稻秸行间集覆宽窄行播种技术下小麦经济效益和碳效率分析_韩笑.pdf

大麦与谷类科学2023 年第 40 卷第 2 期收稿日期：2022-11-30；修回日期：2023-03-19基金项目：江苏省现代农机装备与技术示范推广项目（NJ2020-04）；江苏省科技项目（BE2020388）；江苏沿江地区农业科学研究所青年基金YJ(2021)006。作者简介：韩笑（1995），女，硕士，研究实习员，主要研究方向为耕作栽培与现代农作制度。Email:。*通信作者：刘建（1965），男，硕士，研究员，主要研究方向为耕作栽培与现代农作制度。Email:。大麦与谷类科学2023,40(2)：62-67Barley and Cereal Scienceshttp:/微信公众号：damkx1984稻秸行间集覆宽窄行播种技术下小麦经济效益和碳效率分析韩笑，张晋，石吕，薛亚光，刘旭杰，单海勇，刘建*（江苏沿江地区农业科学研究所，江苏 南通 226001）摘要：农业新技术不仅能够提高农业生产效率，在保障粮食安全方面也具有重要的作用。南通市如东县现代农业产业示范园是小麦稻秸行间集覆宽窄行播种技术推广的核心示范区，研究该技术是否能提高农民收入、小麦经济效益和碳效率具有重要的现实意义。本文通过实地调研园区内采用该技术种植小麦的大户，评价该项技术实施的经济效益与小麦种植的碳效率，得出如下结论：农户采用稻秸行间集覆宽窄行播种技术种植小麦的经济效益得到显著提高，平均产量、劳动生产率、销售利润率分别达到了 483.86 kg/667 m2、758.75 元/（人 667 m2）、53.27%，分别是传统种植技术下农户的 1.04、1.36、1.15 倍。技术示范户生产小麦的碳生产效率为 0.65 kg/kg，较非示范户有明显提高。因此，采用稻秸行间集覆宽窄行播种技术种植小麦有利于减少小麦种植成本，促进了经济效益和碳效率的协同提高。关键词：小麦；稻秸行间集覆；宽窄行播种技术；经济效益；碳效率中图分类号：S512.1文献标志码：A文章编号：1673-6486-20220124韩笑,张晋,石吕,等.稻秸行间集覆宽窄行播种技术下小麦经济效益和碳效率分析 J/OL.大麦与谷类科学,2023,40(2):62-67.https:/doi.org/10.14069/ki.32-1769/s.2023.02.012.江苏省粮食生产以稻麦两熟轮作为主，小麦常年种植面积在 220 万 hm2左右，稻茬麦占全省小麦总面积的 70%以上，其中淮河以南地区稻茬麦占比高达 82%1，稻茬麦生产水平的高低直接关系到全省小麦生产与可持续发展2。稻秸还田作为稻秸秆资源利用的主要方式之一，是一项提高农田固碳能力、维持粮食安全和实现低碳沃土的重要措施3。但是，前茬水稻机械收获后，大量水稻秸秆覆集于地表，加上田面高低不平且稻秸还田后不易腐熟和被利用，易出现土壤孔隙度增加、水分分布不均、土壤碳氮比失调等问题，导致小麦出苗率明显降低、基本苗数减少，影响小麦出苗均匀性4-6。为了提高稻茬小麦出苗质量及苗体素质，前人围绕不同稻秸还田方式开展了大量的研究7-9。研究发现，免耕方式下，小麦出苗后会覆盖一层厚厚的稻草，麦苗无光照时间延长，部分麦苗无法冲破秸秆的覆盖，会出现苗弱、苗黄现象10。现行推广的切碎匀铺耕翻或旋耕灭茬埋草机械化还田方式下，普遍存在碎秸、匀铺不到位的问题，且秸秆富集于浅层易造成土壤疏松，影响麦苗根系发育，同时小麦的抗旱性和抗寒性也会减弱，最终导致麦苗瘦弱且枯黄11。由此可见，生产上主流翻耕、旋耕和覆盖还田均难以轻松、安全实现稻秸秆全量就地还田。经过多年的研究，本团队提出了小麦稻秸行间集覆宽窄行播种技术。该技术特征为在前茬水稻秸秆全量粉碎还田后，利用清分秸秆的装置，可以将地表的残茬、秸秆等集中覆盖到宽行（空幅带，30 cm），同时在窄行（苗带，15 cm）形成一片洁净的小环境进行施肥、旋耕、播种及镇压12。目前生产上小麦多为撒播或等行距条播，后期封行早，田间遮蔽，往往不利于机械作业。