基于产投比的大蒜机播经济性分析

吴小伟陈新华崔军袁虹张飞戴尔建王凯

（1江苏省农业机械技术推广站，210017，江苏南京；2江苏省农业农村厅，210036，江苏南京；3邳州市农机推广站，221130，江苏徐州；4泗阳县农机推广站，223700，江苏宿迁）

我国大蒜主产区包括山东、江苏和河南等省份，全国具备一定规模的大蒜产区将近70个，种植面积约80万hm2，主要集中在以江苏徐州为中心，半径为500km的区域[1]。当前，大蒜播种主要依靠人工作业，机播水平较低，此外不同机型间购置成本差异显著，机具成本与产出效果间关系不明确。不同类型播种机结构有所不同，取种器多为勺链式，排种器多为导管式和鸭嘴式[2-4]，有关取种质量研究主要围绕取种成功率、漏播率和重播率等方面开展，已有研究明确了取种装置结构参数、行走速度和取种速度等内容，提出影响漏充率的因素主次顺序是取种勺半径、取种勺长度和取种轮转速，影响合格率的因素主次顺序是取种勺长度、取种勺半径和取种轮转速。在鸭嘴式排种器研究[5-9]方面，明确了作业速度范围，实现正芽率大于89.2%，提出土壤类型影响蒜穴形状、土壤回流量和回流速度，从而影响蒜种直立度的结论。大蒜播种时鳞芽朝向对大蒜生长发育及蒜头产量和横径均有影响[10]，但具体经济性还需验证。也有研究[11]从大蒜机械化播种技术研究、播种机具产权现状和播种机具推广应用3个方面着手，分析了机械化播种技术与装备发展现状，并从播种机发展、机播农艺和产业发展3个方面讨论了大蒜生产机械化存在的问题，为开展大蒜不同播种方式分析提供参考。另一方面，不同大蒜播种机设备成本和运行成本也不同，目前未见不同大蒜播种机型性能对比研究，因此开展不同机型的大蒜播种经济性效果试验对生产中的机型选择具有一定的指导意义。

本研究以人工播种为对照，选取有代表性的正芽播种机和非正芽播种机开展产出经济性对比，明确不同播种方式的成本投入与产出效果，为大蒜机械化播种技术与装备选用提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验机型及成本情况

当前大蒜播种机主流机械厂家有山东玛利亚农业机械有限公司、山东华庆农业机械有限公司和德易播农机等，主要机型有中拖配套的悬挂式和自走式播种机，分正芽播种和非正芽播种2种。本试验选择山东玛利亚农业机械有限公司生产的12行正芽播种机和德易播农机生产的8行非正芽播种机（摆播机），机具主要参数如表1所示。

表1 不同类型大蒜播种机参数Table 1 Parameters of different types garlic planters

1.2 试验方法

当前大蒜种植模式主要有平作、畦作和垄作，其中平作模式为主要方式[12]，因此选择在平作模式下，于2019-2020年进行不同机型播种与人工播种对比试验。每种机型作业面积0.1hm2以上。按农业部行业标准《大蒜等级规格：NY/T 1791-2009》[13]进行产出蒜头规格分类，蒜头规格越大，单价越高，因此随机选取2020年某时间点大蒜价格进行价值分析，一般蒜头规格4.5～6.0cm的单价为5.0～5.9元/kg。

选取5年（一般播种机报废年限）作为分析时间窗口，分析不同种植年限对产出效果的影响。大蒜种植面积呈现个体分散但区域集中的特点，一般合作社和家庭农场种植面积从3hm2到5hm2不等，专业种植公司种植面积较大，一般在130hm2以上，也有少部分在250hm2以上，为使分析结果具有参考性，兼具今后大蒜产业规模化发展方向，选择从5～100hm2进行分析。

收获时每种播种方式随机选取3个小区，每个小区面积为4m2（2m×2m），蒜头进行去土剪茎处理，用游标卡尺测量蒜头规格，并同时进行规格分类，用电子秤进行不同规格蒜头重量测量，以此测算不同播种方式下的单位面积产量和规格变化。

2 结果与分析

2.1 大蒜机播与人工播种经济性对比

大蒜播种人工费各地有差异，按大蒜播种时普遍收费情况，取150元/(d·人)，每天作业8h，每人每天播种面积约0.022hm2。种植1hm2大蒜，用工约45人/d，则人工播种费用为6750元/hm2。

12行正芽播种机和8行非正芽播种机配套动力购置价分别为10.0万和3.5万元/台，播种机械使用年限按5年，残值按照5.5%计算，机具每年作业20d，每天8h，作业时每台配操作人员2人，每人每天平均工资为200元，拖拉机使用年限10年，配套动力拖拉机按其全年使用量的20%计算，测算结果见表2。

