工作业仍占有较高比重。大蒜种植施底肥、土地整理、起畦等可采用与其他作物通用的农机具进行作业，机械化水平相对较高；大蒜覆膜环节由于机械作业可能造成蒜种压伤也以人工作业为主；机械施药环节适用于2 hm（30 亩）以上集中地块，而小面积的分散地块仍采用人工喷药方式。而大蒜机械化播种与收获仍处于起步阶段，调研的183户蒜农中大蒜机械化播种率为8.74%，机械化收获率仅为3.8%（表1）。

表1 金乡县大蒜生产各环节机械应用情况

山东省在大蒜机械研发推广中具有引领作用，现有大蒜机械制造企业十余家，以山东玛丽亚农业机械有限公司与济南华庆农业机械科技有限公司为代表，2 家公司占山东省大蒜机械市场份额的90%以上。通过表2 可以发现，大蒜播种机销售增长速度较快，玛丽亚农机公司与华庆农机公司2019年年增长率分别为40.90%与36.75%。

表2 大蒜农机企业主要产品销售情况

1.2 大蒜种植户机械化作业意愿

通过对山东省183 位蒜农的调研发现，种植面积在3.33 hm（50 亩）以下的蒜农占比为90.10%，而种植面积为6.67 hm（100 亩）以上的蒜农仅3 户。大蒜种植户普遍存在大蒜种植面积少且部分蒜田地块狭小、位置偏僻、形状不规则的问题，使得需要规模连片作业的大蒜生产大型机械难以推广。调研发现80.3%的蒜农在覆膜、耕整地等环节采用机械作业，但全程使用机械化作业的农户仅为3.8%。15.8%的蒜农除灌溉外均为人工作业，而“地块狭小不方便”“种植规模小不需要”是蒜农不采用机械作业的主要原因。

1.3 大蒜全程机械化作业推广难度

由于缺乏统一的种植标准，蒜农种植模式差异较大，大蒜品种、种植的垄距、行距各不相同，金乡部分产区大蒜种植还套作辣椒、棉花等经济作物，因此难以使用需要固定作业间距的大蒜播种与收获机械。另一方面，由于不同品种大蒜的蒜瓣大小与鳞芽长短等形状特征差异显著，并且对温度、湿度、覆土厚度等生长环境要求不同，增大了大蒜播种与收获机械研发难度。此外，大蒜生产机械的购置与应用成本相对较高，山东玛丽亚农业机械有限公司的2BUX-11 型大蒜播种机每台购置成本为99 000 元，4DSQ-135A 型1.35 m 宽幅大蒜收获机每台购置成本为9000 元，农户租赁大蒜播种与收获机械作业667 m费用约为480 元，远高于小麦等粮食作物机械作业费用。

2 山东省大蒜全程机械化作业效率测算与比较

2.1 调研对象与数据来源

选择山东省济宁金乡、临沂兰陵、菏泽成武、济南商河等大蒜主产县作为调研地点，以大蒜机械制造企业、农机合作社与蒜农作为调研对象。农户调研以济宁市金乡县的高河屯村、苏楼村、杨集村、周庄村4 个主产村蒜农为主，4 个村均以大蒜为主导产业，自然条件相仿，种植大蒜品种与农艺标准相同，都成立了农机合作社提供大蒜机械作业服务，可以进行大蒜种植机械作业效率与人工作业效率比较。共调研蒜农183 户，大蒜机械制造企业2 家与农机合作社4 家。

描述性统计与比较分析所用数据主要来源包括：我国大蒜平均成本与单产数据来源于国家特色蔬菜产业体系固定观测点成本收益数据库；大蒜不同作业方式下成本收益基础数据来自于2020 年5—8 月对山东省金乡县大蒜种植户与农机合作社以及山东省玛丽亚农业机械有限公司、济南华庆农业机械科技有限公司实地调研。大蒜全程机械化作业的核心为大蒜播种与收获环节，为统一机械作业效率评价标准，最终选择山东省玛丽亚农业机械有限公司机械作业数据。

