謝 宏，賀書霞，陸瑤瑤

（貴州財經(jīng)大學(xué)，貴州 貴陽 550025）

國內(nèi)經(jīng)濟發(fā)展進入新常態(tài)，農(nóng)產(chǎn)品消費、加工需求增長可能有所減弱，為農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整提供了有利時機[1]。2015 年，農(nóng)業(yè)部印發(fā)《關(guān)于進一步調(diào)整優(yōu)化農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的指導(dǎo)意見》，要求各個省份開始進行農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，因地制宜，發(fā)展特色產(chǎn)業(yè)。貴州省過去主要以玉米種植為主，作為“鐮刀彎”低效玉米種植區(qū)之一，玉米產(chǎn)量一直低且不穩(wěn)定。近年來在玉米價格下降的市場環(huán)境下，貴州省貫徹執(zhí)行2016 年農(nóng)業(yè)部發(fā)布的《全國種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整規(guī)劃（2016—2020 年）》減少“鐮刀彎” 地區(qū)非優(yōu)勢玉米播種面積的要求，以12 個農(nóng)業(yè)特色優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)為主要抓手，積極響應(yīng)發(fā)展適合貴州的現(xiàn)代山地特色高效農(nóng)業(yè)。2021 年《貴州省“十四五”糧食和物資儲備體系規(guī)劃》提出發(fā)揮貴州特色糧食資源豐富的優(yōu)勢，著重發(fā)展薏仁米等五大特色產(chǎn)業(yè)[2]。通過產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，在將低效玉米改種薏仁米的過程中，是否能夠為農(nóng)戶帶來收益的同時又通過高效、低碳綠色可持續(xù)的方式進行生產(chǎn)，還需要做進一步研究。

1 文獻綜述

在各種效率評估方法中，能量法起源較早，目前也比較成熟。該方法不易受市場價格影響，因此在某些方面比經(jīng)濟分析更有價值。能量分析是建立在熱力學(xué)基礎(chǔ)之上，研究系統(tǒng)能量流動（簡稱“能流”）、轉(zhuǎn)化和效率的一種研究方法，于20 世紀60 年代由美國著名的生態(tài)學(xué)家Odum 開創(chuàng)[3]。能量分析是量化生產(chǎn)某一特定產(chǎn)品、服務(wù)或系統(tǒng)能流以及能量效率的方法，包括在生產(chǎn)過程的所有階段轉(zhuǎn)換的能源輸入和輸出[4]。在20 世紀60 年代中期，為改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀，避免國內(nèi)饑荒，印度率先發(fā)起農(nóng)業(yè)綠色革命并成功推向亞洲和拉丁美洲等的發(fā)展中國家，大量能源和農(nóng)業(yè)化學(xué)品的投入帶來農(nóng)作物增產(chǎn)的同時也對環(huán)境產(chǎn)生了一定的負面影響[5]。這促使能量分析法開始運用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，評價農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能效。20 世紀90 年代，劉巽浩[6-7]將該方法引入我國，總結(jié)了能量研究方法在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的具體操作步驟，并運用于評價各種農(nóng)作物生產(chǎn)的能量效率和養(yǎng)分效率。隨后，聞大中[8-10]分別探討和歸納了農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能流研究方法，指出了該方法在評價農(nóng)業(yè)能流時的一些細節(jié)。王嘉等[11]介紹了農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量分析方法的歷史與進展，認為能流是農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)運行的重要特征之一，并且將能流研究的對象分為了3 類：第一類是農(nóng)田（種植業(yè)）生態(tài)系統(tǒng)；第二類是區(qū)域農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，第三類是自然-社會-經(jīng)濟復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)。楊芳等[12]基于能量投入產(chǎn)出的方法，對貴州省印江縣農(nóng)業(yè)生態(tài)進行了實證研究，并利用Logistic 曲線構(gòu)建了區(qū)域農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展指數(shù)模型，還對其生產(chǎn)的可持續(xù)性進行了評價。梁龍等[13]在我國糧食生產(chǎn)面臨提效和減碳雙重壓力的基礎(chǔ)上，以貴州省錦屏縣水稻生產(chǎn)為研究對象，選擇能量產(chǎn)投比、單位產(chǎn)品能量比、單位能量生產(chǎn)率等能效分析指標(biāo)計算水稻不同生產(chǎn)模式的能量利用效率。梁龍等[14]為探明貴州省低效糧食作物玉米改種高效經(jīng)濟作物馬鈴薯和桃的能流效益，利用能量分析方法分別核算了3 種作物系統(tǒng)生產(chǎn)的能量利用效率、單位產(chǎn)品能量比和單位能量生產(chǎn)率。截至目前，能量分析方法在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方面的應(yīng)用還十分有限，且大部分研究來自國外，國內(nèi)研究較少，大多數(shù)研究更偏向于對能量分析方法的系統(tǒng)性探討，對生產(chǎn)實際的研究鮮見，并且不同研究關(guān)注的研究區(qū)域和對象不盡相同。因此，運用能量分析方法，從實際出發(fā)進一步研究不同作物生產(chǎn)的能效，既能豐富相關(guān)領(lǐng)域研究的不足，同時也能擴展今后能量分析方法在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的運用。

