呂雍琪 張宗毅 呂曉蘭

(1.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部 南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所，南京 210014；2.江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 農(nóng)業(yè)設(shè)施與裝備研究所，南京 210014)

我國是世界第一大水果生產(chǎn)國，目前果園作業(yè)仍以人工作業(yè)為主，機(jī)械化水平較低，水果優(yōu)勢(shì)產(chǎn)區(qū)與非優(yōu)勢(shì)產(chǎn)區(qū)的綜合機(jī)械化水平分別不到20%和10%。機(jī)械化水平低導(dǎo)致水果生產(chǎn)成本高、效率低[1]。水果生產(chǎn)依賴大量人力，人工成本占總成本比重非常高，如2018年全國蘋果生產(chǎn)過程中人工成本占總成本的66.95%[2]。隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程推進(jìn)、青壯年勞動(dòng)力向城市轉(zhuǎn)移以及農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力老齡化，農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力成本不斷上升，若果園機(jī)械化水平不盡快提高，未來果園生產(chǎn)中人力成本占比會(huì)進(jìn)一步增大，會(huì)嚴(yán)重?fù)p害我國農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量效益和國際國內(nèi)競爭力。

將先進(jìn)適用的現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)裝備用于果園生產(chǎn)管理過程中，可以大量減少人工使用，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度、提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本、提高經(jīng)濟(jì)效益、增加農(nóng)民收入并提升水果產(chǎn)量與品質(zhì)[3]。目前林果生產(chǎn)過程中，中耕松土、植保、除草、施肥、灌溉等環(huán)節(jié)機(jī)械化技術(shù)與裝備十分成熟，疏花、疏果、套袋、采摘、剪枝等環(huán)節(jié)還需要大量人工參與，缺少適用機(jī)械[4-5]。但目前全國林果業(yè)機(jī)械化水平整體十分低下，2018年全國林果中耕、施肥、植保、修剪等4 個(gè)主要環(huán)節(jié)中，即使是機(jī)械化技術(shù)十分成熟的中耕、施肥、植保三個(gè)環(huán)節(jié)，機(jī)械化水平也僅分別為32.04%、20.30%和48.01%(1)數(shù)據(jù)來源：農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)機(jī)械化管理司編，全國農(nóng)業(yè)機(jī)械化統(tǒng)計(jì)年報(bào)，2018。

對(duì)于機(jī)械化技術(shù)已經(jīng)成熟的環(huán)節(jié)，林果機(jī)械化水平仍然較低，其原因除了地形地貌不適合農(nóng)機(jī)作業(yè)外，一個(gè)更重要的原因是經(jīng)濟(jì)因素。農(nóng)業(yè)機(jī)械通常需要高額投資，使用周期較長。不同型號(hào)、功能的農(nóng)業(yè)機(jī)械能帶來的成本、收益不同，經(jīng)濟(jì)性是農(nóng)機(jī)購買使用的重要考量[6]，對(duì)于果園來說，并非所有規(guī)模的果園在所有作業(yè)環(huán)節(jié)都適宜采用相應(yīng)農(nóng)機(jī)裝備作業(yè)，果園經(jīng)營者應(yīng)當(dāng)知道當(dāng)前規(guī)模下，用何種作業(yè)方式進(jìn)行作業(yè)最經(jīng)濟(jì)，因此需要對(duì)各環(huán)節(jié)農(nóng)機(jī)裝備進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益評(píng)估。對(duì)投資項(xiàng)目進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)時(shí)，通常使用成本收益分析等方式評(píng)估該項(xiàng)目是否值得投資，農(nóng)機(jī)裝備經(jīng)濟(jì)效益評(píng)估可采用相同方法。Sarker等[7]構(gòu)建成本函數(shù)，繪制各農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備作業(yè)規(guī)模與成本關(guān)系圖，分析每種機(jī)械的適用規(guī)模，并表明在孟加拉國，即使是作業(yè)面積很小的農(nóng)場(chǎng)，農(nóng)業(yè)機(jī)械作業(yè)成本也低于人工作業(yè)成本。韋鋼等[8]認(rèn)為在進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)時(shí)，為了使評(píng)價(jià)結(jié)論更為可靠和準(zhǔn)確，最好使用多種方法同時(shí)評(píng)價(jià)，避免單一方法使評(píng)價(jià)過于片面。由于經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法指導(dǎo)決策涉及到一定程度的預(yù)測(cè)，決策往往是根據(jù)過去經(jīng)驗(yàn)做出的，無論是理性還是直覺，都有一定程度的不確定性[9]，敏感性分析是用于估計(jì)相關(guān)因素發(fā)生不利變化對(duì)項(xiàng)目評(píng)價(jià)結(jié)果影響程度的方法[10]。張宗毅等[11]構(gòu)建人工作業(yè)、購買農(nóng)機(jī)、購買服務(wù)3 種不同決策的成本模型，分析不同決策臨界條件，發(fā)現(xiàn)由于經(jīng)營規(guī)模不同，從經(jīng)濟(jì)效益角度出發(fā)面臨的最終決策有所差異。已有研究較少研究果園農(nóng)機(jī)裝備經(jīng)濟(jì)效益與適用規(guī)模。

