塔里木河流域主要农产品用水效率分析

王粒全 张迪

[摘 要]农业发展对塔里木河流域的发展至关重要，农产品的收益好坏离不开水资源的合理利用。本文用数据包络的分析方法，用DEA模型对塔里木河流域棉花、小麦和玉米的用水效率进行研究，研究得出，塔里木河流域的棉花生产用水效率综合效率的平均值为0.9137，小麦生产用水综合效率的平均值为0.9213，高于新疆其他地区;塔里木河流域的玉米生产用水综合效率平均值为0.7553，效率偏低。建议制定合理的灌水量和灌溉制度，调整与搭配合理的作物结构。

[关键词]塔里木河流域;棉花;小麦;玉米;生产用水效率

[中图分类号]TV213.45 [文献标识码]A

1 前言

水资源是人类生存与发展的基本物质条件。农业是用水大户，塔里木河流域农业年用水量占全部总用水量份额的90%。塔里木河流域远离海洋，地处中纬度欧亚大陆腹地，四周高山环绕，东部是塔克拉玛干大沙漠，形成了干旱环境中典型的大陆性气候，在高山环列和远离海洋的地形地貌、水文气象等因素综合影响下，全流域降水稀少，降水量地区分布差异很大，全流域多年平均年降水量为116.8mm，蒸发能力很强，一般山区为800-1200mm。水资源利用对其农业生产的发展、农产品品质的提升及农民增产增收起着至关重要的推动作用。

塔里木河流域范围内（包括源流）分布着新疆天山以南的五个地州，分别是巴音郭楞蒙古自治州（简称巴州）、阿克苏地区、克孜勒苏柯尔克孜自治州（简称克州）、喀什地区和和田地区。塔里木河流域光热条件好，气候干燥，病虫害发生率低，无霜期大多在200天左右，适宜陆地棉和长绒棉的种植，是全国棉花主产区和全国最大的优质棉基地。2015年塔里木河流域的棉花种植面积占全疆棉花种植的54.13%，小麦种植面积占全疆小麦种植的45.63%，玉米种植面积占全疆玉米种植的46.72%。农业发展对塔里木河流域的发展至关重要，農产品的收益好坏离不开水资源的合理利用，本文用数据包络的分析方法，用DEA模型对塔里木河流域种植的经济作物——棉花、粮食作物——小麦和玉米的用水效率进行研究，为塔里木河流域农业用水效率评价、农村水利发展决策及最严格水资源管理制度的考核提供基础数据，对新疆农业可持续发展具有一定的参考和借鉴意义。

2 研究方法

DEA是数据包络分析（Date Envelopment Analysis）的简称，该方法是由运筹学家A.Charnes，W.W.Cooper和E.Rhodes等人以“相对效率”概念为基础发展起来的一种效率评估方法。DEA的基本模型主要有CCR模型和BCC模型两种。

CCR模型是研究在不变规模报酬下决策单元DMU相对效率的一种非参数方法。假设有n个部门或单位（称为决策单元DMU），每个决策单元DMU都有m种投入和s种产出，xij为第j个DMU的第i种投入总量，yij为第j个DMU的第i种产出总量，各DMU的投入和产出相应的向量分别为：Xj=（x1j， x2j…xmj）T，Yj=（y1j， y2j…ysj）T。依据DEA方法的评价思想可以构造如下的线性规划模型，即CCR模型。

（1）式中，θ表示DMUj离有效前沿面的径向优化量或“距离”，λj为n个决策单元DMU的某种组合权重，VD为第t个决策单元的相对效率评价结果。若引入松弛变量，则（1）式变为

（2）式中，θ表示DMUj离有效前沿面的径向优化量或“距离”，S -和S +分别是松弛变量和剩余变量，分别为m和s维列向量，非零的S -与S +使无效DMUj沿水平或垂直方向延伸达到有效前沿面。若VD=1，且它的最优解λ*，S*-，S*+，θ*都有S*-=0，S*+=0，则第t个DMU为DEA有效。

Banker、Charnes、Cooper（1984）在CCR模型的基础上增加了一个凸性假设，即，便将CCR模型修正为BCC模型。利用上述CCR和BCC模型，可以分别求出各DMU的综合技术效率（TECRS）和纯技术效率（PTEVRS），再根据技术效率等于规模效率乘以纯技术效率，即：TECRS=SE*PTEVRS，SE=TECRS/PTEVRS便可求出各DMU的规模效率。

