-
民以食为天，保障粮食安全关乎国家命运.完善国家粮食安全保障体系[1]，实现国家粮食安全战略的目标就必然要求粮食增产，而粮食增产就自然会引起用水量的增加，粮食高产要求消耗大量的水，而农业用水的紧缺又影响粮食生产、高产[2].随着人类文明的进步，各类用水量需求不断增加，水资源供需矛盾日益突出，农业用水量的变化直接影响总用水量和用水结构的变化，在不同地区、流域及尺度上对农业用水结构、变化、管理、效益等方面的分析和研究也逐渐增多[3-5].研究表明近年来农业用水发生了较大的变化，但各研究中农业用水特征、变化趋势及影响因素却因地而异[6-8].
重庆秦巴山区地处秦岭与大巴山地带，属渝东北地区，包括城口县、云阳县、奉节县、巫山县、巫溪县5个区县，另外，由于开州区和万州区同属渝东北地区，根据项目组的规划方案，本文将开州区与万州区也纳入重庆秦巴山区的研究范围.研究区分担着全国最大的淡水资源储备库和长江上游生态安全屏障的战略任务，在水土保持、淡水储备、南水北调、生物多样性等方面发挥着重要作用，是重庆生态涵养功能区发展的重要组成部分，同时，也是重庆市主要的优质粮和蔬菜生产基地，区内魔芋、马铃薯、柑橘、脐橙等农产品种类繁多，农业生产耗水量大.与此同时，该地区降水时空分布不均，其中汛期(4~8月)占全年降雨量的70%左右[9]，并且区内海拔变化大(73.1~2 796.8 m)[10]，夏季降雨量随海拔变化有明显差异，大巴山区内海拔平均上升100 m，降雨量会增加40~45 mm[11].该地区地形地貌复杂，水利设施薄弱，可开发利用的水资源量少，工程性缺水异常严重，水资源开发利用率低，尤其是农业用水效益低[12].有研究表明，近年来该地区年平均气温呈上升趋势，降雨量逐渐减少，气候变化向着高温少雨的趋势发展，高温干旱等气象灾害发生的频率和强度也在增加[13-14]，该地区春旱和伏旱发生频率分别为0.71和0.90[10]，严重影响农业生产.诸多因素的存在不仅影响到区域粮食安全生产，还影响到整体水资源的可持续利用[15-16].因此，本文根据重庆秦巴山区近15年的农业用水数据，分析重庆秦巴山区农业用水、耗水现状及变化趋势，结合其用水特点，通过主成分分析方法探讨影响农业用水的主要因素，进而认识水资源利用变化的原因与机制，为农业用水及管理、各用水部门之间的合理规划配置提供参考.
HTML
-
研究区地处重庆市东北部，东接湖北省，西靠四川省，南邻重庆市梁平县和忠县，北接陕西省(107°55′-110°11′E、30°24′-32°12′N)，幅员面积2.54万km2，占重庆市面积的30.79%，是三峡库区、长江流域经济带和丝绸之路经济带的交汇区域(图 1).该区域主要由大巴山、方斗山、七曜山、巫山等山脉所属中低山及川东平行岭谷的低山丘陵组成，地势起伏变化大，平坝和台地很少，大部分是坡耕地.该地区属中亚热带湿润季风气候区，年平均气温16~18 ℃，冬暖夏热，空气湿润，降水丰沛，但气象灾害频繁，具有明显的多样性、立体性特征[10, 17].该地区山高、坡陡、谷深，蓄水、输水设施缺乏，土层瘠薄，保水抗旱能力差，仍采用传统灌溉方式，水资源利用率低.
-
本文收集和处理的降雨量、水资源总量、总用水量、农业用水量等水量数据来源于历年的《重庆市水资源公报》，人口、有效灌溉面积、农作物播种面积、种植业产量、养殖业产量、农业总产值等农业基本资料来源于历年的《重庆市统计年鉴》.
-
通过统计分析重庆秦巴山区2000-2014年的降水情况，发现该地区降水年际变化较大，且呈周期性变化(图 2).区域内15年间平均降水量为314.9亿m3，降水量最多的是2000年的374.7亿m3，最少的是2006年的242.3亿m3，比平均值低23.1%，该年为重庆特大高温干旱年份[15].水资源总量的变化趋势与降雨量的变化趋势基本吻合，最少的为2006年，比平均值低36.1%，2014年水资源总量比平均值高27.9%，而降水总量仅比平均值高16.0%，说明水资源总量的变化幅度比降水总量的变化幅度要大.
