節水農業綜合效益評價研究進展

籍歡歡，雷 波，杜麗娟，胡振華

（1. 山西農業大學林學院，太谷030800；2. 中國水利水電科學研究院，北京100038；3. 流域水循環模擬與調控國家重點實驗室，北京100038）

0 引言

水是生命之源、生產之要、生態之基，傳統的農業生產方式是以單純追求產量為目標的資源消耗型農業生產方式。隨著社會的發展，水資源短缺、水生態環境惡化等問題日益突出。嚴格控制用水總量，全面提高用水效率，嚴格控制排污總量，加快節水型社會建設，促進水資源可持續利用和經濟發展方式的轉變是我國未來水資源開發利用的發展趨勢。在建設節水型社會，實施最嚴格水資源管理的發展方向上，加快規模化節水農業的推廣十分必要。而且，規模化節水可以改變以往分散投入帶來的效益低、用水效率低的弊端，能有效提高灌溉水利用系數，改善灌溉條件和農業生產條件，減少灌溉用水量，提高灌溉保證率。

節水農業涵蓋3 個層面，即節水農業技術的應用、節水型用水管理方式的建構和節水觀念的建立。在節水農業推廣過程中，節水農業通過這3 個層面對區域社會、經濟和生態環境產生全方位的影響。節水農業綜合效益評價就是通過借助一定的理論和評價方法，評價節水農業生產方式對區域可持續發展所產生的社會效益、經濟效益、生態環境效益以及綜合效益的影響程度。

節水農業綜合效益評價是一個多層次、多指標和多因素的評判過程。節水農業綜合效益評價是將反映研究對象不同性質、不同層面的多個指標構建成不同的層次，同一層次的各因素從屬于上一層因素，同時又影響下一層因素，最上層為目標層，通常只有一個因素，最下層為方案層，中間有一個或者幾個層次，為準則或指標層；由最后一級向第一級逐次進行分析，最終得到一個綜合指標，用定量化指標來反映評價對象的整體評價情況，節水農業綜合效益評價有利于在宏觀上把握事物發展的趨勢，因此，在實際中應用極為廣泛。研究節水農業評價指標體系和評價方法，構建科學合理的節水農業評價指標體系，提出節水農業的科學評價方法，對于正確評價節水農業，促進節水農業發展具有十分重要的意義；有利于正確引導節水農業發展，指導節水農業進一步研究，促進農業可持續發展。

1 節水農業綜合效益評價研究進展

目前，對于節水農業綜合效益評價國內外專家還未提出統一方法。經過對現有文獻資料的研究分析可知，早期的節水農業綜合效益評價研究主要是從節水工程的灌溉效益入手，更多的是研究其水資源利用效益。隨著國民經濟的迅速發展，其他行業的用水需求量大幅增加，同時資源問題與生態環境問題之間的矛盾日益突出，人們逐漸意識到人與自然和諧發展的重要性。相關研究人員逐漸開始重視節水農業對社會、經濟和環境的綜合影響，并開始探討相關的效益影響評價。由此取得的成果極大地推動了我國節水農業的發展。

1.1 國外研究進展

國外學者在節水農業綜合效益評價方面取得很多成果。已有研究主要針對節水農業灌溉的技術效益、成本效益和經濟效益等方面，建立的評價指標體系涉及節水農業的經濟、生態、社會以及技術等領域，尤其是在評價方法和指標體系上值得學習。

20 世紀60 年代末，美國農業部［1］依照本國的節水灌溉系統提出了幾種關于節水灌溉的評價方法，選取影響節水灌溉的幾個主要因素展開分析，主要因素為：節水灌溉系統的灌水深度、灌水強度、灌水均勻度、系統的供水能力、供水過程中的水量損失、管網能耗以及造假情況和灌水可能對作物產生的損害等7 個指標，通過計算對節水灌溉系統進行了評價。

20 世紀80 年代末，Williams［2］為了評估各種節水灌溉系統在不同操作狀況下的灌溉成本和效益，設計了ICEASE（Irrigation Cost Estimator and System Evaluator）微觀數學模型，從4 個方面選擇評價指標，分別為：灌溉系統的選擇、灌溉系統效率降低對灌溉成本變化的影響、系統動力學的選擇、水位變化情況。

20 世紀90 年代末Charles 教授［3］在《灌溉系統評價》一書中，提出對已經建成的節水灌溉系統做綜合評價，以灌區的實際數據為基礎，確立了各項指標，主要綜合評價指標包括：水質、作物蒸騰量、輸水量等，通過調查資料進行估算各項評價指標，得出節水灌溉系統的綜合評價結果。這一方法對節水灌溉系統運行管理水平起到指導作用。