表2 大蒜机械化播种与人工播种投入费用对比Table 2 Economic input comparison of garlic machine seeding and manual seeding 元/hm2yuan/hm2

从表2可知，大蒜机械化正芽播种和非正芽播种成本分别为973.5和565.5元/hm2，节本效益分别为5776.5和6184.5元/hm2，平均为5980.5元/hm2。人工播种成本分别是正芽机播和非正芽机播的6.9和11.9倍，另外大蒜机播作业效率是人工的70～120倍，在播种时节抢农时非常有利。大蒜播种机及配套动力折旧费是大蒜正芽机播的主要成本，最高占总成本的63.8%，正芽机播与非正芽机播生产成本差异主要是因为机具购置成本、运行成本和作业效率等因素造成的。按2020年大蒜收购单价约5.5元/kg，产值为115 500元/hm2，机播节本效益约占单位产值的5.2%。如果大蒜价格低迷，如2018年售价约0.9元/kg，则机播节本效益约占单位产值的31.6%，机播节本效益非常明显。因此，机械化技术的应用将能够保障大蒜种植户的基本收益，减少因市场价格大幅波动所带来的损失，对稳定大蒜种植规模具有显著作用。

2.2 不同播种方式对产出效果的影响

2.2.1 对蒜头产值的影响 从表3可知，正芽机播产值最高，与非正芽机播相差2.7%，与人工播种相差2.1%。蒜茎规格5.5cm以上在正芽机播、非正芽机播和人工播种产值分别占总产值的62.9%、56.8%和55.2%，正芽机播较非正芽机播产值增量10.7%，正芽机播较人工播种产值增量13.9%，非正芽机播较人工播种产值增量2.9%；正芽机播、非正芽机播和人工播种方式中，蒜茎规格5.0cm以上占比分别为86.7%、78.2%和78.0%，正芽机播较非正芽机播产值增量10.9%，正芽机播较人工播种产值增量11.2%，非正芽机播较人工播种产值增量0.3%。蒜茎规格越大对总产值贡献越大。大规格蒜头比重的提高对提升单位面积产值具有积极作用，而提高播种正芽率是提升大规格蒜头比重的最直接手段。

表3 不同播种方式下蒜头规格与产值Table 3 Garlic value distribution from different sowing methods 万元/hm2×104yuan/hm2

2.2.2 对生产成本的影响 为分析大蒜机播与人工播种成本投入差异，开展了不同类型大蒜播种机投资回收期分析和不同种植规模与年限的投资分析。机播成本包括播种机购置成本、动力配套成本、驾驶员成本和维修成本等。1～5年种植周期下，不同播种方式和面积条件下的生产成本见图1。

图1 不同播种方式和面积条件下生产成本Fig.1 Production cost under different sowing methods and areas

由图1可知，随着种植面积增大，生产成本逐渐增大，人工播种生产成本增加幅度较大，生产成本与种植面积呈线性关系，机播条件下生产成本随面积和机具数量变化而变化。从当年成本看，种植面积为20hm2时，人工播种成本与正芽机播接近，但超过非正芽机播；种植面积大于20hm2时，播种成本表现为人工播种＞正芽机播＞非正芽机播；种植面积小于20hm2时，正芽机播＞人工播种＞非正芽机播。因此，从生产成本角度看，非正芽机播为最优播种方式。种植2年后，面积超过10hm2时，人工播种成本超过机械播种，到第5年时，人工播种成本在所有面积条件下均超过机械播种。

同一播种方式下，不同面积和种植年限下的生产成本（图2）显示，大蒜正芽机播成本在种植面积5hm2、使用年限分别为1和5年时，成本分别为12.7万和13.7万元；在种植面积100hm2、使用年限分别为1和5年时，成本分别为30.1万和51.4万元，分别是5hm2面积条件下的2.4和3.8倍；在种植面积为50～60hm2时，由于机具数量变化引起生产成本出现突变。非正芽大蒜机播成本在种植面积100hm2、使用年限分别为1和5年时，成本分别为10.7万和29.6万元，分别是5hm2面积的6.3和11倍，图形突变同样是由于机具数量变化导致的购机成本变化。人工播种成本在种植面积100hm2、种植年限分别为1和5年时，成本分别为67.5万和337.5万元，分别是正芽机播成本的2.2和6.6倍，是非正芽机播成本的6.3和11.4倍。总体来看，机具使用时间越长，种植面积越大，机械播种成本越低。