本研究擬采用成本函數(shù)分析與實(shí)證、敏感性分析等方法，以江蘇燁佳梨園為例，分析該梨園使用主要農(nóng)機(jī)裝備在不同規(guī)模范圍內(nèi)的平均成本、機(jī)械替代人工可節(jié)約成本、臨界使用規(guī)模以及臨界規(guī)模影響因素，以期為果園經(jīng)營者選擇作業(yè)方法提供經(jīng)濟(jì)學(xué)上的解決方案。

1 材料與方法

1.1 成本分析理論模型

成本效益分析是通過比較項(xiàng)目成本和效益來評(píng)估項(xiàng)目價(jià)值的一種方法。假設(shè)在相同產(chǎn)出(收入)情況下，對(duì)比不同配套技術(shù)投入(成本)情況，以衡量使用機(jī)械代替人力作業(yè)是否具有成本優(yōu)勢(shì)，從經(jīng)濟(jì)學(xué)角度評(píng)估機(jī)械代替人力作業(yè)的優(yōu)劣，成本更低的作業(yè)方式在經(jīng)濟(jì)上更具有優(yōu)勢(shì)，所以首先要估算各作業(yè)方式的成本。

按照成本是否隨著作業(yè)面積的變化而變化，成本可簡單分類為可變成本和固定成本，即總成本等于可變成本與固定成本之和。就果園作業(yè)各環(huán)節(jié)來說，設(shè)施裝備投入在一定作業(yè)規(guī)模范圍內(nèi)屬于固定成本，而人工、燃料、電、水、肥等投入屬于隨著作業(yè)面積而變化的可變成本。

果園作業(yè)中，單一作業(yè)環(huán)節(jié)的總成本(CT)為：

CT(S)=Cf+nSCv

(1)

式中：Cf為該作業(yè)環(huán)節(jié)固定成本，元/年；Cv為該作業(yè)環(huán)節(jié)可變成本，元/(hm2·次)，為簡化計(jì)算，這里假定機(jī)械裝備作業(yè)與傳統(tǒng)人工作業(yè)方式相比不會(huì)影響水、肥、藥的投入量，僅影響人力投入(包括零工投入和機(jī)手投入)和機(jī)械投入產(chǎn)生的能源費(fèi)用與設(shè)備費(fèi)用，其中人力投入、能源投入為重要的可變成本；n為作業(yè)次數(shù)，次/年；S為果園種植面積，hm2。固定成本(Cf)為：

(2)

式中：E為設(shè)備購買價(jià)格，元/臺(tái)；R為使用壽命內(nèi)全部維修成本，元/臺(tái)；T為機(jī)械使用壽命，年；N為1個(gè)果園需要的農(nóng)機(jī)量，臺(tái)。

由于每年作業(yè)時(shí)間窗口是有限的，機(jī)械作業(yè)效率是有限的，所以需要考慮每臺(tái)機(jī)械每年最大作業(yè)面積，若作業(yè)面積超出每年最大作業(yè)面積則需要購買新機(jī)器，則對(duì)于一個(gè)面積固定的果園，需要的農(nóng)機(jī)量(N)為：

