許朗+胡莉紅

摘要：當前，我國井灌區(qū)面臨著地下水位下降、灌溉用水效率低下的困境。通過對河南省滑縣、山東省巨野縣農戶進行調研，對獲得的調研數據進行分析，使用超越對數隨機前沿生產函數測算玉米農業(yè)技術效率，使用偏要素生產率模型測算農戶的玉米灌溉用水效率，使用Tobit回歸模型分析不同農戶玉米灌溉用水效率差異的影響因素。結果表明：井灌區(qū)農戶的玉米灌溉用水效率均值為0.543，其中畦田的寬度、畦田的土地平整度、是否使用地埋管道等節(jié)水設施、農戶對水資源稀缺的認知程度等對灌溉用水效率有顯著影響。針對提高井灌區(qū)灌溉用水效率，提出了對應的政策建議。

關鍵詞：井灌區(qū)；灌溉用水效率；節(jié)水灌溉；河南省滑縣；山東省巨野縣

中圖分類號： S274；F407.9文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2017）10-0296-04

華北平原是我國重要的糧食生產基地，黃淮海3條流域澆灌著全國超過1/3的耕地，但是人均水資源量僅占全國人均水資源量的1/6。由于地下水超采、地表水分布不均，華北平原面臨水資源短缺的困境。有研究表明，華北平原超過 1/2 的面積處于深層漏斗或淺層漏斗區(qū)。2016年中央一號文件《中共中央國務院關于落實發(fā)展新理念加快農業(yè)現(xiàn)代化實現(xiàn)全面小康目標的若干意見》提出，到2020年農田有效灌溉面積達到6 667萬hm2以上，農田灌溉水有效利用系數提高到0.55以上，加快重大水利工程建設，并且對農業(yè)用水效率等方面提出了更高的要求。為幫助華北平原走出農業(yè)用水效率低下、農業(yè)用水短缺的困境，本研究擬通過對河南省滑縣、山東省巨野縣玉米的灌溉用水效率的影響因素進行分析，運用超越對數隨機前沿生產函數測算出玉米的農業(yè)技術效率，再使用偏要素生產率模型測算出玉米的灌溉用水效率，通過Tobit模型分析影響農戶效率差異的因素，從科學的角度為提高農戶灌溉用水效率提出對策建議，以期為井灌區(qū)玉米的科學灌溉提供參考。

在井灌區(qū)農業(yè)用水方面，已有一些國內外學者作了相關研究。井灌區(qū)地下水位在農業(yè)開采量1.01億m3的基礎上分別增加-14%、-29%、29%的情況下，地下水埋深分別上升0.33、0.64、-0.45 m，表明減少農業(yè)用水量是遏制地下水水位持續(xù)下降的有效措施[1]。王昕等通過對華北平原純井灌區(qū)山東省桓臺縣農戶進行調研，發(fā)現(xiàn)通過制定節(jié)水高產灌溉制度，確定科學的灌水量，推廣節(jié)水技術，可以使山東省桓臺縣每年減少灌溉用水量5 m3/hm2，減少無效水分蒸發(fā)量 120 m3/hm2，達到節(jié)水的目的[2]。趙勇等對320戶井灌區(qū)的農戶灌水定額進行統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)農戶之間灌水定額差異很大[3]。李國正等通過C-D隨機前沿生產函數測算，得出井灌區(qū)農田灌溉系數為0.7左右，較國內發(fā)達地區(qū)和國外低20%～30%，糧食作物的水分生產率為1.3 kg/m3，世界中等發(fā)達國家作物水分生產率為1.5 kg/m3[4]。曹建民等運用258個村的數據研究表明，近10年井灌區(qū)農村地下水水位呈現(xiàn)下降趨勢，其中黃河、海河流域最為嚴重，井灌區(qū)農業(yè)灌溉、深水機井比例的增加會加速水位的下降，農村工業(yè)用水需求的增加也加速了地下水位的下降[5]。王曉磊等通過對石家莊井灌區(qū)農戶進行調研，從農戶灌溉行為分析了農戶的節(jié)水潛力，得出農戶在正常年下，單位面積可以節(jié)約灌溉量 204.1 mm，井灌區(qū)具有巨大的節(jié)水潛力[6]。馮保清等對2007—2012年全國純井灌區(qū)5種灌溉類型建立了灌溉水有效利用系數模型，結果表明，微灌、噴灌灌溉面積占比對灌溉水有效利用系數的影響程度最大[7]。在農業(yè)用水效率方面，國內外一些學者已經作過一些研究。Omezzine等從投入角度利用基于C-D生產函數形式的隨機前沿分析方法考察了節(jié)水技術措施對灌溉用水效率的積極作用[8]；Karagiannis等通過對50個農戶的截面數據，利用超越對數隨機前沿生產函數方法分析了具體因素對灌溉用水效率的影響[9]。在國內相關研究方面，王曉娟等利用超越對數生產函數、C-D生產函數形式對水資源的利用效率進行實證分析[10-11]。目前，在井灌區(qū)農戶節(jié)水潛力、農戶用水量差異方面已經有一些學者作了研究與探索，但對井灌區(qū)農戶灌溉用水效率的影響因素的研究還比較缺乏，華北平原井灌區(qū)為人均水資源量極度匱乏的地區(qū)，且農業(yè)用水占總用水量的2/3，對華北平原農戶灌溉用水效率進行測算及影響因素分析是極其必要的。