能量法利用能量折算系數(shù)把各種性質(zhì)和來源不同的實際投入和產(chǎn)出物質(zhì)轉(zhuǎn)換成能流量，通過統(tǒng)計分析確定系統(tǒng)內(nèi)各成分間各種能流的實際流量，能反映農(nóng)業(yè)資源利用效率的真實情況[15]，但在農(nóng)業(yè)資源利用效率高的情況下，生態(tài)環(huán)境是否受到損害還需要進一步研究。黨的二十大報告指出，應(yīng)加快發(fā)展方式綠色轉(zhuǎn)型，實施全面節(jié)約戰(zhàn)略，發(fā)展綠色低碳產(chǎn)業(yè)。溫室氣體排放所引起的全球變暖已成為人類面臨的世界環(huán)境問題。據(jù)聯(lián)合國報道：全球主要溫室氣體（GHG）中，二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）和一氧化二氮（N2O）的濃度仍處增加的態(tài)勢。2015 年12 月，197 個國家支持并通過的《巴黎協(xié)定》明確了將21 世紀全球平均溫度增幅控制在不超過工業(yè)化前2 ℃的水平，并繼續(xù)努力將增幅限制在1.5 ℃以內(nèi)的中心目標(biāo)。這就要求世界各國、各行業(yè)必須大幅度削減溫室氣體排放，盡早實現(xiàn)碳達峰和碳中和。而農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)作為全球溫室氣體排放的重要貢獻“源”之一，占人類活動溫室氣體排放總量的23%～30%[16]。與此同時，近年來全球人為的非CO2溫室氣體排放量已經(jīng)超過CO2排放量，其中CH4和N2O 對整體溫室氣體排放的貢獻很大，農(nóng)業(yè)同樣也是全球人為CH4和N2O 排放的最重要行業(yè)之一[17]。因此，減少農(nóng)業(yè)溫室氣體排放是今后實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可持續(xù)性的必然選擇。碳足跡法又稱碳流法，是衡量大氣增暖趨勢及溫室氣體排放的重要方法，該方法在不同尺度農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的運用越來越流行[3]。Lal R[18]在研究中系統(tǒng)地梳理并總結(jié)了農(nóng)業(yè)碳足跡理論，對人們應(yīng)用碳足跡研究農(nóng)業(yè)生態(tài)效益提供了理論支持。Thomas Wiedmann 等[19]將碳足跡定義為項目活動中產(chǎn)生CO2的排放量，指出用碳足跡來衡量CO2的排放量，并用重量單位表示。梁龍等[13-14]為探明貴州省糧改經(jīng)的生態(tài)效益，應(yīng)用碳足跡、單位經(jīng)濟效益碳足跡對糧食作物與經(jīng)濟作物的生態(tài)效益進行對比分析，并提出了建議。目前的研究也普遍認為，對農(nóng)作物生產(chǎn)系統(tǒng)進行碳足跡量化時，需要考慮CO2排放量、單位面積碳足跡、單位產(chǎn)量碳足跡以及碳效率等多個方面。因此，要準確估計作物生產(chǎn)系統(tǒng)的溫室氣體排放情況，就必須了解農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中各種農(nóng)資的投入量。李明亮[20]認為，在應(yīng)用碳足跡法核算農(nóng)業(yè)種植的碳效益應(yīng)該包括3 個部分：種植過程中本身產(chǎn)生的碳排放、所投入農(nóng)資產(chǎn)生的碳排放以及農(nóng)業(yè)廢棄物的處理所產(chǎn)生的碳排放。由此可見，碳足跡在核算農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的溫室效應(yīng)方面的研究已較為成熟，是一種評價農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)生態(tài)效益的方法。

