節(jié)水農(nóng)業(yè)綜合效益評價(jià)研究進(jìn)展

籍歡歡，雷 波，杜麗娟，胡振華

（1. 山西農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院，太谷030800；2. 中國水利水電科學(xué)研究院，北京100038；3. 流域水循環(huán)模擬與調(diào)控國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100038）

0 引言

水是生命之源、生產(chǎn)之要、生態(tài)之基，傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式是以單純追求產(chǎn)量為目標(biāo)的資源消耗型農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式。隨著社會的發(fā)展，水資源短缺、水生態(tài)環(huán)境惡化等問題日益突出。嚴(yán)格控制用水總量，全面提高用水效率，嚴(yán)格控制排污總量，加快節(jié)水型社會建設(shè)，促進(jìn)水資源可持續(xù)利用和經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式的轉(zhuǎn)變是我國未來水資源開發(fā)利用的發(fā)展趨勢。在建設(shè)節(jié)水型社會，實(shí)施最嚴(yán)格水資源管理的發(fā)展方向上，加快規(guī)?；?jié)水農(nóng)業(yè)的推廣十分必要。而且，規(guī)?；?jié)水可以改變以往分散投入帶來的效益低、用水效率低的弊端，能有效提高灌溉水利用系數(shù)，改善灌溉條件和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件，減少灌溉用水量，提高灌溉保證率。

節(jié)水農(nóng)業(yè)涵蓋3 個(gè)層面，即節(jié)水農(nóng)業(yè)技術(shù)的應(yīng)用、節(jié)水型用水管理方式的建構(gòu)和節(jié)水觀念的建立。在節(jié)水農(nóng)業(yè)推廣過程中，節(jié)水農(nóng)業(yè)通過這3 個(gè)層面對區(qū)域社會、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生全方位的影響。節(jié)水農(nóng)業(yè)綜合效益評價(jià)就是通過借助一定的理論和評價(jià)方法，評價(jià)節(jié)水農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式對區(qū)域可持續(xù)發(fā)展所產(chǎn)生的社會效益、經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)環(huán)境效益以及綜合效益的影響程度。

節(jié)水農(nóng)業(yè)綜合效益評價(jià)是一個(gè)多層次、多指標(biāo)和多因素的評判過程。節(jié)水農(nóng)業(yè)綜合效益評價(jià)是將反映研究對象不同性質(zhì)、不同層面的多個(gè)指標(biāo)構(gòu)建成不同的層次，同一層次的各因素從屬于上一層因素，同時(shí)又影響下一層因素，最上層為目標(biāo)層，通常只有一個(gè)因素，最下層為方案層，中間有一個(gè)或者幾個(gè)層次，為準(zhǔn)則或指標(biāo)層；由最后一級向第一級逐次進(jìn)行分析，最終得到一個(gè)綜合指標(biāo)，用定量化指標(biāo)來反映評價(jià)對象的整體評價(jià)情況，節(jié)水農(nóng)業(yè)綜合效益評價(jià)有利于在宏觀上把握事物發(fā)展的趨勢，因此，在實(shí)際中應(yīng)用極為廣泛。研究節(jié)水農(nóng)業(yè)評價(jià)指標(biāo)體系和評價(jià)方法，構(gòu)建科學(xué)合理的節(jié)水農(nóng)業(yè)評價(jià)指標(biāo)體系，提出節(jié)水農(nóng)業(yè)的科學(xué)評價(jià)方法，對于正確評價(jià)節(jié)水農(nóng)業(yè)，促進(jìn)節(jié)水農(nóng)業(yè)發(fā)展具有十分重要的意義；有利于正確引導(dǎo)節(jié)水農(nóng)業(yè)發(fā)展，指導(dǎo)節(jié)水農(nóng)業(yè)進(jìn)一步研究，促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