(3)

式中：f為工作效率，hm2/(臺(tái)·d)；t為作業(yè)時(shí)間窗口，d。

每1單位面積果園的平均成本(CA)為：

(4)

使用傳統(tǒng)技術(shù)作業(yè)與使用新機(jī)械裝備作業(yè)的臨界作業(yè)規(guī)模，為2項(xiàng)技術(shù)或裝備平均成本相等時(shí)的種植面積，因此按照式(4)分別列出兩項(xiàng)技術(shù)或裝備的平均成本等式然后讓其相等，即可求出兩項(xiàng)技術(shù)或裝備的臨界種植面積S*：

(5)

式中：S*為2項(xiàng)技術(shù)或裝備的臨界種植面積，hm2/年；Cf,i和Cf,j為i和j這2種技術(shù)或裝備的固定成本，元/年；Cv,i與Cv,j為i、j 這2種技術(shù)或裝備的可變成本，元/(hm2·次)。

顯然，任何一項(xiàng)新機(jī)械裝備，由于初始投入較高使得其經(jīng)濟(jì)效益難以在小規(guī)模得以體現(xiàn)，只有經(jīng)營規(guī)模大到一定程度后才具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值，而這個(gè)臨界經(jīng)濟(jì)規(guī)模與該設(shè)備或技術(shù)的固定資產(chǎn)投入和維護(hù)成本直接相關(guān)。

1.2 敏感性分析

敏感性分析是用于估計(jì)各種影響因素變動(dòng)對(duì)項(xiàng)目評(píng)價(jià)結(jié)果影響程度的方法[10]。通?？梢愿淖円环N或多種選定變量的數(shù)值,來計(jì)算其對(duì)項(xiàng)目指標(biāo)的影響程度，項(xiàng)目指標(biāo)變化百分率可反映出該變量對(duì)項(xiàng)目評(píng)價(jià)結(jié)果的敏感程度。如果變量少量變動(dòng)使項(xiàng)目決策結(jié)果發(fā)生劇烈變動(dòng)，此時(shí)說明項(xiàng)目可能面臨較大風(fēng)險(xiǎn)，而這些變量則為關(guān)鍵變量。在本研究中，使用敏感性分析方法估計(jì)效率、拖拉機(jī)使用費(fèi)用、固定成本、零工工資、機(jī)手工資和能源成本增加20%對(duì)機(jī)械裝備替代傳統(tǒng)作業(yè)方式臨界種植面積的影響程度(q)。

(6)

1.3 參數(shù)采集

為深入研究果園機(jī)械裝備的經(jīng)濟(jì)效益及影響因素，本課題組于2020年10月在江蘇省泰興市新街鎮(zhèn)對(duì)江蘇燁佳梨園進(jìn)行調(diào)研。江蘇燁佳梨園為現(xiàn)代化梨園，有多年種植梨樹經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)種植9 個(gè)品種梨樹共80 hm2，產(chǎn)量達(dá)30 t/hm2。課題組對(duì)梨園負(fù)責(zé)人、長期雇工、雇傭機(jī)手進(jìn)行深入訪談，訪談過程主要由梨園負(fù)責(zé)人回答相關(guān)問題，梨園長期雇工與機(jī)手對(duì)負(fù)責(zé)人不清楚的問題進(jìn)行更正與補(bǔ)充，并在訪談結(jié)束后將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)給江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)設(shè)施與裝備研究所專家和江蘇大學(xué)農(nóng)業(yè)機(jī)械專家確認(rèn)。

根據(jù)調(diào)研，江蘇燁佳梨園全年作業(yè)環(huán)節(jié)主要為疏花、疏果、套袋、采摘、施藥、除草、剪枝、施肥深松和灌溉9 個(gè)環(huán)節(jié)，疏果與套袋目前沒有合適的機(jī)械作業(yè)工具，該梨園各環(huán)節(jié)使用的農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備見表1。

