地下水灌溉對小農生計的影響
——以石羊河流域民勤縣為例

趙 越,呂現昌2,尚海洋

(1.蘭州財經大學 經濟學院,甘肅 蘭州 730000；2.陜西航天通宇建筑工程有限公司,陜西 西安 710000)

1 引言

甘肅省武威市民勤縣位于河西走廊東北部、石羊河流域下游,東、西、北三面被騰格里沙漠和巴丹吉林沙漠包圍,屬溫帶大陸性干旱氣候區,是典型的農業灌溉區。水資源是影響民勤發展的直接因素。在漢代以前,民勤的人類活動僅限于對自然資源的利用,保持了完整的水泊和森林環境。民勤憑借先天的環境優勢大力發展農牧業,在清代康熙、乾隆年間開墾面積達到了歷史上的最高峰,這個時期民勤的綠洲農業得到了極大發展[1]。隨著人類生產生活需求增多、農用工具改良、灌溉技術成熟等,地下水資源不斷被抽取,水資源供給難以維持生態環境的需求,使民勤逐步從一個“土沃澤饒、可耕可漁”的濕地環境逐步演變為今天的“十地九沙、非灌不植”的干旱荒漠環境,導致農牧業發展受阻。

地下水灌溉曾是民勤農戶賴以生存的灌溉方式之一。20世紀50—60年代,石羊河上游對地表水的侵占,使下游的地表水銳減,嚴重影響到石羊河下游的居民用水。20世紀70年代開始,農村電網敷設為解決地表水缺乏問題提供了新的出路,民勤縣農民通過水泵抽取地下水進行農業灌溉[2]。隨著農戶對地下水的不斷開采和民勤特有的地理位置,導致地下水水位不斷下降,使巴丹吉林沙漠和騰格里沙漠向綠洲不斷推進,綠洲沙漠化、耕地板結和鹽堿化嚴重。土地質量下降和地下水資源減少,直接影響到河西走廊地區的生態安全,進而影響到農戶的生產生活水平[3,4]。2006年,民勤縣有開采井1萬眼,年均提取地下水量5×108m3,累計超采地下水量為50×108m3,大量超采導致地下水水位下降,出現大面積的漏斗。為減緩民勤縣地下水水位下降,2007年甘肅省政府提出《石羊河流域重點治理規劃》(簡稱“規劃”)以控制水資源開采、轉變用水方式[5]。但由于限水措施和農戶教育水平普遍低下,使當地農民無法及時應對“規劃”要求的農業種植方式的轉變,造成作物產量降低、農戶生活水平開始下滑。2008年,民勤縣政府實施了針對環境保護的“四禁”政策,開始關井壓田,恢復生態。

由于禁止打井對農業生產帶來了極為嚴重的負面影響,農戶生活狀況每況愈下。在治理民勤縣環境問題和水資源問題期間,民勤縣出現了大規模貧困人口。2011年,甘肅省認定民勤縣南湖鄉為貧困鄉鎮,南湖鄉、收成鄉、東湖鎮、西渠鎮、紅沙梁鎮5個鄉鎮的5個村為貧困村,共有貧困人口6.65萬人,民勤縣貧困發生率高達28%[6-8]。即使貧困發生率急劇攀升,但為了防止沙漠化擴大影響到更多的地區,當地政府不能放棄對生態環境的治理政策,農戶只能被迫在惡劣的生態環境中生產與生活,農牧業生產舉步維艱。2013年,民勤縣在全面實施“規劃”和“四禁”的同時進行了大規模的生態移民。2014年,“精準扶貧”思想落地,相繼在全國各個貧困地區開展“精準扶貧”任務,至此武威市政府更加有針對性地對民勤農戶的貧困狀況進行幫扶。

綜上所述,地下水灌溉有利有弊,本文通過地下水灌溉的經濟可行性、農戶貧困發生率和地下水開采量與農牧業產量之間的關系深入探討了地下水灌溉對當地小農生計的影響,嘗試為民勤縣農牧業可持續發展提供事實依據和理論支持。

2 研究方法和數據來源

2.1 研究方法

凈現值法:由于項目建設中的投資成本與收入現金流之間存在時間先后的差異,因此在建設項目的經濟評價方面一般會優先選擇凈現值(NPV)作為主要評價指標。NPV[9,10]是指在投資項目計算期內所付出的現金流出量現值與投資所產生的現金流入量現值的代數和。即在生產經營期內,凈現金收入量的總現值與凈現金投資量的總現值之間的差額。凈現值法的原理簡單科學、計算結果清楚明了,便于對建設項目的經濟可行性進行評價。

凈現值計算公式為:

