农业节水的经济学分析

1、农业节水的经济学分析2006-07-25 15:41:03 内容提要：首先简单地阐述了节水对农业深层次发展的重要作用。将从国家、供水户和用水户这三者之间的关系去系统地探讨农业节水问题，并从中建立农业节水经济模型，最后得出国家的投资、合理的水价制度和水权市场的建立是农业节水问题的关键因素。关键词：节水，节水效益，水权，节水经济模型1.节水与农业发展和国民经济的关系我国是一个水资源短缺、干旱灾害频繁的国家。同时受季风气候影响，我国降雨量、径流量年内、年际变化大；最为严重的是我国水资源分布同人口、耕地、矿产资源分布极不协调，水资源地区分布与生产力布局不相适应。我国水资源供需状况不容乐观，2000年全

2、国总需水量6000亿m3，相应的供水能力为5222亿m3，总缺水量778亿m3，造成的直接经济损失达数千亿元。长期以来，我国社会经济发展一直受缺水困绕，水资源成为国民经济发展的“瓶颈”，缺水量越来越多，缺水地区迅速由点到面，几乎成为全国性问题，并且此问题越来越突出，威胁社会可持续发展。在水资源有限性、稀缺性和不可替代性的前提下，节水成为了我国水资源不利自然特点的必然选择。根据我国用水结构统计，农业用水占供水量66%以上，而非农用水需求量的压力越来越大，在水资源稀缺的条件下，必然会产生水资源使用权从农业部门向非农业部门的流动。在这样的背景下，无论从农业发展还是从国家建立节约型社会和全局协调发展，

3、都给节水提出了更高的要求。可持续的节水不是落后的强迫性节水。而是科学节水，即通过合理提高用水效率而相对少用水，减少不可回收水的流失量，让省下来的水发挥更大的经济、社会、环境和生态效益。科学节水的关键是“合理高效”，而“合理高效”的表现形式受空间地域、时间发展阶段以及经济、历史、文化、水资源等诸多因素影响的多维复杂函数，是一个变动的概念，需因地制宜、因时而异地确定。随着国民经济深层次的发展和全面建设小康社会的提出，节水是其关键因素之一。因为节水是克服我国水资源不利自然特点的必然选择；节水有利于缓解我国当前城乡严重缺水矛盾；节水是实现我国长远经济发展目标的重要资源保证；节水是实现我国经济可持续发展

4、的需要。2.农业节水的经济学模型分析在我国用水总量中，农业用水所占比重最大，据我国水资源公报，2001年全国总用水量5 567亿m3，农业用水量为3 825.73亿m3，占用水总量的68.7%。不难看出农业节水是节水的主要方向。目前，全国农业用水利用率只有40%左右，部分地区灌溉单位用水量偏高，水田达到每亩1500m3，仍存在大水漫灌现象，而2001年农田灌溉用水3495.24亿m3，占用水总量的62.6%，不难看出农业节水的关键是农田灌溉节水。而发达国家农业用水利用率可达80%以上，相比先进国家，我国农业用水水平较低，有巨大的节水潜力。2.1 国家在农业节水中的地位和作用农业节水问

5、题是一个复杂的系统的问题，它涉及到国家、供水户和用水户这三者之间的关系。在节水工程建设方面，国家主要考虑节水的综合效益，主要有社会效益、经济效益、生态效益等。当综合效益的评价大于其投资时，国家就会投资节水工程的建设。由于国家投资涉及到供水户和用水户两者之间的利益，要协调好两者之间的平衡。关键是处理好国家补贴方式，是从源头上补贴供水户还是从末端上补贴用水户。当国家补贴供水户时，水权市场的建立显得尤为重要。因为在没有水权水量限制下，对用水户来说，用水一直到水的边际价值生产力为0；当国家补贴用水户时，水价制度建立显得尤为重要。因为在水价一定情况下，供水户的收益主要取决于供水量。从上不难看出，由于节水

6、工程具有正的外部性，国家必须对其进行投资。无论国家补贴供水户还是用水户，必须建立起相应的水权市场和水价制度。水权市场的建立有四个方面的意义：(1)清晰的水权使公共物品变成私人物品；(2)水权的界定具有量的有限性；(3)引导用水者参与水资源的管理；(4)赋予水权一定的经济价值。合理的水价制度应包括以下三个方面：(1)合理的水价应包括资源性水价、工程水价、环境水价等。(2)向外部卖水时，由该区农业组合统一卖水、计收水费，各成员不得独自经营卖水业务。 (3)节水灌区的卖水收入，按该区组合的各个成员对卖水的贡献程度分配。在这里，各成员对卖水的贡献量：各成员的灌溉等用水的减少量；将卖水收入作为分配给各成

