節(jié)水灌溉技術(shù)對(duì)農(nóng)業(yè)灌溉效率的影響

查建平， 蔡威熙， 王金輝

(1.山東農(nóng)業(yè)大學(xué) 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院， 山東 泰安 271018； 2.山東農(nóng)業(yè)大學(xué) 馬克思主義學(xué)院， 山東 泰安 271018；3.聊城市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局， 山東 聊城 252000)

水資源是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)必不可少的投入要素[1]，對(duì)于保障國(guó)家糧食安全和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有關(guān)鍵作用。然而，水資源短缺現(xiàn)狀明顯已成為中國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展和糧食安全的重要制約因素之一[2]。在整個(gè)農(nóng)業(yè)用水中，90%的水資源用于農(nóng)田灌溉[3]，因此提高農(nóng)業(yè)灌溉效率是解決水資源短缺的重要舉措。推廣節(jié)水灌溉技術(shù)是提高農(nóng)業(yè)灌溉效率的重要途徑。《國(guó)務(wù)院關(guān)于實(shí)行最嚴(yán)格水資源管理制度的意見》明確提出加大農(nóng)業(yè)節(jié)水力度，大力發(fā)展高效節(jié)水灌溉。當(dāng)前，中國(guó)農(nóng)業(yè)灌溉效率如何？節(jié)水灌溉技術(shù)的采用能否提高農(nóng)業(yè)灌溉效率？解決上述問(wèn)題，對(duì)于保障國(guó)家糧食安全、促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有深遠(yuǎn)意義。

節(jié)水灌溉技術(shù)是以節(jié)約水資源為主要特征的資本和技術(shù)密集型現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要素[4]。節(jié)水灌溉技術(shù)通過(guò)改善生態(tài)環(huán)境、優(yōu)化家庭勞動(dòng)配置和增進(jìn)生計(jì)能力實(shí)現(xiàn)減貧效應(yīng)[5]；從生態(tài)效益來(lái)看，節(jié)水灌溉技術(shù)能改善社會(huì)生態(tài)環(huán)境[6]，具有顯著的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)；此外，節(jié)水灌溉技術(shù)具有經(jīng)濟(jì)和技術(shù)效應(yīng)，能夠使得玉米增產(chǎn)10 kg/畝[7]，胡蘿卜增產(chǎn)21%[8]，促進(jìn)農(nóng)戶增產(chǎn)增收。盡管農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)的使用可產(chǎn)生正的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益[9]，但采納節(jié)水農(nóng)業(yè)技術(shù)的影響因素多元復(fù)雜[10]，包括農(nóng)業(yè)水貧困指數(shù)[11]、農(nóng)產(chǎn)品電商行為[12]、水權(quán)制度[13]、節(jié)水激勵(lì)制度[14]、補(bǔ)貼政策[15]、風(fēng)險(xiǎn)認(rèn)知[16]以及農(nóng)戶的個(gè)體和耕地特征[17-18]。此外，農(nóng)戶還可以通過(guò)社會(huì)網(wǎng)絡(luò)緩解資金約束，進(jìn)而促使農(nóng)戶采納相關(guān)技術(shù)[19]。

對(duì)于農(nóng)業(yè)灌溉效率的測(cè)度及如何提高農(nóng)業(yè)灌溉效率，中國(guó)學(xué)者進(jìn)行了深入的分析。從宏觀視角來(lái)看，2012年全國(guó)平均農(nóng)業(yè)水資源效率分別為0.671[20]，農(nóng)業(yè)用水效率提升空間較大[21]，且隨著時(shí)間推移呈上升趨勢(shì)[22]。從微觀視角看來(lái)，不同地區(qū)和不同農(nóng)作物的灌溉效率具有差異性，關(guān)中地區(qū)小麥灌溉效率均值為0.31[23]，河北省成安縣玉米平均灌溉效率為68.36%[24]，西南地區(qū)水稻灌溉效率均值為0.137 8[25]。從提升路徑來(lái)看，農(nóng)戶兼業(yè)程度[26]、村莊特征[27]、氣候變化[28]顯著影響農(nóng)業(yè)灌溉效率，技術(shù)培訓(xùn)[29]、提高水價(jià)[30]、新型節(jié)水灌溉技術(shù)的示范推廣[31]均有助于提高農(nóng)業(yè)灌溉效率，此外，戶主年齡、學(xué)歷等個(gè)體特征[32]和土地規(guī)模[33]、耕地質(zhì)量[34]等經(jīng)營(yíng)特征也能影響農(nóng)業(yè)灌溉效率。