(1)

式中,t為時間,即項目的經濟壽命期;At為項目在第t年的現金流入量,即項目經營期內的收入;r為基準收益率;I為建設項目所付出的現金流,即項目的建造成本。凈現值法對于投資項目的經濟可行性評價是通過NPV值的大小來判斷的。如果NPV≥0,表明項目在基準收益率r下的某一個周期后,便會出現現金流入量的總現值大于或等于現金流出量的總現值,這些差額即為項目的凈現值,表明項目產出大于(或等于)項目投入,因此該投資項目可取。反之,如果NPV<0,該投資項目不可取。本文利用凈現值法對地下水灌溉的經濟可行性進行評價。

FGT貧困指數:1984年,Foster等首次提出FGT指數[11,12],由于FGT貧困指數具有一系列良好的性質,所以成為目前使用最為廣泛的貧困指數。FGT指數可通過不同的計算方式分別估計貧困的廣度、深度和強度。

FGT指數計算公式為:

(2)

式中,Pα為貧困指數;N為研究區域內的總人口數;q為研究區域內的貧困人口數;Gi=z-yi,其中z為國家貧困線,yi為研究區域內居民的收入,因此Gi為國家貧困線與收入之間的差值;α為貧困的厭惡指數。當α=0時,P0代表貧困的廣度,即貧困發生率,表示收入處于貧困線以下的居民人數占研究區域內總人數的比例;當α=1時,P1代表貧困的深度,表示研究區域內的貧困人口脫貧需要的資金數量;當α=2時,P2代表貧困的強度,反映在貧困線以下農戶之間的收入分配變化。本文利用FGT指數中的P0指數計算了石羊河流域民勤縣內農戶的貧困發生率,以對比2013—2017年貧困發生率的變化。

相關系數分析:相關分析研究的是兩個或兩個以上處于同等地位的隨機變量之間的相關關系,這種分析方法側重于發現隨機變量間的各種相關特性。例如,人的身高和體重之間的相關關系、空氣的相對濕度與降雨量之間的相關關系都是相關分析研究的問題。相關分析結果一般用相關系數(r)表示,相關系數最早是由統計學家卡爾·皮爾森設計的統計指標。

相關系數計算公式為:

(3)

2.2 數據來源

本文對2006—2017年石羊河流域內民勤縣政府公報和統計年鑒進行梳理歸納,提取出與農戶生計相關的數據,包括:農民人均純收入、農村人口總數、全縣常住人口數、全縣貧困人口數、各類水資源使用情況、生產總值與各產業占比。此外,家庭平均人口數量是基于石羊河流域貧困問卷調查中“農戶家庭規模”數據計算所得,當前建造水井的價格和水井的可使用年限通過當地農戶調查得到。

3 實證分析

3.1 地下水灌溉的經濟可行性分析

地下水灌溉的經濟可行性分析使用凈現值法進行評估,主要是對比水井建造的成本與水井使用年限內各年收入總和之間的差額。將凈現值計算公式中各項指標具體化,t為水井可使用的年數,At為1個家庭使用地下水灌溉第t年所獲得的現金流(即收入),r為基準收益率,I為建井成本。

通過對民勤縣農戶訪問可知水井的一般使用年限為15—20年,2017年建造水井的成本均值為2萬元人民幣。通過對當地農戶的抽樣調查數據分析可知,民勤縣農戶家庭規模最少為2人,最多為6人,家庭平均人口數為4人,標準差為0.994。由于收集到的數據分別為2017年水井建造成本的均值和2006—2017年的民勤農村人均純收入，為了便于計算,本文采用凈現值法的反向計算思維,利用復利公式C=At(1+r)t求得收入的現金流終值,即2006—2017年的農村人均純收入按照6%基準收益率(國家發改委2006年發布的建筑項目財務基準收益率取值表中的農業部分)折算到2017年,直接與2017年的水井建造成本相比較。若2006—2017年民勤縣農村家庭純收入終值之和與水井建造成本的差值大于零,說明建井方案合理,即水井建造對農戶來說切實可行;若是小于或等于零,則需要考慮把民勤縣農村家庭純收入的數據擴充到水井可使用的最長期限,即1998年,再重新比較水井建造成本和農村家庭純收入之間的差額,并討論方案的合理性。

