糧食生產(chǎn)中的水資源利用效率分析

丁雪麗

（河海大學(xué)公共管理學(xué)院，南京 210098）

引言

中國淡水資源總量為28 000億立方米，占據(jù)全球水資源的6%，居于世界第四位；但是由于人口總數(shù)龐大，人均水資源量只有2 200立方米，為世界平均水平的1/4，中國是世界上13個嚴(yán)重缺水國家之一。我國水資源分布不均，南方多，北方少，西部少，造成水資源富足區(qū)域水資源使用浪費嚴(yán)重而絲毫不覺干旱地區(qū)水資源的貧乏稀缺，地域使用情況相差甚大。水資源少、分布不均對我國糧食生產(chǎn)形成嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。中國農(nóng)業(yè)現(xiàn)有的發(fā)展水平?jīng)Q定糧食生產(chǎn)依賴水土資源。農(nóng)業(yè)用水量為水資源使用總量的60%～70%，作為主要用水大戶，而糧食生產(chǎn)是農(nóng)業(yè)用水中的用水大戶。水資源使用對我國糧食生產(chǎn)至關(guān)重要，水量多少、水利用效率高低影響著糧食生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)發(fā)展，密切關(guān)聯(lián)中國糧食安全以及中國未來可持續(xù)發(fā)展。

水環(huán)境惡化越來越嚴(yán)重，使得水資源可利用總量更加缺乏。全國水土流失面積367萬平方千米，占據(jù)國土面積的38%，大量水土流失使得適宜農(nóng)作物生長地區(qū)惡化、減少，勢必會減少糧食耕種面積，降低糧食產(chǎn)量。全國近一半河段和九成的城市水域受到不同程度的污染。研究顯示，2011年我國生活廢水排放量達到248億噸，工業(yè)廢水排放量為231億噸，廢水大量排放到水域中，使得農(nóng)業(yè)灌溉流域遭受嚴(yán)重污染，糧食生產(chǎn)品質(zhì)下降，數(shù)量減少。農(nóng)村水體污染嚴(yán)重，主要來源是生活污水和農(nóng)業(yè)污染。農(nóng)村人民生活水平不斷提高，消費能力提升，產(chǎn)生的垃圾隨處丟棄，嚴(yán)重污染水體。其次，農(nóng)藥化肥多年來對糧食增產(chǎn)的顯著效果使得農(nóng)民信賴，不斷加大農(nóng)藥化肥施用量，過度使用造成農(nóng)業(yè)水體富營養(yǎng)化。農(nóng)村水體遭受嚴(yán)重污染，也直接影響到農(nóng)田糧食生產(chǎn)及糧食質(zhì)量。

面對水資源短缺與水環(huán)境惡化的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，我國要尋求糧食生產(chǎn)的穩(wěn)步增長以及國家糧食安全保障，糧食生產(chǎn)的水資源利用效率的提高勢在必行。我國農(nóng)業(yè)用水依然處于低效水平，糧食生產(chǎn)中的水資源利用效率存在較大的提升空間，伴隨著經(jīng)濟水平發(fā)展與科學(xué)技術(shù)進步，糧食生產(chǎn)中的水資源利用效率提升將具備優(yōu)勢基礎(chǔ)與條件。

一、水資源利用與糧食產(chǎn)量的關(guān)系分析

（一）研究方法及數(shù)據(jù)來源

糧食產(chǎn)量需要勞動力、資本、土地、水、農(nóng)用物資諸多因素的投入，基于眾多學(xué)者對于糧食生產(chǎn)運用多種生產(chǎn)函數(shù)的研究，本文采取簡單多元回歸分析建立糧食產(chǎn)量與投入要素的線性回歸方程，重點分析糧食產(chǎn)量與農(nóng)業(yè)灌溉用水之間的關(guān)系。多元回歸方程如下：

food=α×material+β×land+δ×water+φ×labor+η×captial+ε

Food表示糧食產(chǎn)量，material表示糧食生產(chǎn)中的物質(zhì)投入，由農(nóng)藥、化肥施用量加總得到；land表示土地投入，用糧食播種面積表示；water表示水資源投入，用灌溉用水量表示，基于農(nóng)業(yè)用水×90%=灌溉用水量求得；labor表示勞動力投入，采用農(nóng)、林、牧、漁從業(yè)人數(shù)代替；capital表示資本投入，依據(jù)農(nóng)業(yè)機械總動力數(shù)據(jù)。ε表示隨機誤差項，ε～IID（0，σ2）。

