農(nóng)業(yè)節(jié)水的經(jīng)濟(jì)學(xué)分析

1、農(nóng)業(yè)節(jié)水的經(jīng)濟(jì)學(xué)分析2006-07-25 15:41:03 內(nèi)容提要：首先簡(jiǎn)單地闡述了節(jié)水對(duì)農(nóng)業(yè)深層次發(fā)展的重要作用。將從國(guó)家、供水戶和用水戶這三者之間的關(guān)系去系統(tǒng)地探討農(nóng)業(yè)節(jié)水問(wèn)題，并從中建立農(nóng)業(yè)節(jié)水經(jīng)濟(jì)模型，最后得出國(guó)家的投資、合理的水價(jià)制度和水權(quán)市場(chǎng)的建立是農(nóng)業(yè)節(jié)水問(wèn)題的關(guān)鍵因素。關(guān)鍵詞：節(jié)水，節(jié)水效益，水權(quán)，節(jié)水經(jīng)濟(jì)模型1.節(jié)水與農(nóng)業(yè)發(fā)展和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的關(guān)系我國(guó)是一個(gè)水資源短缺、干旱災(zāi)害頻繁的國(guó)家。同時(shí)受季風(fēng)氣候影響，我國(guó)降雨量、徑流量年內(nèi)、年際變化大；最為嚴(yán)重的是我國(guó)水資源分布同人口、耕地、礦產(chǎn)資源分布極不協(xié)調(diào)，水資源地區(qū)分布與生產(chǎn)力布局不相適應(yīng)。我國(guó)水資源供需狀況不容樂(lè)觀，2000年全

2、國(guó)總需水量6000億m3，相應(yīng)的供水能力為5222億m3，總?cè)彼?78億m3，造成的直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)數(shù)千億元。長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展一直受缺水困繞，水資源成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的“瓶頸”，缺水量越來(lái)越多，缺水地區(qū)迅速由點(diǎn)到面，幾乎成為全國(guó)性問(wèn)題，并且此問(wèn)題越來(lái)越突出，威脅社會(huì)可持續(xù)發(fā)展。在水資源有限性、稀缺性和不可替代性的前提下，節(jié)水成為了我國(guó)水資源不利自然特點(diǎn)的必然選擇。根據(jù)我國(guó)用水結(jié)構(gòu)統(tǒng)計(jì)，農(nóng)業(yè)用水占供水量66%以上，而非農(nóng)用水需求量的壓力越來(lái)越大，在水資源稀缺的條件下，必然會(huì)產(chǎn)生水資源使用權(quán)從農(nóng)業(yè)部門向非農(nóng)業(yè)部門的流動(dòng)。在這樣的背景下，無(wú)論從農(nóng)業(yè)發(fā)展還是從國(guó)家建立節(jié)約型社會(huì)和全局協(xié)調(diào)發(fā)展，

3、都給節(jié)水提出了更高的要求?？沙掷m(xù)的節(jié)水不是落后的強(qiáng)迫性節(jié)水。而是科學(xué)節(jié)水，即通過(guò)合理提高用水效率而相對(duì)少用水，減少不可回收水的流失量，讓省下來(lái)的水發(fā)揮更大的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境和生態(tài)效益?？茖W(xué)節(jié)水的關(guān)鍵是“合理高效”，而“合理高效”的表現(xiàn)形式受空間地域、時(shí)間發(fā)展階段以及經(jīng)濟(jì)、歷史、文化、水資源等諸多因素影響的多維復(fù)雜函數(shù)，是一個(gè)變動(dòng)的概念，需因地制宜、因時(shí)而異地確定。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)深層次的發(fā)展和全面建設(shè)小康社會(huì)的提出，節(jié)水是其關(guān)鍵因素之一。因?yàn)楣?jié)水是克服我國(guó)水資源不利自然特點(diǎn)的必然選擇；節(jié)水有利于緩解我國(guó)當(dāng)前城鄉(xiāng)嚴(yán)重缺水矛盾；節(jié)水是實(shí)現(xiàn)我國(guó)長(zhǎng)遠(yuǎn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展目標(biāo)的重要資源保證；節(jié)水是實(shí)現(xiàn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展

