楚天舒，賴世宣，韓魯佳，楊增玲

（中國農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，北京 100083）

0 引 言

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，氣候變化、水資源緊缺、土壤退化等問題日益凸顯，給未來農(nóng)業(yè)發(fā)展帶來巨大挑戰(zhàn)，引起社會(huì)各界的廣泛關(guān)注[1-2]。2015年，聯(lián)合國將可持續(xù)農(nóng)業(yè)作為《2030年可持續(xù)發(fā)展議程》的核心內(nèi)容。近年來，農(nóng)業(yè)科學(xué)家們開展大量研究，從資源與環(huán)境[3]、工程[4]等角度提出農(nóng)業(yè)可持續(xù)與綠色發(fā)展思路。定量評價(jià)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程的環(huán)境影響、水資源消耗等，提出優(yōu)化策略，促進(jìn)生產(chǎn)過程減排降耗，已成為國內(nèi)外研究熱點(diǎn)。

目前，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程的環(huán)境影響評價(jià)主要采用碳足跡方法對農(nóng)作物或動(dòng)物生產(chǎn)過程的溫室氣體排放量進(jìn)行定量核算。例如，Eranki等[5]對美國玉米-大豆-燕麥生產(chǎn)模式的碳排放核算發(fā)現(xiàn)，由氮肥輸入導(dǎo)致的土壤N2O排放量較大，建議優(yōu)化氮肥種類與施用量，降低系統(tǒng)碳排放總量。Ronga等[6]分析意大利南部番茄生產(chǎn)模式發(fā)現(xiàn)，殺蟲劑和殺菌劑帶來的碳排放最大，建議選用新的抗病品種和優(yōu)化栽培措施。部分學(xué)者對中國南方水稻生產(chǎn)碳排放核算后提出優(yōu)化氮肥施用量[7]、增施生物炭[8]和提高機(jī)械作業(yè)效率[9]等措施。水足跡方法被大量應(yīng)用于分析農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程的水資源消耗量。Karandish等[10]對伊朗糧食作物水足跡進(jìn)行評估發(fā)現(xiàn)，綠水和藍(lán)水總量為4.3×1010m3，灰水總量為3.0×1010m3，建議調(diào)整水稻和小麥的種植面積與種植區(qū)域。Mekonnen等[11]研究發(fā)現(xiàn)，2016年美國單位動(dòng)物產(chǎn)品水足跡較1960年減少了36%，主要原因是飼料轉(zhuǎn)化率和飼料作物產(chǎn)量的提高。操信春等[12]采用水足跡分析發(fā)現(xiàn)，中國耕地水資源短缺呈現(xiàn)加劇的趨勢。

從上述研究進(jìn)展可知，碳足跡和水足跡方法在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程評價(jià)中已經(jīng)成熟運(yùn)用。而單一方法僅能從一個(gè)方面分析當(dāng)下農(nóng)業(yè)生產(chǎn)情況；若多個(gè)方法聯(lián)合使用，可以同時(shí)獲取農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程的多方面信息，便于研究人員更精準(zhǔn)分析當(dāng)下農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀，提出優(yōu)化思路或方案。并且，當(dāng)前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)已經(jīng)完全進(jìn)入機(jī)械化時(shí)代，如何多角度評價(jià)機(jī)械化生產(chǎn)模式下農(nóng)作物生產(chǎn)現(xiàn)狀也成為迫切需要解決的研究課題。

大豆是中國重要的油料作物，但過度依賴進(jìn)口。輸出先進(jìn)的大豆機(jī)械化生產(chǎn)模式，開發(fā)海外大豆種植潛力，是保障中國大豆供給的一種可行途徑，也符合農(nóng)業(yè)“走出去”發(fā)展戰(zhàn)略。本研究團(tuán)隊(duì)將黑龍江墾區(qū)大豆機(jī)械化生產(chǎn)模式在哈薩克斯坦阿拉木圖州進(jìn)行示范與推廣，以提升哈薩克斯坦大豆機(jī)械化生產(chǎn)水平，擴(kuò)充中國大豆進(jìn)口渠道，降低國際貿(mào)易風(fēng)險(xiǎn)。本研究擬運(yùn)用碳足跡和水足跡方法，以中國黑龍江墾區(qū)和哈薩克斯坦阿拉木圖州的大豆生產(chǎn)為例，嘗試多角度分析與評價(jià)兩地的大豆機(jī)械化生產(chǎn)模式，進(jìn)而提出哈薩克斯坦大豆機(jī)械化生產(chǎn)的優(yōu)化建議，以期為作物機(jī)械化生產(chǎn)的多角度評價(jià)提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究思路

