水資源約束對西北五省區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展的影響

華 堅(jiān)，曹慧敏, 潘雪晴，劉 蕾

(1.河海大學(xué)商學(xué)院，江蘇 南京 211100； 2.江蘇省“世界水谷”與水生態(tài)文明協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇 南京 211100)

西北五省區(qū)是我國重要的傳統(tǒng)農(nóng)區(qū)，全域占據(jù)近1/3的國土面積，農(nóng)業(yè)發(fā)展存在很大的潛力空間。但作為干旱、半干旱區(qū)，西北五省區(qū)水量短缺問題十分嚴(yán)重，其水資源總量僅占全國的9.25%，用水總量卻占全國的14.08%，其中農(nóng)業(yè)用水占比高達(dá)84.19%，水量短缺與土地資源富有形成反差，成為制約農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要瓶頸。與此同時(shí)，在“西部大開發(fā)”的戰(zhàn)略背景下，西北五省區(qū)進(jìn)行大規(guī)模粗放式的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，濫用化肥農(nóng)藥、過度灌溉等導(dǎo)致次生鹽堿化問題頻發(fā)，區(qū)域內(nèi)水質(zhì)受損明顯，逐漸演變?yōu)橛绊戅r(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的另一威脅。水量和水質(zhì)的雙重約束嚴(yán)重阻礙了西北五省區(qū)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的步伐，因此，現(xiàn)階段緩解水資源約束，推動(dòng)水資源高效利用對于西北五省區(qū)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

作為重要的生產(chǎn)性資源之一，水資源對經(jīng)濟(jì)增長的約束作用明顯，水資源的有限性通常導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度降低，這種現(xiàn)象一般稱之為增長阻尼。增長阻尼研究始于Nordhaus[1]，后來Romer[2]將其明確定義為不存在資源約束下的經(jīng)濟(jì)增長與有資源約束下經(jīng)濟(jì)增長的差額?，F(xiàn)有文獻(xiàn)對水資源增長阻尼效應(yīng)的研究包括水量與水質(zhì)兩部分[3]，一是研究水量約束，即水資源短缺的約束作用，如章恒全等[4]研究發(fā)現(xiàn)不同地區(qū)、不同產(chǎn)業(yè)之間均存在水資源增長阻尼，但地區(qū)和行業(yè)之間存在差異性；華堅(jiān)等[5]從水資源消耗量和消耗結(jié)構(gòu)兩方面考慮水資源對經(jīng)濟(jì)增長的影響作用，并測算西北五省區(qū)水資源對經(jīng)濟(jì)增長的阻尼大??；王學(xué)淵等[6]度量水資源緊缺對我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的制約程度，計(jì)算得出我國水資源對農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增長的阻力為0.075%；華堅(jiān)等[7]發(fā)現(xiàn)水資源約束促使我國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)從勞動(dòng)密集型向技術(shù)和資本密集型轉(zhuǎn)變，農(nóng)業(yè)用水與農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)存在著長期穩(wěn)定的正向相關(guān)關(guān)系。此外，在空間分布上，受自然條件和經(jīng)濟(jì)社會(huì)因素的影響，水資源阻尼系數(shù)具有明顯的區(qū)域集聚特征[8]。二是研究水質(zhì)約束，即水環(huán)境惡化的約束作用[3]，秦騰等[9]引入水生態(tài)足跡研究水環(huán)境約束效應(yīng)，實(shí)證發(fā)現(xiàn)農(nóng)業(yè)發(fā)展的水環(huán)境約束強(qiáng)度大大超過水資源約束強(qiáng)度；嚴(yán)翔等[10]通過熵權(quán)法計(jì)算生態(tài)壓力指標(biāo)并將其作為生態(tài)資源投入，研究發(fā)現(xiàn)生態(tài)約束引起的增長阻尼較為明顯。