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)內(nèi)部以及其與自然環(huán)境、外部經(jīng)濟之間都存在錯綜復(fù)雜的能量流、貨幣流和生態(tài)流。分析系統(tǒng)的綜合效益，篩選最優(yōu)的系統(tǒng)組織模式，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)研究的根本任務(wù)。然而，前人的研究大多以單一的經(jīng)濟、能量或碳足跡來評估農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)效益，全面分析和評價系統(tǒng)綜合效益的研究較少，所以本文以貴州省興仁市小農(nóng)戶為研究單元，在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的背景下，以種植玉米和薏仁米生產(chǎn)為研究對象，利用實地調(diào)查的數(shù)據(jù)資料，在物質(zhì)和經(jīng)濟投入和產(chǎn)出框架下采用能量、碳足跡和經(jīng)濟3 種分析法估算傳統(tǒng)玉米種植和薏仁米種植的經(jīng)濟、能量和碳效益并進行對比，最后根據(jù)三大效益的結(jié)果，運用多指標(biāo)評估法計算出2 種作物的綜合效益，以期為當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和發(fā)展低碳高效薏仁米產(chǎn)業(yè)提供科學(xué)依據(jù)和實證支撐，對貴州地區(qū)農(nóng)戶增收與農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展具有一定的現(xiàn)實意義。

2 材料與方法

2.1 研究區(qū)概況

本文的研究區(qū)域為貴州省興仁市，該市位于貴州省西南部、黔西南州中部，總面積1 785 km2，包含6 街道11 鎮(zhèn)1 鄉(xiāng)。氣候?qū)倥瘻囟尚?，表現(xiàn)為高原型北亞熱帶溫和濕潤季風(fēng)氣候，冬無嚴寒，夏無酷暑，無霜期長，雨熱同季。全市常年平均氣溫15.2 ℃。興仁市有“中國薏仁米之鄉(xiāng)”的稱號，薏仁米種植面積廣、歷史悠久。截至目前，興仁市的玉米種植面積約16 255 hm2，薏仁米種植面積約10 962.4 hm2，各鄉(xiāng)鎮(zhèn)具體種植信息見表1。

表1 興仁市玉米-薏仁米種植規(guī)模 單位：hm2

2.2 數(shù)據(jù)說明

本研究分析所需要的數(shù)據(jù)，是在了解和掌握政府部門相關(guān)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整成果及規(guī)劃的基礎(chǔ)上，通過實地走訪和面對面訪談的形式，隨機抽取符合研究條件的小農(nóng)戶生產(chǎn)者并利用設(shè)計的調(diào)查問卷進行數(shù)據(jù)收集，問卷內(nèi)容包括：家庭基本情況、農(nóng)產(chǎn)品銷售價格數(shù)據(jù)以及從事農(nóng)業(yè)活動時人力、種子、化肥、電力、燃油、農(nóng)藥、農(nóng)家肥、作物產(chǎn)量等物質(zhì)投入產(chǎn)出數(shù)據(jù)等（見表2）。農(nóng)產(chǎn)品價格和各種農(nóng)資價格數(shù)據(jù)為2022年的市場情況，農(nóng)作物的產(chǎn)量和各種農(nóng)資的投入量為所調(diào)查農(nóng)戶2022 年的實際情況。

表2 單位面積玉米-薏仁米生產(chǎn)的物質(zhì)投入產(chǎn)出

本研究數(shù)據(jù)來自2022 年對興仁市下山鎮(zhèn)、回龍鎮(zhèn)、大山鎮(zhèn)玉米、薏仁米生產(chǎn)經(jīng)營主體的調(diào)查，包括75 戶小農(nóng)戶，獲取問卷75 份，有效問卷71 份。調(diào)查得出，在種植玉米和薏仁米的過程中農(nóng)戶均沒有使用灌溉、電和地膜，所以在本文中不再對上述因素進行討論。由于被調(diào)查對象在農(nóng)資投入偏好、作物種植管理等方面的行為具有一致性，因此調(diào)查所獲得的數(shù)據(jù)能夠代表興仁市小農(nóng)戶生產(chǎn)的平均水平。

