干旱區(qū)農(nóng)業(yè)水資源利用的機(jī)理分析

鄭芳

一、農(nóng)業(yè)水資源的概念及特性

（一）農(nóng)業(yè)水資源的概念

隨著水資源供需矛盾日益加劇和用水主體的競爭性，水資源日益成為關(guān)注的焦點(diǎn)之一。總體來看，可以將水資源歸納為廣義和狹義兩大類。廣義水資源是指地球上一切形態(tài)的水，包括海洋水、陸地水、地表水、地下水等，即一切潛在的經(jīng)人類控制并可供人類利用或可能利用的水。狹義水資源則是指在社會(huì)經(jīng)濟(jì)技術(shù)可行條件下實(shí)際可開發(fā)利用的水資源，規(guī)范定義為“在可預(yù)見的時(shí)期內(nèi)，在流域水循環(huán)中能夠維持生態(tài)環(huán)境和人類社會(huì)所利用的淡水良性循環(huán)的前提下，通過經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)可行的工程措施在當(dāng)?shù)厮Y源中可直接或間接利用的地表水、地下水和土壤水。”由于狹義水是與人類經(jīng)濟(jì)社會(huì)直接相關(guān)并具有真正價(jià)值的那一部分水資源，因此它是本文關(guān)注的重點(diǎn)。

根據(jù)國民經(jīng)濟(jì)主要行業(yè)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，水資源分為農(nóng)業(yè)、工業(yè)、生活和生態(tài)用水四大類。農(nóng)業(yè)水資源的供給源于自然水和農(nóng)業(yè)灌溉水。自然水主要來源于降水和土壤潮濕；農(nóng)業(yè)灌溉水是指通過渠道、揚(yáng)水站等農(nóng)田水利設(shè)施從湖泊中獲取的水資源。自然水與農(nóng)業(yè)灌溉水共同并相互替代地在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮重要作用。考慮到自然水的供給難以控制，很難對(duì)其做出可行的量化分析。

因此，本研究對(duì)可控程度較大的灌溉水資源進(jìn)行專門的效率評(píng)價(jià)。另一方面，從經(jīng)濟(jì)學(xué)角度來看，自然水作為非市場產(chǎn)品，可以被認(rèn)為是外生的，而灌溉水的供給需要一定的物質(zhì)投入，盡管灌溉水價(jià)很低，但有一定成本，其可以被視為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)函數(shù)中的一個(gè)主要投入變量。按照部門內(nèi)主要行業(yè)分類，農(nóng)業(yè)水資源的需求包括種植業(yè)灌溉用水和林、牧、漁業(yè)用水。種植業(yè)灌溉用水主要指種植糧食作物和其它經(jīng)濟(jì)作物的水田或水澆地灌溉所用的水資源，一般占到農(nóng)業(yè)用水總量的80%左右，是農(nóng)業(yè)用水的主體。考慮到新疆典型的灌溉農(nóng)業(yè)的特征，以及數(shù)據(jù)的可得性和研究對(duì)象的統(tǒng)一性，本研究中所提及的“農(nóng)業(yè)水資源”專指用于種植業(yè)灌溉的狹義水資源。

（二）農(nóng)業(yè)水資源的特性

1.農(nóng)業(yè)水資源的自然特性

首先，農(nóng)業(yè)水資源具有循環(huán)流動(dòng)性，農(nóng)業(yè)水資源在循環(huán)中形成一種動(dòng)態(tài)資源。農(nóng)業(yè)水資源的流動(dòng)性，使得農(nóng)業(yè)用水可以通過建設(shè)各種引、調(diào)、蓄等水利工程匯集與積蓄，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供了重要的基本條件。同時(shí)，通過農(nóng)業(yè)水資源利用和循環(huán)，將肥料、養(yǎng)分以及有機(jī)物分解和循環(huán)到農(nóng)田、河道、湖泊等，不斷為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供各種物質(zhì)供應(yīng)。其次，農(nóng)業(yè)水資源具有利害兩重性。農(nóng)業(yè)水量過多易造成泛濫，農(nóng)業(yè)水量過少容易形成干旱等自然災(zāi)害。

