土庫曼斯坦虛擬水及其戰略評估

劉昊奇,呂光輝,何學敏,秦 璐,張雪妮,冉啟洋

(1.新疆綠洲生態教育部重點實驗室,新疆 烏魯木齊 830046; 2.新疆大學資源與環境科學學院,新疆 烏魯木齊 830046)

Allan[1]在1994年提出了虛擬水的概念:一個區域所消費的商品和服務中所隱含的水資源總量,即隱含在產品中的“看不見”的水。虛擬水戰略是指貧水國家或地區通過國際貿易的方式從富水國家或地區購買水資源密集型的農產品,尤其是糧食,以解決本國或地區的水資源短缺和糧食安全的問題[2]。以色列是世界上最早開展虛擬水戰略研究的國家,也是實施虛擬水戰略最成功的國家。早在20世紀80年代,以色列的經濟學家就從經濟學的角度證明了出口高耗水農產品是不合理的。由此,以色列調整了國家的經濟結構,減少水密集型產品的生產,并進口高耗水的產品以緩解國內的水資源壓力。中東地區的國家也仿效以色列,每年通過國際貿易進口的虛擬水量相當于該地區所有可用淡水水量的25%,極大地緩解了這些國家水資源短缺的問題[3]。

中亞地區的水資源總儲量較豐富,但大部分的淡水都以高山冰川和深層地下水的形式存在,且分布非常不均勻[4-6]。處在中亞河流下游的土庫曼斯坦水資源極為缺乏,還由于高耗水的農業發展模式,以及農業在土庫曼斯坦水資源分配中占據著統治地位,這造成了嚴重缺水的土庫曼斯坦卻是世界上人均耗水量最高的國家之一。伴隨土庫曼斯坦灌溉農業的發展,水資源短缺的問題還可能進一步發展,所以工農業和居民生活用水如何合理分配、經濟結構如何調整來保證水資源的長久利用和經濟的可持續發展等對土庫曼斯坦政府是一個重大的問題。而其他水資源短缺國家的實踐經驗表明,可以運用虛擬水戰略來為土庫曼斯坦解決這些嚴重的問題提供有益的理論指導。

1 土庫曼斯坦水資源狀況及開發利用

本文數據主要來源于聯合國糧農組織(FAO)數據庫、世界銀行(WBG)、世界自然保護聯盟(IUCN)。

1.1 土庫曼斯坦水資源概況

土庫曼斯坦位于中亞西部,北緯38°08′至42°48′,東經52°07′至 66°41′,南北跨度1 100 km,東西跨度650 km,總面積491 200 km2(除去里海)。土庫曼斯坦全境位于干旱區,全國年降水量大約191 mm,各地降水量極不均勻,最低的東北部不足80 mm,最高的西南地區科佩特山區大約300 mm;降水主要分布在10月到4月之間,在夏季有時甚至沒有降水。土庫曼斯坦的河流有限,沒有任何一條較大的河流源自該國。一些小的河流發源于科佩特山和庫吉唐套山,所有的河水都用于灌溉。哈里河和摩爾加布河都消失在卡拉庫姆沙漠中,只有較大的阿姆河可能到達終點——咸海。在正常的降水年份,全國降水總量為785.8億m3,可用再生水資源14.05億m3,可用地下水資源4.05億m3,可用水資源(包括可用降水、可用再生水資源和可用地下水資源)總量為247.65億m3。

1.2 土庫曼斯坦水資源分配

根據聯合國糧農組織(FAO)數據庫和世界銀行(WBG)提供的有關土庫曼斯坦水資源和經濟的數據得出表1。

表1 土庫曼斯坦水資源利用狀況

1994年,土庫曼斯坦用水總量為237.8m3,農業、工業、城市居民用水比例為97.94∶0.58∶1.47;2000年,用水總量為249.1億m3,農業、工業、城市居民用水比例為96.5∶1.08∶2.4;2004年,用水總量為279.58億m3,農業、工業、城市居民用水比例為94.31∶3∶2.7。從1994年到2004年，該國水資源分配雖有變化，但用水結構中農業用水比例明顯過大。而根據聯合國糧農組織(FAO)數據,同處于干旱區的以色列,2004年用水總量僅為19.54億m3,農業、工業、城市居民用水比例為58∶6∶36。甚至水資源分配不甚合理的中國,在2005年,用水總量為5 541億m3,農業、工業、城市居民用水比例為64.6∶23.2∶12.2。

1.3 土庫曼斯坦各產業部門用水效益

水資源的利用途徑可大致分為生產用水、生活用水和生態用水,但目前對水資源利用效率的評價最重要的方面集中在工業用水效率、農業用水效率兩方面。農業和工業用水效益的評價主要集中在水資源的消耗狀況,通過每m3水資源所帶來的增加值來衡量。