本研究采集疏花、采摘、施藥、除草、剪枝、施肥深松、灌溉7個(gè)環(huán)節(jié)傳統(tǒng)技術(shù)和新機(jī)械裝備參數(shù)，根據(jù)式(5)計(jì)算機(jī)械裝備與傳統(tǒng)作業(yè)的臨界種植面積。主要采集參數(shù)有：購買價(jià)格、年度維護(hù)成本、使用年限、作業(yè)效率、拖拉機(jī)使用費(fèi)用、零工工資、機(jī)手工資、能源費(fèi)用、管道費(fèi)用、作業(yè)次數(shù)、最佳作業(yè)天數(shù)等。該梨園種植9個(gè)品種梨樹，每個(gè)品種花期、成熟期完全不重疊，以疏花為例，每個(gè)品種最佳作業(yè)期限為7天則該梨園該環(huán)節(jié)最佳作業(yè)時(shí)間63 d。設(shè)定機(jī)械壽命周期為6年、管道壽命周期為3年、殘值為零，按照直線折舊法折舊，每年維修費(fèi)用為機(jī)械購買價(jià)格的2%。灌溉環(huán)節(jié)所需管道數(shù)量為種植面積。采集參數(shù)整理見表2。

表1 梨園各環(huán)節(jié)使用的農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備Table 1 The agricultural machinery used in each link of the pear orchard

2 結(jié)果與分析

2.1 成本收益分析

為評(píng)估梨園各生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，機(jī)械裝備作業(yè)和傳統(tǒng)方式作業(yè)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，運(yùn)用梨園各環(huán)節(jié)不同作業(yè)方式作業(yè)成本參數(shù)(表2)，根據(jù)成本分析理論模型，計(jì)算對(duì)比各環(huán)節(jié)每種作業(yè)方式的年均總固定成本、總可變成本、最低平均成本、機(jī)械裝備作業(yè)替代傳統(tǒng)方式作業(yè)臨界規(guī)模和機(jī)械裝備作業(yè)與傳統(tǒng)方式作業(yè)相比平均節(jié)省成本，其中，最低平均成本為，作業(yè)面積等于單臺(tái)機(jī)械在時(shí)間窗口內(nèi)最大作業(yè)面積時(shí)的平均成本。計(jì)算結(jié)果見表3?？梢钥闯觯?/p>

1)疏花環(huán)節(jié)中，手持式疏花器與機(jī)載式疏花機(jī)的經(jīng)濟(jì)效益均高于傳統(tǒng)人工疏花的經(jīng)濟(jì)效益。手持式疏花器平均成本最低僅248.12元/hm2，較人工疏花節(jié)省3 351.88元/hm2。當(dāng)種植面積超過0.11 hm2，手持式疏花器疏花的平均成本低于傳統(tǒng)人工疏花，可以用手持式疏花器替代人工作業(yè)。機(jī)載式疏花機(jī)由于具有較高的可變成本與固定成本，與手持式疏花器相比并無優(yōu)勢(shì)，當(dāng)種植面積超過0.84 hm2時(shí)，機(jī)載式疏花機(jī)疏花比人工疏花更節(jié)約成本。人工作業(yè)一般不疏花而在后期直接疏果，機(jī)械疏花作業(yè)可以大幅度減少后期人工疏果的時(shí)間。相比人工作業(yè)，手持疏花器和機(jī)載疏花機(jī)總用工量節(jié)約分別達(dá)到37.26%和66.17%，作業(yè)效果無差異[8]，因此無論是手持式還是機(jī)載式疏花機(jī)都能節(jié)約人工而大幅度節(jié)本，規(guī)模越大經(jīng)濟(jì)效益越明顯。

表3 梨園各生產(chǎn)環(huán)節(jié)機(jī)械裝備作業(yè)與傳統(tǒng)作業(yè)經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)結(jié)果Table 3 Economic evaluation results of mechanical equipment operation and traditional operation in each production link of pear orchard

