农田水利设施对农业经济发展的影响——以甘肃省张掖市为例

高文贵

（甘肃省张掖市甘州区大满水利电力管理处，甘肃 张掖 734000）

农业是国家经济和社会发展的根本，农业基础设施建设是促进农业发展的前提，对农业经济发展至关重要。建设农田水利工程对改善农业生产条件，提高水土资源的可持续利用能力具有十分重要的意义。农田水利设施种类繁多，投入比例不同，须科学规划，提高农田水利建设的针对性，从而推动农业经济发展。

1 农田水利设施与农业经济发展的相关性

1.1 农田水利设施的概念

农田水利设施指灌溉面积、除涝面积、水库库容及渠道流量分别小于1×104km2、3×104km2、10×104m3和1m3/s，并用于农业生产的水利工程，包括小型水库、农用水井、方塘、水渠等。农田水利设施将一系列的工程技术与专业知识相结合，通过调整农业用水方式和农业供水模式对农田进行治理，目的是通过科技手段合理调配农业用水，实现粮食增产、稳产。

1.2 指标选取

张掖市位于甘肃省西部，河西走廊中段，截至2020年全市灌溉面积达3576.6km2，有效灌溉面积2903.6km2，建成水电站73座、中小型水库52座、灌溉机电井16000多眼，衬砌防渗渠道10000多km[1]。根据《张掖市2011—2020统计年报》，选取2011—2020年的灌溉面积、节水灌溉面积、灌溉机电井、塘坝、水窖、渠道衬砌长度与对应年份的农业生产总值数据（表1），进行皮尔逊（Pearson）相关分析，探究水利设施与农业经济发展的相关性程度。

表1 2011—2020张掖市部分水利设施建设情况及农业生产总值

1.3 皮尔逊（Pearson）相关性分析

皮尔逊相关性分析通过分析具备相关性的两个或多个变量元素，从而得出衡量两个变量因素的密切程度的相关系数[2]。采用皮尔逊相关系数衡量各项农田水利设施与农业生产总值之间的相关性，计算公式：

表2 各农田水利设施与农业生产总值相关性分析结果

农业生产总值与灌溉面积、灌溉机电井、塘坝数量之间的皮尔逊相关系数R分别为0.956、0.813、0.947，显著性程度P均小于0.01，说明灌溉面积、灌溉机电井和塘坝数量与农业生产总值具有极显著相关关系。农业生产总值与节水灌溉面积、衬砌防渗渠道长度之间的皮尔逊相关系数R分别为0.717、0.758，显著性程度P均小于0.05，说明节水灌溉面积和衬砌防渗渠道长度与农业生产总值之间存在显著相关性。水窖数量与农业生产总值之间的皮尔逊相关系数为-0.944，且显著性程度P低于0.01，说明水窖数量与农业生产总值具有极显著负相关性。

综上所述，水利设施的建设与当地的农业生产总值息息相关，结合相关性的研究结果，选取与经济发展具有显著正相关性的5项水利设施，继续分析各项农田水利设施对农业经济生产总值的重要程度。

2 农田水利设施对农业经济发展的影响

2.1 指标选取

农田水利设施建设对农业经济发展具有重要的现实意义，相关指标的选取应尽量体现该地区的农业经济发展状况，而影响农业经济效益的因素是多种多样的，因此在进行具体分析时，须选取具有代表性和经济意义、便于获取及较全面的资料。为建立影响产量的多元线性回归模型，本文分别从农业基础环境、农田水利设施修建情况和农业物资投入量3个方面进行指标选取。在农业基础环境方面选取灌溉面积和农业劳动力为研究指标；在农田水利设施方面选取节水灌溉面积、灌溉机电井数量、塘坝数量、衬砌防渗渠道长度为研究指标；在农业物资投入量方面选取农用肥使用量（折纯量）、农药使用量和地膜使用量为研究指标。2011—2020年张掖市农业劳动力、农用肥使用量、农药使用量、地膜覆盖面积等指标数据见表3。

