摘要:針對(duì)降雨量不確定性導(dǎo)致農(nóng)機(jī)合作社配置收割機(jī)的數(shù)量和類型較為困難的問(wèn)題，以蚌埠市的一個(gè)農(nóng)機(jī)合作社覆蓋的稻麥輪作區(qū)域?yàn)檠芯繉?duì)象，擬合降雨量和潮濕耕地（只能由履帶式收割機(jī)進(jìn)行收割的耕地）比例的函數(shù)關(guān)系，采用１９８７—２０１６年每年１０月份研究地區(qū)的降雨量數(shù)據(jù)仿真新的降雨量，并利用蒙特卡洛仿真方法優(yōu)化收割機(jī)的配置方案，分析降雨不確定情形下農(nóng)機(jī)合作社的收割機(jī)類型與數(shù)量的最優(yōu)配置。結(jié)果表明：該區(qū)域的降雨量與潮濕耕地比例呈現(xiàn)Ｌｏｇｉｓｔｉｃ分布，收割機(jī)的最優(yōu)配置為，履帶收割機(jī)和輪式收割機(jī)的數(shù)量均為１４輛，最小收割總成本為７２５．５７萬(wàn)元；隨著履帶收割機(jī)價(jià)格的降低，農(nóng)機(jī)合作社應(yīng)對(duì)降雨量不確定的能力顯著增加。據(jù)此認(rèn)為不同稻麥輪作區(qū)域有必要對(duì)降雨量和潮濕耕地比例的函數(shù)關(guān)系進(jìn)行估算，同時(shí)針對(duì)該地區(qū)水稻收割期降雨量的特點(diǎn)制定合理的農(nóng)機(jī)補(bǔ)助策略，從而幫助農(nóng)機(jī)合作社應(yīng)對(duì)潛在風(fēng)險(xiǎn)。

　　關(guān)鍵詞:收割機(jī)；收割機(jī)多類型配置；Ｌｏｇｉｓｔｉｃ；降雨量；蒙特卡洛

　　農(nóng)業(yè)聯(lián)合收割機(jī)機(jī)型與數(shù)量的合理配置是農(nóng)機(jī)合作社抵御風(fēng)險(xiǎn)的重要手段。水稻收割期前的不確定降雨量經(jīng)常導(dǎo)致水稻的最佳收割時(shí)間產(chǎn)生變化，進(jìn)而影響水稻產(chǎn)量［１－２］。如２０１６年１０月蚌埠地區(qū)的降雨量明顯高于往年１０月份，因此土壤含水量較高，大量稻田無(wú)法利用ＦｏｔｏｎＬｏｖｏｌＧＥ２０Ｄ等輪式收割機(jī)收割，而配置較多數(shù)量的Ｋｕｂｏｔａ４ＬＺ－４（ＰＲＯ９８８Ｑ）等履帶式收割機(jī)的農(nóng)機(jī)合作社則可以較快的完成水稻收割。此情形下，科學(xué)的選擇收割機(jī)數(shù)量與類型是解決這一問(wèn)題的關(guān)鍵，而收割機(jī)數(shù)量和類型的配置又存在成本最小化約束［３］，因此，在降雨量不確定情形下，收割機(jī)機(jī)型與數(shù)量的最優(yōu)決策可以在整體上削弱降雨量對(duì)農(nóng)機(jī)合作社收割水稻的影響。

　　１研究方法

　　１．１收割機(jī)配置影響因素分析

　　農(nóng)作物收割過(guò)程中收割機(jī)的選擇受到多方面因素的影響，如收割機(jī)的固定成本、類型、運(yùn)營(yíng)成本、收割速度等。胡建雄對(duì)衡陽(yáng)地區(qū)影響水稻收割機(jī)配置選擇的因素進(jìn)行分析，認(rèn)為固定成本、運(yùn)營(yíng)成本等是影響收割機(jī)配置的主要因素［３］。由于不同地區(qū)的作物品種和降雨量差異較大，影響水稻收割機(jī)選擇的因素也存在差異。本研究通過(guò)對(duì)蚌埠地區(qū)的實(shí)際調(diào)研發(fā)現(xiàn)，該地區(qū)為稻麥輪作區(qū)域，收割機(jī)主要為２種類型，履帶式和輪式。２類收割機(jī)均可收割小麥和水稻，但部分潮濕稻田只能由履帶收割機(jī)收割；影響收割配置的因素分別為：收割機(jī)固定成本、運(yùn)營(yíng)成本、收割速度、收割機(jī)類型（履帶式和輪式）、外包收割成本。在本研究的仿真模型中，將考慮這５個(gè)因素對(duì)收割機(jī)配置的影響。