定量評價(jià)農(nóng)作物機(jī)械化生產(chǎn)模式，是優(yōu)化與推廣農(nóng)業(yè)機(jī)械化的基礎(chǔ)。在傳統(tǒng)的機(jī)械化評價(jià)中，主要采用作業(yè)效率、燃油效率等指標(biāo)，分析不同機(jī)械化生產(chǎn)模式的優(yōu)劣，篩選出相對適宜模式，提出發(fā)展建議[13]。隨著農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展口號的提出[4]，如何將農(nóng)業(yè)機(jī)械化生產(chǎn)與綠色發(fā)展有機(jī)結(jié)合成為農(nóng)機(jī)化急需解決的問題。

農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展不僅是產(chǎn)出綠色優(yōu)質(zhì)的農(nóng)產(chǎn)品，同時(shí)需要實(shí)現(xiàn)綠色生產(chǎn)。綠色生產(chǎn)農(nóng)作物本質(zhì)指向?yàn)檗r(nóng)作物機(jī)械化生產(chǎn)過程的環(huán)境影響與資源消耗[3]。因此，結(jié)合農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展的背景與實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，本研究從過程和結(jié)果2個(gè)方面評價(jià)機(jī)械化生產(chǎn)模式，將生產(chǎn)過程綠色、農(nóng)產(chǎn)品高效產(chǎn)出設(shè)為機(jī)械化生產(chǎn)模式的發(fā)展目標(biāo)。在生產(chǎn)過程中，對機(jī)械化帶來的環(huán)境影響與資源消耗進(jìn)行定量核算，評估是否綠色生產(chǎn)；在產(chǎn)出中，分析機(jī)械化帶來的農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量或品質(zhì)改變，評價(jià)是否高效生產(chǎn)。

借鑒系統(tǒng)分析方法[14]，本研究采用碳足跡和水足跡評價(jià)方法，從環(huán)境影響、水資源消耗、產(chǎn)量3個(gè)方面分析與評價(jià)大豆的機(jī)械化生產(chǎn)模式，進(jìn)而核算大豆機(jī)械化生產(chǎn)主要過程（耕整地、種植、田間管理、收獲和秸稈處理）的碳排放與水資源消耗（圖1），使科研人員能綜合分析不同模式評價(jià)結(jié)果的差異，提出機(jī)械化生產(chǎn)改進(jìn)措施。碳足跡評價(jià)結(jié)果表征生產(chǎn)模式對環(huán)境的影響程度；水足跡評價(jià)結(jié)果表征生產(chǎn)模式對水資源的消耗情況；單位面積大豆產(chǎn)量表征生產(chǎn)模式的生產(chǎn)效率。

1.2 研究區(qū)域概況

嫩江農(nóng)場（48°07'N，125°50'E）位于中國東北部，地處小興安嶺南麓向松嫩平原過渡的丘陵漫崗地帶，屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候，夏季降水充沛，冬季干燥少雨，年降水量在450 mm左右，積溫為2 100～2 300 ℃。土壤以黑土為主，富含有機(jī)質(zhì)。

阿曼格迪農(nóng)場（44°57' N，78°04' E）位于哈薩克斯坦東南部，屬于溫帶大陸性氣候，干旱少雨，平原地區(qū)年降水量在300 mm左右，且平均分布在四季，積溫2 500～3 000 ℃。土壤以栗鈣土為主，肥力富足[15]。

1.3 數(shù)據(jù)來源

本研究采用實(shí)地調(diào)研與訪談的方式，分別對2個(gè)農(nóng)場的技術(shù)人員訪談，了解大豆的機(jī)械化生產(chǎn)作業(yè)流程、作業(yè)時(shí)間、農(nóng)機(jī)選配、單產(chǎn)、株高等；查閱農(nóng)場此前的農(nóng)資投入和生產(chǎn)記錄；參觀農(nóng)機(jī)庫。

