摘要

1绪论

1.1研究背景

1.2问题的提出

1.3研究目的和意义

1.3.1研究目的

1.3.2研究意义

1.4国内外农业水资源研究现状及进展

1.4.1农业水资源利用效率研究现状

1.4.2国内外效率估算研究现状

1.4.3文献述评

1.5研究主要内容与技术路线

1.5.1研究主要内容

1.5.2技术路线

1.6研究方法与数据来源

1.6.1研究方法

1.6.2数据来源

1.7本章小结

2相关概念与理论基础

2.1相关概念

2.1.1农业水资源

2.1.2农业水资源利用效率

2.1.3阻尼效应

2.2可持续发展理论

2.3生态系统理论

2.4水资源价值理论

2.5区域协调发展理论

2.6本章小结

3黑河流域农业水资源利用现状分析

3.1黑河流域水资源状况

3.2自然状况

3.2.1地形地貌

3.2.2气温状况

3.2.3降水状况

3.2.4水系与水资源状况

3.3社会经济情况

3.3.1国民生产总值分布状况

3.3.2产业分布状况

3.3.3人口分布状况

3.3.4农业分布状况

3.3.5农业水资源消耗

3.4黑河流域分水政策演变

3.5农业水资源利用面临的主要问题

3.5.1地下水超采严重，水位呈下降态势

3.5.2用水结构不合理，用水效率有待提升

3.5.3超载滥牧，毁草开荒问题严重

3.6本章小结

4黑河流域水资源对农业生产影响分析

4.1水资源对农业生产影响框架

4.1.1生产函数形式选择

4.1.2水土资源替代弹性框架

4.1.3水土资源替代弹性估算

4.2水土资源对农业经济增长作用力分析

4.2.1模型构建

4.2.2模型数据

4.2.3计量分析

4.2.4水土资源阻尼效应空间分布

4.2.5水土资源增长作用力影响因素

4.3本章小结

5黑河流域农业水资源利用效率差异分析

5.1生产前沿面的理论与方法

5.1.1生产前沿面理论

5.1.2前沿面分析方法的种类

5.2黑河流域县域尺度水资源利用效率

5.2.1县域尺度水资源利用效率测度范围界定

5.2.2基于面板数据的效率测算模型

5.2.3区县农业水资源利用效率估算

5.2.4区县农业水资源利用效率趋同检验

5.2.5基于水资源利用效率的农业节水潜力估算

5.3黑河流域农户尺度水资源利用效率

5.3.1基于截面数据的效率测度模型

5.3.2数据来源和统计描述

5.3.3农户水资源利用效率差异分析

5.4本章小结

6黑河流域农业水资源利用效率影响因素分析

6.1农业水资源利用效率影响因素理论分析

6.1.1影响因素数据来源及处理

6.1.2区县农业水资源利用效率影响模型构建

6.2区县水资源利用效率影响因素模型估计与结果解释

6.2.1县域农业水资源利用效率模型估计

6.2.2县域农业水资源利用效率影响因素结果分析

6.3农户尺度水资源利用效率影响因素

6.3.1农户水资源利用效率影响因素框架搭建

6.3.2农户水资源利用效率与种植面积之间关系分析

6.4农户水资源利用效率影响因素

6.5本章小结

7农业水资源利用效率提升对策建议

7.1构建动态细分水权交易机制

7.2有效推动节水灌溉技术升级换代

7.3以完备农业水资源高效利用为目标的补贴体系

7.4构建适合当地的基层用水管理组织模式

7.5优化农户农作物种植结构

7.6搭建农业水资源交易机制与平台

7.7本章小结

8研究结论与展望

8.1主要研究结论

8.2本研究创新之处

8.3未来展望

参考文献

附录表目录

表1-1用水总量排名前10位的国家用水情况5

表1-2代表性国家农业水资源利用效率6

表1-3部分学者农业水资源利用效率估算方法与结果14

表1-4农业水资源优化配置模型18

表3-1甘肃省地级行政区2015年2020年2030年水资源管理

控制指标43

表3-22012年黑河流域各类工程供水量表44

表3-3黑河流域各部门用水量45

表3-42012年黑河流域种植作物及面积55

表4-1生产函数形式64

表4-2Translog生产函数71

表4-3水土资源替代弹性与其他因素之间Person相关检验73

表4-4黑河农业区投入产出基本信息77

表4-5Unit Root检测结果78

表4-6固定效应与随机效应的估计结果79

表4-7本文结论与部分国内外对比结果82

表4-8农业生产水土资源作用力影响因素84

表5-1生产函数的历史沿革91

表5-2各变量之间的相关系数106

表5-3区县农业水资源利用效率超效率DEA与传统DEA结果配

对t检验113

表5-4两种农业水资源利用效率估算方法的Person检验114

表5-5区县农业水资源利用效率的σ趋同115

表5-6区县农业水资源利用效率的β趋同116

表5-7样本农户分布情况121

表5-8农户家庭收入状况125

表5-9粮食产值正太分布检验125

表5-10农户水资源投入正太分布检验126

表5-11投入产出数据基本特征129

表5-12随机前沿生产函数估计结果130

表5-13随机前沿生产函数的假设检验结果131

表5-14DEA估算农业水资源利用效率频数分布133

表5-15超效率DEA估算农业水资源利用效率频数分布133

表5-16农户农业水资源利用效率超效率DEA与传统DEA结果配

对t检验137

表5-17农户农业水资源利用效率超效率DEA与SFA结果配对t

检验137

表5-18农户农业水资源利用效率SFA与传统DEA结果配对t

检验138

表5-19三种农业水资源利用效率估算方法的Person检验138

表6-1超效率DEA影响因素估算结果147

表6-2黑河DEA农业水资源利用效率驱动因素Tobit回归结果148

