西部地区农业节水效率研究.doc

1、中国西部地区农业节水效率研究(包 晓 斌 李 周 )西 部 地 区 特 定 的 自 然 地 理 条 件 决 定 了 水 资 源 在 西 部 经 济 和 社 会 发 展 进 程 中 的 重要 性 。 西 北 地 区 有 三 分 之 二 的 地 区 属 于 干 旱 和 半 干 旱 地 区 ， 资 源 性 的 水 资 源 短 缺 十分 严 重 ， 可 利 用 量 不 足 1200 亿 立 方 米 ， 水 资 源 短 缺 成 为 区 域 社 会 经 济 发 展 的 瓶 颈 。西 南 地 区 水 资 源 总 量 丰 富 ， 但 由 于 来 水 与 用 水 在 时 间 和 空 间 上 的 错 位 和 不

2、协 调 ， 大部 分 调 节 和 供 水 工 程 数 量 不 足 引 起 工 程 性 缺 水 。 90 年 代 初 期 以 来 ， 西 部 地 区 不 断发 展 节 水 农 业 ， 普 及 输 水 节 水 技 术 ， 加 强 地 面 灌 水 技 术 的 推 广 ， 取 得 显 著 的 节 水 成效 。 随 着 西 部 大 开 发 的 推 进 ， 经 济 与 社 会 的 发 展 ， 对 水 资 源 的 需 求 越 来 越 高 ， 农 业水 资 源 的 供 需 矛 盾 也 更 加 突 出 ， 这 就 需 要 适 时 制 定 和 完 善 节 水 灌 溉 制 度 ， 全 面 实 施农 业 节 水 灌

3、溉 工 程 ， 因 地 制 宜 发 展 各 项 节 水 技 术 的 综 合 集 成 ， 提 高 农 业 节 水 效 率 ，最 大 限 度 地 减 少 农 业 灌 溉 各 个 环 节 用 水 的 损 失 ， 推 动 区 域 农 业 用 水 的 可 持 续 管 理 。1. 西 部 地 区 农 业 用 水 状 况1.1 西 部 地 区 农 业 用 水 量 变 化80 年 代 西 部 地 区 农 业 用 水 量 随 着 农 村 经 济 的 迅 速 发 展 而 逐 步 增 加 。 90 年 代中 期 以 来 ， 西 部 地 区 的 农 业 用 水 量 稳 中 渐 降 ， 到 2002 年 达 到 141

4、4.05 亿 立 方 米 ，比 1980 年 降 低 0.98%。 2002 年 农 业 用 水 量 所 占 总 用 水 量 的 比 例 为 78.69%， 比1980 年 下 降 了 7.82 个 百 分 点 ， 保 持 了 下 降 的 态 势 ， 如 表 1 所 示 。1980 年 以 后 ， 西 部 地 区 农 业 用 水 量 没 有 增 加 ， 农 田 灌 溉 转 入 以 巩 固 、 改 造 、 注重 效 益 为 主 的 发 展 阶 段 。 进 入 90 年 代 ， 随 着 社 会 经 济 发 展 ， 农 业 缺 水 问 题 日 益 突出 ， 以 节 水 为 重 点 的 灌 区 续 建

5、 配 套 和 挖 潜 改 造 成 为 农 业 灌 溉 的 显 著 特 点 ， 各 种 先 进灌 溉 技 术 得 以 迅 速 推 广 。以 亩 均 用 水 量 为 划 分 指 标 ， 根 据 2002 年 西 部 地 区 170 个 地 市 亩 均 用 水 量 的数 值 大 小 ， 确 定 5 个 类 组 和 相 应 量 级 ， 可 统 计 不 同 亩 均 农 业 用 水 量 的 地 市 分 布 情 况 。亩 均 用 水 量 小 于 200 立 方 米 的 地 市 14 个 ， 占 整 个 西 部 地 市 总 数 的 8.2%； 亩 均 用水 量 在 200 400 立 方 米 内 的 地 市

6、数 量 为 42 个 ， 所 占 比 例 为 24.7%； 亩 均 用 水 量在 400 600 立 方 米 内 的 地 市 数 量 最 多 达 到 54 个 ， 占 总 数 量 的 31.8%； 亩 均 用 水量 在 600 800 立 方 米 内 的 地 市 数 35 个 ， 所 占 比 重 为 20.6%； 亩 均 用 水 量 大 于800 立 方 米 内 的 地 市 25 个 ， 占 整 体 数 量 的 14.7%。在 西 部 地 区 170 个 地 市 中 ， 2002 年 亩 均 用 水 量 小 于 200 立 方 米 的 地 市 数 量比 1995 年 的 地 市 数 量 略 有

