景守武，夏 詠，馬曉龍，趙向豪，辛沖沖

(1.新疆農業(yè)大學 經濟與貿易學院，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，烏魯木齊 830028)

0 引 言

水資源的時空分布不均勻將會直接影響地區(qū)經濟社會的均衡發(fā)展[1]。目前，我國水資源面臨著短缺、污染以及利用效率低等一系列問題，水資源的高效、持續(xù)利用是我國能否適應經濟發(fā)展可持續(xù)的主要制約因素[2]。因此，實現(xiàn)現(xiàn)有水資源的充分開發(fā)和持續(xù)利用是急需解決的重大課題。尤其是對于我國干旱半干旱地區(qū)經濟社會發(fā)展而言，水資源尤其是水資源短缺問題，已經成為這些地區(qū)經濟、社會和生態(tài)發(fā)展的關鍵性條件[3]。新疆作為我國干旱半干旱地區(qū)的典型代表，水資源既是新疆經濟、社會、環(huán)境協(xié)調可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略性資源[4]，也是制約新疆經濟、社會、人口可持續(xù)發(fā)展的限制性資源[5]。整體來看，新疆的水資源已經處于微超載狀態(tài)，南疆則處于嚴重超載狀態(tài)[6]。對于農業(yè)而言，新疆是中國缺水最嚴重的省份，就水土資源匹配來看，新疆的水土矛盾日益突出[7]。因此研究經濟發(fā)展、人口增長和農業(yè)生產與水資源的匹配度尤為重要。

就全國而言，由于人口過快增長、開發(fā)保護力度不足、技術水平較低等原因導致我國出現(xiàn)了嚴重的水資源不匹配的現(xiàn)狀[8]，并且我國地域面積廣闊，地區(qū)自然環(huán)境、經濟發(fā)展的差異性顯著，引發(fā)的水資源的供需矛盾[9]，進一步加劇了我國水資源對地區(qū)經濟、社會發(fā)展支撐能力不足的問題[10]。因此，在我國水資源支撐能力相對不足的狀況下，我國水資源與經濟發(fā)展、人口增長和耕地面積的匹配關系分別為比較匹配、不匹配和極不匹配[11]。學者們一般主要從區(qū)域實際情況出發(fā)探討水資源與經濟發(fā)展和土地面積的匹配關系。周亮廣、梁虹[12]，王康、鐘歆玥[13]，王國強、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。關于新疆的水資源研究主要是從水資源承載力方面展開的。新疆水資源是新疆實現(xiàn)“新常態(tài)”下經濟、社會和生態(tài)協(xié)調發(fā)展的關鍵因素。目前，新疆水土資源對于生產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，但是相對來說，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達到上限[17]。有研究表明要實現(xiàn)新疆經濟社會的跨越式發(fā)展，水資源承載力的赤字達到86億m3[18]，水資源的承載壓力將不斷增大。學者們多數(shù)是從單一的角度分別研究水資源與經濟、人口或者土地的匹配程度，很少有學者綜合研究水資源的匹配程度，并且對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題。因此針對目前新疆不斷增加的水資源壓力，從經濟發(fā)展、人口增長和耕地面積三個角度來研究新疆水資源的匹配程度具有重要的意義。

本文運用基尼系數(shù)來研究新疆水資源與經濟發(fā)展、人口增長和耕地面積之間的匹配關系；運用綜合灌溉水系數(shù)計算新疆總體的農業(yè)水利用系數(shù)，在此基礎上利用時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農業(yè)水利用系數(shù)的影響程度。

1 數(shù)據來源與研究方法

1.1 研究方法

1.1.1基尼系數(shù)

基尼系數(shù)是用來衡量居民收入不平衡性的重要指標，很多學者將基尼系數(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題的研究，探究其實質，基尼系數(shù)是用來研究資源分配的均衡與否。因此，許多學者看到水資源與經濟發(fā)展要素之間的匹配問題也類似于收入分配的問題，水資源在時空分布上具有不均衡性，在此基礎上基尼系數(shù)大量的運用于水資源匹配的研究領域?；嵯禂?shù)在測量相對差異時能夠較好的反映總體的均衡性，為了精確研究結果，文章采用基尼系數(shù)來衡量新疆總體水資源與經濟發(fā)展要素匹配關系的時間變化，這樣為探討新疆水資源、經濟發(fā)展要素之間的均衡性提供了新的度量依據。文章基于梯形面積算法來度量新疆水資源與經濟發(fā)展要素之間的匹配關系。

