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中国农产品生产与消费的水足迹和虚拟水分析 在全球贸易日益频繁，贸易额也在持续上升的今天。通过实物交换的虚拟水的交换数量正在增加。因此,一个国家的国内生产生活用水总量并不能正确反映它对全球水资源的真实占有量。开展水足迹研究具有重大现实意义: ①水足迹概念的提出将实物形态的水与虚拟形态的水联系起来,为分析和研究一个国家或区域对水资源的真实占有和消费提供了一种新思路; ②水足迹涵盖了蓝色水(地表水、地下水)和绿色水(土壤水)拓宽了传统水资源评价体系的外延和内涵; ③在水资源领域,提供了评价一个国家或地区其生活消费类型与水资源利用定量关系的新方法。通过水足迹向人们说明虚拟水的含义也有助于提高人们对水的忧患意识。 1 关于水的描述 1.1 开发水资源的数量问题 虚拟水(Virtual water )是由英国学者Tony Allan 在20世纪90年代初首次提出,后经不断完善,目前较为精确的定义为:在生产产品和服务中所需要的水资源数量,被称为凝结在产品和服务中的虚拟水量。2002年以虚拟水为主题的第一次国际会议在荷兰Delft召开,2003年3月在日本东京举行的第三次世界水论坛上对虚拟水问题进行了专门讨论。这两次会议极大的推动了虚拟水在全球范围内研究工作的开展。 1.2 品、生活用水及环境用水 Hoekstra将水足迹定义为任何已知人口(一个国家、一个地区或一个人)在一定时间内消费的所有产品和服务所需要的水资源数量。这里所指的产品和服务包含人类生活所必须的食物、各种日用品、生活用水及环境用水。一个国家或地区的水足迹等于国内用水量(WU)和虚拟水量净进口(NVWI)的代数和(公式1)。 Waterfootprint=WU+NVWI(1)Waterfootprint=WU+ΝVWΙ(1) 水足迹中的国内用水量被定义为蓝色用水与绿色用水的总和。蓝色水(Blue water)指赋存于江、河、湖泊及含水层中的地表水与地下水的总和,即通常所说的水资源。为区别于蓝色水,瑞典水文学家Falkenmark提出了绿色水(Green water),它是指赋存于土壤非饱和含水层(包气带)中的土壤水,以蒸散发的形式由植被利用。 1.3 水资源的治得标准 由水足迹和虚拟水的概念,就可以计算一个国家或地区的水的自给率(water self-sufficiency,WSS),以反映该国或地区水资源的自给程度。如果自给率等于100%表明该国或地区水资源的需求全部由本地区供给。如果自给率接近于零则表明该国或地区严重依赖于虚拟水的进口。 WSS={WUWU+NVWI×1001ifNVWI≥0ifNVWI0(2)WSS={WUWU+ΝVWΙ×1001ifΝVWΙ≥0ifΝVWΙ0(2) 2 研究思路 2.1 农产品虚拟水含量的计算 本文借助水足迹的概念,计算我国及各区域的水足迹和水的自给率。其技术路线如图1所示。计算步骤可以分解为: (1)计算虚拟水的进口量。一般而言,虚拟水的贸易量的基本计算方法是用实物贸易量乘以其相应的虚拟水含量。由于农业用水达到全球用水量的80%,占我国用水总量的70%,因此农产品就成为虚拟水的主要研究对象,本文中各区域间虚拟水贸易量主要是指通过农产品交换而进行的虚拟水交换量。虚拟水含量因产品及产地的不同而有所区别。作物的虚拟水量主要是其实际蒸散发量,由彭曼标准公式计算。动物产品的虚拟水含量的计算方法比较复杂,其虚拟水含量主要依赖于动物的类型、动物的饲养结构和动物成长的自然地理环境及气候条件等等。目前普遍采用的是Chapagain和Hoekstra提出生产树的方法。本文利用彭曼公式和生产树法首先计算了全国31个省区26种主要农作物、6种主要动物产品的虚拟水含量,按品种分为粮食、蔬菜、水果、肉类、禽蛋、奶制品六大类,进行加权平均,得到每类农产品的平均的虚拟水含量。由于我国农产品区域间、省际间的流通关系十分复杂,要获得准确数据难度较大,因此农产品区域间贸易量的资料可以通过分析各区域的农产品生产能力及消费之间的关系来获得。区域间农产品净进口量(国内消费减去农产品产量)乘以相应的虚拟水含量即为该区域的虚拟水净进口量。 (2)计算国内总用水量。如前所述,国内用水总量为蓝色用水与绿色用水的总和。绿色用水根据水平衡关系计算。农产品产量乘以相应的虚拟水含量为该地区为生产农产品所使用总用水量。农产品总用水量减去田间蓝水量(农业取水量乘以渠系利用系数)为农产品生产所消耗的绿色水,绿色水与国民经济取用水量(蓝色水)的和既认为是该地区的国内总用水量。 (3)计算水足迹。国内总用水量与虚拟水净进口量的代数和,即为该地区的水足迹。 2.2 典型省份的划分 本文研究区域为中国大陆31个省、自治区和直辖市,不包括台湾、香港和澳门。31个省区根据传统的区划分为北方和南方两个一级区;按照地