2018—2019年，本研究團(tuán)隊(duì)3次前往嫩江農(nóng)場調(diào)研。該農(nóng)場農(nóng)作物總播種面積30 105 hm2，其中大豆播種面積17 086 hm2，平均單產(chǎn)2 875 kg/hm2。農(nóng)場有大中型拖拉機(jī)243臺(tái)，谷物聯(lián)合收獲機(jī)43臺(tái)，農(nóng)機(jī)總動(dòng)力為45 433 kW，農(nóng)機(jī)裝備齊全，已實(shí)現(xiàn)大豆生產(chǎn)全程機(jī)械化，其生產(chǎn)模式見圖2a，各生產(chǎn)階段農(nóng)資投入見表1。

2018年1月，本研究團(tuán)隊(duì)前往阿曼格迪農(nóng)場調(diào)研獲取2017年數(shù)據(jù)。該農(nóng)場大豆播種面積為170 hm2，平均單產(chǎn)2 000 kg/hm2。農(nóng)機(jī)主要產(chǎn)自俄羅斯，包括58.84 kW拖拉機(jī)1臺(tái)、88.26 kW拖拉機(jī)2臺(tái)、110.33 kW拖拉機(jī)2臺(tái)和聯(lián)合收割機(jī)1臺(tái)，各機(jī)具使用時(shí)間均超過10 a，存在型號老舊、磨損嚴(yán)重的情況。生產(chǎn)與管理水平較為粗放，如采用玉米播種機(jī)播種大豆、溝渠大水漫灌等，其生產(chǎn)模式與農(nóng)資投入量[16]分別見圖2b和表1。

1.4 研究方法

1.4.1 碳足跡

碳足跡常被用于核算某種農(nóng)牧產(chǎn)品整個(gè)生命周期的碳排放量，主要包括CO2、CH4和N2O三種氣體，并統(tǒng)一轉(zhuǎn)化成當(dāng)量CO2計(jì)算[17]。本研究根據(jù)最新溫室氣體排放清單指南[18]，確定大豆機(jī)械化生產(chǎn)模式的碳足跡核算內(nèi)容為土壤N2O排放和農(nóng)資碳排放（間接碳排放量）（圖1）。其中，土壤N2O排放根據(jù)N2O形成過程分為直接排放和間接排放2部分，農(nóng)資碳排放主要來自化肥、種子、農(nóng)藥、柴油和勞動(dòng)力，具體計(jì)算方法如式（1）。

表1 嫩江農(nóng)場（2018年）和阿曼格迪農(nóng)場（2017年）的農(nóng)資投入量Table 1 Agricultural material inputs in Nenjiang Farm (2018) and Amangel’dy Farm (2017)

式中CFsoy為單位質(zhì)量大豆的碳排放量，kg/kg；CF為大豆機(jī)械化生產(chǎn)過程的碳排放總量，kg/hm2；Y為大豆產(chǎn)量，kg/hm2，根據(jù)調(diào)研結(jié)果，嫩江農(nóng)場和阿曼格迪農(nóng)場大豆的平均產(chǎn)量分別為2 875和2 000 kg/hm2；CFN2O為土壤N2O排放量，kg/hm2；265為N2O的100 a全球增溫潛勢[19]；CFinput為農(nóng)資的產(chǎn)品碳排放量，kg/hm2；CFdirect-N2O為土壤N2O直接排放量，kg/hm2；CFindirect-N2O為N2O間接排放量，kg/hm2；Ni為第i種農(nóng)資的用量，詳見表1；i為農(nóng)資種類，i=1, 2,…, 7，詳見表2；Ecarbon,i為第i種農(nóng)資的碳排放系數(shù)，詳見表2；ESF為施用氮肥導(dǎo)致的土壤N2O直接排放系數(shù)，取1.1×10-2kg/kg[20]；NCR為農(nóng)田秸稈還田輸入的氮質(zhì)量，kg/hm2，由大豆平均產(chǎn)量、草谷比、根冠比、秸稈含氮量計(jì)算而得[18]，嫩江農(nóng)場和阿曼格迪農(nóng)場分別為54.38和39.15 kg；ECR為秸稈還田導(dǎo)致的土壤N2O直接排放系數(shù)，取5×10-3kg/kg[20]；44/28為N與N2O轉(zhuǎn)換系數(shù)；RSN為氮肥以NH3形式揮發(fā)的比例，取21.3%[21]；EATD為NH3揮發(fā)后因大氣氮沉降間接引起的N2O排放的系數(shù)，取5×10-3kg/kg[18]；Rleach為氮淋溶和徑流損失的比例，取12.6%[21]；Eleach為氮淋溶和徑流間接引起的N2O排放的系數(shù)，取1.1×10-2kg/kg[21]。