7、 下 降 ； 亩 均 用 水 量 在 200 400 立 方 米 内 的 地 市 数 量 比1995 年 增 长 14%； 亩 均 用 水 量 在 400 600 立 方 米 内 的 地 市 数 量 比 1995 年 增 长42%； 亩 均 用 水 量 在 600 800 立 方 米 内 的 地 市 数 比 1995 年 下 降 24%； 亩 均 用 水量 大 于 800 立 方 米 内 的 地 市 比 1995 年 下 降 24%。 从 省 区 分 布 上 看 ， 亩 均 用 水 量 小于 400 立 方 米 的 地 市 主 要 分 布 在 重 庆 、 四 川 、 云 南 、 新 疆 等 省

8、 区 ； 亩 均 用 水 量 在400 600 立 方 米 的 地 市 主 要 分 布 在 重 庆 、 内 蒙 古 、 四 川 、 广 西 、 甘 肃 等 省 区 ； 亩 均用 水 量 在 600 800 立 方 米 的 地 市 主 要 分 布 在 重 庆 、 四 川 、 甘 肃 等 省 区 ； 亩 均 用 水量 大 于 800 立 方 米 的 地 市 主 要 分 布 在 重 庆 、 云 南 、 广 西 等 省 区 。 随 着 农 业 节 水 技 术的 不 断 推 广 和 管 理 制 度 的 改 进 ， 西 部 地 区 亩 均 用 水 量 量 级 高 的 地 市 数 量 显 著 减 少 ，亩

9、均 用 水 量 整 体 上 呈 下 降 的 趋 势 ， 农 业 用 水 效 率 得 以 提 高 ， 如 图 1 所 示 。1.2 西 部 地 区 农 业 节 水 状 况90 年 代 以 来 ， 西 部 地 区 农 业 节 水 灌 溉 工 程 进 展 迅 速 ， 2002 年 西 部 地 区 节 水灌 溉 面 积 达 到 442.8 万 公 顷 ， 是 1995 年 的 2.4 倍 ； 相 应 的 节 水 量 达 到 19.8 亿立 方 米 ， 为 1995 年 的 2.3 倍 ， 主 要 分 布 在 新 疆 、 内 蒙 古 、 广 西 等 地 区 。 西 部12 个 省 区 的 节 水 灌 溉

10、 面 积 持 续 增 加 ， 其 中 内 蒙 古 、 新 疆 的 增 长 幅 度 较 大 ， 如 图2 所 示 。西 部 各 省 区 推 广 农 业 节 水 灌 溉 技 术 ， 有 效 地 控 制 了 实 际 用 水 量 。 西 藏 开 展 大 型灌 区 及 万 亩 以 上 灌 区 节 水 续 建 配 套 工 程 ， 大 力 发 展 渠 道 防 渗 等 节 水 灌 溉 农 业 。 将 浆砌 块 石 和 混 凝 土 预 制 块 衬 砌 、 混 凝 土 浇 筑 等 防 渗 措 施 在 主 要 农 区 蓄 、 引 水 工 程 中 广泛 应 用 ， 取 得 了 节 水 、 节 地 、 省 工 、 增

11、产 的 良 好 效 益 。 通 过 渠 道 防 渗 等 节 水 措 施 后 ，扩 大 了 灌 溉 面 积 ， 全 区 灌 溉 水 利 用 系 数 提 高 到 0.5。 新 疆 博 乐 市 达 勒 特 镇 棉 花 膜下 滴 灌 项 目 ， 平 均 灌 溉 定 额 为 260 立 方 米 亩 ， 比 地 面 灌 节 水 40%以 上 ， 省 地 率达 到 5%以 上 ， 肥 料 利 用 率 提 高 了 40%。 2002 年 的 实 际 收 入 最 高 亩 产 达 到 478 公斤 籽 棉 ， 平 均 亩 产 达 到 367 公 斤 ,比 常 规 灌 亩 增 效 299.7 元 。 高 新 节 水