1 節(jié)水農(nóng)業(yè)綜合效益評價(jià)研究進(jìn)展

目前，對于節(jié)水農(nóng)業(yè)綜合效益評價(jià)國內(nèi)外專家還未提出統(tǒng)一方法。經(jīng)過對現(xiàn)有文獻(xiàn)資料的研究分析可知，早期的節(jié)水農(nóng)業(yè)綜合效益評價(jià)研究主要是從節(jié)水工程的灌溉效益入手，更多的是研究其水資源利用效益。隨著國民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，其他行業(yè)的用水需求量大幅增加，同時(shí)資源問題與生態(tài)環(huán)境問題之間的矛盾日益突出，人們逐漸意識到人與自然和諧發(fā)展的重要性。相關(guān)研究人員逐漸開始重視節(jié)水農(nóng)業(yè)對社會、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境的綜合影響，并開始探討相關(guān)的效益影響評價(jià)。由此取得的成果極大地推動(dòng)了我國節(jié)水農(nóng)業(yè)的發(fā)展。

1.1 國外研究進(jìn)展

國外學(xué)者在節(jié)水農(nóng)業(yè)綜合效益評價(jià)方面取得很多成果。已有研究主要針對節(jié)水農(nóng)業(yè)灌溉的技術(shù)效益、成本效益和經(jīng)濟(jì)效益等方面，建立的評價(jià)指標(biāo)體系涉及節(jié)水農(nóng)業(yè)的經(jīng)濟(jì)、生態(tài)、社會以及技術(shù)等領(lǐng)域，尤其是在評價(jià)方法和指標(biāo)體系上值得學(xué)習(xí)。

20 世紀(jì)60 年代末，美國農(nóng)業(yè)部［1］依照本國的節(jié)水灌溉系統(tǒng)提出了幾種關(guān)于節(jié)水灌溉的評價(jià)方法，選取影響節(jié)水灌溉的幾個(gè)主要因素展開分析，主要因素為：節(jié)水灌溉系統(tǒng)的灌水深度、灌水強(qiáng)度、灌水均勻度、系統(tǒng)的供水能力、供水過程中的水量損失、管網(wǎng)能耗以及造假情況和灌水可能對作物產(chǎn)生的損害等7 個(gè)指標(biāo)，通過計(jì)算對節(jié)水灌溉系統(tǒng)進(jìn)行了評價(jià)。

20 世紀(jì)80 年代末，Williams［2］為了評估各種節(jié)水灌溉系統(tǒng)在不同操作狀況下的灌溉成本和效益，設(shè)計(jì)了ICEASE（Irrigation Cost Estimator and System Evaluator）微觀數(shù)學(xué)模型，從4 個(gè)方面選擇評價(jià)指標(biāo)，分別為：灌溉系統(tǒng)的選擇、灌溉系統(tǒng)效率降低對灌溉成本變化的影響、系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的選擇、水位變化情況。

20 世紀(jì)90 年代末Charles 教授［3］在《灌溉系統(tǒng)評價(jià)》一書中，提出對已經(jīng)建成的節(jié)水灌溉系統(tǒng)做綜合評價(jià)，以灌區(qū)的實(shí)際數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，確立了各項(xiàng)指標(biāo)，主要綜合評價(jià)指標(biāo)包括：水質(zhì)、作物蒸騰量、輸水量等，通過調(diào)查資料進(jìn)行估算各項(xiàng)評價(jià)指標(biāo)，得出節(jié)水灌溉系統(tǒng)的綜合評價(jià)結(jié)果。這一方法對節(jié)水灌溉系統(tǒng)運(yùn)行管理水平起到指導(dǎo)作用。

