南方地区城镇化、工业化进程中农业用水演变规律分析

邵薇薇,刘海振,周祖昊,刘家宏,曹小磊,徐　丹

(1.中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室,北京　100038;

2.水利部水资源与水生态工程技术研究中心,北京　100038)



南方地区城镇化、工业化进程中农业用水演变规律分析

邵薇薇1,2,刘海振1,周祖昊1,2,刘家宏1,2,曹小磊1,徐丹1

(1.中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室,北京100038;

2.水利部水资源与水生态工程技术研究中心,北京100038)

摘要：随着南方地区城镇化、工业化进程的不断推进,非农业用水量持续增长,农业用水保障面临严峻挑战。为摸清南方地区城镇化、工业化进程与农业用水关系,根据南方地区社会经济发展速度和程度的不同,选择社会经济发展较为发达的江苏省和发展相对欠发达的江西省、四川省作为研究区域,基于1997—2013年统计数据,利用回归分析法研究农业用水变化情况及与城镇化率和二、三产业增加值占GDP比重的相关关系,结果显示:由于南方地区水资源总量相对丰沛,近10多年的城镇化、工业化发展对农业用水量的影响不是很显著,但是用水结构中农业用水比重有所下降。指出城镇化、工业化发展通过人口结构、产业结构、比较效益、技术革新等方面对农业用水产生间接影响,并从工程建设、法律法规、政策管理等层面提出南方地区农业用水保障措施。

关键词：城镇化;工业化;农业用水;相关分析;南方地区

1 研究背景

水利是农业的命脉,我国75%的粮食来自于灌溉农业,保障农业用水是保障粮食安全的基石。近年来，随着我国城镇化、工业化进程的快速推进,一些地区水资源供需矛盾突出,挤占农业用水现象时有发生,给农业用水带来了严峻的挑战[1-2]。党的十八大报告指出,“促进工业化、信息化、城镇化、农业现代化同步发展”,在城镇化、工业化和农业现代化“三化”协调发展过程中,如何确保农业用水安全,进而保障国家粮食安全,成为当前和未来一个时期的重要任务。深入分析城镇化、工业化进程对农业用水带来的影响,具有十分重要的意义。但是城镇化和工业化发展与农业用水的关系极为复杂,在区域表现上也可能存在差异,本文以我国南方地区为研究对象,进行城镇化、工业化进程中农业用水演变规律的分析。

我国南方地区主要指东部季风区的南部,即秦岭—淮河一线以南的地区,主要包括江苏、安徽、浙江、上海、湖北、湖南、江西、福建、云南、贵州、四川、重庆、广西、广东、海南、香港、澳门、台湾等地区。南方地区降水量相对丰沛,年降水量800～2 000 mm,水资源约占全国总量的80%,人均水资源量3 481 m3,但年内分布很不均匀[1,3-4]。南方地区农业较为发达,耕地以水田为主,耕作制度一般是一年两熟到三熟,粮食作物以水稻为主,全国的13个粮食主产区中,有6个在南方地区,分别为四川、湖北、湖南、江苏、江西和安徽。南方地区的城镇化和工业化发展并不均衡[5],部分地区发展水平较高,比如长江三角洲城市群和珠江三角洲城市群是我国大陆经济最发达的地区,但一些不发达省份如贵州、云南、江西等,城镇化及工业化程度仍显著低于全国平均水平。南方地区农业用水利用效率相对不高[6],部分区域如西南地区由于受地形条件限制,缺乏水源配置工程,引水较为困难,依然存在工程型缺水问题[7],导致农业灌溉用水的成本较高。另外,由于部分地区城镇化、工业化水平较高,水源污染问题较为严重,部分地区存在水质型缺水问题[8]。

南方地区城镇化和工业化的发展正在给农业用水带来一系列的影响,为了更深入地反映南方地区农业用水在近年来快速城镇化和工业化发展进程中的变化,笔者考虑南方不同地区城镇化、工业化发展程度的差异性,选择江西、江苏和四川三个粮食生产大省作为典型研究区域,进行进一步研究分析。这3个省都是粮食生产大省,但是城镇化和工业化发展程度又有所差异,其中江苏省属于城镇化和工业化发展程度相对发达的地区,而江西和四川城镇化和工业化发展程度相对缓慢,但江西的城镇化和工业化发展增速与四川相比更快一些。

