水资源利用视角下邯郸市农作物种植结构调整研究

崔 硕，张国梅，杨祎娜，朱泽浩，刘 萌，董海荣

（河北农业大学 经济管理学院，河北 保定 071000）

农作物种植结构是自然条件、传统习惯以及需求结构三方长期作用的结果，具有一定的稳定性。在特定地区条件影响下，不同农作物种植结构下作物单位产出需水量存在明显差异，从而导致其对水资源的消耗也有很大差异。在农业用水有限的情况下，通过调整作物种植结构，不仅可以提高灌溉水的利用效益，发挥作物水分生态适应性，也可以在一定程度上保证农业总产出的稳态增长[1]。同时，作物种植结构的调整也是在现有的科技水平下，不通过重大工程建设就可以直接实现农业节水的一种方法，且具有见效快、成本低的优势[2]。

邯郸市地处冀南黑龙港流域，是冀南地区重要的农业生产区之一，长期以来水资源匮乏，一直制约着该地区农业种植业的发展。一方面,邯郸市农业耗水巨大，邯郸市常年农业用水量在12亿m3～13亿m3左右，农业用水常年占据全市用水量的2/3以上；另一方面,邯郸市农业缺水问题也十分突出，该地区常年地表水资源仅为2亿m3～3亿m3[3]，地表水资源量难以满足庞大的农业用水需求，不得不依靠开采地下水进行补充。随着区域农业用水短缺加剧，该地区在农业节水工程技术方面进行了许多尝试。基于上述背景，以邯郸市农业种植业为研究对象,利用《河北省农村统计年鉴》《邯郸市统计年鉴》《邯郸市气候公报》《邯郸市水资源公报》《河北省水资源公报》等统计数据，在水资源利用视角下对邯郸市农业种植结构调整优化进行了研究，以期推动区域农业节水和可持续发展。

1 邯郸市水资源概况

1.1 气候水文条件

邯郸市地处暖温带大陆性半湿润季风气候区，夏季雨热同期、冬季干冷同季。如图1所示，对邯郸市多年降水变化进行分析结果发现，该地区年际降水量并不稳定，降水充沛年份最高可以达到756 mm，而降水稀缺年份降水量可以低至355 mm，年际降水差异巨大。从旱涝情况来看，该地区多数年份降水量经常偏低于平均降水线510.5 mm，这意味着该地区多数年份处于降水偏枯年状况。此外，根据2001—2020年邯郸市降水均值数据和水资源均值数据，可以计算出该地区多年降水转化为地表水资源、地下水资源的转换率仅为16%，远低于全国45%的水资源转化率水平，这说明该地区不仅常年降水量偏少，且地表水蒸发量偏高，水资源难以存续，更是加剧了该地区水资源短缺问题。

图1 邯郸市2001-2020年降水变化统计

邯郸市辖区内的河流均属于海河流域，分属于漳卫南运河系、子牙河系、黑龙港水系、马颊河系等4个河系。主要行洪河道有7条，包括：漳河、卫河、卫运河、滏阳河、支漳河分洪道、洺河、留垒河；主要平原除涝河道有3条，包括：支漳河（惯称老漳河）、老沙河、马颊河。其中漳河、阜阳河在该地区农业生产灌溉过程中起到了重要作用。

1.2 水资源现状

如表1所示，邯郸市2020年地表水资源量为2.37亿m3，与2019年相比增加0.23亿m3，与多年均值相比少0.92亿m3。2020年邯郸市的地下水资源量为12.45亿m3，比2019年地下水资源总量多4.39亿m3，比多年均值水平多3.02亿m3。2020年全市水资源总量为12.29亿m3（全市地下水与地表水重复计算水量2.53亿m3）。比2019年多4.56亿m3，比多年平均值多2.06亿m3。2020年邯郸市产水系数为0.17，略高于往年均值。2020年邯郸市产水模数为10.20万m3·km-2，高于往年均值1.72万m3·km-2。总体来看，邯郸市2020年水资源量与往年水资源量相比处于相对充沛年份。