2)采摘環(huán)節(jié)中，當(dāng)種植面積高于8.30 hm2/年時(shí)，多功能果園作業(yè)平臺(tái)采摘比人工采摘具有更高的經(jīng)濟(jì)效益。多功能果園作業(yè)平臺(tái)主要使用平臺(tái)升降、機(jī)械行走代替人工用梯子爬樹、人力轉(zhuǎn)移果實(shí)，提高了工作效率和安全性，但采摘過程仍舊是人工作業(yè)，效率僅提升3倍，且作業(yè)平臺(tái)固定成本較高，所以多功能果園作業(yè)平臺(tái)采摘替代傳統(tǒng)人工采摘臨界規(guī)模較高。若梨園僅種植1個(gè)品種梨樹，每年作業(yè)時(shí)間窗口為10天，一臺(tái)作業(yè)平臺(tái)僅可作業(yè)1.33 hm2，遠(yuǎn)低于替代人工的臨界規(guī)模，且造成機(jī)械閑置浪費(fèi)。不同品種梨樹交叉種植延長了采摘作業(yè)的最佳天數(shù)，以該梨園為例，種植9個(gè)品種梨樹，每臺(tái)作業(yè)平臺(tái)可作業(yè)12 hm2/年，最高可節(jié)約347.22 元/hm2。

3)施藥作業(yè)目前使用有3 種作業(yè)機(jī)械裝備，一是背負(fù)式噴霧器，二是擔(dān)架式噴霧機(jī)，三是果園風(fēng)送式噴霧機(jī)。計(jì)算得到：若不考慮時(shí)間窗口，當(dāng)種植面積高于4.75 hm2，擔(dān)架式噴霧機(jī)作業(yè)成本低于背負(fù)式噴霧器；當(dāng)種植面積分別高于27.51和38.89 hm2時(shí)，果園風(fēng)送式噴霧機(jī)作業(yè)成本依次低于背負(fù)式噴霧器和擔(dān)架式噴霧機(jī)。若考慮時(shí)間窗口，每年最優(yōu)作業(yè)天數(shù)為5 d，期間內(nèi)，背負(fù)式噴霧器、擔(dān)架式噴霧機(jī)和果園風(fēng)送式噴霧機(jī)的最大作業(yè)面積分別為1、4和100 hm2。計(jì)算可得：擔(dān)架式噴霧機(jī)平均作業(yè)成本低于背負(fù)式噴霧器的最小規(guī)模為3.46 hm2，當(dāng)種植面積超過4 hm2，需要再購買擔(dān)架式噴霧機(jī)，平均成本高于背負(fù)式噴霧器(圖1)，此時(shí)應(yīng)當(dāng)用背負(fù)式噴霧器補(bǔ)足，而不是購買新的擔(dān)架式噴霧機(jī)。風(fēng)送式噴霧機(jī)每年最大作業(yè)100 hm2，且可變成本遠(yuǎn)低于前2種作業(yè)方式，當(dāng)規(guī)模大于24.05 hm2時(shí)，平均成本低于其他作業(yè)方式，即當(dāng)種植面積小于3.46 hm2時(shí)選擇背負(fù)式噴霧器作業(yè)，面積小于24.05 hm2時(shí)選擇擔(dān)架式噴霧機(jī)為主、背負(fù)式噴霧器補(bǔ)充進(jìn)行施藥作業(yè)，面積大于24.05 hm2時(shí)選擇風(fēng)送式噴霧機(jī)作業(yè)最具有經(jīng)濟(jì)效益。背負(fù)式噴霧器、擔(dān)架式噴霧機(jī)和果園風(fēng)送式噴霧機(jī)的最低平均成本分別為338.89、326.67和104.67元/hm2，風(fēng)送式噴霧機(jī)比背負(fù)式噴霧器節(jié)約234.22元/hm2。

圖1 種植面積對(duì)施藥作業(yè)平均成本的影響Fig.1 Effects of planting area on the average cost of pesticide application operations

4)在除草環(huán)節(jié)，該梨園每年需要除草3次，當(dāng)種植規(guī)模超過8.12 hm2時(shí)，避障割草機(jī)割草成本低于人工割草成本，避障割草機(jī)最低平均成本為131.30元/hm2，比人工割草節(jié)約2 306.11元/hm2。