2研究区城镇化、工业化发展特点

2.1城镇化、工业化指标选择

城镇化和工业化的过程是农业人口转化为非农业人口、农业活动转化为非农业活动的过程,主要反映在人口向城市聚集、第二产业产值在国民生产总值中的比重不断上升[9]。笔者选择城镇化率和二、三产业增加值占GDP比重这两个指标来反映南方地区城镇化、工业化的发展,其中城镇化率主要反映了在城镇化和工业化的进程中城镇人口比例的变化,体现了区域人口结构的改变；二、三产业增加值占GDP的比重则反映了工业、建筑业、第三产业的产值随着城镇化、工业化的发展在经济总量中的攀升,体现了区域产业结构的变化。这里选择了二、三产业增加值占GDP比重这项指标,而没有选择工业化率来反映城镇化和工业化进程中产业结构的变化,主要是因为在部分经济相对发达地区如江苏省,工业化发展逐渐进入后工业化阶段(工业化率到达一定程度后已经开始下降,第三产业的产值则在不断增加)(图1)。因此,单纯用工业化率已不能很好地反映地区经济发展的状况,而二、三产业增加值直接与城市和工业的用水挂钩,可以用来反映产业结构的变化。

图1　1997—2013年工业化率变化情况

2.2城镇化、工业化发展变化情况

随着城镇化、工业化进程的推进,1997—2013年江西、江苏、四川三省的城镇化率及二、三产业增加值占GDP比重均呈上升态势,如图2、3所示。从城镇化率来看,社会经济较为发达的江苏省城镇化率增长幅度最大,17年间增长约34.3个百分点,年增长率达4.9%;社会经济发展程度相对滞后的江西省,17年间城镇化率增长约23.6个百分点,年增长率为4.2%;四川省城镇化率最低,年增长率为3.9%。从二、三产业增加值占GDP比重来看,社会经济发展程度较高的江苏省,17年间增长了约9个百分点,年均增长率仅为0.6%;江西省二、三产业增加值占GDP比重17年间增长约16.3个百分点,年增长率达1.3%;四川省二、三产业增加值占GDP比重17年间增长约14.6个百分点,年增长率为1.2%。

从以上分析中不难看出,近17年来,社会经济发展程度较高的江苏省城镇化率发展较为迅速,由于二、三产业增加值占GDP比重本就较高,近年来增长幅度相对不是很大,总体而言江苏省城镇化和工业化发展水平相对较高。相比之下,仍处在发展中的江西省和四川省的城镇化率增长速度均低于江苏省,二、三产业增加值占GDP比重也明显低于江苏省,但增长速度较快。

图2　1997—2013年城镇化率变化情况

图3　1997—2013年二、三产业增加值占GDP比重变化情况

3研究区用水结构变化分析

3.1农业用水变化分析

根据中国水资源公报统计,总用水量主要由农业用水、工业用水、生活用水和生态环境用水构成。1997—2013年,四川省农业用水量变化不明显,多年稳定在125亿m3左右;江苏省和江西省的农业用水量除了在1997年和2003年增减幅较大外,整体变化趋势也非十分明显,2003年以后呈缓慢增长态势,如图4(a)所示。其中江苏省1997和2003年农业用水量减少主要是因为1997年初夏全省发生严重干旱,2003年江南地区发生严重夏伏旱,用水矛盾十分尖锐,农业灌溉供水量不足[10]。从农业用水占总用水量比重来看,江西、江苏、四川三省均呈现显著下降的态势,如图4(b)所示。其中,江苏省农业用水比重由1997年的64.73%下降到2013年的52.34%,17年间下降了12.4个百分点,年均下降1.3%;江西省农业用水比重由1997年的69.42%下降到2013年的66.35%,17年间下降了3.1个百分点,年均下降0.28%;四川省农业用水比重由1997年的61.19%下降到2013年的57.48%,17年间下降了3.7个百分点,年均下降0.39%。以上数据表明,近年来随着城镇化、工业化进程的推进,江西、江苏、四川三省的农业用水量整体变化不大,但农业用水比重都有所下降,其中社会经济较为发达的江苏省下降更为显著。

