景守武，夏 詠，馬曉龍，趙向豪，辛沖沖

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué) 經(jīng)濟(jì)與貿(mào)易學(xué)院，烏魯木齊 830052；2. 烏魯木齊市水磨溝區(qū)八道灣片區(qū)管理委員會(huì)，烏魯木齊 830028)

0 引 言

水資源的時(shí)空分布不均勻?qū)?huì)直接影響地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的均衡發(fā)展[1]。目前，我國(guó)水資源面臨著短缺、污染以及利用效率低等一系列問(wèn)題，水資源的高效、持續(xù)利用是我國(guó)能否適應(yīng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展可持續(xù)的主要制約因素[2]。因此，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有水資源的充分開(kāi)發(fā)和持續(xù)利用是急需解決的重大課題。尤其是對(duì)于我國(guó)干旱半干旱地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展而言，水資源尤其是水資源短缺問(wèn)題，已經(jīng)成為這些地區(qū)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)發(fā)展的關(guān)鍵性條件[3]。新疆作為我國(guó)干旱半干旱地區(qū)的典型代表，水資源既是新疆經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略性資源[4]，也是制約新疆經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、人口可持續(xù)發(fā)展的限制性資源[5]。整體來(lái)看，新疆的水資源已經(jīng)處于微超載狀態(tài)，南疆則處于嚴(yán)重超載狀態(tài)[6]。對(duì)于農(nóng)業(yè)而言，新疆是中國(guó)缺水最嚴(yán)重的省份，就水土資源匹配來(lái)看，新疆的水土矛盾日益突出[7]。因此研究經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人口增長(zhǎng)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與水資源的匹配度尤為重要。

就全國(guó)而言，由于人口過(guò)快增長(zhǎng)、開(kāi)發(fā)保護(hù)力度不足、技術(shù)水平較低等原因?qū)е挛覈?guó)出現(xiàn)了嚴(yán)重的水資源不匹配的現(xiàn)狀[8]，并且我國(guó)地域面積廣闊，地區(qū)自然環(huán)境、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的差異性顯著，引發(fā)的水資源的供需矛盾[9]，進(jìn)一步加劇了我國(guó)水資源對(duì)地區(qū)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展支撐能力不足的問(wèn)題[10]。因此，在我國(guó)水資源支撐能力相對(duì)不足的狀況下，我國(guó)水資源與經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人口增長(zhǎng)和耕地面積的匹配關(guān)系分別為比較匹配、不匹配和極不匹配[11]。學(xué)者們一般主要從區(qū)域?qū)嶋H情況出發(fā)探討水資源與經(jīng)濟(jì)發(fā)展和土地面積的匹配關(guān)系。周亮廣、梁虹[12]，王康、鐘歆玥[13]，王國(guó)強(qiáng)、毋黎明[14]，魏壽煜、謝世友[15]分別研究了貴州省、甘肅省、河南省和重慶市的水資源匹配程度。關(guān)于新疆的水資源研究主要是從水資源承載力方面展開(kāi)的。新疆水資源是新疆實(shí)現(xiàn)“新常態(tài)”下經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)協(xié)調(diào)發(fā)展的關(guān)鍵因素。目前，新疆水土資源對(duì)于生產(chǎn)和生活的綜合承載能力與水土資源的匹配度呈較為一致的態(tài)勢(shì)，但是相對(duì)來(lái)說(shuō)，天山北坡比南疆地區(qū)的利用水平和匹配程度更高[16]，尤其是環(huán)塔里木盆地的南疆地區(qū)的水資源承載能力已經(jīng)達(dá)到上限[17]。有研究表明要實(shí)現(xiàn)新疆經(jīng)濟(jì)社會(huì)的跨越式發(fā)展，水資源承載力的赤字達(dá)到86億m3[18]，水資源的承載壓力將不斷增大。學(xué)者們多數(shù)是從單一的角度分別研究水資源與經(jīng)濟(jì)、人口或者土地的匹配程度，很少有學(xué)者綜合研究水資源的匹配程度，并且對(duì)新疆水資源的研究著重于水資源承載能力的研究，較少涉及新疆水資源的匹配問(wèn)題。因此針對(duì)目前新疆不斷增加的水資源壓力，從經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人口增長(zhǎng)和耕地面積三個(gè)角度來(lái)研究新疆水資源的匹配程度具有重要的意義。

