吳小偉陳新華崔軍袁虹張飛戴爾建王凱

（1江蘇省農(nóng)業(yè)機械技術(shù)推廣站，210017，江蘇南京；2江蘇省農(nóng)業(yè)農(nóng)村廳，210036，江蘇南京；3邳州市農(nóng)機推廣站，221130，江蘇徐州；4泗陽縣農(nóng)機推廣站，223700，江蘇宿遷）

我國大蒜主產(chǎn)區(qū)包括山東、江蘇和河南等省份，全國具備一定規(guī)模的大蒜產(chǎn)區(qū)將近70個，種植面積約80萬hm2，主要集中在以江蘇徐州為中心，半徑為500km的區(qū)域[1]。當(dāng)前，大蒜播種主要依靠人工作業(yè)，機播水平較低，此外不同機型間購置成本差異顯著，機具成本與產(chǎn)出效果間關(guān)系不明確。不同類型播種機結(jié)構(gòu)有所不同，取種器多為勺鏈?zhǔn)剑欧N器多為導(dǎo)管式和鴨嘴式[2-4]，有關(guān)取種質(zhì)量研究主要圍繞取種成功率、漏播率和重播率等方面開展，已有研究明確了取種裝置結(jié)構(gòu)參數(shù)、行走速度和取種速度等內(nèi)容，提出影響漏充率的因素主次順序是取種勺半徑、取種勺長度和取種輪轉(zhuǎn)速，影響合格率的因素主次順序是取種勺長度、取種勺半徑和取種輪轉(zhuǎn)速。在鴨嘴式排種器研究[5-9]方面，明確了作業(yè)速度范圍，實現(xiàn)正芽率大于89.2%，提出土壤類型影響蒜穴形狀、土壤回流量和回流速度，從而影響蒜種直立度的結(jié)論。大蒜播種時鱗芽朝向?qū)Υ笏馍L發(fā)育及蒜頭產(chǎn)量和橫徑均有影響[10]，但具體經(jīng)濟性還需驗證。也有研究[11]從大蒜機械化播種技術(shù)研究、播種機具產(chǎn)權(quán)現(xiàn)狀和播種機具推廣應(yīng)用3個方面著手，分析了機械化播種技術(shù)與裝備發(fā)展現(xiàn)狀，并從播種機發(fā)展、機播農(nóng)藝和產(chǎn)業(yè)發(fā)展3個方面討論了大蒜生產(chǎn)機械化存在的問題，為開展大蒜不同播種方式分析提供參考。另一方面，不同大蒜播種機設(shè)備成本和運行成本也不同，目前未見不同大蒜播種機型性能對比研究，因此開展不同機型的大蒜播種經(jīng)濟性效果試驗對生產(chǎn)中的機型選擇具有一定的指導(dǎo)意義。

本研究以人工播種為對照，選取有代表性的正芽播種機和非正芽播種機開展產(chǎn)出經(jīng)濟性對比，明確不同播種方式的成本投入與產(chǎn)出效果，為大蒜機械化播種技術(shù)與裝備選用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗機型及成本情況

當(dāng)前大蒜播種機主流機械廠家有山東瑪利亞農(nóng)業(yè)機械有限公司、山東華慶農(nóng)業(yè)機械有限公司和德易播農(nóng)機等，主要機型有中拖配套的懸掛式和自走式播種機，分正芽播種和非正芽播種2種。本試驗選擇山東瑪利亞農(nóng)業(yè)機械有限公司生產(chǎn)的12行正芽播種機和德易播農(nóng)機生產(chǎn)的8行非正芽播種機（擺播機），機具主要參數(shù)如表1所示。