1研究區(qū)概況和數據來源

1.1研究區(qū)概況

研究數據來自筆者所在課題組2016年7月對黃河流經的華北平原的農戶進行的實地調研。本研究采用河南省滑縣和山東省巨野縣的數據進行研究。

滑縣位于豫北平原，地理位置為114°23′～114°59′E、35°12′～35°47′N，東臨河南省濮陽市，北臨河南省鶴壁市?？h、河南省安陽市內黃縣，西與河南省新鄉(xiāng)市延津縣相連，南與河南省新鄉(xiāng)市長垣縣、封丘縣接壤，滑縣轄10鎮(zhèn)，全縣面積 1 814 km2，耕地面積11.4萬hm2?；h全縣節(jié)水灌溉面積占40.1%，水澆地占99%以上；有1 019個行政村，農業(yè)人口占總人口的92%；農民人均耕地面積0.113 hm2?；h是傳統(tǒng)的農業(yè)大縣，農業(yè)灌溉完全依靠地下水，井深50～70 m。氣候濕潤，降水量較充沛，平均氣溫13.7 ℃，平均降水量 634.3 mm，適宜種植小麥、玉米、大豆、花生、棉花等農作物。

巨野縣位于中國山東菏澤，北臨鄆縣，西南與定陶縣、成武縣接壤，東臨濟寧。巨野縣水資源總量3.76億m3，可利用地表水1.3億m3，可利用地下水2.47億m3，巨野縣人均水資源儲量413.1 m3。巨野縣的農田水利設施建設受益于小型農田水利建設重點縣項目，大部分設施是近幾年新建的，農業(yè)灌溉情況良好。巨野縣現(xiàn)有約9.73萬hm2耕地，主要種植玉米、小麥，還有部分種植大蒜、辣椒、棉花等。巨野縣境內流域眾多，水資源充沛，井深30 m左右，是全國平原綠化達標示范縣之一。endprint

1.2研究區(qū)水費構成分析

調研區(qū)域灌溉費用的收取標準由各個村集體自行制定，根據各村集體的特點可以自行進行調整。根據對滑縣、巨野縣的調研發(fā)現(xiàn)，灌溉費用的收取主要有2種形式：（1）在滑縣主要是收取灌溉提水費，全縣以收取電費為主，提水消耗的電量與地下水埋深、水泵的功率、提水量有直接的關系；（2）巨野縣灌溉費用的收取主要分為2種形式，在實行世行三期和小農水建設的地區(qū)，大多數村集體收取的灌溉費用包括提水費、管水員的務工費用；巨野縣主要采取“地下水保收，河水補源”的做法。巨野縣收取10元/（人·年）的黃河水資源費用（即使灌溉水源不是黃河水的村鎮(zhèn)也要收取黃河水資源費，因為黃河水起到補給地下水的作用，使用地下水的同時間接使用了黃河水），灌溉費用中電費占1/3以上。