從現(xiàn)有研究來看，水資源的有限性對農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增長的約束作用普遍存在，并存在時(shí)空差異性；但學(xué)者大多僅考慮水量或水質(zhì)的約束作用。因此，本文在前人的研究基礎(chǔ)上，構(gòu)建綜合考慮水量和水質(zhì)兩方面的水資源綜合評價(jià)指標(biāo)體系，并利用Romer增長阻尼模型量化分析水資源對西北五省區(qū)(陜西省、甘肅省、青海省、寧夏回族自治區(qū)、新疆維吾爾自治區(qū))農(nóng)業(yè)發(fā)展的約束作用，以期為西北五省區(qū)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)在水資源約束下實(shí)現(xiàn)可持續(xù)增長提出針對性政策建議。

1 研究方法

1.1 水資源量質(zhì)綜合水平評價(jià)指標(biāo)

近年來，綜合考慮水量和水質(zhì)特性的水資源綜合水平研究成為區(qū)域水資源配置問題的重要發(fā)展方向[11-12]。參考楊東明等[13-14]的研究，本文認(rèn)為水資源量質(zhì)綜合水平包括水資源水量和水質(zhì)兩個(gè)維度，水量指水資源稟賦及其利用程度，水質(zhì)指排放強(qiáng)度及治污能力。在水資源節(jié)約和水體保護(hù)的目標(biāo)下，水資源量質(zhì)綜合水平越高，表示水資源自然稟賦條件越好、利用效率越高、用水結(jié)構(gòu)越合理以及受污染程度越輕。

基于水資源數(shù)量和質(zhì)量兩方面的特性，構(gòu)建水資源量質(zhì)綜合水平評價(jià)指標(biāo)體系，并參考楊麗等[15]的研究，利用加入時(shí)間變量的改進(jìn)熵值法進(jìn)行權(quán)重測算，具體指標(biāo)及權(quán)重如表1所示。

表1 水資源量質(zhì)綜合水平指標(biāo)體系

1.2 水資源對農(nóng)業(yè)發(fā)展的約束模型

1.2.1模型選取

相關(guān)學(xué)者在研究水資源約束時(shí)通常采用多目標(biāo)優(yōu)化方法[16]、灰色關(guān)聯(lián)法[17]，以及構(gòu)建阻尼模型[7，10]等。前兩種方法適用于分析水資源約束下的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化問題，本文為探究水資源對于農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的約束作用，選用阻尼模型作為研究方法，測度水資源約束對農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增長的影響，阻尼值等于無約束的經(jīng)濟(jì)增速與有約束的經(jīng)濟(jì)增速之差額。

在Romer[2]構(gòu)建的包括自然資源和土地要素的柯布-道格拉斯函數(shù)(C-D函數(shù))的基礎(chǔ)上，考慮水資源要素，建立增長阻尼模型為

Y=KαWβ(AL)1-α-β

(1)

式中：Y為農(nóng)業(yè)產(chǎn)出；K為資本投入；W為水資源投入；A為技術(shù)進(jìn)步率；L為勞動(dòng)力投入；α為資本的產(chǎn)出彈性；β為水資源的產(chǎn)出彈性。

對式(1)兩邊取對數(shù)可得：

lnY=αlnK+βlnW+(1-α-β)(lnA+lnL)(2)

由于變量增長率是其對時(shí)間的導(dǎo)數(shù)，因此對式(2)兩邊進(jìn)行求導(dǎo)可得:

gY=αgK+βgW+(1-α-β)(gA+gL)

(3)

式中g(shù)Y、gK、gW、gA、gL分別為Y、K、W、A、L的增長率。

(4)

(5)

(6)

阻尼系數(shù)為正，表明農(nóng)業(yè)發(fā)展受到水資源的約束作用；阻尼系數(shù)為負(fù)，表明農(nóng)業(yè)發(fā)展并未受到水資源的約束作用。然而，由于水質(zhì)對農(nóng)業(yè)發(fā)展的約束日益加重，僅考慮水量已不能全面衡量水資源對農(nóng)業(yè)發(fā)展的整體約束，因此本文引入水資源量質(zhì)復(fù)合要素，測度水量和水質(zhì)對農(nóng)業(yè)發(fā)展的約束程度，對式(1)模型進(jìn)行了修正，即

