农业用水非农化对农户粮食生产用水行为的影响*——基于山东省728份农户调查数据

李 玲，王秀鹃，周玉玺※

（1.山东农业大学外国语学院，泰安 271018；2.山东农业大学公共管理学院，泰安 271018）

0 引言

作为日益稀缺的自然资源，水资源对粮食安全和农业经济发展影响巨大。中国水资源总量虽居世界前列，但人均占有量仅为世界平均水平的28%，2018 年人均水资源量仅为1 971.8m3（国际公认标准人均水资源量小于2 000 m3为中度缺水[1]）。中国13 个粮食主产区平均人均水资源量仅为1 458.2 m3，逼近重度缺水（人均水资源量小于1 000 m3[1]），其中山东、河北、河南、江苏等4个冬小麦主产区人均水资源量小于500 m3，属于极度缺水地区。随着气候变化以及工业化、城市化进程的加快，中国的非农业用水需求不断增加，部门间用水的竞争程度也在日益加剧，农业用水非农化利用态势日趋显著。农业用水非农化是指农业用水通过不同途径改作他用，是稀缺资源优化配置的体现，满足了非农经济发展和城市居民生活改善的需要，提高了水资源利用的经济价值[2]。但是由于水资源在粮食生产中的不可替代性，越来越多的水资源不断地由农业用途转向非农业用途，会诱发粮食生产用水和非农用水的冲突，加剧粮食生产用水短缺的风险，影响粮食生产的稳定性。美国学者莱斯特·布朗[3]明确指出：“农业灌溉用水日益被其他用途占用和地下水资源流失严重是威胁中国粮食安全最重要的因素”，“农业用水被挤占的情形将对中国农业生产前景的影响甚至要比非农开发占用耕地造成的减产更为严重”。

关于农业用水非农化对农业生产的影响，国内外学者展开了一系列研究：农业水权向非农业部门的转移，提高了水资源的利用价值，促进了农业节水[4]，能使农户的经营利润得以增加，也可以促进农民在用水密集企业的就业[5]，从而有助于解决农村劳动力过剩的问题，同时满足了非农业用水需求[1]，促进整个社会福利的提升[6]。一些学者则认为农业用水非农化对当地产生的影响弊大于利，存在侵害农民水权、危及农业生产的潜在风险[7]。农业用水非农化挤占农村经济发展所必需的水资源，侵犯农民用水权益[8]，从而影响到农民的福利水平[9,10]，农民在相关流域的水权转向非农部门将对对周边居民生活环境及流域生物造成危害[11]。水权从农业流向城市等于抽干农民的生命之源，农户会放弃种植高耗水高收益作物，土地规模和生产能力都会下降，从而导致农户收入减少，加剧就业紧张局面，会降低农村的自生能力，使其丧失未来的发展机会[12]。综观已有研究发现，目前关于农业用水非农化对农业生产的影响研究大多借助典型案例，运用产权理论等对水资源“农转非”的交易机制、补偿机制等问题进行了深入的理论分析，但是从农户视角运用调查数据进行的实证研究有待于深入。文章以农户行为理论为支撑，以全国粮食主产区之一的山东省作为研究样本，实证检验农业用水非农化对农户粮食生产用水行为的影响，揭示农业用水非农化构成的用水短缺约束对农户节水技术选择的诱致效应，分析农户采用节水技术的影响因素，为各地区尤其是粮食主产区建立符合农业用水非农化方向和格局变化的适应机制，实现水资源利用效率提高与粮食生产能力稳定的双重目标，化解资源环境对粮食有效供给的硬约束提供一种路径选择。

1 理论分析与研究假设

1.1 理论分析

农业用水非农化加剧农户粮食生产用水短缺风险，作为理性经济人，在无法改变水资源缺乏的外部条件下，农户面对采用节水措施保证粮食生产与改变种植结构、减少灌溉次数等影响粮食生产的选择，以实现自身利益最大化。从经济学角度分析农户选择节水技术保障粮食生产的影响因素：农户来自粮食作物的收益为粮食作物的销售收入，假设粮食销售价格为pg，为便于研究，假定农户收益只取决于水资源这一单一投入要素（其他要素投入量为常数，在此假设为零），粮食灌溉用水量为wg，节水技术投入费用为F，节水量为ws，则农户实际用水量为（wg-ws），pw为每立方米灌溉水资源价格，则农户的利润函数可据此构建如下数学模型为：