1.3數據來源和調查方法

具體調研地點位于華北平原的河南省滑縣、山東省巨野縣。之所以選擇這2個地點，是因為滑縣是純井灌區(qū)，巨野縣則采取“井灌保收，河水補源”的做法。選取這2個地點研究井灌區(qū)的農業(yè)用水灌溉情況具有代表性?；h選擇道口鎮(zhèn)、白道口鎮(zhèn)、留固鎮(zhèn)、王莊鎮(zhèn)、萬古鎮(zhèn)、牛屯鎮(zhèn)、棗村鄉(xiāng)、趙營鄉(xiāng)、半坡店鄉(xiāng)等9個鄉(xiāng)（鎮(zhèn)），巨野縣選取大義鎮(zhèn)、章縫鎮(zhèn)、柳林鎮(zhèn)3個鎮(zhèn)，采取分層抽樣、隨機抽樣的方法在每個鎮(zhèn)（鄉(xiāng)）選取 2～3個村進行入戶調研，同時對村干部進行訪談，共抽取28個行政村，發(fā)放300份問卷，收回有效問卷289份，其中滑縣199份，巨野縣90份，有效問卷率達96%。

1.4樣本農戶的基本特征

由表1可以看出，樣本農戶具有2個基本特征。（1）調研數據中農業(yè)收入占家庭總收入的50%以下的僅有 40.83%，遠遠低于許朗等研究中的數值，是因為本調研數據中含有129戶大戶，大戶經營糧食作物面積較大，農業(yè)收入是家庭的主要收入來源[12]；去除129戶大戶，對160戶農戶進行統(tǒng)計可以得出，54.4%農戶農業(yè)收入占家庭總收入的比例低于30%，72.5%的農戶農業(yè)收入占比低于50.00%，該數值仍低于許朗等的研究[12]，可能是因為滑縣、巨野是傳統(tǒng)的農業(yè)大縣。盡管如此，仍可以看出，對于普通農戶，農業(yè)收入不是家庭收入的主要來源。（2）調研結果顯示，50歲以上的農戶占50.86%，這個結論低于其他學者的結果[3]，可能與滑縣是農業(yè)大縣有關。調研的農戶受教育年限在9年以下的占73.36%，該結果略低于其他學者的研究結果，可能與調研數據中包含129戶大戶有關。因為大戶的文化水平普遍較高，這與滑縣農業(yè)技術推廣中心在篩選新型農民的過程中將文化教育作為參考標準也有一定關系。

2模型設定和變量選擇

2.1模型設定和方法的選取

2.1.1技術效率模型技術效率的模型如下：

lnyi=β0+β1lnwi+β2ln（x1）i+β3ln（x2）i+1/2β4（lnwi）2+β5ln（x1）ilnwi+β6ln（x2）ilnwi+1/2β7[ln（x1）i]2+β8ln（x1）iln（x2）i+1/2β9[ln（x2）i]2+υi+ui。[JY]（1）

式中：i為農戶的序號；y為單位面積農產品的產量，kg/hm2；w為單位面積的灌溉用水量，m3/hm2；x1為單位面積的資本投入，包括種子、化肥、農藥、雇工的費用和機械費用，元/hm2；x2為單位面積的勞動力投入情況，工/hm2；vi為隨機誤差項，表示農戶控制不了的因素；ui為非負隨機誤差項，代表生產中的技術無效，即樣本單元的產出與生產可能性邊界的距離。

2.1.2偏要素生產率模型偏要素生產率模型：

[JZ（]IEi=exp[（-ξi±[KF（]ξ2-2β4[KF）]ui]/β4。[JZ）][JY]（2）

式中：i為農戶的序號；IE為灌溉用水效率；ξi的表達式：

[JZ（]ξi=[SX（]lnyilnwi[SX）]=β1+β5ln（x1）i+β6ln（x2）i+β4lnwi。[JZ）][JY]（3）

2.1.3效率差異解釋模型（Tobit模型）效率差異解釋模型：

[JZ（]lnIEi=δ0+∑[DD（]nk=1[DD）]δkzk+ei。[JZ）][JY]（4）

式中：zk為灌溉用水效率的解釋變量，共有9個解釋變量：戶主年齡（歲），戶主受教育程度（年），家庭的土地資源稟賦（hm2），土地平整度（無，1=平整，2=有些不平整，3=非常不平整），土地畦寬（m），是否使用節(jié)水設施（無，1=使用，0=不使用），農戶對水資源稀缺程度的認知（無），水價（元/m3），非農就業(yè)占總人口的比例（%）。δk為待估參數。

水價為每個農戶上交給管水員的費用。農戶上交的水價不僅包括提水費用（表現(xiàn)為農業(yè)電費），還包括管水員的工資、維修機井等灌溉設施的費用。由于機井等維修費用和管水員的工資標準不同，各行政村繳納的單位水價的標準不同。