表1 不同類型大蒜播種機參數(shù)Table 1 Parameters of different types garlic planters

1.2 試驗方法

當(dāng)前大蒜種植模式主要有平作、畦作和壟作，其中平作模式為主要方式[12]，因此選擇在平作模式下，于2019-2020年進行不同機型播種與人工播種對比試驗。每種機型作業(yè)面積0.1hm2以上。按農(nóng)業(yè)部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《大蒜等級規(guī)格：NY/T 1791-2009》[13]進行產(chǎn)出蒜頭規(guī)格分類，蒜頭規(guī)格越大，單價越高，因此隨機選取2020年某時間點大蒜價格進行價值分析，一般蒜頭規(guī)格4.5～6.0cm的單價為5.0～5.9元/kg。

選取5年（一般播種機報廢年限）作為分析時間窗口，分析不同種植年限對產(chǎn)出效果的影響。大蒜種植面積呈現(xiàn)個體分散但區(qū)域集中的特點，一般合作社和家庭農(nóng)場種植面積從3hm2到5hm2不等，專業(yè)種植公司種植面積較大，一般在130hm2以上，也有少部分在250hm2以上，為使分析結(jié)果具有參考性，兼具今后大蒜產(chǎn)業(yè)規(guī)?；l(fā)展方向，選擇從5～100hm2進行分析。

收獲時每種播種方式隨機選取3個小區(qū)，每個小區(qū)面積為4m2（2m×2m），蒜頭進行去土剪莖處理，用游標(biāo)卡尺測量蒜頭規(guī)格，并同時進行規(guī)格分類，用電子秤進行不同規(guī)格蒜頭重量測量，以此測算不同播種方式下的單位面積產(chǎn)量和規(guī)格變化。

2 結(jié)果與分析

2.1 大蒜機播與人工播種經(jīng)濟性對比

大蒜播種人工費各地有差異，按大蒜播種時普遍收費情況，取150元/(d·人)，每天作業(yè)8h，每人每天播種面積約0.022hm2。種植1hm2大蒜，用工約45人/d，則人工播種費用為6750元/hm2。

12行正芽播種機和8行非正芽播種機配套動力購置價分別為10.0萬和3.5萬元/臺，播種機械使用年限按5年，殘值按照5.5%計算，機具每年作業(yè)20d，每天8h，作業(yè)時每臺配操作人員2人，每人每天平均工資為200元，拖拉機使用年限10年，配套動力拖拉機按其全年使用量的20%計算，測算結(jié)果見表2。

表2 大蒜機械化播種與人工播種投入費用對比Table 2 Economic input comparison of garlic machine seeding and manual seeding 元/hm2yuan/hm2

從表2可知，大蒜機械化正芽播種和非正芽播種成本分別為973.5和565.5元/hm2，節(jié)本效益分別為5776.5和6184.5元/hm2，平均為5980.5元/hm2。人工播種成本分別是正芽機播和非正芽機播的6.9和11.9倍，另外大蒜機播作業(yè)效率是人工的70～120倍，在播種時節(jié)搶農(nóng)時非常有利。大蒜播種機及配套動力折舊費是大蒜正芽機播的主要成本，最高占總成本的63.8%，正芽機播與非正芽機播生產(chǎn)成本差異主要是因為機具購置成本、運行成本和作業(yè)效率等因素造成的。按2020年大蒜收購單價約5.5元/kg，產(chǎn)值為115 500元/hm2，機播節(jié)本效益約占單位產(chǎn)值的5.2%。如果大蒜價格低迷，如2018年售價約0.9元/kg，則機播節(jié)本效益約占單位產(chǎn)值的31.6%，機播節(jié)本效益非常明顯。因此，機械化技術(shù)的應(yīng)用將能夠保障大蒜種植戶的基本收益，減少因市場價格大幅波動所帶來的損失，對穩(wěn)定大蒜種植規(guī)模具有顯著作用。