Y=KαCβ1(AL)1-α-β1

(7)

式中：C為水資源量質(zhì)復(fù)合要素投入；β1為水資源量質(zhì)復(fù)合要素的彈性。進(jìn)而得到考慮量質(zhì)情況下的水資源對農(nóng)業(yè)發(fā)展約束程度的水資源增長阻尼系數(shù)Zc，即

(8)

式中g(shù)C為水資源量質(zhì)復(fù)合要素的增長率。

1.2.2變量說明與數(shù)據(jù)來源

鑒于數(shù)據(jù)可獲得性，選取2001—2019年西北五省區(qū)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)證分析。相關(guān)指標(biāo)的原始數(shù)據(jù)來源于2001—2019年《中國統(tǒng)計(jì)年鑒》《水資源公報(bào)》和各省區(qū)統(tǒng)計(jì)年鑒，對于部分缺失數(shù)據(jù)利用插值法補(bǔ)齊。涉及的變量說明如下：

a.農(nóng)業(yè)產(chǎn)出Y。以農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值表示，為消除價(jià)格因素的影響，將農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值按GDP指數(shù)折算為2001年不變價(jià)格。

b.資本投入K。鑒于農(nóng)業(yè)固定資產(chǎn)大部分投入于農(nóng)業(yè)機(jī)械[19]，參考王學(xué)淵等[6，8]的研究，用農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力來表示資本投入水平。

c.水資源量質(zhì)復(fù)合要素投入C。該指標(biāo)由利用熵值法測算得出的水平值表示。

d.勞動(dòng)力投入L。以農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值占農(nóng)林牧漁總產(chǎn)值的比例乘以農(nóng)林牧漁就業(yè)人數(shù)表示，同時(shí)，假設(shè)技術(shù)進(jìn)步率A附著在勞動(dòng)力投入L上[20]。

2 實(shí)證分析

2.1 水資源量質(zhì)綜合水平測度結(jié)果

根據(jù)改進(jìn)熵值法計(jì)算得出西北五省區(qū)2001—2019年水資源量質(zhì)綜合水平，計(jì)算結(jié)果如表2所示。

表2 2001—2019年西北五省區(qū)水資源量質(zhì)綜合水平

a.整體來看，2001—2019年西北五省區(qū)水資源量質(zhì)綜合水平呈波動(dòng)上升趨勢。區(qū)域整體水平年均值由2001年的0.480上升到2019年的0.697，年均增長率達(dá)到2.095%，說明樣本期內(nèi)西北五省區(qū)的水資源量質(zhì)綜合水平持續(xù)向好。2001—2014年，水資源量質(zhì)綜合水平上升較為平緩，個(gè)別年份甚至出現(xiàn)下降趨勢，可能原因是西部大開發(fā)戰(zhàn)略實(shí)施期間，西北五省區(qū)承接發(fā)達(dá)地區(qū)的落后產(chǎn)業(yè)，難免會(huì)對資源環(huán)境產(chǎn)生負(fù)向影響，導(dǎo)致水量和水質(zhì)受損。2015年，隨著“創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享”新發(fā)展理念的提出，水資源合理利用與保護(hù)意識(shí)逐步增強(qiáng)，推動(dòng)水資源利用效率和水質(zhì)情況提升，因此水資源量質(zhì)綜合水平在2015年之后有所提升。

