劉海新，高葉鵬，文韶鑫

（河北工程大學(xué) 礦業(yè)與測(cè)繪工程學(xué)院，河北 邯鄲 056038）

我國(guó)作為農(nóng)業(yè)大國(guó)，各地區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展水平不平衡，農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)差異性明顯，而且各地區(qū)水資源情況也大不相同。水資源短缺是我國(guó)目前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面臨的主要問(wèn)題,而水資源短缺往往與農(nóng)業(yè)用水有關(guān), 農(nóng)業(yè)是用水大戶，在我國(guó)總用水中農(nóng)業(yè)用水占據(jù)了70%左右[1,2]。近年來(lái)，在全球氣候變暖的大背景下，干旱發(fā)生的頻率越來(lái)越高，而且干旱的程度也在不斷增大，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)的影響也日益顯著[3]；2012 年國(guó)務(wù)院頒布了《關(guān)于實(shí)行最嚴(yán)格水資源管理制度的意見(jiàn)》（國(guó)發(fā)[2012]3 號(hào)），之后出臺(tái)了一系列相關(guān)的考核辦法和考核制度，各省份也隨之響應(yīng)，2013 年6 月，河北省人民政府頒布了《最嚴(yán)格水資源管理制度考核辦法》（冀政辦〔2013〕12 號(hào)），對(duì)地下水進(jìn)行了嚴(yán)格的限制，使得在農(nóng)業(yè)用水方面有了較大的約束。在這雙重背景的影響下，河北省作為農(nóng)業(yè)大省之一，如何利用農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整去應(yīng)對(duì)未來(lái)氣候變化以及“最嚴(yán)格水資源管理制度”的實(shí)施是當(dāng)前河北省農(nóng)業(yè)發(fā)展面臨的關(guān)鍵問(wèn)題，同時(shí)也是河北省農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代化發(fā)展的重要一步。

冀南地區(qū)位于河北南部平原地區(qū)，主要包括河北省邯鄲、邢臺(tái)、衡水和石家莊四個(gè)地級(jí)市，是河北省重要的農(nóng)作物種植地區(qū)，農(nóng)作物種植面積大，主要種植一年兩熟兩作的玉米和小麥。其次，冀南地區(qū)水熱資源良好，境內(nèi)有諸多河流大都隸屬于海河水系，光照時(shí)間也充足，適合農(nóng)作物生長(zhǎng)。本文以冀南地區(qū)為例，結(jié)合河北省水資源利用現(xiàn)狀及干旱情況，探討“最嚴(yán)格水資源管理制度”下冀南地區(qū)農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整對(duì)策，對(duì)未來(lái)冀南地區(qū)農(nóng)作物合理布局、農(nóng)作物精細(xì)化管理以及水資源合理利用提供決策參考。

一、種植結(jié)構(gòu)調(diào)整對(duì)河北農(nóng)業(yè)的意義

河北省作為農(nóng)業(yè)大省，地理位置顯著。河北省地處華北平原，地勢(shì)平坦，境內(nèi)地貌類型齊全，西依太行山，北為燕山，西北為壩上高原，全境位于半濕潤(rùn)區(qū)，氣候?qū)儆跍貛Т箨懶约撅L(fēng)氣候，其特點(diǎn)是降水季節(jié)分布不均且區(qū)域差異明顯，降水東南多西北少，年降水量在500mm 左右，而且降水主要集中在夏季，易形成澇災(zāi)，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有一定影響。河北省種植區(qū)主要集中在河北省南部地區(qū)，冀南地區(qū)也是重要的糧棉產(chǎn)區(qū)，其主要糧食作物是冬小麥、水稻、春玉米、夏玉米等，經(jīng)濟(jì)作物包括蔬菜、林果、中藥材等。其中冬小麥和夏玉米都是一年兩熟、一年兩作；林果等以蘋果、梨、棗為主，這些作物生長(zhǎng)期大部分處于4-10 月；其次，大棚技術(shù)的成熟與發(fā)展，使得越來(lái)越多的人開(kāi)始種植大棚蔬菜，以獲取高品質(zhì)的產(chǎn)品；此外，冀南地區(qū)還有少部分種植馬鈴薯、紅薯等雨季作物。