图4　1997—2013年研究区农业用水变化情况

3.2生活、工业、生态用水变化分析

近年来,随着城镇化、工业化进程的不断推进,江苏、江西、四川三省的生活、工业用水量均有显著提高,自2003年起生态用水量也经历了从无到有的增长[11],如图5所示。对于社会经济发展程度较高的江苏省,17年来生活用水量增加10.57亿m3,年增长率为1.4%;工业用水量增加了83.69亿m3,年增长率为3.0%;生态用水量起伏波动很大,近年来稳定在3亿m3左右。江苏省工业用水量虽然总体而言仍在增加,但2007年后工业用水量有所减少,总体增速减慢,这是因为江苏省逐渐进入后工业化时期,工业用水也向节水低耗方向发展。江西省生活用水量增加了10.23亿m3,年增长率为3.0%;工业用水量增加了9.6亿m3,年增长率为1.1%;生态用水量基本稳定在3亿m3左右。四川省生活用水量增加了15.29亿m3,年增长率达3.0%;工业用水量增加了3.51亿m3,年增长率达0.4%,在2012年前基本保持不变;生态用水量2013年前基本稳定在2.3亿m3左右,2013年增加到4.7亿m3。对比分析江苏、江西、四川三省份近17年来非农业用水的构成,可发现江苏省非农业用水量持续增长主要是因为工业用水量的增加,而江西、四川两省非农业用水中则是生活、生态用水增加比较多。

图5　1997—2013年研究区生活、工业、生态用水量变化情况

4研究区城镇化、工业化与农业用水量化关系解析

4.1城镇化率与农业用水的关系

根据1997—2013年的统计数据[11-12],分析江苏、江西、四川三省农业用水量、农业用水比重与城镇化率的相关关系,如图6所示。江苏省农业用水量与城镇化率的相关系数为0.43,江西省和四川省分别为0.36和0.44,三省的农业用水量与城镇化率呈微弱的正相关性,可见三省的农业用水量与城镇化和工业化过程的人口结构变化未表现出明显关系,这是由于南方地区水资源相对充沛,基本可以满足城镇化发展过程中生活、工业和生态用水需求,农业用水量没有呈现稳定的变化规律,所以与城镇化率的相关关系较差。从城镇化率与农业用水比重的关系来看,随着城镇化率的提高,江苏、江西、四川的农业用水比重均有所下降,相关系数分别为-0.53、-0.66和-0.48,城镇化率每提高1%,农业用水比重相应减少0.28%、0.22%和0.24%。由此可见,随着城镇化发展,各地非农业用水量迅速增加,虽然农业用水量变化不大,但却导致了农业用水占总用水量的比重相对减小。

图6　研究区农业用水与城镇化率的关系

4.2二、三产业增加值占GDP比重与农业用水关系

利用回归分析法研究江苏、江西、四川三省二、三产业增加值占GDP比重与农业用水量和农业用水比重的相关关系,如图7所示。三省农业用水量与二、三产业增加值占GDP比重的相关系数分别为0.31、0.34和0.28,即农业用水量随城镇化和工业化发展呈微弱的增长趋势,二、三产业增加值占GDP比重每提高1%,农业用水量分别增加2.87亿m3、1.12亿m3和0.49亿m3,这与南方地区水资源相对丰沛有很大关系。从农业用水占总用水量的比重来分析产业结构变化对农业用水的影响,研究区的农业用水比重均与二、三产业增加值占GDP比重呈较好的相关关系,江苏省、江西省和四川省相关系数分别为-0.68、-0.65和-0.74,随着二、三产业增加值在经济结构中的比重增长,农业用水量在地区总用水量中的比重随之下降,三省二、三产业增加值占GDP比重每提高1%,农业用水比重相应减少0.96%、0.42%和0.50%。