12、 示 范 项 目改 变 了 西 部 地 区 传 统 的 农 业 种 植 业 方 式 ， 达 到 了 水 资 源 节 约 与 农 民 增 收 双 赢 的 目 的 ，有 效 的 带 动 了 周 边 农 民 进 行 高 新 节 水 建 设 的 积 极 性 。2 西 部 地 区 农 业 节 水 影 响 因 素 的 定 量 分 析为 反 映 西 部 地 区 农 业 节 水 与 重 点 要 素 投 入 之 间 的 关 系 ， 分 析 各 因 素 对 农 业 灌 溉节 水 的 影 响 程 度 ， 这 里 采 用 柯 布 道 格 拉 斯 （ C-D） 生 产 函 数 进 行 定 量 分 析 。2.1 统 计

13、指 标 选 择以 灌 溉 节 水 量 为 被 解 释 变 量 ， 选 择 节 水 灌 溉 面 积 、 渠 系 衬 砌 长 度 （ 替 代 农 民 投劳 ） 、 农 田 灌 溉 水 费 、 节 水 灌 溉 投 资 指 标 为 解 释 变 量 。2.2 计 量 模 型 的 构 建将 西 部 地 区 农 田 灌 溉 的 节 水 量 及 其 影 响 因 素 建 立 如 下 模 型 ：数 据 来 源 ：选 取 12 个 西 部 省 区 19902002 年 170 个 地 市 的 上 述 指 标 作 为 研 究 样 本 。 其中 ， 节 水 灌 溉 面 积 、 渠 系 衬 砌 长 度 、 节 水 灌 溉

14、 投 资 来 自 于 各 省 区 水 利 部 门 的 水 利 统计 年 鉴 及 节 水 灌 溉 统 计 报 表 。 灌 溉 节 水 量 来 自 于 节 水 灌 溉 统 计 报 表 和 水 资 源 管 理 年报 。 农 田 灌 溉 水 费 来 自 于 各 省 区 的 财 务 报 表 。2.3 数 据 处 理 结 果运 用 EVIEWS 软 件 包 ， 选 择 广 义 最 小 二 乘 法 （ GLS） 对 西 部 各 地 市 的 时 间 序 列数 据 进 行 C-D 生 产 函 数 模 型 的 计 量 分 析 ， 其 结 果 为 如 表 2 所 示 。在 模 型 运 算 中 ， X1、 X2 、

15、X3 三 个 变 量 均 满 足 自 由 度 =0.05 的 T 值 检 验 ，说 明 节 水 灌 溉 面 积 、 农 田 灌 溉 水 费 和 渠 道 衬 砌 的 效 果 是 显 著 的 。 F 值 通 过 显 著 性水 平 =0.05 的 检 验 ， 说 明 回 归 方 程 是 总 体 显 著 的 。 复 相 关 系 数 R2 达 到 了0.873， 调 整 后 的 R2 达 到 了 0.95 以 上 ， 说 明 方 程 的 拟 合 程 度 还 是 很 好 的 。通 过 计 量 模 型 的 估 算 结 果 ， 可 以 得 知 在 西 部 地 区 农 业 节 水 的 影 响 因 素 中 ， 节

16、 水灌 溉 面 积 是 主 要 的 因 素 ， 其 贡 献 率 达 到 70%以 上 ， 并 且 在 1990-2002 年 期 间 总 体保 持 稳 中 有 降 的 态 势 ； 农 田 灌 溉 水 费 所 占 份 额 平 均 为 14.8%， 其 变 化 幅 度 较 小 ；渠 系 衬 砌 的 贡 献 率 一 直 处 于 上 升 的 态 势 ， 2002 年 渠 系 衬 砌 所 占 比 重 为 9.82%，比 1990 年 上 升 4.34 个 百 分 点 ， 如 图 3 所 示 。在 西 部 地 区 灌 溉 节 水 计 量 模 型 中 ， 灌 溉 投 入 因 素 没 有 通 过 模 型 检

17、验 ， 主 要 因 为灌 溉 投 入 指 标 与 节 水 灌 溉 面 积 、 渠 道 衬 砌 长 度 等 指 标 存 在 因 素 重 叠 问 题 。 为 此 ， 我们 剔 除 了 灌 溉 投 入 指 标 ， 得 到 了 上 述 模 型 国 际 结 果 。 下 面 单 独 对 灌 溉 投 入 与 灌 溉 节水 量 的 关 系 进 行 回 归 分 析 ， 其 结 果 如 表 4 所 示 ， 灌 溉 投 入 和 该 模 型 不 仅 通 过 T值 和 F 值 检 验 ， 而 且 R2 也 达 到 了 0.87 以 上 ， 可 以 得 知 灌 溉 投 入 与 灌 溉 节 水 量 存在 显 著 的 关 系

