李樺，黃蝶君

(1. 華南農業(yè)大學經(jīng)濟管理學院，廣州市，510642； 2. 廣東財經(jīng)大學地理與旅游學院，廣州市，510320)

0 引言

隨著新一代信息技術革命快速發(fā)展，高科技智能化的農機裝備正在成為我國農業(yè)現(xiàn)代化的重要助推器。植保無人機是其中運用最廣泛、產業(yè)鏈體系最完整、市場化程度最高的智能農機裝備。中國已經(jīng)成為全球植保無人機保有量最多、應用面積最大的國家[1]。根據(jù)農業(yè)農村部的統(tǒng)計，2018年，中國植保無人機保有量突破3萬架，作業(yè)面積17 800 khm2/次[2]，而在2016年，農業(yè)農村部的統(tǒng)計數(shù)據(jù)僅有4 890架。按照這樣的增長速度，中國植保無人機的保有量將很快達到飽和。

在植保無人機數(shù)量大幅增加的同時，大部分的無人機植保服務卻只是集中在黑龍江、新疆和江蘇三個省，其它地區(qū)的普及率相當?shù)?，這違背了我國研發(fā)植保無人機的初衷：“解決丘陵地區(qū)打藥難的問題”[3]。段倩倩發(fā)現(xiàn)，我國植保無人機覆蓋的面積占全國總耕地比重不足5%[4]，這和美國50%的化學農藥采用飛機作業(yè)，日本、韓國無人機占植保機械的60%、50%存在巨大的差距[5]。為了提高植保無人機普及率，從2017年開始，農業(yè)農村部開始在6個省實施植保無人機的農機購置補貼試點。由于植保無人機專業(yè)性強、升級換代速度快，中小農戶一般不會購買，無人機植保服務團隊(行業(yè)內部稱為“飛手團隊”)成為購機的主要力量。而且購置補貼無法降低作業(yè)成本，使得植保服務團隊“挑肥揀瘦”，只對平原大塊農田進行植保服務，舍棄丘陵山區(qū)和小塊農田。大塊農田的無人機植保服務市場競爭激烈，但丘陵山區(qū)和小塊農田的無人機植保普及率卻相當?shù)蚚4]。市場無法解決這個困境，需要通過政府作業(yè)補貼的方式來彌補市場失靈的問題。

為提高無人機植保的普及率，廣東省已經(jīng)開始對無人機植保服務團隊實施作業(yè)補貼，本研究在廣州、河源等地，對現(xiàn)有的植保無人機補貼體系效果進行了試驗，研究農機補貼對中小規(guī)模農田、丘陵山區(qū)無人機植保服務的作用，并優(yōu)化智能化農機裝備的補貼體系，從而幫助整個行業(yè)健康發(fā)展，不斷升級創(chuàng)新，逐步發(fā)揮智能農機的科技優(yōu)勢。

1 文獻綜述

無人機植保是使用無人機將農藥液劑、粉劑、顆粒劑等從空中均勻地撒施在目標區(qū)域內的一種施藥方法，是航空施藥的一種重要模式[6]。無人機植保是繼彌霧機、高壓泵后的第三代農資植保技術，體現(xiàn)了農業(yè)機械智能化、可持續(xù)導向的特點[7]。無人機植保作業(yè)效率是傳統(tǒng)地面機械的3倍，人工的30倍，可節(jié)省農藥30%～50%，節(jié)省用水90%[8]，具有良好的社會效益、經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。

當前還沒有專門針對植保無人機這類高科技智能化農機補貼的研究文獻，但學術界已經(jīng)對農機購置補貼的影響、農機作業(yè)服務市場等問題進行了大量的研究。首先，農機購置補貼對提高農機普及率具有積極作用?，F(xiàn)有的研究在微觀上側重分析農機購置補貼對農民購機行為與農戶收入的影響，在宏觀上側重分析農機購置補貼對農機保有量、農業(yè)機械化水平、農業(yè)總產出的影響[10]。研究結論表明農機購置補貼對農民購機行為與農戶收入有正面影響[11]，對農機保有量、農業(yè)機械化水平、農業(yè)總產出也有積極效應[12]。