-
随着经济发展、城镇化进程和人们物质生活水平的提高，用水总量也持续增长，经历了快速增长到基本保持平稳的过程，从2000年的6.8亿m3增长到2011年的10.9亿m3，2014年为10.8亿m3(图 3a)，近几年逐渐趋于稳定.农业用水量从2000年的3.7亿m3增加到2014年的4.7亿m3，增长趋势较为明显，相比2000年增长了27.0%，近4年逐渐趋于平稳，维持在4.6亿m3左右，农业用水量占总用水量的比例也随之而变化，从2000年的55.1%下降到2010年的最低点37.8%，2011年开始农业用水量占比又有所回升，2014年增长到43.7%，但总体仍呈下降趋势，2014年相对于2000年下降了11.4%.同期生活用水(城镇公共、居民生活)、生态环境用水有所增长，工业用水经历了由增到减的历程(图 3b).原因是国家从2012年开始实行最严格水资源管理制度，各区县也明确了用水总量控制红线和用水效率控制目标，淘汰了高耗水的工业用水单位，提高了工业用水的效率.
农业用水量包括农田灌溉用水、林果地灌溉用水、鱼塘补水和牲畜用水量，图 4表明，重庆秦巴山区农田灌溉占农业用水的比例最大，且近年来有小幅下降的趋势，林果地灌溉用水量基本保持平稳，鱼塘补水量则从2009年开始有较为明显的增加，从2009年的0.21亿m3增长到2014年的0.33亿m3，增幅高达52.9%，其原因是重庆市近几年对山坪塘进行了整治和必要的清淤扩容，改善了蓄水灌溉条件，同时恢复了灌溉面积.
重庆山坪塘数量众多、分布范围较广，特别是在重庆秦巴山各区县，骨干水源工程少，山坪塘却是广大山区农民生产、生活的重要水源保障，其蓄水能力虽小，但有灌溉渠系短、水利用系数高、农田灌溉效果好等特点，是山区农田灌溉和人畜饮水的主要水源.因此，近几年牲畜用水量也有小幅增加，但从2006年开始牲畜用水量却出现了下降，造成这种现象的原因主要有两点，一是牲畜养殖周期长、效益低，养殖量减少；二是随着城镇化的推进，农村人口转移进城及高山生态移民，牲畜饲养进一步减少，随之用水量也就减少.
2.1. 重庆秦巴山区水资源概况
2.2. 重庆秦巴山区农业用水结构
-
农业用水变化受多种因素的影响，本文采用SPSS统计分析软件对影响重庆秦巴山区农业用水变化的各指标进行主成分分析，参与分析的指标分别是：降雨量、有效灌溉面积、农作物播种面积(不包括果树和茶叶)、种植业产量(粮食、油料、甘蔗、烟叶、茶叶、水果、蔬菜)、养殖业产量(猪肉、牛肉、羊肉)、农业总产值、总人口.经过分析，相关指标的特征值及贡献率如表 1所示，根据主成分分析原则，前3个主成分的累计贡献率达到了98.33%，因此前三大主成分能够反映重庆秦巴山区农业用水变化有关指标的基本信息.
通过荷载矩阵可以反映出三大主成分与相关指标之间的相关程度，如表 2所示，主成分1是对种植业产量、农业总产值、总人口和养殖业产量有绝对值较大的荷载系数，代表的是种植业、养殖业和人口因素；主成分2是对播种面积和有效灌溉面积有绝对值较大的荷载系数，其代表的是面积因素；主成分3是对降雨量有绝对值较大的荷载系数，代表的是气候因子，因此，影响重庆秦巴山区农业用水变化的主要因素是种植业、养殖业、人口、面积和气候.
