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摘要：为提升水稻机械化作业水平，实现机具的合理选择与配备，调查使用较广泛的水稻机具技术参数与经济参数，建立育秧播种、整地、插秧、收获机具的作业费用数学模型，分析主要机具的工作效率、作业成本、适宜经营规模，提出水稻机械化生产机具配备方案。
关键词：水稻机械化；数学模型；机具配备；作业费用
中图分类号：S233.71 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2017）09-0029-05
农业机械化作业水平是农业现代化的重要标志，作业机具合理配备是充分发挥农业生产机械化效益的重要条件之一。目前，我国农业机械化正处在加快发展、结构改善、质量提升、领域拓宽的重要阶段，但从总体看，先进适用、技术成熟、安全可靠、节能环保、服务到位的农机装备和技术的有效供给整体不足，机具配套性差、作业规模偏小、作业效率低、作业成本高、不满足节能减排要求等问题阻碍着农机化的发展。为此，以技术经济学中成本理论为基础，对辽宁省现有水稻生产机具进行分析，建立育秧播种、整地、插秧、收获作业机具的作业量与作业费用的数学模型，分析主要机具作业效率，确定主要作业机具作业成本及适宜经营规模，为机具合理选配提供依据。
1 水稻机械化生产模式的建立
1.1 机具作业费用数学模型
2 水稻机械化生产主要机具适宜规模分析
2.1 水稻育秧播种机组
2.1.1 机械作业费用数学模型 选择2种适合辽宁省水稻生产的育秧播种机械，分别为一鸣YM-0819和久保田SR-501C育秧播种机。利用式（5）建立机器费用与年作业量的数学模型，通过调查、统计和计算得出模型中的参数，结果见表1和表2。
根据调查可知，育秧播种的收费标准是3.2万元/hm2，费用直线与曲线（8）和（9）的交点为育秧播种机组的盈亏平衡点（图1）。
2.1.2 最小临界规模 根据最小临界规模确定原则数学模型（6），得出2种育苗播种机最小临界规模Xmin分别为0.145 3和0.170 0。
2.1.3 最大临界规模 最大临界规模的确定原则是数学模型（7），通过调查统计得出2种水稻育秧播种机组的临界规模及费用，结果如表3所示。
由表3可知，一鸣YM-0819育秧播种机年可作业最大规模1.28 hm2，费用3 760.86元/hm2；久保田SR-501C育秧播种机年可作业最大规模1.84 hm2，费用3 094.74元/hm2。
2.2 水稻整地机组
2.2.1 整地作业费用数学模型 选择2种适合辽宁水稻生产的整地机械，分别为1BPQ-220型耙浆平地机和1BPQ-280型耙浆平地机。利用式（5）建立机具费用与年作业量的数学模型，通过调查统计得出模型中的参数，结果见表4和表5。
将表4和表5中的参数代入数学模型（5），得
根据调查可知，水田整地收费标准是825元/hm2，费用直线f2=825元/hm2与曲线（10）和（11）的交点为整地机组的盈亏平衡点（图2）。
2.2.2 最小临界规模 根据最小临界规模确定原则数学模型（6），得出2种整地机具最小临界规模Xmin分别为2.49和3.10。
2.2.3 最大临界规模 根据最大临界规模确定原则数学模型（7），通过调查统计得出水稻整地机组的临界规模及费用，如表6所示。
由表6可知，1BPQ-220水田整地机年可作业最大规模96 hm2，费用118.54元/hm2；1BPQ-280水田整地机年可作业最大规模186 hm2，费用125.50元/hm2。
2.3 水稻插秧机组
2.3.1 插秧作业费用数学模型 选择2种适合辽宁水稻生产的插秧机械，分别为井关PZ80HDE18型插秧机和久保田NSPU68C型插秧机。利用式（5）建立费用与年作业量的数学模型，通过调查统计得出模型中的参数，见表7和表8。
根据调查可知，水田插秧的收费标准是4 350元/hm2，费用直线f3=4 350元/hm2与曲线（12）和（13）的交点为整地机组的盈亏平衡点（图3）。
2.3.2 最小临界规模 根据最小临界规模确定原则数学模型（6），得2种插秧机具最小临界规模Xmin分别为10.31和6.32。
2.3.3 最大临界规模 最大临界规模的确定原则是数学模型（7），通过调查统计获得水稻插秧机组的临界规模及费用，如表9所示。
由表9可知，井关PZ80HDE18水田插秧机年可作业最大规模110.4 hm2，费用591.56元/hm2；久保田NSPU68C水田插秧机年可作业最大规模78.4 hm2，费用551.08元/hm2。
2.4 水稻收割机组