图2 不同面积和种植年限下的生产成本Fig.2 Production cost under different areas and planting years

2.2.3 不同种植面积和年限对产投比的影响 为进一步评价不同播种方式经济性，在分析基于成本投入的不同类型播种机效益基础上，进行大蒜产出价值综合分析，以产出价值减去投入生产成本作为最终数据进行评价，评价过程中仅考虑播种环节成本差异。耕整地、种子、肥料、收获和植保等环节投入成本按5.0万元/hm2。从图3可知，随着种植面积的增加，机械播种效益高于人工播种，随着种植年限的增加，产出效益呈现出正芽机播＞非正芽机播＞人工播种，且面积越大越明显。在种植1年和5hm2条件下，正芽机播、非正芽机播和人工播种的效益分别是22.7万、32.0万和30.8万元，在种植1年和100hm2条件下，分别是676.3万、669.3万和612.5万元，分别是5hm2条件下的29.8、20.9和19.9倍，说明正芽机播在省工节本、增产增效方面要比人工播种显著。在种植5年和5hm2面积条件下，正芽机播、非正芽机播和人工播种方式的效益分别是162.9万、166.2万和153.8万元，在种植5年和100hm2面积条件下，分别是3498.7万、3370.5万和3062.5万元，分别是5hm2条件下的21.5、20.3和19.9倍，随着年限的增加，不同种植面积下的效益趋于平缓，但仍高于人工播种。

图3 不同播种方式和面积条件下产出效益Fig.3 Output benefits under different sowing methods and areas

不同播种方式和面积条件下产出相对效益结果（图4和图5）显示，5年周期内，非正芽机播较人工播种效益均增加，最高增效10.1%，最低4.1%；5和100hm2面积条件下，种植5年的相对效益分别是1年的2和1.1倍；随着种植年限和种植面积的增加，增效呈变大趋势，种植面积15hm2以下，变化较大，当种植面积超过25hm2时，增效趋于平缓。正芽机播较非正芽机播同样随着种植年限和种植面积的增加，增效呈变大趋势；5年时间内，最高增效为3.8%，最低增效为-29.3%；在种植年限为1～5年时，各年限分别对应的面积小于37、22、12、9、7hm2时，正芽机播较非正芽机播是亏损的，原因主要是由于正芽播种机购置费用导致，种植面积小时，正芽机播带来的优势体现慢，随着面积及年限增加，效果逐步显现出来。正芽机播较人工播种也是随着面积及年限的增加，增效呈变大趋势，5年时间内，最大增效为14.2%，最低增效为-26.4%；种植年限小于2年时，分别在15（第1年）、7hm2（第2年）处，正芽机播较人工播种是亏损的，当种植年限大于3年时，正芽机播较人工播种带来的效益均是增加的。因此，种植面积越大，机械作业带来的增效作用越明显，随着年限的增加，正芽机播的效果越好。

图4 不同播种方式下的相对效益Fig.4 Relative benefits under different sowing methods

图5 不同播种方式面积下的相对效益Fig.5 Relative benefits under different sowing methods and areas

2.2.4 不同机播模式的效益比较和高效机播模式的确定 3种播种方式下，随着种植年限的增加，相对效益变大，在5年内，正芽机播较非正芽机播收益增幅均小于5%，正芽机播较人工播种收益增幅均小于15%，非正芽机播较人工播种收益增幅均小于10%，但均大于4%，统计结果进一步验证了在种植面积小和种植年限短的情况下，选用非正芽机播是最优方式，随着种植面积增大及年限变长，正芽机播优势逐渐显现出来。

3 讨论

大蒜人工播种成本投入多、劳动强度大，对于抢时播种非常不利。通过农机作业代替人工作业，不仅缓解劳动力季节性供给不足，且具有显著的增产效应[14]。农民收入水平影响农业物质要素投入[15]，农业机械总动力、有效灌溉面积和播种面积等物质要素的投入产出弹性存在显著的农民纯收入变动“门槛效应”。农业投入要素对粮食主产区及粮食产量存在影响[16]，其中净播种面积是影响粮食产量增长最主要的因素。因此，本文进行大蒜不同播种方式效果分析，探讨适宜的播种方案，弱化邻里示范效应对种植面积的影响，达到稳定播种面积目的。通过在召开的大蒜现场观摩会中发现，很多种植户对正芽播种机效果满意，但对机具价格不满意，尤其是经济收入相对少的地方，导致不愿购买，也证实了存在“门槛效应”这一结论。