b.分省份來看，西北五省區(qū)水資源量質(zhì)綜合水平的地區(qū)間差異明顯，各省區(qū)均值從大到小依次為陜西、青海、甘肅、寧夏、新疆。陜西水資源量質(zhì)綜合水平最高，省際均值達(dá)到0.766，主要原因是陜西地跨黃河、長江兩大水系，自然資源稟賦和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況良好，在水資源量質(zhì)兩方面都賦值領(lǐng)先，發(fā)展水平穩(wěn)步提升。青海和甘肅水資源量質(zhì)水平較高且數(shù)值接近，同時(shí)兩省增長率最為平穩(wěn)，其中青海在西北五省區(qū)中水資源稟賦豐富、開發(fā)利用程度低，使其水體可利用空間較大，發(fā)展?jié)摿Τ渥?；而甘肅則得益于水污染治理方面的顯著優(yōu)勢。寧夏和新疆不僅測度水平較低，且波動(dòng)情況十分明顯，年均增長率分別為2.737%和3.506%。寧夏是我國水資源最少的省區(qū)，大氣降水、地表水等貧乏，且分布極其不均，水資源發(fā)展空間薄弱；新疆則受到傳統(tǒng)農(nóng)耕方式限制，盡管坐落著全國最大的內(nèi)陸河——塔里木河，但粗放型發(fā)展使得農(nóng)業(yè)用水比例極高，水土流失現(xiàn)象嚴(yán)重，水資源量質(zhì)水平較低。

2.2 水資源對農(nóng)業(yè)發(fā)展的約束強(qiáng)度

2.2.1水資源數(shù)量對農(nóng)業(yè)發(fā)展的約束強(qiáng)度

首先，測度水資源數(shù)量對農(nóng)業(yè)發(fā)展的約束強(qiáng)度，以期為后續(xù)研究提供對照組。對于水資源數(shù)量的評價(jià)，采用改進(jìn)熵值法進(jìn)行計(jì)算。其次，利用普通最小二乘法(OLS)進(jìn)行回歸，發(fā)現(xiàn)變量間存在多重共線性問題，因此采用嶺回歸的方法進(jìn)行改進(jìn)。表3為僅考慮水資源數(shù)量情況下西北五省區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展受到約束的情況。

表3 西北五省區(qū)水資源數(shù)量對農(nóng)業(yè)發(fā)展的約束強(qiáng)度

總體來看，西北五省區(qū)水資源數(shù)量對農(nóng)業(yè)發(fā)展的阻尼系數(shù)為-3.888%，為無約束狀態(tài)。隨著創(chuàng)新型國家戰(zhàn)略的實(shí)施以及資源節(jié)約型社會(huì)的建設(shè)，我國對自主創(chuàng)新的投入不斷提升，推動(dòng)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域科學(xué)技術(shù)持續(xù)發(fā)展，農(nóng)田灌溉更多采用節(jié)水灌溉技術(shù)和設(shè)備，提升了農(nóng)田水資源利用效率，使得農(nóng)業(yè)發(fā)展受水資源數(shù)量的制約作用較小。具體而言，除陜西和青海外，其他三省區(qū)的阻尼系數(shù)均為負(fù)值，說明在僅考慮水量的情況下，這三省區(qū)的農(nóng)業(yè)發(fā)展未受到水資源數(shù)量的約束。從各要素的彈性看，資本彈性整體顯著大于水資源彈性和勞動(dòng)力彈性，表示農(nóng)業(yè)發(fā)展對資本的依賴程度大于資源和勞動(dòng)力投入。青海水資源彈性為負(fù)值，表明在資源稟賦充足且合理開發(fā)的情況下，農(nóng)業(yè)發(fā)展對水資源數(shù)量的需求不高。甘肅勞動(dòng)力彈性為負(fù)值，這是由于隨著糧食播種、農(nóng)田灌溉以及收割技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，勞動(dòng)力需求降低，農(nóng)業(yè)年均勞動(dòng)力呈負(fù)向增長。

2.2.2水資源量質(zhì)綜合水平對農(nóng)業(yè)發(fā)展的約束強(qiáng)度

綜合考慮水資源量質(zhì)的情況下，西北五省區(qū)水資源量質(zhì)綜合水平對農(nóng)業(yè)發(fā)展的阻尼系數(shù)等參數(shù)測算結(jié)果見表4。