數(shù)據(jù)來源于2012年《中國農(nóng)村統(tǒng)計年鑒》《中國統(tǒng)計年鑒》以及國家統(tǒng)計局網(wǎng)站和各省水公報。由于筆者數(shù)據(jù)收集缺陷，只收集到了2012年的所需完整數(shù)據(jù)，研究數(shù)據(jù)不夠及時新近，略有不足。同時，部分?jǐn)?shù)據(jù)收集借用于《基于糧食安全的中國水資源利用及其效率研究》。

（二）結(jié)果分析

1.多元線性回歸顯著性檢驗及擬合優(yōu)度。多元線性回歸方程顯著性檢驗主要分兩步：第一步，方程整體線性檢驗。由方差分析中F統(tǒng)計量為65.688895，該值大于顯著性水平為5%情況下的F（5，25）的值4.43。因此，多元線性方程整體線性通過檢驗，糧食產(chǎn)量同物質(zhì)投入量、土地投入面積、水資源使用量、勞動力投入、資本投入存在顯著線性關(guān)系。第二步，方程每個自變量對于因變量的線性關(guān)系檢驗。由表1中的T檢驗來判斷，若t檢驗中t的絕對值在顯著性水平5%情況下大于t0.025=2.06則表明該變量同因變量存在顯著顯著關(guān)系。數(shù)據(jù)分析結(jié)果表明，變量3即水資源投入量同糧食產(chǎn)量存在顯著線性關(guān)系。

從回歸統(tǒng)計的判定系數(shù)與修正判定系數(shù)來看，判定系數(shù)為0.929267585，修正判定系數(shù)為0.915121102，表明方程擬合優(yōu)度較好，建立的多元回歸方程具有較好的適用性。

2.水資源對糧食產(chǎn)量的影響。通過對糧食產(chǎn)量回歸方程分析，可以得到下式：

武成龍連退五步，鄭成川退了半步。內(nèi)力修為優(yōu)劣立判。鄭成川的內(nèi)力要高出武成龍好幾籌！只是鄭成川還是有些不相信自己的眼睛，他原以為可以速戰(zhàn)速決壓制安和莊企圖頑抗的囂張氣焰再與其主對話。在他吃驚的當(dāng)口，武成龍不顧內(nèi)力懸殊搶先發(fā)動攻擊。無畏搶進，殺氣飆升！飆升的殺氣中含有復(fù)仇的烈火！

food=1.581403408×material+0.397084×land+0.862607527×water-0.018770522×labor+0.063190905×capital-78.07452068

表1　糧食產(chǎn)量的回歸分析

水資源投入對糧食生產(chǎn)回歸系數(shù)為0.862607527，實際意義是在物質(zhì)投入量、土地投入量、勞動力投入、資本投入量不變基礎(chǔ)上，每增加1億立方米灌溉投入，全國糧食生產(chǎn)增加0.862607527萬噸。水資源投入對于糧食生產(chǎn)具有重要積極作用。但是，從糧食增產(chǎn)單位變化低于水資源投入單位可知，我國水資源利用效率并不高。因此，在重視水資源對糧食生產(chǎn)的積極作用的同時，要注重水資源利用效率的提高，保證水資源高效利用。從回歸方程結(jié)果來看，物質(zhì)投入、土地投入、資本投入對糧食生產(chǎn)具有正向影響，而勞動力資本對糧食生產(chǎn)具有負向影響。勞動力的負向影響解釋為糧食生產(chǎn)勞動密集型生產(chǎn)經(jīng)營方式弊端暴露，優(yōu)勢缺失，糧食生產(chǎn)應(yīng)當(dāng)向技術(shù)密集型的規(guī)?；a(chǎn)經(jīng)營方式轉(zhuǎn)變。

