徐劉芬

（聊城大學商學院，山東 聊城252059）

我國糧食安全的水資源支撐問題研究

徐劉芬

（聊城大學商學院，山東 聊城252059）

我國糧食總產量和有效灌溉面積之間存在顯著相關性，糧食產量的提高主要來自于有效灌溉面積的迅速擴張。全國糧食產量生產函數的回歸模型結果表明：有效灌溉面積每增加1%，糧食產量將增加1.13%。由于糧食生產中心北上和西進，華北平原和西北地區(qū)已經成為我國重要的糧食生產基地。在華北平原，大量農田過度灌溉導致地下水位超采現象嚴重。在西北地區(qū)，水資源的過度開發(fā)已經導致了嚴重的生態(tài)環(huán)境惡化問題，水資源利用的不可持續(xù)性已經威脅到我國糧食安全。因此，我國迫切需要推行節(jié)水農業(yè)，與此同時逐步推進水資源配置的市場化。

水資源；糧食安全；有效灌溉面積；節(jié)水農業(yè)

一、引言

我國糧食總產量在2013年已經超過了6億噸。農業(yè)技術進步和大量農業(yè)化肥的使用對維持國家糧食增長做出了重要貢獻，更重要的是，農業(yè)政策的調整，如家庭聯產承包責任制的實行、政府對糧食生產的補貼，農業(yè)稅的退出等是自20世紀80年代起我國糧食產量持續(xù)增加的主要驅動力。然而，除了上述因素以外，我國糧食產量的提升還來自于灌溉面積的迅速增加，我國農業(yè)有效灌溉面積已經從1980年的44.88x106hm2增加到2014年的65.72x106hm2［1］。

我國雖然是一個大國，但水資源稀缺。從1998年到2009年，平均每年的淡水資源是2.72x1012m3，而人均水資源僅僅是2.22x103m3，只相當于世界平均水平的四分之一［2］。并且水資源的分布無論從區(qū)域還是時間上來看都是極其不均衡。例如，東南沿海地區(qū)每年的降水量超過1500mm，而西北內陸地區(qū)耕地面積占全國三分之一，每年的降水量卻小于200mm。北方地區(qū)，生活著40%的全國人口，糧食土地占全國的51%，而水資源只占全國20%［3］。北方地區(qū)水資源的人均可獲得性大約為271m3，是世界平均水平的二十五分之一［4］。根據國家水利部數據，按照目前全國正常用水需求，每年農業(yè)生產缺少260億m3，農田受旱面積年均200x105hm2以上［3］?？梢?，水資源短缺問題已經成為制約我國糧食安全的突出問題。

為確保我國的糧食安全，我們必須在水資源總量短缺、時空不均等不利因素疊加的情況下，千方百計尋找有效途徑維持我國糧食生產的增加。本文首先對全國糧食生產有效灌溉面積和糧食產量相關性進行了實證研究。其次，對兩大糧食重要生產基地華北平原和西北地區(qū)的水資源狀況進行了分析，最后提出了確保我國糧食安全水資源支撐問題的有效途徑。

二、我國糧食生產的水資源支撐問題實證分析

（一）糧食產量和有效灌溉面積的相關性分析

關于我國糧食生產的水消費方面，尤其值得關注的是糧食生產的增加來自于灌溉面積的廣泛增加。在我國糧食總產量和有效灌溉面積之間存在顯著線性相關性（見圖1）。然而，這種相關性并不意味著我國未來糧食生產的進一步增加能夠通過灌溉面積的擴張實現。因為在許多地方，我們已經達到了水資源利用的極限?？梢哉f我國農業(yè)生產關注的焦點面臨不可避免的改變，就是從強調農業(yè)產出本身轉向更多的強調農業(yè)的水生產率，即糧食產出和水消費之比。

圖1　我國糧食產量和有效灌溉面積之間的相關性

注：其中gp表示糧食產出，單位106t，ia表示灌溉面積，單位106hm2。

（二）糧食產量和灌溉面積的多元線性回歸分析

1.變量和數據處理

本文建立全國糧食產量的柯布-道格拉斯生產函數，根據糧食生產的各影響因素的生產彈性來分析糧食生產的水資源支撐問題。一般而言，對糧食產量有影響的因素包括糧食播種面積、生產用水總量、化肥使用量、農用機械總動力和各種自然災害等。

