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1、【糧食生產論文】淺談糧食生產中的水資源利用及影響
摘要：我國農業(yè)用水存在供需矛盾加劇、水資源過度開發(fā)、用水效率低下、水環(huán)境惡化等問題，影響著糧食安全。本文以13個糧食主產區(qū)為例，構建了包含水、耕地、勞動力、資本等糧食生產要素的糧食生產函數(shù)，并對糧食生產中水資源利用進行了實證研究。研究發(fā)現(xiàn)，糧食產量與農業(yè)用水量正相關，在其他影響因子不變的情況下，糧食主產區(qū)水資源投入每增加1%，糧食產量增加1.96%。受水資源限制，提高農業(yè)用水效率將是實現(xiàn)糧食安全的必由之路。
關鍵詞：糧食主產區(qū)；水資源利用；糧食安全
一、引言
人多水少，水資源時空分布不平衡
2、是我國的基本水情。保障農業(yè)用水尤其是農業(yè)灌溉用水成為維系我國糧食安全的關鍵。為此國內學者對水資源與糧食生產的研究極為重視。楊友軍指出，作物能否吸收其所需的水分直接決定了糧食品質和糧食總產能。宋先松等認為，農村水利、灌溉等基礎配套設施建設的相對滯后將制約我國糧食綜合生產能力的提高。王學淵認為，自然地理條件、基礎設施、其他投入要素的價格等是影響農業(yè)用水效率的重要因素。李穎明提出，糧食生產技術效率的提高將為農業(yè)資源的可持續(xù)利用提供更大的空間。還有專家認為糧食主產區(qū)面臨難以繼續(xù)增加糧食產量、農業(yè)投入要素成本上升等問題，針對水資源與糧食生產的矛盾，提出建設節(jié)水高效的現(xiàn)代灌溉農業(yè)和集雨增效的現(xiàn)代旱作農業(yè)的
3、戰(zhàn)略舉措。挖掘節(jié)水潛力，對水資源進行合理開發(fā)、優(yōu)化配置和高效利用是維護我國糧食安全的必然要求。綜合國內糧食安全研究文獻，不難發(fā)現(xiàn)學者們普遍將土地、勞動力、農業(yè)機械等定義為糧食生產函數(shù)的自變量，較少考慮糧食生產中的水資源利用問題。同時，多數(shù)學者將研究區(qū)域選定為全國，不利于具體剖析糧食生產狀況。本文以13個糧食主產區(qū)為例，構建包含水、耕地、勞動力、資本等糧食生產要素的糧食生產函數(shù)，并對糧食生產中水資源利用進行實證研究。通過實證研究厘析并提出糧食主產區(qū)糧食生產中的水資源利用問題及對策。
二、糧食主產區(qū)的糧食生產與水資源現(xiàn)狀及問題分析
（一）研究區(qū)糧食生產概況糧食主產區(qū)
4、是指氣候、土壤、水文、地形等條件適宜種植某些糧食作物并具有資源、技術等優(yōu)勢的糧食生產區(qū)。我國糧食主產區(qū)包括遼寧、吉林、黑龍江、內蒙古、河北、山東、河南、江西、湖南、四川、湖北、江蘇、安徽等十三個省份。全國糧食主產區(qū)貢獻率較高的區(qū)域是黃淮海地區(qū)（29.17%）、長江中下游地區(qū)（21.40%）和東北地區(qū)（11.23%）。2017年全國13個糧食主產區(qū)糧食總產量達52138萬噸，比上年增產5049萬噸，增長10.7%，主產區(qū)的糧食產量占全國糧食總產量的78.8%，對國家糧食安全起著最重要的支撐作用。1.東北糧食主產區(qū)。東北糧食主產區(qū)包括遼寧省、吉林省、黑龍江省和內蒙古省東部地區(qū)。東北地區(qū)屬溫帶季風氣
5、候，夏季溫熱多雨，冬季寒冷干燥，年降水量為400至800毫米，森林覆蓋率高，涵養(yǎng)水源能力較好。耕地面積達2162.02萬公頃，平原面積廣闊適宜大規(guī)模機械化耕作，土壤有機質含量高，土層深厚肥沃。由于緯度位置較高，東北地區(qū)氣候冷濕，低地沼澤廣布，水資源較豐富。但由于離冬季風源地較近，農作物的生長期短，易受低溫凍害的影響。2.黃淮海糧食主產區(qū)。黃淮海糧食主產區(qū)包括河北省、山東省、河南省、江蘇省及安徽省北部地區(qū)。黃淮海地區(qū)屬半干旱、半濕潤氣候區(qū)，年降水量為500至900毫米，降水季節(jié)分配不均。黃淮海地區(qū)光、熱、水等要素的配合程度高，氣候生產潛力大；耕地面積約占全國總耕地面積的25%，農業(yè)產值較大。人口