4、的需要。2.農(nóng)業(yè)節(jié)水的經(jīng)濟(jì)學(xué)模型分析在我國(guó)用水總量中，農(nóng)業(yè)用水所占比重最大，據(jù)我國(guó)水資源公報(bào)，2001年全國(guó)總用水量5 567億m3，農(nóng)業(yè)用水量為3 825.73億m3，占用水總量的68.7%。不難看出農(nóng)業(yè)節(jié)水是節(jié)水的主要方向。目前，全國(guó)農(nóng)業(yè)用水利用率只有40%左右，部分地區(qū)灌溉單位用水量偏高，水田達(dá)到每畝1500m3，仍存在大水漫灌現(xiàn)象，而2001年農(nóng)田灌溉用水3495.24億m3，占用水總量的62.6%，不難看出農(nóng)業(yè)節(jié)水的關(guān)鍵是農(nóng)田灌溉節(jié)水。而發(fā)達(dá)國(guó)家農(nóng)業(yè)用水利用率可達(dá)80%以上，相比先進(jìn)國(guó)家，我國(guó)農(nóng)業(yè)用水水平較低，有巨大的節(jié)水潛力。2.1 國(guó)家在農(nóng)業(yè)節(jié)水中的地位和作用農(nóng)業(yè)節(jié)水問(wèn)

5、題是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)的問(wèn)題，它涉及到國(guó)家、供水戶和用水戶這三者之間的關(guān)系。在節(jié)水工程建設(shè)方面，國(guó)家主要考慮節(jié)水的綜合效益，主要有社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益等。當(dāng)綜合效益的評(píng)價(jià)大于其投資時(shí)，國(guó)家就會(huì)投資節(jié)水工程的建設(shè)。由于國(guó)家投資涉及到供水戶和用水戶兩者之間的利益，要協(xié)調(diào)好兩者之間的平衡。關(guān)鍵是處理好國(guó)家補(bǔ)貼方式，是從源頭上補(bǔ)貼供水戶還是從末端上補(bǔ)貼用水戶。當(dāng)國(guó)家補(bǔ)貼供水戶時(shí)，水權(quán)市場(chǎng)的建立顯得尤為重要。因?yàn)樵跊](méi)有水權(quán)水量限制下，對(duì)用水戶來(lái)說(shuō)，用水一直到水的邊際價(jià)值生產(chǎn)力為0；當(dāng)國(guó)家補(bǔ)貼用水戶時(shí)，水價(jià)制度建立顯得尤為重要。因?yàn)樵谒畠r(jià)一定情況下，供水戶的收益主要取決于供水量。從上不難看出，由于節(jié)水

6、工程具有正的外部性，國(guó)家必須對(duì)其進(jìn)行投資。無(wú)論國(guó)家補(bǔ)貼供水戶還是用水戶，必須建立起相應(yīng)的水權(quán)市場(chǎng)和水價(jià)制度。水權(quán)市場(chǎng)的建立有四個(gè)方面的意義：(1)清晰的水權(quán)使公共物品變成私人物品；(2)水權(quán)的界定具有量的有限性；(3)引導(dǎo)用水者參與水資源的管理；(4)賦予水權(quán)一定的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。合理的水價(jià)制度應(yīng)包括以下三個(gè)方面：(1)合理的水價(jià)應(yīng)包括資源性水價(jià)、工程水價(jià)、環(huán)境水價(jià)等。(2)向外部賣水時(shí)，由該區(qū)農(nóng)業(yè)組合統(tǒng)一賣水、計(jì)收水費(fèi)，各成員不得獨(dú)自經(jīng)營(yíng)賣水業(yè)務(wù)。 (3)節(jié)水灌區(qū)的賣水收入，按該區(qū)組合的各個(gè)成員對(duì)賣水的貢獻(xiàn)程度分配。在這里，各成員對(duì)賣水的貢獻(xiàn)量：各成員的灌溉等用水的減少量；將賣水收入作為分配給各成

