王太祥 高保偉 張朝輝

（1石河子大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院；2石河子大學(xué)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究中心，新疆 石河子 832000）

一、引言

新疆是我國最大的優(yōu)質(zhì)商品棉生產(chǎn)基地，2016年新疆棉花種植面積為216萬公頃，棉花產(chǎn)量為420萬噸，分別占全國的64%和78.7%1。新疆棉花生產(chǎn)取得的巨大成就，得益于20世紀(jì)90年代初地膜覆蓋技術(shù)的推廣與應(yīng)用。地膜具有保溫保墑、抑制雜草再生、減輕病蟲害、改善土壤環(huán)境、促進(jìn)農(nóng)作物早熟等優(yōu)點(diǎn)，進(jìn)而大幅度提高農(nóng)作物單產(chǎn)量，促進(jìn)農(nóng)戶增收［1］，新疆棉田覆膜率達(dá)到100%。然而，棉田常年覆膜后殘膜得不到有效的回收，大量殘膜殘留在土壤中。據(jù)嚴(yán)昌榮等研究測(cè)算，石河子棉田中殘膜殘留量均值達(dá)到（300.65±49.32） 千克／公頃，殘留量最大達(dá)到（334.4±47.88） 千克／公頃，地膜殘留率為 21%～34%［2］。如果得不到有效治理，隨著覆膜年限的增加，棉田的殘膜量將以13.66千克／公頃線性趨勢(shì)增加［3］。殘膜破壞了土壤耕作層結(jié)構(gòu)，影響了水分及養(yǎng)分的循環(huán)，造成棉花根系發(fā)育受阻，棉花產(chǎn)量下降，形成了極為嚴(yán)重的“白色污染”［4］［5］，已危及農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。

隨著殘膜污染危害逐漸被社會(huì)各界所認(rèn)知，遏制農(nóng)田白色污染已成共識(shí)，各種治理白色污染的措施正在進(jìn)行不懈的嘗試［6］［7］。中國工程院喻樹訊院士在南疆沙雅縣展開了棉花無膜栽培試點(diǎn)，取得了一定成效，驗(yàn)證了在有效積溫較高、無霜期較長和灌溉條件有保障的新疆南疆部分地區(qū)實(shí)施無膜栽培的可行性。但是，由于新疆各地區(qū)氣候差異較大，尤其是在北疆棉花主產(chǎn)區(qū)，均不具備棉花無膜栽培的先決條件，棉田覆膜仍然是農(nóng)戶的必然選擇。在此背景下，對(duì)棉田覆膜進(jìn)行有效回收或使用可降解地膜已成為新疆尤其是北疆地區(qū)棉田白色污染治理的重要手段［8］［9］。

沙灣縣四道河子鎮(zhèn)是新疆傳統(tǒng)的棉花優(yōu)勢(shì)種植區(qū)，該鎮(zhèn)棉田地膜覆蓋時(shí)間長，土壤中殘膜累積量大，已嚴(yán)重影響到了棉花的種植，農(nóng)戶治理殘留農(nóng)膜的愿望迫切。為了加強(qiáng)農(nóng)田白色污染的治理，自治區(qū)和沙灣縣政府高度重視棉田白色污染防治工作，出臺(tái)了一系列支持企業(yè)生產(chǎn)和資源化再利用、農(nóng)戶使用和回收地膜的相關(guān)政策，鼓勵(lì)企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)開展地膜治理技術(shù)的研究、示范和推廣。作為自治區(qū)和沙灣縣白色污染治理的綜合示范區(qū)，四道河子鎮(zhèn)引進(jìn)新疆農(nóng)科院棉花研究所、石河子石豐塑料制品有限公司等科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)開展了不同類型地膜技術(shù)試驗(yàn)及推廣。在此背景下，本文通過調(diào)查使用不同試驗(yàn)類型地膜的農(nóng)戶，分析其技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，并采用AHP與模糊評(píng)價(jià)相結(jié)合的方法，對(duì)不同類型地膜的效益進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，為當(dāng)前制定有效的白色污染治理政策提供參考依據(jù)。

