氣候變化對(duì)灌溉井供水可靠性的影響分析*
——基于華北井灌區(qū)100個(gè)村莊的實(shí)證調(diào)查

劉瑞峰，梁 飛，馬恒運(yùn)

(河南農(nóng)業(yè)大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，鄭州 450046)

0 引言

氣候變化對(duì)水資源和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響，是國(guó)際社會(huì)普遍關(guān)注的全球性問(wèn)題[1]。氣候變化對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響更加明顯[2]，特別是極端氣候發(fā)生頻率和強(qiáng)度增加，造成農(nóng)業(yè)生產(chǎn)波動(dòng)劇烈，生產(chǎn)布局與結(jié)構(gòu)調(diào)整面臨挑戰(zhàn)，生產(chǎn)成本與農(nóng)業(yè)投資明顯增加等一系列問(wèn)題[3]。然而，積極采取氣候變化適應(yīng)行為，可在一定程度上減緩氣候變化不利影響[4-5]。適應(yīng)性措施是針對(duì)自然災(zāi)害的有效措施，是提高農(nóng)業(yè)部門災(zāi)害適應(yīng)能力、抵御能力的必然選擇[6-7]?；诖耍{(diào)查氣候變化的適應(yīng)性措施，研究農(nóng)業(yè)如何應(yīng)對(duì)氣候變化，以保證農(nóng)業(yè)生產(chǎn)正常運(yùn)行，是當(dāng)前學(xué)術(shù)界較為活躍研究領(lǐng)域之一[8-9]。

圍繞氣候變化對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，特別是對(duì)灌溉用水影響，國(guó)內(nèi)外已有諸多研究。國(guó)外文獻(xiàn)多集中用IPCC推薦模型，模擬幾種氣候變化情景，然后用FAO推薦Penman-Monteith公式，對(duì)比分析不同氣候變化情景對(duì)農(nóng)業(yè)灌水量影響。Tubiello等[10]和Droogers[11]直接應(yīng)用氣候變化模型估算農(nóng)業(yè)灌溉用水量。研究發(fā)現(xiàn)，氣候變化不僅影響水資源供給，同時(shí)也影響水資源需求，未來(lái)水資源和糧食安全將取決于氣候變化對(duì)灌溉需水量影響。De Silva等[12]則改進(jìn)上述研究方法，將氣候模型模擬出變化結(jié)果，根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況進(jìn)行差值分析，估算氣候變化情景下農(nóng)業(yè)灌溉用水量空間分布。國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)主要通過(guò)歷史資料分析計(jì)算得出結(jié)論，并在各個(gè)地區(qū)得到廣泛應(yīng)用。侯艷林等[13]運(yùn)用通用似然不確定性估計(jì)方法(GLUE)，完成玉米品種參數(shù)的校驗(yàn)以及CERES-Maize 模型適應(yīng)性驗(yàn)證，模擬了1952—2010年該地區(qū)各氣象要素變化對(duì)玉米單產(chǎn)影響。崔媛[14]通過(guò)主成分因素分析設(shè)定降水量、氣溫、光照及太陽(yáng)輻射度等指標(biāo)因素，并建立C-D-A模型研究了農(nóng)業(yè)氣候與農(nóng)作物產(chǎn)量變化的影響。劉曉英等[15]在未來(lái)溫度上升1～4℃的情景下，研究了氣候變暖對(duì)我國(guó)華北地區(qū)主要作物需水量的影響。研究結(jié)果表明，氣候變暖對(duì)冬小麥需水量的影響最大，對(duì)棉花的影響次之，對(duì)夏玉米的影響最小。吳普特等[16]分析了1949—2005年中國(guó)Palmer干旱指數(shù)(PDSI)、單位灌溉面積用水量(GIQ)、單位面積糧食產(chǎn)量(PHGO)年際變化特征及其相關(guān)關(guān)系，研究結(jié)果表明，氣候變化在上述時(shí)間段對(duì)農(nóng)業(yè)用水和糧食生產(chǎn)影響顯著。

雖然，觀測(cè)實(shí)驗(yàn)和農(nóng)作物模型，在評(píng)估氣候變化對(duì)農(nóng)作物影響(灌水量)有其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，但沒(méi)有考慮社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素。用這種方法評(píng)估氣候變化對(duì)農(nóng)作物影響，可能產(chǎn)生偏差[17]。為此，Mendelsohn等[18]運(yùn)用Ricardian模型分析氣候變化對(duì)農(nóng)業(yè)影響。這種方法不僅考慮社會(huì)經(jīng)濟(jì)因子作用，而且能夠捕捉農(nóng)戶對(duì)氣候變化的行為調(diào)適結(jié)果。該模型適用于分析氣候變化對(duì)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)影響，并得到普遍推廣和應(yīng)用。Gbetibouo等[19]利用Ricardain模型研究溫度和降水對(duì)農(nóng)業(yè)影響。結(jié)果顯示：作物收益對(duì)溫度的邊際變化更加敏感，溫度與農(nóng)戶收益呈正相關(guān)，降水與農(nóng)戶收益呈負(fù)相關(guān)。李玉敏等[20]研究發(fā)現(xiàn)，無(wú)論是對(duì)水資源短缺的總體判斷，還是對(duì)灌溉水源、供水可靠性和地下水位變動(dòng)趨勢(shì)分析，水資源短缺狀況都不容忽視，而且這一趨勢(shì)在加重。