5)剪枝通常使用普通剪刀和電動(dòng)剪刀，電動(dòng)剪刀比普通剪刀更省力、效率更高。計(jì)算得：當(dāng)種植面積大于0.16 hm2時(shí)，電動(dòng)剪刀具有更低的成本，普通剪刀與電動(dòng)剪刀的最低平均成本分別為1 809.33和1 004.67元/hm2，電動(dòng)剪刀比普通剪刀節(jié)省約804.67元/hm2。

6)該梨園施肥與深松工作同時(shí)進(jìn)行，先使用有機(jī)肥大流量條施機(jī)實(shí)現(xiàn)物料的輸送與排放，再使用雙鏈條深松機(jī)實(shí)現(xiàn)土壤深松、土肥深層均勻混合。對(duì)該環(huán)節(jié)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益評(píng)估，計(jì)算可得：當(dāng)種植面積大于2.97 hm2時(shí)，使用機(jī)械組合成本低于人工，機(jī)械組合平均成本最低為166.25元/hm2，機(jī)械組合替代人工作業(yè)最多可節(jié)省4 333.75元/hm2。

7)灌溉環(huán)節(jié)有人工灌溉和移動(dòng)式水肥一體化系統(tǒng)灌溉兩種方式。移動(dòng)式水肥一體化系統(tǒng)每次灌溉1.33 hm2，0.5 h完成灌溉后，由人工轉(zhuǎn)移，繼續(xù)灌溉，每年需要灌溉4 次。經(jīng)計(jì)算，移動(dòng)式水肥一體化系統(tǒng)管道費(fèi)用較高，當(dāng)種植面積超過34.33 hm2時(shí)，移動(dòng)式水肥一體化系統(tǒng)的成本較低，最低平均成本1 040.98元/hm2，比人工灌溉節(jié)省159.02元/hm2。

2.2 敏感性分析

敏感性分析可以用來評(píng)估影響因素變動(dòng)對(duì)項(xiàng)目評(píng)價(jià)指標(biāo)影響程度，改變一種變量的數(shù)值，計(jì)算改變后的項(xiàng)目指標(biāo)，項(xiàng)目指標(biāo)變動(dòng)百分率表示了最終評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)該因素的敏感程度。在本研究中，將機(jī)械裝備的效率、拖拉機(jī)使用費(fèi)用、固定成本、零工工資、機(jī)手工資和能源成本6個(gè)影響因素分別增加20%，測(cè)算得到農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備替代傳統(tǒng)作業(yè)臨界種植面積變動(dòng)程度見表4?？梢钥闯觯?/p>

1)固定成本是決定機(jī)械裝備替代傳統(tǒng)作業(yè)是否具有經(jīng)濟(jì)效益的重要因素，當(dāng)機(jī)械固定成本上升20%，臨界規(guī)模也增加20%左右，未來隨著生產(chǎn)技術(shù)的熟練與進(jìn)步，農(nóng)機(jī)裝備固定成本將下降，屆時(shí)，臨界規(guī)模也將下降相應(yīng)比例。

2)零工工資也是決定機(jī)械裝備能否替代傳統(tǒng)作業(yè)的重要因素，傳統(tǒng)作業(yè)需要零工數(shù)量較多，零工工資提高增加了傳統(tǒng)作業(yè)成本。雖然疏花、施藥、剪枝等環(huán)節(jié)部分機(jī)械裝備作業(yè)時(shí)也需要零工配合，但由于機(jī)械提高了作業(yè)效率，降低了零工工資占總成本比重，總體來說，零工工資與臨界規(guī)模成反比，且影響程度較大，當(dāng)零工工資上升20%，臨界規(guī)模減小16%～60%。勞動(dòng)日工價(jià)由2013年的68元增長至2018年的84.89元[2]。未來隨著農(nóng)村人口老齡化程度增加，零工工資可能更高，且遇到農(nóng)忙季節(jié)零工工資會(huì)有所提升，機(jī)械裝備替代傳統(tǒng)作業(yè)方式臨界規(guī)模減小。