二、水資源利用量與糧食產(chǎn)量實證分析

水資源利用同糧食產(chǎn)量實證分析主要從全國層面以及區(qū)域?qū)用鎯煞矫嬲归_。采用2008—2012年數(shù)據(jù)，分析全國在這五年間糧食產(chǎn)量、農(nóng)業(yè)水資源利用量的變化。區(qū)域?qū)用嬷饕捎?012年31個省市（自治區(qū)、直轄市）糧食產(chǎn)量與農(nóng)業(yè)水資源利用量截面數(shù)據(jù)，進一步劃分為華北、東北、黃淮海、西北、東南、長江中下游地區(qū)、華南、西南八大區(qū)域，分析區(qū)域差異性。

（一）全國糧食產(chǎn)量與水資源利用量雙增長趨勢

圖1和圖2顯示，我國糧食產(chǎn)量和水資源利用量在2008—2012年間都呈現(xiàn)出增長趨勢。2012年，我國糧食產(chǎn)量高達58 958萬噸，2008年產(chǎn)量是52 870.9萬噸，2012年產(chǎn)量是2008年的1.12倍。我國農(nóng)業(yè)水資源量于2012年達到了3 884.41億立方米，2008年農(nóng)業(yè)水資源利用量為3 663.47億立方米，2012年用水量是2008年的1.06倍。我國農(nóng)業(yè)用水不斷增加的同時，全國糧食產(chǎn)量也在增加。鑒于我國水資源稀缺，水環(huán)境惡化沒有得到較好的遏制，我國未來農(nóng)業(yè)水資源利用量的增加將會加劇水資源匱乏程度，制約農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，水資源對糧食產(chǎn)量積極作用的發(fā)揮將會十分有限。在水資源有限情況下，提高農(nóng)業(yè)水資源利用效率將會是未來糧食增產(chǎn)的必要途徑。

圖1　2008—2012年全國糧食總產(chǎn)量趨勢

圖2　2008—2012年全國農(nóng)業(yè)用水總量趨勢

（二）區(qū)域差異明顯

將我國劃分為八大區(qū)域，主要是依據(jù)地理位置臨近以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平接近因素來劃分的。華北地區(qū)包括北京、天津、山西；東北地區(qū)包括內(nèi)蒙古、遼寧、吉林、黑龍江；黃淮海地區(qū)包括河北、河南、山東、安徽；西北地區(qū)包括山西、甘肅、青海、寧夏、新疆；東南地區(qū)包括上海、浙江、福建；長江中下游地區(qū)包括江蘇、湖北、湖南、江西；華南地區(qū)包括廣東、廣西、海南；西南地區(qū)包括重慶、四川、貴州、云南、西藏。

表2顯示，2012年糧食產(chǎn)量位于前三的區(qū)域分別是黃淮海地區(qū)、東北地區(qū)、長江中下游地區(qū)，相對應(yīng)的糧食產(chǎn)量為16 685.7萬噸、13 703.5萬噸、10 905.6萬噸。這三大區(qū)域一直以來就是我國產(chǎn)量大省主要分布區(qū)，糧食產(chǎn)量高居首位是自然。2012年農(nóng)業(yè)用水量排在前三的是西北地區(qū)、長江中下游地區(qū)和東北地區(qū)，對應(yīng)的農(nóng)業(yè)用水量分別是798.93億立方米、795.4億立方米、606.49億立方米。我國八大區(qū)域糧食產(chǎn)量與農(nóng)業(yè)用水量存在明顯的區(qū)域差異，這種差異主要是由于區(qū)域間的經(jīng)濟發(fā)展水平、糧食種植條件所決定的。糧食種植條件優(yōu)越區(qū)域如東北的吉林、遼寧、黑龍江，肥沃的土壤適宜糧食種植，糧食產(chǎn)量較高；西北部干旱少雨不適宜糧食生長，糧食產(chǎn)量較低。經(jīng)濟發(fā)展程度擠占農(nóng)業(yè)糧食生產(chǎn)，東南地區(qū)雨水豐沛、光熱充足適宜糧食生長，但是快速發(fā)展的經(jīng)濟擠占了農(nóng)業(yè)，農(nóng)業(yè)用地減少、農(nóng)業(yè)勞動力轉(zhuǎn)移致使該區(qū)糧食產(chǎn)量并不高?？傮w來說，糧食產(chǎn)量同農(nóng)業(yè)用水量還是處于同步趨勢，糧食產(chǎn)量高的地區(qū)農(nóng)業(yè)用水量也高。