3 塔里木河流域棉花生产用水效率分析

3.1 研究地区和研究指标

为了全面地反映塔里木河流域棉花生产用水效率，鉴于样本的代表性和数据的可得性，本文选择了新疆重要的棉花主产县市，主要包括： 吐鲁番市、鄯善县、托克逊县、哈密市、呼图壁县、玛纳斯县、博乐市、精河县、尉犁县、库车县、阿瓦提县、阿图什市、阿克陶县、莎车县、巴楚县、和田县、洛浦县、于田县、乌苏市等19个县市。在这19个县市中，属于塔里木河流域的县市如下：尉犁县、库车县、阿瓦提县、阿图什市、阿克陶县、莎车县、巴楚县、和田县、洛浦县、于田县等10个县市。

依据 DEA 模型的要求和数据客观可获得性，本文选取了产出指标和投入指标。其中，产出指标是样本地区的每亩棉花的主产品产量 （公斤 / 亩）。投入指标包括： 每亩棉花生产的用工数量 （标准劳动日/亩）、化肥费 （元/亩）、种子费（元/亩）、灌排费（元/亩）。以上数据来源于《新疆农牧产品成本收益资料汇编》。

3.2 棉花生产用水效率分析

运用DEA分析法，对新疆棉花主产区的棉花生产用水效率的技术效率进行测算（见表1）。考虑到棉花单产是追求在一定投入水平下的产出最大化，因此，分析基于产出角度（out-orientated）的DEA模型。在DEAPVersion2.1软件基础上完成，松弛调整量的计算采用Coelli推荐的多步法。

从表1可以看出，在棉花主产县市棉花生产用水效率值中，塔里木河流域的库车县、阿瓦提县、阿图什县处于棉花生产用水技术效率的前沿面，其综合效率、纯技术效率和规模效率都为1。尉犁县、巴楚县、洛浦县、于田县的棉花生产用水技术效率值高于0.9，且其纯技术效率为1。总体说来，塔里木河流域的棉花生产用水效率比较高，与新疆其他地区相比，塔里木河流域棉花主产县市棉花生产用水效率值中，综合效率的平均值为0.9137，其综合效率平均值高于新疆其他地区0.1391。塔里木河流域棉花主产县市棉花生产用水效率值中，纯技术效率的平均值为0.9806，其纯技术效率平均值高于新疆其他地区0.0895;塔里木河流域棉花主产县市棉花生产用水效率值中，规模效率的平均值为0.9308，其纯技术效率平均值高于新疆其他地区0.0677。

4 塔里木河流域小麦生产用水效率分析

4.1 研究地区和研究指标

鉴于样本的代表性和数据的可得性，本文选择了新疆重要的小麦主产县市，主要包括： 乌鲁木齐县、奇台县、焉耆自治县、博湖县、库车县、拜城县、阿图什市、阿克陶县、莎车县、巴楚县、和田县、于田县、伊宁县、察布查尔自治县、霍城县、塔城市、乌苏市、额敏县、福海县、哈巴河县等20个县市。在这20个县市中，属于塔里木河流域的县市如下：焉耆自治县、博湖县、库车县、拜城县、阿图什市、阿克陶县、莎车縣、巴楚县、和田县、于田县等10个县市。

依据 DEA 模型的要求和数据客观可获得性，本文选取了产出指标和投入指标。其中，产出指标是样本地区的每亩小麦的主产品产量（公斤/ 亩）。投入指标包括： 每亩小麦生产的用工数量（标准劳动日/亩）、化肥费（元/亩）、种子费（元/亩）、灌排费（元/亩）。以上数据来源于《新疆农牧产品成本收益资料汇编》。

4.2 小麦生产用水效率

运用DEA分析法，对新疆小麦主产区的小麦生产用水效率的技术效率进行测算（见表2）。

可以看出，在小麦主产县市小麦生产用水效率值中，塔里木河流域的拜城县、莎车县、阿图什县、巴楚县、于田县处于小麦生产用水技术效率的前沿面，其综合效率、纯技术效率和规模效率都为1。焉耆自治县、阿克陶县、和田县的小麦生产用水技术效率值高于0.8。总体说来，塔里木河流域的小麦生产用水效率比较高，与新疆其他地区相比，塔里木河流域小麦主产县市小麦生产用水效率值中，综合效率的平均值为0.9213，其综合效率平均值高于新疆其他地区0.1043。塔里木河流域小麦主产县市小麦生产用水效率值中，纯技术效率的平均值为0.9472，其纯技术效率平均值高于新疆其他地区0.1006;塔里木河流域小麦主产县市小麦生产用水效率值中，规模效率的平均值为0.9716，其纯技术效率平均值高于新疆其他地区0.0141。