肥料養(yǎng)分含量如下：復(fù)合肥總養(yǎng)分為45%，N∶P∶K為14∶16∶15；尿素含氮率為46.2%，磷肥含磷16.0%。

2.3 研究方法

（1）經(jīng)濟分析法。由于對于小農(nóng)戶而言，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的目的是以維持生計為基礎(chǔ)同時追求經(jīng)濟效益的最大化。因此在評價農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益時需要考慮農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可獲得利潤。本文采用經(jīng)濟投入—產(chǎn)出分析方法計算了單位面積不同農(nóng)作物的生產(chǎn)投入成本和效益，評價了2 種農(nóng)作系統(tǒng)的經(jīng)濟效益并進行對比。具體計算成本和利潤的公式如下：

式中：Bi為農(nóng)產(chǎn)品總收益，Yi為農(nóng)產(chǎn)品市場銷售量，Pi為銷售價格，Ni為凈利潤，Ci為生產(chǎn)總投入成本，Ie為經(jīng)濟投入產(chǎn)出比，Ii和I0分別是不同生產(chǎn)方式的經(jīng)濟投入和產(chǎn)出值。

（2）能流法。能量核算方法具體參考劉巽浩的研究成果[6-7]。選取的相關(guān)能量核算指標(biāo)包括能量產(chǎn)投比、凈能量、單位產(chǎn)品能量比和單位能量生產(chǎn)率，涉及的能量轉(zhuǎn)換系數(shù)（見表3），系統(tǒng)能量輸入、輸出的核算，按系統(tǒng)各投入要素用量及農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)出量乘以相關(guān)能量轉(zhuǎn)換系數(shù)得到。薏仁米屬于谷物類，其能量轉(zhuǎn)換系數(shù)參照谷物類。具體計算公式如（4）～（7）。

表3 單位面積生產(chǎn)系統(tǒng)各要素投入及產(chǎn)出的能量當(dāng)量系數(shù)

式中：Ee為能量利用效率，Eo和Ei分別為產(chǎn)出能量和投入能量，En為凈能量，Ep為單位產(chǎn)品能量比，Yi為作物產(chǎn)量，Ey為單位能量生產(chǎn)率。

（3）碳足跡法。本研究用碳足跡來評估貴州省興仁市玉米和薏仁米2 種不同的生產(chǎn)模式的碳排放總量，主要是各種農(nóng)資的投入之和，包括勞動力、機械、柴油、化肥、農(nóng)家肥、農(nóng)藥、種子等的投入；以單位面積和單位產(chǎn)量為單位，計算農(nóng)作物生產(chǎn)的單位面積碳足跡和單位產(chǎn)量碳足跡，具體計算公式如下[13-14]。

A.碳排放總量計算

上式中：C 為種植農(nóng)作物的整個生產(chǎn)過程中的碳排放總量，Ci為農(nóng)作物生產(chǎn)過程中所投入的勞動力、柴油、化肥、農(nóng)家肥、農(nóng)藥等各種農(nóng)資所產(chǎn)生的碳排放量，Gi表示投入第i 種生產(chǎn)要素的投入量，βi是與第i種要素投入相關(guān)的溫室氣體排放系數(shù)（見表4）。薏仁米屬于谷物類，其溫室氣體排放系數(shù)參照谷物類。

表4 各投入要素相關(guān)碳排放系數(shù)

B.單位面積碳足跡計算

根據(jù)作物生產(chǎn)過程中碳排放總量與種植面積，計算出單位面積碳足跡。具體計算公式如下：

式中：CL為單位面積的碳足跡，C 為作物碳排放總量，S 為農(nóng)作物種植面積。

C.單位產(chǎn)量碳足跡計算

式中：CI表示作物單位產(chǎn)量碳足跡，C 表示作物碳排放總量，H 表示單位面積（hm2）的農(nóng)作物產(chǎn)量。

D.單位經(jīng)濟效益碳足跡計算

式中：CR表示單位經(jīng)濟效益碳足跡，C 表示作物碳排放總量，Ir表示不同作物的經(jīng)濟效益。

E.碳效率計算

碳效率是指農(nóng)作物生產(chǎn)過程中產(chǎn)生每千克碳排放所生產(chǎn)的農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量，根據(jù)農(nóng)作物的總產(chǎn)量與總碳排放計算。碳效率計算公式如下：

式中：CJ表示碳效率，H 為農(nóng)作物產(chǎn)量，C 為碳排放總量。

（4）多指標(biāo)評估法。為了進一步解釋各種農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，Long Liang 等[21]運用多指標(biāo)來評價作物的綜合效益。指標(biāo)包括生態(tài)、能源和經(jīng)濟3 個方面和3 個影響因素，即碳排放、凈利潤、能量利用效率。綜合指標(biāo)的計算公式如下：

