響水鎮(zhèn)農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究

孫承志 羅慧瓊 王婉 陸鵬

[摘要]優(yōu)化玉米種植結(jié)構(gòu)是合理安排農(nóng)業(yè)資源、提高玉米有效供給的需要，同時(shí)也是提高種植收入，實(shí)行可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的需要。研究在243份問卷調(diào)查的基礎(chǔ)上，采用多目標(biāo)模糊優(yōu)化模型，以面積、水量與勞動(dòng)力為約束條件建立種植結(jié)構(gòu)目標(biāo)函數(shù)，最后利用線性規(guī)劃法求解計(jì)算出效益最大時(shí)的種植結(jié)構(gòu)。研究發(fā)現(xiàn)適當(dāng)縮減玉米種植面積，擴(kuò)大西紅柿種植面積是提高農(nóng)民收入的最佳選擇，并指出勞動(dòng)力不足是當(dāng)前制約種植結(jié)構(gòu)優(yōu)化的主要原因。研究將農(nóng)戶意愿、自然條件與種植水平等綜合因素考慮在內(nèi)，提高了研究結(jié)論的可操作性，彌補(bǔ)了響水鎮(zhèn)玉米種植結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究的空白，對(duì)調(diào)整種植結(jié)構(gòu)等相關(guān)政策的研究具有重要的參考意義。

[關(guān)鍵詞]種植結(jié)構(gòu);農(nóng)作物;多目標(biāo)優(yōu)化

[中圖分類號(hào)]F344.5

[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A

響水鎮(zhèn)作為玉米優(yōu)勢(shì)產(chǎn)區(qū)和重點(diǎn)產(chǎn)區(qū)，長(zhǎng)期以來以玉米種植為主，隨著收儲(chǔ)制改革的推進(jìn)和農(nóng)業(yè)技術(shù)傳播的加速，當(dāng)?shù)剞r(nóng)民利用區(qū)位優(yōu)勢(shì)追求更大收益的意愿日益增強(qiáng)。目前，響水鎮(zhèn)部分農(nóng)戶已經(jīng)具備調(diào)整種植結(jié)構(gòu)的需求和能力，且該地也已出現(xiàn)了種植結(jié)構(gòu)調(diào)整的現(xiàn)象。然而.該種植結(jié)構(gòu)發(fā)展趨勢(shì)是否具備合理性？究竟什么樣的種植結(jié)構(gòu)能帶來最大綜合效益？種植結(jié)構(gòu)調(diào)整又是否會(huì)影響糧食供給？這些問題對(duì)種植結(jié)構(gòu)優(yōu)化的研究提出了要求。

關(guān)于種植結(jié)構(gòu)優(yōu)化的研究多是基于經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益的綜合考量，有合理性，但忽略了農(nóng)戶的主觀需求和種植經(jīng)驗(yàn)，缺乏一定的實(shí)用性，難以落實(shí)到實(shí)踐中。因此，本文將在已有研究的基礎(chǔ)上，適當(dāng)考慮農(nóng)戶意愿及其實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，使研究結(jié)果更能反應(yīng)農(nóng)戶實(shí)際意愿與現(xiàn)實(shí)情況，更能代表農(nóng)戶訴求，從而提高研究的實(shí)用性和可行性。

1文獻(xiàn)綜述

農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革使農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)優(yōu)化的研究受到更多關(guān)注。劉效珍指出農(nóng)業(yè)的種植結(jié)構(gòu)調(diào)整是農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的主要目的之一。崔寧波和張正巖在對(duì)黑龍江省鐮刀灣地區(qū)的玉米種植現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)查時(shí)發(fā)現(xiàn)，直接減少耕地面積而不進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整的行為并不利于家庭總收入的改善。謝冬梅和汪希成針對(duì)玉米供給側(cè)改革指出，如果盲目進(jìn)行種植結(jié)構(gòu)調(diào)整，長(zhǎng)期下去必將影響玉米調(diào)配機(jī)制，出現(xiàn)供不應(yīng)求的混亂局面。