種植結(jié)構(gòu)調(diào)整與作物需水量和作物經(jīng)濟(jì)價(jià)值密切相關(guān)。近年來(lái)，河北糧食總產(chǎn)量逐年上漲，省內(nèi)需求接近飽和，糧食出現(xiàn)過(guò)?，F(xiàn)象，部分地區(qū)糧食開(kāi)始轉(zhuǎn)外銷。河北省主要糧食作物玉米、小麥，種植人數(shù)多，過(guò)剩現(xiàn)象嚴(yán)重，外銷價(jià)格相對(duì)較低，對(duì)農(nóng)民的積極性和資金周轉(zhuǎn)影響較大。因此，在滿足市場(chǎng)需求的同時(shí)，合理有效的進(jìn)行種植結(jié)構(gòu)調(diào)整對(duì)提高農(nóng)民的積極性和改善農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)效益具有積極的意義。

相關(guān)研究表明華北平原農(nóng)作物蔬菜、水稻以及冬小麥和夏玉米等屬于高強(qiáng)度耗水作物，棉花、林果等屬于低強(qiáng)度耗水作物[4]。河北省主要作物小麥和玉米皆為需水量大的作物，在當(dāng)前“最嚴(yán)格水資源管理制度”下充分利用水資源顯得尤為重要，適當(dāng)調(diào)整種植結(jié)構(gòu)不僅可以緩解河北省水資源短缺的壓力，而且對(duì)農(nóng)業(yè)進(jìn)行精細(xì)區(qū)劃、作物布局和品種布局提供了合理的機(jī)制。

另外，在物質(zhì)生活日益豐富的今天，人們更加注重飲食，開(kāi)始追求高質(zhì)量的農(nóng)產(chǎn)品。河北毗鄰北京和天津，兩者作為我國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)中心，對(duì)高品質(zhì)的農(nóng)產(chǎn)品需求量大。此外，河北作為京津冀農(nóng)產(chǎn)品重要的供應(yīng)者，可以因地制宜合理地進(jìn)行種植結(jié)構(gòu)調(diào)整，大力引進(jìn)推廣優(yōu)質(zhì)的農(nóng)產(chǎn)品，滿足各層次的需求，促進(jìn)京津冀農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展[5]。同時(shí)，河北省各地區(qū)經(jīng)濟(jì)情況和土壤情況存在差異性，改善農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)追求高質(zhì)量農(nóng)產(chǎn)品，可以促進(jìn)各地區(qū)經(jīng)濟(jì)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，協(xié)調(diào)各區(qū)域農(nóng)業(yè)種植業(yè)的平衡發(fā)展，對(duì)發(fā)展現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)具有積極意義。

種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整與農(nóng)藥化肥的使用也息息相關(guān)。目前,在我國(guó)農(nóng)用地中化肥農(nóng)藥的使用仍還占據(jù)著很大比例,化肥農(nóng)藥的使用是一把雙刃劍[6],適度的使用對(duì)農(nóng)作物增產(chǎn)具有很好的效果,過(guò)量的使用對(duì)土壤和水質(zhì)危害性極大,進(jìn)而影響農(nóng)作物的灌溉和人們的日常生活用水。河北作為農(nóng)業(yè)種植大戶，農(nóng)戶對(duì)農(nóng)藥利用依賴性大，尤其是水果和蔬菜等經(jīng)濟(jì)作物對(duì)化肥農(nóng)藥需求量特別大,而小麥、玉米等糧食作物卻需要少量的化肥農(nóng)藥投入[7]，如何協(xié)調(diào)作物用水與農(nóng)作物中化肥、農(nóng)藥的投入之間的矛盾是一個(gè)關(guān)建問(wèn)題。因此，通過(guò)進(jìn)行合理的種植結(jié)構(gòu)調(diào)整和優(yōu)化農(nóng)作物布局對(duì)于解決這一問(wèn)題是行之有效的手段，同時(shí)這也可以有效減少農(nóng)藥化肥的使用以及改善土壤質(zhì)量，對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)育有一定的促進(jìn)作用。