本文運(yùn)用基尼系數(shù)來(lái)研究新疆水資源與經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人口增長(zhǎng)和耕地面積之間的匹配關(guān)系；運(yùn)用綜合灌溉水系數(shù)計(jì)算新疆總體的農(nóng)業(yè)水利用系數(shù)，在此基礎(chǔ)上利用時(shí)間序列模型分析柯布-道格拉斯函數(shù)分解下的新疆水資源匹配度對(duì)農(nóng)業(yè)水利用系數(shù)的影響程度。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法

1.1 研究方法

1.1.1基尼系數(shù)

基尼系數(shù)是用來(lái)衡量居民收入不平衡性的重要指標(biāo)，很多學(xué)者將基尼系數(shù)用于水資源、耕地資源、林地資源等其他要素的分配均衡性問(wèn)題的研究，探究其實(shí)質(zhì)，基尼系數(shù)是用來(lái)研究資源分配的均衡與否。因此，許多學(xué)者看到水資源與經(jīng)濟(jì)發(fā)展要素之間的匹配問(wèn)題也類似于收入分配的問(wèn)題，水資源在時(shí)空分布上具有不均衡性，在此基礎(chǔ)上基尼系數(shù)大量的運(yùn)用于水資源匹配的研究領(lǐng)域?；嵯禂?shù)在測(cè)量相對(duì)差異時(shí)能夠較好的反映總體的均衡性，為了精確研究結(jié)果，文章采用基尼系數(shù)來(lái)衡量新疆總體水資源與經(jīng)濟(jì)發(fā)展要素匹配關(guān)系的時(shí)間變化，這樣為探討新疆水資源、經(jīng)濟(jì)發(fā)展要素之間的均衡性提供了新的度量依據(jù)。文章基于梯形面積算法來(lái)度量新疆水資源與經(jīng)濟(jì)發(fā)展要素之間的匹配關(guān)系。

用基尼系數(shù)來(lái)測(cè)量新疆水資源與經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人口增長(zhǎng)和耕地面積的匹配程度，設(shè)基尼系數(shù)為G，則公式G=A/(A+B)，通過(guò)梯形面積法，基尼系數(shù)的原始公式變?yōu)槭?1)：

G=1-∑(Gi-Gi-1)(Yi+Yi+1)(G∈[0,1])

(1)

式中：Gi代表新疆各個(gè)地州的水資源量的累積百分比；Yi代表各個(gè)地州的經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人口增長(zhǎng)和耕地面積的累積百分比，其中當(dāng)i=1時(shí)，G0和Y0都為0，即，(G0，Y0)=(0,0)?；嵯禂?shù)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

表1 基尼系數(shù)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和慣例

1.1.2灌溉區(qū)域綜合水系數(shù)法

將農(nóng)業(yè)用水方式分為渠系灌溉用水、井提式灌溉用水和高效節(jié)水灌溉用水3種方式，綜合利用水系數(shù)公式為(2)：

Ω=ΣΩiωi/Σωi

(2)

式中：Ω為農(nóng)區(qū)綜合灌溉水系數(shù)；Ωi分別為農(nóng)區(qū)輸水渠灌溉水系數(shù)、井提灌溉水系數(shù)、高效節(jié)水灌溉水系數(shù)；ωi分別為3種灌溉方式用水量的加權(quán)平均。

1.1.3柯布-道格拉斯函數(shù)

根據(jù)柯布-道格拉斯函數(shù)(Q=AKαLβ)建立水資源匹配系數(shù)與農(nóng)區(qū)水利用系數(shù)的柯布-道格拉斯函數(shù)：

Ω=AGα1Gβ2Gγ3(α+β+γ=1)

(3)