2.2 研究方法

本文运用单要素生产率方法对大蒜全程机械化与人工作业效率进行比较评价，选择的测算指标为劳动生产率、投入产出率和土地产出率。

劳动生产率（）指劳动者在生产活动中对投入要素的使用效率。通过大蒜种植各作业环节中单位面积用工数量进行计算，由公式（1）所示，其中代表单位作业面积，表示单位劳动力所需作业时间。

根据作业方式不同，设置机械作业劳动生产率指标与人工作业劳动生产率指标。

投入产出率指标用于测算单位农产品产值需要的投入成本，采用单位面积下，农产品产值与总投入成本比值作为投入产出率指标，对不同作业方式下投入产出率进行比较分析，由公式（2）所示，其中表示单位面积总产出，包括大蒜与蒜薹，表示单位面积总投入成本。

总投入成本包括物质费用、机械作业费用与人工成本，物质费用主要指生产资料投入成本（含肥料费用、种子费、地膜费、农药费等），机械作业和人工作业都需要承担；机械作业费主要指覆膜机、播种机、收获机的作业费用；人工费用指人工操作机械成本与人工直接作业成本。根据作业方式不同，设置机械作业投入产出率指标与人工作业投入产出率指标。

土地产出率用于测算单位面积土地所产出的农产品产量、产值或利润，文中选取1 hm大蒜的利润作为土地产出率指标进行测算比较，由公式（3）所示，其中为单位面积大蒜与蒜薹总利润，计算方法为：=-。

根据作业方式不同，设置机械作业土地产出率指标与人工作业劳动生产率指标。

2.3 机械与人工作业劳动生产率测算比较

大蒜机械化作业可大大提高劳动生产率。大蒜施底肥环节运用拖拉机拖挂小型施肥机械作业，作业效率可达到2.00 hm· 人·d，而人工作业效率仅为0.33 hm· 人·d；耕整地与起畦环节机械作业效率分别达到6.67、1.33 hm· 人·d；施底肥、起畦与覆膜环节机械作业效率分别为人工作业效率6倍、10 倍与11.25 倍。在播种与收获环节，大蒜播种机与收获机的作业效率平均可达2 hm·人·d，是人工作业效率的50 倍。而利用无人机进行施药等田间管理环节的劳动生产率增幅最高，机械作业劳动生产率为人工作业的66.67 倍（表3）。大蒜机械化作业不仅可以减少劳动力成本投入，还可以有效提升劳动生产效率、缩短作业时间，能够在大蒜集中播种与收获窗口期及时完成作业，解决农忙时雇工难问题，不误农时。

表3 大蒜机械生产与人工生产各环节劳动生产率对比 （hm2·人-1·d-1）

2.4 机械与人工作业投入产出率测算比较

大蒜种植的投入成本包括物质费用（肥料、蒜种、农膜、农药）、机械作业费用（施肥、耕地、起畦、播种、灌溉、覆膜、施药、收获）以及各环节的人工费用。农户家庭用工按照雇工成本折算，由于各类机械仍然需要人工操作，因此机械化作业仍需支付人工费用。机械化作业条件下，单位面积蒜种密度增加，使得机械作业总物质1 hm费用达到34 003 元，比人工作业的物质费用高31.18%。全程机械化作业下，播种、收获、覆膜等环节机械作业1 hm费用为8 562.5 元，人工作业仅包含灌溉机械1 hm费用900 元。机械作业下1 hm劳动力成本为6025 元，而人工作业下1 hm劳动力成本达到38 700 元。虽然大蒜全程机械化作业过程中，机械作业费用与物质费用均高于人工作业，但人工费用的大幅缩减使大蒜1 hm机械化作业总成本为48 590.5 元，比人工作业成本减少25.84%。

