遂宁市耕地有效灌溉面积的时空动态变化分析

陆 念，冉清红

(1.成都师范学院史地与旅游学院/西部人文研究所,成都 611130;2.济南大学水利与环境学院,济南 250022)

确保粮食安全和端牢中国饭碗一直是我国重要的发展战略。自21世纪以来，我国人均耕地占有率在持续下降，但是人类粮食需求量却不断增加[1]。如今，中国的耕地面积和农田有效灌溉面积也呈现出持续下降的趋势[2]，我国每年因有效灌溉面积减少而导致粮食减产至少4.89×109kg[3]，这对粮食安全带来威胁。确保中国粮食安全的关键途径之一就是提高耕地质量和耕地的综合生产能力，而增加耕地有效灌溉面积数量和消除灌溉区耕地有效灌溉能力的制约因素是一种重要的方法[4]。有效灌溉面积是指灌溉工程设施基本完善，有一定水量，土地相对平坦，一般年份下可进行正常灌溉的耕地面积。有效灌溉面积对于确保当地的粮食生产安全具有重要意义，因为它是反映我国区域粮食安全和耕地抗旱性的重要指标[5]。粮食生产率水平的高低在很大程度上取决于耕地有效灌溉水平，特别是在水资源不足、农业用水形势严峻的地区，更是要把如何提高农耕地有效灌溉率作为促进农业可持续发展的有效保证[6]。现有研究结果表明，灌溉地区农田的总谷物产量通常比非灌地区的高1～3倍，有效灌溉面积的增加可以直接提高耕地产量，特别是在气候干旱地区，有效灌溉对耕地产量的增加和减少的影响幅度更大，通过有效灌溉增加的粮食产量可占总产量增加量约40%[7]。因此,耕地有效利用和扩大灌溉面积在提高粮食生产率、保障我国粮食安全、推动现代化农业发展、缓和人与地之间的矛盾方面起着十分重要的作用。

遂宁市长期以来是四川省的农业生产大市,也被认为是四川省最重要的现代化农业生产基地之一[8]。据《四川省统计年鉴(2009-2019)》初步分析发现，无论是在动态性还是区域性上，遂宁市的耕地有效灌溉面积在近10年中都发生了变化。有效灌溉面积对粮食产量有很大影响[9]，分析遂宁市有效灌溉率随时间的变化情况，充分了解其变化的总趋势以及掌握变化的规律特征，这可以为今后增加有效灌溉面积和提高有效灌溉率预测提供依据。分析遂宁市有效灌溉面积在空间上的变化，有助于掌握市内各区之间有效灌溉率上的差异，通过研究造成差异的原因，可以因地制宜地为遂宁市有效灌溉面积的提升及政策制定提供依据，提升灌溉效率、发展现代农业，促进农业的可持续发展。虽然耕地有效灌溉面积及其供水保证率的提高已越来越成为提高耕地质量、解决耕地占用数量不断增加和缓解人地矛盾日益突出的一个重要因素[10]。但是，目前对影响农业发展因素研究较多的主要还是关于气候、施肥、水、光照等方面，而关于区域有效灌溉面积波动对农业发展和粮食产量的影响却并没有引起社会的广泛关注。以四川省遂宁市为研究区，对遂宁市2008～2018年10年间的耕地有效灌溉面积进行分析，研究各县市区10年间耕地有效灌溉率的时空变化特征并提出建议，可为有关部门出台相应政策提供参考依据。

1 研究区概况

遂宁市位于四川盆地中部地区，陵江和涪江中下游，在成渝经济区和成都平原经济区中占有重要地位。位于105°03′26″E～105°59′49″E、30°10′50″N～31°10′50″N，地形以丘陵为主。遂宁市受东亚季风气候影响显著，是季风水田农业的重要产区。降水较多，年降雨量1159.2～1355.7mm，降水年内年际变化量大，且时空分布不均，是典型的冬干春旱夏洪秋霖天气，这对水资源的开发利用极为不利。遂宁市常年干旱多、干旱重，干旱类型多样且频繁，遂宁市干旱危险指数在0.81～0.92之间，整体干旱危险水平偏高，且干旱等级呈现上升趋势[11]。旱涝灾是遂宁市农业生产的主要灾害，每年因干旱涝等自然灾害导致粮食作物减产1×1010～2×1010kg[12]，导致农业产量不稳定，影响农业经济效益，严重制约了遂宁市农业的可持续发展。故如何科学加强建设农田水利工程，有效提高耕地灌溉效率是促进遂宁市农业发展亟待解决的问题。