图7　研究区农业用水与二、三产业增加值占GDP比重的关系

4.3关系分析

在城镇化、工业化发展进程中,不同的发展阶段有着不同的表现形式,对农业用水量和农业用水比重的影响程度也有所不同。经过分析可知,在南方地区,城镇化率、二、三产业增加值占GDP比重与农业用水量的相关关系并不显著,而与农业用水比重的负相关关系则较好。由此可知,城镇化、工业化进程的不断推进对于江苏、江西、四川三省的农业用水量暂时未表现出显著的影响,这是由于南方地区水资源天然禀赋较好,相对丰沛的水量基本能够满足当地生活、工业和生态用水的需求,非农业用水对农业用水挤占较少的缘故。然而,在发展过程中生活、工业、生态等非农业用水量的显著增加,导致农业用水量占总用水量的比例则有所减少,因此城镇化和工业化的指标与农业用水比重的关系则相对较好。

5城镇化和工业化进程对农业用水的影响

图8　城镇化、工业化进程对农业用水影响示意图

农业用水量的大小,一般受到多种因素影响,如气候条件、灌溉面积、作物种类、灌溉方式、节水水平等,这些因素能直接影响到农业用水量的大小。但城镇化和工业化对农业用水的影响,则是间接的影响,它通过人口结构、产业结构、比较效益、技术革新等方面的改变,影响了农业的灌溉面积、作物种类、灌溉方式、节水水平等(图8)。城镇化和工业化的发展,推动农业人口向城镇人口转移,部分农业用地也转换为城市和工业用地,灌溉面积也会随着耕地面积的减少而相应减少。我国的产业政策的发展,则在不断加大对基础产业和基础设施的投入,加快第三产业发展步伐。在人口结构和产业结构的调整下,部分农村劳动力和土地资源、水资源等要素不断流向第二、第三产业;随着从事农业生产的劳动力、资源等要素(包括农业灌溉用水)投入下降,农田灌溉需求随之降低,进而会导致农业用水量下降。同时,由于比较效益的作用,随着城镇化、工业化进程的推进,农业在国民经济各部门中的比较效益持续降低,影响各方面支持农业用水的积极性,从区域经济发展的角度,地方政府部门更愿意将有限的水资源用于支撑工业发展;其次,水价的差异使得供水管理部门更愿意供水给城镇和工业;另外,部分农民自身出于对提高收益和节省成本的考虑,也会选择进城务工或种植耐旱作物,灌溉意愿也会降低。在节水技术革新方面,工业化的进步会促进节水技术的发展,可为农业高效用水提供便利条件,在一定程度上也促进了农业用水的主动节水。以江苏省为例,江苏省2006—2013年灌溉水有效利用系数与城镇化率和二、三产业增加值的相关关系,分别高达0.97和0.96,表明农业节水水平也随着城镇化和工业化的发展在提高。这些,都体现了城镇化和工业化进程对农业用水的影响。

6讨论分析

6.1南方和北方地区影响的差异

由于我国水资源的本底条件的不同,城镇化和工业化进程对农业用水的影响,在南方地区和北方地区可能有所差异。在水资源相对紧缺的北方地区,水资源总量受限,为了满足日益增长的城市和工业用水需求,部分农业水源开始转为城市供水,导致农业用水量减少,在一定程度上反映了城市和工业发展对农业用水的挤占[13-15];但是在南方地区,由于水资源相对较为充沛,城镇化和工业化进程带来的人口结构、产业结构的变化对农业用水量的影响则相对较小,如江苏省、江西省、四川省的农业用水量近17年间基本保持稳定甚至微弱增长,甚至部分地区二、三产业增加值占GDP比重与农业用水量之间呈微弱正相关关系。

6.2南方地区三省内部的差异

通过分析可知,在南方地区,城镇化、工业化进程与农业用水量和农业用水比重的关系分别受到水资源条件和社会经济发展程度的约束;近17年来,江西、江苏、四川三省的农业用水量整体变化不大,农业用水占总用水量的比重略有下降。南方三个地区之间,城镇化和工业化指标与农业用水之间关系,也表现得有所差异。其中城镇化、工业化发展速度较快，发展程度较高的江苏省,农业用水比重的下降幅度更为明显。而对于仍处在发展过程中的江西省和四川省,农业用水比重下降的幅度相对较小,分析原因可能与江苏省非农业用水量持续增长中工业用水量的增加占很大比例有关。江苏省工业用水量增长迅速,由1997年的136.41亿m3增加至2013年的220.1亿m3,在2007年时甚至高达225.3亿m3,而生活用水量的增加对江西省和四川省非农业用水量增加的贡献更大,17年间两省生活和生态用水的总量分别增长了58.7%和71.3%。随着城镇化、工业化进程的进一步推进,预计未来一段时间南方地区农业用水量将基本保持稳定,农业用水量占总用水量的比重将继续下降。