6、稠密和工農業(yè)發(fā)達加大對水資源的需水量，而水資源利用率低、污染及浪費現(xiàn)象嚴重減少水資源有效供給，水資源供需矛盾加劇。在春季，黃淮海地區(qū)易出現(xiàn)春旱，不利于冬小麥生長。3.長江流域糧食主產區(qū)。長江流域糧食主產區(qū)包括江西省、湖南省、四川省、湖北省、江蘇省及安徽省南部地區(qū)。長江流域屬亞熱帶季風氣候，氣候溫暖濕潤，水熱資源豐富、配合度高，農作物生長期長。流域內耕地面積為3.5億畝，地勢低平，河網密布，灌溉便利。長江流域是著名的“魚米之鄉(xiāng)”，農業(yè)生產歷史悠久，生產水平高。在伏旱期，長江流域蒸發(fā)旺盛，嚴重影響農作物生長；夏季降水多且降水強度大，雨區(qū)覆蓋范圍廣，易造成洪澇災害導致糧食減產。
（二
7、）研究區(qū)農業(yè)用水現(xiàn)狀及問題2017年全國水資源總量為28761.2億立方米，比多年平均偏多3.8%；全國年平均降水量為664.8毫米，比多年平均偏多3.5%。與上年相比，2017年用水總量增加3.2億立方米，農業(yè)用水量減少1.6億立方米，全國人均綜合用水量為436立方米。根據數(shù)據測算，2017年我國13個糧食主產區(qū)的水資源量僅占全國的37.8%，與主產區(qū)78.8%的糧食貢獻率有較大差距。但部分糧食主產區(qū)的水資源總量低于平均水平。東北糧食主產區(qū)擁有全國5.7%的水資源，利用全國16.62%的農業(yè)用水，生產了全國25.92%的糧食，單位糧食用水量為0.64m3/kg。區(qū)域間單位糧食產量用水量存在較
8、大差異，2017年江蘇省單位糧食產量用水量最高，高于全國平均水平；河南省單位糧食產量用水量為0.188m3/kg，僅占全國平均水平的33%。部分地區(qū)的水資源開發(fā)利用率高，增長空間較小。河北省和江蘇省的水資源開發(fā)利用率高于全國及各主產區(qū)的平均水平，已趨近飽和。我國每年農業(yè)用水量維持在3600-3900億立方米，農業(yè)用水存在供需缺口，北方地區(qū)水資源短缺矛盾尤為突出。水資源短缺對我國糧食安全構成極大威脅，解決糧食主產區(qū)潛在的水資源問題成為實現(xiàn)主產區(qū)糧食可持續(xù)生產的重要舉措。根據以上不難發(fā)現(xiàn)，我國糧食主產區(qū)糧食生產水資源利用存在如下問題：1.供需矛盾加劇。2017年我國水資源總量達28761億立方米，
9、但人均水資源占有量為2075立方米，水資源供需矛盾加劇。隨著城鎮(zhèn)化進程加快，水資源需求在較長的一段時期持續(xù)增長，水資源供需矛盾更加尖銳。全國水資源綜合規(guī)劃成果顯示，我國每年農業(yè)缺水約300億立方米，資源型、水質型、工程型缺水并存。2.水資源過度開發(fā)。農業(yè)灌溉方式不合理和經濟快速發(fā)展使水資源對經濟社會發(fā)展的支撐達到極限，不少地區(qū)水資源開發(fā)超過環(huán)境的承載能力。華北平原過度開采地下水造成地面沉降，形成地下水降落漏斗區(qū)。除地面沉降外，過度開發(fā)水資源還會造成海水入侵、河流斷流等一系列生態(tài)問題，對糧食生產的數(shù)量與品質造成影響。3.用水效率低下。我國農業(yè)用水效率低下主要表現(xiàn)為灌溉水源有效利用系數(shù)較低。《20
10、17年全國水利發(fā)展公報》顯示，農業(yè)灌溉有效利用系數(shù)為0.548，即1立方米灌溉水源中僅有0.548立方米被農作物吸收利用。在節(jié)水灌溉領域，我國采用噴滴灌技術的耕地面積僅占全國有效灌溉面積的13.68%，與發(fā)達國家70%-80%的水平有較大差距。加大對灌溉工程的建設投資，大力發(fā)展節(jié)水農業(yè)是提高農業(yè)用水效率的重要手段，也是緩解我國水資源緊張的必然要求。4.水環(huán)境惡化。在對全國24.5萬公里河流水質的評價結果中，全國重要江河湖泊水功能區(qū)水質達標率為76.9%，Ⅰ-Ⅲ類水水質河長占78.5%。全國2145個測站地下水質量綜合評價結果顯示：水質優(yōu)良的測站比例為0.9%，良好的測站比例為23.5%，較差的