現(xiàn)有研究對(duì)本文具有一定的借鑒意義。然而，不同農(nóng)作物的灌溉效率有何差異？節(jié)水灌溉技術(shù)能否顯著提高農(nóng)業(yè)灌溉效率？回答上述問(wèn)題，對(duì)于進(jìn)一步推廣節(jié)水灌溉技術(shù)，提高農(nóng)業(yè)灌溉效率具有現(xiàn)實(shí)意義。本文以山東省為例，測(cè)度糧食作物和經(jīng)濟(jì)作物灌溉效率的差異，分析農(nóng)業(yè)灌溉效率的影響因素，實(shí)證檢驗(yàn)節(jié)水灌溉技術(shù)對(duì)農(nóng)業(yè)灌溉效率提升作用，旨在提高農(nóng)戶對(duì)節(jié)水灌溉技術(shù)的認(rèn)知程度，促進(jìn)節(jié)水灌溉技術(shù)的進(jìn)一步推廣。

1 研究設(shè)計(jì)

1.1 研究方法

1.1.1 超效率SBM模型與指標(biāo)選取

農(nóng)業(yè)灌溉效率是指在農(nóng)業(yè)產(chǎn)出和其他要素投入不變的情況下，最優(yōu)灌溉用水量與實(shí)際灌溉用水量的比值。通常測(cè)度農(nóng)業(yè)灌溉效率的方法包括隨機(jī)前言分析方法(SFA)和數(shù)據(jù)包絡(luò)分析方法(DEA)。與SFA相比，DEA方法無(wú)須假設(shè)具體的函數(shù)形式，避免了模型設(shè)定帶來(lái)的主觀偏誤。因此，本文在傳統(tǒng)DEA方法的基礎(chǔ)上，運(yùn)用超效率SBM模型對(duì)農(nóng)業(yè)灌溉效率進(jìn)行測(cè)度。超效率SBM模型在目標(biāo)函數(shù)中加入松弛變量，解決了傳統(tǒng)DEA模型中多個(gè)決策單元(DMU)同時(shí)有效的問(wèn)題。

假設(shè)每個(gè)農(nóng)戶為1個(gè)決策單元，假設(shè)有n個(gè)決策單元、m個(gè)投入指標(biāo)和q個(gè)產(chǎn)出指標(biāo)，則超效率SBM模型形式為

(1)

農(nóng)業(yè)灌溉效率的計(jì)算公式為

(2)

投入指標(biāo)是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所必需的投入要素，本文選取土地、資本、勞動(dòng)和水資源作為投入指標(biāo)。土地是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)，也是最基本的自然資源，用農(nóng)戶實(shí)際種植面積表示。資本投入是指在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的資金投入，選擇種子、農(nóng)藥、農(nóng)膜等投入成本表示資本投入。隨著農(nóng)業(yè)機(jī)械化推廣，農(nóng)用機(jī)械逐漸替代了勞動(dòng)力，但勞動(dòng)力依然是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重要投入要素，以雇工費(fèi)用表示勞動(dòng)力投入。水資源也是重要的自然資源，對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)具有重要作用，由于農(nóng)業(yè)用水量難以測(cè)量，選擇每年的灌溉費(fèi)用表示水資源的指標(biāo)。

產(chǎn)出指標(biāo)是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)的產(chǎn)出，由于不同的農(nóng)作物其畝均產(chǎn)量不同，無(wú)法進(jìn)行比較，因此選取農(nóng)業(yè)產(chǎn)值作為產(chǎn)值指標(biāo)。

1.1.2 Tobit模型與變量選擇

運(yùn)用超效率SBM測(cè)度農(nóng)業(yè)灌溉效率后，再分析農(nóng)業(yè)灌溉效率的影響因素。由于農(nóng)業(yè)灌溉效率是介于0～1的數(shù)值，屬于受限因變量，若使用傳統(tǒng)的普通最小二乘法(OLS)回歸則會(huì)帶來(lái)有偏估計(jì)。因此，本文選擇Tobit模型分析農(nóng)業(yè)灌溉效率的影響因素，模型具體形式為

(3)

