塔里木河流域主要農(nóng)產(chǎn)品用水效率分析

王粒全 張迪

[摘 要]農(nóng)業(yè)發(fā)展對(duì)塔里木河流域的發(fā)展至關(guān)重要，農(nóng)產(chǎn)品的收益好壞離不開水資源的合理利用。本文用數(shù)據(jù)包絡(luò)的分析方法，用DEA模型對(duì)塔里木河流域棉花、小麥和玉米的用水效率進(jìn)行研究，研究得出，塔里木河流域的棉花生產(chǎn)用水效率綜合效率的平均值為0.9137，小麥生產(chǎn)用水綜合效率的平均值為0.9213，高于新疆其他地區(qū);塔里木河流域的玉米生產(chǎn)用水綜合效率平均值為0.7553，效率偏低。建議制定合理的灌水量和灌溉制度，調(diào)整與搭配合理的作物結(jié)構(gòu)。

[關(guān)鍵詞]塔里木河流域;棉花;小麥;玉米;生產(chǎn)用水效率

[中圖分類號(hào)]TV213.45 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A

1 前言

水資源是人類生存與發(fā)展的基本物質(zhì)條件。農(nóng)業(yè)是用水大戶，塔里木河流域農(nóng)業(yè)年用水量占全部總用水量份額的90%。塔里木河流域遠(yuǎn)離海洋，地處中緯度歐亞大陸腹地，四周高山環(huán)繞，東部是塔克拉瑪干大沙漠，形成了干旱環(huán)境中典型的大陸性氣候，在高山環(huán)列和遠(yuǎn)離海洋的地形地貌、水文氣象等因素綜合影響下，全流域降水稀少，降水量地區(qū)分布差異很大，全流域多年平均年降水量為116.8mm，蒸發(fā)能力很強(qiáng)，一般山區(qū)為800-1200mm。水資源利用對(duì)其農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展、農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)的提升及農(nóng)民增產(chǎn)增收起著至關(guān)重要的推動(dòng)作用。

塔里木河流域范圍內(nèi)（包括源流）分布著新疆天山以南的五個(gè)地州，分別是巴音郭楞蒙古自治州（簡(jiǎn)稱巴州）、阿克蘇地區(qū)、克孜勒蘇柯爾克孜自治州（簡(jiǎn)稱克州）、喀什地區(qū)和和田地區(qū)。塔里木河流域光熱條件好，氣候干燥，病蟲害發(fā)生率低，無(wú)霜期大多在200天左右，適宜陸地棉和長(zhǎng)絨棉的種植，是全國(guó)棉花主產(chǎn)區(qū)和全國(guó)最大的優(yōu)質(zhì)棉基地。2015年塔里木河流域的棉花種植面積占全疆棉花種植的54.13%，小麥種植面積占全疆小麥種植的45.63%，玉米種植面積占全疆玉米種植的46.72%。農(nóng)業(yè)發(fā)展對(duì)塔里木河流域的發(fā)展至關(guān)重要，農(nóng)產(chǎn)品的收益好壞離不開水資源的合理利用，本文用數(shù)據(jù)包絡(luò)的分析方法，用DEA模型對(duì)塔里木河流域種植的經(jīng)濟(jì)作物——棉花、糧食作物——小麥和玉米的用水效率進(jìn)行研究，為塔里木河流域農(nóng)業(yè)用水效率評(píng)價(jià)、農(nóng)村水利發(fā)展決策及最嚴(yán)格水資源管理制度的考核提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，對(duì)新疆農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有一定的參考和借鑒意義。

2 研究方法

DEA是數(shù)據(jù)包絡(luò)分析（Date Envelopment Analysis）的簡(jiǎn)稱，該方法是由運(yùn)籌學(xué)家A.Charnes，W.W.Cooper和E.Rhodes等人以“相對(duì)效率”概念為基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)的一種效率評(píng)估方法。DEA的基本模型主要有CCR模型和BCC模型兩種。

CCR模型是研究在不變規(guī)模報(bào)酬下決策單元DMU相對(duì)效率的一種非參數(shù)方法。假設(shè)有n個(gè)部門或單位（稱為決策單元DMU），每個(gè)決策單元DMU都有m種投入和s種產(chǎn)出，xij為第j個(gè)DMU的第i種投入總量，yij為第j個(gè)DMU的第i種產(chǎn)出總量，各DMU的投入和產(chǎn)出相應(yīng)的向量分別為：Xj=（x1j， x2j…xmj）T，Yj=（y1j， y2j…ysj）T。依據(jù)DEA方法的評(píng)價(jià)思想可以構(gòu)造如下的線性規(guī)劃模型，即CCR模型。