2.4.1 水稻收割作业费用数学模型的建立 选择2种适合辽宁水稻生产的收割机械，分别为井关HF608型收割机和东禾C704G型收割机。利用式（5）建立机器费用与年作业量的数学模型，通过调查统计得出模型中的参数，见表10和表11。
将表10和表11中的参数代入数学模型（5）中，分别得出2种收獲机具的年作业量和作业费用数学模型。
根据调查可知，水田收获的收费标准是3 000元/hm2，费用直线f3=3 000元/hm2与曲线（14）和（15）的交点为收割机组的盈亏平衡点（图4）。
2.4.2 最小临界规模 根据最小临界规模确定原则数学模型（6），得出2种收获机具最小临界规模Xmin分别为22.21和24.80。
2.4.3 最大临界规模 最大临界规模的确定原则是数学模型（7），通过调查统计得出水稻收割机组的临界规模及费用，如表12所示。
由表12可知，井关HF608水田收获机年可作业最大规模为76 hm2，费用1 063.46元/hm2；东禾C704G水田收获机年可作业最大规模88 hm2，费用 1 006.79元/hm2。
3 水稻机械化生产机具配备方案分析
水稻全程机械化生产主要环节所需的机具及其费用见表13。完成666.67 hm2（育秧播种是13.33 hm2）水田作业面积所需的最经济机具配备方案见表14。
4 结论与讨论
以技术经济学成本构成理论为基础，建立水稻机械化生产育秧播种、整地、插秧、收获作业机具的作业成本数学模型，分析主要机具的作业效率、最小和最大临界规模，确定主要作业机具的作业成本及适宜规模。提出666.67 hm2（1万亩）水稻机械化生产配备方案：育秧播种作业环节需要一鸣YM-0819型育秧播种机2台，久保田SR-501C型育秧播种机6台；整地平地环节需要1BPQ-220型耙浆平地机7台，不需要1BPQ-280型耙浆平地机；插秧作业环节需要井关PZ80HDE18型插秧机2台、久保田NSPU68C型插秧機6台；收获作业阶段需要井关HF608收获机3台，以及东风东禾C704G收获机5台。这样配备既可减少机组数量，又可有效降低作业成本，提高作业效率。
本研究确定的水稻机械化主要作业典型机组的作业成本及适宜规模，可以推广应用于不同地区其他机组作业成本分析。典型机组价格和费用是在辽宁省调查的结果，不同地区可能存在差异，因此研究结论仅对辽宁地区典型机组而言，其他地区可以借鉴。
参考文献
[1] 黄光群，韩鲁佳，刘贤，等.农业机械化工程集成技术评价体系的建立[J].农业工程学报，2012，28（16）：74-79.
[2] 宫元娟，周铁，张旭东.玉米机械化生产机具的临界规模及机具配备分析[J].沈阳农业大学学报，2014，45（2）170-174.
[3] 张金文，李忠祥.农机农艺相融合，提高舒兰市水稻生产机械化综合水平[J].吉林农业，2011（8）：150-152.
[4] HE Jin， LI Hong wen， Allen David McHugh， et al. Seed zone properties and crop performance as affected by three no-till seeders for permanent raised beds in arid northwest China[J]. Journal of Integrative Agriculture，2012（10）：1 654-1 664.
[5] 陈志，郝付平，王锋德，等.中国玉米收获技术与装备发展研究[J].农业机械学报，2012，43（12）：44-50.
Abstract： Technical and economic parameters of widely used rice machines were investigated to enhance the level of operation in rice machine and achieve a reasonable choice and equipment for the machines and equipments. A mathematical model of operating costs for raising seedling planting， soil preparation， transplanting and harvester was established， work efficiency， operation cost and suitable operation scale of the main machine were analyzed， and a production mechanization equipment allocation scheme for 666.67 hectares was put forward.
