粮食生产中的水资源利用效率分析

丁雪丽

（河海大学公共管理学院，南京 210098）

引言

中国淡水资源总量为28 000亿立方米，占据全球水资源的6%，居于世界第四位；但是由于人口总数庞大，人均水资源量只有2 200立方米，为世界平均水平的1/4，中国是世界上13个严重缺水国家之一。我国水资源分布不均，南方多，北方少，西部少，造成水资源富足区域水资源使用浪费严重而丝毫不觉干旱地区水资源的贫乏稀缺，地域使用情况相差甚大。水资源少、分布不均对我国粮食生产形成严峻挑战。中国农业现有的发展水平决定粮食生产依赖水土资源。农业用水量为水资源使用总量的60%～70%，作为主要用水大户，而粮食生产是农业用水中的用水大户。水资源使用对我国粮食生产至关重要，水量多少、水利用效率高低影响着粮食生产、农业发展，密切关联中国粮食安全以及中国未来可持续发展。

水环境恶化越来越严重，使得水资源可利用总量更加缺乏。全国水土流失面积367万平方千米，占据国土面积的38%，大量水土流失使得适宜农作物生长地区恶化、减少，势必会减少粮食耕种面积，降低粮食产量。全国近一半河段和九成的城市水域受到不同程度的污染。研究显示，2011年我国生活废水排放量达到248亿吨，工业废水排放量为231亿吨，废水大量排放到水域中，使得农业灌溉流域遭受严重污染，粮食生产品质下降，数量减少。农村水体污染严重，主要来源是生活污水和农业污染。农村人民生活水平不断提高，消费能力提升，产生的垃圾随处丢弃，严重污染水体。其次，农药化肥多年来对粮食增产的显著效果使得农民信赖，不断加大农药化肥施用量，过度使用造成农业水体富营养化。农村水体遭受严重污染，也直接影响到农田粮食生产及粮食质量。

面对水资源短缺与水环境恶化的严峻挑战，我国要寻求粮食生产的稳步增长以及国家粮食安全保障，粮食生产的水资源利用效率的提高势在必行。我国农业用水依然处于低效水平，粮食生产中的水资源利用效率存在较大的提升空间，伴随着经济水平发展与科学技术进步，粮食生产中的水资源利用效率提升将具备优势基础与条件。

一、水资源利用与粮食产量的关系分析

（一）研究方法及数据来源

粮食产量需要劳动力、资本、土地、水、农用物资诸多因素的投入，基于众多学者对于粮食生产运用多种生产函数的研究，本文采取简单多元回归分析建立粮食产量与投入要素的线性回归方程，重点分析粮食产量与农业灌溉用水之间的关系。多元回归方程如下：

food=α×material+β×land+δ×water+φ×labor+η×captial+ε

Food表示粮食产量，material表示粮食生产中的物质投入，由农药、化肥施用量加总得到；land表示土地投入，用粮食播种面积表示；water表示水资源投入，用灌溉用水量表示，基于农业用水×90%=灌溉用水量求得；labor表示劳动力投入，采用农、林、牧、渔从业人数代替；capital表示资本投入，依据农业机械总动力数据。ε表示随机误差项，ε～IID（0，σ2）。

数据来源于2012年《中国农村统计年鉴》《中国统计年鉴》以及国家统计局网站和各省水公报。由于笔者数据收集缺陷，只收集到了2012年的所需完整数据，研究数据不够及时新近，略有不足。同时，部分数据收集借用于《基于粮食安全的中国水资源利用及其效率研究》。

（二）结果分析

1.多元线性回归显著性检验及拟合优度。多元线性回归方程显著性检验主要分两步：第一步，方程整体线性检验。由方差分析中F统计量为65.688895，该值大于显著性水平为5%情况下的F（5，25）的值4.43。因此，多元线性方程整体线性通过检验，粮食产量同物质投入量、土地投入面积、水资源使用量、劳动力投入、资本投入存在显著线性关系。第二步，方程每个自变量对于因变量的线性关系检验。由表1中的T检验来判断，若t检验中t的绝对值在显著性水平5%情况下大于t0.025=2.06则表明该变量同因变量存在显著显著关系。数据分析结果表明，变量3即水资源投入量同粮食产量存在显著线性关系。

从回归统计的判定系数与修正判定系数来看，判定系数为0.929267585，修正判定系数为0.915121102，表明方程拟合优度较好，建立的多元回归方程具有较好的适用性。

2.水资源对粮食产量的影响。通过对粮食产量回归方程分析，可以得到下式：

武成龙连退五步，郑成川退了半步。内力修为优劣立判。郑成川的内力要高出武成龙好几筹！只是郑成川还是有些不相信自己的眼睛，他原以为可以速战速决压制安和庄企图顽抗的嚣张气焰再与其主对话。在他吃惊的当口，武成龙不顾内力悬殊抢先发动攻击。无畏抢进，杀气飙升！飙升的杀气中含有复仇的烈火！

food=1.581403408×material+0.397084×land+0.862607527×water-0.018770522×labor+0.063190905×capital-78.07452068

