水资源约束条件下朝阳市耕地适宜规模分析

王晓龙

(辽宁润中供水有限责任公司，辽宁 沈阳 110055)

1 研究区概况

朝阳市是辽宁省的一个下辖地级市，全市总面积1.97万km2，下辖双塔区和龙城区两个区，朝阳县、北票市、建平县、凌源市和喀左县等5个县或代管县级市。2021年常住人口284万人，地区生产总值944.8亿元。

朝阳市属于典型的温带大陆性季风气候，受到东南部海洋暖湿空气和蒙古高原干燥冷空气的共同作用，形成半干旱半湿润易旱地区，因此当地的水资源禀赋条件较差，对当地的工农业生产产生了比较明显的制约[1]。因此，对区域内有限水资源进行优化配置，充分发挥有限水资源的价值和作用，就成为亟待解决的问题。

朝阳市的农村地区经济发展水平一直比较落后，目前仍旧以农业为主。作为辽西地区重要农业区，灌溉用水一直是制约农业发展的重要因素，而过度的水资源开发利用必然会诱发诸多生态问题[2]。因此，从水资源供需的视角探讨区域耕地的适宜规模，具有重要意义和价值。

2 计算方法

2.1 农业灌溉可用水量

受到气候因素的影响，朝阳市的水资源是制约农业发展的主要因素之一。因此，研究中首先需要结合区域实际构建非农业灌溉用水测算体系。以区域水资源总量扣除非农业灌溉用水总量，即可获得农业灌溉的可用水量[3]。对于非农业灌溉用水，主要包括生产用水、生活用水和生态用水[4]。其中，生产用水主要包括第二和第三产业用水，生活用水主要由城镇和农村居民生活用水构成，生态用水主要包括河道内外的生态用水[5]。计算中所使用的数据主要来自《辽宁省水资源公报》《辽宁省统计年鉴》《辽宁省生活用水定额》。

2.2 农业灌溉需水量计算

研究中利用水足迹法对单位面积农业灌溉需水量进行测算，计算过程利用CROPWAT 8.0模型软件中提供的方法[6]。具体来看，作物蒸发蒸腾量利用Penman-Monteith公式法，然后参考作物系数计算获取作物蒸发蒸腾量[7]；有效降水量利用美国农业部土壤保持局提出的方法；最终计算出作物蒸发蒸腾量中来自灌溉水的部分[8]。在此基础上，结合区域种植结构数据，获得研究区单位面积农业灌溉需水量。计算中所使用的数据主要来自《辽宁省水资源公报》《辽宁省统计年鉴》。

2.3 耕地适宜规模

以农业灌溉可用水量和需水量为基础，参考该领域的相关研究文献，构建起耕地适宜规模的计算模型，其数学表达式如下：

(1)

式中，Ac—耕地适宜规模，km2；WI—农业灌溉可用水量，亿m3；I—平均灌溉保证率，%，这里取75%；CWU—单位面积消耗资源量，mm；ai—作物种植面积占比，%。

以上述模型为基础，可以进一步推导出耕地面积超载程度，计算公式为：

(2)

式中，Aac—实际耕地面积，km2。

3 计算结果与分析

3.1 农业灌溉可用水量

在各项非灌溉农业用水测算结果的基础上，计算获取经济优先和生态有限两种不同情景下朝阳市农业灌溉可用水量，结果见表1—2。

表1 实验结果

表1 经济优先情景农业灌溉可用水量计算结果 单位：亿m3

表2 生态优先情景农业灌溉可用水量计算结果 单位：亿m3

从计算结果可以看出，在生态优先的情境下，农业灌溉可用水量明显减小，仅约为经济优先情景的7成。同时，随着近年来来流域水资源总量的增加，农业灌溉可用水量也呈现出波动增加的态势。

3.2 农业灌溉需水量

按照上述方法，计算获取朝阳市下属各县市的农业灌溉需水量，结果见表3。

表3 农业灌溉需水量计算结果 单位：m3/hm2

从计算结果可以看出，除了北票市之外，其余地区的农业灌溉需水量均呈现出波动下降的变化趋势。其中，下降趋势最明显的是朝阳县，而需水量最高的是喀左县。虽然北票市的农业灌溉需水量呈现出波动上升的变化趋势，但是升幅并不大。

3.3 耕地适宜规模

利用构建的模型对经济优先和生态优先2种情景下耕地适宜规模进行计算，结果见表4—5。

表4 经济优先情景耕地适宜规模计算结果 单位：万hm2

表5 生态优先情景耕地适宜规模计算结果 单位：万hm2

3.4 耕地超载规模

利用适宜耕地规模计算数据和当地耕地的实际数据，计算获取不同情景下的耕地超载规模，结果见表6—7。

表6 经济优先情景耕地超载规模计算结果 单位：%

表7 生态优先情景耕地超载规模计算结果 单位：%

从计算结果可以看出，在经济优先的情景下，2012年各地区的耕地超载规模均低于5%，其中朝阳县和凌源市的超载规模小于1%。之后，受耕地规模增加和水资源量减小等因素的综合影响，超载规模逐渐波动增加，到2022年均超过5%，最高达到10.07%。其中，2014—2018年由于可供水量增加导致耕地适宜规模的增加，因此除了喀左县以外，其余地区的超载规模增幅相对较小，而在2018年之后，受到灌溉可供水量减小导致耕地适宜规模减小以及耕地面积增加等因素的影响，超载规模增加幅度较大。从生态优先情景来看，情况更为严峻，各地的超载规模均大于10%，部分地区甚至接近20%。

4 结语

此次研究以区域水文和农业数据为基础，对朝阳市下属县市的耕地适宜规模进行计算研究。由计算结果可以看出，无论是经济优先情景还是生态优先情景，朝阳市不同地区的耕地规模均存在超载情况。为了应对经济发展和生态环境保护之间的矛盾和冲突，单纯采取大面积退耕是不适宜的，也是不可取的。因此，建议当地进一步优化种植结构、积极推进节水型农业和注重生态用水保障。同时，政府和相关部门应该加大教育宣传力度，使广大社会公众认识到生态环境保护的价值，减小政策推行的阻力。