大蒜机械作业下1 hm物质投入费用比人工作业高8083 元，这是由于机械化播种大蒜种植密度增加，平均667 m可播种3.4 万株蒜种，1 hm用种量达8809 kg，按2020 年蒜种平均价格2.6 元·kg计算，1 hm机械播种蒜种成本约为22 903 元，而人工作业平均667 m播种2.2 万株蒜种，1 hm蒜种成本为14 820 元。在蒜薹收获环节，2020 年人工作业蒜薹平均产量为3000 kg·hm，机械作业蒜薹产量达到4500 kg·hm，按照人工收获蒜薹1 元·kg测算，机械化播种下蒜薹收获人工成本为4500 元·hm，而人工播种下蒜薹收获成本为3000 元·hm。机械与人工作业在收获环节成本差距最大，机械作业下人工与机械费用合计为3750 元·hm，而人工作业下收获成本为22 500 元·hm，是机械收获成本的6倍（表4）。

表4 大蒜全程机械作业与人工作业投入成本对比 （元·hm-2）

将河南省、江苏省、云南省等大蒜主产省份平均投入产出数据与山东省不同作业模式下投入产出数据对比可以发现，山东省大蒜全程机械化作业由于播种量大且采用标准化方式种植，1 hm大蒜产量可达到24 750 kg，蒜薹产量可达4500 kg，比人工作业高50%，也远高于全国平均产量水平。按照2020 年金乡大蒜与蒜薹地头收购均价3.4 元·kg、4 元·kg计算，全程机械化作业下1 hm总产值达到102 150 元，比人工作业下总产值高50%，比全国平均水平高50.9%。从投入总成本来看，1 hm全程机械作业机械投入成本达到8 562.5 元，占到总投入成本的17.62%，由于蒜种等投入成本的增加，物质投入成本为34 003 元，分别比人工作业与全国平均水平高出31.1%与9%。由于人工投入成本的大幅减少，1 hm全程机械化作业总投入成本为48 590.5 元，比人工作业低25.8%。从投入产出率指标测算结果来看，全国值平均水平为1.18，全程机械作业下值为2.102，人工作业为1.039，全程机械化作业下投入产出率明显提升。

表5 2020 年度全国与山东省1 hm2大蒜生产投入产出对比

2.5 机械与人工作业土地产出率测算比较

全程机械化作业下，大蒜播种株数增加使得机械化作业下土地产出率显著高于人工作业。人工播种无法实现精量化作业，大蒜播种深度、行距与间距不统一，而1 hm大蒜播种机可实现510 000 株的标准化种植，虽然现阶段机械播种90%左右的正芽率与3%左右的漏播率使机械播种下蒜种损失率较高，但由于种植密度增大，大蒜与蒜薹单产仍大幅提升。当采用平均利润作为土地生产率的测算指标时，大蒜机械作业下值为53 559.5，人工作业为2580，机械作业的土地产出率是人工作业的20.760 倍（表6）。

表6 1 hm2大蒜机械生产与人工生产土地产出率对比

3 讨 论

通过金乡大蒜产区大蒜全程机械化作业效率测算与比较分析可以发现，大蒜全程机械化作业在提高劳动生产率同时，也大幅提升大蒜的投入产生率与土地产出率。大蒜全程机械化作业的优势主要表现在：首先，大蒜机械化作业能够显著降低劳动力成本投入，1 hm全程机械化作业下人工投入成本为6025 元，仅为人工作业下劳动力投入成本的15.57%，大蒜机械化作业能够有效降低劳动力投入成本，是解决农村劳动力成本不断攀升而产生的“用工难，用工贵”问题的关键；其次，大蒜全程机械化有助于提升大蒜单位面积产量水平，机械化播种通过在适当提高蒜种播种密度的同时精确控制播种的行距与株距，实现大蒜种植精细化管理，提高单位面积土地产量水平；再次，大蒜机械化作业有助于提升大蒜种植效益水平，按照2020 年大蒜收购价格测算，人工作业下1 hm大蒜种植利润仅为2580 元，仅为全程机械化作业利润水平的4.3%，大蒜全程机械化作业有助于产业规模化、标准化发展。

