水資源利用視角下邯鄲市農作物種植結構調整研究

崔 碩，張國梅，楊祎娜，朱澤浩，劉 萌，董海榮

（河北農業大學 經濟管理學院，河北 保定 071000）

農作物種植結構是自然條件、傳統習慣以及需求結構三方長期作用的結果，具有一定的穩定性。在特定地區條件影響下，不同農作物種植結構下作物單位產出需水量存在明顯差異，從而導致其對水資源的消耗也有很大差異。在農業用水有限的情況下，通過調整作物種植結構，不僅可以提高灌溉水的利用效益，發揮作物水分生態適應性，也可以在一定程度上保證農業總產出的穩態增長[1]。同時，作物種植結構的調整也是在現有的科技水平下，不通過重大工程建設就可以直接實現農業節水的一種方法，且具有見效快、成本低的優勢[2]。

邯鄲市地處冀南黑龍港流域，是冀南地區重要的農業生產區之一，長期以來水資源匱乏，一直制約著該地區農業種植業的發展。一方面,邯鄲市農業耗水巨大，邯鄲市常年農業用水量在12億m3～13億m3左右，農業用水常年占據全市用水量的2/3以上；另一方面,邯鄲市農業缺水問題也十分突出，該地區常年地表水資源僅為2億m3～3億m3[3]，地表水資源量難以滿足龐大的農業用水需求，不得不依靠開采地下水進行補充。隨著區域農業用水短缺加劇，該地區在農業節水工程技術方面進行了許多嘗試。基于上述背景，以邯鄲市農業種植業為研究對象,利用《河北省農村統計年鑒》《邯鄲市統計年鑒》《邯鄲市氣候公報》《邯鄲市水資源公報》《河北省水資源公報》等統計數據，在水資源利用視角下對邯鄲市農業種植結構調整優化進行了研究，以期推動區域農業節水和可持續發展。

1 邯鄲市水資源概況

1.1 氣候水文條件

邯鄲市地處暖溫帶大陸性半濕潤季風氣候區，夏季雨熱同期、冬季干冷同季。如圖1所示，對邯鄲市多年降水變化進行分析結果發現，該地區年際降水量并不穩定，降水充沛年份最高可以達到756 mm，而降水稀缺年份降水量可以低至355 mm，年際降水差異巨大。從旱澇情況來看，該地區多數年份降水量經常偏低于平均降水線510.5 mm，這意味著該地區多數年份處于降水偏枯年狀況。此外，根據2001—2020年邯鄲市降水均值數據和水資源均值數據，可以計算出該地區多年降水轉化為地表水資源、地下水資源的轉換率僅為16%，遠低于全國45%的水資源轉化率水平，這說明該地區不僅常年降水量偏少，且地表水蒸發量偏高，水資源難以存續，更是加劇了該地區水資源短缺問題。

圖1 邯鄲市2001-2020年降水變化統計

邯鄲市轄區內的河流均屬于海河流域，分屬于漳衛南運河系、子牙河系、黑龍港水系、馬頰河系等4個河系。主要行洪河道有7條，包括：漳河、衛河、衛運河、滏陽河、支漳河分洪道、洺河、留壘河；主要平原除澇河道有3條，包括：支漳河（慣稱老漳河）、老沙河、馬頰河。其中漳河、阜陽河在該地區農業生產灌溉過程中起到了重要作用。

1.2 水資源現狀

如表1所示，邯鄲市2020年地表水資源量為2.37億m3，與2019年相比增加0.23億m3，與多年均值相比少0.92億m3。2020年邯鄲市的地下水資源量為12.45億m3，比2019年地下水資源總量多4.39億m3，比多年均值水平多3.02億m3。2020年全市水資源總量為12.29億m3（全市地下水與地表水重復計算水量2.53億m3）。比2019年多4.56億m3，比多年平均值多2.06億m3。2020年邯鄲市產水系數為0.17，略高于往年均值。2020年邯鄲市產水模數為10.20萬m3·km-2，高于往年均值1.72萬m3·km-2?？傮w來看，邯鄲市2020年水資源量與往年水資源量相比處于相對充沛年份。