　　１．２仿真模型構(gòu)建

　　在本研究中，小麥在成熟后可以被輪式收割機(jī)和履帶式收割機(jī)收割，由于降雨所導(dǎo)致的土壤較為潮濕的稻田不能被輪式收割機(jī)收割，其余的稻田則可以被２種收割機(jī)共同收割。只能夠被履帶式收割機(jī)收割的稻田面積與該地區(qū)每年１０月份的降雨量存在直接關(guān)系，這是由于蚌埠地區(qū)水稻于每年１０月底—１１月初收割。１０月份降雨量越多，水稻田的土壤濕度則越大，只能夠被履帶收割機(jī)收割的稻田面積越大。當(dāng)農(nóng)機(jī)合作社配置的收割機(jī)在收割周期內(nèi)無(wú)法完成收割時(shí)，可以選擇將未收割的耕地外包收割。小麥?zhǔn)崭钸^(guò)程中不需要考慮天氣的影響，即履帶式收割機(jī)和輪式收割機(jī)都可以進(jìn)行收割。由于本研究的模型無(wú)法完全準(zhǔn)確的反應(yīng)實(shí)際情況，因此采用部分假設(shè)：

　　１）收割機(jī)收割作物的速度恒定，相同類型的收割機(jī)在收割一種作物時(shí)其收割速度恒定。

　　２）收割機(jī)的使用壽命為１０年，即每輛收割機(jī)的使用年限為１０年。

　　２結(jié)果與分析

　　２．１潮濕耕地面積的概率密度函數(shù)模擬驗(yàn)證

　　本研究以安徽省懷遠(yuǎn)縣唐集鎮(zhèn)華光村的一個(gè)農(nóng)機(jī)合作社為研究對(duì)象，該合作社覆蓋的耕地面積為６５５．７ｈｍ２，位于東經(jīng)１１６．９８２～１１６．９６５°，北緯３２．８１０～３２．８１９°。在本研究的仿真中潮濕耕地面積比例的大小與該地區(qū)１０月份的降雨量相關(guān)，降雨量的大小決定了潮濕耕地面積的比例。因此降雨量與潮濕耕地面積比例的關(guān)系的精確性直接影響仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性。為了獲得降雨量和潮濕耕地面積比例的關(guān)系，本研究在農(nóng)機(jī)合作社覆蓋的３４戶農(nóng)戶進(jìn)行問(wèn)卷統(tǒng)計(jì)，調(diào)查內(nèi)容為２０１０—２０１６年潮濕耕地面積比例，其中有效統(tǒng)計(jì)結(jié)果為３１份。通過(guò)對(duì)不同農(nóng)戶的調(diào)查結(jié)果估計(jì)出不同年份潮濕耕地面積比例，對(duì)照不同年份降雨量的大小，得出降雨量與潮濕耕地面積比例的觀測(cè)值。利用研究區(qū)域２０１０—２０１６年每年１０月份的降雨數(shù)據(jù)擬合出降雨量與潮濕耕地面積比例的函數(shù)關(guān)系（擬合工具為ＳＰＳＳ２０．０），擬合優(yōu)度指標(biāo)Ｒ２＝０．９８６，表明擬合效果較好（圖２）。根據(jù)《安徽統(tǒng)計(jì)年鑒》［２３］及蚌埠氣象網(wǎng)獲得蚌埠市２０１２—２０１６年每年１０月份降雨量分別為２．７、８．７、３９．４、２４．０和２３１．２ｍｍ，根據(jù)擬合的降雨量與潮濕耕地面積比例的函數(shù)關(guān)系，得出潮濕耕地比例的值為３％、１％、３３％、４％和９４％。