用基尼系數(shù)來測量新疆水資源與經濟發(fā)展、人口增長和耕地面積的匹配程度，設基尼系數(shù)為G，則公式G=A/(A+B)，通過梯形面積法，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代表新疆各個地州的水資源量的累積百分比；Yi代表各個地州的經濟發(fā)展、人口增長和耕地面積的累積百分比，其中當i=1時，G0和Y0都為0，即，(G0，Y0)=(0,0)?；嵯禂?shù)的國際標準見表1。

表1 基尼系數(shù)的國際標準和慣例

1.1.2灌溉區(qū)域綜合水系數(shù)法

將農業(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為農區(qū)綜合灌溉水系數(shù)；Ωi分別為農區(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平均。

1.1.3柯布-道格拉斯函數(shù)

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

Ω=AGα1Gβ2Gγ3(α+β+γ=1)

(3)

兩邊對數(shù)得到(4)：

LnΩ=lnA+αlnG1+βlnG2+γlnG3

(4)

利用式(4)進行時間序列回歸，量化水資源匹配系數(shù)對農區(qū)水利用系數(shù)的影響。

1.2 數(shù)據來源

文章選取了2004-2013年新疆14個地州的時間序列數(shù)據，探討新疆水資源匹配度和水資源匹配對農業(yè)用水效率的影響，各指標數(shù)據來源于相應年份的《新疆統(tǒng)計年鑒》。為了統(tǒng)一不同數(shù)據的量綱和數(shù)量級，統(tǒng)一以2004年為基期進行平減，在進行時間序列分析時，對各變量采用比值的形式，所以沒有對變量運用取對數(shù)的方式進行處理。需要說明的是，對文中少量缺失的數(shù)據用插值法進行了補全。

2 新疆水資源與經濟發(fā)展要素匹配度分析

2.1 數(shù)據計算結果

根據基尼系數(shù)計算過程，新疆水資源與經濟發(fā)展、人口增長和耕地面積總體匹配度和時間序列匹配度見表2。

表2 新疆水資源-經濟發(fā)展要素匹配度基尼系數(shù)

資料來源：通過EGcel軟件計算整理而得。

2.2 水資源與經濟發(fā)展要素匹配度基尼系數(shù)分析

根據聯(lián)合國基尼系數(shù)國際標準分析，總體來看新疆水資源與經濟發(fā)展和耕地面積的匹配程度較好，處于“相對平均”的階段，并且水資源與經濟發(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則處于“兩極分化”階段。

水資源與經濟發(fā)展的總體匹配度G1=0.246 6，說明新疆水資源與經濟發(fā)展的匹配度處于“相對平均”的階段，表明在新疆現(xiàn)有水資源可以較好地滿足經濟發(fā)展的需要，也表明經濟發(fā)展好的地區(qū)是處于水資源相對豐富的區(qū)域，這與新疆“綠洲經濟”的特點相吻合。通過時間序列來看，新疆水資源與經濟發(fā)展的匹配度處于波動下降的趨勢，說明新疆經濟發(fā)展的質量有一定程度的提高，節(jié)水效率較好。

水資源與人口增長的總體匹配度G2=0.569 6，說明新疆水資源與人口增長的匹配度處于“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的需求，出現(xiàn)了供需矛盾較為嚴重的現(xiàn)象。通過時間序列來看，在2008年以前新疆水資源與人口增長的匹配度一直穩(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的匹配度處于0.5警戒線以上，在2012年達到最高的0.626 3。由2008年之前的“差距過大”階段到了“兩極分化”階段。首先，是由于新疆經濟快速發(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。并且城市化進程加速，造成城市涵養(yǎng)水源的能力進一步降低；其次，由于人們的節(jié)水意識較差，水資源保護制度不完善造成水資源的浪費嚴重；最后，南疆地區(qū)經濟發(fā)展相對落后，居民的節(jié)育意識不強，人口增長過快，加之南疆自然條件相對惡劣，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，說明新疆水資源與耕地面積的匹配度處于“相對平均”的階段，雖然新疆的水資源時空分布極不均勻，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)展高效農業(yè)，干渠支渠防滲建設到位，滴灌、噴灌技術普及率高。由于農業(yè)技術水平的普及運用，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，但是新疆農業(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較為明顯。

