水資源約束條件下朝陽(yáng)市耕地適宜規(guī)模分析

王曉龍

(遼寧潤(rùn)中供水有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽(yáng) 110055)

1 研究區(qū)概況

朝陽(yáng)市是遼寧省的一個(gè)下轄地級(jí)市，全市總面積1.97萬(wàn)km2，下轄雙塔區(qū)和龍城區(qū)兩個(gè)區(qū)，朝陽(yáng)縣、北票市、建平縣、凌源市和喀左縣等5個(gè)縣或代管縣級(jí)市。2021年常住人口284萬(wàn)人，地區(qū)生產(chǎn)總值944.8億元。

朝陽(yáng)市屬于典型的溫帶大陸性季風(fēng)氣候，受到東南部海洋暖濕空氣和蒙古高原干燥冷空氣的共同作用，形成半干旱半濕潤(rùn)易旱地區(qū)，因此當(dāng)?shù)氐乃Y源稟賦條件較差，對(duì)當(dāng)?shù)氐墓まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生了比較明顯的制約[1]。因此，對(duì)區(qū)域內(nèi)有限水資源進(jìn)行優(yōu)化配置，充分發(fā)揮有限水資源的價(jià)值和作用，就成為亟待解決的問(wèn)題。

朝陽(yáng)市的農(nóng)村地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平一直比較落后，目前仍舊以農(nóng)業(yè)為主。作為遼西地區(qū)重要農(nóng)業(yè)區(qū)，灌溉用水一直是制約農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要因素，而過(guò)度的水資源開發(fā)利用必然會(huì)誘發(fā)諸多生態(tài)問(wèn)題[2]。因此，從水資源供需的視角探討區(qū)域耕地的適宜規(guī)模，具有重要意義和價(jià)值。

2 計(jì)算方法

2.1 農(nóng)業(yè)灌溉可用水量

受到氣候因素的影響，朝陽(yáng)市的水資源是制約農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要因素之一。因此，研究中首先需要結(jié)合區(qū)域?qū)嶋H構(gòu)建非農(nóng)業(yè)灌溉用水測(cè)算體系。以區(qū)域水資源總量扣除非農(nóng)業(yè)灌溉用水總量，即可獲得農(nóng)業(yè)灌溉的可用水量[3]。對(duì)于非農(nóng)業(yè)灌溉用水，主要包括生產(chǎn)用水、生活用水和生態(tài)用水[4]。其中，生產(chǎn)用水主要包括第二和第三產(chǎn)業(yè)用水，生活用水主要由城鎮(zhèn)和農(nóng)村居民生活用水構(gòu)成，生態(tài)用水主要包括河道內(nèi)外的生態(tài)用水[5]。計(jì)算中所使用的數(shù)據(jù)主要來(lái)自《遼寧省水資源公報(bào)》《遼寧省統(tǒng)計(jì)年鑒》《遼寧省生活用水定額》。

2.2 農(nóng)業(yè)灌溉需水量計(jì)算

研究中利用水足跡法對(duì)單位面積農(nóng)業(yè)灌溉需水量進(jìn)行測(cè)算，計(jì)算過(guò)程利用CROPWAT 8.0模型軟件中提供的方法[6]。具體來(lái)看，作物蒸發(fā)蒸騰量利用Penman-Monteith公式法，然后參考作物系數(shù)計(jì)算獲取作物蒸發(fā)蒸騰量[7]；有效降水量利用美國(guó)農(nóng)業(yè)部土壤保持局提出的方法；最終計(jì)算出作物蒸發(fā)蒸騰量中來(lái)自灌溉水的部分[8]。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合區(qū)域種植結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，獲得研究區(qū)單位面積農(nóng)業(yè)灌溉需水量。計(jì)算中所使用的數(shù)據(jù)主要來(lái)自《遼寧省水資源公報(bào)》《遼寧省統(tǒng)計(jì)年鑒》。

2.3 耕地適宜規(guī)模

以農(nóng)業(yè)灌溉可用水量和需水量為基礎(chǔ)，參考該領(lǐng)域的相關(guān)研究文獻(xiàn)，構(gòu)建起耕地適宜規(guī)模的計(jì)算模型，其數(shù)學(xué)表達(dá)式如下：

(1)

式中，Ac—耕地適宜規(guī)模，km2；WI—農(nóng)業(yè)灌溉可用水量，億m3；I—平均灌溉保證率，%，這里取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(chǔ)，可以進(jìn)一步推導(dǎo)出耕地面積超載程度，計(jì)算公式為：

(2)

式中，Aac—實(shí)際耕地面積，km2。

3 計(jì)算結(jié)果與分析

3.1 農(nóng)業(yè)灌溉可用水量

在各項(xiàng)非灌溉農(nóng)業(yè)用水測(cè)算結(jié)果的基礎(chǔ)上，計(jì)算獲取經(jīng)濟(jì)優(yōu)先和生態(tài)有限兩種不同情景下朝陽(yáng)市農(nóng)業(yè)灌溉可用水量，結(jié)果見表1—2。

