淺談糧食生產(chǎn)中的水資源利用及影響
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摘要：我國農(nóng)業(yè)用水存在供需矛盾加劇、水資源過度開發(fā)、用水效率低下、水環(huán)境惡化等問題，影響著糧食安全。本文以13個糧食主產(chǎn)區(qū)為例，構(gòu)建了包含水、耕地、勞動力、資本等糧食生產(chǎn)要素的糧食生產(chǎn)函數(shù)，并對糧食生產(chǎn)中水資源利用進(jìn)行了實(shí)證研究。研究發(fā)現(xiàn)，糧食產(chǎn)量與農(nóng)業(yè)用水量正相關(guān)，在其他影響因子不變的情況下，糧食主產(chǎn)區(qū)水資源投入每增加1%，糧食產(chǎn)量增加1.96%。受水資源限制，提高農(nóng)業(yè)用水效率將是實(shí)現(xiàn)糧食安全的必由之路。
關(guān)鍵詞：糧食主產(chǎn)區(qū)；水資源利用；糧食安全
一、引言
人多水少，水資源時空分布不平衡是我國的基本水情。保障農(nóng)業(yè)用水尤其是農(nóng)業(yè)灌溉用水成為維系我國糧食安全的關(guān)鍵。為此國內(nèi)學(xué)者對水資源與糧食生產(chǎn)的研究極為重視。楊友軍指出，作物能否吸收其所需的水分直接決定了糧食品質(zhì)和糧食總產(chǎn)能。宋先松等認(rèn)為，農(nóng)村水利、灌溉等基礎(chǔ)配套設(shè)施建設(shè)的相對滯后將制約我國糧食綜合生產(chǎn)能力的提高。王學(xué)淵認(rèn)為，自然地理條件、基礎(chǔ)設(shè)施、其他投入要素的價格等是影響農(nóng)業(yè)用水效率的重要因素。李穎明提出，糧食生產(chǎn)技術(shù)效率的提高將為農(nóng)業(yè)資源的可持續(xù)利用提供更大的空間。還有專家認(rèn)為糧食主產(chǎn)區(qū)面臨難以繼續(xù)增加糧食產(chǎn)量、農(nóng)業(yè)投入要素成本上升等問題，針對水資源與糧食生產(chǎn)的矛盾，提出建設(shè)節(jié)水高效的現(xiàn)代灌溉農(nóng)業(yè)和集雨增效的現(xiàn)代旱作農(nóng)業(yè)的戰(zhàn)略舉措。挖掘節(jié)水潛力，對水資源進(jìn)行合理開發(fā)、優(yōu)化配置和高效利用是維護(hù)我國糧食安全的必然要求。綜合國內(nèi)糧食安全研究文獻(xiàn)，不難發(fā)現(xiàn)學(xué)者們普遍將土地、勞動力、農(nóng)業(yè)機(jī)械等定義為糧食生產(chǎn)函數(shù)的自變量，較少考慮糧食生產(chǎn)中的水資源利用問題。同時，多數(shù)學(xué)者將研究區(qū)域選定為全國，不利于具體剖析糧食生產(chǎn)狀況。本文以13個糧食主產(chǎn)區(qū)為例，構(gòu)建包含水、耕地、勞動力、資本等糧食生產(chǎn)要素的糧食生產(chǎn)函數(shù)，并對糧食生產(chǎn)中水資源利用進(jìn)行實(shí)證研究。通過實(shí)證研究厘析并提出糧食主產(chǎn)區(qū)糧食生產(chǎn)中的水資源利用問題及對策。
二、糧食主產(chǎn)區(qū)的糧食生產(chǎn)與水資源現(xiàn)狀及問題分析
（一）研究區(qū)糧食生產(chǎn)概況糧食主產(chǎn)區(qū)是指氣候、土壤、水文、地形等條件適宜種植某些糧食作物并具有資源、技術(shù)等優(yōu)勢的糧食生產(chǎn)區(qū)。我國糧食主產(chǎn)區(qū)包括遼寧、吉林、黑龍江、內(nèi)蒙古、河北、山東、河南、江西、湖南、四川、湖北、江蘇、安徽等十三個省份。全國糧食主產(chǎn)區(qū)貢獻(xiàn)率較高的區(qū)域是黃淮海地區(qū)（29.17%）、長江中下游地區(qū)（21.40%）和東北地區(qū)（11.23%）。2017年全國13個糧食主產(chǎn)區(qū)糧食總產(chǎn)量達(dá)52138萬噸，比上年增產(chǎn)5049萬噸，增長10.7%，主產(chǎn)區(qū)的糧食產(chǎn)量占全國糧食總產(chǎn)量的78.8%，對國家糧食安全起著最重要的支撐作用。1.東北糧食主產(chǎn)區(qū)。