7、員的報(bào)酬：賣水的每m3水的價(jià)格X賣水貢獻(xiàn)量。只有國(guó)家通過(guò)對(duì)水權(quán)市場(chǎng)和合理水價(jià)制度的建立，才能有效地系統(tǒng)地解決節(jié)水問(wèn)題。2.2  供水戶在農(nóng)業(yè)節(jié)水中的地位和作用供水戶的角色是不定的多變的，他們會(huì)相機(jī)行動(dòng)。假設(shè)在無(wú)國(guó)家資金投入時(shí)，供水戶作為經(jīng)濟(jì)人來(lái)考慮，追求利潤(rùn)最大化，其收入主要來(lái)源于用水戶的灌溉面積(T0)和供水價(jià)格(S)；在有國(guó)家資金投入時(shí)，他們追求自身效益最大化，其收益除了上面的以外還包括國(guó)家的投資(K)、外部收益(如行政收益等，H(g)；如果國(guó)家建立起水權(quán)市場(chǎng)，供水戶還可以獲得轉(zhuǎn)讓一部分水權(quán)水量的收益(Paa:Pa為轉(zhuǎn)讓的價(jià)格，a為轉(zhuǎn)讓的水量)；如果按每m3水的價(jià)格和耗水量計(jì)收水

8、價(jià)，供水戶的收益取決于供水量(X0)。而供水戶的成本主要有節(jié)水資金投入額(I)、供水成本(C)，其中節(jié)水資金投入額與節(jié)水量g有函數(shù)關(guān)系：I=I(g)。下面我們分析以上四種情形供水戶的節(jié)水情況。(1)在無(wú)國(guó)家資金投入時(shí)，供水戶尋求利潤(rùn)最大化：Max0=ST0-I(g)-C(2.1)由于收益SC是一個(gè)常量，供水戶主觀上對(duì)每m3水的評(píng)價(jià)為0，目的使得節(jié)水工程的投資I(g)為0，來(lái)尋求利潤(rùn)最大化。從上不難看出，在無(wú)國(guó)家投資的情況下，供水戶不會(huì)進(jìn)行節(jié)水工程的投資。原因有三方面：由于按灌溉面積收費(fèi)，供水戶的收益是一定的，他們就會(huì)盡量地減少成本；節(jié)水工程將會(huì)增加他們的成本，而他們本身對(duì)每m3水的評(píng)價(jià)為0；因

9、為在水權(quán)市場(chǎng)沒(méi)有建立之前，他們無(wú)法將水權(quán)水量的一部分賣給非農(nóng)部門。(2)在有國(guó)家資金投入時(shí)，供水戶尋求自身收益的最大化：Max0=K+H(g)+ST0-I(g)-C(2.2)由于國(guó)家投資建設(shè)節(jié)水工程(KI(g)，加之節(jié)水工程的外部收益H(g)與節(jié)水成效的正相關(guān)性，導(dǎo)致了供水戶會(huì)參與節(jié)水工程的建設(shè)與管理中。不難看出國(guó)家的投資導(dǎo)致了供水戶參與節(jié)水工程的建設(shè)，節(jié)水工程的外部收益導(dǎo)致了供水戶參與節(jié)水工程的有效管理，來(lái)尋求自身收益最大化。(3)如果國(guó)家建立起水權(quán)市場(chǎng)，即使在國(guó)家投資缺位的情況下，供水戶尋求利潤(rùn)最大化：Max0=Paa+ST0-I(g)-C(2.3)由于非農(nóng)產(chǎn)業(yè)的水價(jià)大于農(nóng)業(yè)水價(jià)，這樣轉(zhuǎn)讓

10、的水價(jià)必大于農(nóng)業(yè)灌溉水價(jià)(Pa>S)，從長(zhǎng)期的博弈考慮，供水戶也會(huì)進(jìn)行節(jié)水工程的投資，來(lái)尋求利潤(rùn)最大化。(4)如果按每m3水的價(jià)格和耗水量計(jì)收水價(jià)，供水戶尋求利潤(rùn)最大化：Max0=SX0-I(g)-C(2.4)在供水價(jià)格一定的情況下，供水戶的收益取決于供水量。當(dāng)供水價(jià)格大于供水的邊際成本，會(huì)導(dǎo)致供水戶多供水來(lái)增加收益，不進(jìn)行節(jié)水工程的建設(shè)來(lái)減少成本，實(shí)現(xiàn)利潤(rùn)最大化。通過(guò)以上四點(diǎn)，我們不難看出供水戶在尋求利潤(rùn)最大化的過(guò)程，不會(huì)主動(dòng)進(jìn)行節(jié)水工程的建設(shè)。而單按每m3水的價(jià)格和耗水量計(jì)收水價(jià)，只會(huì)加大供水產(chǎn)的供水量來(lái)增加收益。同時(shí)由于節(jié)水工程具有正外部性，而成本由供水戶承擔(dān)，供水戶不會(huì)有效的主動(dòng)

