不同生态区稻虾种养资源投入与经济效益分析.pdf

第 7 期收稿日期：2022-06-06基金项目：湖北省农业科技创新行动专项（2018skjcx01）作者简介：张文宇（1998-），女，河北乐亭人，在读硕士研究生，研究方向为农艺与种业，（电话）13100632212（电子信箱）；通信作者，汪金平，副教授，主要从事稻田生态研究，（电子信箱）。第 62 卷第 7 期2023 年 7 月湖北农业科学Hubei Agricultural SciencesVol.62 No.7Jul.，2023张文宇，戴然欣，陈松文，等.不同生态区稻虾种养资源投入与经济效益分析 J.湖北农业科学，2023，62（7）：1-6稻虾种养是以水田稻作为基础，在水田中放养小龙虾，充分利用稻田光热水及生物资源，通过水稻与小龙虾互惠互利而形成的复合种养生态农业模式，是稻渔综合种养模式之一。2019年中国稻虾种养面积已达 128.6 万 hm2，湖北省稻虾种养面积为52.7万 hm2 1，占全国稻虾种养总面积的 41%，具有不同生态区稻虾种养资源投入与经济效益分析张文宇，戴然欣，陈松文，李准，曹凑贵，汪金平（华中农业大学植物科学技术学院，武汉430070）摘要：选取湖北省鄂东沿江平原、鄂中北丘陵岗地和江汉平原3个区域中的典型农户，于2018年开展问卷调查，并利用柯布-道格拉斯生产函数评估这3个区域稻虾种养模式的资源利用及经济效益。结果表明，湖北省3个不同生态区在资源投入结构以及经济方面的产出和效益上均有所差异。柯布-道格拉斯函数表明，鄂东沿江平原地区影响稻田经济效益的主要因素是流动资本的投入，且肥料投入与水稻当量产量呈负相关；江汉平原地区稻虾种养年限与经济效益呈显著正相关（P0.05）；鄂中北丘陵岗地减少劳动力时长投入，提高机械化水平可显著提高水稻当量产量。相较于丘陵地带，平原地区水资源利用效率及机械化程度高，流动资本投入对增加经济效益影响明显，更适宜发展稻虾种养；通过合理的资源调控及资本投入，可以在保证经济效益的同时减少或避免对环境造成的影响。关键词：稻虾种养；产量；资源利用效率；经济效益；柯布-道格拉斯生产函数中图分类号：S511；S966.12文献标识码：A文章编号：0439-8114（2023）07-0001-06DOI:10.14088/ki.issn0439-8114.2023.07.001开放科学（资源服务）标识码（OSID）：Analysis on resource input and economic benefit of rice and crayfish co-culturein different ecological regionsZHANG Wen-yu，DAI Ran-xin，CHEN Song-wen，LI Zhun，CAO Cou-gui，WANG Jin-ping（College of Plant Science and Technology，Huazhong Agricultural University，Wuhan 430070，China）Abstract：In 2018，a questionnaire survey was conducted among typical farmers in Eastern Hubei Province along the Yangtze RiverPlain，hilly land of north central Hubei Province and the Jianghan Plain.And Cobb-Douglas production function was used to evaluatethe resource utilization and economic benefits of the rice and crayfish co-culture model in these three regions.The results showed thatthere were differences in resource input structure，economic output and benefits in