二、研究區(qū)域概況與數(shù)據(jù)來源

（一）研究區(qū)域概況

四道河子鎮(zhèn)隸屬沙灣縣，位于古爾班通古特沙漠南緣，地處東經(jīng) 84°57＇～86°09＇，北緯 43°29＇～45°20＇之間，年平均氣溫為 6.3℃～6.9℃，太陽實(shí)照時(shí)數(shù)為2800小時(shí)～2870小時(shí)，大于等于10℃積溫 3400℃～3600℃，無霜期 170～190天，年降水量140毫米～350毫米，蒸發(fā)量為1500毫米～2000毫米。2016年，全鎮(zhèn)有耕地面積為22.78萬畝，棉花種植面積達(dá)到19.8萬畝，機(jī)采棉種植率100%，機(jī)采摘棉比例高達(dá)98%以上，為新疆沙灣縣棉花核心產(chǎn)區(qū)。20世紀(jì)80年代末，該鎮(zhèn)在棉花生產(chǎn)大量使用地膜，由于認(rèn)識(shí)不足、回收成本高、管理不到位等原因，殘膜未得到有效的回收，大量地膜殘留在土壤中，嚴(yán)重制約著該地區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)可持續(xù)發(fā)展。

（二）數(shù)據(jù)來源

本文所用成本收益數(shù)據(jù)來自于課題組在2017年3月至11月跟蹤調(diào)查的20戶棉花種植戶，這些農(nóng)戶在2017年接受不同類型地膜的試驗(yàn)，其所承包的土地理化性質(zhì)基本一致，均選擇合信46號(hào)棉種，采取相同的水肥、病蟲害防治等田間管理措施。在這20戶農(nóng)戶中，使用0.008毫米地膜的有8戶，使用0.01毫米地膜的有14戶，使用可降解膜為9戶。其中，既使用0.008毫米地膜又使用可降解膜的有3戶，既使用0.01毫米又使用可降解膜的有6戶。相關(guān)技術(shù)資料由承擔(dān)試驗(yàn)的研究機(jī)構(gòu)（企業(yè)）提供。

進(jìn)一步，本文采用適合小樣本的AHP和模糊評(píng)價(jià)法相結(jié)合方式評(píng)價(jià)使用不同類型地膜的綜合效益。首先，本文在查閱大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益和技術(shù)效益指標(biāo)，在反復(fù)征求來自石河子大學(xué)、新疆農(nóng)墾科學(xué)院以及從事相關(guān)研究的企業(yè)技術(shù)專家的基礎(chǔ)上，形成最終的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。然后，向四道河子鎮(zhèn)、新疆農(nóng)墾科學(xué)院和相關(guān)企業(yè)的14位直接從事不同類型地膜試驗(yàn)的技術(shù)專家和管理專家發(fā)放調(diào)查問卷，專家對(duì)同一問題的態(tài)度由“好、較好、一般、較差、一般”構(gòu)成。

三、不同類型地膜對(duì)農(nóng)戶棉花種植收益的影響

2017年，三種類型地膜的棉花覆膜時(shí)間均為4月21日。根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)，首先對(duì)不同覆膜類型的棉花畝均成本進(jìn)行比較，具體如表1所示。從畝成本對(duì)比來看，使用可降解地膜的棉花畝均生產(chǎn)成本略高于采用0.008毫米和0.01毫米地膜的棉花畝均生產(chǎn)成本，分別高出28.2元和 23.7 元。

表1 2017年不同覆膜方式下棉農(nóng)的畝均成本對(duì)比單位：元／畝

從覆膜后籽棉產(chǎn)量看，使用0.008毫米地膜的籽棉產(chǎn)量為420千克，使用0.01毫米地膜的籽棉產(chǎn)量為425千克，兩者相差無幾，而可降解膜的籽棉產(chǎn)量為335千克，比其他兩種類型地膜低約20%?？紤]成本以后，使用可降解地膜畝均收益為 689.4 元（見表 2），比使用 0.008 毫米和 0.01毫米的地膜分別少了554.6元和581.7元。

