遂寧市耕地有效灌溉面積的時空動態變化分析

陸 念，冉清紅

(1.成都師范學院史地與旅游學院/西部人文研究所,成都 611130;2.濟南大學水利與環境學院,濟南 250022)

確保糧食安全和端牢中國飯碗一直是我國重要的發展戰略。自21世紀以來，我國人均耕地占有率在持續下降，但是人類糧食需求量卻不斷增加[1]。如今，中國的耕地面積和農田有效灌溉面積也呈現出持續下降的趨勢[2]，我國每年因有效灌溉面積減少而導致糧食減產至少4.89×109kg[3]，這對糧食安全帶來威脅。確保中國糧食安全的關鍵途徑之一就是提高耕地質量和耕地的綜合生產能力，而增加耕地有效灌溉面積數量和消除灌溉區耕地有效灌溉能力的制約因素是一種重要的方法[4]。有效灌溉面積是指灌溉工程設施基本完善，有一定水量，土地相對平坦，一般年份下可進行正常灌溉的耕地面積。有效灌溉面積對于確保當地的糧食生產安全具有重要意義，因為它是反映我國區域糧食安全和耕地抗旱性的重要指標[5]。糧食生產率水平的高低在很大程度上取決于耕地有效灌溉水平，特別是在水資源不足、農業用水形勢嚴峻的地區，更是要把如何提高農耕地有效灌溉率作為促進農業可持續發展的有效保證[6]。現有研究結果表明，灌溉地區農田的總谷物產量通常比非灌地區的高1～3倍，有效灌溉面積的增加可以直接提高耕地產量，特別是在氣候干旱地區，有效灌溉對耕地產量的增加和減少的影響幅度更大，通過有效灌溉增加的糧食產量可占總產量增加量約40%[7]。因此,耕地有效利用和擴大灌溉面積在提高糧食生產率、保障我國糧食安全、推動現代化農業發展、緩和人與地之間的矛盾方面起著十分重要的作用。

遂寧市長期以來是四川省的農業生產大市,也被認為是四川省最重要的現代化農業生產基地之一[8]。據《四川省統計年鑒(2009-2019)》初步分析發現，無論是在動態性還是區域性上，遂寧市的耕地有效灌溉面積在近10年中都發生了變化。有效灌溉面積對糧食產量有很大影響[9]，分析遂寧市有效灌溉率隨時間的變化情況，充分了解其變化的總趨勢以及掌握變化的規律特征，這可以為今后增加有效灌溉面積和提高有效灌溉率預測提供依據。分析遂寧市有效灌溉面積在空間上的變化，有助于掌握市內各區之間有效灌溉率上的差異，通過研究造成差異的原因，可以因地制宜地為遂寧市有效灌溉面積的提升及政策制定提供依據，提升灌溉效率、發展現代農業，促進農業的可持續發展。雖然耕地有效灌溉面積及其供水保證率的提高已越來越成為提高耕地質量、解決耕地占用數量不斷增加和緩解人地矛盾日益突出的一個重要因素[10]。但是，目前對影響農業發展因素研究較多的主要還是關于氣候、施肥、水、光照等方面，而關于區域有效灌溉面積波動對農業發展和糧食產量的影響卻并沒有引起社會的廣泛關注。以四川省遂寧市為研究區，對遂寧市2008～2018年10年間的耕地有效灌溉面積進行分析，研究各縣市區10年間耕地有效灌溉率的時空變化特征并提出建議，可為有關部門出臺相應政策提供參考依據。

1 研究區概況

遂寧市位于四川盆地中部地區，陵江和涪江中下游，在成渝經濟區和成都平原經濟區中占有重要地位。位于105°03′26″E～105°59′49″E、30°10′50″N～31°10′50″N，地形以丘陵為主。遂寧市受東亞季風氣候影響顯著，是季風水田農業的重要產區。降水較多，年降雨量1159.2～1355.7mm，降水年內年際變化量大，且時空分布不均，是典型的冬干春旱夏洪秋霖天氣，這對水資源的開發利用極為不利。遂寧市常年干旱多、干旱重，干旱類型多樣且頻繁，遂寧市干旱危險指數在0.81～0.92之間，整體干旱危險水平偏高，且干旱等級呈現上升趨勢[11]。旱澇災是遂寧市農業生產的主要災害，每年因干旱澇等自然災害導致糧食作物減產1×1010～2×1010kg[12]，導致農業產量不穩定，影響農業經濟效益，嚴重制約了遂寧市農業的可持續發展。故如何科學加強建設農田水利工程，有效提高耕地灌溉效率是促進遂寧市農業發展亟待解決的問題。