21 世紀(jì)初，Rodriguez［4］針對節(jié)水灌溉經(jīng)濟(jì)效益，提出評價(jià)節(jié)水灌溉經(jīng)濟(jì)效益的方法，此方法是經(jīng)過對節(jié)水灌溉農(nóng)業(yè)與普通灌溉農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)產(chǎn)量的對比來評估節(jié)水農(nóng)業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。Schucke 等專家［5］基于美國科羅拉多州數(shù)據(jù)，分析了干旱程度如何影響農(nóng)戶節(jié)水灌溉技術(shù)的選擇。Moreno G［6］利用計(jì)量模型聯(lián)合估計(jì)了節(jié)水灌溉技術(shù)的選擇和農(nóng)作物選擇。

《2006 年人類發(fā)展報(bào)告》［7］以“透視貧水：權(quán)利、貧窮與全球水危機(jī)”為主題，提出采用先進(jìn)技術(shù)提高水分生產(chǎn)率，使灌溉用水管理更加精密化、智能化。與此同時(shí)，國外學(xué)者對節(jié)水灌溉與生態(tài)環(huán)境［8-9］等影響，精準(zhǔn)灌溉和灌溉系統(tǒng)的自動(dòng)控制［10］，非常規(guī)水資源利用［11］，從作物生理特性研究改進(jìn)水分利用效率［12］等方面進(jìn)行研究。

Klocke.NL 等［13］建立作物產(chǎn)量預(yù)測模型，對非充分灌溉制度下作物的產(chǎn)量與經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行定量評估，評估結(jié)果能為農(nóng)民、專家、農(nóng)技推廣人員提供決策依據(jù)。Hussain Intizar［14］采用定性描述與定量評價(jià)相結(jié)合的方法，評估灌溉產(chǎn)生的直接、間接效益以及潛在的不利影響。

1.2 國內(nèi)研究進(jìn)展

節(jié)水農(nóng)業(yè)效益評價(jià)在我國主要分為兩大類，即從最初的定量比較或定性描述的單目標(biāo)效益評價(jià)逐步發(fā)展為定量與定性相結(jié)合的多目標(biāo)綜合效益評價(jià)。

單目標(biāo)效益評價(jià)主要是農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉工程的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、社會評價(jià)等方面。齊學(xué)斌［15］對農(nóng)業(yè)節(jié)水的環(huán)境效益中對地表水環(huán)境、地下水環(huán)境、土壤以及各用水戶的影響進(jìn)行了探討。劉維峰［16］以定性分析為基礎(chǔ)，以農(nóng)作物高產(chǎn)和節(jié)水為目標(biāo)，應(yīng)用層次分析法對灌溉面積、節(jié)水量、投資額和凈現(xiàn)值等指標(biāo)在采用不同節(jié)水灌溉方式時(shí)進(jìn)行了研究，以分析在投資一定或在規(guī)定面積內(nèi)時(shí)，確定最佳的灌水方案。羅金耀［17］在研究節(jié)水灌溉綜合評價(jià)中，應(yīng)用現(xiàn)代統(tǒng)計(jì)學(xué)的知識將影響節(jié)水灌溉工程效益所涉及的各種因素概括為六大類指標(biāo)，即技術(shù)類指標(biāo)、政策類指標(biāo)、資源類指標(biāo)、經(jīng)濟(jì)類指標(biāo)、社會類指標(biāo)和環(huán)境類指標(biāo)。郭宗樓［18］曾對新疆塔里木盆地農(nóng)業(yè)灌溉工程的規(guī)劃進(jìn)行了研究，并提出了灌溉工程項(xiàng)目環(huán)境影響評價(jià)模型，該模型構(gòu)建了自然環(huán)境、生態(tài)環(huán)境和人文經(jīng)濟(jì)3 個(gè)指標(biāo)體系，包含了26 個(gè)指標(biāo)。鄧紹云［19］針對云南省的部分缺水地區(qū)提出了一種基于節(jié)水灌溉技術(shù)指標(biāo)層面的評價(jià)體系，主要包括：作物水分生產(chǎn)率、降水有效利用系數(shù)、灌溉效率、灌水均勻度、耗水系數(shù)等指標(biāo)。曹建如［20］利用加權(quán)綜合評價(jià)方法，對河北省主要應(yīng)用的6項(xiàng)旱作農(nóng)業(yè)技術(shù)的經(jīng)濟(jì)、生態(tài)、社會效益進(jìn)行了評價(jià)。徐濤等［21］以民勤縣為例，基于選擇實(shí)驗(yàn)法，采用Mixed Logit 模型對節(jié)水灌溉技術(shù)的社會效益進(jìn)行評估。