从成本投入看，大蒜机播与人工播种平均节本效益为5980.5元/hm2，节本率达到88.6%，机播效率是人工的70～120倍，对抢农时播种非常有利。从不同播种方式在毛豆播种中发现[17]，人工播种成本最高，较机械播种平均多支出2127元/hm2，与人工播种相比，机械作业可实现节本62.9%，效果非常显著。机播生产成本差异主要是因为不同类型的机具购置成本、运行成本和作业效率等因素造成。相同作业行数的正芽播种机购置价格较非正芽播种机高，运行费用也高，人工播种方式生产成本增加幅度与种植面积呈线性关系，机播条件下生产成本随面积、机具数量和效率等参数变化而变化，在短期小面积条件下，正芽机播成本较其他方式高，随面积增大，正芽机播成本相对降低。种植到第5年时，人工播种成本在所有面积条件下均超过机械播种成本。人工播种条件下，在种植面积100hm2、种植年限分别为1和5年时，投入成本分别是正芽机播成本的2.2和6.6倍，是非正芽机播成本的6.3和11.4倍。总体来看，机具使用时间越长，种植面积越大，机械播种成本越低。由于大蒜正芽播种机购置成本和运行费用高，且维修难度也较非正芽播种机大，导致正芽播种机推广难度大，应用比例低，制约了大蒜机播的发展。为推动大蒜正芽机播应用比例，针对不同的轮作方式，从土壤类型、前茬作物秸秆处理方式、耕整地质量、蒜种均匀度、播种深度和行走速度等方面综合考量，筛选出适宜的大蒜正芽机播技术方案，提高大蒜正芽播种机作业质量。

从产出效果看，正芽机播产出价值高于其余播种方式，比非正芽机播增产2.7%，比人工播种增产2.1%。从不同小麦播种方式相关研究[18-22]发现，机械播种的产量均显著高于人工撒播，成本有所降低，净效益均显著高于人工撒播，不同机播方式间产量存在差异，不同机播方式因土壤墒情差异对播种质量有显著影响，新型播种机械主要通过提高出苗均匀性和齐苗率等指标来实现增产。从不同水稻播种方式相关研究[23-24]发现，不同机型对水稻穗粒数和产量影响不同，以穴播机为好。从不同大豆播种方式相关研究[25-26]发现，不同播种方式对大豆播深一致性、播种均匀度和出苗率等方面影响程度不同，精量播种技术使生产投入显著降低，生产效益显著提高。隋华等[27]通过选用不同播种机具对玉米植株及产量构成因素的影响分析发现，精量播种机在株型特征和产量方面优于普通播种机。综上所述，不同机型对产量和群体质量等指标具有显著影响，不同机械播种方式的产量在不同生产条件下表现出一定的规律性，反映出产值也存在一定变化，本文与其结果一致，机械作业优于人工作业。从产值分布看，正芽机播较非正芽机播和人工播种具有显著的增效作用，且蒜径规格越大对总产值贡献越高。由于大蒜是单种-单果作物（1粒种子长成1个蒜头），播种时，一般单位面积的播种密度固定，因此，大规格蒜头占比是正芽机播增产最显著的体现，同时，蒜头规格越大单价越高，大规格蒜头比重的提高利于提升单位面积产值，而提高播种正芽率是提升大规格蒜头比重最直接的手段。另一方面，因正芽播种机存在取种和排种等本身结构差异，导致播种质量方面较摆种播种机高，由于正芽机播能较好地保持田间出苗均匀性和一致性，显著增加了大规格蒜头占比。

从综合效益看，不同类型机具配置对产出效果也会产生影响[28]，机具配置不仅需考虑作业能力，还需考虑满载负荷作业条件下的产出效果。随着种植面积的增加，机械播种效益要高于人工播种，正芽机播方式最优，且种植面积越大越明显，随着种植年限的增加，不同种植面积下的效益趋于平缓。当种植年限大于3年时，正芽机播较人工播种带来的效益均是增加的。不同播种方式随年限和播种面积增大，产出效益变化趋势变缓，进一步验证了种植面积越大，机械作业带来的增效作用越明显，随着年限的增加，正芽机播效果越好的结论。因此，一般生产中，在种植面积大于12hm2和种植年限大于3年时，建议选用正芽播种机作业，另外，近年正芽播种机价格有下降趋势，且小型化机型逐渐增多，给种植户提供了更多的选择空间，也为进一步推广大蒜正芽播种机及相关技术提供了有利条件。小型非正芽播种机价格低，对于种植面积小的家庭户，一般建议选用非正芽播种机，既解决播种时劳动力短缺问题，又节约了播种成本，还可提高生产率。

随着大蒜正芽播种机性能完善及机具价格下降，使机具购置成本、使用成本方面与非正芽播种机差别逐渐缩小，可能发生最优方式的改变。本研究基于播种环节开展了投入产出效益分析，今后将针对收获等其他环节做进一步分析，优选经济适宜的耕、种、收一体化技术模式及机具配套方案。

4 结论

正芽机播产出价值高于摆种机播方式，非正芽机播与人工播种方式间差异不显著。从产投综合效益看，正芽机播较非正芽机播随着种植年限和种植面积的增加，增效呈变大趋势，在种植面积小和种植年限短的条件下，非正芽机播更具有优势，且均优于人工播种，当种植年限大于3年且种植面积大于12hm2时，正芽机播更具优势，同样优于人工播种。