式中：Ic表示綜合指標(biāo)；W 為權(quán)重系數(shù)，3 個影響因子的值分別為0.17、0.33 和0.33；APi是第i 個農(nóng)業(yè)生產(chǎn)影響的值，Pi是第i 個影響的參考值。對于碳排放、凈利潤、能量利用效率分別為7 860 kgCO2-eq、12 465 元、2.64。CO2的排放的消耗會對當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境造成負擔(dān)，所以碳排放為負效益，結(jié)果均被指定為負值，凈利潤和能量利用率為正值。

3 結(jié)果與分析

3.1 經(jīng)濟效益對比分析

在國家發(fā)布的農(nóng)產(chǎn)品成本收益核算體系中，農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)值、農(nóng)產(chǎn)品成本和農(nóng)產(chǎn)品收益是核算農(nóng)產(chǎn)品成本收益的3 類重要指標(biāo)[22]（見表5）。在興仁市農(nóng)戶種植玉米需投入生產(chǎn)成本3 439.5 元/hm2，薏仁米需投入3 267 元/hm2，玉米的生產(chǎn)成本大于薏仁米。其中玉米與薏仁米機械整地及柴油使用的費用分別為450 元/hm2和330 元/hm2，即在農(nóng)作階段土地整理需要支出總費用為780 元/hm2；種子的經(jīng)濟投入方面，薏仁米多花費195 元/hm2，但薏仁米的種子為自留種或政府補貼發(fā)放的種子（興仁小白殼），不用去市場購買；相比玉米，薏仁米收入較高的特點決定了農(nóng)戶在種植薏仁米的過程中更傾向于施用更多的農(nóng)家肥、較少的化肥，以保證良好薏仁米地的可持續(xù)使用，因此玉米比薏仁米種植投入更多的化肥成本；二者在農(nóng)藥使用上的費用相差不大，玉米為120 元/hm2，薏仁米為135 元/hm2。此外，玉米產(chǎn)出能夠為農(nóng)戶帶來13 747.5 元/hm2的經(jīng)濟收益，凈利潤為10 308 元/hm2，而農(nóng)戶種植薏仁米可獲得30 360.15 元/hm2的經(jīng)濟效益，27 093 元/hm2的凈利潤，是玉米的2.6 倍，這意味著在相同單位面積土地上農(nóng)戶種植薏仁米比種植玉米能獲得更好的經(jīng)濟效益。并且考慮到銷售環(huán)節(jié)的不確定性和市場價格波動的約束，利用經(jīng)濟投入產(chǎn)出比更能直接地反映玉米與薏仁米種植的生產(chǎn)效益。玉米與薏仁米的投入產(chǎn)出比明顯不同，玉米為0.25，薏仁米為0.11，薏仁米更具有經(jīng)濟產(chǎn)出優(yōu)勢，已成為當(dāng)?shù)貛愚r(nóng)戶持續(xù)增收的潛力作物。

表5 玉米-薏仁米的經(jīng)濟效益對比 單位：元/hm2

3.2 能量效益對比分析

陸宏芳等[23]談到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)中的能源利用既包括直接能源利用，也包括與生產(chǎn)農(nóng)產(chǎn)品相關(guān)聯(lián)的各種間接能源投入。從表6 可以看出，種植薏仁米投入的種子與肥料的能量遠高于種植玉米的投入，其他方面的能量輸入并無太大差異。在玉米生產(chǎn)系統(tǒng)的總能量投入組成中，肥料施用和機械在總投入能源中所占比例較高，化肥和農(nóng)家肥分別為52.35%、23.47%，機械占比為13.04%。在化肥的投入中，氮肥又占了93.58%，說明當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶化學(xué)氮肥投入存在不合理，種植活動僅憑以往經(jīng)驗。而化肥的高投入與生產(chǎn)經(jīng)營者的管理和栽培技術(shù)水平有關(guān)，生產(chǎn)過程中盲目地投入化肥，也會使作物減產(chǎn)。肥料是薏仁米生產(chǎn)系統(tǒng)中最大的能量投入，其中農(nóng)家肥能量為16 876.5 MJ/hm2，氮肥為15 684 MJ/hm2，分別占總投入的39.64%和36.84%。從表7 中可以看出，生產(chǎn)玉米與生產(chǎn)薏仁米相比，后者需要輸入更多的能量，是前者的1.18 倍。