Key words： rice mechanization； mathematical model； machine equiped； operating costs
关键词：水稻机械化；数学模型；机具配备；作业费用
中图分类号：S233.71 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2017）09-0029-05
农业机械化作业水平是农业现代化的重要标志，作业机具合理配备是充分发挥农业生产机械化效益的重要条件之一。目前，我国农业机械化正处在加快发展、结构改善、质量提升、领域拓宽的重要阶段，但从总体看，先进适用、技术成熟、安全可靠、节能环保、服务到位的农机装备和技术的有效供给整体不足，机具配套性差、作业规模偏小、作业效率低、作业成本高、不满足节能减排要求等问题阻碍着农机化的发展。为此，以技术经济学中成本理论为基础，对辽宁省现有水稻生产机具进行分析，建立育秧播种、整地、插秧、收获作业机具的作业量与作业费用的数学模型，分析主要机具作业效率，确定主要作业机具作业成本及适宜经营规模，为机具合理选配提供依据。
1 水稻机械化生产模式的建立
1.1 机具作业费用数学模型
2 水稻机械化生产主要机具适宜规模分析
2.1 水稻育秧播种机组
2.1.1 机械作业费用数学模型 选择2种适合辽宁省水稻生产的育秧播种机械，分别为一鸣YM-0819和久保田SR-501C育秧播种机。利用式（5）建立机器费用与年作业量的数学模型，通过调查、统计和计算得出模型中的参数，结果见表1和表2。
根据调查可知，育秧播种的收费标准是3.2万元/hm2，费用直线与曲线（8）和（9）的交点为育秧播种机组的盈亏平衡点（图1）。
2.1.2 最小临界规模 根据最小临界规模确定原则数学模型（6），得出2种育苗播种机最小临界规模Xmin分别为0.145 3和0.170 0。
2.1.3 最大临界规模 最大临界规模的确定原则是数学模型（7），通过调查统计得出2种水稻育秧播种机组的临界规模及费用，结果如表3所示。
由表3可知，一鸣YM-0819育秧播种机年可作业最大规模1.28 hm2，费用3 760.86元/hm2；久保田SR-501C育秧播种机年可作业最大规模1.84 hm2，费用3 094.74元/hm2。
2.2 水稻整地机组
2.2.1 整地作业费用数学模型 选择2种适合辽宁水稻生产的整地机械，分别为1BPQ-220型耙浆平地机和1BPQ-280型耙浆平地机。利用式（5）建立机具费用与年作业量的数学模型，通过调查统计得出模型中的参数，结果见表4和表5。
将表4和表5中的参数代入数学模型（5），得
根据调查可知，水田整地收费标准是825元/hm2，费用直线f2=825元/hm2与曲线（10）和（11）的交点为整地机组的盈亏平衡点（图2）。
2.2.2 最小临界规模 根据最小临界规模确定原则数学模型（6），得出2种整地机具最小临界规模Xmin分别为2.49和3.10。
2.2.3 最大临界规模 根据最大临界规模确定原则数学模型（7），通过调查统计得出水稻整地机组的临界规模及费用，如表6所示。
由表6可知，1BPQ-220水田整地机年可作业最大规模96 hm2，费用118.54元/hm2；1BPQ-280水田整地机年可作业最大规模186 hm2，费用125.50元/hm2。
2.3 水稻插秧机组
2.3.1 插秧作业费用数学模型 选择2种适合辽宁水稻生产的插秧机械，分别为井关PZ80HDE18型插秧机和久保田NSPU68C型插秧机。利用式（5）建立费用与年作业量的数学模型，通过调查统计得出模型中的参数，见表7和表8。
根据调查可知，水田插秧的收费标准是4 350元/hm2，费用直线f3=4 350元/hm2与曲线（12）和（13）的交点为整地机组的盈亏平衡点（图3）。
2.3.2 最小临界规模 根据最小临界规模确定原则数学模型（6），得2种插秧机具最小临界规模Xmin分别为10.31和6.32。
2.3.3 最大临界规模 最大临界规模的确定原则是数学模型（7），通过调查统计获得水稻插秧机组的临界规模及费用，如表9所示。
由表9可知，井关PZ80HDE18水田插秧机年可作业最大规模110.4 hm2，费用591.56元/hm2；久保田NSPU68C水田插秧机年可作业最大规模78.4 hm2，费用551.08元/hm2。
2.4 水稻收割机组
2.4.1 水稻收割作业费用数学模型的建立 选择2种适合辽宁水稻生产的收割机械，分别为井关HF608型收割机和东禾C704G型收割机。利用式（5）建立机器费用与年作业量的数学模型，通过调查统计得出模型中的参数，见表10和表11。
将表10和表11中的参数代入数学模型（5）中，分别得出2种收獲机具的年作业量和作业费用数学模型。