種植結(jié)構(gòu)優(yōu)化的研究廣泛使用線性規(guī)劃模型，即通過把各種可能的生產(chǎn)函數(shù)和給定的各種要素系統(tǒng)地組織在一起，用數(shù)學(xué)方法寫成約束條件，同時(shí)選取關(guān)鍵指標(biāo)，從而使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化問題成為在一組約束條件上求關(guān)鍵指標(biāo)極大值（或極小值）的數(shù)學(xué)方法。指標(biāo)的選取以產(chǎn)量和收益為主，以體現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要素的高效利用。余曉洋、田帥在研究“鐮刀彎”地區(qū)糧食產(chǎn)量與結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)變化過程時(shí)，采用基期與報(bào)告期的糧食產(chǎn)量作為關(guān)鍵指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的經(jīng)濟(jì)效果，指出張家口市昆明市具有良好的種植潛力，應(yīng)該繼續(xù)擴(kuò)大水稻的種植面積。張?jiān)合肌⑶涝谘芯哭r(nóng)作物與藥材的最優(yōu)種植結(jié)構(gòu)時(shí)，選擇以甘肅岷縣農(nóng)戶種植的年收益為指標(biāo)，探究出影響作物間最優(yōu)種植結(jié)構(gòu)的因素主要包括信息渠道、土地特征與社會(huì)化服務(wù)程度[5]。采用經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)可以使結(jié)構(gòu)優(yōu)化的經(jīng)濟(jì)效果更加直觀的體現(xiàn)出來，從而不斷調(diào)整各生產(chǎn)要素的投入，達(dá)到各要素規(guī)模遞增的效果。

多目標(biāo)優(yōu)化模型可將更多影響因素考慮在內(nèi)，在實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)兼顧生態(tài)、社會(huì)等方面的效益，使得結(jié)果更具有可操作性。陳守煜等考慮到作物的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益等方面存在模糊性和過渡性，將線性規(guī)劃模型中加入了模糊數(shù)學(xué)研究方法，提出了種植結(jié)構(gòu)多目標(biāo)模糊優(yōu)化模型與方法，使作物種植結(jié)構(gòu)優(yōu)化更貼近現(xiàn)實(shí)。馬建琴、邱林采用多目標(biāo)優(yōu)化配置模型，以河南省寧陵縣耕地條件為例，得出了在沒有外來飲水條件下冬小麥、春播棉與夏玉米的最優(yōu)種植產(chǎn)量。張珊、譚倩通過建立多目標(biāo)模糊可信性優(yōu)化模型（MFCP），定量分析不同目標(biāo)在農(nóng)業(yè)發(fā)展中的權(quán)重，將甘肅省武威市按照優(yōu)化后的方案進(jìn)行規(guī)劃，得出應(yīng)擴(kuò)大小麥、蔬菜、瓜類種植面積以達(dá)到區(qū)域綜合效益最優(yōu)的結(jié)論。

約束條件的選擇應(yīng)該根據(jù)當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要矛盾或特點(diǎn)做到因地制宜。在河套地區(qū)水資源極其匱乏的條件下，王雷明采用水資源作為約束條件，以得出兼顧經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)效益條件下的最優(yōu)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)，小麥、玉米、油料作物的種植面積較優(yōu)化前都有較大幅度的降低。在對(duì)成都進(jìn)行水稻種植結(jié)構(gòu)研究時(shí)，針對(duì)成都市麥（油）茬規(guī)模化水稻生產(chǎn)中存在的勞動(dòng)力逐年減少與水稻規(guī)?；娣e擴(kuò)張間的矛盾、種植時(shí)間與種植收益間的矛盾、成本與收益間的矛盾，結(jié)合水稻直播、機(jī)插、手插的優(yōu)缺點(diǎn)，孫加威、閻洪等以不同播種方式對(duì)應(yīng)面積、資金成本、勞動(dòng)力和時(shí)間消耗成本為約束條件求出生產(chǎn)結(jié)構(gòu)最優(yōu)狀況，該最優(yōu)解符合全部約束條件。

大量學(xué)者對(duì)種植結(jié)構(gòu)優(yōu)化問題進(jìn)行了探討，但研究成果更多突出對(duì)模型本身的研究，而缺乏實(shí)際數(shù)據(jù)的調(diào)查，這使結(jié)果缺乏可行性與實(shí)際操作的可能性。

2數(shù)據(jù)來源與描述性分析

2.1數(shù)據(jù)來源

本文以吉林省公主嶺市響水鎮(zhèn)為研究對(duì)象進(jìn)行問卷調(diào)查，調(diào)查內(nèi)容主要包括農(nóng)戶基本信息、農(nóng)戶玉米人力、資本、土地投入和總產(chǎn)出、總收入等方面。本次調(diào)查對(duì)響水鎮(zhèn)二十個(gè)大隊(duì)采取隨機(jī)抽樣、一對(duì)一問答的方式進(jìn)行，共發(fā)放問卷250份，實(shí)際回收問卷248份，其中回收有效問卷243份，有效問卷回收率為97.2%。