式（1）中，π代表农户的净收益，φ为农户的收益函数，F(WS)为节水函数，表示节水量与节水技术投入费用之间的关系，在此假设F为单调递增函数，F′为一阶导数，农户在选择灌溉用水量和节水技术时需满足条件为：

农户水资源需求的均衡条件为：

即农户的实际用水量取决于其用水的边际收益，边际收益等于采用节水技术的边际成本。由此可以分析农户的节水选择：当φ′＜F′时，表明采用节水技术增加的粮食生产边际收益小于农户采用节水技术的边际成本，农户根据利益最大化原则，将不会采用节水技术，反之φ′＞F′，农户会采用节水灌溉设施。如将农户技术采纳视为一种投资行为，那么只有当技术采纳后的利润高于技术采纳前的利润，农户才会采用新技术，并且技术采纳意愿的强弱也受到利润大小的影响，技术采纳后的利润越大，农户的采纳意愿越强[13]。农户节水技术选择的预期收益和节水设备使用成本影响农户节水技术选择行为决策。只有当预算收益足够大时，农户才有选择节水技术的动机。为测度农业用水非农化对农户粮食生产用水行为造成的影响，问卷中询问农户“如果粮食浇地用水短缺，您家如何应对”，若回答“少种粮、多种其他作物；减少浇地次数；不浇地；不种地，将土地转包他人；不种粮，闲置土地”表示农户未采用节水技术，农业用水非农化对粮食生产造成负面影响，如回答“采用节水技术”，则表示农业用水非农化诱致农户采用节水技术，未对粮食生产造成负向影响。

1.2 研究假设

农业用水非农化加剧粮食生产用水紧缺程度，是否会诱致农户采用节水技术意义重大，如在农业用水非农化造成的用水约束条件下农户采用节水设施，则灌溉用水效率提高，粮食生产同时得到保证。农户如果不使用节水灌溉技术，则面临着靠天吃饭、灌溉用水短缺、调整农作物种植结构等选择而，不利于保障粮食生产。农户是否采用节水技术同时受到一系列因素的制约，该文选择农业用水非农化约束下影响农户节水技术选择的因素主要包括以下五个方面：农户个体特征、家庭特征、生产特征、农业用水情况、农业用水非农化对粮食生产的影响程度。

（1）农户个体特征。理论上认为，男性在家庭中拥有生产决策权，且对新技术的接受能力普遍高通常男性对于新技术的接受能力高于女性[14,15]。多数研究认为年龄与农户采用新技术的积极性之间呈负相关，受教育程度与农户对新技术的理解能力与接纳程度正相关[16-18]，农户个体文化水平越高，对节水技术应用的支持政策、先进技术的认可度和理解程度要高，越倾向于采用节水效率高的技术[19]。由此，提出研究假设。

H1：农户性别、年龄和受教育程度等个体特征对其节水技术采用有显著影响。

（2）农户家庭特征。从事农业劳动力人数对农户节水技术的采用具有负向影响，原因在于节水技术对劳动力投入具有替代效应，因此家庭劳动力人数越少，农户对节水技术的采纳意愿应当越强烈。家庭收入越高的农户其支付节水设施的能力越强，因此更愿意接受新技术[20]。农业年收入的高低代表着农户对农业生产的依赖程度，理论上农业年收入越高，农业生产受水资源短缺影响越严重，农户对粮食生产的重视程度越高，因此在水资源紧缺形势下对采用先进节水技术增加的成本承受能力越高，越倾向采用节水技术。基于上述分析，提出研究假设。

