浅谈粮食生产中的水资源利用及影响

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摘要：我国农业用水存在供需矛盾加剧、水资源过度开发、用水效率低下、水环境恶化等问题，影响着粮食安全。本文以13个粮食主产区为例，构建了包含水、耕地、劳动力、资本等粮食生产要素的粮食生产函数，并对粮食生产中水资源利用进行了实证研究。研究发现，粮食产量与农业用水量正相关，在其他影响因子不变的情况下，粮食主产区水资源投入每增加1%，粮食产量增加1.96%。受水资源限制，提高农业用水效率将是实现粮食安全的必由之路。

关键词：粮食主产区；水资源利用；粮食安全

一、引言

人多水少，水资源时空分布不平衡是我国的基本水情。保障农业用水尤其是农业灌溉用水成为维系我国粮食安全的关键。为此国内学者对水资源与粮食生产的研究极为重视。杨友军指出，作物能否吸收其所需的水分直接决定了粮食品质和粮食总产能。宋先松等认为，农村水利、灌溉等基础配套设施建设的相对滞后将制约我国粮食综合生产能力的提高。王学渊认为，自然地理条件、基础设施、其他投入要素的价格等是影响农业用水效率的重要因素。李颖明提出，粮食生产技术效率的提高将为农业资源的可持续利用提供更大的空间。还有专家认为粮食主产区面临难以继续增加粮食产量、农业投入要素成本上升等问题，针对水资源与粮食生产的矛盾，提出建设节水高效的现代灌溉农业和集雨增效的现代旱作农业的战略举措。挖掘节水潜力，对水资源进行合理开发、优化配置和高效利用是维护我国粮食安全的必然要求。综合国内粮食安全研究文献，不难发现学者们普遍将土地、劳动力、农业机械等定义为粮食生产函数的自变量，较少考虑粮食生产中的水资源利用问题。同时，多数学者将研究区域选定为全国，不利于具体剖析粮食生产状况。本文以13个粮食主产区为例，构建包含水、耕地、劳动力、资本等粮食生产要素的粮食生产函数，并对粮食生产中水资源利用进行实证研究。通过实证研究厘析并提出粮食主产区粮食生产中的水资源利用问题及对策。

二、粮食主产区的粮食生产与水资源现状及问题分析

（一）研究区粮食生产概况粮食主产区是指气候、土壤、水文、地形等条件适宜种植某些粮食作物并具有资源、技术等优势的粮食生产区。我国粮食主产区包括辽宁、吉林、黑龙江、内蒙古、河北、山东、河南、江西、湖南、四川、湖北、江苏、安徽等十三个省份。全国粮食主产区贡献率较高的区域是黄淮海地区（29.17%）、长江中下游地区（21.40%）和东北地区（11.23%）。2017年全国13个粮食主产区粮食总产量达52138万吨，比上年增产5049万吨，增长10.7%，主产区的粮食产量占全国粮食总产量的78.8%，对国家粮食安全起着最重要的支撑作用。1.东北粮食主产区。东北粮食主产区包括辽宁省、吉林省、黑龙江省和内蒙古省东部地区。东北地区属温带季风气候，夏季温热多雨，冬季寒冷干燥，年降水量为400至800毫米，森林覆盖率高，涵养水源能力较好。耕地面积达2162.02万公顷，平原面积广阔适宜大规模机械化耕作，土壤有机质含量高，土层深厚肥沃。由于纬度位置较高，东北地区气候冷湿，低地沼泽广布，水资源较丰富。但由于离冬季风源地较近，农作物的生长期短，易受低温冻害的影响。2.黄淮海粮食主产区。黄淮海粮食主产区包括河北省、山东省、河南省、江苏省及安徽省北部地区。黄淮海地区属半干旱、半湿润气候区，年降水量为500至900毫米，降水季节分配不均。黄淮海地区光、热、水等要素的配合程度高，气候生产潜力大；耕地面积约占全国总耕地面积的25%，农业产值较大。人口稠密和工农业发达加大对水资源的需水量，而水资源利用率低、污染及浪费现象严重减少水资源有效供给，水资源供需矛盾加剧。在春季，黄淮海地区易出现春旱，不利于冬小麦生长。3.长江流域粮食主产区。长江流域粮食主产区包括江西省、湖南省、四川省、湖北省、江苏省及安徽省南部地区。长江流域属亚热带季风气候，气候温暖湿润，水热资源丰富、配合度高，农作物生长期长。流域内耕地面积为3.5亿亩，地势低平，河网密布，灌溉便利。长江流域是著名的“鱼米之乡”，农业生产历史悠久，生产水平高。在伏旱期，长江流域蒸发旺盛，严重影响农作物生长；夏季降水多且降水强度大，雨区覆盖范围广，易造成洪涝灾害导致粮食减产。