但目前研究仍有兩個(gè)方面不足或缺陷：一是多數(shù)研究是從自然科學(xué)角度出發(fā)，多采用自然科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究方法，一般不涉及社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素，因此，我國(guó)科學(xué)家利用經(jīng)濟(jì)模型進(jìn)行研究的文獻(xiàn)不多。二是研究對(duì)象主要集中在農(nóng)戶調(diào)查資料的農(nóng)業(yè)灌溉用水效率，鮮有研究把村級(jí)組織作為基本觀察單位。鑒于此，文章并不苛求超越已有文獻(xiàn)的研究框架，但得益于學(xué)者們?cè)谠摽蚣芟碌臓?zhēng)鳴與探索。該文貢獻(xiàn)在于：第一，選擇村級(jí)組織為觀察對(duì)象，研究氣候變化對(duì)灌溉井供水可靠性的影響及適應(yīng)性措施的采用狀況，更符合中國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)應(yīng)對(duì)氣候變化的實(shí)踐。第二，在計(jì)量經(jīng)濟(jì)模型構(gòu)建上，斟酌引入不同氣候變量，同時(shí)，系統(tǒng)地考慮其他多組控制變量，將增強(qiáng)分析結(jié)果的準(zhǔn)確性、適應(yīng)性措施制定的針對(duì)性與有效性。該文將回答以下問(wèn)題：第一，氣候變化對(duì)灌溉井供水可靠性影響如何？第二，其影響機(jī)理及主要影響因素又是什么？第三，當(dāng)前村級(jí)適應(yīng)性措施對(duì)于灌溉井供水可靠性影響如何？通過(guò)該研究，力圖為優(yōu)化農(nóng)田水利建設(shè)投資，制定合理農(nóng)業(yè)氣候變化應(yīng)對(duì)策略，提供決策參考與現(xiàn)實(shí)依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源

該研究調(diào)查區(qū)域?yàn)橹袊?guó)華北5省，包括河南、河北、山東、江蘇和安徽。5個(gè)省份總面積76.1萬(wàn)km2，人口4.11億，耕地0.33億hm2，有效灌溉面積0.23億hm2[注]數(shù)據(jù)來(lái)源：國(guó)家統(tǒng)計(jì)局，http：//data.stats.gov.cn/easyquery.htm?cn=E0103。調(diào)查區(qū)域地處東亞季風(fēng)區(qū)，是我國(guó)重要的糧棉主要產(chǎn)區(qū)之一。據(jù)《中國(guó)農(nóng)業(yè)年鑒(2016)》統(tǒng)計(jì)，調(diào)查區(qū)域小麥、玉米、棉花播種面積分別占全國(guó)總播種的67.17%，30.01%和32.91%，相應(yīng)產(chǎn)量分別占全國(guó)總產(chǎn)的75.67%，28.51%和22.71%。與其他地區(qū)相比，華北5省土地平整度好，灌溉條件較好，節(jié)水灌溉面積大，整體灌溉水利用率較高[15]。但華北5省水資源比較短缺，干澇災(zāi)害頻繁，是世界上重要的氣候脆弱區(qū)之一[20]，選取華北5省作為研究區(qū)域具有典型性和重要意義。

研究數(shù)據(jù)來(lái)自2012年中國(guó)科學(xué)院農(nóng)業(yè)政策研究中心(CCAP)組織的實(shí)地調(diào)查。該調(diào)查由CCAP的研究人員和國(guó)內(nèi)高校研究生共同完成。調(diào)查采用當(dāng)面訪談并填寫問(wèn)卷方式進(jìn)行，調(diào)查對(duì)象是村領(lǐng)導(dǎo)，如村書記、村長(zhǎng)、村主任和村會(huì)計(jì)等。調(diào)查內(nèi)容包括：村級(jí)水資源短缺狀況、灌溉井供水可靠性、農(nóng)田水利灌溉設(shè)施使用狀況、村級(jí)基本特征等。在調(diào)查之前，對(duì)所有參與調(diào)查人員進(jìn)行培訓(xùn)。培訓(xùn)后進(jìn)行預(yù)調(diào)查，根據(jù)預(yù)調(diào)查反饋信息，修改調(diào)查問(wèn)卷內(nèi)容及提問(wèn)方式，于2012年7月14日至8月15日進(jìn)行正式調(diào)查。調(diào)查問(wèn)卷采用分層抽樣與隨機(jī)抽樣結(jié)合方式選取樣本。樣本抽選步驟是：充分考慮地區(qū)氣候特征及經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，從每個(gè)省抽取3個(gè)縣，要求最近3年內(nèi)(2010—2012年)至少經(jīng)歷過(guò)一次旱災(zāi)或洪澇災(zāi)，且有一年為正常年；每個(gè)縣分別抽取農(nóng)田水利灌溉設(shè)施狀況為好、中、差3個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)；然后從每個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)隨機(jī)抽出3個(gè)村。調(diào)查樣本包括5個(gè)省、15個(gè)縣、45個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)、135個(gè)村，該文只考察村地下水灌溉井可靠性程度，剔除使用地表水的村子，最終獲取100個(gè)樣本村。