18、 。 10 余 年 来 灌 溉 投 入 的 贡 献 率 保 持 在 87%以 上 ， 灌 溉 投 入 也 是 灌 溉节 水 的 主 要 因 素 之 一 。3. 西 部 地 区 农 业 节 水 效 率 分 析3.1 提 高 农 业 节 水 效 率 的 意 义水 资 源 短 缺 是 西 部 地 区 农 业 发 展 过 程 中 的 瓶 颈 因 素 ， 随 着 社 会 经 济 的 发 展 和 人口 的 增 加 ， 对 农 产 品 的 质 量 和 数 量 提 出 了 更 高 的 要 求 ， 从 而 对 西 部 地 区 短 缺 的 水 资源 需 求 也 有 更 高 的 要 求 。 但 是 ， 在 今 后

19、相 当 长 的 时 间 内 ， 西 部 地 区 农 业 用 水 量 将 维持 现 状 水 平 ， 并 且 还 会 有 一 定 程 度 的 下 降 。 如 何 以 有 限 的 水 资 源 保 证 西 部 地 区 农 业稳 产 增 产 和 农 民 增 收 ， 建 设 农 村 小 康 社 会 ， 是 西 部 地 区 农 业 现 代 化 进 程 中 的 重 要 任务 。 这 就 需 要 西 部 地 区 将 节 水 放 在 更 加 突 出 的 位 置 ， 使 高 效 节 水 成 为 保 证 西 部 地 区农 业 水 资 源 可 持 续 利 用 的 根 本 出 路 。 可 以 将 节 水 分 为 两 个

20、层 次 ， 用 户 节 水 是 微 观 层次 的 节 水 ， 产 业 结 构 调 整 是 中 观 层 次 的 节 水 。 西 部 地 区 的 生 活 用 水 和 工 业 用 水 所 占比 重 较 小 ， 其 节 水 潜 力 不 大 。 而 农 业 用 水 所 占 份 额 高 达 70%， 并 且 存 在 浪 费 和 损失 的 现 象 ， 因 此 ， 开 展 农 业 节 水 措 施 ， 提 高 农 业 节 水 效 率 具 有 重 要 的 现 实 意 义 。节 水 效 率 是 指 一 个 区 域 或 部 门 采 取 节 水 措 施 过 程 中 ， 如 何 组 织 和 运 用 供 给 有 限的 水

21、资 源 ， 避 免 浪 费 和 污 染 ， 使 其 发 挥 出 最 大 的 功 效 。 不 同 行 业 、 不 同 产 品 的 节 水效 率 是 不 同 的 ， 通 常 情 况 下 农 业 的 节 水 效 率 低 于 其 他 行 业 。 西 北 地 区 现 有 灌 溉面 积 不 到 总 耕 地 面 积 的 一 半 ， 而 旱 地 农 作 物 的 产 量 仅 为 灌 溉 地 产 量 的 1/3， 连 续的 干 旱 和 恶 化 的 生 态 环 境 使 农 业 生 产 受 到 严 重 的 负 面 影 响 ， 农 民 陷 入 贫 困 状 态 。 通过 提 高 西 北 地 区 节 水 灌 溉 效 率 ，

22、 可 以 增 加 灌 溉 面 积 ， 从 而 实 现 农 业 生 长 率 提 升 ， 增产 增 收 显 著 的 目 标 。 9 农 业 节 水 效 率 的 提 高 必 须 通 过 农 业 节 水 的 产 业 化 来 实 现 。节 水 产 业 化 包 括 两 个 方 面 ， 其 一 是 节 水 设 备 的 产 业 化 ， 另 一 方 面 是 节 水 服 务 产 业 化 。3.2 节 水 效 率 的 评 价 方 法数 据 包 络 分 析 (Data Envelopment Analysis， 简 称 DEA)是 “相 对 效 率 评 价 ”概 念 基 础 上 发 展 起 来 的 一 种 新 的 评

23、 价 方 法 。 DEA 方 法 的 适 用 对 象 是 一 组 同 类 型 的决 策 单 元 (Decision Making Units 简 称 DMU)。 所 谓 DMU， 是 指 代 表 或 表 现 出 一 定的 经 济 意 义 ， 将 一 定 “输 入 ”转 化 为 一 定 “输 出 ”的 实 体 。 DEA 方 法 的 最 主 要 应用 就 是 根 据 输 入 输 出 数 据 对 同 类 型 的 DMU 进 行 相 对 有 效 性 的 评 价 。 它 使 用 数 学规 划 评 价 具 有 多 个 输 入 与 输 出 的 决 策 单 元 (简 记 为 DMU)间 的 相 对 有 效