（二）研究区农业用水现状及问题2017年全国水资源总量为28761.2亿立方米，比多年平均偏多3.8%；全国年平均降水量为664.8毫米，比多年平均偏多3.5%。与上年相比，2017年用水总量增加3.2亿立方米，农业用水量减少1.6亿立方米，全国人均综合用水量为436立方米。根据数据测算，2017年我国13个粮食主产区的水资源量仅占全国的37.8%，与主产区78.8%的粮食贡献率有较大差距。但部分粮食主产区的水资源总量低于平均水平。东北粮食主产区拥有全国5.7%的水资源，利用全国16.62%的农业用水，生产了全国25.92%的粮食，单位粮食用水量为0.64m3/kg。区域间单位粮食产量用水量存在较大差异，2017年江苏省单位粮食产量用水量最高，高于全国平均水平；河南省单位粮食产量用水量为0.188m3/kg，仅占全国平均水平的33%。部分地区的水资源开发利用率高，增长空间较小。河北省和江苏省的水资源开发利用率高于全国及各主产区的平均水平，已趋近饱和。我国每年农业用水量维持在3600-3900亿立方米，农业用水存在供需缺口，北方地区水资源短缺矛盾尤为突出。水资源短缺对我国粮食安全构成极大威胁，解决粮食主产区潜在的水资源问题成为实现主产区粮食可持续生产的重要举措。根据以上不难发现，我国粮食主产区粮食生产水资源利用存在如下问题：1.供需矛盾加剧。2017年我国水资源总量达28761亿立方米，但人均水资源占有量为2075立方米，水资源供需矛盾加剧。随着城镇化进程加快，水资源需求在较长的一段时期持续增长，水资源供需矛盾更加尖锐。全国水资源综合规划成果显示，我国每年农业缺水约300亿立方米，资源型、水质型、工程型缺水并存。2.水资源过度开发。农业灌溉方式不合理和经济快速发展使水资源对经济社会发展的支撑达到极限，不少地区水资源开发超过环境的承载能力。华北平原过度开采地下水造成地面沉降，形成地下水降落漏斗区。除地面沉降外，过度开发水资源还会造成海水入侵、河流断流等一系列生态问题，对粮食生产的数量与品质造成影响。3.用水效率低下。我国农业用水效率低下主要表现为灌溉水源有效利用系数较低。《2017年全国水利发展公报》显示，农业灌溉有效利用系数为0.548，即1立方米灌溉水源中仅有0.548立方米被农作物吸收利用。在节水灌溉领域，我国采用喷滴灌技术的耕地面积仅占全国有效灌溉面积的13.68%，与发达国家70%-80%的水平有较大差距。加大对灌溉工程的建设投资，大力发展节水农业是提高农业用水效率的重要手段，也是缓解我国水资源紧张的必然要求。4.水环境恶化。在对全国24.5万公里河流水质的评价结果中，全国重要江河湖泊水功能区水质达标率为76.9%，Ⅰ-Ⅲ类水水质河长占78.5%。全国2145个测站地下水质量综合评价结果显示：水质优良的测站比例为0.9%，良好的测站比例为23.5%，较差的测站比例为60.9%，极差的测站比例为14.6%。2017年全国废水排放总量达6996610万吨，水体污染损坏水源质量，降低水资源利用价值，并对人体健康和生态环境造成危害。