21 世紀初，Rodriguez［4］針對節水灌溉經濟效益，提出評價節水灌溉經濟效益的方法，此方法是經過對節水灌溉農業與普通灌溉農業的生產產量的對比來評估節水農業的經濟效益。Schucke 等專家［5］基于美國科羅拉多州數據，分析了干旱程度如何影響農戶節水灌溉技術的選擇。Moreno G［6］利用計量模型聯合估計了節水灌溉技術的選擇和農作物選擇。

《2006 年人類發展報告》［7］以“透視貧水：權利、貧窮與全球水危機”為主題，提出采用先進技術提高水分生產率，使灌溉用水管理更加精密化、智能化。與此同時，國外學者對節水灌溉與生態環境［8-9］等影響，精準灌溉和灌溉系統的自動控制［10］，非常規水資源利用［11］，從作物生理特性研究改進水分利用效率［12］等方面進行研究。

Klocke.NL 等［13］建立作物產量預測模型，對非充分灌溉制度下作物的產量與經濟效益進行定量評估，評估結果能為農民、專家、農技推廣人員提供決策依據。Hussain Intizar［14］采用定性描述與定量評價相結合的方法，評估灌溉產生的直接、間接效益以及潛在的不利影響。

1.2 國內研究進展

節水農業效益評價在我國主要分為兩大類，即從最初的定量比較或定性描述的單目標效益評價逐步發展為定量與定性相結合的多目標綜合效益評價。

單目標效益評價主要是農業節水灌溉工程的經濟、環境、社會評價等方面。齊學斌［15］對農業節水的環境效益中對地表水環境、地下水環境、土壤以及各用水戶的影響進行了探討。劉維峰［16］以定性分析為基礎，以農作物高產和節水為目標，應用層次分析法對灌溉面積、節水量、投資額和凈現值等指標在采用不同節水灌溉方式時進行了研究，以分析在投資一定或在規定面積內時，確定最佳的灌水方案。羅金耀［17］在研究節水灌溉綜合評價中，應用現代統計學的知識將影響節水灌溉工程效益所涉及的各種因素概括為六大類指標，即技術類指標、政策類指標、資源類指標、經濟類指標、社會類指標和環境類指標。郭宗樓［18］曾對新疆塔里木盆地農業灌溉工程的規劃進行了研究，并提出了灌溉工程項目環境影響評價模型，該模型構建了自然環境、生態環境和人文經濟3 個指標體系，包含了26 個指標。鄧紹云［19］針對云南省的部分缺水地區提出了一種基于節水灌溉技術指標層面的評價體系，主要包括：作物水分生產率、降水有效利用系數、灌溉效率、灌水均勻度、耗水系數等指標。曹建如［20］利用加權綜合評價方法，對河北省主要應用的6項旱作農業技術的經濟、生態、社會效益進行了評價。徐濤等［21］以民勤縣為例，基于選擇實驗法，采用Mixed Logit 模型對節水灌溉技術的社會效益進行評估。

多目標綜合效益評價主要是從節水農業的社會、經濟和生態效益等方面來研究和評價。由于多元統計知識發展的逐步完善以及計算機技術的廣泛應用，多目標綜合評價方法和技術也更加簡便，從而在節水農業綜合評價的應用中也日趨全面。李慧伶等［22］利用博弈論將層次分析法和熵值法進行了集化和融合，來確定評價指標權重。雷波［23］等以可持續發展理論、生態—經濟—社會耦合發展理論和區域局部均衡理論為基礎，對旱作節水農業綜合效益評價體系進行了研究。陸克芬等［24］和方崇等［25］構建了灌區改造綜合評價的投影尋蹤模型并分別利用人工魚群算法和蟻群算法優化投影的方法確定權重，對灌區改造綜合效益進行了評價。劉曉敏等［26］運用熵權綜合評價法對小麥玉米農藝節水技術集成模式進行了評估。鄧子謙［27］等則利用多層次模糊評價法，對簡陽市節水農業示范區的節水農業進行了綜合評價。徐晶等人［28］針對沿海地區水資源緊缺的問題，結合我國節水農業的發展現狀，以威海市為例對其進行了節水農業綜合評價指標體系及評價模型的研究，構建了節水農業綜合評價指標體系，建立了多層次模糊綜合評價模型，優化了評價理論和方法。褚琳琳［29］結合江蘇省自然環境、經濟發展和節水農業發展的現狀和特點，運用因子分析方法遴選節水農業分區關鍵指標，建立了節水農業分區的評價指標體系。姚增福［30］利用甘肅省節水農業投入產出指標數據，基于改進的AHP 分析法，通過Delphi 法確定權重，節水農業建設產生的經濟、生態和社會效益等的價值進行實證分析。盧文峰［31］建立了基于改進層次分析法模糊綜合評價模型對云南省楚雄州的農業節水特點，按照定性與定量相結合的分析方法，從經濟、社會和生態3 個方面進行綜合評價。田浪等人［32］運用物元可拓理論，將水資源綜合效益、水資源綜合效益特征以及對應的特征量值作為物元，建立漳河灌區水資源綜合效益評價的物元可拓模型，從經濟、社會和生態效益建立指標體系進行評價。蘇晟霖［33］通過AHP 法和灰色關聯度的綜合評價方法，對溝沿灌區綜合效益進行綜合評價，為灌區水資源優化配置提供了可靠的依據。