表1 2015—2020邯郸市水资源量统计

从水资源多年变化情况来看，随着邯郸市地下水超采综合治理政策的有效落实，2015—2020年间邯郸市地下水资源量大幅增加，而地表水资源总量也在2010—2018年间有所增加。但多年来该地区地表水资源量不足水资源总量的1/3，地下水资源的可持续发展面临严峻挑战。在人均水资源占有方面，2020年邯郸市人均水资源占有量仅为192 m3，相当于河北省人均水平的60%，全国水平的9%[5]，水资源的不足正严重困扰着该地区生产发展。

1.3 农业用水

邯郸市是河北南部重要的粮食、蔬菜生产基地之一，其种植结构中，小麦、玉米、蔬菜等高耗水作物占比突出，这给该地区水资源造成了沉重压力。2020年全市总供水量19.04亿m3，其中农业用水量为12.48亿m3，占全市用水总量的66.54%，农业用水消耗巨大。虽然受季节性休耕政策、农业节水技术普及的影响，该地区的农业用水量总体呈下降趋势，但是当前邯郸市农业用水形势依然不容乐观。此外，由于该地区地表水资源难以满足农业用水需求，为了满足农业的发展需要，不得不依靠超采地下水来解决农业用水缺口问题，从而引发东部平原县区地下水位持续下降，造成地面沉陷，机井报废问题时有发生，农业供水矛盾更加突出。

2 种植业发展情况与农作物需水分析

2.1 种植业发展状况

邯郸市是冀南地区重要的农业生产区之一，素有“北方粮仓”“冀南棉海”“京津菜园”的美誉。从表2统计数据来看，邯郸市粮食、蔬菜、油料3大类作物常年播种面积均占全省粮油、蔬菜作物播种面积的10%左右，棉花常年播种面积更是占省内棉花播种面积的1/5左右，邯郸市农业种植业在河北省种植业地位可见一斑。对邯郸市2000—2020年粮棉油播种面积具体情况变化进行分析，如图2所示，该地区粮食作物生产一直占据主导地位，且历年种植面积变化水平不大；棉花、油料、蔬菜作物历年播种面积占比不高且呈下降趋势，20年间下降幅度高达50%以上，这与当前省内棉花、油料作物种植面积变化水平基本保持一致。

表2 邯郸市历年粮棉油、蔬菜播种面积省内占比统计

图2 邯郸市2000—2020年粮食、棉花、油料、蔬菜作物播种面积变化

邯郸市2020年粮食、棉花、油料、蔬菜作物播种面积比重分别为80.4%、4.7%、3.9%、10.2%。粮食作物中，夏收粮、秋收粮分别占比全市粮食作物播种面积的44.9%、55.1%。其中，夏收粮均为冬小麦，秋收粮中，以玉米播种面积最大，占比84.3%。其次是谷子、薯类、豆类（大豆、绿豆）、稻谷和高粱，分别占秋收粮播种面积比重的6.2%、1.8%、1.4%、0.2%、0.1%。油料作物中，播种面积大小依次为花生、油菜籽、芝麻，分别占油料作物播种面积的69.2%、24.7%、1.6%。由此可知，现状条件下，邯郸市农业种植以粮食作物为主，其主要种植农作物为冬小麦、夏玉米，其占总作物播种面积比重为76.0%；其次是蔬菜瓜类，占总作物播种面积的10.7%；而谷子、高粱等节水作物播种面积相对较少，仅占总农作物播种面积的6.7%。

2.2 农作物经济效益分析

结合地区农产品成本收益统计数据笔者发现：邯郸市播种面积较大的5种粮棉油类作物按照单位产值从大到小排序，依次为花生、棉花、谷子、玉米和小麦，其单位产值分别为31 110、24 568、23 131、17 101和16 715元·hm-2。此外，不同农作物的生产成本也有很大的差别，其中棉花的生产成本最高，为34 045元·hm-2；玉米的生产成本最低，为11 478元·hm-2。扣除生产成本后，花生单位利润最高，为11 915元·hm-2；谷子单位利润次之，为10 215元·hm-2；其他如玉米单位利润为5 726元·hm-2、小麦单位利润为5 237元·hm-2；棉花由于生产成本过高，导致单位利润为负值。比较谷子、小麦和玉米3种粮食作物收益结果发现，谷子单位利润是玉米的1.78倍，是小麦的1.95倍，谷子的经济收益十分可观。