-
通过分析表明，2000-2014年重庆秦巴山区种植业产量变化明显，15年累计上涨了27.0亿kg，增幅高达70%，其变化主要是由水果总产量和蔬菜总产量引起的，水果和蔬菜总产量15年间一直呈上涨趋势，2014年水果和蔬菜的总产量分别达到了13.2亿kg、25.5亿kg，水果总产量相比2000年翻了5.0倍，蔬菜总产量翻了2.6倍，可见水果和蔬菜总产量对种植业总产量的贡献是很明显的.重庆秦巴山区除城口县外都属于三峡库区，是渝东北生态涵养发展区柑橘产业带，区内万州红桔、奉节脐橙、开州锦橙、云阳晚熟柑橘等享有盛誉，发展迅猛，万州区、奉节县2014年水果产量已超过3.0亿kg，开州区则达到了4.0亿kg.同时，重庆秦巴山区还是重庆市主要的蔬菜生产基地，蔬菜产量逐年攀升，万州区2014年蔬菜产量达9.5亿kg，开州区和云阳县也超过4.0亿kg.粮食年总产量经历了由减到增的过程，2006年受干旱天气影响总产量最少为22.2亿kg，2014年又恢复到2000年的25.0亿kg左右.甘蔗、烟叶、茶叶年总产量均不足1.0亿kg，油料年总产量近15年增幅不大，对种植业总产量影响较小.进一步研究表明，水果产量增加是由经济作物种植规模扩大引起的，而农作物播种面积却与2000年相比变化不大，说明农作物种植结构发生了变化，呈现粮食作物收缩、菜瓜果作物扩张的态势[18].分析近15年重庆秦巴山区种植业单位产量用水量，发现呈逐渐下降趋势并趋于平稳(图 5)，表明近年来重庆秦巴山区作物水分生产力有所提高，但随着水果和蔬菜种植面积的大幅增加，农业用水总量依然呈上涨趋势.养殖业产量在2000-2014年间缓慢增长，15年间增长了18.0%，表明养殖规模有所增加.综上可知，经济作物种植规模和养殖业规模的增加，农作物结构调整导致了重庆秦巴山区农业用水总量的增长.
-
2000-2014年重庆秦巴山区人口逐年增长，从2000年的674.77万增长到2014年的732.78万，增长了8.6%.人口对农业用水量的影响是通过消费农副产品来间接影响农业用水量变化的，由于人口的增长，对粮油、蔬菜、蛋禽等农副产品的需求也相应地增加，就必须提高产量来满足需求，农业用水量也自然会受到影响[19].这样，在有限的耕地面积和水资源总量的情况下，就必然要求提高单产和水分利用效率，从而促进农业结构调整，这有利于节水农业的发展.
-
2000-2014年，重庆秦巴山区农作物播种面积和有效灌溉面积均从2000年开始小幅下降，然后再逐步增加，农作物播种面积从2000年的89.7万hm2下降到2003年的最低值78.7万hm2，再增长到2014年的87.0万hm2，相比2000年有所减少.农作物播种面积的变化直接导致农业用水量也经历了下降再回升的过程.有效灌溉面积是指灌溉工程设施基本配套，有一定水源、土地较平整，一般年景下，当年可进行正常灌溉的耕地面积，它是与农业用水量直接相关的一个重要指标.近年来，各级部门加大了对农田水利设施建设的投入，如整治山坪塘、实施五小水利工程和灌区续建配套与节水改造工程等项目，恢复和增加了部分有效灌溉面积，直接引起农业用水量的增加，与重庆秦巴山区农业用水量的变化吻合.
-
本文主成分分析的气候因素主要是降雨量，2000-2014年重庆秦巴山区降雨量呈现周期性波动变化(图 2)，平均2~3年会出现一次降雨量较高的年份，年均降雨量为1 239.3 mm，虽然年降雨量较为充沛，但区内地形地貌复杂，降雨随海拔变化大，海拔越高降雨越多[11].同时，区内干旱发生频率高，伏旱和春旱尤为严重[10]. 15年间农业用水量并没有随降雨量产生波动变化，而是呈逐年上升趋势.