表4 西北五省區(qū)水資源量質(zhì)綜合水平對農(nóng)業(yè)發(fā)展的約束強(qiáng)度

總體來看，水資源量質(zhì)綜合水平對農(nóng)業(yè)發(fā)展的阻尼系數(shù)為-2.294%，仍處于無約束狀態(tài)。西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施對西北五省區(qū)資源環(huán)境造成了極大的威脅，但“十一五”以來，隨著綠色節(jié)約型發(fā)展理念的提出，西北五省區(qū)對水資源數(shù)量和質(zhì)量的保護(hù)力度加強(qiáng)，農(nóng)業(yè)發(fā)展整體上受水資源量質(zhì)的雙重制約作用較小。各省區(qū)水資源量質(zhì)綜合水平對農(nóng)業(yè)發(fā)展的約束存在較大差異，除陜西、青海仍處于約束狀態(tài)之外，納入水質(zhì)考慮的新疆水資源綜合水平農(nóng)業(yè)發(fā)展也存在約束作用，三省區(qū)的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增長速度在受約束的情況下將分別下降0.685%、1.673%和1.760%。阻尼系數(shù)的正負(fù)主要受到資本彈性、水資源彈性以及勞動(dòng)力投入增長率與水資源增長率之差的影響。阻尼系數(shù)為正值的三省區(qū)中，陜西的資本彈性最大，在充足的資本支持下農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)加速發(fā)展，而增長緩慢的勞動(dòng)力和水資源難以滿足農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化需要，對其產(chǎn)生較大約束；青海和新疆盡管水資源彈性為負(fù)，但勞動(dòng)力增長率明顯小于水資源增長率，農(nóng)業(yè)發(fā)展仍很大程度依賴于資源投入，因此受到明顯的水資源約束作用。除此之外，在水量水質(zhì)雙重約束下，甘肅和寧夏農(nóng)業(yè)發(fā)展仍然為無約束狀態(tài)。甘肅水資源量質(zhì)綜合水平較高，且始終以平穩(wěn)的趨勢增長，現(xiàn)階段仍能滿足農(nóng)業(yè)發(fā)展的客觀需要；寧夏則是因?yàn)榈貐^(qū)經(jīng)濟(jì)較為落后、資源稟賦條件較差，農(nóng)業(yè)發(fā)展始終沒有過多依賴于資本和資源投入，加上地區(qū)勞動(dòng)力波動(dòng)情況最為平穩(wěn)，從而使其受資源影響較小。

2.2.3約束強(qiáng)度對比

由上述分析可知，將水質(zhì)約束納入研究范疇后，水資源對農(nóng)業(yè)發(fā)展的約束作用明顯提升，如陜西的阻尼系數(shù)從0.136%上升至0.685%，青海的阻尼系數(shù)由1.438上升至1.673，新疆則由無約束狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榧s束狀態(tài)?？赡茉蚴请S著工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的加速推進(jìn)，農(nóng)業(yè)廢水排放量和化學(xué)需氧量不斷增加，對于區(qū)域內(nèi)水環(huán)境容量產(chǎn)生較大影響。此外，經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展衍生出大規(guī)模的掠奪性開發(fā)，加之農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中化肥農(nóng)業(yè)的過度使用，進(jìn)一步加重水質(zhì)的惡化，因此在納入水質(zhì)約束后，水資源對農(nóng)業(yè)發(fā)展的約束作用將會(huì)顯著提升。