東北糧食主產(chǎn)區(qū)包括遼寧省、吉林省、黑龍江省和內(nèi)蒙古省東部地區(qū)。東北地區(qū)屬溫帶季風(fēng)氣候，夏季溫?zé)岫嘤?，冬季寒冷干燥，年降水量?00至800毫米，森林覆蓋率高，涵養(yǎng)水源能力較好。耕地面積達(dá)2162.02萬公頃，平原面積廣闊適宜大規(guī)模機(jī)械化耕作，土壤有機(jī)質(zhì)含量高，土層深厚肥沃。由于緯度位置較高，東北地區(qū)氣候冷濕，低地沼澤廣布，水資源較豐富。但由于離冬季風(fēng)源地較近，農(nóng)作物的生長期短，易受低溫凍害的影響。2.黃淮海糧食主產(chǎn)區(qū)。黃淮海糧食主產(chǎn)區(qū)包括河北省、山東省、河南省、江蘇省及安徽省北部地區(qū)。黃淮海地區(qū)屬半干旱、半濕潤氣候區(qū)，年降水量為500至900毫米，降水季節(jié)分配不均。黃淮海地區(qū)光、熱、水等要素的配合程度高，氣候生產(chǎn)潛力大；耕地面積約占全國總耕地面積的25%，農(nóng)業(yè)產(chǎn)值較大。人口稠密和工農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)加大對水資源的需水量，而水資源利用率低、污染及浪費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重減少水資源有效供給，水資源供需矛盾加劇。在春季，黃淮海地區(qū)易出現(xiàn)春旱，不利于冬小麥生長。3.長江流域糧食主產(chǎn)區(qū)。長江流域糧食主產(chǎn)區(qū)包括江西省、湖南省、四川省、湖北省、江蘇省及安徽省南部地區(qū)。長江流域?qū)賮啛釒Ъ撅L(fēng)氣候，氣候溫暖濕潤，水熱資源豐富、配合度高，農(nóng)作物生長期長。流域內(nèi)耕地面積為3.5億畝，地勢低平，河網(wǎng)密布，灌溉便利。長江流域是著名的“魚米之鄉(xiāng)”，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)歷史悠久，生產(chǎn)水平高。在伏旱期，長江流域蒸發(fā)旺盛，嚴(yán)重影響農(nóng)作物生長；夏季降水多且降水強(qiáng)度大，雨區(qū)覆蓋范圍廣，易造成洪澇災(zāi)害導(dǎo)致糧食減產(chǎn)。
（二）研究區(qū)農(nóng)業(yè)用水現(xiàn)狀及問題2017年全國水資源總量為28761.2億立方米，比多年平均偏多3.8%；全國年平均降水量為664.8毫米，比多年平均偏多3.5%。與上年相比，2017年用水總量增加3.2億立方米，農(nóng)業(yè)用水量減少1.6億立方米，全國人均綜合用水量為436立方米。根據(jù)數(shù)據(jù)測算，2017年我國13個糧食主產(chǎn)區(qū)的水資源量僅占全國的37.8%，與主產(chǎn)區(qū)78.8%的糧食貢獻(xiàn)率有較大差距。但部分糧食主產(chǎn)區(qū)的水資源總量低于平均水平。東北糧食主產(chǎn)區(qū)擁有全國5.7%的水資源，利用全國16.62%的農(nóng)業(yè)用水，生產(chǎn)了全國25.92%的糧食，單位糧食用水量為0.64m3/kg。區(qū)域間單位糧食產(chǎn)量用水量存在較大差異，2017年江蘇省單位糧食產(chǎn)量用水量最高，高于全國平均水平；河南省單位糧食產(chǎn)量用水量為0.188m3/kg，僅占全國平均水平的33%。部分地區(qū)的水資源開發(fā)利用率高，增長空間較小。河北省和江蘇省的水資源開發(fā)利用率高于全國及各主產(chǎn)區(qū)的平均水平，已趨近飽和。我國每年農(nóng)業(yè)用水量維持在3600-3900億立方米，農(nóng)業(yè)用水存在供需缺口，北方地區(qū)水資源短缺矛盾尤為突出。水資源短缺對我國糧食安全構(gòu)成極大威脅，解決糧食主產(chǎn)區(qū)潛在的水資源問題成為實(shí)現(xiàn)主產(chǎn)區(qū)糧食可持續(xù)生產(chǎn)的重要舉措。根據(jù)以上不難發(fā)現(xiàn)，我國糧食主產(chǎn)區(qū)糧食生產(chǎn)水資源利用存在如下問題：1.供需矛盾加劇。2017年我國水資源總量達(dá)28761億立方米，但人均水資源占有量為2075立方米，水資源供需矛盾加劇。隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快，水資源需求在較長的一段時期持續(xù)增長，水資源供需矛盾更加尖銳。全國水資源綜合規(guī)劃成果顯示，我國每年農(nóng)業(yè)缺水約300億立方米，資源型、水質(zhì)型、工程型缺水并存。2.水資源過度開發(fā)。農(nóng)業(yè)灌溉方式不合理和經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展使水資源對經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的支撐達(dá)到極限，不少地區(qū)水資源開發(fā)超過環(huán)境的承載能力。華北平原過度開采地下水造成地面沉降，形成地下水降落漏斗區(qū)。除地面沉降外，過度開發(fā)水資源還會造成海水入侵、河流斷流等一系列生態(tài)問題，對糧食生產(chǎn)的數(shù)量與品質(zhì)造成影響。3.用水效率低下。我國農(nóng)業(yè)用水效率低下主要表現(xiàn)為灌溉水源有效利用系數(shù)較低?！?017年全國水利發(fā)展公報》顯示，農(nóng)業(yè)灌溉有效利用系數(shù)為0.548，即1立方米灌溉水源中僅有0.548立方米被農(nóng)作物吸收利用。在節(jié)水灌溉領(lǐng)域，我國采用噴滴灌技術(shù)的耕地面積僅占全國有效灌溉面積的13.68%，與發(fā)達(dá)國家70%-80%的水平有較大差距。加大對灌溉工程的建設(shè)投資，大力發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)是提高農(nóng)業(yè)用水效率的重要手段，也是緩解我國水資源緊張的必然要求。4.水環(huán)境惡化。在對全國24.5萬公里河流水質(zhì)的評價結(jié)果中，全國重要江河湖泊水功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)率為76.9%，Ⅰ-Ⅲ類水水質(zhì)河長占78.5%。全國2145個測站地下水質(zhì)量綜合評價結(jié)果顯示：水質(zhì)優(yōu)良的測站比例為0.9%，良好的測站比例為23.5%，較差的測站比例為60.9%，極差的測站比例為14.6%。2017年全國廢水排放總量達(dá)6996610萬噸，水體污染損壞水源質(zhì)量，降低水資源利用價值，并對人體健康和生態(tài)環(huán)境造成危害。
三、我國糧食主產(chǎn)區(qū)水資源利用及影響的實(shí)證分析
（一）變量選取與數(shù)據(jù)來源水、土地、勞動力、資本等是糧食生產(chǎn)的投入要素，本模型選取的投入要素為資源稟賦、科技水平、物資資料等。其中，資源稟賦是水資源總量、農(nóng)作物播種面積、糧食總產(chǎn)量等因素的概括；科技水平包括農(nóng)業(yè)機(jī)械總動力、水利工程數(shù)量、有效灌溉面積等；物資資料包括農(nóng)用塑料薄膜使用量和農(nóng)藥、化肥施用量等。根據(jù)投入要素對糧食生產(chǎn)的影響程度，模型設(shè)置的變量為Food、Material、Land、Water、Labor和Capital。Food代表糧食產(chǎn)量，即糧食作物的生產(chǎn)量。Material表示糧食生產(chǎn)中的物質(zhì)投入，由農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所需的化肥數(shù)量即化肥（按折純法計算）施用量表示。Land指土地投入，用農(nóng)作物總播種面積表示。Water代表水資源投入，由灌溉土地所需從水源取用的水量即灌溉用水量表示。Labor表示勞動力投入，用農(nóng)、林、牧、漁業(yè)就業(yè)人員數(shù)表示。Capital表示資本投入，由農(nóng)業(yè)機(jī)械總動力即用于農(nóng)、林、牧、漁業(yè)的各種動力機(jī)械的動力總和表示。μ是隨機(jī)誤差項，反映未納入模型的其他各種因素的影響。模型運(yùn)算用數(shù)據(jù)均源于中國統(tǒng)計年鑒（2018），其中，灌溉用水量由農(nóng)業(yè)用水×90%進(jìn)行折算，其余變量是統(tǒng)計年鑒數(shù)據(jù)的匯總。