图1 遂宁的市域范围及在四川的位置

2 数据来源和方法

2.1 数据来源

2008～2018年遂宁市的耕地面积、有效灌溉面积等原始数据来源于《四川省年统计年鉴(2009-2019)》《遂宁市年统计年鉴(2009-2019)》以及《遂宁市国民经济与社会发展公报》。遂宁市各区县的耕地面积、有效灌溉面积等原始数据来源于《遂宁市年统计年鉴(2009-2019)》。农业因旱涝所遭受的经济损失、降水量等数据来自各年份遂宁市水利局的水资源公报和会议文件。

2.2 研究方法

以县域为统计单位，研究市域耕地有效灌溉率，其计算式为：

其中，n为遂宁市的区、县总数，单位为个。

3 结果与分析

3.1 遂宁市市域有效灌溉面积总体动态变化

图2中，2008～2018年遂宁市的耕地有效灌溉面积总体上呈现先减后增趋势，但具体到不同年份，其耕地有效灌溉面积变化有差异(表1)。图2表明，2008～2009年的有效灌溉面积呈现大幅度降低变化，从2008年的110340hm2到2009年减少至70861hm2，共计减少11340hm2，减少量占2009年有效灌溉总面积的56%。从2009～2011年呈现急剧上升变化，2010年、2011年的有效灌溉面积分别是81903hm2、121750hm2，共计增加50889hm2。2012年的有效灌溉面积为114661hm2，相比与2011年减少了7089hm2，较2009～2011年有所降低。从2013～2018年，遂宁市的耕地有效灌溉面积从116420hm2增加到130520hm2，共增加14100hm2，在此期间遂宁市有效灌溉面积是平稳上升的。2015年的有效灌溉面积增量较前2年放缓，为875hm2，有效灌溉面积增量占遂宁市总耕地面积的0.7%。2016年的有效灌溉面积又呈现大幅上升变化，2017～2018年有效灌溉面积的增幅与2013～2014年的增幅相差不大。总体上来看，从2008～2018年这10年来遂宁市耕地有效灌溉面积是上升的，共计增加8840hm2，增加总幅度为6.7%。其中2010～2011年、2013～2018年累计上升66748hm2，2010～2011年以及2012年累计下降57908hm2。可见，2008～2018年遂宁市的有效灌溉面积呈现波动中增加变化。

图2 2008-2018遂宁市耕地有效灌溉面积变化

表1 2008-2018年遂宁市有效灌溉面积以及增量面积 (单位：hm2)

表1和图3表明，遂宁市耕地有效灌溉面积增量总体也是呈一个波动起伏的趋势。特别是2008～2013年的增量面积有着较大的差异，其增量最高为2011年的39847hm2，在2009年减少最多为7089hm2，5年共计增加14889hm2，共计减少57908hm2，减少面积约为增加面积的4倍。2008～2009年间的增量面积呈线性下降，2009～2011年的有效灌溉面积增量呈线性上升，2011～2012年又是呈线性下降的趋势。除了2008、2009和2012年3年以外，其他年份都是正增长，同时在3年中为负增长的有效灌溉面积差值相差较大为32390hm2。除3个年份以外，遂宁市有效灌溉面积都是增加的，2015～2016年的增值有一个相对较为剧烈的变化，2014～2013年与2017～2018年的有效灌溉面积都是一个平稳的波动增长，且在这些年份的有效灌溉面积增量的差值较小，2013～2014年的差值为519hm2，2017～2018年的有效灌溉面积增量差值仅为420hm2，故自2013年以后遂宁市耕地有效灌溉面积增量是呈小幅度缓慢上升的趋势。由此可见，市域有效灌溉面积年增量由大起大落变化趋于基本稳定。