圖1 遂寧的市域范圍及在四川的位置

2 數據來源和方法

2.1 數據來源

2008～2018年遂寧市的耕地面積、有效灌溉面積等原始數據來源于《四川省年統計年鑒(2009-2019)》《遂寧市年統計年鑒(2009-2019)》以及《遂寧市國民經濟與社會發展公報》。遂寧市各區縣的耕地面積、有效灌溉面積等原始數據來源于《遂寧市年統計年鑒(2009-2019)》。農業因旱澇所遭受的經濟損失、降水量等數據來自各年份遂寧市水利局的水資源公報和會議文件。

2.2 研究方法

以縣域為統計單位，研究市域耕地有效灌溉率，其計算式為：

其中，n為遂寧市的區、縣總數，單位為個。

3 結果與分析

3.1 遂寧市市域有效灌溉面積總體動態變化

圖2中，2008～2018年遂寧市的耕地有效灌溉面積總體上呈現先減后增趨勢，但具體到不同年份，其耕地有效灌溉面積變化有差異(表1)。圖2表明，2008～2009年的有效灌溉面積呈現大幅度降低變化，從2008年的110340hm2到2009年減少至70861hm2，共計減少11340hm2，減少量占2009年有效灌溉總面積的56%。從2009～2011年呈現急劇上升變化，2010年、2011年的有效灌溉面積分別是81903hm2、121750hm2，共計增加50889hm2。2012年的有效灌溉面積為114661hm2，相比與2011年減少了7089hm2，較2009～2011年有所降低。從2013～2018年，遂寧市的耕地有效灌溉面積從116420hm2增加到130520hm2，共增加14100hm2，在此期間遂寧市有效灌溉面積是平穩上升的。2015年的有效灌溉面積增量較前2年放緩，為875hm2，有效灌溉面積增量占遂寧市總耕地面積的0.7%。2016年的有效灌溉面積又呈現大幅上升變化，2017～2018年有效灌溉面積的增幅與2013～2014年的增幅相差不大。總體上來看，從2008～2018年這10年來遂寧市耕地有效灌溉面積是上升的，共計增加8840hm2，增加總幅度為6.7%。其中2010～2011年、2013～2018年累計上升66748hm2，2010～2011年以及2012年累計下降57908hm2。可見，2008～2018年遂寧市的有效灌溉面積呈現波動中增加變化。

圖2 2008-2018遂寧市耕地有效灌溉面積變化

表1 2008-2018年遂寧市有效灌溉面積以及增量面積 (單位：hm2)

表1和圖3表明，遂寧市耕地有效灌溉面積增量總體也是呈一個波動起伏的趨勢。特別是2008～2013年的增量面積有著較大的差異，其增量最高為2011年的39847hm2，在2009年減少最多為7089hm2，5年共計增加14889hm2，共計減少57908hm2，減少面積約為增加面積的4倍。2008～2009年間的增量面積呈線性下降，2009～2011年的有效灌溉面積增量呈線性上升，2011～2012年又是呈線性下降的趨勢。除了2008、2009和2012年3年以外，其他年份都是正增長，同時在3年中為負增長的有效灌溉面積差值相差較大為32390hm2。除3個年份以外，遂寧市有效灌溉面積都是增加的，2015～2016年的增值有一個相對較為劇烈的變化，2014～2013年與2017～2018年的有效灌溉面積都是一個平穩的波動增長，且在這些年份的有效灌溉面積增量的差值較小，2013～2014年的差值為519hm2，2017～2018年的有效灌溉面積增量差值僅為420hm2，故自2013年以后遂寧市耕地有效灌溉面積增量是呈小幅度緩慢上升的趨勢。由此可見，市域有效灌溉面積年增量由大起大落變化趨于基本穩定。