兩邊對(duì)數(shù)得到(4)：

LnΩ=lnA+αlnG1+βlnG2+γlnG3

(4)

利用式(4)進(jìn)行時(shí)間序列回歸，量化水資源匹配系數(shù)對(duì)農(nóng)區(qū)水利用系數(shù)的影響。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

文章選取了2004-2013年新疆14個(gè)地州的時(shí)間序列數(shù)據(jù)，探討新疆水資源匹配度和水資源匹配對(duì)農(nóng)業(yè)用水效率的影響，各指標(biāo)數(shù)據(jù)來(lái)源于相應(yīng)年份的《新疆統(tǒng)計(jì)年鑒》。為了統(tǒng)一不同數(shù)據(jù)的量綱和數(shù)量級(jí)，統(tǒng)一以2004年為基期進(jìn)行平減，在進(jìn)行時(shí)間序列分析時(shí)，對(duì)各變量采用比值的形式，所以沒(méi)有對(duì)變量運(yùn)用取對(duì)數(shù)的方式進(jìn)行處理。需要說(shuō)明的是，對(duì)文中少量缺失的數(shù)據(jù)用插值法進(jìn)行了補(bǔ)全。

2 新疆水資源與經(jīng)濟(jì)發(fā)展要素匹配度分析

2.1 數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果

根據(jù)基尼系數(shù)計(jì)算過(guò)程，新疆水資源與經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人口增長(zhǎng)和耕地面積總體匹配度和時(shí)間序列匹配度見(jiàn)表2。

表2 新疆水資源-經(jīng)濟(jì)發(fā)展要素匹配度基尼系數(shù)

資料來(lái)源：通過(guò)EGcel軟件計(jì)算整理而得。

2.2 水資源與經(jīng)濟(jì)發(fā)展要素匹配度基尼系數(shù)分析

根據(jù)聯(lián)合國(guó)基尼系數(shù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)分析，總體來(lái)看新疆水資源與經(jīng)濟(jì)發(fā)展和耕地面積的匹配程度較好，處于“相對(duì)平均”的階段，并且水資源與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的匹配程度稍微好于水資源與耕地面積的匹配程度；然而水資源與人口增長(zhǎng)則處于“兩極分化”階段。

水資源與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的總體匹配度G1=0.246 6，說(shuō)明新疆水資源與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的匹配度處于“相對(duì)平均”的階段，表明在新疆現(xiàn)有水資源可以較好地滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，也表明經(jīng)濟(jì)發(fā)展好的地區(qū)是處于水資源相對(duì)豐富的區(qū)域，這與新疆“綠洲經(jīng)濟(jì)”的特點(diǎn)相吻合。通過(guò)時(shí)間序列來(lái)看，新疆水資源與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的匹配度處于波動(dòng)下降的趨勢(shì)，說(shuō)明新疆經(jīng)濟(jì)發(fā)展的質(zhì)量有一定程度的提高，節(jié)水效率較好。

水資源與人口增長(zhǎng)的總體匹配度G2=0.569 6，說(shuō)明新疆水資源與人口增長(zhǎng)的匹配度處于“兩極分化”階段，表明新疆水資源的現(xiàn)狀較難滿足新疆人口增長(zhǎng)的需求，出現(xiàn)了供需矛盾較為嚴(yán)重的現(xiàn)象。通過(guò)時(shí)間序列來(lái)看，在2008年以前新疆水資源與人口增長(zhǎng)的匹配度一直穩(wěn)定的低于0.5的警戒線，并且還處于緩慢下降階段，但是2008年之后新疆水資源與人口增長(zhǎng)的匹配度處于0.5警戒線以上，在2012年達(dá)到最高的0.626 3。由2008年之前的“差距過(guò)大”階段到了“兩極分化”階段。首先，是由于新疆經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，人口城鎮(zhèn)化程度提高，人口聚集速度大于水資源供給速度。并且城市化進(jìn)程加速，造成城市涵養(yǎng)水源的能力進(jìn)一步降低；其次，由于人們的節(jié)水意識(shí)較差，水資源保護(hù)制度不完善造成水資源的浪費(fèi)嚴(yán)重；最后，南疆地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對(duì)落后，居民的節(jié)育意識(shí)不強(qiáng)，人口增長(zhǎng)過(guò)快，加之南疆自然條件相對(duì)惡劣，降水稀少，蒸發(fā)量大，更加劇了人水矛盾。