2 研究方法與變量設(shè)置

2.1 研究方法

如何將氣候變化因素引入回歸模型是當(dāng)前研究的焦點(diǎn)之一。為深入分析氣候變化對(duì)灌溉井供水可靠性影響，基于已有文獻(xiàn)研究方法[21-22]，建立如下計(jì)量經(jīng)濟(jì)分析模型[注]已有研究多是從自然科學(xué)角度出發(fā)(例如，基于作物生長(zhǎng)理論和控制性生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)，建立作物機(jī)理模型，探討氣溫、降水、光照、轄射、土壤等一系列生態(tài)和環(huán)境要素對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)量的影響，其目的在于揭示農(nóng)作物在各生長(zhǎng)階段對(duì)不同生態(tài)環(huán)境要素的響應(yīng)及其機(jī)理[23])，而計(jì)量經(jīng)濟(jì)模型能將除氣候變化變量以外的社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素納入到分析框架中，在抽樣和計(jì)量估計(jì)技術(shù)支持下，更可靠地估計(jì)氣候變化對(duì)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)(如灌溉井供水可靠性)的影響[24]：

(1)

(2)

(3)

(4)

2.2 變量設(shè)定

2.2.1 供水可靠性設(shè)定

灌溉井供水可靠性體現(xiàn)了農(nóng)田水利設(shè)施到農(nóng)田“零距離”的直接效果。已有研究對(duì)于供水可靠性有著不同界定：李玉敏等[20]以調(diào)查所問(wèn)時(shí)間段內(nèi)(如5年期間)，若有一年地表水或地下水不夠用，則定義為供水不可靠；反之，涉及的年份內(nèi)都?jí)蛴?，則定義為供水可靠。楊宇等[21]發(fā)展了對(duì)于供水可靠性的定義。首先，用過(guò)去5年中(2006—2010年)地表水和地下水夠用年份的比例，分別計(jì)算了地表水和地下水供水可靠性指標(biāo)；其次，以調(diào)查村分別利用地表水和地下水灌溉的耕地面積作為權(quán)重，計(jì)算了樣本村地表水和地下水供水的綜合可靠性指標(biāo)。根據(jù)該研究所采用的華北5省100個(gè)村莊調(diào)查的數(shù)據(jù)特征，將灌溉井供水可靠性界定為：2010—2012年，當(dāng)灌溉井無(wú)水和缺水時(shí)，作物灌溉面積未受影響的比例(數(shù)值范圍為0～1)。當(dāng)作物灌溉面積未受影響比例越大，說(shuō)明灌溉井供水可靠性越高，反之越低。

2.2.2 關(guān)鍵變量設(shè)置

該研究使用2010—2012年中國(guó)華北5省100個(gè)樣本村的短面板數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)量分析，因此，所用氣候數(shù)據(jù)均為3年的短面板數(shù)據(jù)。以春季長(zhǎng)期氣溫?cái)?shù)據(jù)的計(jì)算為例：首先，對(duì)1980—2011年中的每一年春季氣溫求均值(即3月、4月和5月3個(gè)月的氣溫均值)，然后，再對(duì)2010年之前的30年(1980—2009年)、2011年之前的30年(1981—2010年)和2012年之前的30年(1982—2011年)所有春季氣溫求均值，最后，把均值分別匹配給2010年、2011年和2012年的3年短面板數(shù)據(jù)中。類似計(jì)算春季長(zhǎng)期降水量數(shù)據(jù)。

2.2.3 控制變量設(shè)置

該文除選取氣候變化變量作為關(guān)鍵變量，選取多組控制變量作為解釋變量。為保證解釋變量選取的科學(xué)性，主要基于經(jīng)典的經(jīng)濟(jì)理論和相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行選取[21，24]。(1)村級(jí)灌溉井狀況。村級(jí)灌溉井狀況會(huì)對(duì)其供水可靠性有著直接影響，選取了灌溉井?dāng)?shù)量、是否有井距要求、是否有打井和取水許可證、是否繳水資源使用費(fèi)等作為控制變量。(2)村級(jí)基本狀況。村級(jí)基本狀況也可能會(huì)對(duì)灌溉井供水可靠性產(chǎn)生一定程度的影響，選取了村是否有用水協(xié)會(huì)、是否有農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)，村級(jí)組織水利條件等作為控制變量?？紤]到灌溉井供水可靠性可能取決更大的范圍或尺度，選取了村是否在灌區(qū)范圍與受災(zāi)類型(旱災(zāi)和洪澇災(zāi)害)作為控制變量。