三、我国粮食主产区水资源利用及影响的实证分析

（一）变量选取与数据来源水、土地、劳动力、资本等是粮食生产的投入要素，本模型选取的投入要素为资源禀赋、科技水平、物资资料等。其中，资源禀赋是水资源总量、农作物播种面积、粮食总产量等因素的概括；科技水平包括农业机械总动力、水利工程数量、有效灌溉面积等；物资资料包括农用塑料薄膜使用量和农药、化肥施用量等。根据投入要素对粮食生产的影响程度，模型设置的变量为Food、Material、Land、Water、Labor和Capital。Food代表粮食产量，即粮食作物的生产量。Material表示粮食生产中的物质投入，由农业生产所需的化肥数量即化肥（按折纯法计算）施用量表示。Land指土地投入，用农作物总播种面积表示。Water代表水资源投入，由灌溉土地所需从水源取用的水量即灌溉用水量表示。Labor表示劳动力投入，用农、林、牧、渔业就业人员数表示。Capital表示资本投入，由农业机械总动力即用于农、林、牧、渔业的各种动力机械的动力总和表示。μ是随机误差项，反映未纳入模型的其他各种因素的影响。模型运算用数据均源于中国统计年鉴（2018），其中，灌溉用水量由农业用水×90%进行折算，其余变量是统计年鉴数据的汇总。

（二）实证分析1.粮食产量与农业用水趋势分析2008-2017年我国粮食总产量呈现增长趋势，农业用水总量呈现两个阶段：2013年以前表现为波动上升的趋势；2013年后为不断下降的趋势。2008年粮食总产量为53434.3万吨，2017年粮食总产量是2008年的1.24倍，达到66160.7万吨。2008年农业用水总量为3663.5亿立方米，2017年达到了3766.4亿立方米，是2008年的1.03倍。2008-2017年的数据显示，我国农业用水总量与粮食总产量有同步变化趋势。由于我国粮食需求总量持续增长，未来农业用水量的增加将会加剧水资源匮乏程度，使水资源供需缺口呈现扩大趋势。在水资源数量有限的情况下，提高农业水资源利用效率与粮食生产能力是未来粮食可持续生产的必由之路。从粮食生产的区域层面看，东北粮食主产区、黄淮海粮食主产区和长江流域粮食主产区对粮食产量的贡献率较大。2017年，其相对应的粮食产量为17149.5万吨、19542.95万吨、15445.55万吨，农业用水量分别为625.9亿立方米、602.3亿立方米、878亿立方米。由于区域间经济发展水平、粮食种植条件等多种因素的不同，三大区域的粮食产量与农业用水量存在明显差异。粮食种植条件优越区域如东北的吉林、辽宁、黑龙江等地区，土壤肥沃适宜粮食种植，粮食产量较高；长江流域粮食主产区湿热的气候条件有利于粮食作物生长，但随着城镇化、工业化进程的加快，土地资源日趋匮乏，农民劳动积极性减弱带来的农业劳动力转移也使该区域粮食产量不及期望水平。总体而言，粮食产量与农业用水量同步变动，粮食产量较高的地区其农业用水量也较多。2.粮食生产中水资源利用及贡献分析根据以往经验和对数据的初步分析可知，Food、Material、Land、Water、Labor和Capital呈线性关系。运用多元回归分析方法建立粮食产量与各投入要素的模型为运用SPSS软件进行回归分析，所得的线性回归方程为根据模型的拟合情况，其中复相关系数（R2）为0.819，调整后的R2为0.689，模型整体拟合程度强，结果较为理想。从方差分析表中可看出，模型的F统计量观测值为6.318，P值为0.16，在显著性水平为0.05的情况下，可认为粮食产量与物质投入、土地投入、水资源投入、劳动力投入和资本投入存在显著线性关系。经过标准化处理，测度模型中各投入要素的权重，考察各投入要素在粮食生产结构中的相对重要程度。在权重体系中，Material所占权重为0.146，Land所占权重为0.118，Water所占权重为0.595，Labor所占权重为0.121，Capital所占权重为0.020。水资源所占权重大验证了其对粮食生产具有显著影响。因此，根据粮食生产中水资源利用存在的问题，针对性地提出相关措施与建议对构建粮食安全保障体系有重要意义。回归模型估计结果说明，主产区水资源投入每增加1%，粮食产量增加1.96%；物资投入每增加1%，粮食产量增加0.48%；土地投入每增加1%，粮食产量增加0.39%；劳动力每增加1%，粮食产量减少0.395%；资本投入每增加1%，粮食产量增加0.067%。在假定其他变量不变的基础上，每增加1亿立方米水资源投入，粮食增产1.96万吨。通过线性回归证明了水资源对粮食生产有显著影响，水资源投入对粮食生产的正向影响说明其在粮食生产中起积极作用。