three different ecological areas of Hubei Province.The results of Cobb-Douglas production function showed that the main factor affecting the economic benefits of paddy fields in EasternHubei Province along the Yangtze River Plain was the input of circulating capital，and fertilizer input was negatively correlated withrice equivalent yield.There was a significant positive correlation between planting and breeding years and economic benefits of riceand crayfish co-culture in Jianghan Plain（P0.05）.Reducing labor input and increasing mechanization level could significantly improve the equivalent yield of rice in hilly land of north central Hubei Province.Compared with hilly land，the water resources utilization efficiency and mechanization in plain areas was high，and the investment of working capital had a significant impact on increasingeconomic benefits，which was more suitable for the development of rice and crayfish co-culture.Moreover，through reasonable regulation of resource investment and capital investment，the impact on the environment could be reduced or avoided while ensuring economic benefits.Key words：rice and crayfish co-culture；yield；resource utilization efficiency；economic benefit；Cobb-Douglas production function湖北农业科学2023 年显著的增产增收效应2-5。但是，部分地区资源投入不合理，技术不规范，加剧了稻虾模式的资源生态风险和经济风险。因此，比较不同生态区域间稻虾种养模式的资源利用效率和经济效益对优化资源投入结构和经济投入产出结构，促进稻虾种养模式因地制宜、合理有序推广具有指导意义。稻虾种养肥料投入量比水稻单作减少 23.22%6；种植面积是影响作物产量与效益的关键因素7，稻虾种养单位间开展的规模大小、技术水平、种苗投放密度等存在差异，致使种养单位在成本控制方面差距较大8。李嘉尧等9的研究发现，稻田种养模式的化肥成本减少 2.8%49.2%，并且农药成本减少 3.2%83.6%，而平均利润为水稻单作的 2.433.92 倍，约为 45 000元/hm2 10，11，投入产出比为 0.5112。目前，很多学者对稻虾种养开展了系列研究，主要集中在技术模式13，14、稻米产量15、土壤理化性质16等方面，而对稻虾种养模式在不同生态区间的资源利用特点及经济效益的分析研究较少，且研究方法相对单一。