相较于等行距种植，宽窄行种植方式可以扩大行间距，通风透气好，有效解决小麦超高产栽培中群体结构的不协调、田间遮蔽、后期易倒伏、早衰等难题，实现增产增效13。前人将稻秸行间集覆宽窄行播种、稻秸覆盖还田播种以及浅旋耕还田播种相比较，结果表明：稻秸行间集覆宽窄行播种能显著提高小麦出苗率和麦苗素质，减少低温下苗期小麦冻害率，一定程度上有利于小麦增产14-15。此外，前人研究发现，适宜的还田措施对提高小麦碳效率和经济效益也具有不可忽视的作用16。在机械化作业方面，近年来，随着中型一体化播种机械的发展与推广，耕作+播种越来越多地整62-大麦与谷类科学2023 年第 40 卷第 2 期1.2.2经济效益。净收益（元/667 m2）=总收入总成本；总成本（元/667 m2）=人工成本+物资成本+机械作业成本；总产值（元/667 m2）=籽粒产量小麦单价。说明：据调研，2022 年如东县当地小麦收购单价为 2.7 元/kg。物资成本中，由于农户种植的小麦品种有差异，本文中的小麦种子单价按均值计算，计 4.3 元/kg，普通尿素（纯 N 质量分数为 46%）单价为 2.2 元/kg，三元复合肥（纯 N、P2O5、K2O 质量分数均为 15%）单价为 2.5 元/kg。此外，本文还选取了劳动生产率和销售利润率作为经济效益指标。劳动生产率是指劳动者在单位劳动时间内所生产产品的产值，本文用单位劳动力生产的平均稻茬麦产值表示；销售利润率是指利润与销售收入的比值，本文用稻茬麦净收益与总产值的比值表示。1.2.3碳投入量计算。碳投入总量=农田碳投入量+作物碳投入量。农田碳投入量是指稻茬麦生产过程中由种子、化肥、农药等资源以及机械、人力等农田管理所产生的碳投入量总和。种子的碳投入量由播种量和种子碳排放系数估算，冬小麦的种子碳排合在一台播种机械中；此外，不同耕作机械正结合播种机械一同应用以实现小麦高产高效生产。依托小麦稻秸行间集覆宽窄行播种技术，本团队与农机厂合作研制出配套机具“2BFGK12（6）260 型全秸秆茬地洁区旋耕智能施肥播种机”，可完全实现“洁茬播种施肥覆土镇压开沟”一体化操作。当前，该技术和配套机具已在如东县现代农业产业示范园内示范推广，推广面积超过了 66.67 hm2。为了考察小麦稻秸行间集覆宽窄行播种技术与传统技术相比是否有优势，本研究通过实地调研的方法比较了园区内技术示范户和非示范户种植稻茬麦的成本、经济效益和碳效率，为进一步推广小麦稻秸行间集覆宽窄行播种技术提供依据。1研究方法1.1调研内容园区内接受调研的技术示范户与非示范户种植小麦的时间为 2021 年 11 月 10 日至 20 日，调研时间段为 2021 年 11 月2022 年 5 月麦季。调研对象为如东县现代农业产业示范园内采用稻秸行间集覆宽窄行播种技术及配套机具“2BFGK12（6）260型全秸秆茬地洁区旋耕智能施肥播种机”种植小麦且种植面积在 3.33 hm2以上的 5 户示范户（T1T5），以及园区内采用旋耕播种施肥一体机（CK1）、双铧犁-圆盘耙-旋耕播种施肥一体机（CK2）和不带开沟的播种施肥一体机（CK3）种植小麦的 3 户非示范户，种植面积均在 3.33 hm2以上。不同机械的作业流程见表 1。在小麦生长关键生育期，本课题组通过实地考察调研的方式向园区内技术示范户和非示范户调研如下两部分内容：固定资产投资情况和投入产出情况，主要包括农户在生产过程中所用到的农业机械情况以及稻茬麦全生产环节的各要素投入情况。1.2相关指标说明1.2.1生产成本。本文中稻茬麦生产的成本核算主要包括人工、物资和机械成本 3 部分。人工成本指生产过程中直接使用的劳动力成本，包括家庭用工折价和雇工费用 2 部分。家庭用工主要为农户家庭成员，在本文中不计为用工数。物质成本包括在生产过程中直接消耗的各种农业生产资料的费用，包括种子、化肥和农药。机械成本包括机械作业和农机燃料 2 部分。