表1 民勤縣農村家庭2006—2017年家庭純收入終值

注:數據來源于2006—2017年《民勤縣統計年鑒》;家庭純收入終值的計算選取2017年為基準年。

由表1可知,2006—2017年單個家庭純收入終值最低為2006年的27199元,最高為2016年的49506元。2006—2017年各年民勤縣農村家庭收入的終值均高于水井建造費用,2006年單個家庭獲利7199元。將2006—2017年單個農村家庭現有的收入終值加總可得單個家庭純收入的終值之和為443259元。2017年民勤縣水井建造平均費用為20000元人民幣,且建造費用一次性收取，因此2006—2017年的民勤縣農村家庭的純收入終值遠高于水井建造成本,差額為423259元人民幣。計算結果表明:農戶總收入與建井成本之間的差額大于零,采取地下水灌溉的農戶家庭總收入完全抵消了建井成本,建井方案經濟可行,且單個農戶家庭獲得423259元的利潤。農戶家庭的收入與建井成本之間的差額越大,采取建造水井的地下水灌溉方式就越符合農戶自身利益,地下水灌溉對小農生計的正向影響就越明顯。

3.2 民勤縣貧困狀況分析

國家貧困線是指用于界定貧困人口和非貧困人口的收入標準。我國2011年召開的中央扶貧工作會議決定將農民人均收入2300元作為國家2011年的扶貧標準,同時國家會按照每年物價指數和生活指數等對貧困線進行調整。2015年我國貧困線為2800元,2016年貧困線約為3000元。由圖1可知,2013—2017年民勤縣農民人均收入總體呈現增長態勢,增長量分別為982元、1644元、1157元、576元。對應我國各年的貧困線標準,民勤縣農民人均收入與貧困線之間的差額(Gi)由2013年的5593元人民幣逐步增長到2017年的9252元,人均收入水平與貧困線之間的差距不斷拉大。

圖1 2013—2017年民勤縣貧困線與農戶人均收入的差距

由表2可知,2013—2017年農村人口數量在全縣人口數量的占比超過60%,說明農村人口是民勤縣生產生活的主要群體。貧困人口數由2013年的42200人減少到2017年的615人,貧困發生率也由2013年的17.50%下降到2017年的0.25%。雖然相比于2016年的貧困人數和貧困發生率,2017年的貧困人數和貧困發生率出現了微弱增長,但民勤全縣常住人口數在2017年也增加了500人。從總體來看,2013—2017年貧困發生率在平穩減少,結合前文提到的2011年民勤縣由于地下水灌溉和政策影響而造成的6.65萬貧困人口數和28%的貧困發生率,到2017年貧困發生率已降低了27.75%。值得關注的是,2015年民勤縣的貧困發生率已降到0.43%,低于國家貧困發生率(3%),表明民勤縣整體收入得到提升,當地政府的“精準扶貧”更側重于解決民生問題,扶貧工作取得顯著成果。

表2 2013—2017年民勤縣貧困指數

注:數據來源于2013—2017年民勤縣政府統計公報。

本文采取時間序列分析,縱向對比政府治理前后貧困發生率的變化;同時本文利用FGT指數僅測算貧困發生率,即貧困的廣度,并未進一步測算貧困的深度和強度。此外,本文研究對象為民勤縣,而非整個石羊河流域,導致貧困發生率的度量結果與現有的部分成果不同。

3.3 地下水開采量與農牧業產量之間的關系

本文使用第一產業總產值來代表農牧業的產量,先分析水資源總體的開采和使用情況,再分析2010—2017年第一產業總產值的變動狀況,然后把2010—2017年的地下水開采量與第一產業總產值相結合,計算兩者之間的相關系數,以揭示地下水開采量對民勤縣農牧業產量的影響。

首先,分析民勤縣水資源開采和使用情況。民勤縣水資源的開采和使用情況主要是按照相關的政策要求。例如,針對石羊河流域一系列水資源問題,“規劃”提出“關井壓田”和“總量控制、定額管理”等水制改革政策。通過“關井壓田”關閉不合適的農業種植區機井并壓縮機井周圍的耕地,嚴格控制地下水使用,以此恢復地下水水位;通過“總量控制、定額管理”將石羊河流域分配到民勤的全部水資源,按照總體用水指標逐級分配到每個灌區、每一眼機井,在每一眼機井上安裝計量控制設施,嚴格控制地下水開采。針對用水戶則是在控制總量范圍內,嚴格實行行業用水定額管理,對超出定額配水的耕地面積,由農戶自行決定耕種與否。定額內地表水使用按照定價收費,用水超出定額部分采取累計收費;地下水使用也要收取地下水資源費用和超額水資源費用等,但地下水的使用量是被嚴格控制的[13-15]。由表3可知,在2007年水制改革后,地下水的開采量連年減少,地下水開采量由2006年的4.76億m3下降到2017年的0.85億m3,2006—2017年地下水開采量降低了82.14%,且自2016年起地下水開采量低于1億m3,同時生態用水量提高了54.22%,民勤縣生態環境惡化狀況得到緩解。為了改善區域用水不平衡、提高用水效率,水資源的總需求量經過控制在逐年減少。自2010年起,水資源總需求量基本維持在3.5億m3,相較于“規劃”前(2006年)的水資源總需求量6.71億m3,降低了47.83%。以上分析說明，“規劃”實施對地下水開采量和水資源的總需求量進行了有效控制。從民勤縣2006—2017年水資源的用途來看,農業灌溉用水量由5.62億m3下降到2.15億m3,減少了61.75%,雖然農業灌溉用水量在逐年減少,但用水量仍然在各類用水量中居于首位,其他依次為生態用水、生活用水和工業用水。