本研究选取湖北省鄂东沿江平原、鄂中北丘陵岗地和江汉平原3个生态区开展稻虾种养的农户进行问卷调查，在运用数理统计法对 143份问卷的资源利用和经济效益比较分析的基础上，建立不同生态区（平原、岗地）稻虾种养模式的柯布-道格拉斯生产函数，探究区域间稻虾种养模式的资源利用以及经济效益的影响因素，为不同区域稻虾种养模式的资源利用及经济投入产出结构优化提供理论依据，引导稻虾种养模式合理有序健康发展。1材料与方法1.1农户调查问卷设计每个生态区以市县为单位，在每个市县内选择当地有代表性乡镇或农场的稻虾种养田块进行实地考察，并对农户进行问卷调查，调查项目见表1。共发放调查问卷160份，回收有效问卷143份，占总回收问卷数的89.4%，调查时间为2018年。表1问卷调查内容项目基本情况物质投入与产出内容年龄、受教育程度、耕地面积、种养年限、种养面积、环沟占比固定投入可变投入收入地租、农业保险、工程改造、设备、投饵船及地笼水稻：品种名称、播种量、种子价格、肥料施用量、市场价格、氮磷钾含量、农药价格；小龙虾：种苗类型、投放量、种苗价格、饲料投喂量、饲料价格、用药量、虾药价格；水草：成本；水质调节：用药量、市场价格；劳动力投入：人数、劳动时长、劳动力价格；机械费用：机械整田、机械插秧、灌溉费用、机械收割水稻：产量、价格；小龙虾：产量、价格1.2调查区域概况江汉平原地势平坦，雨热同期，农业生产条件好，但夏季降水量大且集中，易发生涝渍灾害；鄂东沿江平原气候适宜，多为沙壤土或壤土，肥力水平较高，土层疏松深厚；鄂中北丘陵岗地田块面积小，为丘陵地形，海拔高，地下水位低，降水资源少（表2）。1.3资源利用与经济效益评价指标体系资源利用评价指标包括水分生产效率（Totalwater use efficiency，TWUE）、肥料偏生产力（Fertilizer partial productivity，PFP）、劳动生产率（Labor productivity，LP），计算式分别如式（1）17、式（2）、式（3）所示。=YEMRF+MIW（1）式中，表示水分生产效率；YE表示水稻当量产量；MRF表示降雨量；MIW表示灌溉水量。表2不同研究区基本概况生态区鄂东沿江平原鄂中北丘陵岗地江汉平原问卷地点武穴市余川镇蕲春县八里湖农场黄梅县下新镇武穴市万丈湖农场安陆市棠棣镇宜城市南营街道潜江市后湖管理区潜江市关山农场监利市汴河镇地形地貌平原丘陵沿江冲积平原低湖淤积平原沿江低湖冲积平原丘陵缓坡岗地河湖冲积平原河湖冲积平原低湖淤积平原年均降雨量/mm1 3611 3421 2701 3611 1729901 1101 1101 226年均气温/16.816.816.816.815.815.516.116.116.3平均海拔/m2618201646562628262第 7 期PF=MFY（2）式中，PF表示肥料偏生产力；MF表示特定肥料纯养分（N、P2O5和K2O）的投入量；Y表示施用某一特定肥料作物的产量。PL=YEH（3）式中，PL表示劳动生产率；H表示每公顷劳动时长投入。由于稻田养虾系统可收获小龙虾和水稻2种产物，因此采用水稻当量产量作为总产出，计算式如式（4）所示18。YE=YR SRST PR+YC SCST PCPR（4）式中，YR表示水稻产量；SR表示水稻种植面积；ST表示稻田总面积；PR表示水稻价格；YC表示小龙虾产量；SC表示小龙虾养殖面积；PC表示小龙虾价格。1.4农业生产函数的应用本研究采用柯布-道格拉斯生产函数进行分析，生产函数两边取自然对数。产量与各投入要素和影响因素间的函数关系如式（5）所示。lnQ=a1+a2lnX1+a3lnX2+a4lnX3+a5lnX4+a6lnX5（5）式中，Q为水稻当量产量；X1表示水资源投入；X2表示劳动力时长投入；X3表示小龙虾饲料投入；X4表示水稻肥料投入；X5表示小龙虾种苗投入。对于经济效益，产值与各投入要素和影响因素间的函数关系如式（6）所示。lnY=(lnP+a1)+a2S1+a3S2+b1lnS3+b2lnS4+b3lnS5（6）式中，Y为产值；P为水稻价格；S1表示农户年龄；S2表示种养年限；S3表示稻田养虾总面积；S4表示固定资本投入；S5表示流动资本投入。本研究使用普通最小二乘法（OLS）进行估计。1.5数理统计方法采用 Microsoft Excel 2013软件进行问卷数据录入及绘图操作，采用IBM SPSS Statistics 21、R语言软件进行描述性统计分析。