图3 2008～2018年遂宁市有效灌溉面积增量变化

对2008～2018遂宁市各区县的有效灌溉面积分析发现，遂宁市各区(县)的有效灌溉面积变化主要呈现出以下2个特点：一是2008～2018年遂宁市各区(县)的耕地有效灌溉面积变化高度一致，都是呈现剧烈波动变化，然后再平稳变化的趋势。2008～2011年间，除了船山区以外，其他所有区(县)的有效灌溉面积都有很大的波动起伏，均呈现先下降再上升的趋势。在2011～2018年期间，遂宁市所有地区的有效灌溉面积变化比较平稳，且都是呈现缓慢上升的趋势。上升面积最大的是安居区，从2011～2018年累计增加3880hm2，其次是大英县，有效灌溉面积累计增加2460hm2，蓬溪县和射洪市的有效灌溉面积增加值相近，差值仅为310hm2。有效灌溉面积增加值最少的是船山区，共增加100hm2，且10年间总体变化不大。二是遂宁市各区县的有效灌溉面积总量差别较大，这表明遂宁市各区县之间的耕地有效灌溉面积的空间分布并不均衡。其中安居区和射洪市的有效灌溉面积最大都超过了30000hm2，分别为38280hm2与33280hm2。蓬溪县和大英县次之，都在25000hm2以下。船山区的有效耕地灌溉面积最小，面积仅为12670hm2，其中安居区的有效灌溉面积约为船山区的3倍。可见，域内各区、县的耕地有效灌溉面积空间变化具有差异性。

3.2 域内区县有效灌溉面积空间变化原因分析

遂宁市各区、县的有效灌溉面积之间是存在着较大差异的，根据数据进行分析并用公式计算发现其主要原因是由于各区(县)的耕地面积不同。分别对2008年以及2018年的有效灌溉面积和耕地面积进行排序，并计算出斯皮尔曼轶相关系数。根据计算公式，2008年R=0.9,2009～2010年=0.5,2011～2018年R=1,2008～2018年R的平均值为0.89。由此可见，遂宁市域内区县有效灌溉面积差异与耕地总量差异呈现显著正相关，耕地面积越大，有效灌溉面积越大。即耕地面积的大小在很大程度上对有效灌溉面积的大小具有决定性作用。

表2 遂宁市各区县有效灌溉积及耕地面积排序

3.3 市域耕地有效灌溉率的时空变化分析

3.3.1 遂宁市有效灌溉率的时间动态变化 时间维度上，遂宁市耕地有效灌溉率(图4)在2008～2018年整体上呈现出剧烈波动起伏的趋势，但是针对不同的年份有效灌溉率的变化也存在明显的差异，10年间耕地有效灌溉率的变化范围为46%-79%。2008～2011年的有效灌溉率是呈先剧烈下降再快速上升的变化趋势，最高值2011年为79%，最低值2009 年为46%，有效灌溉率提高了大约33%。从2011～2015年间遂宁市耕地有效灌溉率呈现先平稳波动再剧烈下降的趋势，前3年的有效灌溉率在76%左右平缓变化，且保持了较高的灌溉效率。2014年的耕地有效灌溉率出现急剧下降，截至2015年有效灌溉率下降了32%，是有效灌溉率下降幅度最大的一年。2015～2018年遂宁市的有效灌溉率变化不大，平均值为49%，有效灌溉率低。遂宁市的耕地有效灌溉率与耕地面积的大小并不完全一致。

图4 2008～2018年遂宁市耕地有效灌溉率时间变化

3.3.2 遂宁市有效灌溉率的空间动态变化 利用自然段点法对市域各区县2008、2013、2018年的耕地有效灌溉率进行分级(图5)发现，在空间维度上，遂宁市耕地有效灌溉率呈现出“西高东低”的整体空间分布特征。2008年遂宁市有效灌溉率的范围为49%～95%，平均值为73%。全市高值区在西北部的射洪市与大英县，中部的船山区，其中大英县的有效灌溉率高达95%，中值区在西南部的安居区，低值区为西部蓬溪县为49%，最高值大英县与最低值蓬溪县的有效灌溉率差值为46%。与2009年相比，2013年遂宁市有效灌溉率整体上有一个小幅度上升的趋势，耕地有效灌溉率的范围为60%～79%，平均值为75%。局部来看高值区除射洪市和大英县外还包括安居区，船山区从高值区变为中值区，低值区仍为蓬溪县。在高值区内，大英县的有效灌溉率下降了8%，在低值区内蓬溪县的有效灌溉率上升了10%。与2013年相比，2018年遂宁市耕地有效灌溉率的范围为40%～61%，平均值为48%，有效灌溉率在整体上呈现出缓慢下降的趋势，有效灌溉率的范围为40%～61%，平均值为48%，为3年中有效灌溉率最低的1年。高值区在大英县和安居区，中值区为射洪市和船山区，低值区仍为蓬溪县。