　　2．２降雨分布模擬

　　降雨量的隨機(jī)波動(dòng)使得常見(jiàn)的概率分布無(wú)法對(duì)其進(jìn)行準(zhǔn)確描述。在研究降雨量的隨機(jī)過(guò)程中已有研究采用頻率代替概率的方法對(duì)其進(jìn)行模擬［４，６］。本研究利用１９８７—２０１６年每年１０月份蚌埠地區(qū)的降雨量［２３］頻數(shù)分布構(gòu)造降雨量分布函數(shù)，結(jié)果表明降雨量基本在１００ｍｍ以內(nèi)。為更加準(zhǔn)確的反應(yīng)降雨的頻率分布，以１０ｍｍ為組距，將降雨量分為１１個(gè)組。仿真過(guò)程中，產(chǎn)生的降雨量落在每組的概率由該組的頻數(shù)大小決定，而落在組內(nèi)的降雨量則在組內(nèi)隨機(jī)產(chǎn)生。圖３１９８７—２０１６年每年１０月份蚌埠市降雨量觀測(cè)值Ｆｉｇ．３ＯｂｓｅｒｖｅｄｒａｉｎｆａｌｌｓｉｎＢｅｎｇｂｕｏｎＯｃｔｏｂｅｒｄｕｒｉｎｇ１９８７－２０１６表１１９８７—２０１６年每年１０月份蚌埠市降雨量及相對(duì)頻率Ｔａｂｌｅ１ＲａｉｎｆａｌｌａｎｄｒｅｌａｔｉｖｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｉｎＢｅｎｇｂｕｏｎＯｃｔｏｂｅｒｄｕｒｉｎｇ１９８７－２０１６序號(hào)Ｏｒｄｅｒ降雨量分組／ｍｍＲａｉｎｆａｌｌｇｒｏｐｉｎｇ頻數(shù)Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ１０～１０５２＞１０～２０３３＞２０～３０４４＞３０～４０６５＞４０～５０４６＞５０～６０１７＞６０～７０２８＞７０～８００９＞８０～９０２１０＞９０～１００１１１＞１００２２．３收割機(jī)配置計(jì)算仿真模型參數(shù)設(shè)置如下：０．０６７ｈｍ２小麥外包收割成本為５０元，每０．０６７ｈｍ２水稻外包收割成本１００元。自有收割機(jī)收割小麥運(yùn)營(yíng)成本為２２５元／ｈｍ２，自有收割機(jī)收割水稻運(yùn)營(yíng)成本３７５元／ｈｍ２；履帶式收割機(jī)價(jià)格為２５萬(wàn)元／臺(tái)，輪式收割機(jī)價(jià)格１０萬(wàn)元／臺(tái)；履帶式收割機(jī)收割水稻的速度為２ｈｍ２／ｄ，履帶收割機(jī)收割小麥速度３．３ｈｍ２／ｄ，輪式收割機(jī)收割水稻速度３．３ｈｍ２／ｄ，輪式收割機(jī)收割小麥速度６ｈｍ２／ｄ；水稻收割周期１３ｄ，小麥?zhǔn)崭钪芷冢担洌凰拘←湻N植面積均為６５５．７ｈｍ２。為了確定仿真重復(fù)次數(shù)，通過(guò)對(duì)仿真模型進(jìn)行試驗(yàn)性仿真，次數(shù)為２００次，均值為７２６．６５萬(wàn)元，標(biāo)準(zhǔn)差５０．８９萬(wàn)元。在本研究中，要求有９９％以上的把握將誤差控制在１０００元以內(nèi)，依據(jù)式（４），仿真重復(fù)次數(shù)為１４５１次，即Ｎ＝１４５１。根據(jù)２．１和２．２節(jié)，ａ１１＝ｆ（Ｒ）ａ２，其中，Ｒ為降６２１。

　　３結(jié)論

　　在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，降雨量的不確定性易給農(nóng)業(yè)帶來(lái)實(shí)質(zhì)性影響和潛在威脅。我國(guó)地域遼闊，不同區(qū)域作物的種植和降雨量存在較大差異，研究某一特定區(qū)域的收割機(jī)配置更具有針對(duì)性。本研究以蚌埠地區(qū)稻麥輪作系統(tǒng)的一個(gè)農(nóng)機(jī)合作社為例，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，該地區(qū)潮濕耕地的比例和降雨量呈現(xiàn)Ｌｏｇｉｓｔｉｃ分布。由于不同地區(qū)的地勢(shì)和降雨量不同，其收割時(shí)期的稻田土壤濕度也不盡相同，因此需要對(duì)不同區(qū)域的潮濕耕地比例和降雨量的關(guān)系進(jìn)行擬合。

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　　何朋飛李靜＊