四、结论与政策建议

实证研究发现，我国粮食主产区粮食产量与农业用水量正相关，在其他影响因子不变的情况下，粮食主产区水资源投入每增加1%，粮食产量增加1.96%。粮食生产依赖于水资源，而我国的水资源利用存在供需矛盾加剧、水资源过度开发、用水效率低下、水环境恶化等问题，提高农业水资源利用效率将是可持续粮食安全保障的必由之路。为此，需要：

（一）提高水资源用水效率。当前我国的水资源利用方式较粗放，2017年农田灌溉水有效利用系数仅为0.548。提高农业用水效率必须坚持四个原则：一是大力发展节水农业，采用节水灌溉的方式提高水资源可灌溉的农田面积。二是加大农田水利设施建设，建设管道输水灌溉等规模化节水灌溉工程，从工程上提高用水效率水平。三是研究推广抗旱农作物新品种，通过对节水抗旱作物进行栽培管理减少作物需水量。四是调整农作物种植结构，扩种耗水量小的农作物，减小耗水量大的农作物的种植面积，提高对水资源的利用效率。

（二）构建水资源管理机制。水资源管理部门应建立健全水资源保护的相关政策法规，保障水资源管理制度贯彻落实。构建水资源管理奖惩体系，加大对偷排偷放、污染水源等行为的打击力度，并对在节约用水方面成效显著的个人或集体给予奖励。在水资源管理过程中，政府应着力推进农业水价综合改革，合理规定不同区域、不同作物的灌溉定额和用水价格，增强农民节水意识。通过建立水资源利用社会监督机制，鼓励社会公众积极参与水资源管理，充分发挥其在水资源利用与粮食安全监督管理中的重要作用。

（三）全面推进节水型社会建设。水资源的保护与可持续利用需要社会公众的参与。人们应积极参与水资源保护活动，从实践中认识到水资源保护的重要性；学习节水知识以提高节约用水的意识。在生活中人们应逐步改变不良的用水习惯，形成重复用水的意识与行为，通过循环用水等方式实现水资源价值最大化。在实际行动中共同建设节水型社会，推进全社会关心水利、重视水利、支持水利、参与水利良好氛围的形成。

参考文献

［1］杨友军．浅谈水资源胁迫下基于粮食安全的现代农业技术创新趋势及策略［J］．农经管理，2018，（21）:52-53.

［2］宋先松，石培基，金蓉.中国水资源空间分布不均引发的供需矛盾分析［J］.干旱区研究，2005（2）:162-166.

［3］王学渊，赵连阁.中国农业用水效率及影响因素［J］.农业经济问题，2008，29（3）:10-18.

［4］李颖明.粮食主产区农业水资源可持续利用分析［J］.中国农村经济，2007，（9）:45-52.

作者：罗海平 黄晓玲 单位：南昌大学中国中部经济社会发展研究中心