其次，當前對農機購置補貼對農機作業(yè)服務市場影響的研究，重點分析補貼對作業(yè)服務的“擠入效應”和“擠出效應”。潘經(jīng)韜發(fā)現(xiàn)農機購置補貼對農機作業(yè)服務市場的擠入效應大于擠出效應[13]。當農業(yè)生產性服務市場發(fā)育不完善、程度較低時，政策效果比較好。但是，當農機已經(jīng)出現(xiàn)飽和的情況下，實施效果反而較差[14]。

第三，農機作業(yè)服務市場的形成與發(fā)展受到多方因素的影響。當前的研究認為，農機作業(yè)服務市場的形成不僅基于農戶主觀經(jīng)濟因素的考慮[15]，也受到客觀的農業(yè)經(jīng)營規(guī)模、地形地貌的影響[16]。同時，農業(yè)機械產業(yè)的進步[17]、農村勞動力轉移[15]等外部條件也會影響農機作業(yè)服務市場的發(fā)展。

從以往研究來看，農機補貼提高了農機戶社會化服務效率，取得了較好的政策效果。但是，植保無人機這類高科技智能化農機和普通農機存在顯著差異性，這使得智能化農機裝備需要設計更具有針對性的農機補貼體系。

2 植保無人機農機補貼的必要性

植保無人機屬于資金、技術大量投入的高科技農機，專業(yè)性強(需要《無人機駕駛證》)、智能化程度高、升級換代速度快[18]，只有植保服務團隊才能發(fā)揮植保無人機的各項功能，農機補貼對植保無人機的作用路徑和普通農機存在差異。

農戶可以直接購置普通農機并使用，購置補貼可以直接提高農機普及率。但是植保無人機的普及率提升需要兩個階段：第一階段：植保服務團隊購買無人機；第二，植保服務團隊為農戶提供服務，從而提高無人機植保普及率(圖1)。因此，植保無人機的農機補貼應該包括兩方面的內容：購置補貼和作業(yè)補貼。農機購置補貼可以降低植保服務團隊的購機成本，但是，無法明顯降低植保服務團隊的作業(yè)成本。丘陵山區(qū)、小塊農田的作業(yè)成本較高，無人機植保服務在這些地區(qū)普遍“虧本”。需要對這些地區(qū)實施作業(yè)補貼，使得植保服務團隊能夠為這些地區(qū)提供植保服務。

圖1 植保無人機補貼和普通農機補貼的差異性

3 廣東省植保無人機補貼體系效果試驗

3.1 廣東省現(xiàn)有的無人機植保補貼政策

廣東現(xiàn)有的無人機植保補貼包括購置補貼、作業(yè)補貼。從購置補貼來看，2017年開始，農業(yè)部在6個省進行植保無人機的農機購置補貼試點，現(xiàn)已擴展到全國范圍。全國部分地區(qū)已經(jīng)實施了作業(yè)補貼，作業(yè)補貼0.5～1.3元/hm2不等，以廣東省的補貼力度最大。廣東省內的廣州、珠海、河源3個市實施了作業(yè)補貼。

3.2 試驗設計

在華南農業(yè)大學農業(yè)航空、植保研究實驗室等機構專家學者的支持下，研究團隊于2019年7—9月赴廣州、河源等地進行無人機植保服務作業(yè)調研與相關試驗研究。

1) 試驗機型及主要參數(shù)。為了全面體現(xiàn)當前植保無人機的效率與成本，本研究選擇廣東主流的無人機植保機型(高、中、低端機型各選擇一款)，為了更好的比較成本，試驗選擇的都是電動植保無人機(油動機型主要運用在北方平原地區(qū))。

表1 廣東省植保無人機的補貼體系Tab. 1 Subsidy system of plant protection UAV in Guangdong Province

表2 三類植保無人機型的主要參數(shù)Tab. 2 Main parameters of three kinds of UAVs for plant protection

2) 試驗地點。無人機植保作業(yè)受到地形地貌、距離、植保種類等因素的影響。為了體現(xiàn)無人機植保服務在中小規(guī)模農田、丘陵山區(qū)的困境，本研究以廣州增城某農場33 hm2水稻(平地)作為小田植保試驗樣本，河源龍川某農場200 hm2水稻(坡度15°)作為大田植保試驗樣本(表3)。