表2　2012年八大區(qū)域糧食產(chǎn)量與農(nóng)業(yè)用水量

三、糧食生產(chǎn)的水資源生產(chǎn)率狀況

糧食生產(chǎn)的水資源生產(chǎn)率是生產(chǎn)1單位糧食所需要多少單位的灌溉用水投入，這是我國糧食生產(chǎn)用水效率的直接體現(xiàn)。分析現(xiàn)階段糧食生產(chǎn)中用水效率能夠明確我國農(nóng)業(yè)用水效率的水平，發(fā)現(xiàn)我國農(nóng)業(yè)用水效率的分布特點及提升空間。

圖3顯示，2008—2012年五年跨度中我國糧食生產(chǎn)的水資源生產(chǎn)率整體在提升。2008年全國水資源生產(chǎn)率為0.0693，2012年全國水資源生產(chǎn)率為0.0658，整體提升了0.003，水資源生產(chǎn)率越低越好。因此，水資源在糧食生產(chǎn)中的生產(chǎn)率在逐漸提高，這一現(xiàn)象可能是農(nóng)業(yè)灌溉技術(shù)的進步以及人們對水資源利率用效率的重視的結(jié)果。我國糧食生產(chǎn)中的水資源生產(chǎn)率從2009年開始實現(xiàn)了三連升，2012年雖出現(xiàn)了小量回升，但是總體上生產(chǎn)率提高的趨勢還是令人欣喜的。再看，2008—2012年五年來我國糧食生產(chǎn)水資源效率最低僅僅為0.0650，水資源生產(chǎn)率的總體水平并不高，仍然還有提升空間。只有實現(xiàn)水資源在糧食生產(chǎn)中的生產(chǎn)效率提高，才能極大程度地面對水資源短缺現(xiàn)狀以及實現(xiàn)糧食穩(wěn)步增產(chǎn)，實現(xiàn)我國糧食安全穩(wěn)定保障。

四、結(jié)論與啟示

（一）重視糧食生產(chǎn)中水資源投入及效率提升

表32012　年八大區(qū)域水資源生產(chǎn)率

通過對水資源與糧食產(chǎn)量進行回歸分析，證實水資源與糧食生產(chǎn)密切關(guān)聯(lián)，水資源投入在糧食生產(chǎn)中起著積極作用。在物質(zhì)投入量、土地投入量、勞動力投入、資本投入量不變基礎(chǔ)上，每增加1億立方米灌溉投入，全國糧食生產(chǎn)增加0.862607527萬噸。必須重視糧食生產(chǎn)中的水資源投入。然而，中國作為一個嚴(yán)重貧水國家，水資源資源極度缺乏，南方水多，北方水少，西部水少，中國糧食主產(chǎn)區(qū)水資源需求同水資源不均分布形成對立的情勢，產(chǎn)生糧食生產(chǎn)用水的緊張局面。水環(huán)境惡化愈演愈烈，地下水過度開采與使用，水資源嚴(yán)重浪費現(xiàn)象存在，勢必對糧食生產(chǎn)中水資源可使用量與合理使用量造成嚴(yán)重制約。因此，重視糧食生產(chǎn)中的水資源投入量，在發(fā)揮水資源投入對糧食生產(chǎn)的積極作用的同時注重控制水資源總投入量，不應(yīng)無限制、超負荷開采使用水資源。