本研究用非農收入占家庭總收入的比例表示非農就業(yè)對農戶灌溉用水效率的影響。農戶對水資源稀缺程度的認知用數字1～5表示，1表示認為水資源非常稀缺，5表示認為水資源不短缺，從1～5的程度越來越弱。農戶的土地資源稟賦用農戶的有效灌溉面積來表示，因為旱地不能獲得灌溉，靠天吃飯，只有水澆地會影響農戶的灌溉用水效率。農戶的管水能力用戶主的年齡、受教育年限來表示。

2.2變量選取

2.2.1技術效率測算變量的選取玉米生產的各投入要素分為3個部分：（1）資本投入，包括種子成本、化肥、農藥、機械成本；（2）勞動投入，包括自家工投入、雇傭勞動的投入；（3）灌溉用水的使用。

2.2.2效率差異變量的選取根據已有學者的研究和實地調研可知，井灌區(qū)農戶灌溉用水效率是多種因素綜合作用的結果，農戶的灌溉用水效率往往與農戶自身的特征、外界環(huán)境有關，主要有以下幾點。（1）戶主的年齡、受教育程度；（2）家庭的土地資源稟賦、非農勞動占家庭人口總數的比重、水價；（3）土地的平整程度、畦寬程度；（4）心理認知特征，即對水資源是否緊缺的認知程度。endprint

根據以上分析，可以得到lnIE=（戶主年齡，戶主受教育程度，家庭的土地資源稟賦，非農就業(yè)占家庭總人口的比重，水價，土地平整度，土地畦寬，是否使用節(jié)水設施，農戶對水資源稀缺程度的認知）。農戶灌溉用水效率的影響因素如圖1所示。

3結果與分析

3.1技術效率和灌溉用水效率測算結果

本研究采用Frontior 4.1對模型進行最大似然值估計，表2是超越對數隨機生產前沿函數的參數估計結果，模型通過似然比檢驗，說明模型是可行的、適宜的。由表2還可以看出[CM（25]，灌溉用水、資本的投入、勞動力的投入所得到的系數都是

正的，這與預估的情況相符。在一定限度下，投入的資本、勞動力、灌溉用水越多，得到的產出越大。γ=0.88，在1%的水平上是顯著的，說明邊界生產函數的誤差主要來自生產技術的無效率u，占88%，剩下的部分都是由農戶不可控制的因素造成的，占12%。

由表3可知：（1）農戶農業(yè)生產技術效率的均值是 0.876，這說明在目前技術狀態(tài)和投入情況不變的狀態(tài)下，消除技術損失，產量可以提高12.5%，灌溉用水效率的均值為0.543；（2）井灌區(qū)農戶灌溉用水效率明顯低于農業(yè)生產技術效率，農戶灌溉用水效率集中分布在31%～40%。

3.2農戶灌溉用水效率差異影響因素結果

表4給出了影響農戶灌溉用水效率的因素分析結果。根據對農戶灌溉用水效率的影響因素的回歸結果可以得出以下結論。（1）土地的平整度對農戶灌溉用水效率的影響為正。這是符合農田灌溉的實際情況的，對農田進行精細耕作，土地平整度越高，農戶灌溉時，需要花費的時間越短，農戶的灌溉用水效率越高。（2）田地的畦寬對農戶的灌溉用水效率的影響為負。事實證明，適合的畦田規(guī)格是提高灌水質量、減少深層滲漏損失、節(jié)水增產的關鍵，也是田間節(jié)水系統(tǒng)建設的重要內容之一。有些農戶為了減少勞作時間，使得畦田的寬度大于最合適的寬度。這個符合地面灌水理論及水量平衡原理。

適宜的入畦寬度可以使得水量均勻地流入田內，減少地面的淤積或沖刷。（3）是否使用地埋管道等節(jié)水設施對農戶灌溉用水效率影響十分顯著。配套水泵、機井、地埋管道、射頻卡等減少了從機井到田間地頭的水資源的滲漏，地埋管道的水利用系數為0.9以上，極大地減少了水資源不必要的浪費。節(jié)水設施的使用大大減少了人工勞動力的投入。（4）對水資源稀缺的認知程度對農戶的灌溉用水效率影響為正。（5）家庭特征對農戶灌溉用水效率影響不顯著。農戶對作物進行灌溉通常按照自己的種植經驗，與農戶的年齡、家庭的非農就業(yè)沒有顯著的關系。（6）市場特征對農戶灌溉用水效率影響不顯著。因為就水價而言，調研地區(qū)內部沒有差異，農戶認為水價是正常的，所以不會因為水價的高低而增加或減少用水量。調研地區(qū)中滑縣只收取提水費用，巨野縣收取提水費、管水員的工資、灌溉設備的維修費用。