-
目前，重庆秦巴山区农业节水灌溉措施主要为渠道防渗，并有少量的喷灌、微灌和低压管灌.截止到2014年该地区节水灌溉面积达到3.68万hm2，占实际灌溉面积的54.7%，其中90%以上为渠道防渗灌溉面积，喷灌、微灌和低压管灌等节水技术仅在平坝、低洼地带有少量应用.由于近年来重庆市大力推进大中型灌区续建配套与节水改造建设，实施小型农田水利设施和高效节水示范项目建设，通过清淤、深挖、加坝扩容、防渗、加固除险等方式实施山坪塘整治，对临江临河的0.13万hm2坡地进行坡改梯工程治理，使之成为能种庄稼的梯田或苗圃，并且根据其山地丘陵地貌，开展“五小工程”(小塘坝、小渠道、小泵站、小堰闸、小水池)建设，着力打通农田灌溉“最后一公里”难题，因地制宜地发展节水灌溉.通过以上技术措施减少输水损失，提高农业用水效率，2015年该地区农田灌溉水有效利用系数达到了0.48左右.因此，在诸多因素的影响下，该地区农业用水量增速放缓，且近几年变化不大.
同时，各级部门也出台了相关政策法规促进节约用水. 2016年4月，水利部制定了《水权交易管理暂行办法》，鼓励开展多种形式的水权交易，促进水资源的节约、保护和优化配置，提高水资源利用效率和效益，以市场机制破解缺水难题，以经济手段激励节约用水，推动水资源可持续发展. 2016年8月，重庆市印发《关于推进农业水价综合改革(试点)的实施意见》，明确将建立农业水权制度，按照灌溉用水定额，科学核定区县农业用水总量，实行农业用水总量“封顶”政策，节约用水可获政府奖励.在不增加农民负担的前提下，用价格手段推动农业用水模式改革，积极实施种植结构调整，将高耗水作物改为耐旱作物，从而促进农业用水方式由粗放式向集约式转变.
3.1. 农业用水变化的主成分分析
3.2. 主要影响因素分析
3.2.1. 种植业和养殖业对农业用水变化的影响
3.2.2. 人口对农业用水变化的影响
3.2.3. 面积对农业用水变化的影响
3.2.4. 气候对农业用水变化的影响
3.3. 农业节水措施分析
-
通过对重庆秦巴山区2000-2014年水资源状况及农业用水特征进行分析，对区域内农业用水结构、种植业及养殖业有了更为深刻的认识，探讨影响农业用水量的主要因素，分析水资源利用变化的原因与机制，得出了如下结论：
1) 近15年来重庆秦巴山区农业用水量呈逐年上升趋势，并逐渐趋于平稳，近4年来保持在4.6亿m3左右.但农业用水量占总用水量的比例总体却呈下降趋势，近三年保持在43.5%左右，较2000年下降了11.6%，而其他部门用水比例有所增长，表明各业用水结构趋向合理.随着渝东北生态涵养发展区的定位，水权制度的推行，国家最严格水资源管理制度的实施，用水效率和效益的提高，未来几年重庆秦巴山区农业用水量将不会出现大幅度增长.
2) 近几年牲畜用水量和鱼塘补水量逐年攀升，而农田灌溉用水比例有小幅下降趋势，表明农林牧渔业比例趋向合理，农业用水结构在向合理的方向发展.随着人们生活水平的提高及生态农业的发展，刺激了蔬果、畜产品等需求的增长，未来林牧渔业的用水量也会随之增加，进而推动农业产业结构的调整，这有利于节水型农业的发展.
3) 经济作物种植、农作物结构调整、养殖业发展、人口增长、灌溉面积增加和降雨量变化是影响重庆秦巴山区农业用水量变化的主要原因，其中降雨量的贡献率最小.
-
1) 加强水资源管理制度“三条红线”考核，控制用水总量、提高用水效率.由于重庆秦巴山区山地丘陵地形条件限制，农田水利、耕作道路等基础设施薄弱，应结合实际加强小型农田水利建设，继续实施山坪塘整治，库渠塘堰结合，增加雨洪资源利用量，利用工程措施解决降雨时空不均导致的水资源短缺、农村饮水困难问题.
2) 依托区域优势，发展特色循环农业，推动农业用水结构调整.以生态涵养保护为基础，根据重庆秦巴山区立体地形的多样化特点以及资源优势，因地制宜发展粮油、柑橘、蔬菜、畜产品、坚果、食用菌、中药材等特色生态农产品，结合重庆秦巴山区风景旅游区、高山避暑地、特色产业基地等发展休闲观光农业，推动绿色循环农业发展.
DownLoad: