塔里木河流域主要農產品用水效率分析

王粒全 張迪

[摘 要]農業發展對塔里木河流域的發展至關重要，農產品的收益好壞離不開水資源的合理利用。本文用數據包絡的分析方法，用DEA模型對塔里木河流域棉花、小麥和玉米的用水效率進行研究，研究得出，塔里木河流域的棉花生產用水效率綜合效率的平均值為0.9137，小麥生產用水綜合效率的平均值為0.9213，高于新疆其他地區;塔里木河流域的玉米生產用水綜合效率平均值為0.7553，效率偏低。建議制定合理的灌水量和灌溉制度，調整與搭配合理的作物結構。

[關鍵詞]塔里木河流域;棉花;小麥;玉米;生產用水效率

[中圖分類號]TV213.45 [文獻標識碼]A

1 前言

水資源是人類生存與發展的基本物質條件。農業是用水大戶，塔里木河流域農業年用水量占全部總用水量份額的90%。塔里木河流域遠離海洋，地處中緯度歐亞大陸腹地，四周高山環繞，東部是塔克拉瑪干大沙漠，形成了干旱環境中典型的大陸性氣候，在高山環列和遠離海洋的地形地貌、水文氣象等因素綜合影響下，全流域降水稀少，降水量地區分布差異很大，全流域多年平均年降水量為116.8mm，蒸發能力很強，一般山區為800-1200mm。水資源利用對其農業生產的發展、農產品品質的提升及農民增產增收起著至關重要的推動作用。

塔里木河流域范圍內（包括源流）分布著新疆天山以南的五個地州，分別是巴音郭楞蒙古自治州（簡稱巴州）、阿克蘇地區、克孜勒蘇柯爾克孜自治州（簡稱克州）、喀什地區和和田地區。塔里木河流域光熱條件好，氣候干燥，病蟲害發生率低，無霜期大多在200天左右，適宜陸地棉和長絨棉的種植，是全國棉花主產區和全國最大的優質棉基地。2015年塔里木河流域的棉花種植面積占全疆棉花種植的54.13%，小麥種植面積占全疆小麥種植的45.63%，玉米種植面積占全疆玉米種植的46.72%。農業發展對塔里木河流域的發展至關重要，農產品的收益好壞離不開水資源的合理利用，本文用數據包絡的分析方法，用DEA模型對塔里木河流域種植的經濟作物——棉花、糧食作物——小麥和玉米的用水效率進行研究，為塔里木河流域農業用水效率評價、農村水利發展決策及最嚴格水資源管理制度的考核提供基礎數據，對新疆農業可持續發展具有一定的參考和借鑒意義。

2 研究方法

DEA是數據包絡分析（Date Envelopment Analysis）的簡稱，該方法是由運籌學家A.Charnes，W.W.Cooper和E.Rhodes等人以“相對效率”概念為基礎發展起來的一種效率評估方法。DEA的基本模型主要有CCR模型和BCC模型兩種。

CCR模型是研究在不變規模報酬下決策單元DMU相對效率的一種非參數方法。假設有n個部門或單位（稱為決策單元DMU），每個決策單元DMU都有m種投入和s種產出，xij為第j個DMU的第i種投入總量，yij為第j個DMU的第i種產出總量，各DMU的投入和產出相應的向量分別為：Xj=（x1j， x2j…xmj）T，Yj=（y1j， y2j…ysj）T。依據DEA方法的評價思想可以構造如下的線性規劃模型，即CCR模型。

（1）式中，θ表示DMUj離有效前沿面的徑向優化量或“距離”，λj為n個決策單元DMU的某種組合權重，VD為第t個決策單元的相對效率評價結果。若引入松弛變量，則（1）式變為

（2）式中，θ表示DMUj離有效前沿面的徑向優化量或“距離”，S -和S +分別是松弛變量和剩余變量，分別為m和s維列向量，非零的S -與S +使無效DMUj沿水平或垂直方向延伸達到有效前沿面。若VD=1，且它的最優解λ*，S*-，S*+，θ*都有S*-=0，S*+=0，則第t個DMU為DEA有效。