表6-3Tobit回归影响因素154

表6-4影响因素设定与预期作用方向155

表6-5超效率DEA农业水资源利用效率影响因素156

表6-6DEA农业水资源利用效率影响因素156

表6-7农业水资源影响因素Tobit回归结果157图目录

图1-1 本文技术路线图27

图3-1研究区2010年土地利用类型分布图46

图3-2研究区多年平均气温47

图3-32011年研究区降水状况48

图3-4研究区水系分布状况49

图3-5研究区河流分布概况51

图3-62012年研究区国内生产总值52

图3-72012 年研究区内产业占比差异状况53

图3-82012年研究区农业与非农业人口分布状况54

图3-92012年黑河水资源消耗状况57

图3-102000-2013年各水库下泄水量58

图4-1农户层面水土资源替代弹性72

图4-2土地面积与水土资源替代弹性关系图72

图4-3水土资源对不同区县农业经济增长作用强度与大小81

图4-4水土资源尾效空间分布83

图5-1前沿面分析方法的投入型设定原理88

图5-2前沿面分析方法的产出型设定原理90

图5-3数据包络分析的纯技术效率和规模效率图94

图5-4超效率DEA估算区县尺度农业水资源利用效率108

图5-5传统DEA估算区县尺度农业水资源利用效率110

图5-6两种估算方法农业水资源利用效率对比图(超效率-

传统)112

图5-7超效率DEA估算结果与传统DEA结果对比图113

图5-8调研选取样本村与农户示意图122

图5-9黑河农业区域粮食产量123

图5-10农户年龄结构分布状况124

图5-11粮食产值正太分布图125

图5-12农户水资源投入正太分布图126

图5-13三种估算方法的农户尺度水资源利用效率129

图5-14农户水资源利用效率131

图5-15水资源利用效率与生产效率差异对比图132

图5-16三种估算结果的正太分布对比图134

图5-17传统DEA与SFA估算结果对比图135

图5-18超效率DEA与SFA估算结果对比图136

图5-19超效率DEA与传统DEA估算结果对比图136

图6-1农户水资源利用效率与土地面积关系图153

图6-2农户最适种植规模154

1研究背景

    水资源作为人类生活不可或缺的重要资源，在生产、生活以及生态方面发挥着重要作用(郭晓东等，2013)。人类的可持续发展与水资源的总量和质量是紧密联系的，特别是随着人类对水资源的开采与利用活动加强，对水资源的需求呈递增态势(Deng，et al，2014)。人类所处的地球受水资源匮乏影响较大，世界水资源协会公布的数据显示，地球上水资源中975%为咸水，可供人类使用的淡水资源极为稀少(李泽红等，2013;王江丽等，2013)。如果将地球上的水资源收集起来形成类似于地球的“水球”，那么该球体的直径为1385公里，假设将地球比作篮球的话，那么这个球体要比乒乓球还要小(Xue，et al，2015)。从全球来看，人类稀缺水资源量的分布状况又呈现空间差异化特征(Yang，et al，2014)，空间化水资源分布导致干旱半干旱地区的水资源问题更加突出。因此，加强水资源方面研究已经迫在眉睫。

    水资源在全球范围内的分布存在较大的空间异质性。按照地区与国家排序来看，全球水资源分布排名前9的地区为巴西、俄罗斯、加拿大、中国、美国、印度尼西亚、印度、哥伦比亚和刚果(Deng，et al，2015;Scott，et al，2015)。中国的水资源总量约为28×104亿立方米，在世界上仅次于巴西、俄罗斯、加拿大，居世界第四位(张春玲等，2013)，但是因为拥有全球20%的人口，人均水资源占有量严重不足(金碚，2015)，2014年中国有400多个城市面临着严峻的水资源缺乏挑战，3亿多人口面临着饮水困难的难题。

    中国的水资源分布与空间范围以及南北的种植作物结构呈“倒挂”关系。党的十八届三中、四中全会明确提出了“建设美丽中国，深化文明体制改革，加快建立生态文明制度”的目标(姚丽等，2014)，习近平总书记也指出了“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”的治水方略(张旭迎等，2014)。这标志着从国家层面对水资源的使用与需求统筹进入了新的时代。随着中国经济的发展，水资源问题成为协调中国经济社会和生态发展的至关重要的问题。在发展过程中如何甄选水资源发展路径，发展优先次序是实现生活、工业、农业与环境，还是将发展优先序调整为实现生活、环境、工业与农业发展是我国可持续发展中的关键问题所在(赵亮等，2009)。中国的水资源分布在南方和北方严重不均，北方的土地资源占全国国土面积的62%，却仅占中国水资源的20%，南方土地面积为全国的38%，却占有80%的水资源(黄建平等，2014)。此外，从南北方种植作物的差异来看，我国南方种植作物多为水稻、小麦，而北方主要种植作物为对水资源数量要求较高的玉米(邢相军等，2010)，这种作物结构造成的需水差异又会进一步激化水资源供需矛盾。

    干旱半干旱地区的农业受制于水资源的状况尤为突出。从降雨状况来看，中国的降雨也呈现较大的地区差异。中国的降水状况呈现南方多、北方少、东部多、西部少的态势，这更加不利于西部区域的干旱状况改善(Huang，et al，2012)。中国的干旱半干旱区域主要特点是海拔较高，距离海洋较远，因此受季风的影响比较小。干旱半干旱地区植被匮乏，相当部分土地为沙漠(周连童等，2008)，即使有植被覆盖，也多以草地植被为主。该区域的河流也属于内陆河，人类所起到的作用比较有限(IPCC，2007)。因此，影响该区域发展的关键影响因素为水资源，特别是对于农业的发展来说，水资源作用尤为重要。

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