图5 2008、2013和2018年市域耕地有效灌溉率的空间格局对比

3.4 遂宁市耕地有效灌溉率动态变化原因分析

3.4.1 遂宁市有效灌溉率时间变化原因分析 图4表明，遂宁市2009年与2015年2年的耕地总有效灌溉效率是下降的。导致有效灌溉率降低的因素有很多，不同时间有效灌溉率变化的原因也不相同，遂宁市2009年有效耕地灌溉面积减少主要是由于旱灾所造成的。2015年有效灌溉率下降的原因主要是耕地大面积扩大，灌溉水利工程滞后。遂宁市2008～2014年年末实有耕地面积平均值为154261.14hm2，最高值不超过154540hm2，而到2015年遂宁市耕地面积为270815hm2，较2014年耕地面积共计扩大116642hm2。遂宁市十三五规划第四节加快推进农业现代化中要求要建设一个跨区域集中连片、规模较大的农业产业基地，还鼓励农民通过种粮大规模补贴等政策来扩大耕地面积。虽然这种政策使得遂宁市的耕地面积迅速扩张、有利于促进遂宁市农业大规模产业化发展，但是由于土地分布零散，农业基础条件和水利设施差，配套不完备等问题，大部分新增耕地无法得到可靠的灌溉水源。2009～2014年期间遂宁市有效灌溉率是先上升后保持了较高的有效灌溉率，有效灌溉率的平均值为71%，为高有效灌溉率。主要是由于遂宁市政府对农业发展总体方向的调整和建设高标准农田产业化规划的影响，大力实施现代农业“五大攻坚行动”增加对农业农村的投入[14]，系统修建和完善乡村小农水利工程。2011年，遂宁市耕地有效灌溉面积增加39847hm2，年均有效灌溉面积增加12195hm2，为遂宁市耕地有效灌溉率的提高做出了重要贡献。遂宁市农业水利基础设施建设欠缺，基础薄弱[15]。遂宁市现有的大部分水利设施修建于50～70年代，其中大部分为自流式引水。沟渠建设年代悠久、年久失修，缺乏相应的渠系配套设施；骨干水利工程偏少，大小水利工程空间分布不均，许多引水工程需要远距离调水难以解决灌区缺水的问题，水资源短缺，抗旱性弱；灌溉效率低下、农民只用不管，在沟渠里随意堆放秸秆和废物，素质低且意识落后，导致区内部分水利沟渠供水功能降低甚至丧失。这些也是导致近几年遂宁市耕地有效灌溉率得不到较大的提高的主要原因。

3.4.2 遂宁市有效灌溉率空间分布特征与变化原因分析 遂宁市耕地有效灌溉率在空间上呈现出“西高东低”的整体分布格局，但是在不同的年份不同的区县有不同的变化规律。低值区：在遂宁市5个区县中蓬溪县的有效灌溉率常年是处于50%以下，也是五个区县中唯一一个低值区，这主要与蓬溪县旱涝灾害频发有关。蓬溪县是遂宁市重要的季风水田农业作物区之一，但降水年际年内变率大，春、夏伏旱时有发生，特别是夏旱频繁多发，是遂宁市中高等干旱区。这导致农业得不到稳定的灌溉用水，严重影响粮食产量，境内常年降水量为919.4mm，最多年为1288.7mm，最少年为521.5mm，2013年和2018年蓬溪县都出现了不同程度的洪涝灾情。虽然蓬溪属于涪江的源头区域，但是北部和南部许多地区河流水库少，水资源相对缺乏。目前许多农田水利工程只建不管，淤积严重，但是“靠天吃饭”的问题没有得到根本的解决。高值区：遂宁市有效灌溉率高值区主要由遂宁市西北部向东南部演化。大英县最为稳定，射洪市与安居区在部分年份有效灌溉率下降成为中值区，船山区的波动最大由高值变为向中值转化，主要原因是由于船山区主城城市建设、第二产业与第三产业的发展导致耕地面积减少，耕地规模小。大英县和射洪市分布着是遂宁市最重要的粮食产区，大力推进“一环两区七带”现代农业产业的综合发展，打造龙头产业和品牌，建设精致特色丘陵产业园区[16]。区委政府高度重视，将解决本区农业灌溉和水利工程建设问题纳入了政府发展战略。截至2019年，遂宁市机电灌溉面积达到77632hm2，2011年机电灌溉面积为62709hm2，累计扩大17923hm2。政府的高度重视及资金投入是区县有效灌溉面率稳定上升的最主要原因。这些水利工程设施和农田水利建设增强了遂宁市的农业灌蓄水能力与抗旱减灾的能力，在很大程度上为耕地有效灌溉率的提高做出了重要贡献。由于部分年份降水较多，相应有效灌溉面积会降低，耕地有效灌溉率也会下降。