3 新疆水資源與經濟發(fā)展要素匹配度對農業(yè)水利用效率的實證分析

3.1 模型的假設檢驗

3.1.1模型的單位根檢驗

文章采用ADF單位根檢驗，G3在5%的執(zhí)行水平下通過單位根檢驗，G1、G2、Y都在10%的置信水平下通過單位根檢驗，表明G1、G2、G3、Y原序列水平上不存在單位根，即原序列單整，可進一步進行協(xié)整檢驗。對各變量的單位根檢驗結果見表3。

表3 單位根檢驗結果

注：①數(shù)據來源：Eviews6.0計量結果處理所得；②C、T分別表示單位根檢驗中含有截距項和時間趨勢項；③**、***分別表示在5%和10%的顯著性水平通過單位根檢驗。

3.1.2模型的協(xié)整檢驗

為了研究新疆水資源匹配度和新疆農業(yè)水利用效率之間是否存在長期穩(wěn)定的關系，需要對序列進行協(xié)整檢驗。對回歸方程的殘差項進行單位根檢驗，檢驗結果為，u=-1.788 1小于10%置信水平下的臨界值(-1.600 1)，通過單位根檢驗，表明新疆水資源匹配度和新疆農業(yè)水利用效率之間存在長期穩(wěn)定的關系。從對新疆水資源匹配度和新疆農業(yè)水利用效率的協(xié)整檢驗中可以看出，兩個時間序列都是原序列單整，說明新疆水資源匹配度和新疆農業(yè)水利用效率具有較高的穩(wěn)定性。

3.2 格蘭杰因果檢驗

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

表4 格蘭杰因果檢驗結果

注：數(shù)據來源：Eviews6.0計量結果處理所得。

根據檢驗結果來看，原假設“Y不是G1、G2、G3”假設的相伴概率分別為0.104 9、0.139 9、0.122 9，拒絕原假設，則新疆農業(yè)水利用效率是新疆水資源與經濟發(fā)展、人口增長和耕地面積匹配度的原因。根據“G1不是Y的原因假設”的相伴概率為0.047 9，接受原假設，認為新疆水資源與經濟發(fā)展的匹配度不是新疆農業(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系。根據“G2不是Y的原因假設”的相伴概率為0.034 3，接受原假設，認為新疆水資源與人口增長的匹配度不是新疆農業(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系。根據“G3不是Y的原因假設”的相伴概率為0.387 1，拒絕原假設，認為新疆水資源與耕地面積的匹配度是新疆農業(yè)水利用效率提高的原因，即Y和G3之間存在著雙向項因果關系。

3.3 實證結果分析

根據柯布-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，α、β、γ是參數(shù)，μ為隨機擾動項。根據最小二乘法對方程進行回歸得：

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

R2=0.860 3F=12.313 3

據此說明模型對樣本數(shù)據擬合度較好，回歸方程顯著。當G1增加1%時，新疆農業(yè)水利用率降低0.031%；當G2增加1%時，新疆農業(yè)水利用率降低0.130 9%；當G3增加1%時，新疆農業(yè)水利用率增加0.058 4%。得出的結論與格蘭杰因果關系檢驗的結果相一致。

4 結 語

文章通過統(tǒng)計2004-2013年新疆水資源、經濟發(fā)展水平、人口增長和耕地面積等數(shù)據，首先，通過梯形面積法的基尼系數(shù)來計算新疆水資源與經濟發(fā)展、人口增長和耕地面積的額匹配度，整體而言、新疆水資源與經濟發(fā)展和耕地面積的匹配度處于“相對平均”的階段，而新疆水資源與人口增長的匹配度處于“兩極分化”階段；其次，運用農區(qū)水利用綜合系數(shù)法計算得出新疆農業(yè)水利用效率呈現(xiàn)不斷改善的趨勢；最后運用柯布-道格拉斯函數(shù)構造了新疆水資源匹配度對新疆農業(yè)水利用效率的函數(shù)，通過單位根和協(xié)整檢驗證明新疆水資源匹配度與新疆農業(yè)水利用之間存在著長期穩(wěn)定的關系，并運用格蘭杰因果檢驗證明新疆農業(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業(yè)水利用效率，新疆水資源與經濟發(fā)展和人口增長的匹配度則降低了新疆農業(yè)水利用效率，在此基礎上運用時間序列模型對構造的函數(shù)模型進行了最小二乘回歸檢驗，結果與格蘭杰的檢驗結果相一致。

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