7、员的报酬：卖水的每m3水的价格X卖水贡献量。只有国家通过对水权市场和合理水价制度的建立，才能有效地系统地解决节水问题。2.2  供水户在农业节水中的地位和作用供水户的角色是不定的多变的，他们会相机行动。假设在无国家资金投入时，供水户作为经济人来考虑，追求利润最大化，其收入主要来源于用水户的灌溉面积(T0)和供水价格(S)；在有国家资金投入时，他们追求自身效益最大化，其收益除了上面的以外还包括国家的投资(K)、外部收益(如行政收益等，H(g)；如果国家建立起水权市场，供水户还可以获得转让一部分水权水量的收益(Paa:Pa为转让的价格，a为转让的水量)；如果按每m3水的价格和耗水量计收水

8、价，供水户的收益取决于供水量(X0)。而供水户的成本主要有节水资金投入额(I)、供水成本(C)，其中节水资金投入额与节水量g有函数关系：I=I(g)。下面我们分析以上四种情形供水户的节水情况。(1)在无国家资金投入时，供水户寻求利润最大化：Max0=ST0-I(g)-C(2.1)由于收益SC是一个常量，供水户主观上对每m3水的评价为0，目的使得节水工程的投资I(g)为0，来寻求利润最大化。从上不难看出，在无国家投资的情况下，供水户不会进行节水工程的投资。原因有三方面：由于按灌溉面积收费，供水户的收益是一定的，他们就会尽量地减少成本；节水工程将会增加他们的成本，而他们本身对每m3水的评价为0；因

9、为在水权市场没有建立之前，他们无法将水权水量的一部分卖给非农部门。(2)在有国家资金投入时，供水户寻求自身收益的最大化：Max0=K+H(g)+ST0-I(g)-C(2.2)由于国家投资建设节水工程(KI(g)，加之节水工程的外部收益H(g)与节水成效的正相关性，导致了供水户会参与节水工程的建设与管理中。不难看出国家的投资导致了供水户参与节水工程的建设，节水工程的外部收益导致了供水户参与节水工程的有效管理，来寻求自身收益最大化。(3)如果国家建立起水权市场，即使在国家投资缺位的情况下，供水户寻求利润最大化：Max0=Paa+ST0-I(g)-C(2.3)由于非农产业的水价大于农业水价，这样转让

10、的水价必大于农业灌溉水价(Pa>S)，从长期的博弈考虑，供水户也会进行节水工程的投资，来寻求利润最大化。(4)如果按每m3水的价格和耗水量计收水价，供水户寻求利润最大化：Max0=SX0-I(g)-C(2.4)在供水价格一定的情况下，供水户的收益取决于供水量。当供水价格大于供水的边际成本，会导致供水户多供水来增加收益，不进行节水工程的建设来减少成本，实现利润最大化。通过以上四点，我们不难看出供水户在寻求利润最大化的过程，不会主动进行节水工程的建设。而单按每m3水的价格和耗水量计收水价，只会加大供水产的供水量来增加收益。同时由于节水工程具有正外部性，而成本由供水户承担，供水户不会有效的主动

11、的节水。我们可以通过国家投资建设节水工程，建立起合理的水价制度。也可以通过市场化的操作，建立起水权市场形成节水的激励机制。2.3  用水户在农业节水中的地位和作用在国家、供水产和用水户这个节水系统中，最关键的因素是用水户，因为用水户的参与性、积极性将是决定节水成效的关键。下面我们将分析按面积和按每立方米两种情形在有无水权水量制约下以及水权可以交易情况下对农业用水户的水利用效率，即节水效果将会产生不同的影响。对此特做如下假设：假定1：现实供水过程中水损失量G。没有进行节水措施时的供水损失量为G0，进行相应规模节水资金投入而节约的水量为g，即G=G0-g，W为农作物生长过程中的需水量，不