表1　粮食产量的回归分析

水资源投入对粮食生产回归系数为0.862607527，实际意义是在物质投入量、土地投入量、劳动力投入、资本投入量不变基础上，每增加1亿立方米灌溉投入，全国粮食生产增加0.862607527万吨。水资源投入对于粮食生产具有重要积极作用。但是，从粮食增产单位变化低于水资源投入单位可知，我国水资源利用效率并不高。因此，在重视水资源对粮食生产的积极作用的同时，要注重水资源利用效率的提高，保证水资源高效利用。从回归方程结果来看，物质投入、土地投入、资本投入对粮食生产具有正向影响，而劳动力资本对粮食生产具有负向影响。劳动力的负向影响解释为粮食生产劳动密集型生产经营方式弊端暴露，优势缺失，粮食生产应当向技术密集型的规模化生产经营方式转变。

二、水资源利用量与粮食产量实证分析

水资源利用同粮食产量实证分析主要从全国层面以及区域层面两方面展开。采用2008—2012年数据，分析全国在这五年间粮食产量、农业水资源利用量的变化。区域层面主要采用2012年31个省市（自治区、直辖市）粮食产量与农业水资源利用量截面数据，进一步划分为华北、东北、黄淮海、西北、东南、长江中下游地区、华南、西南八大区域，分析区域差异性。

（一）全国粮食产量与水资源利用量双增长趋势

图1和图2显示，我国粮食产量和水资源利用量在2008—2012年间都呈现出增长趋势。2012年，我国粮食产量高达58 958万吨，2008年产量是52 870.9万吨，2012年产量是2008年的1.12倍。我国农业水资源量于2012年达到了3 884.41亿立方米，2008年农业水资源利用量为3 663.47亿立方米，2012年用水量是2008年的1.06倍。我国农业用水不断增加的同时，全国粮食产量也在增加。鉴于我国水资源稀缺，水环境恶化没有得到较好的遏制，我国未来农业水资源利用量的增加将会加剧水资源匮乏程度，制约农业生产，水资源对粮食产量积极作用的发挥将会十分有限。在水资源有限情况下，提高农业水资源利用效率将会是未来粮食增产的必要途径。

图1　2008—2012年全国粮食总产量趋势

图2　2008—2012年全国农业用水总量趋势

（二）区域差异明显

将我国划分为八大区域，主要是依据地理位置临近以及农业生产水平接近因素来划分的。华北地区包括北京、天津、山西；东北地区包括内蒙古、辽宁、吉林、黑龙江；黄淮海地区包括河北、河南、山东、安徽；西北地区包括山西、甘肃、青海、宁夏、新疆；东南地区包括上海、浙江、福建；长江中下游地区包括江苏、湖北、湖南、江西；华南地区包括广东、广西、海南；西南地区包括重庆、四川、贵州、云南、西藏。

表2显示，2012年粮食产量位于前三的区域分别是黄淮海地区、东北地区、长江中下游地区，相对应的粮食产量为16 685.7万吨、13 703.5万吨、10 905.6万吨。这三大区域一直以来就是我国产量大省主要分布区，粮食产量高居首位是自然。2012年农业用水量排在前三的是西北地区、长江中下游地区和东北地区，对应的农业用水量分别是798.93亿立方米、795.4亿立方米、606.49亿立方米。我国八大区域粮食产量与农业用水量存在明显的区域差异，这种差异主要是由于区域间的经济发展水平、粮食种植条件所决定的。粮食种植条件优越区域如东北的吉林、辽宁、黑龙江，肥沃的土壤适宜粮食种植，粮食产量较高；西北部干旱少雨不适宜粮食生长，粮食产量较低。经济发展程度挤占农业粮食生产，东南地区雨水丰沛、光热充足适宜粮食生长，但是快速发展的经济挤占了农业，农业用地减少、农业劳动力转移致使该区粮食产量并不高。总体来说，粮食产量同农业用水量还是处于同步趋势，粮食产量高的地区农业用水量也高。

表2　2012年八大区域粮食产量与农业用水量

三、粮食生产的水资源生产率状况

粮食生产的水资源生产率是生产1单位粮食所需要多少单位的灌溉用水投入，这是我国粮食生产用水效率的直接体现。分析现阶段粮食生产中用水效率能够明确我国农业用水效率的水平，发现我国农业用水效率的分布特点及提升空间。

图3显示，2008—2012年五年跨度中我国粮食生产的水资源生产率整体在提升。2008年全国水资源生产率为0.0693，2012年全国水资源生产率为0.0658，整体提升了0.003，水资源生产率越低越好。因此，水资源在粮食生产中的生产率在逐渐提高，这一现象可能是农业灌溉技术的进步以及人们对水资源利率用效率的重视的结果。我国粮食生产中的水资源生产率从2009年开始实现了三连升，2012年虽出现了小量回升，但是总体上生产率提高的趋势还是令人欣喜的。再看，2008—2012年五年来我国粮食生产水资源效率最低仅仅为0.0650，水资源生产率的总体水平并不高，仍然还有提升空间。只有实现水资源在粮食生产中的生产效率提高，才能极大程度地面对水资源短缺现状以及实现粮食稳步增产，实现我国粮食安全稳定保障。