由表1可知:土庫曼斯坦1994年耗水總量為237.8億m3,其中農業耗水量為232.9億m3,占總量的97.94%,用水效益為0.037美元/m3,工業耗水量為1.39億m3,占總量的0.58%,用水效益為8.662美元/m3;2000年耗水總量達到279.5億m3,其中農業耗水量為240.4億m3,占總量的96.5%,用水效益為0.029美元/m3,工業耗水量為2.7億m3,占總量的1.08%,用水效益為4.733美元/m3;2004年耗水總量達到279.5億m3,其中農業耗水量263.6億m3,占總量的94.31%,用水效益為0.049美元/m3,工業耗水量為8.39億m3,占總量的3%,用水效益為3.26美元/m3。由于土庫曼斯坦正常降水年份的可用水資源總量僅為247.65億m3左右,所以該國每年消耗了幾乎所有的可用水資源。從1994年到2004年,土庫曼斯坦用水結構雖然有改善,但農業生產依然幾乎消耗了所有的水。農業生產耗水量不僅數量龐大,而且效率也很低。1994年農業用水效益僅為0.037美元/m3,之后雖然一直上升,但到2004年也僅為0.049美元/m3。而澳大利亞2000年,農業用水效益已達0.748美元/m3(表2),是土庫曼斯坦2004年的15.27倍。

表2 2000年澳大利亞水資源利用狀況

土庫曼斯坦每年消耗了幾乎所有的可用水資源,消耗的水資源基本用于農業生產,而且用水效益非常低。虛擬水理論為解決這一問題提供了很好的理論途徑,可以實施虛擬水戰略,采用“進口代替本國生產”的方法,盡量減少農業生產,將有限的水資源用于效益更高的工業和服務業發展。

2 土庫曼斯坦農業虛擬水含量

2.1 虛擬水的定義

虛擬水是指生產商品和服務所需要的水資源數量。虛擬水定義有2種:①從生產者的角度,一種產品的虛擬水含量為生產這種產品的真實用水量,它取決于生產地的條件(包括時間和地點)和水資源的利用效率。②從使用者角度,一種產品的虛擬水含量是在使用地生產該產品的需水量。在使用第二種定義時,會出現這樣的情況:在一些進口國或地區,由于氣候條件限制,不能生產某種產品,只能采用營養物質與之等價的產品進行代替計算[7-8]。

2.2 土庫曼斯坦主要農業作物虛擬水含量

計算農作物的虛擬水含量,必須首先得到農產品的需水量,影響需水量的主要因素包括氣象因素,如:降水、氣溫、水氣壓等,以及農產品類型、土壤條件和種植時間等。由于有關土庫曼斯坦的某些氣象資料,如水氣壓等和土壤條件、種植時間等缺乏,所以無法計算農產品需水量,因此無法直接得到該國農產品虛擬水含量。但由于土庫曼斯坦的農業生產條件與我國新疆類似,所以可以采用新疆農產品單位質量虛擬水含量[9](表3)與土庫曼斯坦農產品總量對該國農產品虛擬水含量做一個估算,見表4。

表3中國新疆主要農產品單位質量虛擬水含量m3/kg

農作物虛擬水含量農作物虛擬水含量 小麥1.05 棉花3.81玉米0.73油料作物2.43水稻1.21甜菜0.10薯類0.88水果0.87

表4 2006年、2009年、2012年土庫曼斯坦主要農產品產量和虛擬水含量

注：資料來源于FAO數據庫。

從整體上來看,糧食作物的單位質量虛擬水含量明顯低于經濟作物的虛擬水含量(表3),例如:棉花的虛擬水含量是玉米含量的5倍以上。在經濟作物中,棉花的虛擬水含量也明顯高于其他作物。這在一定程度上說明:在中亞干旱區,尤其是土庫曼斯坦,不太適合大力種植棉花,至少是棉花的大面積種植是不可持續的,盡管棉花是這些地區重要的經濟作物。但水果的虛擬水含量非常低，適合中亞干旱區，尤其是土庫曼斯坦種植。

表4為2006、2009和2012年,土庫曼斯坦除去蔬菜外主要的農作物產量和虛擬水含量。小麥、棉花和油料作物的虛擬水含量在農產品虛擬水總含量中占據絕對的優勢,尤其是棉花,到2012年已超過小麥和油料作物虛擬水總含量的2倍。

表4也說明土庫曼斯坦政府已經認識到在本國極度缺水的情況下,將大量的寶貴水資源用于經濟效益低下的小麥生產是不符合該國國情的。由此調整了經濟發展策略,在2012年小麥產量已從2009年的220萬t下降到120萬t。但由于種植棉花的收益遠高于小麥,例如:在2012年土庫曼斯坦僅僅皮棉和棉籽的收益高達4億美元,而小麥僅有1.4億美元(FAO數據庫),土庫曼斯坦將大力發展棉花種植業作為一項重要的經濟政策。近年來棉花產量大幅增加,已從2006年的70多萬t增長到2012年的120多萬t,相應的虛擬水含量也從28億m3增加到47億m3,從而導致農業耗水量持續上升。