3)作業(yè)效率和能源成本對(duì)臨界規(guī)模的影響也不容忽視，對(duì)于擔(dān)架式噴霧機(jī)，效率提高20%，臨界規(guī)模減少21.74%，而能源成本提高20%，臨界規(guī)模增大15.38%，未來隨著技術(shù)的革新，作業(yè)效率會(huì)提高，機(jī)械裝備使用臨界規(guī)模減少，在提高機(jī)械裝備效率同時(shí)，也要注意其能源成本是否增加。

表4 機(jī)械裝備影響因素增加20%對(duì)應(yīng)臨界種植面積的變動(dòng)程度Table 4 Change degree of critical planting area corresponding to 20% increase in the influening factors of machine and equipment %

4)配套拖拉機(jī)成本和機(jī)手工資對(duì)臨界規(guī)模的影響較小。

5)表4中未顯示管道成本波動(dòng)對(duì)水肥一體化系統(tǒng)臨界規(guī)模的影響，當(dāng)管道成本增加5%時(shí)，臨界規(guī)模增加45.48%，當(dāng)管道成本增加20%時(shí)，將不存在臨界規(guī)模，無法在表中顯示，故在此說明。管道成本是水肥一體化是否具有經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵因素。未來隨著技術(shù)的進(jìn)步，管道成本可能會(huì)進(jìn)一步下降，當(dāng)管道成本降低20%，臨界規(guī)模將減小55.57%。

綜上，對(duì)臨界規(guī)模有重大影響的因素為固定成本和零工工資，機(jī)手工資和配套拖拉機(jī)對(duì)臨界規(guī)模影響較小。未來，預(yù)期零工工資會(huì)增加，使用機(jī)械裝備替代人工可以有效控制成本，為規(guī)避零工工資提高帶來的風(fēng)險(xiǎn)，可以在低于臨界規(guī)模時(shí)使用機(jī)械裝備替代傳統(tǒng)作業(yè)方式。

3 討 論

運(yùn)用成本收益模型和敏感性分析法研究可知，在每年作業(yè)面積達(dá)到一定規(guī)模后，所有機(jī)械裝備都會(huì)比傳統(tǒng)作業(yè)有更低的成本，而固定成本與零工工資對(duì)這個(gè)規(guī)模的影響最大，固定成本與臨界規(guī)模同向變動(dòng)，零工成本與臨界規(guī)模變動(dòng)方向相反。

根據(jù)雷曉輝等[12]的研究，三節(jié)臂式機(jī)載疏花機(jī)更適合大規(guī)模梨園作業(yè)，疏花器更適合中小規(guī)模梨園，與本研究中疏花器在任何規(guī)模下都具有更優(yōu)經(jīng)濟(jì)效益的結(jié)論存在差異。分析其原因：雖然疏花機(jī)比疏花器更節(jié)約時(shí)間，即疏花機(jī)的效率更高，但疏花機(jī)固定成本更高，使用能源更多，而且需要使用拖拉機(jī)與機(jī)手，這些都帶來了更高的成本，就導(dǎo)致疏花機(jī)經(jīng)濟(jì)效益不如疏花器。施藥作業(yè)與灌溉作業(yè)由于初始投資較大，農(nóng)機(jī)裝備替代傳統(tǒng)作業(yè)方式臨界規(guī)模較大，也解釋了施藥與灌溉技術(shù)裝備都已較為成熟，果園機(jī)械化程度仍舊較低的原因。果園機(jī)械具有專有性，很難像小麥、玉米等農(nóng)業(yè)機(jī)械一樣，通過給他人提供服務(wù)來獲取收益，彌補(bǔ)成本，所以單個(gè)果園的規(guī)模對(duì)果園機(jī)械化程度有較大影響，果園面積與機(jī)械化程度的關(guān)系有待進(jìn)一步研究。