2.2 不同播種方式對產(chǎn)出效果的影響

2.2.1 對蒜頭產(chǎn)值的影響 從表3可知，正芽機播產(chǎn)值最高，與非正芽機播相差2.7%，與人工播種相差2.1%。蒜莖規(guī)格5.5cm以上在正芽機播、非正芽機播和人工播種產(chǎn)值分別占總產(chǎn)值的62.9%、56.8%和55.2%，正芽機播較非正芽機播產(chǎn)值增量10.7%，正芽機播較人工播種產(chǎn)值增量13.9%，非正芽機播較人工播種產(chǎn)值增量2.9%；正芽機播、非正芽機播和人工播種方式中，蒜莖規(guī)格5.0cm以上占比分別為86.7%、78.2%和78.0%，正芽機播較非正芽機播產(chǎn)值增量10.9%，正芽機播較人工播種產(chǎn)值增量11.2%，非正芽機播較人工播種產(chǎn)值增量0.3%。蒜莖規(guī)格越大對總產(chǎn)值貢獻越大。大規(guī)格蒜頭比重的提高對提升單位面積產(chǎn)值具有積極作用，而提高播種正芽率是提升大規(guī)格蒜頭比重的最直接手段。

表3 不同播種方式下蒜頭規(guī)格與產(chǎn)值Table 3 Garlic value distribution from different sowing methods 萬元/hm2×104yuan/hm2

2.2.2 對生產(chǎn)成本的影響 為分析大蒜機播與人工播種成本投入差異，開展了不同類型大蒜播種機投資回收期分析和不同種植規(guī)模與年限的投資分析。機播成本包括播種機購置成本、動力配套成本、駕駛員成本和維修成本等。1～5年種植周期下，不同播種方式和面積條件下的生產(chǎn)成本見圖1。

圖1 不同播種方式和面積條件下生產(chǎn)成本Fig.1 Production cost under different sowing methods and areas

由圖1可知，隨著種植面積增大，生產(chǎn)成本逐漸增大，人工播種生產(chǎn)成本增加幅度較大，生產(chǎn)成本與種植面積呈線性關(guān)系，機播條件下生產(chǎn)成本隨面積和機具數(shù)量變化而變化。從當(dāng)年成本看，種植面積為20hm2時，人工播種成本與正芽機播接近，但超過非正芽機播；種植面積大于20hm2時，播種成本表現(xiàn)為人工播種＞正芽機播＞非正芽機播；種植面積小于20hm2時，正芽機播＞人工播種＞非正芽機播。因此，從生產(chǎn)成本角度看，非正芽機播為最優(yōu)播種方式。種植2年后，面積超過10hm2時，人工播種成本超過機械播種，到第5年時，人工播種成本在所有面積條件下均超過機械播種。

同一播種方式下，不同面積和種植年限下的生產(chǎn)成本（圖2）顯示，大蒜正芽機播成本在種植面積5hm2、使用年限分別為1和5年時，成本分別為12.7萬和13.7萬元；在種植面積100hm2、使用年限分別為1和5年時，成本分別為30.1萬和51.4萬元，分別是5hm2面積條件下的2.4和3.8倍；在種植面積為50～60hm2時，由于機具數(shù)量變化引起生產(chǎn)成本出現(xiàn)突變。非正芽大蒜機播成本在種植面積100hm2、使用年限分別為1和5年時，成本分別為10.7萬和29.6萬元，分別是5hm2面積的6.3和11倍，圖形突變同樣是由于機具數(shù)量變化導(dǎo)致的購機成本變化。人工播種成本在種植面積100hm2、種植年限分別為1和5年時，成本分別為67.5萬和337.5萬元，分別是正芽機播成本的2.2和6.6倍，是非正芽機播成本的6.3和11.4倍?？傮w來看，機具使用時間越長，種植面積越大，機械播種成本越低。

圖2 不同面積和種植年限下的生產(chǎn)成本Fig.2 Production cost under different areas and planting years