式中：E表示農(nóng)業(yè)灌溉用水效率；X表示核心變量，即農(nóng)戶是否采用節(jié)水灌溉技術(shù)；Z為控制變量；β1和γj分別代表核心變量和控制變量的回歸系數(shù)；β0為常數(shù)項(xiàng)；μi為誤差項(xiàng)。將影響因素分為4類，具體變量見表1。

表1 變量選取及定義

1)核心變量。選取節(jié)水灌溉節(jié)水作為核心變量，節(jié)水灌溉技術(shù)能夠減少農(nóng)業(yè)灌溉用水浪費(fèi)，促進(jìn)農(nóng)業(yè)水資源的合理配置，進(jìn)一步提高農(nóng)業(yè)灌溉效率。

2)個(gè)體特征。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)對(duì)于提高農(nóng)業(yè)灌溉效率具有重要影響，一般而言，農(nóng)戶的年齡越大，種植經(jīng)驗(yàn)越豐富，更能合理利用水資源，提高灌溉效率。提高農(nóng)業(yè)灌溉效率也是一項(xiàng)技術(shù)型生產(chǎn)活動(dòng)，農(nóng)戶的文化程度越高，越能掌握先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)和管理技術(shù)，進(jìn)一步提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要素的配置效率，提高農(nóng)業(yè)灌溉效率。因此選擇農(nóng)戶的年齡和文化程度代表個(gè)體特征。

3)經(jīng)營(yíng)特征。平原地區(qū)土地較為平整，水資源易于被土地吸收，提高了農(nóng)業(yè)灌溉效率；而在山地地區(qū)，灌溉用水容易流失，在一定程度上造成了水資源浪費(fèi)。因此選擇地形代表經(jīng)營(yíng)特征。

4)外部因素。農(nóng)業(yè)灌溉效率除了受個(gè)體特征等因素以及經(jīng)營(yíng)特征等客觀因素的影響，還受到外部因素影響。如果村莊建有機(jī)井、泵站等灌溉設(shè)施，農(nóng)戶可以避免漫無(wú)目的的大水漫灌，同時(shí)也避免了農(nóng)戶在農(nóng)業(yè)用水運(yùn)輸過(guò)程中的浪費(fèi)。參加過(guò)節(jié)水技術(shù)培訓(xùn)的農(nóng)戶，一方面能夠提高節(jié)水意識(shí)，另一方面更容易掌握農(nóng)業(yè)灌溉技術(shù)，提高灌溉效率。水資源的資源稟賦可以影響農(nóng)戶對(duì)水資源緊缺性的認(rèn)知，進(jìn)而影響農(nóng)戶的灌溉效率，如果當(dāng)?shù)厮Y源較為緊缺，農(nóng)戶則會(huì)更加珍惜水資源，減少水資源浪費(fèi)。因此選擇灌溉設(shè)施、技術(shù)培訓(xùn)和資源稟賦作為外部因素的變量。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

數(shù)據(jù)來(lái)源于本課題組于2021年3—5月在山東省進(jìn)行的實(shí)地調(diào)研，調(diào)研采用一對(duì)一訪談的形式對(duì)糧食種植戶和蔬菜種植戶進(jìn)行調(diào)查。調(diào)查樣本選擇了隨機(jī)抽樣的方法，在山東省每個(gè)地級(jí)市中隨機(jī)選擇4個(gè)縣區(qū)，每個(gè)縣區(qū)隨機(jī)選取20個(gè)樣本，最終發(fā)放問(wèn)卷1 280份，有效問(wèn)卷為1 048份，問(wèn)卷有效率為81.8%，其中糧食種植戶898份，蔬菜種植戶150份。

2 結(jié)果與分析

2.1 農(nóng)業(yè)灌溉效率結(jié)果分析

農(nóng)業(yè)灌溉效率結(jié)果見表2。糧食灌溉效率平均值為22.93%，蔬菜灌溉效率為45.80%，這表明山東省農(nóng)業(yè)灌溉效率相對(duì)較低，還具有較大的提升空間。而蔬菜灌溉效率遠(yuǎn)高于糧食灌溉效率，說(shuō)明蔬菜作為經(jīng)濟(jì)作物，其利潤(rùn)相對(duì)較高，農(nóng)戶更愿意加強(qiáng)生產(chǎn)管理，因此其灌溉效率更高。