（1）式中，θ表示DMUj離有效前沿面的徑向優(yōu)化量或“距離”，λj為n個(gè)決策單元DMU的某種組合權(quán)重，VD為第t個(gè)決策單元的相對(duì)效率評(píng)價(jià)結(jié)果。若引入松弛變量，則（1）式變?yōu)?/p>

（2）式中，θ表示DMUj離有效前沿面的徑向優(yōu)化量或“距離”，S -和S +分別是松弛變量和剩余變量，分別為m和s維列向量，非零的S -與S +使無(wú)效DMUj沿水平或垂直方向延伸達(dá)到有效前沿面。若VD=1，且它的最優(yōu)解λ*，S*-，S*+，θ*都有S*-=0，S*+=0，則第t個(gè)DMU為DEA有效。

Banker、Charnes、Cooper（1984）在CCR模型的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)凸性假設(shè)，即，便將CCR模型修正為BCC模型。利用上述CCR和BCC模型，可以分別求出各DMU的綜合技術(shù)效率（TECRS）和純技術(shù)效率（PTEVRS），再根據(jù)技術(shù)效率等于規(guī)模效率乘以純技術(shù)效率，即：TECRS=SE*PTEVRS，SE=TECRS/PTEVRS便可求出各DMU的規(guī)模效率。

3 塔里木河流域棉花生產(chǎn)用水效率分析

3.1 研究地區(qū)和研究指標(biāo)

為了全面地反映塔里木河流域棉花生產(chǎn)用水效率，鑒于樣本的代表性和數(shù)據(jù)的可得性，本文選擇了新疆重要的棉花主產(chǎn)縣市，主要包括： 吐魯番市、鄯善縣、托克遜縣、哈密市、呼圖壁縣、瑪納斯縣、博樂(lè)市、精河縣、尉犁縣、庫(kù)車縣、阿瓦提縣、阿圖什市、阿克陶縣、莎車縣、巴楚縣、和田縣、洛浦縣、于田縣、烏蘇市等19個(gè)縣市。在這19個(gè)縣市中，屬于塔里木河流域的縣市如下：尉犁縣、庫(kù)車縣、阿瓦提縣、阿圖什市、阿克陶縣、莎車縣、巴楚縣、和田縣、洛浦縣、于田縣等10個(gè)縣市。

依據(jù) DEA 模型的要求和數(shù)據(jù)客觀可獲得性，本文選取了產(chǎn)出指標(biāo)和投入指標(biāo)。其中，產(chǎn)出指標(biāo)是樣本地區(qū)的每畝棉花的主產(chǎn)品產(chǎn)量 （公斤 / 畝）。投入指標(biāo)包括： 每畝棉花生產(chǎn)的用工數(shù)量 （標(biāo)準(zhǔn)勞動(dòng)日/畝）、化肥費(fèi) （元/畝）、種子費(fèi)（元/畝）、灌排費(fèi)（元/畝）。以上數(shù)據(jù)來(lái)源于《新疆農(nóng)牧產(chǎn)品成本收益資料匯編》。

3.2 棉花生產(chǎn)用水效率分析

運(yùn)用DEA分析法，對(duì)新疆棉花主產(chǎn)區(qū)的棉花生產(chǎn)用水效率的技術(shù)效率進(jìn)行測(cè)算（見表1）?？紤]到棉花單產(chǎn)是追求在一定投入水平下的產(chǎn)出最大化，因此，分析基于產(chǎn)出角度（out-orientated）的DEA模型。在DEAPVersion2.1軟件基礎(chǔ)上完成，松弛調(diào)整量的計(jì)算采用Coelli推薦的多步法。