12、含G，则农户的水需求量X=W+G，但是，该农户X不得超过他自己拥有的水权水量(取水许可水量的使用权)X0。假定2：节水资金投入额(1)与节水量g有函数关系：I=I(g)。假定3：农作物生产灌溉效益分摊量为Y，其生产函数：Y=F(W，T0)，W的投入与Y之间呈收益递减规律，农作物产品价格为P。2.3.1  按单位耕作面积计收水费目前水资源相对丰富的地区仍根据每位农户单位耕作面积计收水费。单位灌溉面积水价为S，由于每个农户耕作单位面积(T0)一定，导致所交的水费是一个定值(ST0)。(1)在没有水权水量限制下，用水户追求利润最大化：Max=PY-ST0-I(g)(3.1)在没有外在压力下

13、，不会主动去节水，农户满足其生产需要用水一直利用到其边际价值为0。水的边际价值生产力即边际效益(PPw)：节水边际费用成本，即dIdg=0。(2)在有水权水量限制下，当其水权水量大于农户的水需求量，此时水权水量起不到限制作用，农户也不会去主动节水，情况类似于没有水权水量限制。当水权水量小于农户的水需求量，此时农户的最大利润为：Max=PY-ST0-I(g)+*(X0-W-G0+g)(3.2)农其中*表示水资源配置实现了均衡、达到的最有效配置时的数值。由于节水资金投入额与节水量是增函数，而农作物需水量所产生的边际效益递减。直至其节水量所耗的费用等于其农作物需水量所产生价值为止。为了农产品生产，农

14、户对于水的投入，直到水的边际生产力即边际效益(PFw)等于*时为止，节水支出直到为节水的边际费用(I)等于*时为止。即PFW=dIdg=*>0。2.3.2按每立方米水的价格和耗水量计收水费目前水资源相对匮乏的地区，尤其是用水紧张的地区，是按照每立方米水的价格(Pw)和耗水量征收水费。(1)在没有水权水量限制下，用水户追求利润最大化：Max0=PY-PW(W+G0-g)-I(g)(3.2)水利用均衡条件：PFW=I=PW水的边际生产力一直到水价为止，节水边际费用也到水价为止。水利用均衡条件：PFw=dIdg=Pw(2)在有水权水量限制下，用水户作为经济人来考虑是，自身追求利润最大化：Max

15、0=PY-PW(W+G0-g)-I(g)+*(X0-W-G0+g)(3.4)水利用均衡条件：PFw=dIdg=*+Pw，水的边际生产力和节水边际费用会同时上升到水价和水资源配置均衡点，起到节水作用。以上两种情形在实际过程中，往往由于节水工程初期投入较大，一方面由于各用水户规模较小，往往也不会主动节水，这就需要政府部门补贴用水户节水投入；另一方用水户所节约的水仅仅只能节约成本，不能为他们带来更多收益，水权交易市场的建立就显得尤为重要。下面我们讨论水权可以交易情况下，节水和农业用水边际效益的均衡。2.3.3水权可以交易情况下农户水利用(1)在没有水权水量限制下，其农户节约的水可以卖给非农产业，其价

16、格为Pa。从单个农户利润最大化讲，按单位面积计算：Max=PY+Pa(X0-W-G0+g)a-ST0-I(g)(3.5)按每立方米计算：Max=PY+Pa(X0-W-G0+g)-PW(W+G0-g)-I(g)   (3.6)按单位面积和按每立方米水利用的均衡条件分别是：PFW=dIdg=Pa和PFW=dIdg=Pa+Pw，能达到节水目的。(2)在有水权水量限制下，从单个农户利润来讲，按单位面积计算：Max=PY+Pa(X0-W-G0+g)a-ST0-I(g)+*(X0-W-G0+g)   (3.7)按每立方米计算：Max=PY+Pa(X0-W-G0+g)

17、-PW(W+G0-g)-I(g)+*(X0-W-G0+g)   (3.7)按单位面积和按每立方米水利用的均衡条件分别是：PPW=dIdg=Pa+*和PFW=dIdg=Pa+PW+*，能达到节水的目的。非农部门比农业部门更需水时，导致买水价格Pa大于*，每位用户会重新评价用水价格，上升到Pa。同时由于农户之间博弈，加之无水权水量限制，大家为了获得买水收益，农户之间竞争会无限扩大买水量，一直到缺水程度严重影响到农业生产为止。一方面从农业和非农业整体进行评价水资源的利用率，对整个国民经济发展达到帕累托最优。但另一方面，买水量均衡点会上升到水资源量在农业和非农业均衡点，而不是农业自身发展需求量。非农业用水会挤占农业用水，对农业发展有所不利。在已建立水权市场的地方，必需规