本研究僅從經(jīng)濟(jì)效益方面來評(píng)估農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備的優(yōu)勢(shì)，未考慮機(jī)械裝備與傳統(tǒng)作業(yè)方式在安全性、物料成本和作業(yè)效果等方面差異。例如：多功能果園作業(yè)平臺(tái)比人工摘梨更為安全[13]；風(fēng)送式噴霧機(jī)提高了農(nóng)藥利用率，減少了施藥人員暴露，更能保障施藥人員的健康[14-15]；機(jī)械除草效果較人工除草好，而且避免了過度使用除草劑使雜草產(chǎn)生“抗藥性”[16]；電動(dòng)剪刀比無動(dòng)力源的普通剪刀更加省力，剪切面更容易愈合[17]；施肥機(jī)比人工施肥對(duì)樹根的傷害更小，投肥效果更好，且降低了人工勞動(dòng)強(qiáng)度[18]；智能灌溉系統(tǒng)灌溉要比人工灌溉效果更好等[19]。以上原因可能降低機(jī)械裝備替代傳統(tǒng)作業(yè)裝備臨界規(guī)模。在后續(xù)研究中可以加入更多成本影響因素，以更好地評(píng)價(jià)果園機(jī)械化裝備的經(jīng)濟(jì)性。

4 結(jié) 論

本研究運(yùn)用成本分析理論模型，對(duì)江蘇燁佳梨園梨樹種植全環(huán)節(jié)農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行了分析，運(yùn)用敏感性分析法將影響機(jī)械裝備替代傳統(tǒng)作業(yè)方式臨界規(guī)模的6個(gè)影響因素分別增加20%，測(cè)算每個(gè)影響因素對(duì)臨界規(guī)模的影響程度，得到以下結(jié)論：

當(dāng)種植面積大于一定規(guī)模時(shí)，使用機(jī)械化裝備是具有經(jīng)濟(jì)效益的。對(duì)于固定成本較高的機(jī)械裝備，臨界規(guī)模在3 hm2以上，多功能果園作業(yè)平臺(tái)、果園風(fēng)送式噴霧機(jī)和水肥一體化系統(tǒng)臨界規(guī)模更大，分別為8.30、24.05和34.33 hm2。機(jī)械化裝備需要果園規(guī)模大于臨界規(guī)模才具有經(jīng)濟(jì)效益，但現(xiàn)階段我國大部分果園生產(chǎn)規(guī)模較小，規(guī)?；c標(biāo)準(zhǔn)化程度偏低，且較多果園分布在丘陵地區(qū)，不適合大型機(jī)械作業(yè)，所以即使一些環(huán)節(jié)機(jī)械化技術(shù)已經(jīng)成熟，機(jī)械化水平仍舊很低。

當(dāng)種植面積大于臨界規(guī)模，使用機(jī)械裝備作業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益是可觀的。若梨園選擇最具經(jīng)濟(jì)效益的機(jī)械裝備作業(yè)，所有機(jī)械裝備時(shí)間窗口內(nèi)作業(yè)量飽滿、無故障、作業(yè)效率最佳的狀態(tài)下，全年每hm2可節(jié)省11 536.87元。這個(gè)值比實(shí)際節(jié)省的要偏小，主要是由于目前選擇的部分機(jī)械如車載疏花機(jī)還處于研發(fā)階段，成本未按批量制造時(shí)的成本來計(jì)算。隨著未來相關(guān)機(jī)械的批量制造其價(jià)格進(jìn)一步降低，或者選擇市場(chǎng)上質(zhì)量略差一些但成本低得多的機(jī)械，則節(jié)本效果要比這個(gè)數(shù)字樂觀得多。

影響不同作業(yè)環(huán)節(jié)機(jī)械裝備經(jīng)濟(jì)臨界規(guī)模的主要因素為零工工資和設(shè)備固定成本，也即是零工工資越高機(jī)械替代人工節(jié)約成本優(yōu)勢(shì)越明顯，而設(shè)備成本越低則被農(nóng)戶購買的臨界經(jīng)濟(jì)規(guī)模越低越容易被推廣。同時(shí)作業(yè)效率影響需要購買機(jī)械的數(shù)量，效率越高的機(jī)械需要購買機(jī)械花費(fèi)的固定成本越低，因此今后機(jī)械開發(fā)應(yīng)從設(shè)備價(jià)格、作業(yè)效率2方面入手，即努力降低設(shè)備造價(jià)同時(shí)想辦法提高設(shè)備作業(yè)效率。