表3 2006—2017年民勤縣水資源使用情況

注:數據來源于2006—2017年《民勤縣統計年鑒》。

其次,分析民勤縣2010—2017年第一產業生產總值和產業結構。從表4可見,2010—2017年民勤縣國內生產總值逐年增長,由2010年的32.85億元增長到2017年的75.57億元,國內生產總值在2012年后出現了更大幅度的增長,增長率為31.85%。從產業占比來看,第一、二、三產業的產業結構基本保持在穩定水平。在三產的占比中，第一產業占比仍居高不下,生產總值由2010年的13.67億元增長到2017年的26.75億元,增長率達95.68%。

表4 2010—2017年民勤縣產業結構

注:數據來源于2010—2017年《民勤縣統計年鑒》。

本文對地下水開采量與農牧業產量之間的關系研究是基于民勤縣2010—2017年地下水開采量和第一產業總產值的數據,擬用相關系數解釋民勤縣第一產業總產值與地下水開采量之間的相關關系,計算結果見表5。由表5可知,地下水開采量與第一產業總產值間的相關系數r=-0.88,表示第一產業總產值與地下水開采量之間存在負相關關系。即民勤縣實施關井壓田、水量控制的幾年后,隨著地下水開采量的逐年減少,民勤縣第一產業總產值卻出現了反方向增長。這一結果表明,農牧業的產量并沒有因為地下水開采量的減少而降低,民勤縣在2010年印發的《民勤縣特色林果產業發展規劃綱要》通過改變種植農作物的種類,能有效提高農牧產品的生產總值和產量水平。

表5 相關系數分析結果

4 結論與討論

4.1 結論

由于民勤縣所處地理位置特殊和當地居民對地下水不加節制的開采,使地下水灌溉成為影響該縣生產生活的“雙刃劍”。地下水灌溉在提高農戶生產生活水平的同時,造成了嚴重的生態環境破壞,被破壞的生態環境又反作用于農戶生產生活水平之上。本文從地下水灌溉的經濟可行性、農戶貧困發生率、地下水開采量與農牧業產量之間的關系,考察了地下水灌溉對民勤縣小農生計的影響,得出以下結論:①通過凈現值法分析得出,與水井建造費用相比,農戶通過地下水灌溉獲得的收入超過了水井的建造成本。又因為水井使用期限足夠長,所以在水井可使用期限內,水井的使用時間越長,農戶獲利就越多。②通過民勤縣貧困狀況分析可知,2013—2017年民勤縣的人均收入水平逐年攀升,貧困發生率逐年下降,自2015年起民勤縣貧困發生率低于全國貧困發生率水平。③通過相關系數分析可知,2010—2017年第一產業總產值與地下水開采量之間存在負相關關系,即地下水開采量減少的同時民勤縣農牧業產量出現增長。④通過分析以上結論得出,2007年以前民勤縣選擇地下水灌溉方式是符合農戶自身利益的,但地下水灌溉會造成地下水水位下降、綠洲沙漠化等環境問題,民勤農戶生產生活最終受到環境威脅,出現大量貧困人口。通過“退耕還林、關井壓田”等措施綜合治理石羊河流域問題,人為地減少水資源供給量和耕地面積,這又成為影響農戶短期生產生活的不利因素。因此,為了解決人與自然的共生問題,當地政府采取一系列措施以改善和緩解生態環境惡化和居民生活困難的問題。

