手机短信技术服务对小麦绿色生产技术应用的影响

付浩然，刘家欢，李静菡，张卫峰

(1.中国农业大学资源与环境学院/中国农业大学国家农业绿色发展研究院，北京 100193; 2.浙江大学环境与资环学院，浙江杭州 310058)

随着人口数量的不断增长，如何满足粮食需求是一个巨大的挑战[1]，而解决这个挑战的核心是缩小产量差[2]。华北平原作为我国冬小麦主产区，其冬小麦产量潜力为6.4～10.2 t·hm-2，而目前实际产量仅为2.4～7.7 t·hm-2[3-4]。有研究指出，对于冬小麦种植管理过程中的整地、施肥时间、施氮量等多项技术措施，农户技术采用率均低于50%，并导致5%以上的产量差[5-6]。其中，技术信息获取途径的匮乏是目前技术采用率低的最主要原因[7]。目前农户获取农业知识的主要渠道是电视和社会群体，其中电视、报纸等大众传媒由于受到环境、资源限制很难及时指导生产人员，亲戚、朋友等社会群体的传播效率低下且准确性不高[8]。虽然技术培训会、农民田间学校、田间观摩等面对面的信息传播精度高、效率优、效果好，但组织成本大、受众范围小，传授的内容主要是通用性内容，针对性不足、及时性不够等劣势也十分明显[9]。因此，探索新型的知识传播途径就显得十分重要。

随着信息时代的到来，移动端信息传播媒体应用越来越广泛[10]。其中，手机短信作为“第五媒体”，由于其接收方便、覆盖面广等特点，能够在第一时间用于指导农业生产，被认为能够较好地解决农业信息服务“最后一公里”问题[11-13]。目前，国内外利用手机短信进行农业服务的研究相对较多，也各有侧重。发达国家主要将手机短信应用于农情监测和灌溉监测的数据采集和数据传输[14-15]。主要的国外发展中国家，如印度已开展探索短信服务对农户生产指导的研究，但其研究重点主要集中于农户是否认可短信服务方式以及农户对哪些类型的短信内容感兴趣[16-18]。

我国从2002年就开始对手机短信指导农业生产进行探索，但主要将其应用于农业信息服务领域[19]。许多学者发现，手机短信在服务过程中具有操作简单、价格便宜、信息传递不受时空限制的优势，很好地实现了技术扩散[20-21]。但其面临的主要问题也较为明显，主要是农户信任问题及技术信息精度问题[19]。因手机信息来源多样，农户对信息发布者的信任程度决定了是否会对信息内容产生质疑。同样，不同地区气候、土壤以及种养殖特点也不同，这就要求所发信息需要根据地区实际现状做出相应调整。尽管近年来各地都相继推出了农业手机短信服务，但其服务效果还没有得到明显体现。究其原因，并非农民不需要信息，而是短信服务的内容还不能贴合农民的实际需要[22]。鉴于目前手机短信内容多为农业通识性信息，对全生育期系统性技术指导鲜有研究，并且对技术服务是否能够解决远距离指导信任问题和解决生产性技术地域变异大、针对性要求高的问题都未见报道。

为了利用手机短信服务覆盖面宽、信息传播效率高的特点，同时提高信息针对性，探究该方式是否可以解决我国农业绿色发展知识性强、地域需求差异大的问题，本研究针对典型小农户生产体系，以冬小麦生产为对象开展了两年试验，以期回答以下问题：(1)手机短信是否适于在小农户生产者中传播生产指导性技术？(2)接受手机短信技术服务的农户能否实现增产？

1 材料和方法

1.1 研究地点及对象

本研究于2017年9月-2019年10月在山东省滨州市阳信县大韩村进行。阳信县地处东经117°15′～117°52′，北纬37°26′～37°43′，主要土壤类型为潮土，是鲁西北平原典型的冬小麦种植区。全县年均气温12.3 ℃，年均日照时数2 704.2 h，年均降水量567.7 mm。

大韩村共有360户农户，各户均种植小麦。根据全村花名册随机抽取55户作为干预对象，所选农户主要为男性，农户的基本信息如表1。对该村55个地块进行取样分析，土壤全氮平均含量1.26 g·kg-1，有机质含量14.2 g·kg-1，有效磷含量57.1 mg·kg-1，速效钾含量153 mg·kg-1，全盐含量0.43 g·kg-1，pH值7.97。

