农业经济与水资源环境的协调耦合发展研究

2021-11-23李辰

黑龙江水利科技 2021年11期

李辰

(辽宁省丹东水文局，辽宁丹东 118000)

0 引言

农业经济发展受水资源环境的影响具有长远性、全局性的特征，现阶段我国农业水资源普遍存在用水效率偏低、开发利用不合理等问题，农业用水缺口逐年增大及水资源质量持续下降加剧了农业生态环境的进一步恶化[1]。2015年，中国干旱和洪涝灾害引起的农作物成灾面积达到5863×104hm2、3327×104hm2，因干旱带来的经济损失约占农业生产的3.5%。中国不仅面临着严峻的水资源短缺形势，每年超量施用的农药和化肥更加激发了水危机，水环境恶化极大的危害了农业生态安全，对农村经济发展和农业生产的影响也越来越严重，在降低粮食产量的同时还会对农民居民身体健康造成直接或者间接的威胁。所以，研究农业经济与水资源环境的耦合关系对保持农业健康可持续发展意义重大。

1 农业经济与水资源环境的概念

1.1 农业经济系统的概念

对于农业生态经济系统国内外诸多学者从生态视角开展了深入研究，如李元[2]认为它是以农业为主结合农林牧副渔的经济单元，该复合系统涵盖技术、经济、农业生态等子系统，且兼具社会属性；朱鹏硕等[3]提出生态与农业经济为该系统的主要构成，生态系统在农业生产过程中将能量和物质输入经济系统，并对经济系统的功能与结构产生影响，反过来生态系统运行又受经济系统的影响，二者构成相互交织的复杂关系；蓝盛芳等[4]提出它由渔业、林业畜牧业、种植业4个子系统构成的各部门紧密结合、协同发展、相互联系的有机整体。所以，农业生态经济系统既要符合农业经济效益要求，又要实现环境污染减少和资源高效利用的目标，坚持农业生态循环发展理念促进生态环境与农业经济的协调发展。文章将农业经济的生态环境视为水资源环境，以农林牧渔等用水产业部门作为农业经济系统的主要构成。

1.2 水资源环境的概念

水资源既是维持农业经济的第一生产要素又是农业生产的基础性资源，其价值属性具有经济与生态的双重特征。借鉴世界气象组织(WMO)的相关资料，水资源是指可能被利用或可利用的水源。狭义上的水环境是指可以间接或直接影响人类发展、生活及围绕人群空间的水体质量。实质上，水环境与水资源是从不同利用视角上对自然水体的称谓，当分析使用后对水体产生重要影响或形成污水排放时称为水环境，而开发利用时的水体则称为水资源，将两者按系统分析的原则统称为水资源环境。石丽忠等[5]提出农业水资源是指达到区域农业用水水质要求，以现有经济技术手段可利用的所有水源地可供水量；高升荣等[6]以灌溉水和天然水作为农业水资源的两种来源，其中灌溉水是从江河湖泊中利用农田水利设施汲取获取而来，天然水以土壤潮湿和降雨为主要来源；李友生等[7]指出为了满足农作物生长发育和生命维系等农业生产过程中所需要的水源就是农业水资源。

农业水环境是指对农村居民生活及农业生产发展等造成间接或者直接影响的水体质量，主要以农业生产空间为核心[8]。所以，农业水资源是指农田水利设施可以有效利用，供农、林、牧、副、渔等农业使用，并且符合用水水质要求的灌溉水和天然降水。农业水环境指与水体功能、水质密切相关的农业生产所处的水环境，受影响污染源较多，超出其承载能力将产生严重的水体污染。

2 农业经济与水资源环境的耦合关系

农业经济与水资源环境的耦合目标是实现农业水资源的可持续利用，该耦合具有双向、深度两种属性。为了更好的发挥农业经济与水资源环境的功能作用，在耦合过程中必须受到约束条件的限制，见图1。

图1 农业经济与水资源环境的耦合关系

2.1 农业经济与水资源的双向耦合

中国农业水污染源以农村生活污染、水产养殖垃圾、农田固体废弃物、禽畜粪便及农田化肥使用为主，其中占主导地位的有禽畜粪便和化肥使用，水环境受COD、氮磷等影响而产生污染。直接将受污染的水用于农田灌溉会对农作物生长造成影响或者水污染会减少用于农业生产的水量，对粮食安全与农业生产构成威胁，并进一步制约农业经济的发展。所以，农业经济与水资源环境存在双向耦合。

2.2 农业经济与水环境的深度耦合

对于种植业而言最关键的农业水资源就是土壤水，这是因为所有水资源被农作物利用时必须转化为土壤水。另外，水资源属于维持农作物生长的必要条件，必须在一定的细胞水分条件下才能维持农作物的正常生长，被吸收利用后水资源转变成动植物生长发育和生命维系所需的体水。在农作物体重中水分所占的比例达到70%-90%，也是有机物合成、呼吸以及参与光合作用的重要元素。所以，从转化为土壤水直到参与动植物体内生长的全过程都涉及农业经济与水资源的耦合，这还是一种深度耦合。

2.3 耦合过程受约束条件限制

目前，水要素变化的主要特征表现在水环境恶化和水资源短缺两个方面，现已成为制约粮食安全和农业发展的关键因素。农田灌溉用水占农业总用水的90%以上，并且灌溉用水水质下降所带来的不利影响已超过用水量缺乏，现已对农业生产以及农作物生长构成潜在的威胁[9]。水污染对农作物的危害体现在污水灌溉造成农产品污染物超标、农产品质量下降以及农作物减产等方面，其带来的经济损失表现为对生态系统、人体健康和农业发展的不利影响。所以，持续恶化的水资源环境逐渐成为制约农业经济发展的瓶颈。