表6 玉米-薏仁米單位面積生產(chǎn)的能量投入—產(chǎn)出對比 單位：MJ/hm2、%

表7 玉米-薏仁米單位面積的能量效益對比

在輸出能量方面，玉米的產(chǎn)出能量是薏仁米的2.07 倍，玉米生產(chǎn)系統(tǒng)的能量產(chǎn)出更高，因為玉米的能量當(dāng)量值比薏仁米略高，且單位面積內(nèi)玉米的產(chǎn)量是薏仁米的1.92 倍，所以玉米輸出能量更多。從凈能量產(chǎn)出效益和能量利用效率來看，薏仁米生產(chǎn)系統(tǒng)的凈能量效益為負值，輸出能量小于輸入能量，表現(xiàn)為負能量利用，存在能量流失，且能量利用效率為0.97，小于1。而玉米生產(chǎn)系統(tǒng)則表現(xiàn)為較高的能量利用效益，能量產(chǎn)出遠大于投入，且能量利用效率為2.61，系統(tǒng)能效較高。低能量利用效率一方面造成的能量外流，損害環(huán)境；另一方面生產(chǎn)的高能源投入、低產(chǎn)品產(chǎn)出不利于農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。從單位產(chǎn)品能量比和單位能量生產(chǎn)率來看，薏仁米也整體表現(xiàn)較差，分別為15.43 MJ/kg 和0.065 kg/MJ，玉米分別是6.9 MJ/kg 和0.14 kg/MJ，而造成這一差異的主要原因是薏仁米產(chǎn)出產(chǎn)量較低，相比玉米產(chǎn)出產(chǎn)量低1.92 倍，未來提高薏仁米生產(chǎn)的產(chǎn)出產(chǎn)量是當(dāng)?shù)剞踩拭桩a(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個重點。因此，在興仁市亟待通過優(yōu)化薏仁米生產(chǎn)的能量投入結(jié)構(gòu)、提高作物單位面積產(chǎn)出、改良育種技術(shù)等措施實現(xiàn)薏仁米生產(chǎn)低能耗高效率的可持續(xù)發(fā)展。

3.3 生態(tài)效益對比分析

目前運用碳足跡方法對特定區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的碳效益進行研究已成為一種趨勢，但現(xiàn)有的研究主要集中在沿?；蚱皆r(nóng)業(yè)發(fā)達地區(qū)，對西南高原山地區(qū)域的研究較少，針對貴州地區(qū)的研究更是不足，因此為本文深入調(diào)查提供了契機。

根據(jù)研究區(qū)域基本情況，通過碳足跡公式（8）的計算，得出玉米生產(chǎn)系統(tǒng)的碳排放量（見表8），碳源為所投入的勞動力、機械、柴油、肥料、農(nóng)藥以及種子，投入的農(nóng)資中肥料的碳排放量所占比例最高（85.5%），農(nóng)藥碳排放量比例最低（0.3%）。而在薏仁米生產(chǎn)過程中，肥料的施用引起的碳排放量為2 983.05 kgCO2-eq/hm2，同樣是幾種碳源中碳排放量最高的，占碳排放總量的85.52%。從表9 可以看出，在碳排放方面，玉米和薏仁米兩類作物生產(chǎn)的單位面積碳排放量具有一定的差異，薏仁米生產(chǎn)表現(xiàn)為更高的碳排放量，總碳排放量為3 484.05 kgCO2-eq/hm2，玉米系統(tǒng)總碳排放量為3 012 kgCO2-eq/hm2，種植薏仁米比種植玉米多增加了472.05 kgCO2-eq/hm2的碳排放，薏仁米生產(chǎn)系統(tǒng)的增溫效應(yīng)更明顯。從投入要素的碳排放來看，玉米與薏仁米的碳排放差異主要是因為肥料的碳排放量不同；種植薏仁米所投放的農(nóng)家肥是玉米的1.98 倍，而化肥的投入薏仁米略小于玉米，所以導(dǎo)致了肥料的碳排放差異大。玉米與薏仁米的單位面積碳足跡相差并不是很大，前者的單位面積碳足跡為0.3 kgCO2-eq/m2，后者的單位面積碳足跡為0.35 kgCO2-eq/m2；玉米的單位經(jīng)濟效益碳足跡（0.22 kgCO2-eq/元）>薏仁米的單位經(jīng)濟效益碳足跡（0.11 kgCO2-eq/元），薏仁米更優(yōu)；而從單位產(chǎn)量碳足跡與碳效率2 個方面來看，每生產(chǎn)1 kg 的薏仁米的碳排放量是每生產(chǎn)1 kg 玉米的2.2 倍，且1 kg 的碳排放可以生產(chǎn)1.76 kg 的玉米，僅可生產(chǎn)薏仁米0.8 kg，玉米的效益更好。以上結(jié)果說明，僅從碳排放的角度去評價薏仁米與玉米種植的生態(tài)效益是不全面的，還應(yīng)該用單位經(jīng)濟效益碳足跡來評價它們的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益[14]。