圖3 2008～2018年遂寧市有效灌溉面積增量變化

對2008～2018遂寧市各區縣的有效灌溉面積分析發現，遂寧市各區(縣)的有效灌溉面積變化主要呈現出以下2個特點：一是2008～2018年遂寧市各區(縣)的耕地有效灌溉面積變化高度一致，都是呈現劇烈波動變化，然后再平穩變化的趨勢。2008～2011年間，除了船山區以外，其他所有區(縣)的有效灌溉面積都有很大的波動起伏，均呈現先下降再上升的趨勢。在2011～2018年期間，遂寧市所有地區的有效灌溉面積變化比較平穩，且都是呈現緩慢上升的趨勢。上升面積最大的是安居區，從2011～2018年累計增加3880hm2，其次是大英縣，有效灌溉面積累計增加2460hm2，蓬溪縣和射洪市的有效灌溉面積增加值相近，差值僅為310hm2。有效灌溉面積增加值最少的是船山區，共增加100hm2，且10年間總體變化不大。二是遂寧市各區縣的有效灌溉面積總量差別較大，這表明遂寧市各區縣之間的耕地有效灌溉面積的空間分布并不均衡。其中安居區和射洪市的有效灌溉面積最大都超過了30000hm2，分別為38280hm2與33280hm2。蓬溪縣和大英縣次之，都在25000hm2以下。船山區的有效耕地灌溉面積最小，面積僅為12670hm2，其中安居區的有效灌溉面積約為船山區的3倍。可見，域內各區、縣的耕地有效灌溉面積空間變化具有差異性。

3.2 域內區縣有效灌溉面積空間變化原因分析

遂寧市各區、縣的有效灌溉面積之間是存在著較大差異的，根據數據進行分析并用公式計算發現其主要原因是由于各區(縣)的耕地面積不同。分別對2008年以及2018年的有效灌溉面積和耕地面積進行排序，并計算出斯皮爾曼軼相關系數。根據計算公式，2008年R=0.9,2009～2010年=0.5,2011～2018年R=1,2008～2018年R的平均值為0.89。由此可見，遂寧市域內區縣有效灌溉面積差異與耕地總量差異呈現顯著正相關，耕地面積越大，有效灌溉面積越大。即耕地面積的大小在很大程度上對有效灌溉面積的大小具有決定性作用。

表2 遂寧市各區縣有效灌溉積及耕地面積排序

3.3 市域耕地有效灌溉率的時空變化分析

3.3.1 遂寧市有效灌溉率的時間動態變化 時間維度上，遂寧市耕地有效灌溉率(圖4)在2008～2018年整體上呈現出劇烈波動起伏的趨勢，但是針對不同的年份有效灌溉率的變化也存在明顯的差異，10年間耕地有效灌溉率的變化范圍為46%-79%。2008～2011年的有效灌溉率是呈先劇烈下降再快速上升的變化趨勢，最高值2011年為79%，最低值2009 年為46%，有效灌溉率提高了大約33%。從2011～2015年間遂寧市耕地有效灌溉率呈現先平穩波動再劇烈下降的趨勢，前3年的有效灌溉率在76%左右平緩變化，且保持了較高的灌溉效率。2014年的耕地有效灌溉率出現急劇下降，截至2015年有效灌溉率下降了32%，是有效灌溉率下降幅度最大的一年。2015～2018年遂寧市的有效灌溉率變化不大，平均值為49%，有效灌溉率低。遂寧市的耕地有效灌溉率與耕地面積的大小并不完全一致。

圖4 2008～2018年遂寧市耕地有效灌溉率時間變化

3.3.2 遂寧市有效灌溉率的空間動態變化 利用自然段點法對市域各區縣2008、2013、2018年的耕地有效灌溉率進行分級(圖5)發現，在空間維度上，遂寧市耕地有效灌溉率呈現出“西高東低”的整體空間分布特征。2008年遂寧市有效灌溉率的范圍為49%～95%，平均值為73%。全市高值區在西北部的射洪市與大英縣，中部的船山區，其中大英縣的有效灌溉率高達95%，中值區在西南部的安居區，低值區為西部蓬溪縣為49%，最高值大英縣與最低值蓬溪縣的有效灌溉率差值為46%。與2009年相比，2013年遂寧市有效灌溉率整體上有一個小幅度上升的趨勢，耕地有效灌溉率的范圍為60%～79%，平均值為75%。局部來看高值區除射洪市和大英縣外還包括安居區，船山區從高值區變為中值區，低值區仍為蓬溪縣。在高值區內，大英縣的有效灌溉率下降了8%，在低值區內蓬溪縣的有效灌溉率上升了10%。與2013年相比，2018年遂寧市耕地有效灌溉率的范圍為40%～61%，平均值為48%，有效灌溉率在整體上呈現出緩慢下降的趨勢，有效灌溉率的范圍為40%～61%，平均值為48%，為3年中有效灌溉率最低的1年。高值區在大英縣和安居區，中值區為射洪市和船山區，低值區仍為蓬溪縣。