11、測站比例為60.9%，極差的測站比例為14.6%。2017年全國廢水排放總量達6996610萬噸，水體污染損壞水源質量，降低水資源利用價值，并對人體健康和生態(tài)環(huán)境造成危害。
三、我國糧食主產區(qū)水資源利用及影響的實證分析
（一）變量選取與數(shù)據來源水、土地、勞動力、資本等是糧食生產的投入要素，本模型選取的投入要素為資源稟賦、科技水平、物資資料等。其中，資源稟賦是水資源總量、農作物播種面積、糧食總產量等因素的概括；科技水平包括農業(yè)機械總動力、水利工程數(shù)量、有效灌溉面積等；物資資料包括農用塑料薄膜使用量和農藥、化肥施用量等。根據投入要素對糧食生產的影響程度，模型設置的變
12、量為Food、Material、Land、Water、Labor和Capital。Food代表糧食產量，即糧食作物的生產量。Material表示糧食生產中的物質投入，由農業(yè)生產所需的化肥數(shù)量即化肥（按折純法計算）施用量表示。Land指土地投入，用農作物總播種面積表示。Water代表水資源投入，由灌溉土地所需從水源取用的水量即灌溉用水量表示。Labor表示勞動力投入，用農、林、牧、漁業(yè)就業(yè)人員數(shù)表示。Capital表示資本投入，由農業(yè)機械總動力即用于農、林、牧、漁業(yè)的各種動力機械的動力總和表示。μ是隨機誤差項，反映未納入模型的其他各種因素的影響。模型運算用數(shù)據均源于中國統(tǒng)計年鑒（2018），其中
13、，灌溉用水量由農業(yè)用水90%進行折算，其余變量是統(tǒng)計年鑒數(shù)據的匯總。
（二）實證分析1.糧食產量與農業(yè)用水趨勢分析2008-2017年我國糧食總產量呈現(xiàn)增長趨勢，農業(yè)用水總量呈現(xiàn)兩個階段：2013年以前表現(xiàn)為波動上升的趨勢；2013年后為不斷下降的趨勢。2008年糧食總產量為53434.3萬噸，2017年糧食總產量是2008年的1.24倍，達到66160.7萬噸。2008年農業(yè)用水總量為3663.5億立方米，2017年達到了3766.4億立方米，是2008年的1.03倍。2008-2017年的數(shù)據顯示，我國農業(yè)用水總量與糧食總產量有同步變化趨勢。由于我國糧食需求總量持續(xù)增長，未
14、來農業(yè)用水量的增加將會加劇水資源匱乏程度，使水資源供需缺口呈現(xiàn)擴大趨勢。在水資源數(shù)量有限的情況下，提高農業(yè)水資源利用效率與糧食生產能力是未來糧食可持續(xù)生產的必由之路。從糧食生產的區(qū)域層面看，東北糧食主產區(qū)、黃淮海糧食主產區(qū)和長江流域糧食主產區(qū)對糧食產量的貢獻率較大。2017年，其相對應的糧食產量為17149.5萬噸、19542.95萬噸、15445.55萬噸，農業(yè)用水量分別為625.9億立方米、602.3億立方米、878億立方米。由于區(qū)域間經濟發(fā)展水平、糧食種植條件等多種因素的不同，三大區(qū)域的糧食產量與農業(yè)用水量存在明顯差異。糧食種植條件優(yōu)越區(qū)域如東北的吉林、遼寧、黑龍江等地區(qū)，土壤肥沃適宜糧
15、食種植，糧食產量較高；長江流域糧食主產區(qū)濕熱的氣候條件有利于糧食作物生長，但隨著城鎮(zhèn)化、工業(yè)化進程的加快，土地資源日趨匱乏，農民勞動積極性減弱帶來的農業(yè)勞動力轉移也使該區(qū)域糧食產量不及期望水平?？傮w而言，糧食產量與農業(yè)用水量同步變動，糧食產量較高的地區(qū)其農業(yè)用水量也較多。2.糧食生產中水資源利用及貢獻分析根據以往經驗和對數(shù)據的初步分析可知，F(xiàn)ood、Material、Land、Water、Labor和Capital呈線性關系。運用多元回歸分析方法建立糧食產量與各投入要素的模型為運用SPSS軟件進行回歸分析，所得的線性回歸方程為根據模型的擬合情況，其中復相關系數(shù)（R2）為0.819，調整后的R2