2结果与分析2.1不同生态区稻虾种养基本情况江汉平原是湖北省稻虾种养模式发展较早的地区，种养年限较长；鄂东沿江平原稻虾种养规模差异较大，从事该产业农户年龄较其余2个生态区更大；鄂中北丘陵岗地进行稻虾种养的年限较短、规模较小（表3）。表3不同生态区稻虾种养基本情况生态区鄂东沿江平原鄂中北丘陵岗地江汉平原问卷调查份数681065农户年龄岁529489517种养年限542263户均种养规模/hm25.038.182.401.112.411.25环沟占比%10.72+0.7425.50+3.6017.11+0.702.2不同生态区水稻产量及经济效益分析由不同生态区域平均水稻单产（图 1）可以看出，与水稻单作相比，鄂东沿江平原及江汉平原开展稻虾种养并未对水稻单产造成显著影响，鄂中北丘陵岗地则显著降低了水稻单产（P0.05），这可能是由区位条件导致的。图柱上不同小写字母表示2种模式间有显著差异（P0.05）图1不同地区稻虾共作与水稻单作的水稻产量对比各地区开展稻虾种养模式的单位面积总成本差异不显著，但在总产值和平均净利润上，江汉平原显著高于其他2个生态区（P0.05），鄂东沿江平原与鄂中北丘陵岗地间差异不显著；在经济产投比和投资利润率上，江汉平原最高，其次是鄂东沿江平原，鄂中北丘陵岗地最低（表4）。表4湖北省不同生态区投入和产出比较生态区鄂东沿江平原鄂中北丘陵岗地江汉平原总成本/元/hm234 214.921 286.71 a41 764.322 328.14 a41 428.591 931.12 a总产值/元/hm252 718.972 159.03 b58 084.577 724.44 b83 659.723 312.22 a平均净利润/元/hm218 504.052 247.73 b16 320.257 590.28 b42 231.133 654.11 a产投比1.650.09 b1.410.18 b2.250.14 a投资利润率/%65.118.68 b41.1217.51 b124.9914.43 a注：同列数据后不同小写字母表示各生态区间有显著差异（P0.05）。下表同张文宇等：不同生态区稻虾种养资源投入与经济效益分析3湖北农业科学2023 年2.3不同生态区资源投入结构特征分析在水资源投入上，鄂中北丘陵岗地显著高于其他2个生态区（P0.05），比江汉平原和鄂东沿江平原分别增加 34.39%和 58.04%的耗水量；在小龙虾饲料及劳动力时长投入上，鄂东沿江平原均少于其他 2个生态区，而水稻肥料及小龙虾种苗投入最多（表5）。由图2可知，在3个生态区开展稻虾种养的经济投入各项要素中，地租、小龙虾种苗、小龙虾饲料和人工投入是主要构成方面，小龙虾种苗和人工费用占比较高，均超过20%；工程改造、地笼、药物、机械在总成本中占比很少；而农业保险、投饵船、增氧设备、灌溉设备、投料设备的平均费用极少甚至为0，在总成本中的占比几乎可以忽略，对总成本的影响很小。表5湖北省不同生态区稻虾种养模式的资源投入情况生态区鄂东沿江平原鄂中北丘陵岗地江汉平原水资源投入/mm/hm21 194.2291.69 b1 887.29575.09 a1 404.35104.02 b劳动力时长投入/h/hm2295.2524.61 a317.3061.95 a320.4125.62 a小龙虾饲料投入/kg/hm21 005.37112.04 b1 400.75300.26 b1 471.15104.34 a水稻肥料投入/kg/hm2282.4417.77 a199.6641.23 a249.5615.01 a小龙虾种苗投入/kg/hm2359.5923.12 a253.1752.32 a311.6119.04 a图2湖北省不同生态区稻虾成本组成2.4不同生态区资源利用效率由表 6可知，江汉平原稻虾种养的水稻当量产量显著高于其他 2个生态区（P0.05）；3个生态区的水分生产效率差异均达显著水平（P0.05），其中江汉平原最高，鄂中北丘陵岗地最低；3个生态区的肥料偏生产力无显著差异；鄂东沿江平原稻虾种养的劳动生产率最低，显著低于其他 2个生态区（P0.05）。