3 农业经济与水资源环境的协调发展

农业经济与水资源环境的耦合机理非常复杂，见图2。从图2可知，按系统维度可分为水环境、水处理、农业经济和农业水资源4个耦合子系统，按过程维度分为系统投入、生产、产出三个耦合过程。另外，还受到水环境安全、水污染治理、生态环保以及及水资源承载力等因素的制约。

图2 农业经济与水资源环境的耦合机理

3.1 耦合机理

1)系统间的耦合。农业经济与农业水资源子系统相互耦合构成相互依存、相互作用的复合系统，从而形成有机的整体。通过直接降水或水利工程设施将水资源转变成农业用水，主要有养殖业、畜牧业、种植业等灌溉用水，其中保障农业正常生产和农村居民生活质量的必要条件是确保农业用水的充足。考虑水生态文明建设要求利用水处理系统对农业污水进行有效处理，处理后形成污水排放至水环境或者重新回到农业用水中使用，即耦合农业水处理与农业经济系统构建水生态经济系统。农业生产过程中禽畜粪便、农药化肥等污染源造成的农村河岸、湖泊、河流等生态污染，在明显降低水环境质量的同时，还会对地表水、地下水供给农业用水产生直接影响，并进一步影响农业经济总产出及农村居民生活质量[10]。

2)系统过程的耦合。水资源系统的投入包括从江河湖泊中利用农田水利设施所提取的农业供水和自然降水两部分，其中农业用水量是经过农业各行业使用的系统投入，这是保障农业产值及农业生产的物资资源基础。农业水处理系统的投入是农药化肥等污染物排放产生的农业污水，经过污水处理系统的处理部分重新可回用至农业用水，其它部分通过地表径流冲刷和降雨将地表、大气中的污染物带入水体，从而造成农业面源污染，进一步对农业的水生态环境产生影响。

3.2 约束条件分析

在农业经济与水资源环境耦合过程中各个系统、整个系统都会受各种约束条件的限制，具体如下：

1)农民生态环保意识对农业经济系统的影响。农村居民环保意识受到生活环境、教育水平等因素的影响比较薄弱，往往忽视水污染的潜在危害而更多地关注经济效益，未意识到农业水环境受禽畜养殖业规模化发展以及农药化肥等广泛超标使用造成的严重危害[11]。所以，必须以生态经济为导向不断提升农民生态环保意识，加快形成农业循环型发展模式。

2)水环境安全和水污染治理对农业水环境系统的制约。近年来，随着城镇工业、现代农业的不断发展，农村水环境呈现出加速恶化的趋势，严重影响者农民生活和农业经济发展。另外，不合理、不科学的污水灌溉使得农田逐渐成为排污新场所，导致重金属等有害物质在农作物体内严重超标以及农作物减产，直接危及农业可持续发展、农村生态安全和人体健康。

3)水资源承载力对农业水资源系统的制约。在不引起环境污染及农业生态恶化的情况下，农业水资源承载力能供给农业生产的最大用水能力，随着社会经济发展水平和时代特定技术条件的限制，具有动态变化的特征。若区域环境和生态条件良好，则能够实现水资源的科学配置，也会提升水资源系统的极限值和支撑能力。所以，为了持续增加农业水供给能力需要不断改善水资源承载力状况。

3.3 协调发展构思

1)创新多主体治理模式，强化治理主体意识。贯彻落实控制与治理农村、农业水污染相关规定，充分发挥农业水污染防治中农业主管部门的监督、指导、组织作用。采取社会资本、住户付费、村集体补贴和财政等多种污染治理投入运行模式，加快建设农村垃圾、污水处理等环保设施。采用绩效合同服务等方式鼓励规模化养殖场、农业龙头企业成为农业水污染治理的第三方，加快形成经营性组织购买服务机制。构建由多主体共同参与、由信贷支持、税收优惠、财政扶持等措施共同支持的农业水污染防治经营性服务体系，有效改善农业水污染状况。

2)加快建设水资源环境保护机制，推动资源循环型农业发展。积极探索农业产业生态循环体系，加快推进废弃物和农业中间产品的互换利用，有效结合种养体系转变粗放型传统农业生产模式[12]。此外，加快形成农业水资源环境保护制度提升约束资源利用的方式与强度。将长效管理、工作机制、财政投入、生态补偿、红线保护、规划引导等相结合建立完善的农业水资源环境保护机制体系。

3)加强水污染治理和水资源合理开发，提升农业承载力。目前，农业的粗放型水资源利用方式使得水资源保护与水环境污染、水资源短缺、水资源浪费间的矛盾更加突出。对此，要提高水资源利用效率必须发展节水型农业，减少灌溉、使用和输送过程中农业水资源的浪费和损失。坚持污染源治理与控制并举、资源合理开发、种植制度创新等，努力实现农产品安全生产、禽畜排泄物整治和农药化肥的合理使用，最大程度的减少水环境污染。通过有效治理水污染问题、科学实施水资源开源节流等一系列措施，以实现农业水资源承载力的全面提升。

4)增强民众参与的责任感，增强各组织的认识。切实提升社会各界组织、政府部门、乡镇企业主以及广大农业大户的生态环保意识，采取舆论阵地和各种宣传形式开展全方位、多形式、多层次的教育宣传，普及和宣传到位国家有关法律法规、政策文件，让民众意识到农民生活质量、农业经济发展与水环境保护紧密联系。科学合理的制定奖惩机制，在农业水环境治理和保护工作中鼓励农村居民的参与，增强其参与水污染治理和环境保护的责任感。