4.2 討論

研究結論說明地下水灌溉對民勤地區農戶生計發展存在影響,本文提出以下幾點進行討論:①從經濟可行性出發,僅考慮民勤縣農戶的長期收益,發現地下水灌溉是最理想、最有利于小農生計的灌溉方式。但從綜合條件和實際狀況出發,由于民勤縣地下水開采的歷史原因、環境變化和地理位置特殊,長期和過度開采地下水已造成了該縣生態環境脆弱、氣候干旱、水資源短缺、綠洲沙漠化、土地質量下降等問題,導致農牧業發展受到阻礙,當地農戶生計沒能實現可持續發展。事實證明，地下水灌溉是不可行的。為緩解生態危機和維持農戶生計,各級政府就民勤問題提出了改革政策和方案。②2006—2014年,民勤縣貧困發生率上升不僅與水資源短缺導致的種植條件急劇惡化有關,還與政府提出的各項治理政策有關。對民勤縣的治理不得不采取較迅速和強硬的手段,但“規劃”和“四禁”實施初期多偏向于生態環境治理，禁止打井開荒、退耕還林、減少耕地面積、減少水資源供給量等措施,無一不對民勤維持傳統農牧業帶來了沖擊。農戶當時所擁有的生產技能和耕地沒有與政策引導的耕種方法進行有效銜接,農戶的習慣性思維和政策出現斷裂,因此當地農戶生活水平逐漸走向貧困。③農業是民勤生計發展的基礎與支撐,在維持生態環境健康時期,無論是當前或是將來地下水灌溉都會受到限制。目前的“精準扶貧”對民勤岌岌可危的生計狀況起到良好的幫扶效果,為了維持這種政策的成果,從長遠角度考慮,需要將注意力更多地轉向農戶發展的自主意識上,通過“授人以漁”來“授人以魚”,加強農戶人力資本的發展,推進義務教育與成人職業技術再教育,提高農戶的文化水平及職業技能,促進水資源與土地的合理與高效利用。④從水資源的直接影響對象——第一產業來看,第一產業生產總值沒有因為地下水限制開采而低迷。這是由于民勤縣在石羊河流域綜合治理期間,大力縮減高耗水低效益農作物的種植面積和產量,并且自2010年起全面推廣特色林果、牧草等低耗水高效益農作物，同時在灌溉方式上推廣高效節水灌溉技術。這些方法都能有效提高民勤縣農牧業生產總值。⑤通過相關系數分析中水資源的使用狀況可知,民勤總體的水資源使用量和開采量按照政策的要求被控制和減少,因此需要考慮到民勤縣灌溉水的有效利用系數,以便在當前所擁有的有限水資源條件下最高效地使用水資源。對民勤當地來說,井水灌溉是為了維持植物生長所需要的水分,容易造成灌溉水在輸水過程中和田間蒸騰浪費。民勤當前所選擇的滴灌技術是一種最有效的節水灌溉方式,水資源利用率可達到95%,顯著提高了灌溉水有效利用系數,并且河水滴灌的灌溉方式既符合國家總體的發展目標,又是實現民勤農業可持續發展的重要方式。⑥水資源的有效利用可用灌溉水有效利用系數進行衡量。灌溉水有效利用系數是指灌入田間可被作物利用的水量與渠首引進的總水量的比值,它是評價灌溉效率和潛力的主要指標,是進行區域科學配置和制定節水灌溉發展規劃的基礎數據,也是政府部門進行宏觀決策的重要依據。近年來,民勤縣緊緊依托石羊河流域的重點治理項目和中央財政小型農田水利重點縣級項目,累計建成高效節水灌溉面積3.37萬hm2,其中滴灌面積高達2.74萬hm2,高效節水灌溉面積占全縣總配水面積(4.16萬hm2)的80%,農業灌溉水利用系數由2006年的0.58提高到2018年的0.63[16],灌溉水利用率提高30%以上,以滴灌為主的節水灌溉方式極大地影響了當地水資源利用效率,農作物產量得到大幅度提高,因此全面推廣滴灌技術對民勤來說是必要的。

綜上所述,地下水灌溉在民勤地區維持多年,既有歷史因素又有現實因素。從經濟效益來看,民勤縣農戶采取地下水灌溉的收入十分客觀,若水量充足、氣候適宜,地下水灌溉對民勤地區農業種植來說是最優先的選擇，但綜合考慮,環境惡化、人退沙進,地下水資源儲量已在不斷減少。面對生態危機和環境治理,政府不得不剝離地下水與小農生計之間的緊密聯系,減少水資源開采量,禁止使用地下水灌溉,但是這些措施直接導致當地貧困人口增加和第一產業占比下降。面對如此窘境,民勤縣政府提出了解決方案：一方面，實行強制政策,減耕地、關水井;另一方面，引導農戶全面采取節水灌溉、發展特色林果種植,幫助農戶改善受制于地下水灌溉的傳統農業方式,采取“精準扶貧”政策,這些措施的最終目標都是為了民勤縣找到適合的可持續發展的農業生產方式,為農戶在建設美麗新農村目標打下堅實的基礎。