2.2樣本描述性統(tǒng)計(jì)分析

2.2.1樣本基本特征分析。在響水鎮(zhèn)自然條件與社會(huì)狀況方面，如表1所示，該鎮(zhèn)處于平原地區(qū)，耕地面積廣，降水量適中，農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力較少，人均種植收入水平不高。

在作物種植情況方面，響水鎮(zhèn)農(nóng)戶以玉米種植為主，兼種有西紅柿和辣椒，其中西紅柿經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)最高，其次是辣椒，玉米利潤(rùn)最低。各作物年平均投入和產(chǎn)出如表2所示：

此外，上述三種作物需水量差異較大，其中西紅柿需水量最多，其次是玉米和辣椒。各作物需水量具體情況如表3所示：

在農(nóng)戶經(jīng)驗(yàn)與意愿方面，農(nóng)戶理想化種植結(jié)構(gòu)具有經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)高、種植風(fēng)險(xiǎn)小、技術(shù)要求低三大特點(diǎn)。在調(diào)查中，農(nóng)戶以經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)、種植風(fēng)險(xiǎn)、技術(shù)要求這三大種植結(jié)構(gòu)決策指標(biāo)具體內(nèi)容為依據(jù)對(duì)各指標(biāo)重要性程度進(jìn)行評(píng)分，所得平均分依次為（2.757;2.254; 1.976），表明農(nóng)戶在種植結(jié)構(gòu)決策時(shí)最看重其經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)，該指標(biāo)權(quán)重最大，其次是種植風(fēng)險(xiǎn)，然后才是技術(shù)要求。種植結(jié)構(gòu)決策指標(biāo)重要程度評(píng)分具體情況如表4所示：

5結(jié)論

（1）在充分參考居民種植意愿的情況下，計(jì)算出綜合效益最大的種植結(jié)構(gòu)為玉米11533.3hm2、辣椒0hm2、西紅柿397.7hm2。因此，為進(jìn)一步提高響水鎮(zhèn)居民收入，在生產(chǎn)技術(shù)不變的情況下，繼續(xù)擴(kuò)大西紅柿的種植面積為最優(yōu)選擇，其種植面積最大可達(dá)397.7hm2左右。與此同時(shí)，可適當(dāng)減少玉米種植面積，而辣椒由于種植風(fēng)險(xiǎn)和技術(shù)要求較高，收益性不夠顯著，不是提高收入的最優(yōu)種植選擇。

（2）在已有的種植條件下，農(nóng)戶自發(fā)調(diào)整種植結(jié)構(gòu)不會(huì)威脅糧食安全。雖然西紅柿具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，但其對(duì)技術(shù)、勞動(dòng)力要求較高，且存在較高的銷售風(fēng)險(xiǎn)，響水鎮(zhèn)作為玉米的優(yōu)勢(shì)產(chǎn)區(qū)，必會(huì)始終以玉米種植為主，未來只會(huì)輔種西紅柿等蔬菜以提高農(nóng)戶收入，因此不會(huì)出現(xiàn)玉米供給不足以至威脅糧食安全的問題。

（3）種植結(jié)構(gòu)調(diào)整主要受到勞動(dòng)力的約束。響水鎮(zhèn)存在農(nóng)戶兼業(yè)化和老齡化現(xiàn)象，農(nóng)村勞動(dòng)力不足，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)成產(chǎn)能力和創(chuàng)新性隨之下降。

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[收稿日期]2020-08-07

[基金項(xiàng)目]吉林大學(xué)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計(jì)劃資助項(xiàng)目“供給側(cè)改革下吉林省響水鎮(zhèn)玉米種植規(guī)模測(cè)算和結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究”（285）。

[作者簡(jiǎn)介]孫承志（1962-），男，山東威海人，教授，研究方向：戰(zhàn)略規(guī)劃與運(yùn)營(yíng)管理、涉農(nóng)企業(yè)管理、農(nóng)產(chǎn)品物流與供應(yīng)鏈管理;羅慧瓊（1999-），女，重慶萬州人，本科生;王婉（1998-），女，河南許昌人，本科生;陸鵬（1999-），男，云南文山人，本科生。