二、“最嚴(yán)格水資源管理制度”下的河北省水資源現(xiàn)狀分析

河北省是嚴(yán)重的資源型缺水省份，人均水資源占有量為307m3，僅為全國(guó)平均水平的1/7，甚至還遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到目前國(guó)際公認(rèn)的人均500m3的極度缺水標(biāo)準(zhǔn)[8]，水資源補(bǔ)充主要來(lái)源于降水，其對(duì)于“靠天吃飯”的農(nóng)業(yè)影響尤其顯著。河北農(nóng)業(yè)用水主要來(lái)源于開(kāi)采地下水和降水，其占據(jù)了河北用水量的大部分。近年來(lái)，由于人們過(guò)度的開(kāi)采地下水以及大量高耗水作物的種植，造成地下水位持續(xù)下降[9]，同時(shí)在“最嚴(yán)格水資源管理制度”提出來(lái)以后，河北省對(duì)地下水開(kāi)采進(jìn)行了嚴(yán)格的限制,導(dǎo)致水資源供需矛盾突出。此外，隨著工業(yè)和城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展以及人口的增加，工業(yè)用水和人們?nèi)粘Ｉ钣盟當(dāng)D占了大量的農(nóng)業(yè)用水，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)用水加劇短缺[10]。因此，進(jìn)行種植結(jié)構(gòu)調(diào)整，發(fā)展節(jié)水和適水的種植模式，建立與當(dāng)?shù)爻休d力相對(duì)應(yīng)的種植體系是解決農(nóng)業(yè)水資源短缺的關(guān)鍵措施之一。

自2012 年“最嚴(yán)格水資源管理制度”提出來(lái)以后，各省積極響應(yīng)并制定相關(guān)政策，在全面落實(shí)“三條紅線”基礎(chǔ)之上，對(duì)水資源利用進(jìn)行限制。2013年6 月，河北省人民政府頒布了《最嚴(yán)格水資源管理制度考核辦法》（冀政辦〔2013〕12 號(hào)），在該考核方法的約束下，2010-2018 年期間河北省農(nóng)業(yè)用水量（少部分為林牧漁用水）和全省用水總量均出現(xiàn)下降趨勢(shì)，但下降幅度較小。此外，在“最嚴(yán)格水資源管理制度”下2010-2018 年河北省農(nóng)業(yè)用水量占用水總量的比例也整體呈現(xiàn)逐年下降趨勢(shì)，其中2012-2015 年下降趨勢(shì)緩慢，2015 年之后下降趨勢(shì)變大。顯然，在解決河北省水資源問(wèn)題上“最嚴(yán)格水資源管理制度”的實(shí)施表現(xiàn)出了很好的效果，但同時(shí)也給河北省農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)了難題，在之后農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中必須合理調(diào)整種植結(jié)構(gòu)，大力發(fā)展節(jié)水灌溉體系以應(yīng)對(duì)當(dāng)前的水資源控制的約束。