2.5不同生态区生产函数分析结果表明，水资源、劳动力时长、小龙虾饲料、水稻肥料、小龙虾种苗等资源的投入均影响水稻当量产量。相较于江汉平原和鄂东沿江平原，劳动力时长投入对鄂中北丘陵岗地水稻当量产量影响显著（P0.10），且为负向影响；小龙虾饲料投入可以显著提高鄂东沿江平原水稻当量产量（P0.01）。水稻肥料投入对 3 个生态区的水稻当量产量均为负向影响，小龙虾种苗投入均为正向影响（表7）。流动资本投入显著影响鄂东沿江平原稻虾种养的经济效益（P0.05）；随着稻虾种养年限的增加，表6湖北省不同地区水分生产效率、肥料偏生产力及劳动生产率生态区鄂东沿江平原鄂中北丘陵岗地江汉平原水稻产量t/hm27.71.3 a5.91.3 c7.01.4 b小龙虾产量t/hm21.50.7 b1.40.8 b2.20.9 a水稻当量产量t/hm227.99.8 b22.611.6 b35.913.6 a总水分投入量mm2 528.7799.0 a3 062.61684.0 a2 546.3835.7 a水分生产效率kg/m21.20.5 b0.80.5 c1.50.6 a肥料偏生产力kg/kg33.620.9 a28.917.9 a38.338.9 a劳动生产率kg/（hhm2）141.5135.7 b175.8228.9 a341.1832.1 a表7资源投入生产函数参数估计项目常数水资源投入（X1）劳动力时长投入（X2）小龙虾饲料投入（X3）水稻肥料投入（X4）小龙虾种苗投入（X5）回归系数鄂中北丘陵岗地42.089 0*0.004 5-0.094 8*-0.008 6-0.540 90.482 2鄂东沿江平原25.354 1*-0.001 90.004 10.003 1*-0.063 90.051 6江汉平原45.052 1*0.000 8-0.009 40.001 3-0.108 20.056 9标准误鄂中北丘陵岗地19.678 10.003 50.042 40.006 70.434 70.366 4鄂东沿江平原3.428 10.001 50.005 60.001 20.056 60.043 5江汉平原5.097 40.002 10.008 80.002 20.105 90.084 1注：“*”“*”“*”分别表示在0.10、0.05、0.01水平上显著。表8同4第 7 期江汉平原的效益显著增加（P0.05）。对于鄂中北丘陵岗地，各变量均对经济效益产生了影响，但都未达到显著水平，这可能是由于稻虾种养年限较短导致的（表8）。表8经济效益生产函数参数估计项目常数年龄（S1）种养年限（S2）稻田养虾总面积（S3）固定资本投入（S4）流动资本投入（S5）回归系数鄂中北丘陵岗地5.352 80.002 8-0.120 50.014 40.221 40.350 1鄂东沿江平原8.498 2*0.002 2-0.008 0-0.075 8-0.077 50.295 5*江汉平原8.847 2*0.002 20.037 0*0.026 50.005 10.198 9标准误鄂中北丘陵岗地11.065 00.022 00.105 30.491 92.005 01.946 9鄂东沿江平原1.450 20.005 20.014 30.052 00.067 40.118 6江汉平原1.522 60.006 70.017 50.096 60.050 40.134 4张文宇等：不同生态区稻虾种养资源投入与经济效益分析3小结与讨论3.1稻虾种养对各区域水稻产量及整体效益的影响在鄂东沿江平原与江汉平原地区，与水稻单作模式相比，稻虾种养模式对水稻单产无显著影响；且鄂东沿江平原地区稻虾种养模式的水稻单产高于水稻单作，表明发展稻虾种养模式并不会影响甚至可以提高水稻产量（不包含环沟），这与前人的研究结果相一致3，4，15，19，但鄂中北丘陵岗地的结果则与Mohanty 等20的研究一致，这可能是由于该地区本身的地形特点以及农户开展稻虾种养年限少技术不成熟导致的，也可能是由于虾价远高于水稻价格21，22而造成“重虾轻稻”的现象引起的。江汉平原稻虾种养模式的经济效益产出显著高于鄂东沿江平原和鄂中北丘陵岗地地区（P0.05），可能是受到种养年限长、政策大力支持加之较为完善的产业链23等多因素综合影响。