处理作业流程耕播机具播种行距/cmT1T5秸秆行间集覆（宽行）条带旋耕（窄行）宽窄行播种盖籽镇压开沟全秸秆茬地洁区旋耕智能施肥播种机15（窄行）+30（宽行）CK1旋耕条播盖籽镇压开沟旋耕播种施肥一体机20CK2双铧犁翻耕 1 次旋耕 2 次条播盖籽镇压开沟双铧犁-圆盘耙-旋耕播种施肥一体机20CK3旋耕条播盖籽镇压不带开沟的播种施肥一体机20表1机械耕播方式作业流程63-大麦与谷类科学2023 年第 40 卷第 2 期2.2经济效益由表 3 可知，技术示范户稻茬麦产量达到了483.86 kg/667 m2，产值达到了 1 306.41 元/667 m2，分别较非示范户增加 19.69 kg/667 m2、53.61 元/667 m2。另 外，技 术 示 范 户 生 产 稻 茬 麦 的 净 收 益 为694.92 元/667 m2，高于非示范户 114.22 元/667 m2，2 者均值差异具有统计学意义。从劳动生产率来看，技术示范户的劳动生产率为 758.75 元/（人 667 m2），是非示范户的 1.36 倍，2 者劳动生产率的均值存在差异，但无统计学意义。从销售利润率来看，技术示范户的销售利润率为 53.27%，是非示范户的 1.15倍，2 者均值差异具有统计学意义。放系数为 0.11 kg/kg17-18；化肥碳投入量由施肥量和肥料碳排放系数估算，复合肥和尿素的碳排放系数分别为 0.90 和 1.74 kg/kg17-18；农药碳投入量由农药施用量和农药碳排放系数估算，农药的碳排放系数为4.93 kg/kg17-18；机械碳投入量由耕地、播种、收获等农机耗油量和农机柴油碳排放系数估算，农机柴油碳排放系数为 2.63kg/L17-18。人工劳作产生的碳排放由稻茬麦生产用工数和人工碳排放系数估算，人工碳排放系数为 0.92kg/d17-18。作物碳投入量由作物秸秆、残渣、根系和根系分泌物 4 部分的生物量按一定的比值换算得来。小麦秸秆含碳率为 42.5%19，小麦残茬和根系生物量分别约为秸秆生物量的 10%和 23%，小麦根系分泌物的碳投入量与根系碳投入量相当20。此外，根据江苏省发展与改革委员会统计得出 2021 年 11 月至2022 年 5 月江苏柴油平均价格为 7.59 元/L。1.2.4农田碳效率计算。碳生产效率=小麦籽粒含碳量/碳投入量。其中：籽粒含碳量通过籽粒产量和籽粒含碳率估算，小麦籽粒的含碳率为 48%。碳生产效率用于衡量生产中投入单位数量碳所形成作物籽粒的生产效率。1.3数据分析本试验的有关数据采用 Excel 2013 进行处理，用 SPSS16.0 软件进行统计分析和差异显著性检验。2结果与分析2.1成本投入情况由表 2 可知，技术示范户生产稻茬麦总成本为611.49 元/667 m2，比非示范户节约 60.61 元/667 m2，2 者总成本存在均值差异，但无统计学意义。根据计算可知，技术示范户在稻茬麦生产上平均投入1.90 工/667 m2，非示范户平均投入 2.33 工/667 m2。从人工成本看，技术示范户在稻茬麦生产上平均人工数和人工费的投入分别比非示范户减少0.43 工/667 m2、29.83 元/667 m2，2 者在人工投入数量与人工花费方面虽有差异但无统计学意义。从物资成本看，技术示范户在稻茬麦生产上种子、肥料和农药投入分别为 80.41、130.58 和 52.60 元/667 m2，其中：种子和肥料投入成本分别比非示范户减少 2.01和 4.07 元/667 m2，2 者在种子和肥料投入成本方面虽然存在均值差异，但无统计学意义；农药投入较非示范户增加了 5.90 元/667 m2，2 者农药成本存在均值差异，但无统计学意义。从机械成本看，技术示范户在稻茬麦生产上的机械成本为 184.40 元/667 m2，比非示范户减少 30.60 元/667m2，2 者机械成本存在均值差异，但无统计学意义。类别示范户非示范户组间均值差异样本数均值/（元/667 m2）样本数均值/（元/667 m2）t值P值人工费5163