表2 糧食種植戶和蔬菜種植戶灌溉效率對(duì)比分析 %

從糧食種植戶灌溉效率的區(qū)間分布來(lái)看，33.52%的農(nóng)戶灌溉效率分布在20%～50%，超過(guò)一半的農(nóng)戶灌溉效率小于20%，灌溉效率達(dá)到有效狀態(tài)的農(nóng)戶僅占1.89%。

從蔬菜種植戶灌溉效率的區(qū)間分布來(lái)看，32.67%的農(nóng)戶灌溉效率分布在20%～50%，21.33%的農(nóng)戶灌溉效率分布在10%～20%，18.67%的農(nóng)戶灌溉效率達(dá)到最優(yōu)狀態(tài)。與糧食種植戶相比，蔬菜種植戶灌溉效率較高，灌溉效率大于50%比例遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于糧食種植戶。

2.2 節(jié)水灌溉技術(shù)對(duì)農(nóng)業(yè)灌溉效率的影響因素分析

模型回歸結(jié)果見表3。表3中的模型1表示節(jié)水灌溉技術(shù)對(duì)糧食灌溉效率的影響，模型2表示節(jié)水灌溉技術(shù)對(duì)蔬菜灌溉效率的影響。從LR檢驗(yàn)來(lái)看，所有的模型均通過(guò)了1%的顯著性檢驗(yàn)，模型擬合程度較好。

表3 節(jié)水灌溉技術(shù)對(duì)農(nóng)業(yè)灌溉效率影響的回歸結(jié)果

從節(jié)水灌溉技術(shù)對(duì)農(nóng)業(yè)灌溉效率的影響來(lái)看，節(jié)水灌溉技術(shù)對(duì)農(nóng)業(yè)灌溉效率具有正向影響，且通過(guò)了1%的顯著性檢驗(yàn)，表明采用節(jié)水灌溉技術(shù)可以有效提高農(nóng)業(yè)灌溉效率。從回歸系數(shù)來(lái)看，模型2的回歸系數(shù)大于模型1，表明蔬菜種植戶采用節(jié)水灌溉技術(shù)對(duì)灌溉效率的提升作用大于糧食種植戶，蔬菜作為經(jīng)濟(jì)作物，蔬菜種植戶的專業(yè)化程度高于糧食種植戶，其對(duì)節(jié)水灌溉技術(shù)的掌握更加成熟，因此可以更加有效地提高農(nóng)業(yè)灌溉效率。

從控制變量對(duì)農(nóng)業(yè)灌溉效率的影響來(lái)看，年齡對(duì)農(nóng)業(yè)灌溉效率具有正向影響，模型1和模型2分別通過(guò)了1%和10%的顯著性檢驗(yàn)，而文化程度對(duì)農(nóng)業(yè)灌溉效率沒(méi)有顯著影響，表明提高農(nóng)業(yè)灌溉效率是一項(xiàng)經(jīng)驗(yàn)性生產(chǎn)，農(nóng)戶的年齡越大，其種植經(jīng)驗(yàn)更加豐富，且對(duì)農(nóng)業(yè)用水更加珍惜，能夠更大程度地避免灌溉用水浪費(fèi)，提高灌溉效率。地形對(duì)農(nóng)業(yè)灌溉效率具有顯著的正向影響，表明平原地區(qū)的農(nóng)業(yè)灌溉效率更高，與研究假設(shè)一致。灌溉設(shè)施在10%的顯著性水平上對(duì)蔬菜灌溉效率正向影響，表明村里建有機(jī)井、泵站等灌溉設(shè)施的蔬菜灌溉效率更高。節(jié)水技術(shù)培訓(xùn)對(duì)農(nóng)業(yè)灌溉效率沒(méi)有顯著影響，可能是因?yàn)楣?jié)水技術(shù)培訓(xùn)流于形式或培訓(xùn)內(nèi)容難以理解，農(nóng)戶學(xué)習(xí)積極性不高，農(nóng)戶不能通過(guò)技術(shù)培訓(xùn)掌握節(jié)水技術(shù)。資源稟賦對(duì)農(nóng)業(yè)灌溉效率影響不顯著，表明水資源豐富與否不能顯著影響農(nóng)業(yè)灌溉效率。

