甘肃中部地区农业种植结构调整对虚拟水的影响＊

白 鑫，程 静

（甘肃农业大学财经学院，甘肃 兰州 730070）

甘肃中部地区包括兰州市、白银市、临夏回族自治州和定西市，总面积620.69万hm2。截至2019年底，四地总耕地面积187.46万hm2。由于地处干旱、半干旱地区，因此，70%以上耕地为旱地。该地区冬寒夏暖，四季分明；受季风影响，降水集中在夏季，但由于远离海洋，湿润气候难以形成，因而干燥少雨，全年降水少，水资源较为匮乏。而当地农业用水量巨大，占据了水资源消费的主要部分，这进一步加剧了水资源供需矛盾。因此，合理进行农业生产，积极调整种植结构，完善水资源在农业内以及各产业间的优化配置，具有十分重要的现实意义。

1 甘肃中部地区农业种植结构演变

1.1 甘肃中部地区农业生产条件

甘肃中部地区地处黄河上游，位于黄土高原、青藏高原、内蒙古高原交接处，属于温带大陆性气候，年降水量150～600 mm，耕地资源以旱地为主。该地区主要水域是位于甘肃中东部的黄河流域，分布有黄河、洮河、湟水、渭河、泾河5个水系，总面积14.6万km2。其中：

兰州市位于黄河上游谷地，属于温带半干旱气候，降水量为180～430 mm，主要农作物有小麦、豆类、蔬菜、瓜果、油料等。白银市位于黄河上游、腾格里沙漠和祁连山余脉向黄土高原过渡地带，降水量为160～450 mm，降水季节分配不均，夏秋多雨、冬春少雨，主要农作物有小麦、玉米、薯类和油料等[1]。临夏回族自治州位于黄河上游、甘肃中部西南地区，地处青藏高原和黄土高原的过渡地带。因深居内陆，具有大陆气候、季风气候及山地气候的特征，全年气候温润、四季分明，降水量为285～620 mm，主要农作物有小麦、玉米、马铃薯、蚕豆及胡麻等[2]。定西市地处黄土高原、青藏高原和西秦岭交会地带，大致可分为黄土丘陵沟壑区和高寒阴湿区，年均降水量为350～600 mm，主要农作物有小麦、玉米及薯类等。以上各地耕地面积及构成见表1。

表1 2019年末甘肃中部地区各地耕地面积

1.2 甘肃中部地区农业种植结构演变

2012—2021年，甘肃中部地区播种面积总体保持稳定。在此期间，播种面积除2018年小幅减少至116.85万hm2，2019—2021年又逐步回升至127.98万hm2外，其余年份均在128万hm2左右小幅波动（见表2）。

其中，小麦等6种主要作物播种面积及其占总播种面积比重（以下简称“面积占比”）变动如下：小麦播种面积从2012年的18.90万hm2减少到2021年的15.21万hm2，除2018年略有反弹之外，其他年份呈现逐年下降趋势，面积占比从14.98%减少至11.89%；薯类播种面积从2012年的35.93万hm2减少到2021年30.69万hm2，面积占比从28.47%下降到23.98%；水果播种面积从2012年的4.02万hm2减少至2021年的3.09万hm2，面积占比从3.18%下降到2.42%；油料播种面积从2012年的6.47万hm2攀升至2021年的7.35万hm2，面积占比从5.12%上升到5.74%；蔬菜播种面积从2012的11.07万hm2提升至2021年的12.78万hm2，面积占比8.77%上升到9.99%；玉米播种面积从2012年的32.46万hm2微增至2021年的32.64万hm2，面积占比从25.72%微降至25.50%（图1）。

图1 甘肃中部地区主要作物播种面积占总播种面积的比重

综上，2012—2021年甘肃中部地区农业种植结构比例总体呈现“小麦、薯类、水果下降”“油料、蔬菜增多”“玉米总体保持稳定”的演变格局。

2 甘肃中部地区主要农产品虚拟水含量分析

2.1 甘肃省及中部地区农业水资源总体使用情况

自1999年以来，全国相继实施了灌区续建配套与节水改造项目后，灌溉条件明显改善，通过一些节水灌溉措施在一定程度上缓解了水资源的不足，提高了农田耕地的灌溉效率[3]。甘肃省通过投资兴建水利设施、推广节水改造技术等途径，有效扩大农业灌溉面积，仅2012—2021年，有效灌溉面积就增加了18.52万hm2。但由于甘肃省经济发展相对滞后，农业水利设施投资技术复杂且成本较高，孱弱的经济基础无法充分支持技术革新以实现水资源使用效率的迅速提升，而甘肃又是农业大省，因此，农业对水资源的需求居高不下。2012—2021年，甘肃农业用水占总用水量比例始终在75%以上。即便如此，全省有效灌溉面积仍仅占耕地面积的1/3左右（见表3），水资源利用率较低，尚不能充分满足农业生产需求[4]。其中，位于甘肃中东部黄河流域的甘肃中部地区，虽然有黄河、洮河、湟水、渭河、泾河5个水系，但有效灌溉面积占播种面积比例仅有25%左右（见表3），这更加凸显该地区水资源紧缺且利用率不高的现状。因此，由于受到水资源和经济的客观条件限制，甘肃中部地区单一通过节水改造方式尚不足以从根本上解决上述问题，结合农业种植结构的调整优化才能更好地化解矛盾。