圖5 2008、2013和2018年市域耕地有效灌溉率的空間格局對比

3.4 遂寧市耕地有效灌溉率動態變化原因分析

3.4.1 遂寧市有效灌溉率時間變化原因分析 圖4表明，遂寧市2009年與2015年2年的耕地總有效灌溉效率是下降的。導致有效灌溉率降低的因素有很多，不同時間有效灌溉率變化的原因也不相同，遂寧市2009年有效耕地灌溉面積減少主要是由于旱災所造成的。2015年有效灌溉率下降的原因主要是耕地大面積擴大，灌溉水利工程滯后。遂寧市2008～2014年年末實有耕地面積平均值為154261.14hm2，最高值不超過154540hm2，而到2015年遂寧市耕地面積為270815hm2，較2014年耕地面積共計擴大116642hm2。遂寧市十三五規劃第四節加快推進農業現代化中要求要建設一個跨區域集中連片、規模較大的農業產業基地，還鼓勵農民通過種糧大規模補貼等政策來擴大耕地面積。雖然這種政策使得遂寧市的耕地面積迅速擴張、有利于促進遂寧市農業大規模產業化發展，但是由于土地分布零散，農業基礎條件和水利設施差，配套不完備等問題，大部分新增耕地無法得到可靠的灌溉水源。2009～2014年期間遂寧市有效灌溉率是先上升后保持了較高的有效灌溉率，有效灌溉率的平均值為71%，為高有效灌溉率。主要是由于遂寧市政府對農業發展總體方向的調整和建設高標準農田產業化規劃的影響，大力實施現代農業“五大攻堅行動”增加對農業農村的投入[14]，系統修建和完善鄉村小農水利工程。2011年，遂寧市耕地有效灌溉面積增加39847hm2，年均有效灌溉面積增加12195hm2，為遂寧市耕地有效灌溉率的提高做出了重要貢獻。遂寧市農業水利基礎設施建設欠缺，基礎薄弱[15]。遂寧市現有的大部分水利設施修建于50～70年代，其中大部分為自流式引水。溝渠建設年代悠久、年久失修，缺乏相應的渠系配套設施；骨干水利工程偏少，大小水利工程空間分布不均，許多引水工程需要遠距離調水難以解決灌區缺水的問題，水資源短缺，抗旱性弱；灌溉效率低下、農民只用不管，在溝渠里隨意堆放秸稈和廢物，素質低且意識落后，導致區內部分水利溝渠供水功能降低甚至喪失。這些也是導致近幾年遂寧市耕地有效灌溉率得不到較大的提高的主要原因。

3.4.2 遂寧市有效灌溉率空間分布特征與變化原因分析 遂寧市耕地有效灌溉率在空間上呈現出“西高東低”的整體分布格局，但是在不同的年份不同的區縣有不同的變化規律。低值區：在遂寧市5個區縣中蓬溪縣的有效灌溉率常年是處于50%以下，也是五個區縣中唯一一個低值區，這主要與蓬溪縣旱澇災害頻發有關。蓬溪縣是遂寧市重要的季風水田農業作物區之一，但降水年際年內變率大，春、夏伏旱時有發生，特別是夏旱頻繁多發，是遂寧市中高等干旱區。這導致農業得不到穩定的灌溉用水，嚴重影響糧食產量，境內常年降水量為919.4mm，最多年為1288.7mm，最少年為521.5mm，2013年和2018年蓬溪縣都出現了不同程度的洪澇災情。雖然蓬溪屬于涪江的源頭區域，但是北部和南部許多地區河流水庫少，水資源相對缺乏。目前許多農田水利工程只建不管，淤積嚴重，但是“靠天吃飯”的問題沒有得到根本的解決。高值區：遂寧市有效灌溉率高值區主要由遂寧市西北部向東南部演化。大英縣最為穩定，射洪市與安居區在部分年份有效灌溉率下降成為中值區，船山區的波動最大由高值變為向中值轉化，主要原因是由于船山區主城城市建設、第二產業與第三產業的發展導致耕地面積減少，耕地規模小。大英縣和射洪市分布著是遂寧市最重要的糧食產區，大力推進“一環兩區七帶”現代農業產業的綜合發展，打造龍頭產業和品牌，建設精致特色丘陵產業園區[16]。區委政府高度重視，將解決本區農業灌溉和水利工程建設問題納入了政府發展戰略。截至2019年，遂寧市機電灌溉面積達到77632hm2，2011年機電灌溉面積為62709hm2，累計擴大17923hm2。政府的高度重視及資金投入是區縣有效灌溉面率穩定上升的最主要原因。這些水利工程設施和農田水利建設增強了遂寧市的農業灌蓄水能力與抗旱減災的能力，在很大程度上為耕地有效灌溉率的提高做出了重要貢獻。由于部分年份降水較多，相應有效灌溉面積會降低，耕地有效灌溉率也會下降。