24、性 。建 立 DEA 输 入 和 输 出 指 标 体 系 ， 应 要 考 虑 到 能 够 实 现 评 价 目 的 ， 也 就 是 说 输 入向 量 与 输 出 向 量 的 选 择 要 服 从 于 评 价 目 的 。 同 时 要 考 虑 到 输 入 向 量 、 输 出 向 量 之 间的 联 系 。 由 于 DMU 各 输 入 与 各 输 出 之 间 往 往 不 是 孤 立 的 ， 因 此 某 些 指 标 被 确 认 为 输入 或 输 出 后 ， 会 对 其 他 指 标 的 认 定 产 生 影 响 。 例 如 ， 某 指 标 与 几 个 已 确 定 作 为 输 入 输 出 向 量 的 指 标 之

25、间 呈 现 较 强 的 相 互 关 系 ， 我 们 可 以 认 为 该 指 标 的 信 息 已 在 很 大程 度 上 被 这 几 个 指 标 所 包 含 。 因 此 就 不 一 定 再 把 它 作 为 一 个 输 入 输 出 指 标 。 另 外 ，输 入 输 出 集 内 部 的 指 标 要 尽 可 能 避 免 有 较 强 的 线 性 关 系 。假 设 有 n 个 部 门 或 单 位 DMUj, j=1,2,n。 DMUj 的 输 入 为 xj = (x1j , x2j , , xmj )T 0, 输 出 为 yj = ( y1j, y2 j , , ysj )T 0, m 为 输入 指 标 数

26、 量 ， s 为 输 出 指 标 数 量 , xj*xl 0, j=1,2,n, 即 其 分 量 非 负 且 至 少 有一 个 是 正 的 。(1)基 于 输 入 的 评 价 DMU 总 体 效 率 的 具 有 非 阿 基 米 德 无 穷 小 的 C2R 模 型 为 ：用 该 模 型 可 以 评 价 DMU 的 技 术 和 规 模 的 综 合 效 率 称 为 总 体 效 率 。 设 问 题 (1)的 最 优 解 为 ：(2)基 于 输 入 的 评 价 DMU 纯 技 术 效 率 的 具 有 非 阿 基 米 德 无 穷 小 的 C2GS2 模 型为(3) DMU 纯 规 模 效 率 的 计 算

27、公 式 为 :3.3 评 价 区 域 与 指 标 选 择西 部 地 区 的 各 省 区 内 部 生 态 环 境 、 水 资 源 禀 赋 和 利 用 、 农 业 生 产 等 自 然 条 件 和社 会 经 济 状 况 不 同 ， 相 应 的 农 业 节 水 效 率 也 存 在 着 较 大 的 区 域 差 异 。 本 研 究 以 西 部地 区 12 个 省 区 的 各 地 市 为 农 业 节 水 效 率 评 价 区 域 ， 选 取 灌 溉 节 水 量 为 产 出 指 标 ， 以节 水 灌 溉 面 积 、 渠 系 衬 砌 长 度 、 农 田 灌 溉 水 费 为 投 入 指 标 ， 根 据 1990-2

28、002 年西 部 地 区 170 个 地 市 的 样 本 数 据 ， 运 用 数 据 包 络 分 析 法 对 西 部 地 区 进 行 农 业 节 水 效率 评 价 。3.4 农 业 节 水 效 率 的 评 价 结 果采 用 Tim Coelli DEAP 2.1 版 本 软 件 ， 利 用 西 部 地 区 170 个 地 市 的 样 本 数 据分 析 农 业 节 水 的 规 模 效 益 和 生 产 效 率 。 在 西 部 170 个 地 市 中 ， 有 109 个 地 市 的农 业 节 水 规 模 报 酬 递 增 ， 占 整 个 西 部 地 市 的 64.1 ； 12 个 地 市 的 规 模 报 酬 不 变 ，占 西 部 地 市 总 数 的 7.1%； 49 个 地 市 的 规 模 报 酬 递 减 ， 占 整 个 西 部 地 市 的28.8 ， 表 明 西 部 地 区 的 农 业 节 水 规 模 报 酬 存 在 区 域 差 异 ， 西 部 地 区 大 部 分 地 市 处在 农 业 节 水 规 模 效 益 递 增 或 不 变 的 状 态 ， 整 体 农 业 节 水 规 模 效 益 显 著 ， 局 部 农 业 节