四、结论与启示

（一）重视粮食生产中水资源投入及效率提升

表32012　年八大区域水资源生产率

通过对水资源与粮食产量进行回归分析，证实水资源与粮食生产密切关联，水资源投入在粮食生产中起着积极作用。在物质投入量、土地投入量、劳动力投入、资本投入量不变基础上，每增加1亿立方米灌溉投入，全国粮食生产增加0.862607527万吨。必须重视粮食生产中的水资源投入。然而，中国作为一个严重贫水国家，水资源资源极度缺乏，南方水多，北方水少，西部水少，中国粮食主产区水资源需求同水资源不均分布形成对立的情势，产生粮食生产用水的紧张局面。水环境恶化愈演愈烈，地下水过度开采与使用，水资源严重浪费现象存在，势必对粮食生产中水资源可使用量与合理使用量造成严重制约。因此，重视粮食生产中的水资源投入量，在发挥水资源投入对粮食生产的积极作用的同时注重控制水资源总投入量，不应无限制、超负荷开采使用水资源。

要让粮食在生产中利用有限水资源来获取高粮食产量，则必须提高粮食生产中的水资源生产效率。在其他要素投入不变的条件下，单位粮食产量将耗费更少的水资源。我国粮食生产中的水资源生产率虽然在逐步提高，但是总体水平还是较低。我国粮食生产应致力于水资源利用效率的提升。

（二）提升水资源生产效率水平

水资源生产率提升对我国粮食生产具有重要意义，进一步对我国粮食安全具有保障作用。中国依靠世界6%的水资源量养活了世界上22%的人口，中国的粮食安全不仅对本国意义重大，对全世界也是具有巨大贡献的。目前，中国农业地区依然是粗放式供水和粗放式灌溉，农业用水损失和浪费严重，水资源生产率不高。粮食主产区高于其他地区的水资源生产率也表现为不充足灌溉，不充足灌溉虽然提高了水资源的利用效率，但是会降低粮食产量。因此，中国粮食生产的水资源生产率也就是灌溉用水的效率，灌溉用水效率的提高可以从两个方面进行。首先，直接改变现阶段的粗放式供水方式与粗放式灌溉，全国范围内大力推广微灌系统，全面提升灌溉水的生产率，提倡集约式灌溉方式。其次，对农业生产的粗放式、碎片化经营方式进行改变，集中整治碎片化生产严重农业生产区，推行家庭农场规模化经营，运用先进的农业科技指导、农业机械便捷操作，实现生产的规模化效益。

（三）缓解粮食生产中水资源压力

粮食生产与水资源协同发展矛盾日益突出，为缓解二者的矛盾提出在中国内部对粮食产品进行虚拟水贸易。虚拟水贸易成为解决农业用水问题的有效途径。虚拟水是指凝结在商品或服务中无差别的单元水，表示生产给定商品或服务所需水的数量。粮食生产虚拟水是指生产粮食产品投入水的数量。通过对我国粮食产品的虚拟水贸易将弥补缺水区域粮食生产所耗费的大量水资源量，水资源生产率高的地区生产的粮食通过粮食虚拟水贸易利用到水资源生产率低的农业生产地区，将会使得我国粮食产量均出自于高效水资源生产率。据研究，我国省际粮食生产基本能够自给，多数省份粮食自给率超过了100%。因此，全国范围内粮食供大于需，粮食中蕴含的虚拟水整体出现盈余。全国粮食生产总的虚拟水利用富足，虚拟水富余的省份完全有能力通过省际粮食贸易出口对粮食生产不足的省份进行补缺。粮食虚拟水的贸易填补还能将粮食生产能力不足地区的农业生产水资源空余出来，有利于水资源的高效利用。

参考文献：

[1]孙爱军，方先明.中国省际水资源利用效率的空间分布格局及决定因素[J].中国人口·资源与环境，2010，(5)：139-145.

[2]孙才志，刘玉玉，陈丽新，张蕾.中国粮食贸易中的虚拟水流动格局与成因分析——兼论“虚拟水战略”在我国的适用性[J].中国软科学，2010，(7)：36-44.

[3]李保国，黄峰.1998—2007年中国农业用水分析[J].水科学进展，2010，(4).

[4]冯颖，姚顺波，郭亚军.基于面板数据的有效灌溉对中国粮食单产的影响[J].资源科学，2012，(9).

[5]王学渊，赵连阁.中国农业用水效率及影响因素——基于1997—2006年省区面板数据的SFA分析[J].农业经济问题，2008，(3)：10-18.

[6]高媛媛，许新宜，王红瑞，高雄，殷小琳.中国水资源利用效率评估模型构建及应用[J].系统工程理论与实践，2013，(3).

[7]孙才志，刘玉玉.基于DEA-ESDA的中国水资源利用相对效率的时空格局分析[J].资源科学，2009，(10).

[8]张金萍，刘俊阁，田浩业.基于农业用水的虚拟水战略分析[J].节水灌溉，2011，(3)：75-78.

[9]张雄化，范厚权.给予粮食安全的中国水资源利用及其效率研究[M].重庆：西南财经大学出版社，2016.