表1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

表1 經(jīng)濟(jì)優(yōu)先情景農(nóng)業(yè)灌溉可用水量計(jì)算結(jié)果 單位：億m3

表2 生態(tài)優(yōu)先情景農(nóng)業(yè)灌溉可用水量計(jì)算結(jié)果 單位：億m3

從計(jì)算結(jié)果可以看出，在生態(tài)優(yōu)先的情境下，農(nóng)業(yè)灌溉可用水量明顯減小，僅約為經(jīng)濟(jì)優(yōu)先情景的7成。同時(shí)，隨著近年來(lái)來(lái)流域水資源總量的增加，農(nóng)業(yè)灌溉可用水量也呈現(xiàn)出波動(dòng)增加的態(tài)勢(shì)。

3.2 農(nóng)業(yè)灌溉需水量

按照上述方法，計(jì)算獲取朝陽(yáng)市下屬各縣市的農(nóng)業(yè)灌溉需水量，結(jié)果見表3。

表3 農(nóng)業(yè)灌溉需水量計(jì)算結(jié)果 單位：m3/hm2

從計(jì)算結(jié)果可以看出，除了北票市之外，其余地區(qū)的農(nóng)業(yè)灌溉需水量均呈現(xiàn)出波動(dòng)下降的變化趨勢(shì)。其中，下降趨勢(shì)最明顯的是朝陽(yáng)縣，而需水量最高的是喀左縣。雖然北票市的農(nóng)業(yè)灌溉需水量呈現(xiàn)出波動(dòng)上升的變化趨勢(shì)，但是升幅并不大。

3.3 耕地適宜規(guī)模

利用構(gòu)建的模型對(duì)經(jīng)濟(jì)優(yōu)先和生態(tài)優(yōu)先2種情景下耕地適宜規(guī)模進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果見表4—5。

表4 經(jīng)濟(jì)優(yōu)先情景耕地適宜規(guī)模計(jì)算結(jié)果 單位：萬(wàn)hm2

表5 生態(tài)優(yōu)先情景耕地適宜規(guī)模計(jì)算結(jié)果 單位：萬(wàn)hm2

3.4 耕地超載規(guī)模

利用適宜耕地規(guī)模計(jì)算數(shù)據(jù)和當(dāng)?shù)馗氐膶?shí)際數(shù)據(jù)，計(jì)算獲取不同情景下的耕地超載規(guī)模，結(jié)果見表6—7。

表6 經(jīng)濟(jì)優(yōu)先情景耕地超載規(guī)模計(jì)算結(jié)果 單位：%

表7 生態(tài)優(yōu)先情景耕地超載規(guī)模計(jì)算結(jié)果 單位：%

從計(jì)算結(jié)果可以看出，在經(jīng)濟(jì)優(yōu)先的情景下，2012年各地區(qū)的耕地超載規(guī)模均低于5%，其中朝陽(yáng)縣和凌源市的超載規(guī)模小于1%。之后，受耕地規(guī)模增加和水資源量減小等因素的綜合影響，超載規(guī)模逐漸波動(dòng)增加，到2022年均超過(guò)5%，最高達(dá)到10.07%。其中，2014—2018年由于可供水量增加導(dǎo)致耕地適宜規(guī)模的增加，因此除了喀左縣以外，其余地區(qū)的超載規(guī)模增幅相對(duì)較小，而在2018年之后，受到灌溉可供水量減小導(dǎo)致耕地適宜規(guī)模減小以及耕地面積增加等因素的影響，超載規(guī)模增加幅度較大。從生態(tài)優(yōu)先情景來(lái)看，情況更為嚴(yán)峻，各地的超載規(guī)模均大于10%，部分地區(qū)甚至接近20%。

4 結(jié)語(yǔ)

此次研究以區(qū)域水文和農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對(duì)朝陽(yáng)市下屬縣市的耕地適宜規(guī)模進(jìn)行計(jì)算研究。由計(jì)算結(jié)果可以看出，無(wú)論是經(jīng)濟(jì)優(yōu)先情景還是生態(tài)優(yōu)先情景，朝陽(yáng)市不同地區(qū)的耕地規(guī)模均存在超載情況。為了應(yīng)對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護(hù)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。因此，建議當(dāng)?shù)剡M(jìn)一步優(yōu)化種植結(jié)構(gòu)、積極推進(jìn)節(jié)水型農(nóng)業(yè)和注重生態(tài)用水保障。同時(shí)，政府和相關(guān)部門應(yīng)該加大教育宣傳力度，使廣大社會(huì)公眾認(rèn)識(shí)到生態(tài)環(huán)境保護(hù)的價(jià)值，減小政策推行的阻力。