表8 玉米-薏仁米每單位面積各要素碳排放對比 單位：kgCO2-eq/hm2

表9 玉米-薏仁米單位面積的碳足跡對比

3.4 多指標(biāo)分析

為了進一步解釋種植玉米與薏仁米的綜合效益，綜合了經(jīng)濟、能量、生態(tài)三大效益的結(jié)果，運用多指標(biāo)評估的方法進行分析。對玉米和薏仁米種植綜合效益的評價，實質(zhì)上是將指標(biāo)組合權(quán)重分別與2 個評價對象的指標(biāo)規(guī)范化處理后的值進行加權(quán)運算，得出玉米和薏仁米的綜合效益評價及各指標(biāo)的綜合評價值[24]。由式（13）、表10 可得出種植玉米的碳足跡、能源、經(jīng)濟指標(biāo)分別為0.065、0.3、0.27，綜合指標(biāo)為0.51；種植薏仁米的碳足跡、能源、經(jīng)濟指標(biāo)分別為0.075、0.12、0.72，綜合指標(biāo)為0.76。種植薏仁米的綜合指標(biāo)大于玉米，興仁市種植薏仁米的綜合效益更高。

表10 玉米-薏仁米單位面積的指標(biāo)值對比

4 討論與結(jié)論

本調(diào)查基于貴州省糧改經(jīng)的背景下，在現(xiàn)有研究分析方法的基礎(chǔ)上從農(nóng)戶生產(chǎn)出發(fā)，考慮到興仁市農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)濟、能量及生態(tài)3 個方面的效益，并運用多指標(biāo)評估的方法，分析當(dāng)?shù)赜衩缀娃踩拭咨a(chǎn)的綜合效益，以期為當(dāng)?shù)卦诒ＷC糧食安全的基礎(chǔ)上，論證區(qū)域農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的實際生產(chǎn)與生態(tài)效益。

（1）在經(jīng)濟效益投入產(chǎn)出方面，玉米改種薏仁米能夠提高當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶收益，促進農(nóng)戶增收。玉米和薏仁米投入的成本分別為3 439.5 元/hm2、3 267 元/hm2，凈利潤分別為10 308 元/hm2、27 093 元/hm2。玉米生產(chǎn)的投入成本是薏仁米的1.05 倍，產(chǎn)出的經(jīng)濟利潤僅是薏仁米的0.38 倍；而且薏仁米產(chǎn)出產(chǎn)量較低，當(dāng)薏仁米的產(chǎn)量提高后，經(jīng)濟效益還會進一步增加。印祥民[25]在研究中談到提高農(nóng)作物產(chǎn)量的有效途徑，優(yōu)良品種是提高農(nóng)作物產(chǎn)量的前提，做好田間管理可以保證農(nóng)作物順利成熟。因此，引進良種、規(guī)范農(nóng)藥和化肥的使用、加強對農(nóng)民種植技術(shù)培訓(xùn)等可以進一步提高薏仁米產(chǎn)量。

（2）從能量效益方面看，玉米能量效益更佳。玉米的凈能量效益為49 950 MJ/hm2，能量利用率為2.38，單位產(chǎn)品能量比為6.9 MJ/kg，單位能量生產(chǎn)率為0.14 kg/MJ；薏仁米的凈能量效益為-1 203 MJ/hm2，能量利用率為0.97，單位產(chǎn)品能量比為15.43 MJ/kg，單位能量生產(chǎn)率為0.065 kg/MJ。種植玉米可以獲得更好的能量效益。薏仁米的能量輸入是玉米的1.18 倍，但玉米的能量輸出是薏仁米的2.07 倍，并且玉米的能量利用率是薏仁米的2.45 倍。投入的物質(zhì)應(yīng)該根據(jù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動所需合理分配，這樣才能獲得更好的能量產(chǎn)出[26]。薏仁米的能量效益比玉米差主要是因為肥料的投放量多和產(chǎn)量低，在種植作物過程中，農(nóng)民對于肥料的投入都是憑借自己的經(jīng)驗；在施用肥料的過程中，應(yīng)該采用測土配方法，作物以及土壤的相關(guān)特性可通過農(nóng)業(yè)部門、網(wǎng)上查閱等方式了解。