表2 農(nóng)資的碳排放系數(shù)與水足跡系數(shù)Table 2 Carbon emission factors and water footprint factors of agricultural materials

1.4.2 水足跡

水足跡被用于計(jì)算某種農(nóng)牧產(chǎn)品整個(gè)生命周期中水資源的消耗量[27]。結(jié)合水足跡最新研究進(jìn)展[23]，本研究確定大豆機(jī)械化生產(chǎn)模式的水足跡核算內(nèi)容為直接水足跡和間接水足跡（圖1）。其中，直接水足跡根據(jù)水資源來源分為綠水、藍(lán)水和灰水足跡，間接水足跡主要來自化肥、種子、農(nóng)藥和柴油等農(nóng)資產(chǎn)生的水資源消耗，計(jì)算方法如式（2）。

式中WFsoy為每單位質(zhì)量大豆的水資源消耗量，m3/kg；WF為大豆機(jī)械化生產(chǎn)模式的水資源消耗總量，m3/hm2；WFdirect為直接水資源消耗量，m3/hm2；WFindirect為間接水資源消耗量，m3/hm2；WFgreen為綠水足跡，即有效降水量，m3/hm2；WFblue為藍(lán)水足跡，即從地表或地下抽取的用于灌溉的水資源量，m3/hm2，WFgreen和WFblue由FAO推薦的CROPWAT8.0軟件進(jìn)行計(jì)算。通過輸入相應(yīng)的氣候數(shù)據(jù)、土壤水力性質(zhì)數(shù)據(jù)、作物數(shù)據(jù)，求得WFgreen和WFblue，其中氣候數(shù)據(jù)來自Climatic Research Unit of the University of East Anglia[18]，土壤水力性質(zhì)數(shù)據(jù)來自“高分辨率的世界土壤水力性質(zhì)地圖”[28]，作物數(shù)據(jù)來自實(shí)際生產(chǎn)調(diào)研與文獻(xiàn)[15]；WFgray為灰水足跡，即用于稀釋大豆生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污染所需用水[29]，m3/hm2；α1、α2分別為因地表徑流、地下淋溶導(dǎo)致的N損失比例，阿曼格迪農(nóng)場分別取0.082%、0.675%，嫩江農(nóng)場分別取0.180%、0.442%[30]；Cmax,1、Cmax,2分別為《GB/T14848-2017地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中地表水Ⅴ級、《GB 3838-2002地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中地下水Ⅳ級質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中氮質(zhì)量濃度的最大限值，取2.00×10-3kg/m3和3.63×10-2kg/m3；Cnet,1，Cnet,2分別為地表水、地下水的氮質(zhì)量濃度的本底值，由于缺乏長期觀測值，暫取0 kg/m3；Ewater,i為農(nóng)資的水足跡系數(shù)，詳見表2。

2 結(jié)果與分析

2.1 碳足跡計(jì)算結(jié)果與分析

根據(jù)式（1），計(jì)算嫩江農(nóng)場和阿曼格迪農(nóng)場的大豆機(jī)械化生產(chǎn)的碳足跡分別為0.51和0.52 kg/kg，碳排放總量分別為1 470.14和1 043.94 kg/hm2。雖然阿曼格迪農(nóng)場碳排放總量小于嫩江農(nóng)場，但2個(gè)農(nóng)場的碳足跡卻相近。從嫩江農(nóng)場和阿曼格迪農(nóng)場的大豆機(jī)械化生產(chǎn)的碳排放情況（表3）分析可知，嫩江農(nóng)場和阿曼格迪農(nóng)場的間接碳排放分別為1 122.34和843.94 kg/hm2，主要原因是嫩江農(nóng)場的化肥施用量高于阿曼格迪農(nóng)場。

