基于水資源供給條件的塔里木河流域耕地規模分析

克帕也木·爾肯

(新疆維吾爾自治區塔里木河流域巴音郭楞管理局水利科研所，新疆 庫爾勒 841000)

1 研究區概況

塔里木河位于新疆塔里木盆地的北部，是中國境內最長的內陸河，共包括九大水系、144條支流，多年平均水資源量約429億m3，多年平均天然徑流量約398.3億m3，主要依靠天山山脈和昆侖山脈的融雪補給。塔里木河的干流自西向東環繞塔克拉瑪干沙漠，流入尾閭臺特瑪湖，是一條純粹的耗散型河流。塔里木河流域屬于典型的溫帶大陸性氣候，降水稀少、蒸發強烈，生態環境比較脆弱。由于建國初期的水資源的過度開發和利用，塔里木河出現斷流現象，在進入21以來，流域內的生態逐漸恢復。

從行政區劃來看，塔里木河流域主要設計5個地州，分別是巴音郭楞蒙古族自治州(簡稱巴州)、克孜勒蘇柯爾克孜自治州(簡稱克州)2個自治州，以及喀什、阿克蘇以及和田3個地區。受到自然環境等諸多因素的影響，塔里木河流域的經濟發展水平一直比較落后，目前仍舊以農牧業為主，城鎮化水平低。塔里木河流域作為新疆的重要農業區，灌溉用水一直是制約流域農業發展的重要因素，而過度的水資源開發利用必然會誘發諸多生態問題，從水資源供需的視角探討流域內耕地的適宜規模，具有重要意義和價值。

2 農業灌溉可用水量

2.1 計算方法

受到氣候因素的影響，塔里木河流域的水資源是制約農業發展的主要因素之一。研究中首先需要結合流域實際構建非農業灌溉用水測算體系。以區域水資源總量扣除非農業灌溉用水總量，即可獲得農業灌溉的可用水量[1]。對于非農業灌溉用水，主要包括生產用水、生活用水和生態用水[2]。其中，生產用水主要包括第二和第三產業用水，生活用水主要由城鎮和農村居民生活用水構成，生態用水主要包括河道內外的生態用水。計算中所使用的數據主要來自《新疆水資源公報》《新疆統計年鑒》《新疆維吾爾自治區生活用水定額》。

2.2 計算結果

在各項非灌溉農業用水測算結果的基礎上，計算獲取經濟優先和生態有限2種不同情景下塔里木河流域農業灌溉可用水量，結果分別見表1—2。從計算結果可以看出，在生態優先的情境下，農業灌溉可用水量明顯減小，僅為經濟優先情景的7成左右。隨著今年來流域水資源總量的增加，農業灌溉可用水量也呈現出波動增加的態勢。

表1 經濟優先情景農業灌溉可用水量計算結果 單位：億m3

表2 生態優先情景農業灌溉可用水量計算結果 單位：億m3

3 農業灌溉需水量計算

3.1 計算方法

研究中利用水足跡法對單位面積農業灌溉需水量進行測算，計算過程利用CROPWAT 8.0模型軟件中提供的方法[3]。具體來看，作物蒸發蒸騰量利用Penman-Monteith公式法，然后參考作物系數計算獲取作物蒸發蒸騰量[4]；有效降水量利用美國農業部土壤保持局提出的方法；最終計算出作物蒸發蒸騰量中來自灌溉水的部分[5]。在此基礎上，結合區域種植結構數據，獲得研究區單位面積農業灌溉需水量。計算中所使用的數據主要來自《新疆水資源公報》《新疆統計年鑒》。

3.2 計算結果

按照上述方法計算獲取塔里木河流域農業灌溉需水量，結果見表3。從計算結果可以看出，除了喀什地區之外，其余地區的農業灌溉需水量均呈現出波動下降的變化趨勢。其中，下降趨勢最明顯的是克州，而需水量最高的是巴州。雖然喀什地區的農業灌溉需水量呈現出波動上升的變化趨勢，但是升幅并不大。

表1 農業灌溉需水量計算結果 單位：m3/hm2

4 耕地適宜規模

4.1 計算方法

以農業灌溉可用水量和需水量為基礎，參考該領域的相關研究文獻，構建起耕地適宜規模的計算模型，其數學表達式如下：

(1)

式中，Ac—耕地適宜規模，km2；WI—農業灌溉可用水量，億m3；I—平均灌溉保證率，%，取75%；CWU—單位面積消耗資源量，mm；ai—作物種植面積占比，%。

以上述模型為基礎，可以進一步推導出耕地面積超載程度，計算公式為：

(2)