2.農(nóng)業(yè)水資源的經(jīng)濟(jì)特性

首先，農(nóng)業(yè)水資源具有不可替代性和可再生性。從開發(fā)利用來看，農(nóng)業(yè)水資源可以憑借自然界的水循環(huán)得到補(bǔ)充，可以重復(fù)利用，其經(jīng)濟(jì)收益可以隨著時(shí)間坐標(biāo)無限延續(xù)。但是，水資源作為生產(chǎn)的載體，一旦使用和管理不當(dāng)，會(huì)極大地影響農(nóng)業(yè)水資源再生。其次，不可替代性和儲(chǔ)量的有限性決定了農(nóng)業(yè)水資源的稀缺性。常年缺水區(qū)域需要采取調(diào)水、節(jié)水、循環(huán)用水等方式解決水資源的短缺，要付出巨大的經(jīng)濟(jì)代價(jià)。最后，農(nóng)業(yè)水資源具有波動(dòng)性。這反映在農(nóng)業(yè)水資源時(shí)空分布差異較大。

二、農(nóng)業(yè)水資源的循環(huán)結(jié)構(gòu)與過程

按照二元水循環(huán)理論，由于綠洲區(qū)強(qiáng)烈的人類活動(dòng)完全改變了天然水循環(huán)過程，也改變了區(qū)域水資源的形成、轉(zhuǎn)變和消耗過程。農(nóng)業(yè)是人類發(fā)展的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，其本質(zhì)是通過生產(chǎn)糧食及工業(yè)原料滿足人類生存和發(fā)展的需要。隨著農(nóng)業(yè)灌溉制度和耕作方式的發(fā)展，農(nóng)業(yè)的循環(huán)環(huán)節(jié)不斷增加，循環(huán)路徑不斷延長，農(nóng)業(yè)水循環(huán)系統(tǒng)也發(fā)生了改變，但其本質(zhì)仍然是由從獲取水源到農(nóng)作物生產(chǎn)環(huán)節(jié)中消耗水源以及作物通過土壤滲回補(bǔ)地下水的水循環(huán)過程。

農(nóng)業(yè)水循環(huán)是社會(huì)水循環(huán)的一個(gè)分支，包含“供（取）水——用（耗）水——排水（處理）——回歸”五個(gè)環(huán)節(jié)。總體而言，供（取）水系統(tǒng)是農(nóng)業(yè)水循環(huán)的始端和將自然水循環(huán)引入農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的“牽引機(jī)”，集中體現(xiàn)在通過工程與非工程措施，根據(jù)各個(gè)區(qū)域農(nóng)業(yè)水資源的需求，將大氣降水資源、地表水資源、地下水資源以及土壤水資源配置給各個(gè)區(qū)域。用（耗）水系統(tǒng)是農(nóng)業(yè)水循環(huán)的核心，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)“同化”攫取水的各種價(jià)值及使水資源價(jià)值流不斷耗散的一整套流程。它集中體現(xiàn)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，農(nóng)作物利用所分配的水資源，通過光合作用將輻射能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能，最后形成碳水化合物的用（耗）水過程。排水系統(tǒng)是農(nóng)業(yè)水循環(huán)的“匯”及與自然水循環(huán)的聯(lián)結(jié)節(jié)點(diǎn)，發(fā)揮“異化”社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)廢污水重要作用。它集中體現(xiàn)在將多余水量排出農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的過程。回歸系統(tǒng)是伴隨農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)水循環(huán)通量和人類環(huán)境衛(wèi)生需求而產(chǎn)生的循環(huán)環(huán)節(jié)，成為構(gòu)建良性的農(nóng)業(yè)水循環(huán)的關(guān)鍵。它集中體現(xiàn)在將農(nóng)業(yè)系統(tǒng)排出的水回歸到自然水循環(huán)系統(tǒng)中。從具體過程來看，如下圖所示。

由以上分析可知，農(nóng)業(yè)水循環(huán)具有明顯的同化過程和異化過程，即人類從自然水循環(huán)系統(tǒng)中將水“提取”到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)中，“同化”水的經(jīng)濟(jì)屬性、社會(huì)屬性、環(huán)境屬性甚至生態(tài)屬性，為人類謀福利；同時(shí)，“異化”農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的“垃圾”，排出廢污水到自然水循環(huán)系統(tǒng)。總體而言，農(nóng)業(yè)用水過程實(shí)質(zhì)是一個(gè)由自然水資源到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中水資源循環(huán)構(gòu)成的一個(gè)“自然——人工”復(fù)合水循環(huán)大系統(tǒng)，涉及水文循環(huán)過程、水資源配置過程以及區(qū)域經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的合理調(diào)控過程等相關(guān)內(nèi)容，因而農(nóng)業(yè)水循環(huán)過程是一個(gè)以水為媒介的綜合體。由于其涉及的內(nèi)容較多，各部分循環(huán)過程的機(jī)理也不同。

