基于水资源供给条件的塔里木河流域耕地规模分析

克帕也木·尔肯

(新疆维吾尔自治区塔里木河流域巴音郭楞管理局水利科研所，新疆 库尔勒 841000)

1 研究区概况

塔里木河位于新疆塔里木盆地的北部，是中国境内最长的内陆河，共包括九大水系、144条支流，多年平均水资源量约429亿m3，多年平均天然径流量约398.3亿m3，主要依靠天山山脉和昆仑山脉的融雪补给。塔里木河的干流自西向东环绕塔克拉玛干沙漠，流入尾闾台特玛湖，是一条纯粹的耗散型河流。塔里木河流域属于典型的温带大陆性气候，降水稀少、蒸发强烈，生态环境比较脆弱。由于建国初期的水资源的过度开发和利用，塔里木河出现断流现象，在进入21以来，流域内的生态逐渐恢复。

从行政区划来看，塔里木河流域主要设计5个地州，分别是巴音郭楞蒙古族自治州(简称巴州)、克孜勒苏柯尔克孜自治州(简称克州)2个自治州，以及喀什、阿克苏以及和田3个地区。受到自然环境等诸多因素的影响，塔里木河流域的经济发展水平一直比较落后，目前仍旧以农牧业为主，城镇化水平低。塔里木河流域作为新疆的重要农业区，灌溉用水一直是制约流域农业发展的重要因素，而过度的水资源开发利用必然会诱发诸多生态问题，从水资源供需的视角探讨流域内耕地的适宜规模，具有重要意义和价值。

2 农业灌溉可用水量

2.1 计算方法

受到气候因素的影响，塔里木河流域的水资源是制约农业发展的主要因素之一。研究中首先需要结合流域实际构建非农业灌溉用水测算体系。以区域水资源总量扣除非农业灌溉用水总量，即可获得农业灌溉的可用水量[1]。对于非农业灌溉用水，主要包括生产用水、生活用水和生态用水[2]。其中，生产用水主要包括第二和第三产业用水，生活用水主要由城镇和农村居民生活用水构成，生态用水主要包括河道内外的生态用水。计算中所使用的数据主要来自《新疆水资源公报》《新疆统计年鉴》《新疆维吾尔自治区生活用水定额》。

2.2 计算结果

在各项非灌溉农业用水测算结果的基础上，计算获取经济优先和生态有限2种不同情景下塔里木河流域农业灌溉可用水量，结果分别见表1—2。从计算结果可以看出，在生态优先的情境下，农业灌溉可用水量明显减小，仅为经济优先情景的7成左右。随着今年来流域水资源总量的增加，农业灌溉可用水量也呈现出波动增加的态势。

表1 经济优先情景农业灌溉可用水量计算结果 单位：亿m3

表2 生态优先情景农业灌溉可用水量计算结果 单位：亿m3

3 农业灌溉需水量计算

3.1 计算方法

研究中利用水足迹法对单位面积农业灌溉需水量进行测算，计算过程利用CROPWAT 8.0模型软件中提供的方法[3]。具体来看，作物蒸发蒸腾量利用Penman-Monteith公式法，然后参考作物系数计算获取作物蒸发蒸腾量[4]；有效降水量利用美国农业部土壤保持局提出的方法；最终计算出作物蒸发蒸腾量中来自灌溉水的部分[5]。在此基础上，结合区域种植结构数据，获得研究区单位面积农业灌溉需水量。计算中所使用的数据主要来自《新疆水资源公报》《新疆统计年鉴》。

3.2 计算结果

按照上述方法计算获取塔里木河流域农业灌溉需水量，结果见表3。从计算结果可以看出，除了喀什地区之外，其余地区的农业灌溉需水量均呈现出波动下降的变化趋势。其中，下降趋势最明显的是克州，而需水量最高的是巴州。虽然喀什地区的农业灌溉需水量呈现出波动上升的变化趋势，但是升幅并不大。

表1 农业灌溉需水量计算结果 单位：m3/hm2

4 耕地适宜规模

4.1 计算方法

以农业灌溉可用水量和需水量为基础，参考该领域的相关研究文献，构建起耕地适宜规模的计算模型，其数学表达式如下：

(1)

式中，Ac—耕地适宜规模，km2；WI—农业灌溉可用水量，亿m3；I—平均灌溉保证率，%，取75%；CWU—单位面积消耗资源量，mm；ai—作物种植面积占比，%。

以上述模型为基础，可以进一步推导出耕地面积超载程度，计算公式为：

(2)