表3 嫩江農(nóng)場和阿曼格迪農(nóng)場的碳排放Table 3 Carbon emissions of Nenjiang Farm and Amangel’dy Farm kg·hm-2

從表2可知，2個(gè)農(nóng)場在耕整地和種植階段碳排放存在較大差異。在耕整地階段，阿曼格迪農(nóng)場的碳排放量為451.26 kg/hm2，明顯高于嫩江農(nóng)場的碳排放量197.97 kg/hm2；而在種植階段，嫩江農(nóng)場和阿曼格迪農(nóng)場碳排放量分別為707.33和236.70 kg/hm2，嫩江農(nóng)場明顯較高。主要原因是阿曼格迪農(nóng)場使用老舊的玉米播種機(jī)進(jìn)行大豆播種，無法在種植階段同時(shí)進(jìn)行施肥作業(yè)，而是在耕整地階段先施用化肥；而嫩江農(nóng)場選用先進(jìn)的大豆精量播種機(jī)，種植同時(shí)完成施肥作業(yè)。阿曼格迪農(nóng)場種子碳排放215.60 kg/hm2，明顯高于嫩江農(nóng)場132.86 kg/hm2，主要因?yàn)榘⒙竦限r(nóng)場的播種量相對較高。此外，嫩江農(nóng)場化肥施用量高于阿曼格迪農(nóng)場，這也導(dǎo)致嫩江農(nóng)場由肥料施用引起的土壤N2O排放量比阿曼格迪農(nóng)場高73.9%。

2.2 水足跡計(jì)算結(jié)果與分析

根據(jù)式（2），計(jì)算嫩江農(nóng)場和阿曼格迪農(nóng)場的大豆機(jī)械化生產(chǎn)模式生產(chǎn)大豆的水足跡分別為1.82和2.76 m3/kg，水資源消耗總量分別為5 222.79和5 516.19 m3/hm2。阿曼格迪農(nóng)場水足跡和水資源消耗總量均大于嫩江農(nóng)場。從嫩江農(nóng)場和阿曼格迪農(nóng)場的大豆機(jī)械化生產(chǎn)的水資源消耗情況（表4）分析可知，在直接消耗水資源方面，嫩江農(nóng)場和阿曼格迪農(nóng)場存在較大差異。在綠水（有效降水量）部分，嫩江農(nóng)場比阿曼格迪農(nóng)場高112%；而在藍(lán)水（灌溉用水）部分，阿曼格迪農(nóng)場比嫩江農(nóng)場高104%。主要是因?yàn)榘⒙竦限r(nóng)場年降雨量僅為300 mm，且平均分布在四季，而嫩江農(nóng)場年降雨量為450 mm，且主要集中在夏季。這導(dǎo)致阿曼格迪農(nóng)場大豆生長期內(nèi)有效降雨量較小，需要大量灌溉水滿足大豆生長需求。對于灰水部分，嫩江農(nóng)場氮肥施用量比阿曼格迪農(nóng)場高108%，所以灰水量比阿曼格迪農(nóng)場高33%。在間接消耗水資源方面，對于2個(gè)農(nóng)場，柴油均為主要消耗源。

表4 嫩江農(nóng)場和阿曼格迪農(nóng)場的水資源消耗Table 4 Water consumption of Nenjiang Farm and Amangel’dy Farm m3·hm-2

2.3 大豆機(jī)械化生產(chǎn)模式的評價(jià)結(jié)果

根據(jù)調(diào)研結(jié)果可知，嫩江農(nóng)場大豆單產(chǎn)為2 875 kg/hm2，阿曼格迪農(nóng)場大豆單產(chǎn)為2 000 kg/hm2。阿曼格迪農(nóng)場大豆產(chǎn)量低主要是因?yàn)椋?）缺乏大豆良種；2）大豆生育期內(nèi)，機(jī)械化作業(yè)不達(dá)標(biāo)，與農(nóng)藝需求不切合。

兼顧碳足跡、水足跡和產(chǎn)量評價(jià)結(jié)果可知，相較于嫩江農(nóng)場，阿曼格迪農(nóng)場大豆的碳足跡高2.08%，水足跡高51.83%，產(chǎn)量低30.43%。因此，阿曼格迪農(nóng)場大豆機(jī)械化生產(chǎn)模式未來提升重點(diǎn)在于水資源高效利用和產(chǎn)量提高。建議阿曼格迪農(nóng)場采用節(jié)水灌溉技術(shù)，高效利用水資源，提高大豆產(chǎn)量。