表3 試驗設計Tab. 3 Experimental design

3) 試驗過程。為了探討三類植保無人機在平地、坡地的效率與成本差異，本研究運用三類機型分別在平地(33 hm2)、坡地(200 hm2)進行無人機指標作業(yè)試驗，并記錄三類無人機的效率成本數(shù)據(jù)(表4)。獲得了三類無人機在平地小田(33 hm2)與坡地大田(200 hm2)的植保服務效率數(shù)據(jù)后，采用估算值去估計三類無人機在平地大田(200 hm2)與坡地小田(33 hm2)的效率成本數(shù)據(jù)。

表4 三類無人機植保服務的成本數(shù)據(jù)Tab. 4 Cost data of three types of UAV plant protection services

4) 三類無人機植保的試驗數(shù)據(jù)。本研究收集的試驗數(shù)據(jù)包括植保服務效率指標、植保效益與成本指標。無人機在平地、坡地的植保效率數(shù)據(jù)來自試驗數(shù)據(jù)，三類機型坡地植保效率顯著下降，由于操縱性較差，低端機型下降最為明顯(下降50%)。植保收益與成本數(shù)據(jù)包括：植保收益、機型折舊、無人機耗材成本、人工成本、飛防藥劑成本、運輸成本。植保收益包括農戶支付費用加上政府作業(yè)補貼；機型折舊按照銷售價格減去購置補貼之后的余額計算，根據(jù)《企業(yè)固定資產折舊辦法》，按3年折舊；無人機耗材根據(jù)電池等耗材成本折算；人工成本、藥劑成本根據(jù)對飛手團隊的調查獲取；運輸成本包括車輛折舊與油耗，每輛運輸車輛可裝載1～2架無人機，運輸車輛選擇五菱宏光，車輛價格54 000元，根據(jù)《企業(yè)固定資產折舊辦法》，按4年折舊，百公里耗油量7.4 L，油價6.74元，按往返 20 km 的標準計算運輸距離。

5) 植保收益、植保成本、植保效益計算公式。植保收益計算公式為：植保收益=農戶給付的植保費用+政府作業(yè)補貼。植保成本計算公式為：植保成本機型折舊(政府購置補貼之后)+耗材成本+人工成本+飛防藥劑成本+運輸成本。植保效益計算公式為：“植保效益=植保收益-植保成本”，當植保收益大于植保成本時，植保效益為“盈利”；當植保收益小于植保成本時，植保效益為“虧損”；當植保收益等于植保成本時，植保效益達到“盈虧平衡點”。

3.3 試驗結果

1) 植保作業(yè)成本結構分析。本文將各類植保成本占總成本的比例進行百分比分析，得出作業(yè)成本結構。從無人機植保作業(yè)的成本結構來看，飛防藥劑成本(46%～55%)、人工成本(15%～28%)、耗材成本(11%～25%)占主要部分，尤其是飛防藥劑成本，最高占據(jù)總成本的55%。同時，隨著機型的升級換代，高端機型植保作業(yè)操作性更強，電池等配件耐用性提升，這使得耗材成本下降10%左右、人工成本下降5%左右。

表5 植保作業(yè)成本結構Tab. 5 Cost structure of plant protection activities %

2) 植保效益與政府補貼分析。不存在政府補貼的情形下(表6)，三種植保無人機在平地小田都面臨虧損，低端機型的虧損金額最高(-1 211元)，高端機型由于耗材人工成本較低，虧損金額最低(-704.5元)。同時，無人機坡地作業(yè)的效率較低，導致耗材成本與人工成本上升，坡地小田的虧損進一步加劇。三種植保無人機在大田作業(yè)都能夠實現(xiàn)盈利，無人機植保作業(yè)雖然固定成本較高，但是邊際成本較低，大田作業(yè)具備明顯的優(yōu)勢，高端機型效率高盈利也最高(886 315元、885 865元)。這說明如果沒有政府補貼，無人機植保團隊只會專注為大面積農田提供服務，在中小農田幾乎無法普及推廣。