2.3 水資源對農(nóng)業(yè)發(fā)展約束強(qiáng)度的時(shí)空分異特征

2.3.1時(shí)序特征分析

在分析西北五省區(qū)水資源量質(zhì)綜合水平對農(nóng)業(yè)發(fā)展阻尼系數(shù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步測算各省區(qū)2001—2019年各年度數(shù)據(jù)，結(jié)果如圖1所示。整體來看，2001—2019年間各省區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展均在個(gè)別年份受到不同程度的水資源量質(zhì)約束。根據(jù)《水資源公報(bào)》數(shù)據(jù)顯示，西北五省區(qū)年均降水量僅為全國的61.93%，地區(qū)氣候干旱、降水稀少，地理位置及氣候特點(diǎn)導(dǎo)致其水資源短缺嚴(yán)重、生態(tài)環(huán)境較為脆弱。同時(shí)，西北五省區(qū)水資源利用效率較低，單位GDP用水量達(dá)全國的2.86倍，而農(nóng)業(yè)用水占比達(dá)87.02%，不合理的灌溉方式更加重了農(nóng)業(yè)用水的浪費(fèi)，水量短缺引起水資源對農(nóng)業(yè)發(fā)展的約束作用明顯。隨著西部大開發(fā)戰(zhàn)略的深入推進(jìn)，大量能源及資源投入工業(yè)發(fā)展之中，污染排放量大幅度提升，生態(tài)系統(tǒng)逐步惡化，造成水質(zhì)和水量進(jìn)一步下降。在西北五省區(qū)中，陜西、青海、新疆農(nóng)業(yè)發(fā)展受到水資源約束的年份明顯更多，這也與其多年平均阻尼系數(shù)的測度結(jié)果一致。

圖1 2001—2019年西北五省區(qū)水資源阻尼系數(shù)

觀察阻尼系數(shù)的變化情況發(fā)現(xiàn)，水資源量質(zhì)綜合水平對農(nóng)業(yè)發(fā)展的阻尼系數(shù)波動(dòng)變化特征十分顯著，這表明水資源對農(nóng)業(yè)發(fā)展的約束作用是不斷變化的。一方面，當(dāng)阻尼系數(shù)為正時(shí)，各省區(qū)通過勞動(dòng)力和資本要素的替代性投入緩解水資源約束，同時(shí)水資源約束誘導(dǎo)技術(shù)創(chuàng)新，使節(jié)水凈水等新技術(shù)得到推廣，從而降低資源消耗和污染排放，推動(dòng)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的增長，使水資源阻尼系數(shù)轉(zhuǎn)為負(fù)值。但資源替代效應(yīng)存在一定的極限，當(dāng)生產(chǎn)力水平趨向穩(wěn)定時(shí)，水資源對農(nóng)業(yè)發(fā)展的約束會(huì)隨時(shí)間增大，使得阻尼系數(shù)波動(dòng)特征顯著。另一方面，西北五省區(qū)阻尼系數(shù)的波動(dòng)特征說明地區(qū)節(jié)水凈水措施取得一定效果，水資源利用效率得到提升，水資源整體狀況有所改善，緩解了水資源對農(nóng)業(yè)發(fā)展的約束。但現(xiàn)階段的政策措施仍存在不健全不完善的問題，導(dǎo)致約束作用呈現(xiàn)波動(dòng)趨勢，因此需要繼續(xù)因地制宜地制定水資源利用與水污染管理的措施，從而減小水資源對西北五省區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展的約束作用。

2.3.2空間特征分析

為更好地揭示西北五省區(qū)水資源約束對農(nóng)業(yè)發(fā)展的影響，比較不同年份下的約束變化情況，利用ArcGIS繪制約束強(qiáng)度圖，選擇2001年、2007年、2013年、2019年各省區(qū)的測算結(jié)果進(jìn)行分析。為對具體數(shù)值進(jìn)行比較，本文將約束強(qiáng)度劃分為無約束型(阻尼系數(shù)低于0)、低約束型(阻尼系數(shù)0～5%之間)、中約束型(阻尼系數(shù)5%～10%之間)和高約束型(阻尼系數(shù)10%以上)。需要說明的是，上述約束強(qiáng)度僅是對數(shù)值相對水平的劃分，并不直接表示水資源約束絕對水平。不同年份的約束情況見圖2，可見2001年、2007年、2013年和2019年西北五省區(qū)水資源阻尼系數(shù)空間變化總體較為明顯，且存在空間集聚特征，約束強(qiáng)度整體呈先減小后增大的趨勢。