（3）生態(tài)效益上，每公頃玉米的總碳排放量為3 012 kgCO2-eq，單位面積碳足跡為0.3 kgCO2-eq/m2，單位產(chǎn)量碳足跡為0.57 kgCO2-eq/kg，單位經(jīng)濟效益碳足跡為0.22 kgCO2-eq/元，碳效率為1.76 kg/kgCO2-eq；每公頃薏仁米的總碳排放量為3 484.05 kgCO2-eq，單位面積碳足跡為0.35 kgCO2-eq/m2，單位產(chǎn)量碳足跡為1.25 kgCO2-eq/kg，單位經(jīng)濟效益碳足跡為0.11 kgCO2-eq/元，碳效率為0.8 kg/kgCO2-eq。從碳排放、單位產(chǎn)量碳足跡、單位面積碳足跡、碳效率這幾個角度來看，玉米略優(yōu)于薏仁米；從單位經(jīng)濟效益碳足跡這個角度看，在獲得相同經(jīng)濟效益的情況下，薏仁米的碳排放量更少，效益優(yōu)于玉米。有研究表明，過量施肥會使施入土壤的肥料以淋失和揮發(fā)的形式損失，肥料的利用效率低，而且碳排放較高[27]。張傳紅等[28]在研究江蘇省主要農(nóng)作物（水稻、玉米、大豆、油菜）碳足跡時得出結(jié)論，優(yōu)化氮素管理、施用高效氮肥是減少農(nóng)業(yè)碳排放和實現(xiàn)農(nóng)業(yè)增收增效的重要途徑。徐依婷等[29]基于碳足跡分析設(shè)施蔬菜生產(chǎn)環(huán)境時談到加強對農(nóng)戶的技術(shù)和田間管理培訓(xùn)、提高投入農(nóng)資的利用率、引進新技術(shù)等方式可以提高作物種植的生態(tài)效益。因此，提高種植薏仁米的生態(tài)效益應(yīng)該從規(guī)范施肥量、引進新技術(shù)、加強對農(nóng)戶的培訓(xùn)、提高農(nóng)資利用率這幾方面入手。

（4）根據(jù)所構(gòu)建的玉米與薏仁米的多維指標(biāo)結(jié)果，綜合指標(biāo)分別為0.51、0.76，種植薏仁米的整體性能更優(yōu)。僅針對單個方面的評估是不合理的，需要對能源、經(jīng)濟、環(huán)境和社會等方面的各項指標(biāo)進行研究。Long Liang 等[21]提出農(nóng)業(yè)生產(chǎn)強調(diào)多功能性，糧食供應(yīng)、經(jīng)濟回報、生態(tài)功能以及舒適性，不同的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以不同的方式提供這些好處。農(nóng)業(yè)的多種功能并不是互補的，但農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程的調(diào)整可以增加整體效益。

綜上分析結(jié)果，薏仁米的綜合效益較高，種植薏仁米能更好帶動周邊農(nóng)戶增收，提高農(nóng)戶整體生活環(huán)境和水平。農(nóng)戶在有限的土地資源約束下，為獲得更多的經(jīng)濟收入，種植薏仁米更合適；但是在能量效益方面，薏仁米生產(chǎn)過程中對能量的利用有待提高，未來應(yīng)加強薏仁米良種選育從而提高作物產(chǎn)量，也需要考慮減少初級不可更新能源的使用；同時在生態(tài)效益方面，薏仁米生產(chǎn)的高碳排放和低碳效率是今后薏仁米產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要部分，高碳排放不利于農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的低碳可持續(xù)發(fā)展，未來需要對其進行減少碳排放增加碳效率的生產(chǎn)調(diào)控，以期實現(xiàn)當(dāng)?shù)剞踩拭桩a(chǎn)業(yè)生產(chǎn)與生態(tài)的共贏。