表6 試驗結果(無補貼)Tab. 6 Test results (no subsidy) 元

存在政府補貼的情形下(表7)，無人機植保在平地小田的植保效益得到明顯改善，雖然低端機型仍然虧損(-181.6元)，但是高端機型(310.5元)和中端機型(40元)在小田平地就能夠實現(xiàn)盈利。這說明了政府補貼對植保無人機普及率提升具有明顯的作用，補貼能夠幫助廠商對植保無人機的迭代升級，不斷降低無人機植保的單位成本，使得無人機植保能夠為更多的中小農田服務。但即使得到補貼，只有高端機型(235.5元)在小田坡地能夠實現(xiàn)盈利，中端機型(-105.5元)和低端機型(-543.9元)仍然虧損，這說明為了提升山區(qū)丘陵地區(qū)的無人機植保普及率，需要設計專項補貼。而且，只對植保作業(yè)面積進行補貼也會顯著提升大田植保的盈利水平，加劇植保服務團隊爭搶“大單”的狀況，需要改變單純對面積進行補貼的模式，轉變?yōu)獒槍χ脖Ｗ鳂I(yè)難點進行分類補貼。

表7 試驗結果(有補貼)Tab. 7 Test results (purchase subsidy) 元

4 廣東植保無人機補貼體系優(yōu)化設計

政府實施補貼目的是為了提升無人機植保的普及率，但是現(xiàn)有的作業(yè)補貼只按植保面積進行補貼，雖然降低了植保服務的“面積門檻”，但是仍然會促使植保服務團隊爭搶“大單”，忽視為中小農田、丘陵山區(qū)、偏遠地區(qū)這些真正需要無人機植保的區(qū)域提供服務，因此，需要對現(xiàn)有的植保無人機補貼體系進行優(yōu)化設計(表8)。

表8 廣東植保無人機補貼體系設計Tab. 8 Design of subsidy system for UAV in Guangdong plant protection

4.1 完善無人機購置補貼

現(xiàn)有的無人機購機補貼只考慮“載荷量”的問題，但是從實際植保作業(yè)來看，無人機的“續(xù)航時間”也會直接影響作業(yè)效率，因此還需要將“續(xù)航時間”作為補貼標準。而且無人機作為農業(yè)人工智能化的重要領域，升級換代速度快，也需要將智能化功能作為補貼標準。

4.2 分類細化無人機作業(yè)補貼

從本文的分析來看，作業(yè)成本中的主要問題是飛防藥劑成本過高；作業(yè)效率中的主要問題是山區(qū)丘陵作業(yè)效率下降很快，導致成本過高。因此，本研究將作業(yè)補貼分類細化為：基礎作業(yè)補貼、飛防藥劑補貼、丘陵山區(qū)作業(yè)補貼、偏遠地區(qū)作業(yè)補貼、特種作物作業(yè)補貼五種類型。其中基礎作業(yè)補貼提升植保作業(yè)的“面積門檻”，但補貼金額下降為原有補貼金額的1/3左右，將剩余金額補貼到其它專項。飛防藥劑補貼針對藥劑生產企業(yè)，目的是降低藥劑成本。丘陵山區(qū)作業(yè)補貼、偏遠地區(qū)作業(yè)補貼設置的目的是促使服務團隊為這些區(qū)域(山地坡地、距離較遠)的農戶提供植保服務，特種作物作業(yè)補貼是針對果樹等打藥存在難度的作物設置的特種補貼。

5 結論

面對當前中小規(guī)模耕地和山區(qū)丘陵地區(qū)無人機植保普及率低的現(xiàn)狀，本研究測試了廣東省現(xiàn)有的植保無人機補貼體系的效果。

1) 和普通農機購置補貼直接發(fā)放給購機農戶不同，植保無人機這類高科技智能化農機裝備的補貼需要直接發(fā)放給農機服務供應商。同時，購置補貼對無人機植保服務的作用有限，作業(yè)補貼才能明顯的提升無人機植保服務的普及率。

2) 廣東現(xiàn)有的植保無人機補貼能夠顯著提升中小規(guī)模農田無人機植保普及率，但是對丘陵山區(qū)地形植保作業(yè)促進作用有限，需要完善補貼體系。

3) 本研究提出了植保無人機補貼體系的優(yōu)化方案，包括對購置補貼的完善，以及將作業(yè)補貼細化為基礎作業(yè)補貼、飛防藥劑補貼、丘陵山區(qū)作業(yè)補貼、偏遠地區(qū)作業(yè)補貼、特種作物作業(yè)補貼五種類型。