2001年，陜西處于低約束狀態(tài)，新疆處于中約束狀態(tài)，甘肅、青海、寧夏處于無約束狀態(tài)。這一階段約束地區(qū)分布在西北五省區(qū)的兩側(cè)，無約束地區(qū)集中在中部。21世紀(jì)初，西北地區(qū)成為我國的重點(diǎn)開發(fā)區(qū)和農(nóng)業(yè)基地，西北五省區(qū)農(nóng)業(yè)用水所占比例均超過70%，其中新疆占比超過90%。盡管新疆水資源總量充足，但極高的農(nóng)業(yè)用水占比和廣闊的農(nóng)田灌溉面積導(dǎo)致水資源耗用量大且利用率低，傳統(tǒng)的灌溉方式更是加重了水量負(fù)擔(dān)，農(nóng)業(yè)發(fā)展受到水資源較大約束。而陜西在2001年旱情嚴(yán)重，降水量平均下降13.7%，糧食作物因旱減產(chǎn)192.69萬t，對農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)造成沖擊；此外，由于陜西工業(yè)化發(fā)展稍顯落后，污染物排放無法及時(shí)處理，農(nóng)業(yè)發(fā)展受到水量水質(zhì)的雙重約束。

2007年，陜西、青海、新疆處于低約束狀態(tài)，甘肅和寧夏處于無約束狀態(tài)。這一階段水資源約束出現(xiàn)微減弱趨勢，而集聚特征較為明顯，區(qū)域西部兩省相連形成低約束集聚區(qū)，無約束集聚區(qū)仍然位于區(qū)域中部。新疆轉(zhuǎn)為低約束狀態(tài)，主要原因是2007年前后新疆水土流失治理和污水排放處理能力增強(qiáng)，繼而緩解了對農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的約束。青海由無約束狀態(tài)轉(zhuǎn)為低約束狀態(tài)，盡管青海水資源稟賦良好，水資源量質(zhì)水平在2007年以前也始終保持上升趨勢，但由于資本投入水平較低、農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力流失嚴(yán)重，致使該地區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展只能過度依賴于資源投入，因此水資源的約束作用明顯。

2013年，甘肅和寧夏處于低約束狀態(tài)，新疆處于中約束狀態(tài)，陜西和青海處于無約束狀態(tài)。2010年，國務(wù)院出臺(tái)《關(guān)于中西部地區(qū)承接產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移的指導(dǎo)意見》，中西部地區(qū)對高耗能、高污染等產(chǎn)業(yè)的承接給生態(tài)環(huán)境造成極大影響，水質(zhì)污染大幅度增加，導(dǎo)致甘肅和寧夏步入低約束狀態(tài)，新疆回升為中約束狀態(tài)。2012年，國務(wù)院發(fā)布《關(guān)于實(shí)行最嚴(yán)格水資源管理制度的意見》，確定了水資源開發(fā)利用控制、用水效率控制及水功能區(qū)限制納污“三條紅線”，陜西和青海嚴(yán)格遵循該政策，全方位加強(qiáng)水資源量質(zhì)管理，水資源短缺及水環(huán)境污染的情況得到緩解，農(nóng)業(yè)發(fā)展情況良好，水資源約束程度逐漸轉(zhuǎn)為無約束狀態(tài)。

2019年，陜西和青海處于低約束狀態(tài)，新疆處于高約束狀態(tài)，甘肅和寧夏轉(zhuǎn)為無約束狀態(tài)，西北五省區(qū)中部重新成為無約束集聚區(qū)。新疆近年來大力加快農(nóng)業(yè)發(fā)展步伐，不斷加強(qiáng)糧食生產(chǎn)功能區(qū)建設(shè)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要素的投入力度持續(xù)加大；同時(shí)農(nóng)田建設(shè)對于水資源的需求極高，但受到氣候和降水量的影響，新疆2019年水資源總量明顯下降，較2013年相比降低了8.89%，難以為農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增長提供有力支撐。因此，現(xiàn)階段構(gòu)建與農(nóng)業(yè)發(fā)展進(jìn)程相符的水資源管理體系是新疆解除水資源較高約束的重要方向。