基于數據的可獲得性，本文采用1980-2012年糧食總產量（106t）、糧食播種面積（103hm2）、有效灌溉面積（103hm2）、成災面積（103hm2）、農用化肥使用量（106t）、農用機械總動力（108w）的時間序列數據進行分析。數據主要來源于2013年《中國農村統(tǒng)計年鑒》和《中國統(tǒng)計年鑒》。

首先，將六組時間序列數據取對數，得到新的時間序列數據，其中：

LNCL：全國糧食總產量的對數

LNGGM：全國有效灌溉面積的對數

LNLZM：全國糧食播種面積的對數

LNHFL：全國化肥使用量的對數

LNDL：全國農用機械總動力的對數

LNDESM：全國糧食成災面積的對數

分析各組時間序列數據發(fā)現，1980-2012年，糧食播種面積總體呈現下降的趨勢，而糧食總產量卻呈現波動向上的趨勢，同時有效灌溉面積也呈現出波動向上的趨勢，這說明我國糧食產量的增長并不單純依賴播種面積的增長，而是更多的依賴水土資源和其他因素。因此，在下面的分析中將剔除糧食播種面積時間序列數據。另外，考慮到技術進步因素常常物化在種子、化肥、機械動力的使用方面，因此，模型沒有引入技術變量。由于家庭聯產承包責任制屬于既定的基本制度而長期保持，因此模型也沒有引入體制變革因素的變量。

其次，我們分別對全國糧食生產中的各影響變量進行平穩(wěn)性檢驗，發(fā)現各時間序列數據均為一階單整的，因此，對各時間序列數據取一階差分變?yōu)槠椒€(wěn)序列，對應的分別記為：DLNCL；DLNGGM；DLNHFL；DLNDL和DLNDESM。

2.模型分析

在進行多次試驗后，根據顯著性等指標確定使用如下模型：

D（LNCL）=c+β1D（LNGGM）+β2D（LNHFL）+ β3D（LNDL）+β4D（LNDESM）+ε

其中，ε為殘差，β1、β2、β3和β4為參數，分別表示有效灌溉面積、化肥使用量、農用機械總動力和成災面積增長率對糧食產量增長率的彈性系數。

運用Eviews7.2進行回歸，模型結果如下（見表1）

表1　全國糧食產量生產函數模型的估計結果

模型估計結果如下：

D（LNCL）=-0.0657+1.1386DLNGGM+0.7744DLNHFL+ 0.5425DLNDL-0.0968DLNDESM

從全國糧食產量的回歸模型結果說明：有效灌溉面積每增加1%，糧食產量將增加1.13%；化肥使用量每增加1%，糧食產量將增加0.77%；農用機械總動力使用每增加1%，糧食產量將增加0.54%；自然災害（糧食播種土地成災面積）每年多發(fā)生1%，糧食產量將減產接近0.1%。

上述實證分析表明，我國糧食生產高度依賴灌溉。2013年全國有效灌溉面積約占耕地面積的56.5%，灌溉面積上的糧食產量約占糧食總產量的80%［1］。由此可見，灌溉為我國糧食產量的提升提供了有效支撐。因此，積極擴大有效灌溉面積是促進糧食產量進一步提升，保障糧食安全的重中之重。然而，經過近半個世紀的開發(fā)，我國水土資源較好的耕地絕大部分已經得到開發(fā)，今后大幅度成片開發(fā)灌溉面積的可能性較小，灌溉的發(fā)展?jié)摿χ饕w現在提高灌溉水利用效率。我國的地表水灌溉系統(tǒng)大多建于20世紀50-70年代，由于缺少投資、年久失修以及管理低效等原因，據估計當前我國灌溉水利用率只有25%-40%左右，遠低于國外發(fā)達國家70-80%的利用率。按現有水資源消費結構計算，如果農業(yè)部門用水效率提高10%，每年全國水資源節(jié)約總量就是368.9億m3［5］，可見農業(yè)水資源利用效率的提高對我國水資源的節(jié)約利用起著關鍵作用。