4 結論與建議

4.1 結論

從整體上來看，2008～2018年間遂寧市有效灌溉面積呈現的是先減少，然后增加的趨勢，從2008～2012年累計減少了57908hm2，2010～2018年間有效灌溉面積累計增加66748hm2。遂寧市的有效灌溉面積的空間分布是不均衡的，各區縣的有效耕地灌溉面積差異較大。除了船山區以外，2008～2018年遂寧市各區縣的有效灌溉面積都是呈現波動變化，再平穩上升的趨勢。2008～2018年遂寧市耕地有效灌面積時空變化的原因是多種因素綜合作用的結果，且遂寧市耕地有效灌溉面積與耕地面積呈現出強烈的相關性。時間維度上，遂寧市耕地有效灌溉率(圖4)在2008～2018年整體上呈現出劇烈波動起伏的趨勢，但是針對不同的年份有效灌溉率的變化也存在明顯的差異，十年間耕地有效灌溉率的變化范圍為46%～79%。在空間維度上，遂寧市耕地有效灌溉率呈現出“西高東低”的整體空間分布特征。2008～2011年遂寧市耕地有效灌溉率與有效灌溉面積的變化趨勢基本保持一致，自2011年以后有效灌溉率并未隨著有效灌溉面積的上升而持續上升，而是呈現出總體下降的趨勢，說明近幾年遂寧市耕地有效灌溉率沒有得到有效提升。2008～2018年間導致遂寧市耕地有效灌面積與有效灌溉率下降的原因有很多，其主要原因是由于旱澇頻發、水利設施年代久遠老化、渠系配套差，淤積垮漏嚴重、農民意識落后。針對遂寧市耕地有效灌溉率降低的現象，如何提高耕地有效灌溉面積，提升有效灌溉率，針對不同的減少原因而采取相應的解決對策，使其達到效率最高，減少面積最低這是值得思考的問題。

4.2 建議

4.2.1 建立預警系統增強有效灌溉面積變化預警能力 影響遂寧市耕地有效灌溉面積減少的最主要因素是遂寧市屬于亞熱帶季風氣候區，降水時空分布不均，旱澇災害頻發。因此，氣象部門要綜合利用天氣、氣候、農業氣象、人工氣象修改等多軌道業務產品，充分利用先進科學的測量技術進行氣象監測，加強預報咨詢和區域聯合防御，努力提高氣候趨勢預報的準確性，提高氣象災害的預警能力。

4.2.2 加大投入，科學謀劃農田水利建設 各區縣要突出重點工作、增加前瞻性思考和對農田水利的總體規劃。科學建構規劃體系，統籌納入國家水網工程建設、成渝現代特色農業帶建設、鄉村振興戰略、新農村建設等全局性謀劃。加強各項水利工程建設的力度，實性水利持續建設與灌溉區現代化改造，加強對灌溉工程和農田水利設施的管理、控制力度，定期檢查和維修灌渠，穩步提高耕地有效灌溉面積、提升有效灌溉率。

4.2.3 增強農業種植結構調整和有效灌溉農田規劃建設能力 遂寧市干旱風險性高，尤其是安居區和蓬溪縣中東部的風險水平基本上是高風險的。因此，這兩個地區應特別加強防旱工作的開展。在發展現代化綠色農業和建設高水平農田的過程中，需要應該因地制宜選擇合適的作物，如谷物、水果和莖類作物或者發展林業和畜牧業。我們還需要繼續堅持走綠色發展、特色發展、市場導向、創新驅動發展道路，提高農產業的集中化和專門化程度。因地制宜實現可持續發展，大力挖掘發展特色農業的潛力。