從表1可以看出，在棉花主產(chǎn)縣市棉花生產(chǎn)用水效率值中，塔里木河流域的庫(kù)車縣、阿瓦提縣、阿圖什縣處于棉花生產(chǎn)用水技術(shù)效率的前沿面，其綜合效率、純技術(shù)效率和規(guī)模效率都為1。尉犁縣、巴楚縣、洛浦縣、于田縣的棉花生產(chǎn)用水技術(shù)效率值高于0.9，且其純技術(shù)效率為1?？傮w說(shuō)來(lái)，塔里木河流域的棉花生產(chǎn)用水效率比較高，與新疆其他地區(qū)相比，塔里木河流域棉花主產(chǎn)縣市棉花生產(chǎn)用水效率值中，綜合效率的平均值為0.9137，其綜合效率平均值高于新疆其他地區(qū)0.1391。塔里木河流域棉花主產(chǎn)縣市棉花生產(chǎn)用水效率值中，純技術(shù)效率的平均值為0.9806，其純技術(shù)效率平均值高于新疆其他地區(qū)0.0895;塔里木河流域棉花主產(chǎn)縣市棉花生產(chǎn)用水效率值中，規(guī)模效率的平均值為0.9308，其純技術(shù)效率平均值高于新疆其他地區(qū)0.0677。

4 塔里木河流域小麥生產(chǎn)用水效率分析

4.1 研究地區(qū)和研究指標(biāo)

鑒于樣本的代表性和數(shù)據(jù)的可得性，本文選擇了新疆重要的小麥主產(chǎn)縣市，主要包括： 烏魯木齊縣、奇臺(tái)縣、焉耆自治縣、博湖縣、庫(kù)車縣、拜城縣、阿圖什市、阿克陶縣、莎車縣、巴楚縣、和田縣、于田縣、伊寧縣、察布查爾自治縣、霍城縣、塔城市、烏蘇市、額敏縣、福?？h、哈巴河縣等20個(gè)縣市。在這20個(gè)縣市中，屬于塔里木河流域的縣市如下：焉耆自治縣、博湖縣、庫(kù)車縣、拜城縣、阿圖什市、阿克陶縣、莎車縣、巴楚縣、和田縣、于田縣等10個(gè)縣市。

依據(jù) DEA 模型的要求和數(shù)據(jù)客觀可獲得性，本文選取了產(chǎn)出指標(biāo)和投入指標(biāo)。其中，產(chǎn)出指標(biāo)是樣本地區(qū)的每畝小麥的主產(chǎn)品產(chǎn)量（公斤/ 畝）。投入指標(biāo)包括： 每畝小麥生產(chǎn)的用工數(shù)量（標(biāo)準(zhǔn)勞動(dòng)日/畝）、化肥費(fèi)（元/畝）、種子費(fèi)（元/畝）、灌排費(fèi)（元/畝）。以上數(shù)據(jù)來(lái)源于《新疆農(nóng)牧產(chǎn)品成本收益資料匯編》。

4.2 小麥生產(chǎn)用水效率

運(yùn)用DEA分析法，對(duì)新疆小麥主產(chǎn)區(qū)的小麥生產(chǎn)用水效率的技術(shù)效率進(jìn)行測(cè)算（見表2）。

可以看出，在小麥主產(chǎn)縣市小麥生產(chǎn)用水效率值中，塔里木河流域的拜城縣、莎車縣、阿圖什縣、巴楚縣、于田縣處于小麥生產(chǎn)用水技術(shù)效率的前沿面，其綜合效率、純技術(shù)效率和規(guī)模效率都為1。焉耆自治縣、阿克陶縣、和田縣的小麥生產(chǎn)用水技術(shù)效率值高于0.8?？傮w說(shuō)來(lái)，塔里木河流域的小麥生產(chǎn)用水效率比較高，與新疆其他地區(qū)相比，塔里木河流域小麥主產(chǎn)縣市小麥生產(chǎn)用水效率值中，綜合效率的平均值為0.9213，其綜合效率平均值高于新疆其他地區(qū)0.1043。塔里木河流域小麥主產(chǎn)縣市小麥生產(chǎn)用水效率值中，純技術(shù)效率的平均值為0.9472，其純技術(shù)效率平均值高于新疆其他地區(qū)0.1006;塔里木河流域小麥主產(chǎn)縣市小麥生產(chǎn)用水效率值中，規(guī)模效率的平均值為0.9716，其純技術(shù)效率平均值高于新疆其他地區(qū)0.0141。

5 塔里木河流域玉米生產(chǎn)用水效率分析

5.1 研究地區(qū)和研究指標(biāo)