（二）實(shí)證分析1.糧食產(chǎn)量與農(nóng)業(yè)用水趨勢分析2008-2017年我國糧食總產(chǎn)量呈現(xiàn)增長趨勢，農(nóng)業(yè)用水總量呈現(xiàn)兩個階段：2013年以前表現(xiàn)為波動上升的趨勢；2013年后為不斷下降的趨勢。2008年糧食總產(chǎn)量為53434.3萬噸，2017年糧食總產(chǎn)量是2008年的1.24倍，達(dá)到66160.7萬噸。2008年農(nóng)業(yè)用水總量為3663.5億立方米，2017年達(dá)到了3766.4億立方米，是2008年的1.03倍。2008-2017年的數(shù)據(jù)顯示，我國農(nóng)業(yè)用水總量與糧食總產(chǎn)量有同步變化趨勢。由于我國糧食需求總量持續(xù)增長，未來農(nóng)業(yè)用水量的增加將會加劇水資源匱乏程度，使水資源供需缺口呈現(xiàn)擴(kuò)大趨勢。在水資源數(shù)量有限的情況下，提高農(nóng)業(yè)水資源利用效率與糧食生產(chǎn)能力是未來糧食可持續(xù)生產(chǎn)的必由之路。從糧食生產(chǎn)的區(qū)域?qū)用婵?，東北糧食主產(chǎn)區(qū)、黃淮海糧食主產(chǎn)區(qū)和長江流域糧食主產(chǎn)區(qū)對糧食產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率較大。2017年，其相對應(yīng)的糧食產(chǎn)量為17149.5萬噸、19542.95萬噸、15445.55萬噸，農(nóng)業(yè)用水量分別為625.9億立方米、602.3億立方米、878億立方米。由于區(qū)域間經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、糧食種植條件等多種因素的不同，三大區(qū)域的糧食產(chǎn)量與農(nóng)業(yè)用水量存在明顯差異。糧食種植條件優(yōu)越區(qū)域如東北的吉林、遼寧、黑龍江等地區(qū)，土壤肥沃適宜糧食種植，糧食產(chǎn)量較高；長江流域糧食主產(chǎn)區(qū)濕熱的氣候條件有利于糧食作物生長，但隨著城鎮(zhèn)化、工業(yè)化進(jìn)程的加快，土地資源日趨匱乏，農(nóng)民勞動積極性減弱帶來的農(nóng)業(yè)勞動力轉(zhuǎn)移也使該區(qū)域糧食產(chǎn)量不及期望水平。總體而言，糧食產(chǎn)量與農(nóng)業(yè)用水量同步變動，糧食產(chǎn)量較高的地區(qū)其農(nóng)業(yè)用水量也較多。2.糧食生產(chǎn)中水資源利用及貢獻(xiàn)分析根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)和對數(shù)據(jù)的初步分析可知，F(xiàn)ood、Material、Land、Water、Labor和Capital呈線性關(guān)系。運(yùn)用多元回歸分析方法建立糧食產(chǎn)量與各投入要素的模型為運(yùn)用SPSS軟件進(jìn)行回歸分析，所得的線性回歸方程為根據(jù)模型的擬合情況，其中復(fù)相關(guān)系數(shù)（R2）為0.819，調(diào)整后的R2為0.689，模型整體擬合程度強(qiáng)，結(jié)果較為理想。從方差分析表中可看出，模型的F統(tǒng)計量觀測值為6.318，P值為0.16，在顯著性水平為0.05的情況下，可認(rèn)為糧食產(chǎn)量與物質(zhì)投入、土地投入、水資源投入、勞動力投入和資本投入存在顯著線性關(guān)系。經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)化處理，測度模型中各投入要素的權(quán)重，考察各投入要素在糧食生產(chǎn)結(jié)構(gòu)中的相對重要程度。在權(quán)重體系中，Material所占權(quán)重為0.146，Land所占權(quán)重為0.118，Water所占權(quán)重為0.595，Labor所占權(quán)重為0.121，Capital所占權(quán)重為0.020。水資源所占權(quán)重大驗(yàn)證了其對糧食生產(chǎn)具有顯著影響。