7结论与建议

基于1997—2013年统计数据,利用回归分析法研究了江苏、江西、四川三省农业用水量变化情况及与城镇化、工业化程度之间的关系,探讨了城镇化和工业化进程对南方地区农业用水的影响。由于南方地区水资源总量相对丰沛,近10多年的城镇化、工业化发展对农业用水量的影响不是很显著,但是用水结构中农业用水比重有所下降。在未来最严格水资源管理制度的实施下,由于水资源总量将受控,城镇化和工业化进程对农业用水的影响将会进一步凸显。针对我国南方地区农业用水面临情势及农业用水保障要求,可从以下3个方面展开农业用水保障工作。在工程建设层面,加强水源工程和水系连通工程建设,提高农业用水保障程度;加强灌区配套工程建设和管理维护,提高用水效率。在法律法规层面,继续健全水法规体系建设,

争取出台《农田水利条例》《节约用水条例》及农业水权转让方面的管理办法。在政策管理层面,要全面落实最严格水资源管理制度,对农业用水总量加强确权,对农业用水效率和农业水环境等加强管理,从而保障农业用水。

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Evolution rules of agricultural water during urbanization and industrialization in south areas of China/

SHAO Weiwei1, 2, LIU Haizhen1, ZHOU Zuhao1, 2, LIU Jiahong1, 2, CAO Xiaolei1, XU Dan1

(1. State Key Laboratory of Simulation and Regulation of Water Cycle in River Basin, China Institute of Water Resources and Hydropower Research, Beijing 100038, China; 2. Engineering and Technology Research Center for Water Resources and Hydroecology, Ministry of Water Resources of P. R. China, Beijing 100038, China)

Abstract:With the advance of urbanization and industrialization in the south areas of China, the proportion of non-agricultural water has been increasing. The security of agricultural water supply is being faced with tremendous challenge. In order to know the relationship among the urbanization, industrialization and agricultural water in the south areas of China, Jiangsu Province with high-level urbanization and industrialization and Jiangxi and Sichuan Provinces with average or relatively low-level urbanization and industrialization are chosen as the representative regions according to their development speeds and degrees of social economy. Based on the statistical data from 1997 to 2013, the correlations among the rate of urbanization, the ratios of the added values of the secondary and tertiary industries to the GDP and the agricultural water are studied by means of the regression analysis method. The results show that the water resources are relatively abundant in the south areas of China, and the influences of the urbanization and industrialization in more than ten years on the agricultural water use are not significant, while the proportion of water use in agriculture has obvious decrease. The agricultural water use is indirectly influenced by the development of urbanization and industrialization through population structure, industrial structure, comparative benefits and technical innovation, etc. Feasible and effective suggestions for the security of agricultural water supply are proposed from the respects of engineering construction, laws and regulations, and policy management.

Key words:urbanization; industrialization; agricultural water; correlation analysis; south area of China

(收稿日期：2015-07-28编辑：陈玉国)

中图分类号：F407.9

文献标识码：A

文章编号：1003-9511(2016)02-0011-05

DOI：10.3880/j.issn.1003-9511.2016.02.003

作者简介：邵薇薇(1981—),女,江苏南通人,高级工程师,博士,主要从事水文学及水资源研究。E-mail:shaoww@iwhr.com通信作者：周祖昊(1975—),男,湖北武汉人,教授级高工，博士,主要从事水循环及伴生过程综合模拟与调控研究。E-mail:zhzh@iwhr.com

基金项目：水利重大项目(水重大2013-2);国家自然科学基金(51109222,51279208,51009149)；水利部公益性行业科研专项经费项目(201301092)；中国水利水电科学研究院科研专项(ZJ1224)