三、農(nóng)業(yè)水資源的轉(zhuǎn)化與利用解析

根據(jù)農(nóng)業(yè)水循環(huán)的過程，由農(nóng)業(yè)水循環(huán)中水資源轉(zhuǎn)化的通量可見，農(nóng)業(yè)水循環(huán)的供（取）水過程，主要體現(xiàn)在將已有的自然水資源轉(zhuǎn)化到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中；農(nóng)業(yè)水循環(huán)的用（耗）水過程，集中體現(xiàn)在將生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的農(nóng)業(yè)水資源轉(zhuǎn)化農(nóng)產(chǎn)品的最大產(chǎn)出。農(nóng)業(yè)水循環(huán)的排水（處理）和回歸是將農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中多余水量轉(zhuǎn)化到自然水循環(huán)系統(tǒng)中。

根據(jù)農(nóng)業(yè)水資源的的轉(zhuǎn)化過程，從水源到農(nóng)作物用水，農(nóng)業(yè)水資源的利用主要包括了供（取）水過程和用（耗）水過程，即農(nóng)業(yè)水資源的配置環(huán)節(jié)和生產(chǎn)環(huán)節(jié)。農(nóng)業(yè)水資源的高效利用是根據(jù)各個(gè)區(qū)域的供水條件和農(nóng)作物的需水規(guī)律，采用水利工程、農(nóng)業(yè)技術(shù)、管理等措施，最大限度地減少農(nóng)業(yè)水資源的配置和農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)中的損失，在有效保障生態(tài)環(huán)境的前提下，最大限度地使自然水資源轉(zhuǎn)化效率和農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量的轉(zhuǎn)化效率達(dá)到理想狀態(tài)，提高農(nóng)業(yè)水資源的配置效率和生產(chǎn)效率，提高農(nóng)業(yè)水資源的利用效率。

從這種意義上來說，農(nóng)業(yè)水資源利用效率（utilization efficiency of agricultural water resource）反映了農(nóng)業(yè)水資源高效利用的水平。農(nóng)水資源利用效率越高，說明農(nóng)業(yè)水資源的配置較為合理，農(nóng)業(yè)水資源價(jià)值得到了很好的實(shí)現(xiàn)，因此農(nóng)業(yè)水資源利用的水平也就越高。

根據(jù)農(nóng)業(yè)水資源利用效率的體現(xiàn)或?qū)崿F(xiàn)途徑，農(nóng)業(yè)水資源的利用效率包含兩個(gè)層次：一是農(nóng)業(yè)水資源配置效率，二是農(nóng)業(yè)水資源生產(chǎn)效率。

農(nóng)業(yè)水資源配置效率（allocation efficiency of agricultural water resource）基于供需的角度，根據(jù)現(xiàn)有的配置能力，將不同生產(chǎn)單位、不同區(qū)域或不同行業(yè)之間分配有限的稀缺水資源而達(dá)到的效率，這種效率使水資源有效地配置于最適宜的使用方面和方向上。

農(nóng)業(yè)水資源的生產(chǎn)效率（production efficiency of agricultural water resource ）是基于投入產(chǎn)出的角度，在灌溉水不極度稀缺的情況下，農(nóng)業(yè)水資源生產(chǎn)效率反映了灌溉帶來最大的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出，而非使用最少的水資源（J.W. Knox，2011）。在水價(jià)和產(chǎn)出價(jià)格不變的前提下，最優(yōu)的農(nóng)業(yè)水資源生產(chǎn)效率是同時(shí)達(dá)到作物產(chǎn)出最大化和水資源損失最小化，也就是用最少的水資源產(chǎn)最多的作物。但是，若加入變化的水價(jià)和和產(chǎn)出價(jià)格這一現(xiàn)實(shí)因素，農(nóng)業(yè)水資源生產(chǎn)效率就取決于管理和技術(shù)因素綜合的灌溉經(jīng)濟(jì)效率。管理因素在技術(shù)條件短期不變的情況下對(duì)于灌溉經(jīng)濟(jì)效率的高低具有決定作用。

（作者單位：石河子大學(xué)商學(xué)院）