1.3 多目標綜合評價研究方法

對于什么是評價，美國著名的哲學家、心理學家、教育學家和社會學家約翰·杜威認為“評價就是通過引導行為而創造價值、確定價值的一種判斷，是一種對價值可能性的判斷，對一種尚未存在的、有可能通過活動而被創造出來的價值承載者的判斷”［34］。不同的研究領域都會涉及評價問題，針對具體的問題和研究背景，評價方法也迥然相異。將影響因素或指標的共同信息提取出來，并通過一定的評價方法，將多個評價因素或指標轉化為能反映評價對象總體特征的信息。在綜合評價方法運用實踐中，人們設計了各種不同的綜合評價方法。傳統方法有打分綜合評價法、綜合指數法、功效系數法等，現代方法有層次分析法、主成分分析法、Topsis 法、模糊評價法、人工神經網絡法等分析方法。

多指標綜合評價方法已經有很多年的研究歷史，隨著相關領域學科的發展，新的綜合評價方法與理論不斷涌現，雖然評價方法日趨多樣，但還存在不少亟待解決的問題。未來可以從以下幾個方面深入研究。

（1）對現有綜合評價方法加以改進和發展。這包括對現有評價方法的改進，各種評價方法的聯合使用以及吸收其他學科的精華，進而探索新的綜合評價方法。如果沒有一套科學的評價指標體系，無論收集到的數據如何真實客觀，采用的評價方法如何前瞻科學，數據處理得如何精妙準確，其所得到的評價結果必然會偏離評價目標。

（2）克服收集指標時帶來的困難。通常，每位學者研究的問題都有一定的特殊性，所需用到的指標也有其各自的特點，傳統的通過上網查找統計數據、年鑒的方式已經難以滿足研究的需要，而很多問題因為其數據涉及部分企業或者地區的“隱私”，通過調查也未必得到真實結果，因此問卷缺失值等現象不可避免。上述因素給綜合評價研究增添了困難，是急需解決的問題。

（3）要注重發展先進智能評價技術。隨著人工智能、知識工程、神經網絡、計算機技術和通信技術等傳統計算機信息技術的日趨成熟，互聯網、云計算和大數據等新興信息技術的快速發展，未來應探索綜合評價方法的智能化發展及應用。

2 節水農業綜合效益評價需要關注的問題

隨著我國生態環境的惡化，水資源短缺不僅成為農業發展的瓶頸，更影響到居民的生存環境，而且當地的環境因素、氣候特點等決定了節水農業在該地區農業發展中具有重要的作用，因而需加強節水農業綜合效益評價理論和評價體系建設。節水農業所解決的問題并不僅僅是水資源問題，還涉及經濟、社會和環境等多方面［35］，我國節水農業綜合效益評價已經取得了一些成效，但是根據發展過程看，還有一些問題亟待解決。

2.1 準確界定節水農業綜合效益

節水農業綜合效益評價是研究節水農業生產方式對區域農業可持續發展的影響問題。正確評價節水農業的綜合效益對于區域實現農業可持續發展具有重要意義。要使研究的評價結果能夠正確全面地反映節水農業對區域發展的綜合效益，首先必須解決好節水農業綜合效益的界定問題，節水農業生產方式的推廣固然會產生經濟、社會和生態環境效益，但并不意味著節水農業會對區域發展的所有方面都會產生直接或間接影響，同時必須結合地區發展特點，劃分和界定適合該地區的節水農業綜合效益。

2.2 構建合理的評價指標體系

影響節水農業的因素有很多，因此，評價中涉及的指標也較多，地區不同，評價指標也不同。節水農業指標體系的構建是研究節水農業效益的關鍵，正確評價節水農業效益依賴于合理的評價指標體系。面對繁多的評價指標，有重復反映某方面的內容，若刪除過多，就會不全面，丟失重要的信息。合理構建節水農業評價指標體系的關鍵是對初選的節水農業評價指標采取數學方法進行分析，選出具有代表性的指標。

2.3 評價方法需要深入研究與實用化

目前，我國評價框架的建立隨意性與偏重性較強。中國的不同地域、自然條件、經濟發展水平以及水資源量等大不相同，從國外引進的新的評價理論模型需要作進一步探索來適應我國的實際情況。而且應該要注意在評價的整個過程中應該與農業生產相結合，根據當地的實際情況對生產方式進行改變，推動農業現代化和規模化的發展。另外，目前絕大多數綜合評價模型的指標權重確定主觀性太強，權重的大小直接影響評價結果。為此，需要研究一種可以最大限度避免主觀賦權干擾的綜合評價模型理論。