5 塔里木河流域玉米生产用水效率分析

5.1 研究地区和研究指标

为了全面地反映塔里木河流域玉米生产用水效率，鉴于样本的代表性和数据的可得性，本文选择了新疆重要的小麦主产县市，主要包括：奇台县、博乐市、焉耆自治县、博湖县、拜城县、莎车县、巴楚县、和田县、洛浦县、于田县、伊宁县、察布查尔自治县、霍城县、乌苏市、福海县、哈巴河县等16个县市。在这16个县市中，属于塔里木河流域的县市如下：焉耆自治县、博湖县、拜城县、莎车县、巴楚县、和田县、洛浦县、于田县等8个县市。

依据 DEA 模型的要求和数据客观可获得性，本文选取了产出指标和投入指标。其中，产出指标是样本地区的每亩玉米的主产品产量（公斤/亩）。投入指标包括：每亩玉米生产的用工数量（标准劳动日/亩）、化肥费（元/亩）、种子费（元/亩）、灌排费（元/亩）。以上数据来源于《新疆农牧产品成本收益资料汇编》。

5.2 玉米生产用水效率分析

运用DEA分析法，对新疆玉米主产区的玉米生产用水效率的技术效率进行测算。从表3可以看出，在玉米主产县市玉米生产用水效率值中，塔里木河流域的拜城县、巴楚县处于玉米生产用水技术效率的前沿面，其综合效率、纯技术效率和规模效率都为1。其他地区玉米生产用水技术效率值低于0.8。总体说来，塔里木河流域的玉米生产用水效率比较低，与新疆其他地区相比，塔里木河流域玉米主产县市玉米生产用水效率值中，综合效率的平均值为0.7553，其综合效率平均值低于新疆其他地区0.1409。塔里木河流域玉米主产县市玉米生产用水效率值中，纯技术效率的平均值为0.9351，其纯技术效率平均值低于新疆其他地区0.0386;塔里木河流域玉米主产县市玉米生产用水效率值中，规模效率的平均值为0.9589，其纯技术效率平均值低于新疆其他地区0.1154。

6 结论与对策

本文用数据包络的分析方法，用DEA模型对塔里木河流域棉花、小麦和玉米的用水效率进行研究，得出的主要结论为：塔里木河流域的棉花生产用水效率和小麦生产用水效率比较高，与新疆其他地区相比，塔里木河流域棉花生产用水综合效率的平均值为0.9137，高于新疆其他地区0.1391;塔里木河流域的小麦生产用水综合效率的平均值为0.9213，高于新疆其他地区0.1043。与新疆其他地区相比，塔里木河流域的玉米生产用水效率比较低，综合效率的平均值为0.7553，效率值低于新疆其他地区0.1409。

建议：（1）根据作物生育的需水规律和土壤的储水能力来制定合理的灌水量和灌溉制度，并配之以喷灌、微灌等先进的农业灌溉新技术，以最大限度地发挥各种灌溉技术的潜力。（2）调整与搭配合理的作物结构，减少耗水量大的农作物的种植面积，培育、推广抗旱能力强、经济价值高的品种栽培。（3）完善核定灌溉用水成本制度，实现水价到位、水费征收到位的目的。

[参考文献]

[1] 吴江宁，张荣，周和平，等.新疆灌区管理体制改革探讨[J].新疆水利，2002（05）.

[2] 李世祥，成金华，吴巧生.中国水资源利用效率区域差异分析[J].中国人口·资源与环境，2008（03）.

[3] 钱塑，朱显成.水资源效率模型及以辽宁省为例的实证研究[J].大连工业大学学报，2008（06）.

[4] 西晓生，田山珊，龙振华，等.中国农业用水效率的地区差别及其评价[J].农村经济与科技，2013（08）.

[5] 于法稳，李来胜.西部地区农业水资源利用的效率分析及政策建议[J].中国人口·资源与环境，2005（06）.