表2 2017年不同覆膜方式下棉農(nóng)的畝均收益對(duì)比 單位：元／畝

造成使用三種不同類型地膜的棉花種植戶經(jīng)濟(jì)效益出現(xiàn)差異的主要原因在于0.008毫米和0.01毫米地膜由于地膜不易降解，籽棉采收之前只出現(xiàn)少量破損，在整個(gè)棉花生長季地膜起到了提高地溫、阻止土壤水分散失、提高水分利用效率和抑制土壤鹽分上移的作用，提高了籽棉的產(chǎn)量。而可降解地膜可分為誘導(dǎo)期、開裂期、碎裂期、大裂期和無膜期，存在保水性能較差等問題，導(dǎo)致地膜保墑效果較差，影響棉株長勢(shì)以及籽棉產(chǎn)量。

然而，使用三種不同類型地膜的殘膜率則不相同。經(jīng)過棉花播種、生長和采摘期之后，棉農(nóng)對(duì)其使用的0.008毫米和0.01毫米的地膜進(jìn)行回收，殘膜回收率存在較大差異。經(jīng)測(cè)算，回收后使用0.01毫米地膜的殘留率為15%～18%，而使用0.008 毫米地膜殘留率為 20%～25%，且使用 0.01毫米的地膜更有利于回收。盡管使用可降解地膜在自然條件下能夠降解，但是地表覆蓋部分和埋土部分降解誘導(dǎo)期不同步、降解不易控制，籽棉采收后，可降解地膜的殘留率也有0.5%～1.5%。

四、基于AHP和模糊評(píng)價(jià)法相結(jié)合的綜合效益評(píng)價(jià)

（一）綜合效益指標(biāo)體系構(gòu)建

地膜覆蓋技術(shù)的綜合效益評(píng)價(jià)是一個(gè)綜合的、受多指標(biāo)評(píng)價(jià)的復(fù)雜問題，在評(píng)價(jià)指標(biāo)設(shè)計(jì)時(shí)，本文遵循科學(xué)性、合理性、可得到性和易操作的原則，依據(jù)層次分析法的特點(diǎn)，建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。在閱讀大量相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上［10－12］，反復(fù)征求領(lǐng)域內(nèi)專家構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，具體由目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和指標(biāo)層構(gòu)成，其中準(zhǔn)則層涉及經(jīng)濟(jì)效益、技術(shù)效益和生態(tài)效益，指標(biāo)層則由11個(gè)指標(biāo)組成（見表3）。

表3使用不同類型地膜棉花種植的綜合效益指標(biāo)體系

（二）指標(biāo)權(quán)重確定

根據(jù)不同類型地膜使用棉花種植綜合效益評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，采用層次分析法確定指標(biāo)權(quán)重。首先，根據(jù)表3中的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系建立了如下指標(biāo) 集 ：A ＝｛B1，B2，B3｝、B1＝｛B11，B12，B13，B14｝、B2＝｛B21，B22，B23，B24｝、B3＝｛B31，B32，B33｝，同 一 層 次 上的各元素相對(duì)于上一層次元素的重要性，利用（1～9）EM法［13］對(duì)各層次內(nèi)部的兩兩指標(biāo)進(jìn)行重要值評(píng)判，客觀地綜合多位專家經(jīng)驗(yàn)與判斷，分別構(gòu)造兩兩相比較的判斷矩陣，采用方根法計(jì)算各判斷矩陣的最大特征值及特征向量，得到各指標(biāo)權(quán)重［13］。以準(zhǔn)則層為例得到以下判斷矩陣，如表4所示。

表4 準(zhǔn)則層判斷矩陣

（1）構(gòu)造判斷矩陣A；

（2）行向量相乘；

（3）新向量中分向量開次方；

（4）向量歸一化；

（5）計(jì)算一致性指標(biāo)CI；

（6）一致性檢驗(yàn)計(jì)算一致性比例CR；

即此判斷矩陣具有可接受的一致性。同理，可計(jì)算B1，B2，B3三個(gè)判斷矩陣中因素的權(quán)重值，經(jīng)一致性檢驗(yàn)可知所計(jì)算出的各自CI，CR。本文只列出權(quán)重向量的計(jì)算結(jié)果，分別為：

（三）模糊評(píng)價(jià)結(jié)果

根據(jù)構(gòu)建的綜合效益評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，向四道河子鎮(zhèn)、新疆農(nóng)墾科學(xué)院和相關(guān)企業(yè)的14位直接從事不同類型地膜試驗(yàn)的技術(shù)專家和管理專家發(fā)放調(diào)查問卷并回收，得到其模糊評(píng)語。以0.008毫米地膜為例，其登記評(píng)價(jià)結(jié)果詳見表5。根據(jù)表中數(shù)據(jù)計(jì)算出使用0.008毫米地膜時(shí)相對(duì)于第一層指標(biāo)各個(gè)的模糊評(píng)語Qi［14］，計(jì)算結(jié)果如下：