2.2.3 不同種植面積和年限對產(chǎn)投比的影響 為進一步評價不同播種方式經(jīng)濟性，在分析基于成本投入的不同類型播種機效益基礎(chǔ)上，進行大蒜產(chǎn)出價值綜合分析，以產(chǎn)出價值減去投入生產(chǎn)成本作為最終數(shù)據(jù)進行評價，評價過程中僅考慮播種環(huán)節(jié)成本差異。耕整地、種子、肥料、收獲和植保等環(huán)節(jié)投入成本按5.0萬元/hm2。從圖3可知，隨著種植面積的增加，機械播種效益高于人工播種，隨著種植年限的增加，產(chǎn)出效益呈現(xiàn)出正芽機播＞非正芽機播＞人工播種，且面積越大越明顯。在種植1年和5hm2條件下，正芽機播、非正芽機播和人工播種的效益分別是22.7萬、32.0萬和30.8萬元，在種植1年和100hm2條件下，分別是676.3萬、669.3萬和612.5萬元，分別是5hm2條件下的29.8、20.9和19.9倍，說明正芽機播在省工節(jié)本、增產(chǎn)增效方面要比人工播種顯著。在種植5年和5hm2面積條件下，正芽機播、非正芽機播和人工播種方式的效益分別是162.9萬、166.2萬和153.8萬元，在種植5年和100hm2面積條件下，分別是3498.7萬、3370.5萬和3062.5萬元，分別是5hm2條件下的21.5、20.3和19.9倍，隨著年限的增加，不同種植面積下的效益趨于平緩，但仍高于人工播種。

圖3 不同播種方式和面積條件下產(chǎn)出效益Fig.3 Output benefits under different sowing methods and areas

不同播種方式和面積條件下產(chǎn)出相對效益結(jié)果（圖4和圖5）顯示，5年周期內(nèi)，非正芽機播較人工播種效益均增加，最高增效10.1%，最低4.1%；5和100hm2面積條件下，種植5年的相對效益分別是1年的2和1.1倍；隨著種植年限和種植面積的增加，增效呈變大趨勢，種植面積15hm2以下，變化較大，當(dāng)種植面積超過25hm2時，增效趨于平緩。正芽機播較非正芽機播同樣隨著種植年限和種植面積的增加，增效呈變大趨勢；5年時間內(nèi)，最高增效為3.8%，最低增效為-29.3%；在種植年限為1～5年時，各年限分別對應(yīng)的面積小于37、22、12、9、7hm2時，正芽機播較非正芽機播是虧損的，原因主要是由于正芽播種機購置費用導(dǎo)致，種植面積小時，正芽機播帶來的優(yōu)勢體現(xiàn)慢，隨著面積及年限增加，效果逐步顯現(xiàn)出來。正芽機播較人工播種也是隨著面積及年限的增加，增效呈變大趨勢，5年時間內(nèi)，最大增效為14.2%，最低增效為-26.4%；種植年限小于2年時，分別在15（第1年）、7hm2（第2年）處，正芽機播較人工播種是虧損的，當(dāng)種植年限大于3年時，正芽機播較人工播種帶來的效益均是增加的。因此，種植面積越大，機械作業(yè)帶來的增效作用越明顯，隨著年限的增加，正芽機播的效果越好。

圖4 不同播種方式下的相對效益Fig.4 Relative benefits under different sowing methods

圖5 不同播種方式面積下的相對效益Fig.5 Relative benefits under different sowing methods and areas

2.2.4 不同機播模式的效益比較和高效機播模式的確定 3種播種方式下，隨著種植年限的增加，相對效益變大，在5年內(nèi)，正芽機播較非正芽機播收益增幅均小于5%，正芽機播較人工播種收益增幅均小于15%，非正芽機播較人工播種收益增幅均小于10%，但均大于4%，統(tǒng)計結(jié)果進一步驗證了在種植面積小和種植年限短的情況下，選用非正芽機播是最優(yōu)方式，隨著種植面積增大及年限變長，正芽機播優(yōu)勢逐漸顯現(xiàn)出來。