多目標(biāo)綜合效益評價(jià)主要是從節(jié)水農(nóng)業(yè)的社會、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益等方面來研究和評價(jià)。由于多元統(tǒng)計(jì)知識發(fā)展的逐步完善以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，多目標(biāo)綜合評價(jià)方法和技術(shù)也更加簡便，從而在節(jié)水農(nóng)業(yè)綜合評價(jià)的應(yīng)用中也日趨全面。李慧伶等［22］利用博弈論將層次分析法和熵值法進(jìn)行了集化和融合，來確定評價(jià)指標(biāo)權(quán)重。雷波［23］等以可持續(xù)發(fā)展理論、生態(tài)—經(jīng)濟(jì)—社會耦合發(fā)展理論和區(qū)域局部均衡理論為基礎(chǔ)，對旱作節(jié)水農(nóng)業(yè)綜合效益評價(jià)體系進(jìn)行了研究。陸克芬等［24］和方崇等［25］構(gòu)建了灌區(qū)改造綜合評價(jià)的投影尋蹤模型并分別利用人工魚群算法和蟻群算法優(yōu)化投影的方法確定權(quán)重，對灌區(qū)改造綜合效益進(jìn)行了評價(jià)。劉曉敏等［26］運(yùn)用熵權(quán)綜合評價(jià)法對小麥玉米農(nóng)藝節(jié)水技術(shù)集成模式進(jìn)行了評估。鄧子謙［27］等則利用多層次模糊評價(jià)法，對簡陽市節(jié)水農(nóng)業(yè)示范區(qū)的節(jié)水農(nóng)業(yè)進(jìn)行了綜合評價(jià)。徐晶等人［28］針對沿海地區(qū)水資源緊缺的問題，結(jié)合我國節(jié)水農(nóng)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，以威海市為例對其進(jìn)行了節(jié)水農(nóng)業(yè)綜合評價(jià)指標(biāo)體系及評價(jià)模型的研究，構(gòu)建了節(jié)水農(nóng)業(yè)綜合評價(jià)指標(biāo)體系，建立了多層次模糊綜合評價(jià)模型，優(yōu)化了評價(jià)理論和方法。褚琳琳［29］結(jié)合江蘇省自然環(huán)境、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和節(jié)水農(nóng)業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀和特點(diǎn)，運(yùn)用因子分析方法遴選節(jié)水農(nóng)業(yè)分區(qū)關(guān)鍵指標(biāo)，建立了節(jié)水農(nóng)業(yè)分區(qū)的評價(jià)指標(biāo)體系。姚增福［30］利用甘肅省節(jié)水農(nóng)業(yè)投入產(chǎn)出指標(biāo)數(shù)據(jù)，基于改進(jìn)的AHP 分析法，通過Delphi 法確定權(quán)重，節(jié)水農(nóng)業(yè)建設(shè)產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和社會效益等的價(jià)值進(jìn)行實(shí)證分析。盧文峰［31］建立了基于改進(jìn)層次分析法模糊綜合評價(jià)模型對云南省楚雄州的農(nóng)業(yè)節(jié)水特點(diǎn)，按照定性與定量相結(jié)合的分析方法，從經(jīng)濟(jì)、社會和生態(tài)3 個(gè)方面進(jìn)行綜合評價(jià)。田浪等人［32］運(yùn)用物元可拓理論，將水資源綜合效益、水資源綜合效益特征以及對應(yīng)的特征量值作為物元，建立漳河灌區(qū)水資源綜合效益評價(jià)的物元可拓模型，從經(jīng)濟(jì)、社會和生態(tài)效益建立指標(biāo)體系進(jìn)行評價(jià)。蘇晟霖［33］通過AHP 法和灰色關(guān)聯(lián)度的綜合評價(jià)方法，對溝沿灌區(qū)綜合效益進(jìn)行綜合評價(jià)，為灌區(qū)水資源優(yōu)化配置提供了可靠的依據(jù)。