鄂中北丘陵岗地和鄂东沿江平原地区的经济产投比存在差异，这与开展稻虾种养的区位气候条件以及农户开展稻虾种养模式年限关系紧密。3.2各区域稻虾种养模式的资源投入情况在3个生态区开展稻虾种养模式，地租、小龙虾种苗、小龙虾饲料和人工投入均约占总成本的80%，是影响经济投入成本的主要因素；而工程改造、地笼、药物、机械等投入仅占总成本的2%8%，是经济投入成本的次要构成，与刘少君等24得出的相较于水稻单作，稻虾种养模式中经济投入成本增加部分主要来自虾苗和水稻育秧插秧费用的结论相一致。由于稻虾种养模式中小龙虾饲料投入量大且价格高，饲料投入是养分投入的主要部分。调查中发现部分农户对饲料投喂量把握不准而造成饲料的浪费进而增加经济投入成本；除此以外，大部分农户饲料投喂时间与收虾时间一致，因此饲料总费用与收虾时间长短也有着直接的关联。3.3稻虾种养模式对各区域资源利用效率的影响因稻虾种养模式系统中产出水稻和小龙虾2种产品，为比较稻虾种养模式系统的水分生产效率，本研究采用水稻当量产量计算水分生产效率，因小龙虾价格比水稻高10余倍，因此小龙虾的产量在一定程度上决定着水稻当量产量，进而决定水分生产效率25，这与本研究中小龙虾产量以及水稻当量产量的变化规律是一致的；与鄂东沿江平原地区相比，鄂中北丘陵岗地稻虾种养模式对水稻当量产量的影响无显著差异，但水分生产率显著降低，这是由于鄂中北丘陵岗地的地下水位较低，同时蒸散发大26，因此水分投入量多。3个生态区的肥料偏生产力无显著差异。王激清等27的研究表明，自 20 世纪 80 年代以来，中国化肥施用量增加，但水稻的肥料偏生产力从 42.1 kg/kg 逐渐下降到 16.9 kg/kg，本研究中所得出的 3个生态区的肥料偏生产力均在 28 kg/kg以上，高于中国目前的水稻肥料偏生产力。因此，可根据当地土壤肥力条件以及稻虾种养过程中水稻施肥情况进一步优化施肥日期、施用种类及施肥量，提高肥料偏生产力。3.4稻虾种养模式中的资源投入结构及产出效益的影响因素分析柯布-道格拉斯生产函数模型可以反映系统的投入变化对产出的影响，本研究选择对稻虾种养产出影响较大的资源投入类别作为变量，分析不同资源投入类别对稻虾种养模式系统中的水稻当量产量造成的影响。劳动力时长投入对水稻当量产量产生负向影响，与生产效率的提高密不可分，这与邓颖28研究的稻虾种养的华山模式反租倒包式组织形式极大提高劳动生产率的结果是一致的；稻虾种养模式应减少水稻肥料施用29，但 3个地区肥料投入均为负向影响，表明肥料投入过多，水稻当量产量反而下降。5湖北农业科学2023 年江汉平原地区稻虾种养年限与经济效益呈显著正相关，这是由于随着该区稻虾种养年限的增加，技术水平相对成熟。流动资本投入对农业产出的积极贡献已经得到多数研究者广泛认同8，本研究中流动资本投入对鄂东沿江平原稻虾种养模式的经济效益呈显著正向影响（P0.05）。3.5小结区域资源条件与稻虾种养模式的经济效益关系紧密，不同生态区稻虾种养模式的资源投入结构不同，地下水资源充足的江汉平原较其他地区更适宜推广稻虾种养模式；种养年限的增加可以丰富生产经验，获得性的长期经验可提高经济效益；增加流动资本投入可提高经济效益，尤其是小龙虾饲料、小龙虾种苗、劳动力等流动资本要素的投入。江汉平原地区条件适宜，随着种养年限的增长可显著增收，因此更应把稻虾种养模式作为可长期发展的农业活动而在政策扶持上注重延续性；同时，提高稻虾种养生产规模化及机械化，减少人工劳作，适当增加小龙虾种苗、小龙虾饲料等流动资本的投入，以增加稻虾种养系统经济产出。针对鄂东沿江平原地区，在推广稻虾种养模式过程中应重点通过增加饲料等流动资本的投入来提高小龙虾产量，进而增加系统经济效益。针对鄂中北丘陵岗地，在推广稻虾种养模式过程中，应重点减少系统肥料投入，增加种苗投入，增加劳动力投入，提升稻虾田管理精细化水平。参考文献：12020中国小龙虾产业发展报告 J.中国水产，2020（7）：8-17.2竺平，张开惠，宋德玉，等.荆州市稻虾共作生产现状、存在问题与建议 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