式中，Aac—實際耕地面積，km2

4.2 計算結果

利用構建的模型對經濟優先和生態優先2種不同情景下耕地適宜規模進行計算，結果分別見表4—5。從計算結果可以看出，由于受到多種因素的影響，無論是生態優先情景還是經濟優先情景，各個不同地區和全流域的耕地適宜規模均呈現出先波動上升后波動下降的變化趨勢。具體來看，在經濟優先情境下，2018年的耕地適宜規模最大，為241.98萬hm2；2013年的耕地適宜規模最小，為181.45hm2；在生態優先情境下，2017年的耕地適宜規模最大，為225.26萬hm2；2013年的耕地適宜規模最小，為172.30hm2。總體來看，在經濟優先的情景下，由于農業灌溉可用水量相對較多，因此耕地的適宜規模也相對較大。

表4 經濟優先情景耕地適宜規模計算結果 單位：萬hm2

表5 生態優先情景耕地適宜規模計算結果 單位：萬hm2

利用適宜耕地規模計算數據和當地耕地的實際數據，計算獲取不同情景下的耕地超載規模，結果見表6—7。從計算結果可以看出，在經濟優先的情景下，2012年各地區的耕地超載規模均低于10%，其中克州和和田的超載規模小于2%。之后，受耕地規模增加和水資源量減小等因素的綜合影響，超載規模逐漸波動增加，到2022年均超過15%，最高達到20%。其中，2014—2018年由于可供水量增加導致耕地適宜規模的增加，除了巴州以外其余地區的超載規模增幅相對較小，而在2018年之后，受到灌溉可供水量減小導致耕地適宜規模減小以及耕地面積增加等因素的影響，超載規模增加幅度較大。從生態優先情景來看，情況更為嚴峻，各地的超載規模均大于25%，部分地區甚至接近40%。

表6 經濟優先情景耕地超載規模計算結果 單位：%

表7 生態優先情景耕地超載規模計算結果 單位：%

5 對策與建議

由本文的計算結果可以看出，無論是經濟優先情景還是生態優先情景，塔里木河流域不同地區的耕地規模均大于適宜規模，也就是存在不同的超載情況。為了應對經濟發展和生態環境保護之間的矛盾和沖突，單純采取大面積退耕是不適宜的，也是不可取的。結合研究結果和流域實際，提出如下幾方面的對策和建議：

(1)進一步優化種植結構。在保證農業產能，特別是糧食等主要農作物種植面積和產能的基礎上，引導區域內廣大農民因地制宜，加大耗水量小，耐旱性好的農作物的種植比例[6]。逐步減少棉花等高耗水作物的種植面積，改種哈密瓜、番茄等具有區域經濟特色的農作物，從而建立起與周邊區域的差異化競爭優勢，構建起特色化的農業產業帶和產業鏈，從整體上減輕農業對灌溉用水的需求量，從而通過較低的灌溉用水量支撐現有的耕地面積，實現農民的增產增收。

(2)積極推進節水型農業。根據水利部的相關統計數據，隨著節水農業的發展，我國灌溉農田的畝均用水量近年來不斷下降，目前的全國平均水平為378m3左右[7]。塔里木河流域的這一數字高達757m3，這雖然和當地的氣候特征有密切關系，但是也顯示出當地巨大的節水空間。塔里木河流域的農村經濟社會發展水平較低，農民的收入來源也比較單一，無論是節水意識還是節水新技術的了解和應用都和東部發達地區存在差距。各級政府要加大該領域的投入力度，積極進行農田水利工程建設，組織廣大農牧民學習新技術，實現農業產業領域的節水增效[8]。當地還應該建立灌溉面積和水量的雙控制度建設，通過經濟杠桿的作用，實現灌溉面積的適當退減。對于能產生較高經濟價值的種植區，建議發展末級渠系的節水改造，對所有渠道進行混凝土襯砌，積極發展噴灌、滴灌和管道輸水等節水新技術，加大農業科技的應用力度，積極進行農業墑情監測，切實降低農業用水的比重。

(3)注重生態用水保障。進入21世紀以來，塔里木河流域實施了一系列水利工程，有效提升了區域生態文明建設水平，使區域生態惡化的情況得到了初步遏制。但是，農業灌溉用水在塔里木河流域用水中所占比例最大。近年來的耕地面積迅速擴張會在一定程度上擠占生態用水，從而對生態環境建設造成不利影響。塔里木河流域必須要堅持生態優先戰略，必須要保證生態用水量。增加生態用水量會影響到農民的灌溉和生活用水，會觸及農民的部分利益。政府和相關部門應該加大教育宣傳力度，使廣大社會公眾認識到生態環境保護的價值，減小政策推行的阻力。

6 結語

水資源是制約農業生產的重要因素，有效解決農業生產和水資源供給之間的矛盾是全社會關注的重要問題。此次研究以塔里木河流域為例，在充分分析水資源供需情況的基礎上，計算獲取農業灌溉可用水量和蓄水量，通過構建的水資源約束條件下的耕地適宜規模模型計算出2012—2022年的耕地適宜規模，并提出耕地資源和水資源開發利用的對策建議，對其他地區的相關研究也具有一定的支持和借鑒作用。當然，此次研究中對生態用水量的計算研究還比較粗糙，結果也有一定的誤差，在今后的研究中需要在計算方法和模型方面進行優選，以獲得更為科學和準確的研究成果。