從各類農(nóng)資投入角度分析（圖3），2個(gè)農(nóng)場大豆機(jī)械化生產(chǎn)模式的各類農(nóng)資在碳足跡與水足跡評價(jià)結(jié)果中具有較好的一致性。其中，柴油為碳排放與水資源消耗的主要來源，但對水資源消耗影響更大，所占間接水資源消耗量比例均超過54%。種子、氮肥和磷肥次之，均靠近1∶1線，但種子偏向于水資源消耗，氮肥與磷肥偏向于碳排放。而鉀肥、農(nóng)藥和勞動(dòng)力所占比例過低，不作為碳排放和水資源消耗的主要影響因素。因此，柴油、種子、氮肥和磷肥是阿曼格迪農(nóng)場大豆機(jī)械化生產(chǎn)中物資調(diào)控的重點(diǎn)內(nèi)容。

3 討 論

機(jī)械化生產(chǎn)的核心目標(biāo)是提高生產(chǎn)效率，減少損耗，提高作物產(chǎn)量。隨著農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展的實(shí)施推進(jìn)，定量評估作物機(jī)械化生產(chǎn)對產(chǎn)地環(huán)境影響與水資源消耗顯得尤為重要。評估結(jié)果有助于機(jī)械化生產(chǎn)未來向著環(huán)境友好與資源高效利用的方向發(fā)展。本研究以阿曼格迪農(nóng)場和嫩江農(nóng)場的大豆機(jī)械化生產(chǎn)模式為例分析，找出了阿曼格迪農(nóng)場大豆機(jī)械化生產(chǎn)所存在的不足之處。根據(jù)實(shí)地調(diào)研結(jié)果，對2個(gè)農(nóng)場的大豆機(jī)械化生產(chǎn)中存在的問題進(jìn)一步做如下討論分析：

3.1 水資源利用與設(shè)施設(shè)備配套

由于干旱少雨，灌溉需水量較高，水資源高效利用成為阿曼格迪農(nóng)場大豆機(jī)械化生產(chǎn)的重要發(fā)展目標(biāo)。而實(shí)地調(diào)研發(fā)現(xiàn)：首先，農(nóng)民僅憑借生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行灌溉作業(yè)，導(dǎo)致大豆灌溉時(shí)間點(diǎn)選擇不合適，水資源利用效率較低。其次，當(dāng)?shù)刂饕捎脺锨笏啵镩g灌溉溝渠老舊且常年缺乏維護(hù)，導(dǎo)致灌溉效率低下。哈薩克斯坦農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，噴灌和滴灌面積分別占總種植面積的1.45%和0.52%[31]。阿曼格迪農(nóng)場采用溝渠大水漫灌，根據(jù)不同灌溉技術(shù)的灌溉水有效利用效率[32]測算可知，大豆整個(gè)生育時(shí)期需從附近河流取水12 131 m3/hm2。若阿曼格迪農(nóng)場采用噴灌或微灌技術(shù)，取水量分別降低至5 038和4 765 m3/hm2。因此，建議阿曼格迪農(nóng)場采用噴灌等節(jié)水灌溉技術(shù)與設(shè)施設(shè)備，并根據(jù)大豆作物需水規(guī)律進(jìn)行灌溉作業(yè)，提高水資源利用效率，為大豆穩(wěn)產(chǎn)打下良好基礎(chǔ)。