3 討論

中國(guó)農(nóng)業(yè)用水量大、農(nóng)業(yè)灌溉效率低、農(nóng)業(yè)水資源短缺進(jìn)一步威脅了中國(guó)糧食安全和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。因此，進(jìn)一步提升農(nóng)業(yè)灌溉效率、減少水資源浪費(fèi)對(duì)于經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。作為一種節(jié)約農(nóng)業(yè)水資源的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)，節(jié)水灌溉技術(shù)能否顯著提升農(nóng)業(yè)灌溉效率，還有待進(jìn)一步實(shí)證檢驗(yàn)。本文在前人研究的基礎(chǔ)上，實(shí)證檢驗(yàn)了節(jié)水灌溉技術(shù)對(duì)農(nóng)業(yè)灌溉效率的提升作用，研究表明節(jié)水灌溉技術(shù)能夠顯著提高糧食灌溉效率和蔬菜灌溉效率。

盡管節(jié)水灌溉技術(shù)具有灌溉效率提升效應(yīng)，但當(dāng)前節(jié)水灌溉技術(shù)的投入成本較大，且后期維護(hù)和管理等成本較高，短期投資回報(bào)率較低，農(nóng)戶采用節(jié)水灌溉技術(shù)的積極性較低。此外，農(nóng)戶對(duì)節(jié)水灌溉技術(shù)的采用效果認(rèn)識(shí)不足，農(nóng)戶不能意識(shí)到采用節(jié)水灌溉技術(shù)帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益。因此要進(jìn)一步加大研發(fā)力度，降低農(nóng)戶節(jié)水灌溉技術(shù)的投入成本，同時(shí)加強(qiáng)節(jié)水灌溉技術(shù)的維護(hù)等后期保障。

4 結(jié)論與建議

運(yùn)用超期望SBM模型分別測(cè)度糧食灌溉效率和蔬菜灌溉效率，并進(jìn)一步運(yùn)用Tobit模型實(shí)證分析節(jié)水灌溉技術(shù)對(duì)農(nóng)業(yè)灌溉效率的提升作用，研究結(jié)果表明：

1)糧食灌溉效率平均值為22.93%，蔬菜灌溉效率為45.80%，蔬菜灌溉效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于糧食灌溉效率。

2)節(jié)水灌溉技術(shù)對(duì)農(nóng)業(yè)灌溉效率具有正向影響，采用節(jié)水灌溉技術(shù)對(duì)農(nóng)業(yè)灌溉效率具有顯著的提升作用，節(jié)水灌溉技術(shù)對(duì)蔬菜灌溉效率的提升作用大于糧食灌溉效率。

3)年齡和地形對(duì)農(nóng)業(yè)灌溉效率具有正向影響。灌溉設(shè)施對(duì)蔬菜灌溉效率正向影響。

根據(jù)研究結(jié)論，本文提出以下建議：

1)加強(qiáng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)指導(dǎo)，提高農(nóng)業(yè)灌溉效率。當(dāng)前，山東省農(nóng)業(yè)灌溉效率較低，具有很大的提升空間，因此技術(shù)部門應(yīng)加強(qiáng)對(duì)農(nóng)戶尤其是糧食種植戶的技術(shù)指導(dǎo)，提高其農(nóng)業(yè)要素的配置能力和水平，進(jìn)一步提升農(nóng)業(yè)灌溉效率。

2)加強(qiáng)節(jié)水灌溉技術(shù)的宣傳和推廣。研究表明，采用節(jié)水灌溉技術(shù)可以有效提升農(nóng)業(yè)灌溉效率，因此當(dāng)?shù)卣图夹g(shù)部門應(yīng)進(jìn)一步宣傳和推廣節(jié)水灌溉技術(shù)，并指導(dǎo)農(nóng)戶合理有效的使用節(jié)水灌溉技術(shù)，最大程度發(fā)揮節(jié)水灌溉技術(shù)的節(jié)水作用。

3)加強(qiáng)節(jié)水技術(shù)培訓(xùn)，采用靈活多變、農(nóng)戶易于接受的培訓(xùn)形式。當(dāng)前，農(nóng)戶對(duì)節(jié)水技術(shù)培訓(xùn)的學(xué)習(xí)積極性不高，不能通過(guò)培訓(xùn)掌握節(jié)水技術(shù)，提高灌溉效率，因此，要采用現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)、實(shí)地參觀等形式，提高農(nóng)戶技術(shù)培訓(xùn)的積極性。