H2：农业劳动力人数、家庭年收入和农业年收入等农户家庭特征显著影响其节水技术的使用。

（3）农户生产特征。水资源是粮食作物必不可少的投入要素，粮食种植面积越大，农户对农业灌溉的依赖程度越强，其采用节水技术的可能性越大[14]。节水设施的使用对土地类型要求较高，一般而言，平原地区承包地比较平整且细碎化程度小，节水设施安装成本低于丘陵地区，使用便利性大，丘陵土地细碎化程度高且规模小，节水设施安装成本高且使用便利性最差[19]，因此，因此耕地是否为平原影响到农户节水技术的使用。土地流转难度对农户能否实现规模经营具有一定影响，规模农户是节水技术的优先使用者，因此土地流转会影响到节水技术的普及。因此提出以下研究假设。

H3：粮食（小麦及玉米）种植面积、耕地类型及土地流转难度等农户生产特征对其节水灌溉设施的采用具有显著影响。

（4）农业用水情况。灌溉水源影响着农业灌溉的可靠性，水库及河湖沟渠主要以地表水为主，地下水的常年可用水量的稳定性要高，投资建设的节水技术重复使用率高，另外山东农业用水严重依赖地下水，各地地下水位逐年下降，农户抽取地下水进行粮食灌溉的难度加大，在此情况下其节水技术的采纳概率提高。对已经使用节水设施的农户，节水技术带来的用水效率提升与劳动要素替代的优势已经得以验证，因此其后续继续使用的意愿强烈。灌溉费用对节水技术的采纳具有正向影响，灌溉费用高的农户为降低灌溉开支，选择先进节水技术的动机高于灌溉费用低的农户，节水技术能提高水资源利用效率，减少灌溉用水从而降低生产成本。基于上述分析提出研究假设。

H4：灌溉水源、灌溉方式和灌溉费用显著影响农户节水技术的采纳行为。

（5）农业用水非农化对粮食生产的影响程度。农业用水非农化作为农户难以改变的不可抗力，其对粮食生产用水造成的约束越强，农户作为理性经济人，使用节约水资源的节水技术的概率更大。因此提出研究假设：

H5：农业用水非农化对农户节水技术的使用具有显著正向影响。

2 材料与研究方法

2.1 变量设定

根据上述研究假说，选择农户个体特征、家庭特征、生产特征、农业用水情况、农业用水非农化对粮食生产的影响程度五个方面16个变量进行分析，变量的具体定义与说明见表1。

表1 变量定义及变量说明

2.2 研究区概况

山东省位于中国的黄淮海平原，属暖温带季风气候，光热资源丰富，雨热同期，降水集中于夏季，是全国重要的粮食生产基地。山东粮食种植分夏秋两季，夏季粮食作物种植以小麦为主（约占99%），秋季粮食作物种植以玉米为主（约占75%）。2018 年山东省冬小麦产量及播种面积分别占全国的20%和18%，玉米产量及播种面积约占全国的10%。山东省冬小麦—夏玉米的单一种植模式对灌溉用水高度依赖。水库灌区是山东省5种灌区类型之一，在保障农业灌溉用水安全方面曾发挥着举足轻重的作用。但随着近年来气候干旱、工业用水及城镇用水的挤占，山东省用于农业灌溉的水库地表水资源也日益稀缺。包括山东省第一大水库峡山水库在内的多数大型水库为保障城市生活用水及工业用水，农业用水比例逐年减少，水库周边农户的农业灌溉只能转而依赖自然降水或抽取地下水，但是降水稀少导致地表水资源严重缺乏，农户大多依靠抽取地下水灌溉，峡山水库周边地下水位下降严重，部分地区已深达200m左右，粮食灌溉用水紧张，靠天吃饭现象严重。