Banker、Charnes、Cooper（1984）在CCR模型的基礎上增加了一個凸性假設，即，便將CCR模型修正為BCC模型。利用上述CCR和BCC模型，可以分別求出各DMU的綜合技術效率（TECRS）和純技術效率（PTEVRS），再根據技術效率等于規模效率乘以純技術效率，即：TECRS=SE*PTEVRS，SE=TECRS/PTEVRS便可求出各DMU的規模效率。

3 塔里木河流域棉花生產用水效率分析

3.1 研究地區和研究指標

為了全面地反映塔里木河流域棉花生產用水效率，鑒于樣本的代表性和數據的可得性，本文選擇了新疆重要的棉花主產縣市，主要包括： 吐魯番市、鄯善縣、托克遜縣、哈密市、呼圖壁縣、瑪納斯縣、博樂市、精河縣、尉犁縣、庫車縣、阿瓦提縣、阿圖什市、阿克陶縣、莎車縣、巴楚縣、和田縣、洛浦縣、于田縣、烏蘇市等19個縣市。在這19個縣市中，屬于塔里木河流域的縣市如下：尉犁縣、庫車縣、阿瓦提縣、阿圖什市、阿克陶縣、莎車縣、巴楚縣、和田縣、洛浦縣、于田縣等10個縣市。

依據 DEA 模型的要求和數據客觀可獲得性，本文選取了產出指標和投入指標。其中，產出指標是樣本地區的每畝棉花的主產品產量 （公斤 / 畝）。投入指標包括： 每畝棉花生產的用工數量 （標準勞動日/畝）、化肥費 （元/畝）、種子費（元/畝）、灌排費（元/畝）。以上數據來源于《新疆農牧產品成本收益資料匯編》。

3.2 棉花生產用水效率分析

運用DEA分析法，對新疆棉花主產區的棉花生產用水效率的技術效率進行測算（見表1）。考慮到棉花單產是追求在一定投入水平下的產出最大化，因此，分析基于產出角度（out-orientated）的DEA模型。在DEAPVersion2.1軟件基礎上完成，松弛調整量的計算采用Coelli推薦的多步法。

從表1可以看出，在棉花主產縣市棉花生產用水效率值中，塔里木河流域的庫車縣、阿瓦提縣、阿圖什縣處于棉花生產用水技術效率的前沿面，其綜合效率、純技術效率和規模效率都為1。尉犁縣、巴楚縣、洛浦縣、于田縣的棉花生產用水技術效率值高于0.9，且其純技術效率為1。總體說來，塔里木河流域的棉花生產用水效率比較高，與新疆其他地區相比，塔里木河流域棉花主產縣市棉花生產用水效率值中，綜合效率的平均值為0.9137，其綜合效率平均值高于新疆其他地區0.1391。塔里木河流域棉花主產縣市棉花生產用水效率值中，純技術效率的平均值為0.9806，其純技術效率平均值高于新疆其他地區0.0895;塔里木河流域棉花主產縣市棉花生產用水效率值中，規模效率的平均值為0.9308，其純技術效率平均值高于新疆其他地區0.0677。

4 塔里木河流域小麥生產用水效率分析

4.1 研究地區和研究指標

鑒于樣本的代表性和數據的可得性，本文選擇了新疆重要的小麥主產縣市，主要包括： 烏魯木齊縣、奇臺縣、焉耆自治縣、博湖縣、庫車縣、拜城縣、阿圖什市、阿克陶縣、莎車縣、巴楚縣、和田縣、于田縣、伊寧縣、察布查爾自治縣、霍城縣、塔城市、烏蘇市、額敏縣、福海縣、哈巴河縣等20個縣市。在這20個縣市中，屬于塔里木河流域的縣市如下：焉耆自治縣、博湖縣、庫車縣、拜城縣、阿圖什市、阿克陶縣、莎車縣、巴楚縣、和田縣、于田縣等10個縣市。

依據 DEA 模型的要求和數據客觀可獲得性，本文選取了產出指標和投入指標。其中，產出指標是樣本地區的每畝小麥的主產品產量（公斤/ 畝）。投入指標包括： 每畝小麥生產的用工數量（標準勞動日/畝）、化肥費（元/畝）、種子費（元/畝）、灌排費（元/畝）。以上數據來源于《新疆農牧產品成本收益資料匯編》。