表1 短信服务跟踪农户户主基本信息Table 1 Basic information of tracking farmers by SMS service

1.2 试验设计

本研究在文献总结的基础上，根据阳信县的农业生产现状，总结了该地区目前存在的主要生产问题。如我们发现该地区大部分农户使用的基肥配方不科学，农户采用的基肥配方达二十余种，其中仅有1/3左右为适宜配方；很多农户都不进行播后镇压，导致麦田出苗不全；农户播量偏大，每公顷平均达到285 kg，远高于绿色生产推荐的10～12 kg播量。这些生产问题中的大部分是由农户缺乏相应的科学知识导致的。为此，本研究与山东农科院合作，结合山东地区最优技术规程，同时咨询阳信当地相关专业人员意见，设计了绿色生产技术知识体系，并将该体系的主要技术内容转化成10条短信信息，具体内容如表2所示。在大韩村内随机选取从事冬小麦生产的55名农户作为信息服务对象，提前调查获取农户家庭决策者的手机号，并将其小麦种植的最大地块作为定位跟踪地块，在相应生产管理前的3～15 d，将技术关键信息发送给农户。在短信发送前，分别于小麦苗期、越冬期、返青期和拔节期实地调查地块苗情和病虫草害发生情况，并据此调整每位农户的短信发送细节。如发送春季水肥短信时会根据地块实际苗情是壮苗、一类苗、二类苗或弱苗，给每一位农户发送适合其地块的管理方案。实地调查的具体指标主要有小麦返青前的单位面积茎数、冬前和春季田间杂草类型及发生程度、拔节后期病虫害发生类型及程度。在农户进行田间管理后，采取入户调研和田间调查的方式对农户短信查看情况和田间管理方式进行统计。

1.3 短信服务内容设计

本研究根据冬小麦全生育期10项技术环节的主要生产问题，设计了短信发送的关键内容，这些内容主要以提供知识并告知如何进行科学管理为主。发送内容包括跟踪地块适宜品种清单、跟踪地块适宜底肥配方及用量、地区高发病虫害及拌种药剂推荐、地区适宜播期及播期播量匹配、镇压作用及注意事项、冬前地块杂草发生情况及适宜药剂成分和防治注意事项、冬季灌溉作用及灌溉时间、春季地块苗情及灌溉时间和追肥类型及用量、春季地块杂草发生情况及防治措施、拔节期地块病虫害发生情况及防治措施和一喷三防喷药类型、防治时间及药剂成分推荐。

一些环节的管理方式需要根据地块实际状况确定，其中本研究基于地块实际确定的信息内容如下：①根据不同地块的灌排条件、盐碱情况及土壤地力，确定适于该地块的小麦品种清单；②根据不同地块的土壤基础养分指标，确定适于地块的肥料配方；③根据不同地块冬前杂草发生情况，确定适用不同地块的药剂；④根据不同地块的返青期苗情，确定适于地块的春季水肥管理时间段；⑤根据不同地块的春季实际田间杂草发生情况，确定适于地块的药剂类型；⑥根据不同地块拔节期实际田间病虫害情况，确定适于地块的药剂成分。

1.4 短信发送方式

本研究采用上海助通信息科技有限公司开发的SMS行业管理系统进行批量短信发送(图1)。首先，将农户姓名、电话及要发送的内容通过 Excel 2016的IF函数及相关语句进行编辑和整理(图2)，随后将文件转换成Excel 97-2003工作簿，上传至SMS行业管理系统。为了提高短信服务的可信度和效率，特别开展了以下工作：①为提高信任度，信息发送者名称定为“中国农业大学”；②为便于农户更好地了解短信内容，每条短信在开头部分提供该短信主要内容，如“科技服务-播期播量”；③为提高针对性，发送给每个农户的信息都以该农户姓名开始，如“张三,您好”；④为便于农户查看，选择晚上19:00-21:00发送。

表2 地区生产问题及针对性短信推送信息Table 2 Regional production problems and SMS information

1.5 信息服务接受及采用评价

短信收到率，定义为收到短信的农户占总样本农户的比重。评价方法为调查农户手机中是否存在发送的短信，若存在，说明农户收到短信，否则为未收到短信。

短信查看率，定义为查看短信的农户占总样本农户的比重。每一次短信发送完毕，会回访所有农户，直接查阅农户手机。如果农户已经查看短信，则老年机内短信为已拆封信件状况，智能机短信前无圆圈标识(图3)。为防止农户仅点开短信而不进行详细查看，我们和所有查看短信的农户讨论短信发送的主要内容。由于小麦底肥、品种选择、科学拌种、播期播量、播后镇压5项技术，冬前除草、科学冬灌2项技术，春季水肥、春季除草2项技术的管理时间相近，所以本研究在全生育期总共进行5次农户回访，分别在小麦播种后(10月10日)、冬季管理后(3月8日)、春季管理后(4月10日)、拔节管理后(4月20日)和一喷三防管理后(6月3日)。