11、的節(jié)水。我們可以通過(guò)國(guó)家投資建設(shè)節(jié)水工程，建立起合理的水價(jià)制度。也可以通過(guò)市場(chǎng)化的操作，建立起水權(quán)市場(chǎng)形成節(jié)水的激勵(lì)機(jī)制。2.3  用水戶在農(nóng)業(yè)節(jié)水中的地位和作用在國(guó)家、供水產(chǎn)和用水戶這個(gè)節(jié)水系統(tǒng)中，最關(guān)鍵的因素是用水戶，因?yàn)橛盟畱舻膮⑴c性、積極性將是決定節(jié)水成效的關(guān)鍵。下面我們將分析按面積和按每立方米兩種情形在有無(wú)水權(quán)水量制約下以及水權(quán)可以交易情況下對(duì)農(nóng)業(yè)用水戶的水利用效率，即節(jié)水效果將會(huì)產(chǎn)生不同的影響。對(duì)此特做如下假設(shè)：假定1：現(xiàn)實(shí)供水過(guò)程中水損失量G。沒(méi)有進(jìn)行節(jié)水措施時(shí)的供水損失量為G0，進(jìn)行相應(yīng)規(guī)模節(jié)水資金投入而節(jié)約的水量為g，即G=G0-g，W為農(nóng)作物生長(zhǎng)過(guò)程中的需水量，不

12、含G，則農(nóng)戶的水需求量X=W+G，但是，該農(nóng)戶X不得超過(guò)他自己擁有的水權(quán)水量(取水許可水量的使用權(quán))X0。假定2：節(jié)水資金投入額(1)與節(jié)水量g有函數(shù)關(guān)系：I=I(g)。假定3：農(nóng)作物生產(chǎn)灌溉效益分?jǐn)偭繛閅，其生產(chǎn)函數(shù)：Y=F(W，T0)，W的投入與Y之間呈收益遞減規(guī)律，農(nóng)作物產(chǎn)品價(jià)格為P。2.3.1  按單位耕作面積計(jì)收水費(fèi)目前水資源相對(duì)豐富的地區(qū)仍根據(jù)每位農(nóng)戶單位耕作面積計(jì)收水費(fèi)。單位灌溉面積水價(jià)為S，由于每個(gè)農(nóng)戶耕作單位面積(T0)一定，導(dǎo)致所交的水費(fèi)是一個(gè)定值(ST0)。(1)在沒(méi)有水權(quán)水量限制下，用水戶追求利潤(rùn)最大化：Max=PY-ST0-I(g)(3.1)在沒(méi)有外在壓力下

13、，不會(huì)主動(dòng)去節(jié)水，農(nóng)戶滿足其生產(chǎn)需要用水一直利用到其邊際價(jià)值為0。水的邊際價(jià)值生產(chǎn)力即邊際效益(PPw)：節(jié)水邊際費(fèi)用成本，即dIdg=0。(2)在有水權(quán)水量限制下，當(dāng)其水權(quán)水量大于農(nóng)戶的水需求量，此時(shí)水權(quán)水量起不到限制作用，農(nóng)戶也不會(huì)去主動(dòng)節(jié)水，情況類似于沒(méi)有水權(quán)水量限制。當(dāng)水權(quán)水量小于農(nóng)戶的水需求量，此時(shí)農(nóng)戶的最大利潤(rùn)為：Max=PY-ST0-I(g)+*(X0-W-G0+g)(3.2)農(nóng)其中*表示水資源配置實(shí)現(xiàn)了均衡、達(dá)到的最有效配置時(shí)的數(shù)值。由于節(jié)水資金投入額與節(jié)水量是增函數(shù)，而農(nóng)作物需水量所產(chǎn)生的邊際效益遞減。直至其節(jié)水量所耗的費(fèi)用等于其農(nóng)作物需水量所產(chǎn)生價(jià)值為止。為了農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)，農(nóng)