表1 模型變量定義及預(yù)期影響方向

2.2.4 年份與省份虛擬變量

在解釋變量選取時(shí)，考慮到工業(yè)發(fā)展對(duì)農(nóng)業(yè)用水的影響。盡管工業(yè)用水(約21%)所占總水資源使用比例遠(yuǎn)低于農(nóng)業(yè)用水(約66%)，但工業(yè)發(fā)展會(huì)不斷抽取地下水，導(dǎo)致地下水位下降，一定程度上將會(huì)對(duì)農(nóng)業(yè)灌溉用水產(chǎn)生影響。然而，在實(shí)地調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，一方面，村鎮(zhèn)級(jí)工業(yè)企業(yè)數(shù)據(jù)的可獲得性難度很大；另一方面，若使用縣級(jí)尺度工業(yè)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)，會(huì)顯得比較粗糙。若嘗試采用縣級(jí)工業(yè)GDP指標(biāo)，用來(lái)衡量工業(yè)發(fā)展對(duì)農(nóng)業(yè)用水的影響，并不能說(shuō)工業(yè)GDP數(shù)值越大，其工業(yè)用水就越多，進(jìn)而對(duì)農(nóng)業(yè)用水的影響程度就越大。因此，如何剝離出工業(yè)用水，并進(jìn)一步衡量與農(nóng)業(yè)用水的關(guān)系顯得比較困難?；诖耍x取了年份與省份虛擬變量進(jìn)行控制，用以反映每個(gè)區(qū)域在工業(yè)用水等方面的年度效應(yīng)(表1)。

3 估計(jì)結(jié)果與分析

根據(jù)模型定義和選擇變量，氣候變化變量之間、年際和極端氣候之間可能存在較大相關(guān)性。為了避免變量間多重共線性出現(xiàn)，該研究分別估計(jì)不同模型定義。表2和表3分別給出灌溉井無(wú)水和灌溉井缺水情況下的估計(jì)結(jié)果。

表2 灌溉井無(wú)水情況下灌溉井供水可靠性估計(jì)結(jié)果(N=300)

表3 灌溉井缺水情況下灌溉井供水可靠性估計(jì)結(jié)果(N=300)

從模型總體檢驗(yàn)來(lái)看，灌溉井無(wú)水4個(gè)模型的R2分別為0.186 6,0.192 3,0.180 4和0.187 2，調(diào)整的R2分別為0.131 4,0.137 4,0.124 8和0.132 0；灌溉井缺水4個(gè)模型的R2分別為0.311 2,0.311 6,0.314 2和0.312 9，調(diào)整的R2分別為0.264 4,0.264 9,0.267 7和0.266 3。對(duì)短面板數(shù)據(jù)模型而言，其擬合優(yōu)度較高，說(shuō)明自變量對(duì)因變量變化有很高解釋力；4個(gè)模型的F值伴隨概率均小于0.01，表明模型估計(jì)達(dá)到1%顯著性水平，通過(guò)統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)。