三、我國糧食主要生產基地華北平原和西北地區(qū)水資源狀況分析

（一）我國糧食生產中心布局的轉移

我國傳統(tǒng)的糧食生產中心主要位于中東部的平原地區(qū)，因為那里有相對充足的水資源。然而，隨著工業(yè)化、城市化的逐步推進，糧食生產的區(qū)域布局卻發(fā)生了明顯變動，東部沿海經濟發(fā)達地區(qū)的糧食播種面積不斷減少，糧食產量不斷下降，糧食生產中心呈現逐漸北上和西進的趨勢。例如，2012年，我國中部地區(qū)的糧食產量占到全國總產量的45.53%，而西部和東部地區(qū)分別是 28.19%和26.28%［1］。與2010年相比，中部地區(qū)的糧食產量占全國總產量的比例從51.5%下降到45.53%，而西部地區(qū)糧食產量比例則從19.9%上升到26.28%［1］。這說明我國糧食生產中心不僅已經從東部轉向中西部，而且有進一步向西部地區(qū)轉移的趨勢。2012年，北方地區(qū)糧食產量是327045.2千t，占到全國總產量的55.5%，而南方地區(qū)糧食產量是262039.4千t，只占到全國的44.5%［1］。這說明我國糧食生產中心不僅轉向經濟欠發(fā)達的中西部地區(qū)，而且轉向水資源短缺的北方地區(qū)。

（二）華北平原和西北地區(qū)水資源狀況分析

近幾十年來，我國北方地區(qū)大力發(fā)展灌溉農業(yè)已經改變了水循環(huán)、糧食作物水使用和生態(tài)系統(tǒng)之間的轉換關系，尤其是在華北和西北等干旱和半干旱地區(qū)，水資源非常有限而農業(yè)嚴重依賴灌溉。沙漠面積在不斷擴大，而河流、湖泊、林地和草地面積在萎縮。因此，農業(yè)和生態(tài)系統(tǒng)之間對于有限的水資源的競爭已經成為一個嚴重的問題。在華北平原，由于缺乏地表水，地下水已經成為灌溉水的主要來源。地下水迅速和廣泛的開采確實有助于小麥和棉花產量的迅速增加，例如，河北省的數據表明，與1980年相比，河北省的小麥和棉花產量增加了幾乎6倍，與此同時，河北省的農業(yè)灌溉面積也擴張了3倍，然而，這種農業(yè)灌溉面積擴張的結果是地下水位的迅速下降。據位于華北平原的中國科學院欒城農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)試驗站監(jiān)測結果，從1972年至2009年，該監(jiān)測站的地下水埋深已經從11.06m下降至36.12m，每年平均下降0.81m［6］。由此可見，華北平原的地下水超采嚴重，當地農業(yè)從水消費方面而言具有不可持續(xù)性。

西北地區(qū)占到國家土地面積的29%，大部分屬于干旱或半干旱氣候。每年的降雨量小于200mm，該地區(qū)的水資源只占到全國總量的3.8%，農業(yè)實際上是在一個非常脆弱的生態(tài)環(huán)境下進行的，幾乎完全依賴于灌溉。結果，當地農業(yè)用水占到全部用水的90%以上，而且由于干旱導致的農作物成災面積占農作物播種面積比重一直高于全國平均水平。

在過去30年內，西北地區(qū)由于水資源的過度開發(fā)，導致生態(tài)系統(tǒng)受損和荒漠植被退化。例如，黑河尾閭湖泊東、西居延海相繼干涸，荒漠化過程加劇，成為沙塵暴的策源地之一；石羊河地區(qū)地下水位大幅度下降，生態(tài)環(huán)境加劇惡化；塔里木河下游321 km河道長期斷流。河道斷流引起下游綠洲萎縮乃至消失，取而代之的是鹽堿地、沙塵暴和生態(tài)難民［7］。

隨著我國糧食生產中心的北上和西進，華北平原和西北地區(qū)已經成為全國重要的糧食生產基地，然而，由于糧食生產是高耗水性生產活動，當地水資源短缺又非常嚴重，簡單的水利工程已經不能夠解決水資源短缺問題，從水資源可持續(xù)性使用角度而言，節(jié)水農業(yè)是以上兩個地區(qū)最合適的選擇。

四、結論和政策建議

可以預見，水資源短缺將是未來世界糧食生產面臨的制約因素之一。我們需要開展“藍色革命”提高單位用水的農業(yè)生產率，正如著名的農業(yè)科學家布勞格博士（Norman E.Borlaug，2000）呼吁的：“如何在可能利用的有限的水資源條件下，生產更多的糧食來滿足日益增長的人口的需要，毋庸置疑的結論是，人類需要在21世紀開展‘藍色革命-讓每一滴水生產出更多糧食’，以繼續(xù)完成20世紀‘綠色革命’的使命”［8］。