16、為0.689，模型整體擬合程度強，結果較為理想。從方差分析表中可看出，模型的F統(tǒng)計量觀測值為6.318，P值為0.16，在顯著性水平為0.05的情況下，可認為糧食產量與物質投入、土地投入、水資源投入、勞動力投入和資本投入存在顯著線性關系。經過標準化處理，測度模型中各投入要素的權重，考察各投入要素在糧食生產結構中的相對重要程度。在權重體系中，Material所占權重為0.146，Land所占權重為0.118，Water所占權重為0.595，Labor所占權重為0.121，Capital所占權重為0.020。水資源所占權重大驗證了其對糧食生產具有顯著影響。因此，根據糧食生產中水資源利用存在的問題，
17、針對性地提出相關措施與建議對構建糧食安全保障體系有重要意義?；貧w模型估計結果說明，主產區(qū)水資源投入每增加1%，糧食產量增加1.96%；物資投入每增加1%，糧食產量增加0.48%；土地投入每增加1%，糧食產量增加0.39%；勞動力每增加1%，糧食產量減少0.395%；資本投入每增加1%，糧食產量增加0.067%。在假定其他變量不變的基礎上，每增加1億立方米水資源投入，糧食增產1.96萬噸。通過線性回歸證明了水資源對糧食生產有顯著影響，水資源投入對糧食生產的正向影響說明其在糧食生產中起積極作用。
四、結論與政策建議
實證研究發(fā)現(xiàn)，我國糧食主產區(qū)糧食產量與農業(yè)用水量正
18、相關，在其他影響因子不變的情況下，糧食主產區(qū)水資源投入每增加1%，糧食產量增加1.96%。糧食生產依賴于水資源，而我國的水資源利用存在供需矛盾加劇、水資源過度開發(fā)、用水效率低下、水環(huán)境惡化等問題，提高農業(yè)水資源利用效率將是可持續(xù)糧食安全保障的必由之路。為此，需要：
（一）提高水資源用水效率。當前我國的水資源利用方式較粗放，2017年農田灌溉水有效利用系數(shù)僅為0.548。提高農業(yè)用水效率必須堅持四個原則：一是大力發(fā)展節(jié)水農業(yè)，采用節(jié)水灌溉的方式提高水資源可灌溉的農田面積。二是加大農田水利設施建設，建設管道輸水灌溉等規(guī)?；?jié)水灌溉工程，從工程上提高用水效率水平。三是研究推廣抗旱農作
19、物新品種，通過對節(jié)水抗旱作物進行栽培管理減少作物需水量。四是調整農作物種植結構，擴種耗水量小的農作物，減小耗水量大的農作物的種植面積，提高對水資源的利用效率。
（二）構建水資源管理機制。水資源管理部門應建立健全水資源保護的相關政策法規(guī)，保障水資源管理制度貫徹落實。構建水資源管理獎懲體系，加大對偷排偷放、污染水源等行為的打擊力度，并對在節(jié)約用水方面成效顯著的個人或集體給予獎勵。在水資源管理過程中，政府應著力推進農業(yè)水價綜合改革，合理規(guī)定不同區(qū)域、不同作物的灌溉定額和用水價格，增強農民節(jié)水意識。通過建立水資源利用社會監(jiān)督機制，鼓勵社會公眾積極參與水資源管理，充分發(fā)揮其在水資源利用與
20、糧食安全監(jiān)督管理中的重要作用。
（三）全面推進節(jié)水型社會建設。水資源的保護與可持續(xù)利用需要社會公眾的參與。人們應積極參與水資源保護活動，從實踐中認識到水資源保護的重要性；學習節(jié)水知識以提高節(jié)約用水的意識。在生活中人們應逐步改變不良的用水習慣，形成重復用水的意識與行為，通過循環(huán)用水等方式實現(xiàn)水資源價值最大化。在實際行動中共同建設節(jié)水型社會，推進全社會關心水利、重視水利、支持水利、參與水利良好氛圍的形成。
參考文獻
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【糧食生產論文】淺談糧食生產中的水資源利用及影響