2.3 农作物需水分析

当前邯郸市种植面积较大的作物分别为冬小麦、玉米、蔬菜以及棉花。同时，这4种作物也是需水量比较大的作物，这4种作物的全生长期需水量分别在3 900～6 000 m3·hm-2、3 000～4 500 m3·hm-2、3 300～8 250 m3·hm-2和4 500～6 750 m3·hm-2，而种植面积相对较少的谷子生长期需水量却仅为2 400～3 000 m3·hm-2[9]。

2.3.1 高耗水作物需水分析 结合表3数据，对邯郸市种植的冬小麦、玉米、蔬菜瓜类以及棉花等高耗水作物进行需水分析可以发现以下问题：第一，冬小麦的生长期处于降雨量偏少的月份，为了保证其产量必须灌溉，因此小麦就成了农业灌溉用水的大户；第二，夏玉米的播种面积仅次于冬小麦，其生长期虽是该地区的雨水充沛月份，但该地区经常会出现伏旱现象，此时玉米也需要灌溉；第三，该地区蔬菜瓜类种植也是需水大户，虽然夏季自然降水可以补充蔬菜生育期所需水分，但大部分时间依然需要进行灌溉；第四，棉花一般4月份播种。在足墒播种的情况下，4—6月份为现蕾开花期，所需水分不是很多，但遇到伏旱的情况，必须灌溉补水以保证棉花抽蕾。比较这4种作物的生育期耗水量情况和生育期的降水情况可看出，虽然蔬菜瓜类、棉花单位需水量更多，但由于冬小麦、夏玉米在种植面积方面的绝对优势，导致冬小麦、夏玉米的灌溉用水量反而要高于蔬菜、瓜类以及棉花。为了节约水资源，优化邯郸地区农业种植结构，势必需要对冬小麦、夏玉米种植面积进行缩减调整。

表3 邯郸市主要作物生长期多年平均需水量平衡统计表

2.3.2 低耗水作物需水分析 对邯郸市种植的以谷子为代表的旱作雨养作物进行需水分析结果发现，谷子具有极强的耐旱性，在相同缺水环境下，谷子相比小麦、玉米更加耐旱。结合谷子生长期需水与生长期内降水情况来看，该地区春季少雨缺水，利于谷子出苗后扎根；夏季雨量集中，利于谷子孕穗期的营养生长和生殖生长，并能满足其对水分的大量需要；秋季干燥少雨，利于谷子灌浆。由此看来，在大部分情况下，谷子种植对灌溉需求并不高，可以完全依靠自然降水，且谷子的生长特性与当地的降水特点完美契合，所以在邯郸市种植业结构优化过程中，提高谷子的种植面积是一个不错的选择。

3 邯郸市农业种植结构调整分析

邯郸市作为农业用水大市，水资源较为匮乏且农业灌溉用水需求量大，但其种植业生产却以高耗水、低效益特性[11]的冬小麦和夏玉米为主，因此需要调整冬小麦、夏玉米的种植面积。但是在种植业结构调整的过程中，不仅需要考虑经济效益、生态效益，还需要考虑保障人民粮食安全这一社会前提。粮食安全的国际标准是年人均粮食至少400 kg以上，其中，主粮小麦200 kg、玉米150 kg、杂粮薯类50 kg[12]。以此粮食安全标准和邯郸市粮食产量及人口现状可以估算出邯郸市必需的作物种植面积。

3.1 计算方式

式中，总目标粮食安全产量是指在满足粮食安全自给标准（年人均400 kg粮食需求）所必需的最低粮食安全产量；目标作物产量，是指在满足粮食安全自给目标产量下，各类农作物所必需的最低完成产量，其中小麦比例为50%，玉米为37.5%，杂粮薯类为12.5%；目标作物种植面积，是指在达到粮食安全自己标准下，目标作物产量所对应的目标作物的种植面积；可调整种植面积，是指在达到粮食安全自给目标下作物种植面积与实际现状年作物种植面积的差值。