1.3 多目標(biāo)綜合評價(jià)研究方法

對于什么是評價(jià)，美國著名的哲學(xué)家、心理學(xué)家、教育學(xué)家和社會學(xué)家約翰·杜威認(rèn)為“評價(jià)就是通過引導(dǎo)行為而創(chuàng)造價(jià)值、確定價(jià)值的一種判斷，是一種對價(jià)值可能性的判斷，對一種尚未存在的、有可能通過活動(dòng)而被創(chuàng)造出來的價(jià)值承載者的判斷”［34］。不同的研究領(lǐng)域都會涉及評價(jià)問題，針對具體的問題和研究背景，評價(jià)方法也迥然相異。將影響因素或指標(biāo)的共同信息提取出來，并通過一定的評價(jià)方法，將多個(gè)評價(jià)因素或指標(biāo)轉(zhuǎn)化為能反映評價(jià)對象總體特征的信息。在綜合評價(jià)方法運(yùn)用實(shí)踐中，人們設(shè)計(jì)了各種不同的綜合評價(jià)方法。傳統(tǒng)方法有打分綜合評價(jià)法、綜合指數(shù)法、功效系數(shù)法等，現(xiàn)代方法有層次分析法、主成分分析法、Topsis 法、模糊評價(jià)法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法等分析方法。

多指標(biāo)綜合評價(jià)方法已經(jīng)有很多年的研究歷史，隨著相關(guān)領(lǐng)域?qū)W科的發(fā)展，新的綜合評價(jià)方法與理論不斷涌現(xiàn)，雖然評價(jià)方法日趨多樣，但還存在不少亟待解決的問題。未來可以從以下幾個(gè)方面深入研究。

（1）對現(xiàn)有綜合評價(jià)方法加以改進(jìn)和發(fā)展。這包括對現(xiàn)有評價(jià)方法的改進(jìn)，各種評價(jià)方法的聯(lián)合使用以及吸收其他學(xué)科的精華，進(jìn)而探索新的綜合評價(jià)方法。如果沒有一套科學(xué)的評價(jià)指標(biāo)體系，無論收集到的數(shù)據(jù)如何真實(shí)客觀，采用的評價(jià)方法如何前瞻科學(xué)，數(shù)據(jù)處理得如何精妙準(zhǔn)確，其所得到的評價(jià)結(jié)果必然會偏離評價(jià)目標(biāo)。

（2）克服收集指標(biāo)時(shí)帶來的困難。通常，每位學(xué)者研究的問題都有一定的特殊性，所需用到的指標(biāo)也有其各自的特點(diǎn)，傳統(tǒng)的通過上網(wǎng)查找統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、年鑒的方式已經(jīng)難以滿足研究的需要，而很多問題因?yàn)槠鋽?shù)據(jù)涉及部分企業(yè)或者地區(qū)的“隱私”，通過調(diào)查也未必得到真實(shí)結(jié)果，因此問卷缺失值等現(xiàn)象不可避免。上述因素給綜合評價(jià)研究增添了困難，是急需解決的問題。

（3）要注重發(fā)展先進(jìn)智能評價(jià)技術(shù)。隨著人工智能、知識工程、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)等傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的日趨成熟，互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算和大數(shù)據(jù)等新興信息技術(shù)的快速發(fā)展，未來應(yīng)探索綜合評價(jià)方法的智能化發(fā)展及應(yīng)用。