4結論與政策建議

4.1結論

家庭聯(lián)產承包責任制使得農戶可以根據自己的意愿安排農業(yè)生產活動，選擇灌溉用水量。對農戶灌溉用水效率進行測算，可以分析農戶的節(jié)水潛力；對農戶灌溉用水效率的影響因素進行分析，可以尋找提高農戶用水效率的方法。根據本研究的測算結果得出以下結論：（1）井灌區(qū)農戶灌溉用水效率高于全國農戶灌溉用水效率水平，但仍然低于世界發(fā)達國家的平均水平，農戶的灌溉用水效率普遍低于農業(yè)技術效率；（2）通過對灌溉影響因素的分析發(fā)現(xiàn)，畦田的寬度、畦田的平整度、是否使用節(jié)水技術、農戶對水資源短缺的認知程度等對農戶的灌溉用水效率有顯著影響。

4.2政策建議

（1）建議農戶進行科學種田[3]，畦田的寬度對灌溉用水效率有顯著影響。根據水泵型號、出水量確定畦田的寬度，可以明顯節(jié)約灌溉用水量。根據水利局提供的合理的畦田寬度可知，最適宜的畦田長度為40～50 m，不同井泵、土壤質地對應的適宜的畦田寬度、入畦流量不同。例如：井泵出水量為 30 m3/h，土壤土質為輕壤、中壤土時，適宜畦寬為1 m，入畦適宜單寬流量為5.4～6.7 L/（s·m）；土壤土質為重壤、黏土時，適宜畦寬為2 m，入畦適宜單寬流量為4.3～5.4 L/（s·m）。井泵出水量為40 m3/h，土壤土質為輕壤、中壤土時，適宜畦寬為1～2 m，入畦適宜單寬流量為5.4～6.7 L/（s·m）；土壤土質為重壤、黏土時，適宜畦寬為2～3 m，入畦適宜單寬流量為4.3～5.4 L/（s·m）。井泵出水量為50 m3/h，土壤土質為輕壤、中壤土時，適宜畦寬為2 m，入畦適宜單寬流量為5.4～6.7 L/（s·m）；土壤質地為重壤、黏土時，適宜畦寬為2～3 m，入畦適宜單寬流量為4.3～5.4 L/（s·m）。井泵出水量為60 m3/h，土壤土質為輕壤、中壤土時，適宜畦寬為2～3 m，入畦適宜單寬流量為5.4～6.7 L/（s·m）；土壤質地為重壤、黏土時，適宜畦寬為2 m，入畦適宜單寬流量為4.3～5.4 L/（s·m）。

（2）提倡進行精細耕作。根據土地的平整度、玉米生長周期的需水量進行灌溉可以節(jié)約灌溉用水量。

（3）推廣節(jié)水灌溉技術。在井灌區(qū)使用最多的節(jié)水技術是地埋管道和配套的刷卡射頻設備。使用節(jié)水技術的農戶大大節(jié)省了勞動力人工費用，地埋管道的使用使得機井到田地里這段距離的用水系數高達0.9以上。由于地埋管道等輸水設備的使用，使得田地與機井的距離對灌溉用水效率的影響不顯著。因此，在井灌區(qū)大力提倡使用節(jié)水灌溉設備。目前，在滑縣節(jié)水灌溉面積達到40.1%，井灌區(qū)節(jié)水灌溉設施的投入應該以政府主導。

（4）對水資源的稀缺性進行宣講教育。一直以來我們注重城市用水的緊缺性教育，忽視了對農村農戶進行節(jié)約水資源教育的重要性。農業(yè)用水占總用水量的70%左右，對農戶進行節(jié)約用水的教育是極其有現(xiàn)實意義的。

（5）推廣耐旱品種的種植，合理優(yōu)化種植結構。目前玉米品種已推出耐旱節(jié)水的品種，干旱一般可使玉米減產 20%～30%，是影響玉米生產的重要限制性因素。隨著干旱化的加劇，耐旱玉米品種的推廣具有廣闊的空間。endprint

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