式中，Aac—实际耕地面积，km2

4.2 计算结果

利用构建的模型对经济优先和生态优先2种不同情景下耕地适宜规模进行计算，结果分别见表4—5。从计算结果可以看出，由于受到多种因素的影响，无论是生态优先情景还是经济优先情景，各个不同地区和全流域的耕地适宜规模均呈现出先波动上升后波动下降的变化趋势。具体来看，在经济优先情境下，2018年的耕地适宜规模最大，为241.98万hm2；2013年的耕地适宜规模最小，为181.45hm2；在生态优先情境下，2017年的耕地适宜规模最大，为225.26万hm2；2013年的耕地适宜规模最小，为172.30hm2。总体来看，在经济优先的情景下，由于农业灌溉可用水量相对较多，因此耕地的适宜规模也相对较大。

表4 经济优先情景耕地适宜规模计算结果 单位：万hm2

表5 生态优先情景耕地适宜规模计算结果 单位：万hm2

利用适宜耕地规模计算数据和当地耕地的实际数据，计算获取不同情景下的耕地超载规模，结果见表6—7。从计算结果可以看出，在经济优先的情景下，2012年各地区的耕地超载规模均低于10%，其中克州和和田的超载规模小于2%。之后，受耕地规模增加和水资源量减小等因素的综合影响，超载规模逐渐波动增加，到2022年均超过15%，最高达到20%。其中，2014—2018年由于可供水量增加导致耕地适宜规模的增加，除了巴州以外其余地区的超载规模增幅相对较小，而在2018年之后，受到灌溉可供水量减小导致耕地适宜规模减小以及耕地面积增加等因素的影响，超载规模增加幅度较大。从生态优先情景来看，情况更为严峻，各地的超载规模均大于25%，部分地区甚至接近40%。

表6 经济优先情景耕地超载规模计算结果 单位：%

表7 生态优先情景耕地超载规模计算结果 单位：%

5 对策与建议

由本文的计算结果可以看出，无论是经济优先情景还是生态优先情景，塔里木河流域不同地区的耕地规模均大于适宜规模，也就是存在不同的超载情况。为了应对经济发展和生态环境保护之间的矛盾和冲突，单纯采取大面积退耕是不适宜的，也是不可取的。结合研究结果和流域实际，提出如下几方面的对策和建议：

(1)进一步优化种植结构。在保证农业产能，特别是粮食等主要农作物种植面积和产能的基础上，引导区域内广大农民因地制宜，加大耗水量小，耐旱性好的农作物的种植比例[6]。逐步减少棉花等高耗水作物的种植面积，改种哈密瓜、番茄等具有区域经济特色的农作物，从而建立起与周边区域的差异化竞争优势，构建起特色化的农业产业带和产业链，从整体上减轻农业对灌溉用水的需求量，从而通过较低的灌溉用水量支撑现有的耕地面积，实现农民的增产增收。

(2)积极推进节水型农业。根据水利部的相关统计数据，随着节水农业的发展，我国灌溉农田的亩均用水量近年来不断下降，目前的全国平均水平为378m3左右[7]。塔里木河流域的这一数字高达757m3，这虽然和当地的气候特征有密切关系，但是也显示出当地巨大的节水空间。塔里木河流域的农村经济社会发展水平较低，农民的收入来源也比较单一，无论是节水意识还是节水新技术的了解和应用都和东部发达地区存在差距。各级政府要加大该领域的投入力度，积极进行农田水利工程建设，组织广大农牧民学习新技术，实现农业产业领域的节水增效[8]。当地还应该建立灌溉面积和水量的双控制度建设，通过经济杠杆的作用，实现灌溉面积的适当退减。对于能产生较高经济价值的种植区，建议发展末级渠系的节水改造，对所有渠道进行混凝土衬砌，积极发展喷灌、滴灌和管道输水等节水新技术，加大农业科技的应用力度，积极进行农业墒情监测，切实降低农业用水的比重。

(3)注重生态用水保障。进入21世纪以来，塔里木河流域实施了一系列水利工程，有效提升了区域生态文明建设水平，使区域生态恶化的情况得到了初步遏制。但是，农业灌溉用水在塔里木河流域用水中所占比例最大。近年来的耕地面积迅速扩张会在一定程度上挤占生态用水，从而对生态环境建设造成不利影响。塔里木河流域必须要坚持生态优先战略，必须要保证生态用水量。增加生态用水量会影响到农民的灌溉和生活用水，会触及农民的部分利益。政府和相关部门应该加大教育宣传力度，使广大社会公众认识到生态环境保护的价值，减小政策推行的阻力。

6 结语

水资源是制约农业生产的重要因素，有效解决农业生产和水资源供给之间的矛盾是全社会关注的重要问题。此次研究以塔里木河流域为例，在充分分析水资源供需情况的基础上，计算获取农业灌溉可用水量和蓄水量，通过构建的水资源约束条件下的耕地适宜规模模型计算出2012—2022年的耕地适宜规模，并提出耕地资源和水资源开发利用的对策建议，对其他地区的相关研究也具有一定的支持和借鉴作用。当然，此次研究中对生态用水量的计算研究还比较粗糙，结果也有一定的误差，在今后的研究中需要在计算方法和模型方面进行优选，以获得更为科学和准确的研究成果。