陽眉劍，吳 深，于贏東，劉吉海

（1.中國水利水電科學(xué)研究院 流域水循環(huán)模擬與調(diào)控國家重點實驗室，北京 100038；2.濟(jì)南市臥虎山水庫管理處，山東 濟(jì)南 250115）

農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉評價研究歷程及展望

陽眉劍1，吳 深2，于贏東1，劉吉海2

（1.中國水利水電科學(xué)研究院 流域水循環(huán)模擬與調(diào)控國家重點實驗室，北京 100038；2.濟(jì)南市臥虎山水庫管理處，山東 濟(jì)南 250115）

農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉是在我國水資源嚴(yán)重匱乏的大背景下，為保護(hù)水資源、促進(jìn)糧食生產(chǎn)而提出的灌溉理念。當(dāng)前我國農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉的發(fā)展形勢主要包含3個方面：（1）推廣新型節(jié)水灌溉工程及設(shè)備，提高節(jié)水效率；（2）加強(qiáng)節(jié)水灌溉管理力度，提升管理水平；（3）完善節(jié)水灌溉綜合評價理論及指標(biāo)。本文針對我國節(jié)水灌溉目前面臨的理論及技術(shù)問題，通過總結(jié)節(jié)水灌溉內(nèi)涵及主要措施，綜合比較各節(jié)水灌溉評價方法，分析了當(dāng)前綜合評價指標(biāo)體系，梳理了國內(nèi)外節(jié)水灌溉評價的發(fā)展歷程，并對未來研究發(fā)展方向進(jìn)行了展望。

節(jié)水灌溉；水資源；農(nóng)田；指標(biāo)；評價方法；基尼系數(shù)

1 研究背景

我國水資源極度匱乏，人均淡水資源量僅為世界平均水平的28%，目前，我國農(nóng)業(yè)用水量占總用水量的63%，其中灌溉用水量占農(nóng)業(yè)用水量的90%以上［1］，因此，大力發(fā)展農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉是促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、緩解水資源緊缺矛盾的戰(zhàn)略選擇。目前，我國農(nóng)業(yè)灌溉還存在以下幾方面的問題：（1）農(nóng)田有效灌溉率低，全國農(nóng)田有效灌溉面積0.62億hm2，僅占耕地面積的51.5%，而節(jié)水灌溉工程面積僅占有效灌溉面積的50%［2］。（2）灌溉水有效利用程度低，全國灌溉水有效利用系數(shù)只有0.53，水分生產(chǎn)效率提高的潛力巨大［3］。（3）管理水平低，農(nóng)戶節(jié)水意識薄弱，節(jié)水法律法規(guī)尚未完善，亟需建立健全的水市場。（4）節(jié)水灌溉技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不全面，現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)主要是國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，地方標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)很少［4］。（5）節(jié)水灌溉效益評價方法及指標(biāo)不完善，尚未形成全國統(tǒng)一的、能考慮各方效益的綜合性指標(biāo)。（6）節(jié)水灌溉研究內(nèi)部各領(lǐng)域間發(fā)展極不均衡?；谖覈r(nóng)業(yè)灌溉所存在的上述問題，有必要對我國在節(jié)水灌溉領(lǐng)域的研究進(jìn)行科學(xué)的分析與梳理，以幫助更好地識別未來我國節(jié)水灌溉的發(fā)展方向，推動我國農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

2 節(jié)水灌溉的涵義及措施

2.1 節(jié)水灌溉的涵義 在對節(jié)水灌溉的研究過程中，不同的學(xué)者對其內(nèi)涵的理解有所差別。其中較具代表性的有以下幾種專家觀點（見表1），其中余開德［5］、姚崇仁［6］和雷煜［7］等將節(jié)水灌溉概括為農(nóng)作物產(chǎn)出與水資源投入的比值的增大，而孔玲玉［8］和《節(jié)水灌溉技術(shù)規(guī)范》［9］則將社會與生態(tài)效益納入節(jié)水灌溉的內(nèi)涵之中。

綜合表1幾種觀點，把節(jié)水灌溉的涵義歸納為：節(jié)水灌溉是根據(jù)當(dāng)?shù)刈魑镄钏?guī)律及供水條件，采取工程及非工程措施，有效利用各種水資源，提高水分生產(chǎn)效率，并兼顧社會效益及生態(tài)環(huán)境效益的綜合性灌溉措施。

2.2 節(jié)水灌溉主要措施 節(jié)水措施主要包括工程措施、管理措施和農(nóng)藝措施［10］：工程措施是當(dāng)前主要節(jié)水措施，包括噴灌、滴灌、滲灌、渠道防滲、管道輸水和田面改造等，其具體操作方法、節(jié)水效率及不足之處見表2，其目的均在于減少從水源調(diào)度到輸水、配水和灌水等過程的水損失，提高灌溉水的利用率；管理措施包括資源管理、灌水管理和工程管理等內(nèi)容［11］，資源管理指對水資源進(jìn)行優(yōu)化配置，灌水管理指灌水過程中封水成數(shù)以及波涌灌溉等，工程管理指工程的運行、檢修、維護(hù)等；農(nóng)藝措施包括田間徑流攔蓄、土地整理以及耕作與栽培技術(shù)三大方面，田間徑流攔蓄指建立一個包括田塊及坡地的水保工程體系，土地整理指在水保工程的基礎(chǔ)之上對田塊進(jìn)行整治，耕作與栽培技術(shù)指采取田間耕作與栽培管理等措施以降低作物生長期間的田間耗水量。

表1 節(jié)水灌溉涵義的典型觀點

從上述工程措施和管理措施可以看出，通過現(xiàn)有水資源的合理使用，推廣并改進(jìn)節(jié)水灌溉技術(shù)和提高管理水平，對灌溉節(jié)水效率的提高作用顯著。

表2 節(jié)水灌溉主要工程措施

3 節(jié)水灌溉評價方法及其指標(biāo)研究進(jìn)展

制定科學(xué)合理的評價方法，可為節(jié)水政策、方案和措施等的制定實施提供科學(xué)依據(jù)，對促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展意義深遠(yuǎn)。在節(jié)水農(nóng)業(yè)效益評價研究的起步階段，研究者們主要從節(jié)水工程灌溉效益分析著手來評價水資源利用的綜合效益；隨著資源與環(huán)境的矛盾愈來愈突出，只對工程進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)兩方面的評價已難以體現(xiàn)工程的真實效益，因而，節(jié)水農(nóng)業(yè)對區(qū)域社會、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境的影響逐漸受到重視，各有關(guān)方面的綜合影響評價也開始得到探討［12］。對節(jié)水灌溉工程的綜合評價的發(fā)展歷程主要可概括為三方面：（1）評價尺度，先從大到小、后又從小到大；（2）評價方法，從定性到定量；（3）評價結(jié)果，從效益割裂、單獨評價到效益整合、綜合評價［13］。

3.1 綜合效應(yīng)評價常用方法 目前，國內(nèi)外對節(jié)水灌溉的綜合評價主要有層次分析法、專家評分法、主成分分析法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法、灰色關(guān)聯(lián)分析法、模糊評價法等方法［14-17］，其基本原理及主要特點見表3。上述6種方法各有特色，層次分析法能在定量和定性兩方面對被分解的要素進(jìn)行評價，專家評分法能減少對數(shù)據(jù)資料的依賴性，主成分分析法能直接找出最關(guān)鍵的評價成分，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法能大大降低不確定性，灰色關(guān)聯(lián)分析法能避免主觀因素對評價對象的影響，模糊評價法能處理大量定性的評價對象的問題。由此可以看出，在對具體工程進(jìn)行灌溉效益評價時，應(yīng)結(jié)合具體情形選擇最適宜的評價方法，或采取多方法相結(jié)合來全面衡量各方效益。

表3 綜合效應(yīng)基本評價方法及主要特點

3.2 評價指標(biāo)體系及國內(nèi)外研究進(jìn)展

3.2.1 綜合評價指標(biāo)體系 在處理實際節(jié)水灌溉工程中節(jié)水方式的選擇以及灌溉方案設(shè)計參數(shù)的確定等問題上，為了給決策者和專家提供準(zhǔn)確、科學(xué)的依據(jù)，避免盲目憑借經(jīng)驗決策，必須建立一個評價衡量各種方案的統(tǒng)一尺度，即評價指標(biāo)體系［18］。因此，評價指標(biāo)體系應(yīng)科學(xué)、客觀、全面地考慮和反映各方面因素及其在體系中的權(quán)重，從而在各種不同方案之中進(jìn)行對比、評價、擇優(yōu)。由此看出，科學(xué)客觀的評價指標(biāo)體系的建立，是方案決策與制定的關(guān)鍵［19］。為明確各指標(biāo)在綜合評價中的作用，可將節(jié)水灌溉過程中所涉及的各種指標(biāo)按性質(zhì)分為六大類（見表4），其指標(biāo)分別是：（1）政策類指標(biāo)：符合國家、地區(qū)對農(nóng)業(yè)的要求；（2）環(huán)境類指標(biāo)：保護(hù)農(nóng)田及水環(huán)境；（3）經(jīng)濟(jì)類指標(biāo)：能產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟(jì)效益；（4）資源類指標(biāo)：充分節(jié)約資源及能源；（5）技術(shù)類指標(biāo)：滿足技術(shù)上的可行性要求；（6）社會類指標(biāo)：促進(jìn)社會和諧發(fā)展。

3.2.2 國內(nèi)外研究進(jìn)展 國外關(guān)于節(jié)水農(nóng)業(yè)綜合效益的評價研究起步較早，已有研究主要針對節(jié)水農(nóng)業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益，將節(jié)水灌溉系統(tǒng)作為主要切入點，通過分析其節(jié)水生產(chǎn)效益或工程的經(jīng)濟(jì)效益來對節(jié)水灌溉農(nóng)業(yè)的綜合效益進(jìn)行評價［20］。國內(nèi)的研究開展相對較晚，但對效益評價體系的研究發(fā)展迅速。在評價指標(biāo)體系建立的研究過程中，從最初的定量數(shù)據(jù)比較或定性描述說明，逐步深入發(fā)展到定量與定性相結(jié)合、多層次、多目標(biāo)和較全面的綜合評價指標(biāo)體系。國內(nèi)外對評價指標(biāo)體系的相關(guān)研究見表5。其中具有代表性的研究成果主要有：（1）1969年美國農(nóng)業(yè)部［21］首次推薦了幾種系統(tǒng)評價節(jié)水灌溉的方法，包括7個方面：灌水強(qiáng)度、灌水深度、系統(tǒng)的供水能力、灌水均勻度、水量損失、管網(wǎng)造價與能耗、灌水可能對作物產(chǎn)生的損害；（2）2003年Luo Jinyao等［22］建立了包括政治、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、資源、環(huán)境和社會六大類共42個指標(biāo)的較為全面的綜合評價指標(biāo)體系，并用其對廣西憑祥市節(jié)水灌溉示范工程進(jìn)行了科學(xué)合理的評價；（3）2012年朱美玲［23］在水資源高效利用概念基礎(chǔ)之上，構(gòu)建了田間尺度農(nóng)業(yè)高效用水評價指標(biāo)體系，包括高效節(jié)水技術(shù)效率類指標(biāo)、節(jié)水技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理性類指標(biāo)、節(jié)水經(jīng)濟(jì)效果和社會效果類指標(biāo)，為田間高效節(jié)水技術(shù)應(yīng)用效果的評價提供了計量工具。

表4 綜合評價指標(biāo)體系

4 基于文獻(xiàn)統(tǒng)計的中外節(jié)水灌溉研究變遷

4.1 文獻(xiàn)統(tǒng)計數(shù)據(jù)來源 為了系統(tǒng)全面地統(tǒng)計國內(nèi)外關(guān)于農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉研究的變遷，本文選擇國內(nèi)權(quán)威學(xué)術(shù)搜索引擎“中國知網(wǎng)”及國外頂尖學(xué)術(shù)搜索引擎“Science-Direct”作為統(tǒng)計源，以每5年為一個階段，對1970—2014年所刊載的農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉中英文文獻(xiàn)進(jìn)行量化分析［24］。在對文獻(xiàn)進(jìn)行甄別核實后，剔除掉其中介紹性及綜述性論文，并依據(jù)不同的主要研究方向?qū)⑵鋭澐譃椤凹夹g(shù)”、“管理”、“評價”三個領(lǐng)域以闡釋研究變遷。選擇的中英文關(guān)鍵詞分別為“節(jié)水灌溉”與“技術(shù)/管理/評價”，“water saving irrigation”與“technology/management/assessment”。