3 討論

大蒜人工播種成本投入多、勞動強度大，對于搶時播種非常不利。通過農(nóng)機作業(yè)代替人工作業(yè)，不僅緩解勞動力季節(jié)性供給不足，且具有顯著的增產(chǎn)效應(yīng)[14]。農(nóng)民收入水平影響農(nóng)業(yè)物質(zhì)要素投入[15]，農(nóng)業(yè)機械總動力、有效灌溉面積和播種面積等物質(zhì)要素的投入產(chǎn)出彈性存在顯著的農(nóng)民純收入變動“門檻效應(yīng)”。農(nóng)業(yè)投入要素對糧食主產(chǎn)區(qū)及糧食產(chǎn)量存在影響[16]，其中凈播種面積是影響糧食產(chǎn)量增長最主要的因素。因此，本文進行大蒜不同播種方式效果分析，探討適宜的播種方案，弱化鄰里示范效應(yīng)對種植面積的影響，達到穩(wěn)定播種面積目的。通過在召開的大蒜現(xiàn)場觀摩會中發(fā)現(xiàn)，很多種植戶對正芽播種機效果滿意，但對機具價格不滿意，尤其是經(jīng)濟收入相對少的地方，導(dǎo)致不愿購買，也證實了存在“門檻效應(yīng)”這一結(jié)論。

從成本投入看，大蒜機播與人工播種平均節(jié)本效益為5980.5元/hm2，節(jié)本率達到88.6%，機播效率是人工的70～120倍，對搶農(nóng)時播種非常有利。從不同播種方式在毛豆播種中發(fā)現(xiàn)[17]，人工播種成本最高，較機械播種平均多支出2127元/hm2，與人工播種相比，機械作業(yè)可實現(xiàn)節(jié)本62.9%，效果非常顯著。機播生產(chǎn)成本差異主要是因為不同類型的機具購置成本、運行成本和作業(yè)效率等因素造成。相同作業(yè)行數(shù)的正芽播種機購置價格較非正芽播種機高，運行費用也高，人工播種方式生產(chǎn)成本增加幅度與種植面積呈線性關(guān)系，機播條件下生產(chǎn)成本隨面積、機具數(shù)量和效率等參數(shù)變化而變化，在短期小面積條件下，正芽機播成本較其他方式高，隨面積增大，正芽機播成本相對降低。種植到第5年時，人工播種成本在所有面積條件下均超過機械播種成本。人工播種條件下，在種植面積100hm2、種植年限分別為1和5年時，投入成本分別是正芽機播成本的2.2和6.6倍，是非正芽機播成本的6.3和11.4倍?？傮w來看，機具使用時間越長，種植面積越大，機械播種成本越低。由于大蒜正芽播種機購置成本和運行費用高，且維修難度也較非正芽播種機大，導(dǎo)致正芽播種機推廣難度大，應(yīng)用比例低，制約了大蒜機播的發(fā)展。為推動大蒜正芽機播應(yīng)用比例，針對不同的輪作方式，從土壤類型、前茬作物秸稈處理方式、耕整地質(zhì)量、蒜種均勻度、播種深度和行走速度等方面綜合考量，篩選出適宜的大蒜正芽機播技術(shù)方案，提高大蒜正芽播種機作業(yè)質(zhì)量。