為了全面地反映塔里木河流域玉米生產(chǎn)用水效率，鑒于樣本的代表性和數(shù)據(jù)的可得性，本文選擇了新疆重要的小麥主產(chǎn)縣市，主要包括：奇臺(tái)縣、博樂(lè)市、焉耆自治縣、博湖縣、拜城縣、莎車縣、巴楚縣、和田縣、洛浦縣、于田縣、伊寧縣、察布查爾自治縣、霍城縣、烏蘇市、福海縣、哈巴河縣等16個(gè)縣市。在這16個(gè)縣市中，屬于塔里木河流域的縣市如下：焉耆自治縣、博湖縣、拜城縣、莎車縣、巴楚縣、和田縣、洛浦縣、于田縣等8個(gè)縣市。

依據(jù) DEA 模型的要求和數(shù)據(jù)客觀可獲得性，本文選取了產(chǎn)出指標(biāo)和投入指標(biāo)。其中，產(chǎn)出指標(biāo)是樣本地區(qū)的每畝玉米的主產(chǎn)品產(chǎn)量（公斤/畝）。投入指標(biāo)包括：每畝玉米生產(chǎn)的用工數(shù)量（標(biāo)準(zhǔn)勞動(dòng)日/畝）、化肥費(fèi)（元/畝）、種子費(fèi)（元/畝）、灌排費(fèi)（元/畝）。以上數(shù)據(jù)來(lái)源于《新疆農(nóng)牧產(chǎn)品成本收益資料匯編》。

5.2 玉米生產(chǎn)用水效率分析

運(yùn)用DEA分析法，對(duì)新疆玉米主產(chǎn)區(qū)的玉米生產(chǎn)用水效率的技術(shù)效率進(jìn)行測(cè)算。從表3可以看出，在玉米主產(chǎn)縣市玉米生產(chǎn)用水效率值中，塔里木河流域的拜城縣、巴楚縣處于玉米生產(chǎn)用水技術(shù)效率的前沿面，其綜合效率、純技術(shù)效率和規(guī)模效率都為1。其他地區(qū)玉米生產(chǎn)用水技術(shù)效率值低于0.8?？傮w說(shuō)來(lái)，塔里木河流域的玉米生產(chǎn)用水效率比較低，與新疆其他地區(qū)相比，塔里木河流域玉米主產(chǎn)縣市玉米生產(chǎn)用水效率值中，綜合效率的平均值為0.7553，其綜合效率平均值低于新疆其他地區(qū)0.1409。塔里木河流域玉米主產(chǎn)縣市玉米生產(chǎn)用水效率值中，純技術(shù)效率的平均值為0.9351，其純技術(shù)效率平均值低于新疆其他地區(qū)0.0386;塔里木河流域玉米主產(chǎn)縣市玉米生產(chǎn)用水效率值中，規(guī)模效率的平均值為0.9589，其純技術(shù)效率平均值低于新疆其他地區(qū)0.1154。

6 結(jié)論與對(duì)策

本文用數(shù)據(jù)包絡(luò)的分析方法，用DEA模型對(duì)塔里木河流域棉花、小麥和玉米的用水效率進(jìn)行研究，得出的主要結(jié)論為：塔里木河流域的棉花生產(chǎn)用水效率和小麥生產(chǎn)用水效率比較高，與新疆其他地區(qū)相比，塔里木河流域棉花生產(chǎn)用水綜合效率的平均值為0.9137，高于新疆其他地區(qū)0.1391;塔里木河流域的小麥生產(chǎn)用水綜合效率的平均值為0.9213，高于新疆其他地區(qū)0.1043。與新疆其他地區(qū)相比，塔里木河流域的玉米生產(chǎn)用水效率比較低，綜合效率的平均值為0.7553，效率值低于新疆其他地區(qū)0.1409。

建議：（1）根據(jù)作物生育的需水規(guī)律和土壤的儲(chǔ)水能力來(lái)制定合理的灌水量和灌溉制度，并配之以噴灌、微灌等先進(jìn)的農(nóng)業(yè)灌溉新技術(shù)，以最大限度地發(fā)揮各種灌溉技術(shù)的潛力。（2）調(diào)整與搭配合理的作物結(jié)構(gòu)，減少耗水量大的農(nóng)作物的種植面積，培育、推廣抗旱能力強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)價(jià)值高的品種栽培。（3）完善核定灌溉用水成本制度，實(shí)現(xiàn)水價(jià)到位、水費(fèi)征收到位的目的。

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