14、戶對(duì)于水的投入，直到水的邊際生產(chǎn)力即邊際效益(PFw)等于*時(shí)為止，節(jié)水支出直到為節(jié)水的邊際費(fèi)用(I)等于*時(shí)為止。即PFW=dIdg=*>0。2.3.2按每立方米水的價(jià)格和耗水量計(jì)收水費(fèi)目前水資源相對(duì)匱乏的地區(qū)，尤其是用水緊張的地區(qū)，是按照每立方米水的價(jià)格(Pw)和耗水量征收水費(fèi)。(1)在沒(méi)有水權(quán)水量限制下，用水戶追求利潤(rùn)最大化：Max0=PY-PW(W+G0-g)-I(g)(3.2)水利用均衡條件：PFW=I=PW水的邊際生產(chǎn)力一直到水價(jià)為止，節(jié)水邊際費(fèi)用也到水價(jià)為止。水利用均衡條件：PFw=dIdg=Pw(2)在有水權(quán)水量限制下，用水戶作為經(jīng)濟(jì)人來(lái)考慮是，自身追求利潤(rùn)最大化：Max

15、0=PY-PW(W+G0-g)-I(g)+*(X0-W-G0+g)(3.4)水利用均衡條件：PFw=dIdg=*+Pw，水的邊際生產(chǎn)力和節(jié)水邊際費(fèi)用會(huì)同時(shí)上升到水價(jià)和水資源配置均衡點(diǎn)，起到節(jié)水作用。以上兩種情形在實(shí)際過(guò)程中，往往由于節(jié)水工程初期投入較大，一方面由于各用水戶規(guī)模較小，往往也不會(huì)主動(dòng)節(jié)水，這就需要政府部門補(bǔ)貼用水戶節(jié)水投入；另一方用水戶所節(jié)約的水僅僅只能節(jié)約成本，不能為他們帶來(lái)更多收益，水權(quán)交易市場(chǎng)的建立就顯得尤為重要。下面我們討論水權(quán)可以交易情況下，節(jié)水和農(nóng)業(yè)用水邊際效益的均衡。2.3.3水權(quán)可以交易情況下農(nóng)戶水利用(1)在沒(méi)有水權(quán)水量限制下，其農(nóng)戶節(jié)約的水可以賣給非農(nóng)產(chǎn)業(yè)，其價(jià)

16、格為Pa。從單個(gè)農(nóng)戶利潤(rùn)最大化講，按單位面積計(jì)算：Max=PY+Pa(X0-W-G0+g)a-ST0-I(g)(3.5)按每立方米計(jì)算：Max=PY+Pa(X0-W-G0+g)-PW(W+G0-g)-I(g)   (3.6)按單位面積和按每立方米水利用的均衡條件分別是：PFW=dIdg=Pa和PFW=dIdg=Pa+Pw，能達(dá)到節(jié)水目的。(2)在有水權(quán)水量限制下，從單個(gè)農(nóng)戶利潤(rùn)來(lái)講，按單位面積計(jì)算：Max=PY+Pa(X0-W-G0+g)a-ST0-I(g)+*(X0-W-G0+g)   (3.7)按每立方米計(jì)算：Max=PY+Pa(X0-W-G0+g)

17、-PW(W+G0-g)-I(g)+*(X0-W-G0+g)   (3.7)按單位面積和按每立方米水利用的均衡條件分別是：PPW=dIdg=Pa+*和PFW=dIdg=Pa+PW+*，能達(dá)到節(jié)水的目的。非農(nóng)部門比農(nóng)業(yè)部門更需水時(shí)，導(dǎo)致買水價(jià)格Pa大于*，每位用戶會(huì)重新評(píng)價(jià)用水價(jià)格，上升到Pa。同時(shí)由于農(nóng)戶之間博弈，加之無(wú)水權(quán)水量限制，大家為了獲得買水收益，農(nóng)戶之間競(jìng)爭(zhēng)會(huì)無(wú)限擴(kuò)大買水量，一直到缺水程度嚴(yán)重影響到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為止。一方面從農(nóng)業(yè)和非農(nóng)業(yè)整體進(jìn)行評(píng)價(jià)水資源的利用率，對(duì)整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展達(dá)到帕累托最優(yōu)。但另一方面，買水量均衡點(diǎn)會(huì)上升到水資源量在農(nóng)業(yè)和非農(nóng)業(yè)均衡點(diǎn)，而不是農(nóng)業(yè)自身發(fā)展需求量。非農(nóng)業(yè)用水會(huì)擠占農(nóng)業(yè)用水，對(duì)農(nóng)業(yè)發(fā)展有所不利。在已建立水權(quán)市場(chǎng)的地方，必需規(guī)