水資源與耕地面積的總體匹配度G3=0.279 7，說(shuō)明新疆水資源與耕地面積的匹配度處于“相對(duì)平均”的階段，雖然新疆的水資源時(shí)空分布極不均勻，土地資源分布空間差異性顯著，但是在干旱半干旱的自然條件下，新疆大力發(fā)展高效農(nóng)業(yè)，干渠支渠防滲建設(shè)到位，滴灌、噴灌技術(shù)普及率高。由于農(nóng)業(yè)技術(shù)水平的普及運(yùn)用，從2004年到2013年新疆水資源與耕地面積的基尼系數(shù)處于下降趨勢(shì)，但是新疆農(nóng)業(yè)受到自然氣候的影響較大，所以新疆水資源與耕地面積的匹配度波動(dòng)較為明顯。

3 新疆水資源與經(jīng)濟(jì)發(fā)展要素匹配度對(duì)農(nóng)業(yè)水利用效率的實(shí)證分析

3.1 模型的假設(shè)檢驗(yàn)

3.1.1模型的單位根檢驗(yàn)

文章采用ADF單位根檢驗(yàn)，G3在5%的執(zhí)行水平下通過(guò)單位根檢驗(yàn)，G1、G2、Y都在10%的置信水平下通過(guò)單位根檢驗(yàn)，表明G1、G2、G3、Y原序列水平上不存在單位根，即原序列單整，可進(jìn)一步進(jìn)行協(xié)整檢驗(yàn)。對(duì)各變量的單位根檢驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 單位根檢驗(yàn)結(jié)果

注：①數(shù)據(jù)來(lái)源：Eviews6.0計(jì)量結(jié)果處理所得；②C、T分別表示單位根檢驗(yàn)中含有截距項(xiàng)和時(shí)間趨勢(shì)項(xiàng)；③**、***分別表示在5%和10%的顯著性水平通過(guò)單位根檢驗(yàn)。

3.1.2模型的協(xié)整檢驗(yàn)

為了研究新疆水資源匹配度和新疆農(nóng)業(yè)水利用效率之間是否存在長(zhǎng)期穩(wěn)定的關(guān)系，需要對(duì)序列進(jìn)行協(xié)整檢驗(yàn)。對(duì)回歸方程的殘差項(xiàng)進(jìn)行單位根檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果為，u=-1.788 1小于10%置信水平下的臨界值(-1.600 1)，通過(guò)單位根檢驗(yàn)，表明新疆水資源匹配度和新疆農(nóng)業(yè)水利用效率之間存在長(zhǎng)期穩(wěn)定的關(guān)系。從對(duì)新疆水資源匹配度和新疆農(nóng)業(yè)水利用效率的協(xié)整檢驗(yàn)中可以看出，兩個(gè)時(shí)間序列都是原序列單整，說(shuō)明新疆水資源匹配度和新疆農(nóng)業(yè)水利用效率具有較高的穩(wěn)定性。

3.2 格蘭杰因果檢驗(yàn)

為了探討新疆水資源匹配度與新疆農(nóng)業(yè)水利用效率之間的因果關(guān)系，文章采用了格蘭杰因果檢驗(yàn)，滯后結(jié)束根據(jù)AIC和SC法則選擇了滯后一期，格蘭杰因果檢驗(yàn)結(jié)果如表4。