表1 2015—2020邯鄲市水資源量統計

從水資源多年變化情況來看，隨著邯鄲市地下水超采綜合治理政策的有效落實，2015—2020年間邯鄲市地下水資源量大幅增加，而地表水資源總量也在2010—2018年間有所增加。但多年來該地區地表水資源量不足水資源總量的1/3，地下水資源的可持續發展面臨嚴峻挑戰。在人均水資源占有方面，2020年邯鄲市人均水資源占有量僅為192 m3，相當于河北省人均水平的60%，全國水平的9%[5]，水資源的不足正嚴重困擾著該地區生產發展。

1.3 農業用水

邯鄲市是河北南部重要的糧食、蔬菜生產基地之一，其種植結構中，小麥、玉米、蔬菜等高耗水作物占比突出，這給該地區水資源造成了沉重壓力。2020年全市總供水量19.04億m3，其中農業用水量為12.48億m3，占全市用水總量的66.54%，農業用水消耗巨大。雖然受季節性休耕政策、農業節水技術普及的影響，該地區的農業用水量總體呈下降趨勢，但是當前邯鄲市農業用水形勢依然不容樂觀。此外，由于該地區地表水資源難以滿足農業用水需求，為了滿足農業的發展需要，不得不依靠超采地下水來解決農業用水缺口問題，從而引發東部平原縣區地下水位持續下降，造成地面沉陷，機井報廢問題時有發生，農業供水矛盾更加突出。

2 種植業發展情況與農作物需水分析

2.1 種植業發展狀況

邯鄲市是冀南地區重要的農業生產區之一，素有“北方糧倉”“冀南棉?！薄熬┙虿藞@”的美譽。從表2統計數據來看，邯鄲市糧食、蔬菜、油料3大類作物常年播種面積均占全省糧油、蔬菜作物播種面積的10%左右，棉花常年播種面積更是占省內棉花播種面積的1/5左右，邯鄲市農業種植業在河北省種植業地位可見一斑。對邯鄲市2000—2020年糧棉油播種面積具體情況變化進行分析，如圖2所示，該地區糧食作物生產一直占據主導地位，且歷年種植面積變化水平不大；棉花、油料、蔬菜作物歷年播種面積占比不高且呈下降趨勢，20年間下降幅度高達50%以上，這與當前省內棉花、油料作物種植面積變化水平基本保持一致。

表2 邯鄲市歷年糧棉油、蔬菜播種面積省內占比統計

圖2 邯鄲市2000—2020年糧食、棉花、油料、蔬菜作物播種面積變化

邯鄲市2020年糧食、棉花、油料、蔬菜作物播種面積比重分別為80.4%、4.7%、3.9%、10.2%。糧食作物中，夏收糧、秋收糧分別占比全市糧食作物播種面積的44.9%、55.1%。其中，夏收糧均為冬小麥，秋收糧中，以玉米播種面積最大，占比84.3%。其次是谷子、薯類、豆類（大豆、綠豆）、稻谷和高粱，分別占秋收糧播種面積比重的6.2%、1.8%、1.4%、0.2%、0.1%。油料作物中，播種面積大小依次為花生、油菜籽、芝麻，分別占油料作物播種面積的69.2%、24.7%、1.6%。由此可知，現狀條件下，邯鄲市農業種植以糧食作物為主，其主要種植農作物為冬小麥、夏玉米，其占總作物播種面積比重為76.0%；其次是蔬菜瓜類，占總作物播種面積的10.7%；而谷子、高粱等節水作物播種面積相對較少，僅占總農作物播種面積的6.7%。

2.2 農作物經濟效益分析

結合地區農產品成本收益統計數據筆者發現：邯鄲市播種面積較大的5種糧棉油類作物按照單位產值從大到小排序，依次為花生、棉花、谷子、玉米和小麥，其單位產值分別為31 110、24 568、23 131、17 101和16 715元·hm-2。此外，不同農作物的生產成本也有很大的差別，其中棉花的生產成本最高，為34 045元·hm-2；玉米的生產成本最低，為11 478元·hm-2?？鄢a成本后，花生單位利潤最高，為11 915元·hm-2；谷子單位利潤次之，為10 215元·hm-2；其他如玉米單位利潤為5 726元·hm-2、小麥單位利潤為5 237元·hm-2；棉花由于生產成本過高，導致單位利潤為負值。比較谷子、小麥和玉米3種糧食作物收益結果發現，谷子單位利潤是玉米的1.78倍，是小麥的1.95倍，谷子的經濟收益十分可觀。