3.1 關(guān)鍵變量影響

3.1.1 長(zhǎng)期氣溫變量影響

4個(gè)季節(jié)長(zhǎng)期氣溫變量(LTSP、LTSU、LTAU和LTWI)在灌溉井無(wú)水模型I和模型Ⅱ中達(dá)1%顯著水平；春季(LTSP)在灌溉井缺水模型I和模型Ⅱ中達(dá)5%顯著水平，夏季(LTSU)、秋季(LTAU)和冬季(LTWI)長(zhǎng)期氣溫變量在灌溉井缺水模型I和模型Ⅱ中達(dá)1%顯著水平。春季(LTSP)和秋季(LTAU)長(zhǎng)期氣溫變量估計(jì)系數(shù)為負(fù)值，表明春季和秋季長(zhǎng)期氣溫越高，灌溉井供水可靠性越差，這與現(xiàn)實(shí)相符合。該文調(diào)查樣本村均為華北地區(qū)的井灌區(qū)，主要種植小麥和玉米一年兩熟制作物，它們主要依靠地下水灌溉。春季(3—5月)氣溫回升快，蒸發(fā)量較大，容易發(fā)生春旱，將導(dǎo)致灌溉井無(wú)水或缺水，進(jìn)而作物(主要是小麥)灌溉面積受到影響比例就會(huì)增加，因此，灌溉井供水可靠性就越差。秋季(9—11月)南下冷空氣與逐漸衰減的暖濕空氣相遇，產(chǎn)生多次降水，氣溫逐漸降低。亦即，秋季氣溫越低，降水也隨之增多，作物(主要是小麥)灌溉面積受到影響比例就會(huì)減少，灌溉井供水可靠性就越好，反之亦然。夏季(LTSU)和冬季(LTWI)長(zhǎng)期氣溫變量估計(jì)系數(shù)為正值，意味著夏季和冬季長(zhǎng)期氣溫越高，灌溉井供水可靠性越好。夏季(6—8月)高溫多雨，為喜溫、喜光、喜濕作物——玉米的主要生長(zhǎng)期，是降水補(bǔ)給地下水的主要季節(jié)，灌溉井的地下水供給將會(huì)較充足。因此，玉米灌溉面積受到影響比例就會(huì)減少，灌溉井供水可靠性就越好。冬季(12—2月)可充分考慮土壤水分、溫度和苗情，適時(shí)對(duì)小麥進(jìn)行冬灌，可以保證液態(tài)水的充分下滲，確保土壤對(duì)水分的最佳吸收，提高麥苗的成活率，最終達(dá)到提高產(chǎn)量目的。一方面，冬灌對(duì)于氣溫也有最低要求(適宜溫度要求在日平均氣溫3℃左右)，另一方面，對(duì)于灌溉需水量不會(huì)過(guò)大。因此，若冬季氣溫越來(lái)越低(低于冬灌氣溫要求)，將不適合冬灌，意味著小麥灌溉面積受到影響比例就會(huì)增加，灌溉井供水可靠性就越差。反之，若冬季氣溫越來(lái)越高，達(dá)到冬灌適宜氣溫要求時(shí)，加之適度的灌溉需水量，灌溉井供水可靠性就越好。

3.1.2 長(zhǎng)期降水量變量影響

4個(gè)季節(jié)長(zhǎng)期降水量變量(LRSP、LRSU、LRAU和LRWI)在灌溉井無(wú)水模型Ⅲ和模型Ⅳ中均達(dá)到顯著性水平，其影響程度和方向不同。春季長(zhǎng)期降水量(LRSP)在灌溉井無(wú)水模型Ⅲ和模型Ⅳ中分別達(dá)10%和5%顯著水平，影響方向?yàn)樨?fù)，這說(shuō)明，如果春季(3—5月)降水量增多，灌溉井供水可靠性也不會(huì)提高。該文調(diào)查樣本村均為華北地區(qū)的井灌區(qū)，灌溉井水源供給量大小很大程度上取決于農(nóng)灌區(qū)降水量，尤其是作物生長(zhǎng)季節(jié)降水量。華北地區(qū)主要農(nóng)作物為小麥、玉米一年兩熟制，小麥主要生長(zhǎng)期為3—5月，主要依靠地下水灌溉。由于春季氣溫回升快，蒸發(fā)量較大，容易發(fā)生春旱。也就是說(shuō)，即使降水量有所增加，可補(bǔ)充地下水的效果非常有限。結(jié)果，春季降水量與需水量實(shí)際差較大，難以滿足小麥生長(zhǎng)需水量要求，需要開(kāi)采地下水灌溉量就越大。隨著地下水資源開(kāi)采量的不斷增加，地下水位下降幅度就越大。結(jié)果，灌溉井的供水可靠性就越差，特別是當(dāng)灌溉井無(wú)水時(shí)，小麥?zhǔn)苡绊懨娣e比例就更大。

夏季長(zhǎng)期降水量(LRSU)在灌溉井無(wú)水和缺水模型Ⅲ和模型Ⅳ中均達(dá)1%顯著水平，影響方向?yàn)樨?fù)。這說(shuō)明，夏季(6—8月)降水量越多，灌溉井供水可靠性越差。一般來(lái)講，夏季降水量多，更能滿足作物(主要是玉米)需水。因此，開(kāi)采地下水進(jìn)行灌溉的用水量必將減少，灌溉井供水可靠性應(yīng)該越好。然而，該結(jié)果與現(xiàn)實(shí)狀況相悖。可能的原因在于：玉米主要生長(zhǎng)期為6—9月，是一年當(dāng)中的雨季，也是降水補(bǔ)給地下水的主要季節(jié)。所調(diào)查樣本村處于華北地區(qū)，玉米主要依靠降雨生長(zhǎng)。當(dāng)6—8月降水量不能滿足玉米生長(zhǎng)期需水量，則需開(kāi)采地下水，就需使用機(jī)井補(bǔ)充灌溉。這樣一來(lái)，降水量與玉米需水量差距越大，開(kāi)采地下水灌溉量就越大。隨著地下水資源開(kāi)采量不斷增加，地下水位下降幅度就越大。因此，作物因灌溉井無(wú)水或缺水，而造成的影響比例可能就越大，灌溉井供水可靠性就越差。