技术采用率，定义为采用短信推送技术的农户占样本农户的比重。对每一个跟踪地块全生育期的田间管理进行农户调研，并根据相应标准评判农户是否进行了科学管理(表3)。因考虑到某些实物可能难以获取的实际情况，研究对某些环节的科学管理标准进行适当调整。调研的主要内容主要包括农户跟踪地块种植的小麦品种种类、是否拌种、播种日期、播种量、播后是否镇压、底肥配方及用量、冬前是否除草及除草类型、是否冬灌、春季灌溉时间、春季追肥配方及用量、春季是否除草及除草类型、病虫害防治类型、一喷三防时间及类型等。农户调研的回访时间同短信回访 时间。

表3 各环节调查内容和田间科学管理判断标准Table 3 Survey content and judgement criteria of field scientific management

1.6 数据处理方法与变量

1.6.1 产量数据处理

为了保证结果准确性，使最后所得的回归子集为最优子集, 本研究选择逐步回归法建立多元线性回归模型[23]。

农户的作物产量受可控因素和不可控因素两大类因素影响。其中，可控因素包括经济因素(各种农业产品的投入)和科技因素(品种和栽培技术)，不可控因素包括自然因素(气候等)、政策因素(农业补贴等)等[24]。经济因素中的种子投入、肥料投入、农药除草剂投入对作物产量均有正效应[25-26]。此外，农户自身的个人及家庭特征(受教育年限等)也会对粮食产量产生影响[25]。农村劳动力数量的减少，给粮食生产带来了明显负效应[27]，农民文化程度越高，农户的物作产量也相对较高[28]。在小麦实际生产中，灌溉次数及灌溉水质量会对小麦产量产生重要影响，因此本研究将水电花费加入控制变量。不可控因素在年际内对所有农户的作物影响相同，因此本研究未将其作为变量。本研究回归模型设定如下：

Yi=α0+α1Si+α2Fi+α3Pi+α4Wi+α5Li+α6Ei+α7Ti

其中Y为冬小麦产量，S为种子花费，F为肥料花费，PC为除草杀虫药剂花费，W为水电花费，L为劳动力人数，E为农户受教育年限，T为短信查看次数,i为用户序号，α1～α7为系数。

1.6.2 其他数据处理

采用Excel 2016进行数据整理和作图，采用SPSS 20.0进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 各生产环节短信收到及查看情况

随短信干预时间的延长，短信收到率逐渐增加(表4)。2018年农户短信收到率为72.4%，未收到短信的农户主要受手机号码准确度(号码不正确、号码更换)、手机类型(老年机存储容量小，只能存储30条短信)、农户信任程度(农户不喜欢或不信任而删除信息)等因素影响。为此，我们在回访过程中对不准确和更换了的号码进行了校正，并随服务时间的延长，逐渐获得了农户信任，农户更换手机号会及时告知，未收到短信时也及时反馈，在2019年时短信到达率提高到92.2%。

相较于短信收到率，短信查看率较低，2018年农户查看短信的平均比例为43.1%，未查看短信比例为29.3%。未查看短信的农户主要与视力不好、不识字、不会操作手机等客观原因以及认为短信服务价值不大或没有时间查看短信等主观原因有关。而随着短信收到率的增加，可以查看到短信的农户总数增加，部分农户也逐渐意识到短信服务的有用性，短信查看比例得到有效提高，2019年农户查看短信比例为54.7%，较2018年增加11.6百分点(表4)。

表4 2018和2019年农户短信收到及查看比例统计Table 4 Statistics on the receiving and viewing ratio of SMS by farmers in 2018 and 2019

2.2 绿色技术采用率

短信服务能够提高农户田间管理水平。对农户短信查看情况与实际田间管理状况进行对照，查看短信农户的平均技术采用率高于未查看短信农户。整体而言，2018和2019年查看短信农户平均技术采用率分别为52.6%和 62.3%，比未查看短信农户高5.2%和2.6%(图4)。在14项具体技术中，查看短信农户在小麦品种、底肥配方、追肥配方、春季除草、病虫害防治、一喷三防6项技术上两年的采用率均高于未查看短信农户。