2.3 農作物需水分析

當前邯鄲市種植面積較大的作物分別為冬小麥、玉米、蔬菜以及棉花。同時，這4種作物也是需水量比較大的作物，這4種作物的全生長期需水量分別在3 900～6 000 m3·hm-2、3 000～4 500 m3·hm-2、3 300～8 250 m3·hm-2和4 500～6 750 m3·hm-2，而種植面積相對較少的谷子生長期需水量卻僅為2 400～3 000 m3·hm-2[9]。

2.3.1 高耗水作物需水分析 結合表3數據，對邯鄲市種植的冬小麥、玉米、蔬菜瓜類以及棉花等高耗水作物進行需水分析可以發現以下問題：第一，冬小麥的生長期處于降雨量偏少的月份，為了保證其產量必須灌溉，因此小麥就成了農業灌溉用水的大戶；第二，夏玉米的播種面積僅次于冬小麥，其生長期雖是該地區的雨水充沛月份，但該地區經常會出現伏旱現象，此時玉米也需要灌溉；第三，該地區蔬菜瓜類種植也是需水大戶，雖然夏季自然降水可以補充蔬菜生育期所需水分，但大部分時間依然需要進行灌溉；第四，棉花一般4月份播種。在足墑播種的情況下，4—6月份為現蕾開花期，所需水分不是很多，但遇到伏旱的情況，必須灌溉補水以保證棉花抽蕾。比較這4種作物的生育期耗水量情況和生育期的降水情況可看出，雖然蔬菜瓜類、棉花單位需水量更多，但由于冬小麥、夏玉米在種植面積方面的絕對優勢，導致冬小麥、夏玉米的灌溉用水量反而要高于蔬菜、瓜類以及棉花。為了節約水資源，優化邯鄲地區農業種植結構，勢必需要對冬小麥、夏玉米種植面積進行縮減調整。

表3 邯鄲市主要作物生長期多年平均需水量平衡統計表

2.3.2 低耗水作物需水分析 對邯鄲市種植的以谷子為代表的旱作雨養作物進行需水分析結果發現，谷子具有極強的耐旱性，在相同缺水環境下，谷子相比小麥、玉米更加耐旱。結合谷子生長期需水與生長期內降水情況來看，該地區春季少雨缺水，利于谷子出苗后扎根；夏季雨量集中，利于谷子孕穗期的營養生長和生殖生長，并能滿足其對水分的大量需要；秋季干燥少雨，利于谷子灌漿。由此看來，在大部分情況下，谷子種植對灌溉需求并不高，可以完全依靠自然降水，且谷子的生長特性與當地的降水特點完美契合，所以在邯鄲市種植業結構優化過程中，提高谷子的種植面積是一個不錯的選擇。

3 邯鄲市農業種植結構調整分析

邯鄲市作為農業用水大市，水資源較為匱乏且農業灌溉用水需求量大，但其種植業生產卻以高耗水、低效益特性[11]的冬小麥和夏玉米為主，因此需要調整冬小麥、夏玉米的種植面積。但是在種植業結構調整的過程中，不僅需要考慮經濟效益、生態效益，還需要考慮保障人民糧食安全這一社會前提。糧食安全的國際標準是年人均糧食至少400 kg以上，其中，主糧小麥200 kg、玉米150 kg、雜糧薯類50 kg[12]。以此糧食安全標準和邯鄲市糧食產量及人口現狀可以估算出邯鄲市必需的作物種植面積。

3.1 計算方式

式中，總目標糧食安全產量是指在滿足糧食安全自給標準（年人均400 kg糧食需求）所必需的最低糧食安全產量；目標作物產量，是指在滿足糧食安全自給目標產量下，各類農作物所必需的最低完成產量，其中小麥比例為50%，玉米為37.5%，雜糧薯類為12.5%；目標作物種植面積，是指在達到糧食安全自己標準下，目標作物產量所對應的目標作物的種植面積；可調整種植面積，是指在達到糧食安全自給目標下作物種植面積與實際現狀年作物種植面積的差值。