秋季長(zhǎng)期降水量(LRAU)在灌溉井無(wú)水模型Ⅲ和模型Ⅳ中均達(dá)5%顯著水平，且影響方向?yàn)檎?。這說(shuō)明，秋季(9—11月)降水量增多，灌溉井供水可靠性越好。伴隨著秋季溫度降低，降水量會(huì)逐漸增多。該季節(jié)主要是小麥的播種及萌芽期，該階段需水量相對(duì)其他階段小，加之一定降水量，其播種期灌溉面積受到影響比例就會(huì)減少，灌溉井供水可靠性就越好，反之亦然。

冬季長(zhǎng)期降水量(LRWI)，灌溉井無(wú)水模型Ⅲ和模型Ⅳ中均達(dá)5%顯著水平，而且影響方向?yàn)檎＿@說(shuō)明，冬季(12—2月)降水量增多，灌溉井供水可靠性越強(qiáng)。該季度不是作物主要需水期，因此，基本不需要開(kāi)采地下水資源進(jìn)行灌溉。重要的是，由于一定降水量補(bǔ)給，地下灌溉井水源供給充足，受影響作物面積比例變小，結(jié)果供水可靠性增強(qiáng)。

3.2 村級(jí)灌溉井狀況影響

灌溉井?dāng)?shù)量在灌溉井無(wú)水模型I和模型Ⅱ中顯著，在灌溉井缺水模型Ⅲ和模型Ⅳ中顯著，且顯著性水平均為10%，影響方向均為正；該變量在說(shuō)明當(dāng)灌溉井出現(xiàn)缺水時(shí)，灌溉井?dāng)?shù)量越多，其供水可靠性越強(qiáng)。這符合現(xiàn)實(shí)，一般來(lái)講，灌溉井?dāng)?shù)量越多，意味著灌溉井水源是有保障的，其作物灌溉面積受到影響比例相應(yīng)較少，灌溉井供水可靠性就越強(qiáng)。實(shí)際調(diào)查發(fā)現(xiàn)，村里灌溉井無(wú)水和缺水狀況普遍，在灌溉季節(jié)，灌溉井無(wú)水比例為19%，灌溉井缺水比例高達(dá)54%。原因在于，氣候變化和過(guò)度開(kāi)采地下水資源，導(dǎo)致地下水水位下降，加上缺乏水源補(bǔ)給，致使灌溉井水源枯竭；另外，灌溉井及相關(guān)設(shè)備(例如，水泵、電表、渠道、水管等)陳舊失修，難以發(fā)揮灌溉作用，也是致使灌溉井無(wú)水或缺水的原因。調(diào)查樣本村莊中，29%灌溉井設(shè)施非常差，35%灌溉井設(shè)施一般，僅有36%灌溉井設(shè)施較為完善。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，該變量系數(shù)為正值，暗含合理開(kāi)采地下水資源，即在地下水資源有效供給范圍內(nèi)，適當(dāng)增加灌溉井?dāng)?shù)量可提高灌溉井供水可靠性。

是否對(duì)井距有要求在灌溉井無(wú)水4個(gè)模型中呈5%顯著性水平，影響方向?yàn)樨?fù)；而該變量在灌溉井缺水4個(gè)模型中未達(dá)到顯著性水平。這說(shuō)明，當(dāng)灌溉井出現(xiàn)無(wú)水時(shí)，若對(duì)灌溉井井距有要求，其供水可靠性越差，若對(duì)灌溉井井距無(wú)要求，其供水可靠性越強(qiáng)。從理論上講，井距越大，對(duì)灌溉單井干擾越小，其出水量就越大，單井控制灌溉面積亦越大，但灌溉面積增大，灌溉需水量亦即隨之增加。特別是當(dāng)灌溉井出現(xiàn)無(wú)水時(shí)，說(shuō)明灌溉井實(shí)際出水量滿足不了應(yīng)負(fù)擔(dān)灌溉面積需水量要求，應(yīng)縮小井距，加密水井，或調(diào)進(jìn)其他水源，以滿足需水要求。該變量結(jié)果與理論預(yù)期方向相反?？赡艿脑蛟谟冢阂环矫?，農(nóng)民文化素質(zhì)普遍偏低，缺乏對(duì)水利(灌溉井)相關(guān)知識(shí)的認(rèn)知和了解，可能認(rèn)為，是否對(duì)井距有要求不會(huì)對(duì)供水可靠性產(chǎn)生影響，甚至?xí)信c理論相悖的想法；另一方面，即使部分農(nóng)民已經(jīng)意識(shí)到井距要求的重要性，可是面臨著地下水資源匱乏的窘境，他們更傾向于通過(guò)“多打井、打深井”方式進(jìn)行作物灌溉，易陷入“灌溉井無(wú)水—多打井或打深井—地下水位下降—地下水資源匱乏—灌溉井無(wú)水”的惡性循環(huán)。這樣就出現(xiàn)了，即使知道對(duì)井距有要求，可灌溉井供水可靠性卻很差的結(jié)果，暗含加強(qiáng)灌溉井規(guī)范管理，是提高灌溉井供水可靠性的重要措施。