河北省農(nóng)業(yè)用水也存在諸多問(wèn)題。河北緊鄰北京和天津，有限的水資源不僅需要養(yǎng)活三個(gè)地區(qū)的人口，還要承擔(dān)著經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重任，肩負(fù)首都地區(qū)的供水任務(wù)的使命[11,12]。另外，河北水資源利用效率差，水資源開(kāi)發(fā)利用程度低，農(nóng)業(yè)用水灌溉設(shè)備不完善整體水平比較落后[13]，大部分農(nóng)村地區(qū)仍然還是以傳統(tǒng)的管道輸水澆灌或人力灌溉為主，現(xiàn)代化的噴灌和滴灌技術(shù)普及程度不高，而且傳統(tǒng)方式不能達(dá)到有效灌溉，造成水資源浪費(fèi)嚴(yán)重，無(wú)形中提高了用水成本，因此大力發(fā)展節(jié)水灌溉設(shè)施對(duì)于解決農(nóng)業(yè)用水浪費(fèi)是行之有效的手段。此外，廣大農(nóng)民缺乏一定的農(nóng)業(yè)技術(shù)指導(dǎo)，不能合理科學(xué)安排作物種植，農(nóng)作物種植存在水分蒸發(fā)嚴(yán)重的現(xiàn)象，而且水價(jià)制定也是農(nóng)民一直關(guān)心的問(wèn)題，其制定有一定難度，過(guò)高會(huì)增加農(nóng)民經(jīng)濟(jì)壓力，過(guò)低則造成濫用。綜上所述，解決農(nóng)業(yè)用水問(wèn)題迫在眉睫，不僅利國(guó)利民，而且對(duì)于社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，制定長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)可以提供一定的便利。

三、河北省農(nóng)業(yè)干旱狀況分析

干旱是水量供給與需求失衡的一種自然現(xiàn)象。干旱災(zāi)害是各類自然災(zāi)害中最頻繁出現(xiàn)的，持續(xù)的干旱對(duì)農(nóng)業(yè)的影響非常大[14,15]，一方面影響農(nóng)作物的生長(zhǎng)發(fā)育，造成農(nóng)作物產(chǎn)量降低，嚴(yán)重?fù)p失農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn);另一方面直接影響社會(huì)的穩(wěn)定發(fā)展和經(jīng)濟(jì)的持續(xù)增長(zhǎng)。近年來(lái)，全球變暖的趨勢(shì)也日益明顯，其產(chǎn)生的氣候變化不僅影響氣溫，導(dǎo)致氣溫明顯上升，造成高溫炎熱天氣增多，甚至持續(xù)的高溫會(huì)延長(zhǎng)夏季，改變物候季節(jié)[16]，而且也會(huì)直接影響降雨的分布和空間格局，造成長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)的干旱現(xiàn)象。降水對(duì)干旱的緩解具有積極的作用，同時(shí)適當(dāng)?shù)慕邓彩堑乇砗偷叵滤匾难a(bǔ)給來(lái)源，這對(duì)于地處山區(qū)且灌溉條件不足的農(nóng)作物來(lái)說(shuō)，是非常重要的水分來(lái)源。冀南地區(qū)作為農(nóng)作物種植大戶，部分作物對(duì)降水量具有很大的依賴性，平衡水量供需對(duì)其非常重要。因此,對(duì)旱情進(jìn)行實(shí)時(shí)有效的監(jiān)測(cè)是必不可少的且意義重大的。

目前，利用遙感技術(shù)進(jìn)行干旱監(jiān)測(cè)是最常用的技術(shù)手段之一[17]。相對(duì)于以人工實(shí)測(cè)和地面站點(diǎn)為主的傳統(tǒng)方法來(lái)說(shuō)，遙感方法在一定程度上可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)方法工作量大、耗時(shí)費(fèi)力以及時(shí)效性差、覆蓋范圍有限等短板[18]，而且隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，遙感數(shù)據(jù)的種類也愈加豐富，許多數(shù)據(jù)可以免費(fèi)獲取并且具有很高的分辨率，這一系列的優(yōu)點(diǎn)使得遙感技術(shù)受到廣大研究學(xué)者的親昧，并且能夠廣泛應(yīng)用到旱情監(jiān)測(cè)中，可以為旱情提供決策支持。常用于干旱監(jiān)測(cè)的遙感方法是溫度植被干旱指數(shù)（Temperature Vegetation Dryness Index，TVDI）[19]，TVDI 模型是利用遙感數(shù)據(jù)植被指數(shù)（vegetation index,VI ） 和 陸 地 地 表 溫 度（ land surface temperature，LST）二維特征空間獲取的，其在干旱監(jiān)測(cè)方面具有很好的效果。