3.2 結果與分析

根據第七次全國人口普查數據顯示，邯鄲市常住人口為941.4萬人，則至少需要保證376.56萬t糧食產量，其中小麥、玉米分別需要保證188.28萬t、141.21萬t以上就可以達到糧食安全的標準。結合此安全標準及2020年邯鄲市冬小麥、玉米的單產數據即可估算出糧食安全標準前提下的冬小麥、玉米最低播種面積分別為27.15萬hm2、19.69萬hm2。但是如表4數據所示，2020年邯鄲市冬小麥、玉米實際播種面積為34.85萬hm2、38.63萬hm2，小麥、玉米面積差值為7.7萬hm2、18.94萬hm2，實際小麥、玉米種植面積與目標種植面積差距明顯，這說明邯鄲市農業節水前景十分可觀。

表4 2020年邯鄲市全市冬小麥、玉米種植情況

此外，邯鄲市作為河北省主要的糧食生產區之一，其糧食安全除了滿足自給，還需承擔河北省糧食安全任務目標[13]（保障小麥生產功能區35.2萬hm2，玉米生產功能區31.93萬hm2）。因此，在考慮承擔河北省糧食安全任務目標情況下，邯鄲市實際可調整的農作物種植面積合計約為6.7萬hm2（主要為夏玉米種植調整面積）。這多出來的可調整種植面積應當結合其在河北省糧食生產中承擔的任務目標，在保障任務目標完成的情況下，適度增加旱作物種植面積。若將此調整面積發展種植為以谷子為代表的旱作雨養作物，以河北省農業灌溉用水定額結合邯鄲市灌溉分區情況（如表5所示）[14]，在一般降水年份（P=50%）下至少可以節省灌溉用水1 507.5萬m3，在降水偏枯年份（P=75%）可以節省灌溉用水1 594.6萬m3，節水效果十分明顯。

表5 大田作物基本灌溉用水定額（通用值）

4 對策與建議

第一，強化政策的導向作用。邯鄲市水資源匱乏，卻是冀南重要的糧食生產區之一，在為國家承擔著重要的糧食生產重任的同時，也承受著資源環境壓力。邯鄲市多產糧食則勢必會加重地下水抽采，水資源形勢也會勢必越發緊張。所以要堅定不移地推行地下水超采治理工作，持續推進季節性休耕政策和旱作雨養項目的實施，加大對節水品種和節水技術推廣和采納的支持力度。在地下水超采治理區，積極引導推動高效節水灌溉農田建設，并有序增加優質耐旱作物（如谷子）種植面積，形成以水定產、以水定種的以水資源承載力相匹配的地區農業種植結構體系，為解決地區糧食安全與水資源之間的矛盾提供有效方案。

第二，發揮區域優勢，推進以谷子為特色的旱作特色產業發展。谷子是一種抗旱耐瘠薄、水分利用率比較高的作物，其產品具有藥食同源、健康營養的特性，人們對其消費需求日益增加。加之近年來隨著谷子育種技術發展和精簡化栽培技術的推廣應用，谷子產量水平得到很大提升，農戶種植熱情日益高漲。在邯鄲這樣一個具有濃厚的“粟文化”積淀的區域發展谷子產業，不僅能夠實現農業節水的目標，對國家糧食安全也具有重要的補充作用。因此，要積極推動優質谷子品種種植生產，充分發揮邯鄲谷子種植的地區優勢、文化優勢，打造從生產加工到銷售的“一條龍”式產業鏈，進而提高谷子的種植綜合效益與收入，從而引導農民主動參與以谷子為代表的旱作特色產業發展。

第三，做好宣傳，正確引導農戶合理行為選擇。農戶是作物生產最終的決策者和行動者，正確引導農戶行為是農村發展工作者和農業推廣工作人員的重要職責。根據國家及省、市、縣各級農業部門對種植業結構調整的政策安排、區域農業資源形勢等，通過各種培訓和媒介途徑，做好針對農戶的宣傳教育工作至關重要。因此，要積極構建好與維護好各級農業推廣體系、加強農業推廣隊伍科學化建設，有效推動農戶宣傳教育工作展開，為促進該地區農田高效灌溉建設與農業種植結構優化、發展旱作雨養農業提供有效技術支持與服務。

總之，農業種植結構的調整是一個長期的、不斷調整的動態過程，而不是一蹴而就的。在種植結構調整的過程中，要堅持實事求是、因地制宜的原則，結合當地具體情況有創造性地開展工作。