4 结论与建议

4.1 结论

从整体上来看，2008～2018年间遂宁市有效灌溉面积呈现的是先减少，然后增加的趋势，从2008～2012年累计减少了57908hm2，2010～2018年间有效灌溉面积累计增加66748hm2。遂宁市的有效灌溉面积的空间分布是不均衡的，各区县的有效耕地灌溉面积差异较大。除了船山区以外，2008～2018年遂宁市各区县的有效灌溉面积都是呈现波动变化，再平稳上升的趋势。2008～2018年遂宁市耕地有效灌面积时空变化的原因是多种因素综合作用的结果，且遂宁市耕地有效灌溉面积与耕地面积呈现出强烈的相关性。时间维度上，遂宁市耕地有效灌溉率(图4)在2008～2018年整体上呈现出剧烈波动起伏的趋势，但是针对不同的年份有效灌溉率的变化也存在明显的差异，十年间耕地有效灌溉率的变化范围为46%～79%。在空间维度上，遂宁市耕地有效灌溉率呈现出“西高东低”的整体空间分布特征。2008～2011年遂宁市耕地有效灌溉率与有效灌溉面积的变化趋势基本保持一致，自2011年以后有效灌溉率并未随着有效灌溉面积的上升而持续上升，而是呈现出总体下降的趋势，说明近几年遂宁市耕地有效灌溉率没有得到有效提升。2008～2018年间导致遂宁市耕地有效灌面积与有效灌溉率下降的原因有很多，其主要原因是由于旱涝频发、水利设施年代久远老化、渠系配套差，淤积垮漏严重、农民意识落后。针对遂宁市耕地有效灌溉率降低的现象，如何提高耕地有效灌溉面积，提升有效灌溉率，针对不同的减少原因而采取相应的解决对策，使其达到效率最高，减少面积最低这是值得思考的问题。

4.2 建议

4.2.1 建立预警系统增强有效灌溉面积变化预警能力 影响遂宁市耕地有效灌溉面积减少的最主要因素是遂宁市属于亚热带季风气候区，降水时空分布不均，旱涝灾害频发。因此，气象部门要综合利用天气、气候、农业气象、人工气象修改等多轨道业务产品，充分利用先进科学的测量技术进行气象监测，加强预报咨询和区域联合防御，努力提高气候趋势预报的准确性，提高气象灾害的预警能力。

4.2.2 加大投入，科学谋划农田水利建设 各区县要突出重点工作、增加前瞻性思考和对农田水利的总体规划。科学建构规划体系，统筹纳入国家水网工程建设、成渝现代特色农业带建设、乡村振兴战略、新农村建设等全局性谋划。加强各项水利工程建设的力度，实性水利持续建设与灌溉区现代化改造，加强对灌溉工程和农田水利设施的管理、控制力度，定期检查和维修灌渠，稳步提高耕地有效灌溉面积、提升有效灌溉率。

4.2.3 增强农业种植结构调整和有效灌溉农田规划建设能力 遂宁市干旱风险性高，尤其是安居区和蓬溪县中东部的风险水平基本上是高风险的。因此，这两个地区应特别加强防旱工作的开展。在发展现代化绿色农业和建设高水平农田的过程中，需要应该因地制宜选择合适的作物，如谷物、水果和茎类作物或者发展林业和畜牧业。我们还需要继续坚持走绿色发展、特色发展、市场导向、创新驱动发展道路，提高农产业的集中化和专门化程度。因地制宜实现可持续发展，大力挖掘发展特色农业的潜力。