本文基于改進(jìn)型TVDI 模型[20]，對(duì)京津冀地區(qū)6-9 月耕地嚴(yán)重干旱的面積和平均月降水總量進(jìn)行匯總統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，每年平均月總降水量變動(dòng)幅度較小，均在1000-1500mm 附近上下波動(dòng)，同時(shí)在2000-2012 年之間農(nóng)用地嚴(yán)重干旱程度每年的月平均百分比也保持較穩(wěn)定的趨勢(shì)，2003 年、2011年和2013 年為較干旱年份，干旱比例均在1%左右，但從“最嚴(yán)格水資源管理制度考核辦法”實(shí)施以來(lái)的2013 年開(kāi)始，耕地嚴(yán)重干旱月平均百分比發(fā)生了巨大變化，干旱比例增長(zhǎng)達(dá)到2.65%，漲幅超過(guò)了150%。由此可以看出，該考核辦法對(duì)地下水開(kāi)采進(jìn)行嚴(yán)格的限制，在一定程度上致使嚴(yán)重干旱耕地面積出現(xiàn)大幅度增加。另外，在2013 年之后嚴(yán)重干旱耕地面積出現(xiàn)平穩(wěn)發(fā)展的趨勢(shì)，并且未來(lái)幾年可能仍會(huì)保持下去，這對(duì)今后農(nóng)作物用水提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

通過(guò)基于TVDI 嚴(yán)重干旱等級(jí)(0.8

圖1 京津冀地區(qū)2000-2014 年5-10 月農(nóng)用地嚴(yán)重干旱發(fā)生次數(shù)統(tǒng)計(jì)圖

根據(jù)農(nóng)作物的生長(zhǎng)規(guī)律，每年5-10 月是農(nóng)作物生長(zhǎng)的最佳時(shí)期，也是農(nóng)田灌溉的高頻期，在這期間需要消耗大量的水資源來(lái)滿足農(nóng)作物的生長(zhǎng)需求,而河北省由于地下水超采嚴(yán)重,導(dǎo)致部分地區(qū)地下水位嚴(yán)重下降,開(kāi)采難度加大,另外加上政府對(duì)地下水開(kāi)采的限制,導(dǎo)致河北省農(nóng)業(yè)用水緊張,部分作物需水量達(dá)不到其要求,故會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)干旱面積激增的情況。此外，由于干旱的影響，河北省境內(nèi)部分河道常年處于干涸的狀態(tài)，給農(nóng)業(yè)取水帶來(lái)諸多不便利，而且部分河流水資源污染嚴(yán)重，水質(zhì)差不宜用于農(nóng)業(yè)灌溉，這些也是影響其變化的重要因素。因此，在諸多因素的影響下，有必要實(shí)施相關(guān)措施應(yīng)對(duì)干旱，改善水資源環(huán)境，并對(duì)農(nóng)作物進(jìn)行一定的干預(yù)和調(diào)整，以合理協(xié)調(diào)水資源的利用。

四、“最嚴(yán)格水資源制度下”下種植結(jié)構(gòu)調(diào)整對(duì)策

在全球氣候變化以及“最嚴(yán)格水資源管理制度”下，全面落實(shí)“三條紅線”的基礎(chǔ)上，結(jié)合河北省水資源現(xiàn)狀以及干旱情況,基于作物的需水量和作物的生長(zhǎng)發(fā)育周期以及其生長(zhǎng)過(guò)程中所需的化肥農(nóng)藥對(duì)冀南地區(qū)的種植結(jié)構(gòu)調(diào)整提出以下對(duì)策：