2.3 数据来源

该部分采用调查问卷方式，结合目前山东省粮食生产的实际情况，设计了以家庭农场和普通小农户为主要调查对象的问卷。数据来源于两部分，一部分为2019年7—8月课题组对山东省以粮食作物为主要种植对象的规模农户进行了一对一入户实地访谈与问卷调查，覆盖全省5 个地区16 地市（样本地区分布见表2），对部分以粮食作物为主要种植对象的规模农户进行了实地访谈与问卷调查，共发放问卷190份，收回有效问卷177 份，问卷有效率为93.16%。另一部分为2019 年8—11 月课题组对覆盖山东省16 地市的粮食种植户进行的问卷调研，此类调查对象多为普通小农户，粮食种植规模较小，共发放问卷600份，收回有效问卷551份，有效率91.83%。

表2 样本的地区分布特征

2.4 研究方法

该文运用二元Logit 模型分析农户选择节水技术的概率。Logit 模型是逻辑概率分布函数，其基本形式为：

式（5）（6）中，pi表示农户选择节水技术保障粮食生产的概率，解释变量Xi分别代表影响农户选择的一系列因素。

2.5 数据描述性分析

为厘清农业用水非农化是否对当地粮食用水形成约束，问卷中设置了如表3所示的两个问题来间接了解农户层面对水资源“农转非”造成的粮食生产用水短缺情况的认知状况。分别有60%的小农户和62%的家庭农场主认为政府限制用水对种粮“影响很大”或“影响较大”，58.33%的小农户和46.75%的家庭农场主认为工业和生活用水对粮食生产用水“影响很大”或“影响较大”，说明无论对于小规模农户还是大规模农户而言，多数农户已经感受到水资源“农转非”对粮食生产用水的挤占，粮食灌溉用水短缺除了干旱这一自然原因外，农业用水非农化过程造成的农业用水减少也是其中的重要因素。主要解释变量的统计描述如表3所示。

表3 主要解释变量的统计分析

3 实证结果分析

3.1 回归结果

运用Stata14.0对农业用水非农化约束下农户节水技术的选择行为进行模型估计，实证之前进行多重共线性问题验证，利用SPSS19.0 膨胀因子（VIF）进行验证，结果发现方差膨胀因子均小于2，因此变量满足独立性原则，变量之间不存在严重的共线性问题，可以进行回归分析。从模型的回归结果看，模型对样本的拟合度较好，回归方程有效，该模型具有统计学意义。各个解释变量对农户的决策选择存在显著差异，回归结果详见表4。

表4 Logit模型回归

3.2 结果与分析

（1）农户个体特征对农户采用节水技术的影响。表征农户特征的3个所选指标中农户年龄在10%的置信水平下显著为负，即农户年龄越小，采用节水技术的意愿越强烈，反之，农户年龄越大，其新技术的接受能力和接受意愿越差，与预期相符。样本农户的年龄平均都在45岁以上，45岁以下的农村青壮年劳动力大多在城镇从事二三产业，这与中国当前农村劳动力结构基本一致。受教育程度与性别两个变量未通过显著性检验，可能与受访农户男性居多、教育水平以初中为主有关。农户年龄越低，对新技术的采纳意愿越强。受访的小农户和家庭农场主中男性分别占75.34%和84.42%，受教育程度方面，两类农户的学历构成情况差别较大，普通小农户的学历水平普遍较低，具有初中及以下文化水平的小农户占59.87%，家庭农场主受教育程度相对较高，具有高中及以上学历水平的人数占51.95%。

（2）家庭特征对农户采用节水技术的影响。农业劳动力人数在农户选择模型中通过5%显著性水平检验，系数为负，原因可能在于节水技术的使用能够代替劳动力，因此家庭从事农业劳动的人数越少对节水技术的采纳意愿越强烈。家庭年收入影响系数为正，但未通过显著性检验。农业年收入对农户选择的影响显著为正，这与预期相符，一方面由于节水设施费用相对昂贵，因此农业收入越高，农户粮食种植规模越大，因此对节水设施的支付能力越强；另一方面受访农户中家庭农场规模普遍较大，无论是家庭收入还是农业年收入都高于普通农户，在粮食灌溉中，为节省日益昂贵的人工费用，节水技术的采用率及使用意愿都很高。