但是，我国大蒜全程机械化作业尚处于起步阶段，大蒜种植标准化程度低、种植规模小以及大蒜种植品种与农艺标准差异给大蒜播种、收获机械的研发与推广带来难度。家庭小规模种植大蒜的蒜农一般不将自身劳动力投入计入种植成本，但会考虑机械作业时蒜种投入增加、蒜种损失与机械作业费用投入，因此仍倾向于人工作业，但以雇工为主要劳动力的规模经营主体对机械作业需求迫切。

4 建 议

通过对山东省大蒜全程机械化与人工作业种植效率对比可以发现，机械化作业能够大幅提升大蒜劳动生产率、投入产出率与土地产出率，是解决大蒜种植成本持续上升、生产效益下滑问题的必由之路，也是大蒜产业化、规模化发展的重要推动力。但大蒜种植机械适应性差、作业成本高、大蒜种植规模小等问题制约机械化推广与普及，应通过加大机械研发扶持、推广标准化生产等方式加快推进大蒜全程机械化。

4.1 推广大蒜标准化种植模式，实现农机农艺深度融合

我国大蒜种植模式复杂多样，种植规模小、标准化程度低制约大蒜机械化水平提升。通用化的种植技术与系列化、普适性种植机械相结合，是解决大蒜机械化推广难题的首选路径。首先，规范地域相近、品种相似、耕作方式相同的大蒜产区大蒜种植标准，根据机械化播种与收获作业的要求，制定耕整土地、起畦、覆膜、施药以及播种、收获等环节的统一农艺要求，确定适宜机械化收获的行距、株距种植标准；其次，进行不同大蒜品种机械化播种效率比较，明确大蒜机械化播种的适用范围与播种质量影响因素；最后，根据大蒜不同种植规模，编制相应的机械作业标准，设计不同种植规模的机具配置与作业标准，加快大蒜高质量机械化生产步伐。

4.2 提升大蒜播种与收获机械性能，加快智慧农机研发

当前我国大蒜机械化发展仍处于起步阶段，大蒜播种与收获机械在作业质量、产品适用性以及智能化方面需进一步改进与提升，应联合科研院所、农业高等院校、农机制造企业等多方力量进行技术合作，提升大蒜机械性能。首先，加大播种环节蒜种直立与鳞芽方向自动调向、农机自动驾驶等智能设备研发，实现大蒜播种行距、播种量及作业质量精确控制，并对机械化作业区域进行实时监测与分析，实现大蒜高效栽培；其次，针对我国各大蒜主产区的大蒜品种、种植模式与土壤类型等进行大蒜播种与收获机械设计与研发，形成适宜不同产区的大蒜全程机械化装备体系；最后，针对家庭小规模蒜农的机械化作业需求，研发推广便捷式、半自动小型播种与收获机具，实现狭小地块与间作、套作产区机械化作业。

4.3 加强大蒜全程机械化作业的宣传培训

大蒜机械化生产仍处于起步阶段，蒜农对机械作业普遍存在成本高、伤蒜率高、作业质量差的认知。因此使蒜农了解机械作业质量与作业效率，是提升机械化作业意愿的关键。为提升蒜农对机械化作业效率的认知，应在大蒜主产区建立机械化作业示范区，通过机械化作业展示与集中培训使蒜农直观感受机械化播种、收获等环节作业效率与作业质量，以及机械化生产对大蒜产出与收益水平提升的重要作用。此外，还应发挥农机合作社的资源整合与社会化服务作用，鼓励大蒜主产区发展农村合作服务组织。一方面，组织小规模家庭种植户联合进行机械化播种与收获，破解小规模种植对农业机械推广的限制；另一方面，农机合作社对蒜农进行培训与指导，提高机械作业的可靠性与适应性。