要讓糧食在生產(chǎn)中利用有限水資源來獲取高糧食產(chǎn)量，則必須提高糧食生產(chǎn)中的水資源生產(chǎn)效率。在其他要素投入不變的條件下，單位糧食產(chǎn)量將耗費更少的水資源。我國糧食生產(chǎn)中的水資源生產(chǎn)率雖然在逐步提高，但是總體水平還是較低。我國糧食生產(chǎn)應(yīng)致力于水資源利用效率的提升。

（二）提升水資源生產(chǎn)效率水平

水資源生產(chǎn)率提升對我國糧食生產(chǎn)具有重要意義，進一步對我國糧食安全具有保障作用。中國依靠世界6%的水資源量養(yǎng)活了世界上22%的人口，中國的糧食安全不僅對本國意義重大，對全世界也是具有巨大貢獻的。目前，中國農(nóng)業(yè)地區(qū)依然是粗放式供水和粗放式灌溉，農(nóng)業(yè)用水損失和浪費嚴(yán)重，水資源生產(chǎn)率不高。糧食主產(chǎn)區(qū)高于其他地區(qū)的水資源生產(chǎn)率也表現(xiàn)為不充足灌溉，不充足灌溉雖然提高了水資源的利用效率，但是會降低糧食產(chǎn)量。因此，中國糧食生產(chǎn)的水資源生產(chǎn)率也就是灌溉用水的效率，灌溉用水效率的提高可以從兩個方面進行。首先，直接改變現(xiàn)階段的粗放式供水方式與粗放式灌溉，全國范圍內(nèi)大力推廣微灌系統(tǒng)，全面提升灌溉水的生產(chǎn)率，提倡集約式灌溉方式。其次，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的粗放式、碎片化經(jīng)營方式進行改變，集中整治碎片化生產(chǎn)嚴(yán)重農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)，推行家庭農(nóng)場規(guī)?；?jīng)營，運用先進的農(nóng)業(yè)科技指導(dǎo)、農(nóng)業(yè)機械便捷操作，實現(xiàn)生產(chǎn)的規(guī)?；б妗?/p>

（三）緩解糧食生產(chǎn)中水資源壓力

糧食生產(chǎn)與水資源協(xié)同發(fā)展矛盾日益突出，為緩解二者的矛盾提出在中國內(nèi)部對糧食產(chǎn)品進行虛擬水貿(mào)易。虛擬水貿(mào)易成為解決農(nóng)業(yè)用水問題的有效途徑。虛擬水是指凝結(jié)在商品或服務(wù)中無差別的單元水，表示生產(chǎn)給定商品或服務(wù)所需水的數(shù)量。糧食生產(chǎn)虛擬水是指生產(chǎn)糧食產(chǎn)品投入水的數(shù)量。通過對我國糧食產(chǎn)品的虛擬水貿(mào)易將彌補缺水區(qū)域糧食生產(chǎn)所耗費的大量水資源量，水資源生產(chǎn)率高的地區(qū)生產(chǎn)的糧食通過糧食虛擬水貿(mào)易利用到水資源生產(chǎn)率低的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)地區(qū)，將會使得我國糧食產(chǎn)量均出自于高效水資源生產(chǎn)率。據(jù)研究，我國省際糧食生產(chǎn)基本能夠自給，多數(shù)省份糧食自給率超過了100%。因此，全國范圍內(nèi)糧食供大于需，糧食中蘊含的虛擬水整體出現(xiàn)盈余。全國糧食生產(chǎn)總的虛擬水利用富足，虛擬水富余的省份完全有能力通過省際糧食貿(mào)易出口對糧食生產(chǎn)不足的省份進行補缺。糧食虛擬水的貿(mào)易填補還能將糧食生產(chǎn)能力不足地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水資源空余出來，有利于水資源的高效利用。

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