因此，根據(jù)糧食生產(chǎn)中水資源利用存在的問題，針對性地提出相關(guān)措施與建議對構(gòu)建糧食安全保障體系有重要意義?；貧w模型估計結(jié)果說明，主產(chǎn)區(qū)水資源投入每增加1%，糧食產(chǎn)量增加1.96%；物資投入每增加1%，糧食產(chǎn)量增加0.48%；土地投入每增加1%，糧食產(chǎn)量增加0.39%；勞動力每增加1%，糧食產(chǎn)量減少0.395%；資本投入每增加1%，糧食產(chǎn)量增加0.067%。在假定其他變量不變的基礎(chǔ)上，每增加1億立方米水資源投入，糧食增產(chǎn)1.96萬噸。通過線性回歸證明了水資源對糧食生產(chǎn)有顯著影響，水資源投入對糧食生產(chǎn)的正向影響說明其在糧食生產(chǎn)中起積極作用。
四、結(jié)論與政策建議
實(shí)證研究發(fā)現(xiàn)，我國糧食主產(chǎn)區(qū)糧食產(chǎn)量與農(nóng)業(yè)用水量正相關(guān)，在其他影響因子不變的情況下，糧食主產(chǎn)區(qū)水資源投入每增加1%，糧食產(chǎn)量增加1.96%。糧食生產(chǎn)依賴于水資源，而我國的水資源利用存在供需矛盾加劇、水資源過度開發(fā)、用水效率低下、水環(huán)境惡化等問題，提高農(nóng)業(yè)水資源利用效率將是可持續(xù)糧食安全保障的必由之路。為此，需要：
（一）提高水資源用水效率。當(dāng)前我國的水資源利用方式較粗放，2017年農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)僅為0.548。提高農(nóng)業(yè)用水效率必須堅持四個原則：一是大力發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)，采用節(jié)水灌溉的方式提高水資源可灌溉的農(nóng)田面積。二是加大農(nóng)田水利設(shè)施建設(shè)，建設(shè)管道輸水灌溉等規(guī)?；?jié)水灌溉工程，從工程上提高用水效率水平。三是研究推廣抗旱農(nóng)作物新品種，通過對節(jié)水抗旱作物進(jìn)行栽培管理減少作物需水量。四是調(diào)整農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)，擴(kuò)種耗水量小的農(nóng)作物，減小耗水量大的農(nóng)作物的種植面積，提高對水資源的利用效率。
（二）構(gòu)建水資源管理機(jī)制。水資源管理部門應(yīng)建立健全水資源保護(hù)的相關(guān)政策法規(guī)，保障水資源管理制度貫徹落實(shí)。構(gòu)建水資源管理獎懲體系，加大對偷排偷放、污染水源等行為的打擊力度，并對在節(jié)約用水方面成效顯著的個人或集體給予獎勵。在水資源管理過程中，政府應(yīng)著力推進(jìn)農(nóng)業(yè)水價綜合改革，合理規(guī)定不同區(qū)域、不同作物的灌溉定額和用水價格，增強(qiáng)農(nóng)民節(jié)水意識。通過建立水資源利用社會監(jiān)督機(jī)制，鼓勵社會公眾積極參與水資源管理，充分發(fā)揮其在水資源利用與糧食安全監(jiān)督管理中的重要作用。
（三）全面推進(jìn)節(jié)水型社會建設(shè)。水資源的保護(hù)與可持續(xù)利用需要社會公眾的參與。人們應(yīng)積極參與水資源保護(hù)活動，從實(shí)踐中認(rèn)識到水資源保護(hù)的重要性；學(xué)習(xí)節(jié)水知識以提高節(jié)約用水的意識。在生活中人們應(yīng)逐步改變不良的用水習(xí)慣，形成重復(fù)用水的意識與行為，通過循環(huán)用水等方式實(shí)現(xiàn)水資源價值最大化。在實(shí)際行動中共同建設(shè)節(jié)水型社會，推進(jìn)全社會關(guān)心水利、重視水利、支持水利、參與水利良好氛圍的形成。
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作者：羅海平 黃曉玲 單位：南昌大學(xué)中國中部經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展研究中心