根據(jù)下頁表5，得到各指標(biāo)層次的模糊等級(jí)評(píng)價(jià)矩陣 R1，R2，R3。

運(yùn)用模型M（·，⊕）進(jìn)行一級(jí)指標(biāo)的模糊綜合評(píng)價(jià)：

Qi則為整體評(píng)價(jià)評(píng)語對(duì)于模糊指標(biāo)Bi的整體評(píng)語，將各個(gè)Qi合稱為一個(gè)Bi×V上的模糊矩陣R。二級(jí)指標(biāo)模糊綜合評(píng)價(jià)為：

得到0.008毫米地膜綜合效益評(píng)價(jià)的總得分為：

表5 0.008毫米地膜綜合效益評(píng)價(jià)指標(biāo)等級(jí)結(jié)果表

同理得出0.01毫米地膜和可降解膜的綜合效益評(píng)價(jià)總得分：

由此可得出，三種地膜中0.01毫米地膜的綜合效益評(píng)價(jià)的總得分最高，即0.01毫米地膜使用效果最優(yōu)。

五、結(jié)論與建議

（一）結(jié)論

本文基于沙灣縣四道河子鎮(zhèn)20戶農(nóng)戶的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析了 0.008 毫米、0.01 毫米和可降解膜三種類型地膜對(duì)棉農(nóng)種植收益的影響，研究發(fā)現(xiàn)使用0.008mm和0.01毫米地膜的農(nóng)戶棉花畝均收益相差無幾，而在當(dāng)前技術(shù)條件下，使用可降解地膜的收益顯著低于前兩者。進(jìn)一步，運(yùn)用AHP和模糊評(píng)價(jià)法對(duì)不同類型地膜的經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益和技術(shù)效益進(jìn)行綜合比較分析發(fā)現(xiàn)，0.01毫米地膜產(chǎn)生的綜合效益最優(yōu)，依次是0.008毫米地膜和可降解地膜，且當(dāng)前可降解地膜降解技術(shù)仍有較大提升空間。

（二）政策建議

基于上述研究結(jié)論，本文認(rèn)為應(yīng)從以下幾方面加強(qiáng)農(nóng)田白色污染的綜合治理：

1.加強(qiáng)宣傳力度，提升農(nóng)戶對(duì)白色污染危害性的認(rèn)知。讓農(nóng)戶知曉其是殘膜污染的制造者，也是殘膜污染受害者，通過電視、互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)等多種現(xiàn)代化手段向農(nóng)戶宣講殘膜污染的危害，使農(nóng)戶認(rèn)識(shí)到殘膜污染治理的重要性和緊迫性，引導(dǎo)農(nóng)戶積極投身于殘膜污染治理的主戰(zhàn)場(chǎng)。

2.嚴(yán)格貫徹相關(guān)法規(guī)，推廣使用加厚地膜。應(yīng)繼續(xù)堅(jiān)持農(nóng)業(yè)部《農(nóng)膜回收行動(dòng)方案》規(guī)定［15］，推動(dòng)地膜新國家標(biāo)準(zhǔn)頒發(fā)實(shí)施，0.01毫米加厚地膜在全疆全覆蓋。通過厚度的增加，提高拉扯強(qiáng)度和斷裂伸長率，從源頭保障地膜的可回收性。

3.要建立完善的地膜回收體系，促進(jìn)殘膜的資源化利用。健全涵蓋地膜拾撿、回收、資源化再利用等環(huán)節(jié)的廢舊農(nóng)膜利用回收網(wǎng)絡(luò)體系，初步形成廢舊農(nóng)膜回收利用的市場(chǎng)化機(jī)制，強(qiáng)化行政推動(dòng)和監(jiān)管制度。

4.應(yīng)加大可降解地膜的研發(fā)力度，集中科研力量，著力解決存在地表覆蓋部分與埋土部分降解誘導(dǎo)期不同步、降解不完全或者理化性能較差等問題，全面提升可降解地膜的理化性能。

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