表3 甘肃省及中部地区水资源使用情况

2.2 甘肃中部地区主要农产品虚拟水含量

水足迹[5]指在一定的物质生活水平下，维持一定人群消费所需的总的水资源量，能真实反映一个地区对水资源的占有情况。水是产品生产中必不可少的要素，而在产品生产过程中所使用的那些以看不见的形式蕴藏在产品中的水量便是虚拟水[6]。在消耗水资源的过程中，实际用水量较小，大部分的消耗都以虚拟水的形式表现出来，虚拟水消费量是水足迹最主要的组成部分。通过参考龙爱华等[7]关于农作物产品虚拟水含量计算的相关文献资料，归纳出农产品虚拟水含量测算的方法：

据此，可根据表4、表5数据计算得到甘肃中部地区主要农产品的虚拟水总量（见表6）。

表4 甘肃中部地区各地农产品产量 单位：t

表5 甘肃中部地区主要农产品单位质量虚拟水含量

表6 甘肃中部地区各地主要农产品虚拟水总量 单位：亿m3

从表5可知，甘肃中部地区各类农产品需水量和虚拟水含量差异明显。从单位面积需水量来看，水果最高，蔬菜次之；油料和薯类居中；玉米和小麦相对最少。从单位质量农产品虚拟水含量来看，油料的明显高于其他农产品，属于典型水密集型农产品；小麦、水果和玉米的相对较低，属于中等耗水农产品，虚拟水含量依次减少；薯类和蔬菜的最少，属于低耗水农产品。

3 甘肃中部地区农业种植结构调整对虚拟水总量的影响

2012—2021年，甘肃省中部地区主要农作物播种面积虽有波动，但总量基本保持稳定。在播种面积一定情况下，农业种植结构调整对该地区虚拟水总量变化的影响尤为关键。2012年起，全省用水总量持续下降，虽然农业用水总体也呈下降趋势，但其所占用水总量比例却始终保持较高水平，2013—2016年甚至一度超过80%（见表3）。在此期间，甘肃中部地区通过持续的农业种植结构调整，使该区域主要农产品虚拟水总量发生了如下变化：

2012—2015年，甘肃中部地区玉米与蔬菜播种面积扩大、种植结构比例持续增高，小麦、薯类、油料情况则相反，水果基本保持稳定，该地区上述农产品虚拟水总量从48.72亿m3提升至56.01亿m3。2016—2017年，中部地区播种面积小幅增加，但小麦、玉米、薯类、油料、水果播种面积和种植比例均出现不同程度下降，仅蔬菜保持上升，其间上述农产品虚拟水总量下降明显。2018年中部地区播种面积锐减13.18万hm2，其中玉米、蔬菜下降较多，而其他四类作物小幅回升，相应种植结构比例也呈相同走势；它们的虚拟水总量下降至十年间最低水平。

2019—2021年，除小麦外，其他5种作物播种面积和中部地区播种面积持续回升，上述农产品虚拟水总量也随之反弹（图2）。

图2 甘肃中部地区主要农产品虚拟水总量变化

综上，2012—2021年，甘肃中部地区主要农产品虚拟水总量受相应农作物种植结构调整的影响较为明显，占全省农业用水总量的比例也从51.99%提升至64.67%，这和甘肃省农业用水总量持续下降走势呈现负相关。这说明当地农业种植结构调整在农业用水利用率提升上发挥了积极作用。

4 甘肃中部地区农业种植结构调整的建议

4.1 多措并举提升农业水资源利用效率

农业种植结构调整要从实际出发，针对水资源及其利用过程中存在的问题，合理优化农业结构，提高用水的效率和技术水平[10]。2012—2021年，甘肃省用水总量持续减少，而用水总量等于供水总量，这说明甘肃省水资源匮乏是长期存在的客观问题。而农业种植消耗了该地区大部分水资源，这对当地其他用水存在挤出效应。因此，应从粮食安全、资源利用以及经济发展等多角度进行顶层设计，继续加强水利设施建设和节水技术推广，进一步优化种植结构，提升当地水资源利用效率。

4.2 进一步优化种植结构，促进水资源利用合理性

在甘肃中部地区主要农产品中，玉米、薯类、蔬菜的单位虚拟水含量较低。因此，在种植面积一定的条件下，降低小麦种植面积，提升玉米、薯类、蔬菜的种植比例，一方面可利用单产量更高的玉米、薯类（此处特指鲜薯，年鉴中作为粮食的薯类产量按五斤折一斤统计）弥补小麦产量减少导致的粮食缺口，保证当地粮食安全；另一方面可有效降低农业生产用水需求，从而将有限的水资源转移到生态保护以及第二、三产业中，产生更为显著的社会与经济效益。需要说明的，油料与水果这两类经济作物，虽单位虚拟水含量较高，但对推动当地经济与特色农业发展有重要支撑作用，因此，可以适当降低其种植比例。

4.3 着力扩大虚拟水贸易规模，提升地区间水资源承载力

由于生产农产品需要消耗大量水资源，因此，这些产品的贸易意味着看不见的水的交易，即虚拟水贸易。虚拟水贸易对缓解缺水地区水资源短缺和粮食安全有重要作用[11]。甘肃中部地区生态环境脆弱，水资源匮乏，生产的农产品多为需水量较大但单位水价值低，如小麦。因此，可以通过虚拟水贸易，扩大生产和出口中低耗水型农产品（如玉米、薯类、蔬菜）规模，同时进口水密集型产品（如油料、小麦、水果）。这样既满足了当地人民的消费需求，又在一定程度上缓解了农业用水压力。在充分发挥地区间农产品生产比较优势的同时，实现了地区间水资源承载力的整体提升。