3.2 農(nóng)機(jī)具配套

高性能的農(nóng)機(jī)具是保障機(jī)械化作業(yè)效率與效果的物質(zhì)基礎(chǔ)。但據(jù)2018年實(shí)地調(diào)研發(fā)現(xiàn)：第一，阿曼格迪農(nóng)場使用的農(nóng)機(jī)具較為老舊，如收獲機(jī)等，已達(dá)到報(bào)廢年限，但依舊使用，作業(yè)效率低于嫩江農(nóng)場。從哈薩克斯坦全國尺度來說，使用時(shí)間超過10 a的拖拉機(jī)、收獲機(jī)械和播種機(jī)械數(shù)量分別占各類機(jī)械總量的85%、68%和88%[33]，農(nóng)機(jī)具老舊且缺乏。第二，當(dāng)?shù)厥褂玫拇蠖共シN機(jī)多為玉米播種機(jī)簡易改裝而成，一方面，導(dǎo)致大豆播種量過高，所帶來的碳排放顯著高于嫩江農(nóng)場；另一方面，大豆播種行距達(dá)到70 cm，行間距過寬，播種密度較低，作物群體效應(yīng)不明顯。因此，建議阿曼格迪農(nóng)場配套適宜大豆機(jī)械化生產(chǎn)的先進(jìn)農(nóng)機(jī)具，保障作物科學(xué)生產(chǎn)。

3.3 機(jī)械化作業(yè)與農(nóng)藝需求

科學(xué)的機(jī)械化作業(yè)流程才能滿足大豆生產(chǎn)的農(nóng)藝需求。但實(shí)地調(diào)研發(fā)現(xiàn)：首先，阿拉木圖的大豆種子市場較為混亂，農(nóng)戶選種缺乏技術(shù)指導(dǎo)。其次，阿曼格迪農(nóng)場的除草劑施用時(shí)間不合適，導(dǎo)致除草效果不明顯，進(jìn)而嚴(yán)重影響大豆產(chǎn)量與品質(zhì)。而且，當(dāng)?shù)刂饕捎们锸┗实姆绞绞┯没?，大豆生產(chǎn)季不進(jìn)行追肥作業(yè)，并且缺乏大豆專用肥料，而是使用玉米專用肥料替代，導(dǎo)致大豆所需營養(yǎng)結(jié)構(gòu)不均衡。而嫩江農(nóng)場選用適宜大豆機(jī)械化生產(chǎn)的品種；在植保階段選擇高效噴藥機(jī)，適宜的施用時(shí)間、藥劑種類與量；并且，在施肥階段，合理配比肥料用量，采用種肥與追肥相結(jié)合的施肥方式，保障大豆生長的營養(yǎng)需求。因此，建議阿曼格迪農(nóng)場優(yōu)選適宜機(jī)械化生產(chǎn)的大豆品種，建立大豆機(jī)械化生產(chǎn)的機(jī)械化作業(yè)規(guī)范，滿足大豆生產(chǎn)的農(nóng)藝需求。

在未來的研究中，可結(jié)合農(nóng)田土壤養(yǎng)分平衡、能值分析等系統(tǒng)性評價(jià)方法，多角度解析作物機(jī)械化生產(chǎn)過程中養(yǎng)分資源利用效率、能量流動(dòng)效率等，找出障礙因素與解決方案，提升地區(qū)機(jī)械化生產(chǎn)水平，促進(jìn)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展。

4 結(jié) 論

本研究從碳足跡、水足跡和產(chǎn)量3個(gè)方面對嫩江農(nóng)場和阿曼格迪農(nóng)場的大豆機(jī)械化生產(chǎn)模式進(jìn)行分析與評價(jià)，得到以下結(jié)論：嫩江農(nóng)場大豆機(jī)械化生產(chǎn)模式的碳足跡、水足跡和產(chǎn)量分別為0.51 kg/kg、1.82 m3/kg和2 875 kg/hm2；而阿曼格迪農(nóng)場分別為0.52 kg/kg、2.76 m3/kg和2 000 kg/hm2。相較于嫩江農(nóng)場，阿曼格迪農(nóng)場大豆的碳足跡高2.08%，水足跡高51.83%，產(chǎn)量低30.43%。

因此，阿曼格迪農(nóng)場大豆機(jī)械化生產(chǎn)需以節(jié)水增產(chǎn)為重要發(fā)展目標(biāo)。建議阿曼格迪農(nóng)場更新拖拉機(jī)、谷物收獲機(jī)等老舊機(jī)具，配套大豆精量播種機(jī)；優(yōu)先使用噴灌等節(jié)水灌溉技術(shù)及設(shè)施設(shè)備，減少溝渠大水漫灌；優(yōu)選高產(chǎn)品種，并根據(jù)大豆農(nóng)藝需求，建立大豆機(jī)械化生產(chǎn)作業(yè)規(guī)范。