（3）生产特征对农户节水技术采纳的影响。4个指标中小麦及玉米种植面积通过显著性检验，说明这两种粮食作物种植规模越大，农业用水非农化造成的用水约束情况下大规模农户为保证粮食产量，更倾向使用节水技术。土地类型与土地流转难度影响不显著，原因与受访农户中多处于平原地区且土地流转难度不大有关。

（4）农业用水情况对农户节水技术采用的影响。灌溉水源与灌溉方式对农户技术选择影响显著，且影响方向均为负。灌溉水源依赖机井（抽取地下水）的农户采用节水技术的意愿更高，这与山东省地下水位严重下降、机井取水难度越来越大关系密切，调研中也发现，山东省农村很多地区地下水位逐年下降，农民灌溉用水严重不足，因此为保证粮食产量，农户采用节水技术的意愿更强，说明要素稀缺对农户采用节水技术具有诱导作用。灌溉方式中已经采用节水技术的农户对该技术的熟悉程度和认可程度更高，因此其影响系数显著。灌溉费用未通过显著性检验，原因可能在于山东省农业灌溉用水只收电费，不收水费，因此农业用水成本较低，未能对农户节水技术使用形成激励。

（5）农业用水非农化对农户节水技术应用的影响。政府限制用水对种粮影响认知及工业、生活用水对粮食用水影响认知两个指标对农户采用节水技术的影响均显著为正，面对政府限制用水及工业和城镇生活用水对粮食生产用水的挤占，农民无力为自己争取保障粮食生产的用水权利，因此要保证粮食产量，采用节水技术是唯一的出路。因此，农业用水非农化造成的灌溉用水短缺对农户节水设施的使用具有显著正向影响。

4 结论与建议

4.1 结论

农户作为农业生产的主体，其节水技术的采用行为将提高粮食生产用水效率，节约农业水资源，保证粮食生产。调查分析农业用水非农化造成的粮食用水短缺约束对农户节水技术采用的影响，研究农户节水灌溉设施采纳的影响因素，可以为化解资源环境对粮食有效供给的硬约束提供一种路径选择，为政策制定提供实践依据。该文基于山东省728 份农户的调查数据，利用Logit 模型分析农业用水非农化对农户粮食生产用水行为的影响及农户采用节水技术的影响因素。主要结论如下。

（1）农业用水非农化能显著正向影响农户节水技术的使用行为。在农业用水非农化造成的水资源约束条件下，农户无法改变水资源短缺的外部环境，作为理性经济人为保证粮食生产，实现自身利润最大化，农民的首选是采用节水技术，实现水资源的最大节约。

（2）作为微观农业经营主体，农户是否采用节水技术受到其个体特征、家庭特征、生产特征及农业用水情况等因素的共同影响。其中农户年龄、家庭农业劳动力人数、灌溉水源与灌溉方式对其采用节水技术的影响显著为负，农业年收入、小麦及玉米种植面积对农户采用节水技术的影响显著为正，与以往研究结果[19,21]一致。

4.2 建议

在农业用水非农化导致的水资源短缺的刚性约束下，实现工业化、城镇化和粮食生产的均衡发展是中国面临的重大现实问题，为实现水资源利用效率提高与粮食生产能力稳定的双重目标，解决路径之一是提高节水技术的使用率[22]。

（1）加快农地流转，推进粮食生产规模化经营，提高粮食灌溉的规模化和标准化水平。对于规模农户而言，由于粮食种植规模较大，粮食生产往往需要雇工进行作物灌溉，随着中国劳动力成本的上升，雇工成本大幅度提高，促使了节水灌溉技术在粮食规模农户中的推广使用，家庭农场对节水技术的采用意愿明显高于小农户。其次规模化经营是喷灌等大型节水设施应用的基本条件，同时由于移动喷灌机的购置费用较高，家庭农场等规模农户得资金承受能力更强。

（2）当前山东省农业水价改革成效甚微，灌溉费用在农业支出中的比例不高，因此农户普遍缺乏节水激励。应尽快建立符合市场导向及农民经济承受能力的农业水价体系，提高农户节约农业用水的积极性与主动性。