4.2 小麥生產用水效率

運用DEA分析法，對新疆小麥主產區的小麥生產用水效率的技術效率進行測算（見表2）。

可以看出，在小麥主產縣市小麥生產用水效率值中，塔里木河流域的拜城縣、莎車縣、阿圖什縣、巴楚縣、于田縣處于小麥生產用水技術效率的前沿面，其綜合效率、純技術效率和規模效率都為1。焉耆自治縣、阿克陶縣、和田縣的小麥生產用水技術效率值高于0.8。總體說來，塔里木河流域的小麥生產用水效率比較高，與新疆其他地區相比，塔里木河流域小麥主產縣市小麥生產用水效率值中，綜合效率的平均值為0.9213，其綜合效率平均值高于新疆其他地區0.1043。塔里木河流域小麥主產縣市小麥生產用水效率值中，純技術效率的平均值為0.9472，其純技術效率平均值高于新疆其他地區0.1006;塔里木河流域小麥主產縣市小麥生產用水效率值中，規模效率的平均值為0.9716，其純技術效率平均值高于新疆其他地區0.0141。

5 塔里木河流域玉米生產用水效率分析

5.1 研究地區和研究指標

為了全面地反映塔里木河流域玉米生產用水效率，鑒于樣本的代表性和數據的可得性，本文選擇了新疆重要的小麥主產縣市，主要包括：奇臺縣、博樂市、焉耆自治縣、博湖縣、拜城縣、莎車縣、巴楚縣、和田縣、洛浦縣、于田縣、伊寧縣、察布查爾自治縣、霍城縣、烏蘇市、福海縣、哈巴河縣等16個縣市。在這16個縣市中，屬于塔里木河流域的縣市如下：焉耆自治縣、博湖縣、拜城縣、莎車縣、巴楚縣、和田縣、洛浦縣、于田縣等8個縣市。

依據 DEA 模型的要求和數據客觀可獲得性，本文選取了產出指標和投入指標。其中，產出指標是樣本地區的每畝玉米的主產品產量（公斤/畝）。投入指標包括：每畝玉米生產的用工數量（標準勞動日/畝）、化肥費（元/畝）、種子費（元/畝）、灌排費（元/畝）。以上數據來源于《新疆農牧產品成本收益資料匯編》。

5.2 玉米生產用水效率分析

運用DEA分析法，對新疆玉米主產區的玉米生產用水效率的技術效率進行測算。從表3可以看出，在玉米主產縣市玉米生產用水效率值中，塔里木河流域的拜城縣、巴楚縣處于玉米生產用水技術效率的前沿面，其綜合效率、純技術效率和規模效率都為1。其他地區玉米生產用水技術效率值低于0.8。總體說來，塔里木河流域的玉米生產用水效率比較低，與新疆其他地區相比，塔里木河流域玉米主產縣市玉米生產用水效率值中，綜合效率的平均值為0.7553，其綜合效率平均值低于新疆其他地區0.1409。塔里木河流域玉米主產縣市玉米生產用水效率值中，純技術效率的平均值為0.9351，其純技術效率平均值低于新疆其他地區0.0386;塔里木河流域玉米主產縣市玉米生產用水效率值中，規模效率的平均值為0.9589，其純技術效率平均值低于新疆其他地區0.1154。

6 結論與對策

本文用數據包絡的分析方法，用DEA模型對塔里木河流域棉花、小麥和玉米的用水效率進行研究，得出的主要結論為：塔里木河流域的棉花生產用水效率和小麥生產用水效率比較高，與新疆其他地區相比，塔里木河流域棉花生產用水綜合效率的平均值為0.9137，高于新疆其他地區0.1391;塔里木河流域的小麥生產用水綜合效率的平均值為0.9213，高于新疆其他地區0.1043。與新疆其他地區相比，塔里木河流域的玉米生產用水效率比較低，綜合效率的平均值為0.7553，效率值低于新疆其他地區0.1409。

建議：（1）根據作物生育的需水規律和土壤的儲水能力來制定合理的灌水量和灌溉制度，并配之以噴灌、微灌等先進的農業灌溉新技術，以最大限度地發揮各種灌溉技術的潛力。（2）調整與搭配合理的作物結構，減少耗水量大的農作物的種植面積，培育、推廣抗旱能力強、經濟價值高的品種栽培。（3）完善核定灌溉用水成本制度，實現水價到位、水費征收到位的目的。

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