我國人口眾多又面臨有限的農業(yè)資源，這使得藍色革命比任何時候都更加迫切。具體而言，我們應該識別不同地區(qū)水資源短缺的獨特問題，設定分地區(qū)的節(jié)水和用水的具體目標。為了水資源的可持續(xù)利用，我國華北平原和西北地區(qū)，灌溉農業(yè)的范圍應控制在合理范圍內，并且水資源的配置必須包括生態(tài)水需求。在不久的將來，我國華北平原和西部地區(qū)灌溉水的使用量應該減少50%。節(jié)水農業(yè)是實現該目標的唯一途徑。成本較高的節(jié)水技術例如滴灌和低壓管道輸水灌溉技術應該被發(fā)展以進一步促進華北平原和西北地區(qū)農業(yè)用水效率的提高。

另外，另一個需要迫切解決的問題是逐步推進水資源配置的市場化。為了體現水資源的短缺性，逐步改善水資源管理體系的有效性是非常重要的。水資源的市場化配置通過反映短缺水資源的價值從而有利于平衡水資源的需求與供給，應該逐漸提高水價以產生節(jié)約水資源的激勵。中國現行水價是采取自上而下的行政方式制定的，水價太低而沒有充分考慮水資源的短缺性?，F行的階梯水價不僅僅適用于居民用水，也可以推廣到農業(yè)用水，尤其是大量虛擬水凈輸出地區(qū)如新疆、黑龍江和內蒙古，以反映水資源的短缺。

［1］中華人民共和國統(tǒng)計局網站：http：//www.stats.gov.cn/.

［2］Jiang，Y.2009.China’s water scarcity.J.Environ.Manage. 90：3185-3196.

［3］中華人民共和國水利部，2014年全國水資源公報：http：//www.mwr.gov.cn/.

［4］Taisheng Du，Shaozhong Kang，Xiying Zhang&Jianhua Zhang.China’sfoodsecurityisthreatenedbythe unsustainable use of water resources in North and Northwest China.Food and Energy Security published by John Wiley &Sons Ltd.and the Association of Applied Biologists.

［5］王金霞等著.灌溉管理改革及其效應：黃河流域灌區(qū)的實證分析［M］.中國水利水電出版社，2005年版.

［6］劉昌明.中國農業(yè)水問題：若干研究重點與討論［J］.中國生態(tài)農業(yè)學報，2014年第8期：875-879.

［7］陳亞寧，楊青，羅毅，等.西北干旱區(qū)水資源問題研究思考［J］.干旱區(qū)地理，2012年第1期：1-9.

［8］Norman E Borlaug，Christoper Dowswell.Global food security：Hardness science in the 21st century，Gene Technology Forum，Kasetsart University，Thailand，March 7，2000［EB/OL］Http：//bangkok.usembassy.gov/services/irc/ gmo29.htm.

［9］楊麗芝，曲萬龍，劉春華.華北平原地下水資源功能衰退與恢復途徑研究［J］.干旱區(qū)資源與環(huán)境，2013年07期：8-16.

編輯：崔月華

Research on Water Resource Supporting China's Food Security

XU Liufen
（School of Business，Liaocheng University，Liaocheng，Shandong 252059）

The food production increase has resulted from an extensive increase in irrigated areas in China. There is a linear correlation between the total grain production and the effective irrigated area.The result of model analysis show that the effective irrigated area increases one percent，as a result，the total food production will increase more.In North China Plain，over irrigation has led to fast drop of underground water table.In Northwest China，over exploitation has resulted in some serious ecological problems.China's food security is threatened by its unsustainable use of water resources.It is more urgent to carry out watersaving agriculture and gradually promote the marketability of water resource.

water resources；food security；the effective irrigated area；water-saving agriculture

F32

A

2095-7327（2016）-01-0008-04

徐劉芬（1977-），女，聊城大學商學院講師，南京農業(yè)大學博士研究生，研究方向：農業(yè)資源與環(huán)境。

國家社會科學基金重點項目：水權界定、水價體系與我國水市場監(jiān)管模式研究，編號（13AJL013）。