根据调查可知，水田收获的收费标准是3 000元/hm2，费用直线f3=3 000元/hm2与曲线（14）和（15）的交点为收割机组的盈亏平衡点（图4）。
2.4.2 最小临界规模 根据最小临界规模确定原则数学模型（6），得出2种收获机具最小临界规模Xmin分别为22.21和24.80。
2.4.3 最大临界规模 最大临界规模的确定原则是数学模型（7），通过调查统计得出水稻收割机组的临界规模及费用，如表12所示。
由表12可知，井关HF608水田收获机年可作业最大规模为76 hm2，费用1 063.46元/hm2；东禾C704G水田收获机年可作业最大规模88 hm2，费用 1 006.79元/hm2。
3 水稻机械化生产机具配备方案分析
水稻全程机械化生产主要环节所需的机具及其费用见表13。完成666.67 hm2（育秧播种是13.33 hm2）水田作业面积所需的最经济机具配备方案见表14。
4 结论与讨论
以技术经济学成本构成理论为基础，建立水稻机械化生产育秧播种、整地、插秧、收获作业机具的作业成本数学模型，分析主要机具的作业效率、最小和最大临界规模，确定主要作业机具的作业成本及适宜规模。提出666.67 hm2（1万亩）水稻机械化生产配备方案：育秧播种作业环节需要一鸣YM-0819型育秧播种机2台，久保田SR-501C型育秧播种机6台；整地平地环节需要1BPQ-220型耙浆平地机7台，不需要1BPQ-280型耙浆平地机；插秧作业环节需要井关PZ80HDE18型插秧机2台、久保田NSPU68C型插秧機6台；收获作业阶段需要井关HF608收获机3台，以及东风东禾C704G收获机5台。这样配备既可减少机组数量，又可有效降低作业成本，提高作业效率。
本研究确定的水稻机械化主要作业典型机组的作业成本及适宜规模，可以推广应用于不同地区其他机组作业成本分析。典型机组价格和费用是在辽宁省调查的结果，不同地区可能存在差异，因此研究结论仅对辽宁地区典型机组而言，其他地区可以借鉴。
参考文献
[1] 黄光群，韩鲁佳，刘贤，等.农业机械化工程集成技术评价体系的建立[J].农业工程学报，2012，28（16）：74-79.
[2] 宫元娟，周铁，张旭东.玉米机械化生产机具的临界规模及机具配备分析[J].沈阳农业大学学报，2014，45（2）170-174.
[3] 张金文，李忠祥.农机农艺相融合，提高舒兰市水稻生产机械化综合水平[J].吉林农业，2011（8）：150-152.
[4] HE Jin， LI Hong wen， Allen David McHugh， et al. Seed zone properties and crop performance as affected by three no-till seeders for permanent raised beds in arid northwest China[J]. Journal of Integrative Agriculture，2012（10）：1 654-1 664.
[5] 陈志，郝付平，王锋德，等.中国玉米收获技术与装备发展研究[J].农业机械学报，2012，43（12）：44-50.
Abstract： Technical and economic parameters of widely used rice machines were investigated to enhance the level of operation in rice machine and achieve a reasonable choice and equipment for the machines and equipments. A mathematical model of operating costs for raising seedling planting， soil preparation， transplanting and harvester was established， work efficiency， operation cost and suitable operation scale of the main machine were analyzed， and a production mechanization equipment allocation scheme for 666.67 hectares was put forward.
Key words： rice mechanization； mathematical model； machine equiped； operating costs