（1）冀南地區(qū)屬于溫帶大陸性季風(fēng)氣候，降雨主要集中在夏季。以蘋果、梨、棗等為主的果樹(shù)，生長(zhǎng)期大部分處于4-10 月，而且馬鈴薯、紅薯等也屬于雨季作物，適當(dāng)將小麥、玉米等高強(qiáng)度耗水作物換成果樹(shù)等雨季作物，可以達(dá)到水資源短缺靠雨養(yǎng)的目的，從而有效的減少水資源短缺的壓力。

（2）河北省“最嚴(yán)格水資源管理制度”對(duì)地下水的嚴(yán)格限制，給農(nóng)業(yè)灌溉帶來(lái)了巨大的壓力。在此基礎(chǔ)上，將冬小麥、春玉米等主要依靠地下水灌溉的作物在滿足基本糧食供應(yīng)的前提之下，部分改種棉花等低強(qiáng)度耗水作物，或者培育抗旱的新品種，以緩解農(nóng)業(yè)灌溉的壓力。此外，冀南地區(qū)應(yīng)充分發(fā)揮河北省的區(qū)位優(yōu)勢(shì)以及其自身土地種植能力，在水資源有限的情況下，大力引進(jìn)節(jié)水的灌溉設(shè)備，科學(xué)的種植無(wú)公害優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品，促進(jìn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

（3）玉米等耗水作物秸稈回收價(jià)格低廉，在耗水相當(dāng)?shù)那闆r下可以適當(dāng)改種經(jīng)濟(jì)效益比較好的蔬菜、果樹(shù)等作物，以提高農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)收益。同時(shí)對(duì)蔬菜水果等化肥農(nóng)藥投入量大的經(jīng)濟(jì)作物，在合理調(diào)整和布局的情況下，要科學(xué)施肥，并加大對(duì)化肥農(nóng)藥的科技投入，改進(jìn)農(nóng)藥的質(zhì)量，以減少化肥對(duì)土質(zhì)和環(huán)境的污染，從而達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益與產(chǎn)量雙高的效果。

（4）針對(duì)主要的小麥、玉米等糧食作物，根據(jù)其物候特性可以采取輪作的方式，例如糧食作物與經(jīng)濟(jì)作物輪作、小麥與玉米輪作以及小麥玉米和豆類作物之間的輪作等。采取這些輪作的方式可以充分發(fā)揮各種作物的特性和優(yōu)勢(shì)，一方面不僅可以改善土壤質(zhì)量，增加土壤肥力，另一方面又可以節(jié)約水資源，提高水資源利用率。

五、結(jié)論

綜上所述,在“最嚴(yán)格水資源管理制度”以及水資源利用受限的情況下，冀南地區(qū)應(yīng)因地制宜，在結(jié)合本地區(qū)實(shí)際情況以及經(jīng)濟(jì)效益最大化的同時(shí)，合理調(diào)整農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)，優(yōu)化農(nóng)產(chǎn)品布局，保證基本糧食產(chǎn)量，輪換部分高強(qiáng)度耗水作物，發(fā)展地區(qū)特色農(nóng)業(yè)，從而有效提高農(nóng)民經(jīng)濟(jì)收入，改善其生活水平；同時(shí)，應(yīng)加大對(duì)未來(lái)農(nóng)業(yè)發(fā)展所需的灌溉設(shè)備、機(jī)械化設(shè)備以及化肥農(nóng)藥等相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的科技投入，為發(fā)展現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)；此外，本文研究只針對(duì)水資源短缺和作物需水情況下的種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整，而未考慮農(nóng)作物灌溉面積以及干旱的時(shí)滯性等因素的影響，未來(lái)將在這些方面做進(jìn)一步研究，以更好解決農(nóng)業(yè)水資源短缺受限的情況。