3 結(jié)論與建議

本文采用西北五省區(qū)2001—2019年數(shù)據(jù)，構(gòu)建水資源量質(zhì)綜合水平指標(biāo)體系，并采用基于生產(chǎn)函數(shù)的阻尼模型探究水資源約束對農(nóng)業(yè)發(fā)展的影響，主要結(jié)論如下：

a.在考慮水量和水質(zhì)兩個(gè)維度的情況下，2001—2019年西北五省區(qū)水資源綜合水平呈現(xiàn)波動(dòng)上升趨勢，區(qū)域整體水平的年均增長率達(dá)到2.095%，發(fā)展?fàn)顩r持續(xù)向好。各省區(qū)水資源量質(zhì)綜合水平從大到小依次為陜西、青海、甘肅、寧夏、新疆，其中寧夏和新疆的水資源量質(zhì)水平波動(dòng)率最為明顯，年均增長率分別為2.737%和3.506%。

b.與水資源數(shù)量單一約束相比，水資源量質(zhì)綜合水平對西北五省區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展的約束作用明顯增大。樣本期內(nèi)，水量約束下僅有陜西和青海兩省區(qū)阻尼系數(shù)為正值，而水資源量質(zhì)約束下陜西、青海和新疆三省區(qū)阻尼系數(shù)均為正值。與此同時(shí)，水資源量質(zhì)約束下的阻尼系數(shù)增大，表明約束強(qiáng)度變大。

c.從時(shí)間層面看，2001—2019年西北五省區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展均在個(gè)別年份受到水資源量質(zhì)綜合水平不同程度的約束，且水資源約束的阻尼系數(shù)波動(dòng)變化特征十分顯著，這表明水資源對農(nóng)業(yè)發(fā)展的約束作用是不斷變化的。從空間層面看，西北五省區(qū)水資源阻尼系數(shù)總體變化較為明顯，且存在空間集聚特征，約束強(qiáng)度整體呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢。

基于上述研究結(jié)論，為進(jìn)一步緩和目前西北五省區(qū)水量短缺和水質(zhì)惡化的水資源約束，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，提出以下政策建議：

a.提高農(nóng)田灌溉水利用效率，發(fā)展高效節(jié)水農(nóng)業(yè)。西北五省區(qū)的農(nóng)業(yè)發(fā)展應(yīng)把“建立水資源剛性約束制度”作為核心，在水資源開發(fā)和取用過程中科學(xué)部署，完善水資源配置格局、提高水資源利用效率、增強(qiáng)節(jié)水型農(nóng)業(yè)建設(shè)。

b.減少污染排放，加大污水治理力度。水質(zhì)惡化對農(nóng)業(yè)發(fā)展帶來的約束日益突出，因此需要控制高能耗、高污染的工業(yè)企業(yè)，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化升級，同時(shí)合理控制廢水排放，加大污水處理力度，提高污水排放達(dá)標(biāo)率。

c.加強(qiáng)區(qū)域統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，滿足地區(qū)差異化需求?？紤]到西北五省區(qū)水資源約束的集聚特征，在區(qū)域水資源管理中要避免分散多頭的管理模式，建立有效的區(qū)域統(tǒng)一水資源管理合作機(jī)制。正確把握總體謀劃和久久為功的關(guān)系，一方面加強(qiáng)區(qū)域溝通聯(lián)動(dòng)，落實(shí)水資源管理中的 “三條紅線”和 “四項(xiàng)制度”，在開發(fā)利用中注意地表水與地下水的合理調(diào)配，優(yōu)化水資源配置；另一方面關(guān)注各省區(qū)差異化特征，盡量滿足不同地區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展對水資源的個(gè)性化需求。