在短信服务未能全部改变生产行为的8项技术中，适宜播期、播期播量匹配、冬前除草类型、是否冬灌、春季水肥时间、一喷三防时间6项技术在两年间的效果不一致。其中，适宜播期、春季水肥时间和一喷三防时间3项技术，农户何时进行田间管理主要和农户是否具有空闲时间有关，使得具体操作时间存在不确定性。播期播量匹配技术效果的不显著主要和农户不愿承担风险的思想有关，即使农户了解早播小麦需要减小播量，但为保证出苗和产量，农户仍选择大播量播种。在冬前除草和科学冬灌技术2项技术中，2019年效果相对高于2018年，主要与外界因素有关。2019年田间冬前杂草较少，未查看短信农户中大部分无杂草，农户不管理也视为科学管理。2018年冬季严重冻害，虽然农户便进行冬灌以防冻害，但查看短信农户中外出打工等原因无时间灌溉现象相对较多，导致冬灌采用率下降。而在小麦拌种和播后镇压2项技术中，短信服务效果在两年内均未得到有效提高。小麦拌种无效果是因为查看短信农户中自留种地小麦种植比例相对较高，因考虑拌种成本过高而放弃拌种。播后镇压无效果主要与农户缺乏镇压工具有关。

2.3 短信服务对农户冬小麦产量的实证分析

通过对冬小麦产量(Y)与其7个影响因素进行逐步回归，结果(表5)表明，2018和2019年的最终逐步回归模型(2018年：Y=86.885X1+ 3.99X2+4243.72；2019年：Y=82.08X1+ 1.775X2+6191.05)拟合性均显著(P<0.05)，决定系数分别为0.299和0.171，调整后分别为 0.272和0.139,两年影响产量的主要因素均为短信查看次数(X1)和水电花费 (X2)。从各项系数可以看出，短信查看次数和水电花费对农户小麦产量均具有显著正效应。这说明随着短信查看次数的增加，农户绿色技术采用率增加，有助于小麦产量提高；随着水电花费的增加，农户在农田灌溉上的投入增大，对小麦高产稳产产生助推作用。这与阳信灌区特征相符，灌溉保障度是该地区小麦高产的决定因素。

表5 逐步回归系数的对比Table 5 Comparison of stepwise regression coefficients

2.4 短信服务与农户成本收益

短信服务可以显著提高农户毛收入和净收入，2018和2019年的短信查看次数与农户总成本、总收入和净收入均呈显著正相关(图5)。其中，2018年和2019年查看全部短信的农户较从未查看短信的农户总收入分别多1 768.8和 2 133.2元·hm-2，净收益分别多1 597.4和 1 933.3元·hm-2。

3 讨 论

能够收到短信是保障农户能够阅读短信的前提，而农户信任程度的增加是提高短信收到率和短信阅读率的保证。本研究采用“线上短信发送+线下实地驻扎”的模式较好地解决了农户信任问题，使得短信服务能够发挥作用。尽管如此，但仍有50%左右的农户不查看短信，这些农户中的大部分在两年内短信查看行为变化很小。因此，量化查看短信农户的特征并探究其他可行的技术服务方式，有助于提高短信服务效率和实现技术更好地传播。

短信服务可以提高农户大部分生产环节的技术到位率及平均技术到位率，但对时间主导型(小麦播种日期、一喷三防日期)、资源限制型(播后是否镇压、春季水肥时间)、风险规避型(小麦播量选择)技术环节的效果不显著，主要是因为这些技术环节除了受到农户知识的影响外，农户在该时间段内是否有时间进行管理、农户想要管理时对应基础设施是否完善、农户对推荐的技术是否接受等因素的影响更大。因此，针对这些类型的农业技术，完善基础设施建设，并结合线下培训、田间示范等方式改变农户习惯思维更为重要。

各种生产资料投入对农户产量的影响结果表明种子、肥料、除草剂花费对产量没有显著影响，说明农户农业生产资料投入量已经不是主要因素，这与我国目前化肥农药投入过量的现状相符合[29]。短信服务通过提高农户科学管理比例，如小麦品种更加适宜地区生产、底肥和追肥配方更加符合作物需求、病虫害防治更加科学等，最终能够实现了作物增产，这与一些研究者等认为短信服务可以实现作物增产的研究结果相似[30-31]。因此，短信服务可以作为一种技术传播途径来缩小产量差，实现作物增产。

目前短信服务应用效果方面的研究主要集中于医学、健康等领域，这些研究中有的发现短信重复发送次数以及内容形式的不同对短信服务的效果也会有所不同[32-33]，未来的研究也可从该方面入手，对短信服务的应用效果进行进一步探究。