灌溉井是否有打井或取水許可證、是否繳納水資源使用費(fèi)兩個(gè)變量在模型中均不顯著，系數(shù)均為正值。這說(shuō)明，有打井或取水許可證和繳納水資源使用費(fèi)的供水可靠性較高，相反，沒(méi)有打井或取水許可證和不繳納水資源使用費(fèi)的供水可靠性較低。但是，這兩變量不顯著，可能原因在于：調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，具有打井或取水許可證和繳納水資源費(fèi)的村，所占調(diào)查樣本比例較小，前者占10%，后者為5.67%；進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，較少具有打井或取水許可證和繳納水資源費(fèi)數(shù)量的村，對(duì)于灌溉井及相關(guān)設(shè)施管理不很規(guī)范，還未建立完善的水資源管理體制，難以在用水配置、用水效率、用水秩序等方面發(fā)揮作用，所以，兩變量雖然對(duì)供水可靠性的影響不顯著，其系數(shù)為正值，暗含具有打井或取水許可證、繳納水資源使用費(fèi)等規(guī)范的管理方式和手段，有利于提高灌溉井供水可靠性。

3.3 灌溉管理情況影響

村是否在灌區(qū)范圍在灌溉井無(wú)水模型Ⅳ中達(dá)到10%顯著性水平，在灌溉井缺水4個(gè)模型中達(dá)到1%顯著性水平，影響方向均為負(fù)。該結(jié)果與理論預(yù)期作用方向相反?？赡艿脑蛟谟冢话銇?lái)說(shuō)，若村在灌區(qū)范圍，意味著有機(jī)會(huì)可以利用灌區(qū)水源進(jìn)行灌溉，再加上灌溉井供水補(bǔ)充，作物灌溉面積未受影響比例就會(huì)越大，亦即，灌溉井供水可靠性就越好。實(shí)際調(diào)查發(fā)現(xiàn)，灌區(qū)水源因干旱而無(wú)水或缺水現(xiàn)象嚴(yán)重，即使村處在灌區(qū)范圍，可并未給其帶來(lái)其他水源的補(bǔ)充，灌溉井供水可靠性也會(huì)很差。

是否有用水協(xié)會(huì)變量在灌溉井缺水4個(gè)模型中顯著，顯著性水平均為1%，影響方向?yàn)樨?fù)。說(shuō)明若村里有用水協(xié)會(huì)，灌溉井供水可靠性就越差，若無(wú)用水協(xié)會(huì)，灌溉井供水可靠性就越強(qiáng)。該結(jié)果與理論預(yù)期作用方向相反。實(shí)際調(diào)查發(fā)現(xiàn)，僅有6%調(diào)查村有用水協(xié)會(huì)，94%樣本村無(wú)用水協(xié)會(huì)。這說(shuō)明，大部分調(diào)查樣本村和村民對(duì)建立用水協(xié)會(huì)重要性的認(rèn)識(shí)還不夠，尚未享受到用水協(xié)會(huì)帶來(lái)的好處；進(jìn)一步了解發(fā)現(xiàn)，在用水高峰期，爭(zhēng)水、搶水、偷水，甚至打架斗毆事件時(shí)有發(fā)生，即使村成立了用水協(xié)會(huì)，卻難以在編制用水計(jì)劃、統(tǒng)一管理、及時(shí)調(diào)整水量分配、上下游統(tǒng)一協(xié)調(diào)、維系良好用水秩序等方面發(fā)揮應(yīng)有的作用。暗含加大農(nóng)民用水協(xié)會(huì)重要性宣傳、加強(qiáng)用水協(xié)會(huì)管理規(guī)范、發(fā)揮用水協(xié)會(huì)作用是提高灌溉井供水可靠性的重要舉措的政策啟示。

是否有農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)變量在灌溉井缺水4個(gè)模型中顯著，影響方向?yàn)樨?fù)。這說(shuō)明，若村子參加農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)，灌溉井供水可靠性就越差。一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)發(fā)生極端氣候?yàn)?zāi)害時(shí)，盡管村有農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)，亦即該村具有應(yīng)對(duì)自然災(zāi)害的防范意識(shí)，卻難以改變自然災(zāi)害對(duì)作物灌溉面積的影響。當(dāng)然，若村子有農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)，會(huì)對(duì)受災(zāi)農(nóng)民帶來(lái)一定的經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償，農(nóng)民將不再對(duì)“抗災(zāi)”引起足夠重視，可能會(huì)放任自然災(zāi)害對(duì)作物灌溉面積的影響，故灌溉井供水可靠性就越差。