2 節(jié)水農(nóng)業(yè)綜合效益評價(jià)需要關(guān)注的問題

隨著我國生態(tài)環(huán)境的惡化，水資源短缺不僅成為農(nóng)業(yè)發(fā)展的瓶頸，更影響到居民的生存環(huán)境，而且當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境因素、氣候特點(diǎn)等決定了節(jié)水農(nóng)業(yè)在該地區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展中具有重要的作用，因而需加強(qiáng)節(jié)水農(nóng)業(yè)綜合效益評價(jià)理論和評價(jià)體系建設(shè)。節(jié)水農(nóng)業(yè)所解決的問題并不僅僅是水資源問題，還涉及經(jīng)濟(jì)、社會和環(huán)境等多方面［35］，我國節(jié)水農(nóng)業(yè)綜合效益評價(jià)已經(jīng)取得了一些成效，但是根據(jù)發(fā)展過程看，還有一些問題亟待解決。

2.1 準(zhǔn)確界定節(jié)水農(nóng)業(yè)綜合效益

節(jié)水農(nóng)業(yè)綜合效益評價(jià)是研究節(jié)水農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式對區(qū)域農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的影響問題。正確評價(jià)節(jié)水農(nóng)業(yè)的綜合效益對于區(qū)域?qū)崿F(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。要使研究的評價(jià)結(jié)果能夠正確全面地反映節(jié)水農(nóng)業(yè)對區(qū)域發(fā)展的綜合效益，首先必須解決好節(jié)水農(nóng)業(yè)綜合效益的界定問題，節(jié)水農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式的推廣固然會產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)、社會和生態(tài)環(huán)境效益，但并不意味著節(jié)水農(nóng)業(yè)會對區(qū)域發(fā)展的所有方面都會產(chǎn)生直接或間接影響，同時(shí)必須結(jié)合地區(qū)發(fā)展特點(diǎn)，劃分和界定適合該地區(qū)的節(jié)水農(nóng)業(yè)綜合效益。

2.2 構(gòu)建合理的評價(jià)指標(biāo)體系

影響節(jié)水農(nóng)業(yè)的因素有很多，因此，評價(jià)中涉及的指標(biāo)也較多，地區(qū)不同，評價(jià)指標(biāo)也不同。節(jié)水農(nóng)業(yè)指標(biāo)體系的構(gòu)建是研究節(jié)水農(nóng)業(yè)效益的關(guān)鍵，正確評價(jià)節(jié)水農(nóng)業(yè)效益依賴于合理的評價(jià)指標(biāo)體系。面對繁多的評價(jià)指標(biāo)，有重復(fù)反映某方面的內(nèi)容，若刪除過多，就會不全面，丟失重要的信息。合理構(gòu)建節(jié)水農(nóng)業(yè)評價(jià)指標(biāo)體系的關(guān)鍵是對初選的節(jié)水農(nóng)業(yè)評價(jià)指標(biāo)采取數(shù)學(xué)方法進(jìn)行分析，選出具有代表性的指標(biāo)。

2.3 評價(jià)方法需要深入研究與實(shí)用化

目前，我國評價(jià)框架的建立隨意性與偏重性較強(qiáng)。中國的不同地域、自然條件、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平以及水資源量等大不相同，從國外引進(jìn)的新的評價(jià)理論模型需要作進(jìn)一步探索來適應(yīng)我國的實(shí)際情況。而且應(yīng)該要注意在評價(jià)的整個(gè)過程中應(yīng)該與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)相結(jié)合，根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況對生產(chǎn)方式進(jìn)行改變，推動(dòng)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化和規(guī)?；陌l(fā)展。另外，目前絕大多數(shù)綜合評價(jià)模型的指標(biāo)權(quán)重確定主觀性太強(qiáng)，權(quán)重的大小直接影響評價(jià)結(jié)果。為此，需要研究一種可以最大限度避免主觀賦權(quán)干擾的綜合評價(jià)模型理論。