表3 2011—2020张掖市部分指标数据

2.2 多元线性回归分析

多元线性回归分析不仅能够找到各变量间的相互作用关系，还可对变量做出预测和判断，从而进行相应的因素分析[3]。农田水利设施建设情况不同，其对农业经济效益的影响程度不同，根据所选取的指标建立多元线性回归模型：

式（2）中，β1、β2…β9为方程的回归系数，x1、x2…x9分别表示灌溉面积、农业劳动力、节水灌溉面积、灌溉机电井、塘坝数量、衬砌防渗渠道长度、农用肥是使用量、农药使用量、地膜覆盖面积，y代表张掖市农业生产总值。经计算得到张掖市农业生产总值的多元线性回归方程如下：

2.3 相对贡献度理论

基于目前农田水利设施的现状，可用上文计算出的多元线性回归方程估计或预测未来的农业总产值，但如何选择加大对某类水利设施建设的投入，对提高农业总产值的影响最为显著，这仍是一个亟须解决的问题。因此，需利用相对贡献度理论，将重点放在5项与农业总产值明显正相关的水利设施上，为农田水利设施建设提供科学合理的规划。数理统计分析中，分析多种影响因素对某一变量的影响程度有标准回归系数法和偏判定系数法2种方法。

2.3.1 标准化回归系数法 标准化回归系数是指将因变量和自变量标准化之后的多元回归方程的回归系数，其绝对值的大小直接反映了自变量对因变量的影响程度，求标准化回归系数方式如下：

式（4）中，xi、βi分别为第个自变量及其系数，y为因变量，ε为常数误差，n表示自变量的个数。

首先对原始数据进行标准化:

根据标准化数据求得标准化多元回归方程如下：

2.3.2 偏判定系数法 所谓偏判定系数，是将一个新的自变量加入到线性回归方程后，所减少的残差平方和与该自变量引入之前的残差平方和之比，其数值等于相应样本偏相关系数的平方，取值为[0，1]。偏判定系数反映的是单个自变量对因变量的影响程度，也就是说当其他自变量的影响作用已经明确后，某个自变量引起因变量变化的单独作用。通过计算偏判定系数，可得到不同自变量对因变量的相对贡献程度。求偏判定系数的方式如下：

对于一个多元线性回归模型：

记SSE（Xi）为模型中除去自变量，即自变量为(x1…xi-1、xi+1、…、xn)时，y的计算值与实际值的残差平方和，SSE（x）是模型中含有全部自变量(x1、x2、…xn)时y的残差平方和，则y对xi的偏判定系数为

由此，可使用标准化回归系数和偏判定系数比较不同农田水利设施对农业生产总值的重要程度。

2.4 不同农田水利设施对农业生产总值的重要程度分析

根据相对贡献度理论，首先利用标准系数回归方法建立不同因素对农业生产总值的标准回归系数方程：

然后基于偏判定系数法计算出每个自变量对因变量农业生产总值y的偏相关系数（表4）。

表4 不同农田水利设施与农业生产总值之间的偏相关系数

5项与农业经济发展关系最为密切的水利基础设施对农业经济发展的重要性见表5。从标准回归系数的角度看，衬砌防渗渠道长度对农业经济发展的贡献最大，增加灌溉机井和节水灌溉面积也能促进农业发展，但灌区面积、堤坝数目对农业总产值的贡献不大。从偏判定系数的角度来看，灌溉机电井、塘坝数目对农业总产值的贡献率均高于其他水利设施，而灌溉面积、衬砌防渗渠道长度的贡献则相对较低。综合来看，衬砌防渗渠道和灌溉机电井建设是提高农业生产总值的最佳途径，增加节水灌溉面积和塘坝数量对于农业经济的发展也具有较为显著的贡献，但由于土地面积有限，灌溉面积对于农业生产总值的提升效果是有限的。

表5 农田水利设施对农业经济发展的贡献率

3 结束语

对于张掖市来说，在“十四五”时期要实施“协调型”发展战略，从农田水利、高标准农田建设等方面进行科学规划，不断完善相关制度，加大资金投入，根据不同县（区）的农业生产特点，因地制宜、统筹推动农业经济高质量发展。