村級(jí)組織水利條件(中等水平)變量在灌溉井無(wú)水4個(gè)模型中顯著，影響方向?yàn)檎?；村?jí)組織水利條件(良好水平)變量在灌溉井缺水4個(gè)模型中顯著；村級(jí)組織水利條件(中等水平)變量在灌溉井缺水模型I和模型Ⅱ中顯著；影響方向均為正。這說(shuō)明，其他因素保持不變的情況下，相較對(duì)照組(處于較差水平條件)，村級(jí)組織水利條件越好，灌溉井供水可靠性越強(qiáng)，這符合實(shí)際情況。一般來(lái)說(shuō)，水利設(shè)施條件越好，說(shuō)明對(duì)其投資和管理程度較高，更能應(yīng)對(duì)氣候變化對(duì)農(nóng)業(yè)灌溉用水的影響，供水可靠性也就越強(qiáng)。暗含加大農(nóng)田水利灌溉設(shè)施投資力度可提高供水可靠性的結(jié)論。

3.4 年際供水可靠性差異

較對(duì)照組(2010年)，2011年在灌溉井無(wú)水模型Ⅱ中顯著，2012年灌溉井無(wú)水模型Ⅳ中顯著，影響方向均為負(fù)；而2011年與2012年在灌溉井缺水模型中都沒(méi)有通過(guò)顯著性檢驗(yàn)。這說(shuō)明，2011年、2012年與2010年相比，灌溉井供水可靠性更差。即，受災(zāi)年份(干旱或洪澇災(zāi)害)比正常年的供水可靠性更差。該結(jié)果暗含加強(qiáng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)抗御氣候?yàn)?zāi)害能力，是穩(wěn)定農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的關(guān)鍵的政策啟示。

3.5 地區(qū)間供水可靠性差異

山東省在灌溉井無(wú)水模型Ⅳ和缺水模型Ⅳ中顯著，影響方向均為正；安徽省在灌溉井無(wú)水、缺水模型I、Ⅱ和Ⅳ中顯著，影響方向均為正；而河北省與江蘇省虛擬變量，在灌溉井無(wú)水和缺水模型中均為通過(guò)顯著性檢驗(yàn)，說(shuō)明這些省份與河南省沒(méi)有顯著差異。該結(jié)果在一定程度上說(shuō)明，不同區(qū)域灌溉井供水可靠性是不一樣的，同樣可以反映出不同地區(qū)適應(yīng)氣候變化能力的差異。

4 研究結(jié)論與啟示

4.1 研究結(jié)論

(1)灌溉井無(wú)水時(shí)的供水可靠性主要影響因素包括：4個(gè)季節(jié)的長(zhǎng)期氣溫和降水變量、灌溉井?dāng)?shù)量、是否對(duì)井距有要求、村是否在灌區(qū)范圍、處于中等村級(jí)組織水利條件變量。

(2)灌溉井缺水時(shí)的供水可靠性主要影響因素包括：4個(gè)季節(jié)的長(zhǎng)期氣溫變量、夏季長(zhǎng)期降水變量、灌溉井?dāng)?shù)量、村是否在灌區(qū)范圍、村里是否有用水協(xié)會(huì)、村里是否有農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)、處于中等和良好的村級(jí)組織水利條件變量。

(3)年份和地區(qū)虛擬變量對(duì)灌溉井供水可靠性影響存在差異。2011年和2012年虛擬變量?jī)H在灌溉井缺水模型中通過(guò)顯著性檢驗(yàn)；山東省在灌溉井無(wú)水模型中呈正向顯著影響，安徽省在灌溉井無(wú)水和缺水模型中呈正向顯著影響。

4.2 政策啟示

(1)政府應(yīng)加強(qiáng)農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)。準(zhǔn)確、及時(shí)獲取災(zāi)前、災(zāi)中和災(zāi)后的自然災(zāi)害防治信息，有利于最大程度穩(wěn)定農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)民生計(jì)。此外，保護(hù)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境，避免旱澇災(zāi)害極端氣候頻繁發(fā)生，為農(nóng)業(yè)創(chuàng)造持續(xù)發(fā)展條件，也是整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)長(zhǎng)期發(fā)展戰(zhàn)略。

(2)提高農(nóng)田灌溉設(shè)施應(yīng)對(duì)氣候變化能力。應(yīng)新建或維護(hù)現(xiàn)有水利工程設(shè)施，充分發(fā)揮灌溉井、水庫(kù)、水塘、堤壩和灌區(qū)系統(tǒng)在用水、節(jié)水和集水協(xié)調(diào)一致等方面的功效，切實(shí)提高應(yīng)對(duì)極端氣候事件防御災(zāi)害能力，減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)損失。

(3)推進(jìn)農(nóng)業(yè)灌溉用水管理制度改革。運(yùn)用有效經(jīng)濟(jì)措施和制度工具，同時(shí)考慮地區(qū)差異性，優(yōu)化水資源配置和監(jiān)管；要充分發(fā)揮用水協(xié)會(huì)作用，強(qiáng)化農(nóng)民水資源節(jié)約意識(shí)，提高地下水資源利用效率。