3.2 结果与分析

根据第七次全国人口普查数据显示，邯郸市常住人口为941.4万人，则至少需要保证376.56万t粮食产量，其中小麦、玉米分别需要保证188.28万t、141.21万t以上就可以达到粮食安全的标准。结合此安全标准及2020年邯郸市冬小麦、玉米的单产数据即可估算出粮食安全标准前提下的冬小麦、玉米最低播种面积分别为27.15万hm2、19.69万hm2。但是如表4数据所示，2020年邯郸市冬小麦、玉米实际播种面积为34.85万hm2、38.63万hm2，小麦、玉米面积差值为7.7万hm2、18.94万hm2，实际小麦、玉米种植面积与目标种植面积差距明显，这说明邯郸市农业节水前景十分可观。

表4 2020年邯郸市全市冬小麦、玉米种植情况

此外，邯郸市作为河北省主要的粮食生产区之一，其粮食安全除了满足自给，还需承担河北省粮食安全任务目标[13]（保障小麦生产功能区35.2万hm2，玉米生产功能区31.93万hm2）。因此，在考虑承担河北省粮食安全任务目标情况下，邯郸市实际可调整的农作物种植面积合计约为6.7万hm2（主要为夏玉米种植调整面积）。这多出来的可调整种植面积应当结合其在河北省粮食生产中承担的任务目标，在保障任务目标完成的情况下，适度增加旱作物种植面积。若将此调整面积发展种植为以谷子为代表的旱作雨养作物，以河北省农业灌溉用水定额结合邯郸市灌溉分区情况（如表5所示）[14]，在一般降水年份（P=50%）下至少可以节省灌溉用水1 507.5万m3，在降水偏枯年份（P=75%）可以节省灌溉用水1 594.6万m3，节水效果十分明显。

表5 大田作物基本灌溉用水定额（通用值）

4 对策与建议

第一，强化政策的导向作用。邯郸市水资源匮乏，却是冀南重要的粮食生产区之一，在为国家承担着重要的粮食生产重任的同时，也承受着资源环境压力。邯郸市多产粮食则势必会加重地下水抽采，水资源形势也会势必越发紧张。所以要坚定不移地推行地下水超采治理工作，持续推进季节性休耕政策和旱作雨养项目的实施，加大对节水品种和节水技术推广和采纳的支持力度。在地下水超采治理区，积极引导推动高效节水灌溉农田建设，并有序增加优质耐旱作物（如谷子）种植面积，形成以水定产、以水定种的以水资源承载力相匹配的地区农业种植结构体系，为解决地区粮食安全与水资源之间的矛盾提供有效方案。

第二，发挥区域优势，推进以谷子为特色的旱作特色产业发展。谷子是一种抗旱耐瘠薄、水分利用率比较高的作物，其产品具有药食同源、健康营养的特性，人们对其消费需求日益增加。加之近年来随着谷子育种技术发展和精简化栽培技术的推广应用，谷子产量水平得到很大提升，农户种植热情日益高涨。在邯郸这样一个具有浓厚的“粟文化”积淀的区域发展谷子产业，不仅能够实现农业节水的目标，对国家粮食安全也具有重要的补充作用。因此，要积极推动优质谷子品种种植生产，充分发挥邯郸谷子种植的地区优势、文化优势，打造从生产加工到销售的“一条龙”式产业链，进而提高谷子的种植综合效益与收入，从而引导农民主动参与以谷子为代表的旱作特色产业发展。

第三，做好宣传，正确引导农户合理行为选择。农户是作物生产最终的决策者和行动者，正确引导农户行为是农村发展工作者和农业推广工作人员的重要职责。根据国家及省、市、县各级农业部门对种植业结构调整的政策安排、区域农业资源形势等，通过各种培训和媒介途径，做好针对农户的宣传教育工作至关重要。因此，要积极构建好与维护好各级农业推广体系、加强农业推广队伍科学化建设，有效推动农户宣传教育工作展开，为促进该地区农田高效灌溉建设与农业种植结构优化、发展旱作雨养农业提供有效技术支持与服务。

总之，农业种植结构的调整是一个长期的、不断调整的动态过程，而不是一蹴而就的。在种植结构调整的过程中，要坚持实事求是、因地制宜的原则，结合当地具体情况有创造性地开展工作。