表4 格蘭杰因果檢驗(yàn)結(jié)果

注：數(shù)據(jù)來(lái)源：Eviews6.0計(jì)量結(jié)果處理所得。

根據(jù)檢驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，原假設(shè)“Y不是G1、G2、G3”假設(shè)的相伴概率分別為0.104 9、0.139 9、0.122 9，拒絕原假設(shè)，則新疆農(nóng)業(yè)水利用效率是新疆水資源與經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人口增長(zhǎng)和耕地面積匹配度的原因。根據(jù)“G1不是Y的原因假設(shè)”的相伴概率為0.047 9，接受原假設(shè)，認(rèn)為新疆水資源與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的匹配度不是新疆農(nóng)業(yè)水利用效率提高的原因，即Y和G1之間存在著單向因果關(guān)系。根據(jù)“G2不是Y的原因假設(shè)”的相伴概率為0.034 3，接受原假設(shè)，認(rèn)為新疆水資源與人口增長(zhǎng)的匹配度不是新疆農(nóng)業(yè)水利用效率提高的原因，即Y和G2之間存在著單向因果關(guān)系。根據(jù)“G3不是Y的原因假設(shè)”的相伴概率為0.387 1，拒絕原假設(shè)，認(rèn)為新疆水資源與耕地面積的匹配度是新疆農(nóng)業(yè)水利用效率提高的原因，即Y和G3之間存在著雙向項(xiàng)因果關(guān)系。

3.3 實(shí)證結(jié)果分析

根據(jù)柯布-道格拉斯函數(shù)建立多元線性回歸方程：Y=A+αG1+βG2+γG3+μ,其中，A是常數(shù)項(xiàng)，α、β、γ是參數(shù)，μ為隨機(jī)擾動(dòng)項(xiàng)。根據(jù)最小二乘法對(duì)方程進(jìn)行回歸得：

Y=0.656 6-0.031 1G1-0.130 9G2+0.058 4G3

R2=0.860 3F=12.313 3

據(jù)此說(shuō)明模型對(duì)樣本數(shù)據(jù)擬合度較好，回歸方程顯著。當(dāng)G1增加1%時(shí)，新疆農(nóng)業(yè)水利用率降低0.031%；當(dāng)G2增加1%時(shí)，新疆農(nóng)業(yè)水利用率降低0.130 9%；當(dāng)G3增加1%時(shí)，新疆農(nóng)業(yè)水利用率增加0.058 4%。得出的結(jié)論與格蘭杰因果關(guān)系檢驗(yàn)的結(jié)果相一致。

4 結(jié) 語(yǔ)

文章通過(guò)統(tǒng)計(jì)2004-2013年新疆水資源、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、人口增長(zhǎng)和耕地面積等數(shù)據(jù)，首先，通過(guò)梯形面積法的基尼系數(shù)來(lái)計(jì)算新疆水資源與經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人口增長(zhǎng)和耕地面積的額匹配度，整體而言、新疆水資源與經(jīng)濟(jì)發(fā)展和耕地面積的匹配度處于“相對(duì)平均”的階段，而新疆水資源與人口增長(zhǎng)的匹配度處于“兩極分化”階段；其次，運(yùn)用農(nóng)區(qū)水利用綜合系數(shù)法計(jì)算得出新疆農(nóng)業(yè)水利用效率呈現(xiàn)不斷改善的趨勢(shì)；最后運(yùn)用柯布-道格拉斯函數(shù)構(gòu)造了新疆水資源匹配度對(duì)新疆農(nóng)業(yè)水利用效率的函數(shù)，通過(guò)單位根和協(xié)整檢驗(yàn)證明新疆水資源匹配度與新疆農(nóng)業(yè)水利用之間存在著長(zhǎng)期穩(wěn)定的關(guān)系，并運(yùn)用格蘭杰因果檢驗(yàn)證明新疆農(nóng)業(yè)水利用效率的提高有利于提高新疆水資源的匹配度，但是只有新疆水資源與耕地面積的匹配度可以提高新疆農(nóng)業(yè)水利用效率，新疆水資源與經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人口增長(zhǎng)的匹配度則降低了新疆農(nóng)業(yè)水利用效率，在此基礎(chǔ)上運(yùn)用時(shí)間序列模型對(duì)構(gòu)造的函數(shù)模型進(jìn)行了最小二乘回歸檢驗(yàn)，結(jié)果與格蘭杰的檢驗(yàn)結(jié)果相一致。

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