從產(chǎn)出效果看，正芽機播產(chǎn)出價值高于其余播種方式，比非正芽機播增產(chǎn)2.7%，比人工播種增產(chǎn)2.1%。從不同小麥播種方式相關(guān)研究[18-22]發(fā)現(xiàn)，機械播種的產(chǎn)量均顯著高于人工撒播，成本有所降低，凈效益均顯著高于人工撒播，不同機播方式間產(chǎn)量存在差異，不同機播方式因土壤墑情差異對播種質(zhì)量有顯著影響，新型播種機械主要通過提高出苗均勻性和齊苗率等指標(biāo)來實現(xiàn)增產(chǎn)。從不同水稻播種方式相關(guān)研究[23-24]發(fā)現(xiàn)，不同機型對水稻穗粒數(shù)和產(chǎn)量影響不同，以穴播機為好。從不同大豆播種方式相關(guān)研究[25-26]發(fā)現(xiàn)，不同播種方式對大豆播深一致性、播種均勻度和出苗率等方面影響程度不同，精量播種技術(shù)使生產(chǎn)投入顯著降低，生產(chǎn)效益顯著提高。隋華等[27]通過選用不同播種機具對玉米植株及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響分析發(fā)現(xiàn)，精量播種機在株型特征和產(chǎn)量方面優(yōu)于普通播種機。綜上所述，不同機型對產(chǎn)量和群體質(zhì)量等指標(biāo)具有顯著影響，不同機械播種方式的產(chǎn)量在不同生產(chǎn)條件下表現(xiàn)出一定的規(guī)律性，反映出產(chǎn)值也存在一定變化，本文與其結(jié)果一致，機械作業(yè)優(yōu)于人工作業(yè)。從產(chǎn)值分布看，正芽機播較非正芽機播和人工播種具有顯著的增效作用，且蒜徑規(guī)格越大對總產(chǎn)值貢獻越高。由于大蒜是單種-單果作物（1粒種子長成1個蒜頭），播種時，一般單位面積的播種密度固定，因此，大規(guī)格蒜頭占比是正芽機播增產(chǎn)最顯著的體現(xiàn)，同時，蒜頭規(guī)格越大單價越高，大規(guī)格蒜頭比重的提高利于提升單位面積產(chǎn)值，而提高播種正芽率是提升大規(guī)格蒜頭比重最直接的手段。另一方面，因正芽播種機存在取種和排種等本身結(jié)構(gòu)差異，導(dǎo)致播種質(zhì)量方面較擺種播種機高，由于正芽機播能較好地保持田間出苗均勻性和一致性，顯著增加了大規(guī)格蒜頭占比。

從綜合效益看，不同類型機具配置對產(chǎn)出效果也會產(chǎn)生影響[28]，機具配置不僅需考慮作業(yè)能力，還需考慮滿載負荷作業(yè)條件下的產(chǎn)出效果。隨著種植面積的增加，機械播種效益要高于人工播種，正芽機播方式最優(yōu)，且種植面積越大越明顯，隨著種植年限的增加，不同種植面積下的效益趨于平緩。當(dāng)種植年限大于3年時，正芽機播較人工播種帶來的效益均是增加的。不同播種方式隨年限和播種面積增大，產(chǎn)出效益變化趨勢變緩，進一步驗證了種植面積越大，機械作業(yè)帶來的增效作用越明顯，隨著年限的增加，正芽機播效果越好的結(jié)論。因此，一般生產(chǎn)中，在種植面積大于12hm2和種植年限大于3年時，建議選用正芽播種機作業(yè)，另外，近年正芽播種機價格有下降趨勢，且小型化機型逐漸增多，給種植戶提供了更多的選擇空間，也為進一步推廣大蒜正芽播種機及相關(guān)技術(shù)提供了有利條件。小型非正芽播種機價格低，對于種植面積小的家庭戶，一般建議選用非正芽播種機，既解決播種時勞動力短缺問題，又節(jié)約了播種成本，還可提高生產(chǎn)率。

隨著大蒜正芽播種機性能完善及機具價格下降，使機具購置成本、使用成本方面與非正芽播種機差別逐漸縮小，可能發(fā)生最優(yōu)方式的改變。本研究基于播種環(huán)節(jié)開展了投入產(chǎn)出效益分析，今后將針對收獲等其他環(huán)節(jié)做進一步分析，優(yōu)選經(jīng)濟適宜的耕、種、收一體化技術(shù)模式及機具配套方案。

4 結(jié)論

正芽機播產(chǎn)出價值高于擺種機播方式，非正芽機播與人工播種方式間差異不顯著。從產(chǎn)投綜合效益看，正芽機播較非正芽機播隨著種植年限和種植面積的增加，增效呈變大趨勢，在種植面積小和種植年限短的條件下，非正芽機播更具有優(yōu)勢，且均優(yōu)于人工播種，當(dāng)種植年限大于3年且種植面積大于12hm2時，正芽機播更具優(yōu)勢，同樣優(yōu)于人工播種。