表5 評價指標(biāo)體系國內(nèi)外研究進(jìn)展

4.2 國內(nèi)外文獻(xiàn)總體數(shù)量變遷對比分析 從文獻(xiàn)的總體數(shù)量上來看（表6），1985年以前我國在農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉方向的中文研究論文基本空白，1985年后呈現(xiàn)穩(wěn)定的增長趨勢，尤其在2010年后增長速度明顯提升，比2005—2009年增加了近一倍，這反映出我國在農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉研究方面已基本進(jìn)入快速發(fā)展階段。國外在農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉的研究論文發(fā)表上明顯早于我國，早在1970年就有英文論文發(fā)表，其后基本呈現(xiàn)穩(wěn)定增長趨勢，2000年以后增長速度尤為明顯，甚至有向指數(shù)增長的趨勢發(fā)展，這表明國外在農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉研究方面已經(jīng)進(jìn)入快速穩(wěn)定的發(fā)展時期。對比分析論文研究差異可以明顯看出，中英文論文數(shù)量比在2000年前呈增長趨勢，2000—2004年達(dá)到頂峰為0.406，2005年以后開始下降，這說明盡管中文論文研究數(shù)量方面逐年增加，但與國外高速增長的英文論文數(shù)量相比，中文論文增速依然偏于緩慢，差距還十分顯著。

4.3 國內(nèi)外各領(lǐng)域文獻(xiàn)數(shù)量變遷對比分析 依據(jù)農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉研究中的不同方向?qū)⒀芯空撐膭澐譃椤凹夹g(shù)”、“管理”和“評價”三大領(lǐng)域，并分別對其進(jìn)行統(tǒng)計分析，見圖1。從圖1（a）可以看出，我國節(jié)水灌溉研究各領(lǐng)域中文論文數(shù)量均呈穩(wěn)步上升趨勢，從論文數(shù)量分配上看，“技術(shù)”類論文數(shù)量最多，每個階段都占據(jù)了論文總量的60%以上，“管理”類次之，“評價”類最少，所占比例不足10%；從論文增速上看，各領(lǐng)域的論文增長速度所呈現(xiàn)的差異基本和數(shù)量分配差異相符，同樣是“技術(shù)”快于“管理”快于“評價”。上述兩方面說明了我國主要側(cè)重于節(jié)水灌溉技術(shù)方面的研究，符合我國需要大力推廣普及農(nóng)業(yè)先進(jìn)技術(shù)的國情，而在節(jié)水灌溉評價方面的研究還十分欠缺。與我國變化趨勢不同（圖1（b）），國外三個領(lǐng)域的英文論文數(shù)量分配十分均衡，增長速度也基本同步，表明國外在各方面研究均十分全面，并無明顯的側(cè)重及欠缺。

表6 1970—2014年中英文節(jié)水灌溉論文對比統(tǒng)計

圖1 1970—2014年中外節(jié)水灌溉分領(lǐng)域論文數(shù)量變化

基尼系數(shù)首先由意大利統(tǒng)計學(xué)家基尼（Corrado Gini）提出，用以衡量社會收入分配不平等程度，此后被廣泛應(yīng)用于其他行業(yè)，并得到改進(jìn)。本文引入由張建華改進(jìn)的簡化的基尼系數(shù)以衡量國內(nèi)外節(jié)水灌溉各領(lǐng)域間的均衡性［50］。簡化的基尼系數(shù)與原方法判別效果相同，但計算更加簡捷，其計算公式為：

式中：G為基尼系數(shù)（取值在0～1之間，值越小越均衡）；n為領(lǐng)域個數(shù)；Wi為各領(lǐng)域按比例從小到大排列后從第1領(lǐng)域累積到第i領(lǐng)域的總百分比。

計算結(jié)果表明（表7），我國節(jié)水灌溉研究總體領(lǐng)域均衡度呈上升趨勢，2010年后基尼系數(shù)達(dá)到0.421，研究正逐漸朝向多元化、均衡化發(fā)展。國外研究總體領(lǐng)域在過去幾十年內(nèi)均保持著十分均衡的優(yōu)良狀態(tài)，基尼系數(shù)在0.1左右波動。對比國內(nèi)外基尼系數(shù)可以進(jìn)一步證實我國各領(lǐng)域均衡發(fā)展程度與國外差距顯著，我國節(jié)水灌溉研究尤其是節(jié)水灌溉評價研究的發(fā)展前景十分廣闊。

誠然，僅對中文論文及英文論文的數(shù)量進(jìn)行對比尚不足以論述我國和國外節(jié)水灌溉研究之間的距離。事實上，近期與節(jié)水灌溉相關(guān)的重要國際期刊中國作者的論文數(shù)量已經(jīng)顯著增加，中國對國際節(jié)水灌溉領(lǐng)域的研究已經(jīng)逐漸起到了引領(lǐng)作用。但是，在我國大力推廣節(jié)水灌溉的背景之下，為了讓更多當(dāng)前先進(jìn)科研成果更好地惠及我國廣大科研及技術(shù)人員，加大優(yōu)秀中文論文的發(fā)表力度的需求已愈發(fā)急切。

表7 1970—2014年中外節(jié)水灌溉各研究領(lǐng)域論文基尼系數(shù)

5 結(jié)論與討論

在我國最嚴(yán)格水資源管理制度的實行和“三條紅線”的確立的大背景下，大力發(fā)展農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉已經(jīng)勢在必行。在綜合歸納節(jié)水灌溉基本理論及工程技術(shù)、梳理節(jié)水灌溉評價研究發(fā)展歷程及對比國內(nèi)外研究論文成果后，可將我國節(jié)水灌溉現(xiàn)狀研究成果歸納為以下三點：（1）節(jié)水灌溉基本涵義在僅注重經(jīng)濟(jì)效益的原定義上加入了社會及生態(tài)環(huán)境效益，進(jìn)一步豐富其內(nèi)涵，符合我國建設(shè)水生態(tài)文明的基本政策。多樣化的先進(jìn)節(jié)水灌溉工程及管理技術(shù)的應(yīng)用正在逐步普及。（2）節(jié)水灌溉評價方法正朝著多樣化、系統(tǒng)化發(fā)展，評價指標(biāo)體系也日趨綜合、全面，評價方法及指標(biāo)已經(jīng)在許多地區(qū)得到應(yīng)用并取得了良好的效果。（3）從論文數(shù)量上看，我國節(jié)水灌溉的中文研究論文盡管與國外英文論文數(shù)量存在差距，但也基本進(jìn)入快速增長時期，尤其在技術(shù)領(lǐng)域的研究成果增長顯著。

未來農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉的發(fā)展，既要借鑒國外先進(jìn)經(jīng)驗，更要總結(jié)我國實踐經(jīng)驗和不足，自主創(chuàng)新，提升理論和研發(fā)技術(shù)。主要可從以下幾方面著手：（1）加大先進(jìn)節(jié)水設(shè)施的投入和普及，研發(fā)新型灌溉節(jié)水設(shè)備，加大對農(nóng)田及灌溉水的監(jiān)控力度，提高管理水平。（2）進(jìn)一步研發(fā)能應(yīng)對我國不同地區(qū)不同情形的評價方法，建立從地區(qū)到全國的多層次、大系統(tǒng)的綜合評價指標(biāo)體系，并將水質(zhì)納入評價指標(biāo)之中。（3）加大節(jié)水灌溉評價領(lǐng)域中文論文研發(fā)力度，以達(dá)到各研究領(lǐng)域同步、均衡、快速增長的態(tài)勢，同時注重學(xué)習(xí)研究國外優(yōu)秀論文的研究成果，提升論文質(zhì)量。

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Progress and prospect of agricultural water-saving irrigation assessment

YANG Meijian1，WU Shen2，YU Yingdong1，LIU Jihai2
（1.State Key Laboratory of Simulation and Regulation of Water Cycle in River Basin，China Institute of Water Resources and Hydropower Research，Beijing 100038，China；2.The Management Department of Wohushan Reservoir in Jinan City，Jinan 250115，China）

Against the background of severe deficiency of water resources in China，the agricultural water-saving irrigation is a new irrigation idea proposed for the preservation of water resources and the promotion of crop production.The developing trend in agricultural water-saving irrigation in China is comprised of three main aspects：（1）popularize new water-saving irrigation project and equipment to improve the water-saving efficiency；（2）enhance the water-saving irrigation management for the improvement of management level；（3）perfect the theories and indexes in the comprehensive evaluation of water-saving irrigation. Aimed at the theoretical and technical problems in water-saving irrigation in China，this article made a conclusion of the connotation and main measures of water-saving irrigation.In addition，it compared a variety of water-saving irrigation assessment methods and analyzed the recent indicator system of the comprehensive assessment.The internal and external developing progress of the comprehensive quality evaluation in water-saving irrigation was concluded and analyzed.Furthermore，a comprehensive comparison in the number of academic articles between Chinese and English was made.Based on the researches above，an outlook of the future researches in this field was made reasonably.

water-saving irrigation；water resources；farm land；indicators；evaluating methods；Gini parameter

S274；S275

A

10.13244/j.cnki.jiwhr.2016.03.009

1672-3031（2016）03-0210-09

（責(zé)任編輯：韓 昆）

2015-07-27

水利部公益性行業(yè)科研專項經(jīng)費項目（201401001）

陽眉劍（1993-），男，湖南邵陽人，碩士生，主要從事水文水資源和農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉研究。E-mail：oym j2082@163.com