土庫曼斯坦人口僅有500萬人左右,2012年卻生產了123.5萬t棉花;而中國這個全世界最大的產棉國也僅生產684萬t棉花,人口卻高達13.7億。這說明該國生產的棉花并非用于本國國民,而是基本用于出口,不論是原料出口,還是紡織物出口。土庫曼斯坦2012年棉花的出口相當于出口了大約47億m3的虛擬水,這對于土庫曼斯坦這樣嚴重缺水的國家是不可持續的,所以土庫曼斯坦有必要根據虛擬水戰略調整國家的經濟結構。

3 土庫曼斯坦實施虛擬水戰略的必然性、途徑與效益評價

3.1 土庫曼斯坦實施虛擬水戰略的必然性

倘若按照現有的水資源消耗模式,隨著人口的增加和經濟的進一步發展,未來土庫曼斯坦水資源消耗量還會繼續增加。但該國現今的水資源使用量已達到極限,2004年已達到279.58億m3(表1),超過了正常降水年份的可用水資源量247.65億m3,所以提供現需的水資源都很困難,更何況消耗量還會繼續增加。

近期中亞地區包括中國的西北地區正處于可用水資源較豐富的時期,這源于近期該地區降水量較多和氣候變暖導致冰雪融水增多,而冰雪融水是這一區域河流水量的主要來源[10]。但降水的多寡在歷史上是周期性變化的,周期究竟是多長雖無定論,但一般在20年到50年之間,到現在為止這一地區降水量豐富的時間已有20年左右,因此在不久的將來將會進入降水量缺乏的時期。由于氣溫上升導致了冰雪融水增多，因此增加了河流水量。但這種趨勢是不可持續的，因為冰雪的總儲量是有限的。所以，未來這一地區包括土庫曼斯坦的水資源可用量將會大量減少,這對已經幾乎消耗了每年所有可用水資源的土庫曼斯坦將會有災難性的影響。所以為了保障未來國民的正常生活,必須實施虛擬水戰略,逐步減少每年消耗的水資源,即使付出一定的社會和經濟成本。

3.2 土庫曼斯坦實施虛擬水戰略的途徑

虛擬水戰略是指缺水國家和地區通過貿易的方式從富水國家和地區購買水密集型農產品尤其是糧食,來獲得水和保證糧食安全。

因為土庫曼斯坦的農業生產尤其是棉花和小麥,消耗了太多的水資源,大約占到水資源消耗總量的20%左右(表1、表4),所以該國的虛擬水戰略可通過下面4種途徑來實現:①徹底結束棉花生產,將所有節約的水用于工業、服務業、居民生活和生態需水,這樣每年將會從農業部門向外轉移47.05億m3(表4)水資源。②即使僅僅減少10%的棉花生產,也會減少耗水量4.705億m3,這接近2004年工業用水總量的一半。③減少50%的小麥生產,每年將會從農業部門向外轉移6.3億m3水資源。④即使僅僅減少10%的小麥生產量,也會減少耗水量1.26億m3。⑤同時減少一定比例的棉花和小麥生產。

3.3 虛擬水戰略對土庫曼斯坦經濟的影響

如果土庫曼斯坦按照上述方法實施虛擬水戰略,則對經濟的影響會出現以下情形:①徹底結束棉花生產,將所有節約的水用于工業生產,這樣每年將會從農業部門向工業部門轉移47.05億m3水量(表4)。根據2004年土庫曼斯坦工業用水效益(表1)和該國棉花收益(FAO數據庫)可知,工業增加值將會增加153.38億美元,而農業不變價凈產值僅減少4億美元。②即使僅僅減少10%的棉花生產,也會減少耗水量4.705億m3,用于工業生產,工業增加值將會增加15.338億美元,而農業不變價凈產值僅減少0.4億美元。③僅僅減少50%的小麥生產,節省的水資源全用于工業生產。這樣工業用水將會每年增加6.3億m3,工業產值將會增加41.07億美元,農業不變價凈產值減少1.4億美元(根據小麥收益)。④即使僅僅減少10%的小麥生產量,節約的水資源全用于工業生產,工業產值將會增加4.107億美元,農業不變價凈產值減少0.14億美元。

3.4 虛擬水戰略對土庫曼斯坦生物多樣性的影響

根據世界自然保護聯盟(IUCN)提供的有關土庫曼斯坦數據做出圖1。

圖1 1990—2010年土庫曼斯坦受威脅物種

土庫曼斯坦生物多樣性喪失本就尤為突出(圖1),2005年之后,大規模的農業灌溉和引水筑壩等工程導致生物賴以生存的棲息地和水資源大量減少,從而導致受威脅的物種大量增加,加劇了該國生物多樣性喪失。

倘若土庫曼斯坦現在實施虛擬水戰略,減少農業用水,尤其是減少棉花和小麥耗水量,可將節約的水資源部分用于工業生產和生活用水,其余的用于生態用水[11]。由于土庫曼斯坦農業耗水量占總耗水量的94%左右,僅僅棉花和小麥的虛擬水含量就達59.65億m3(表4),為全國耗水量的21.34%,所以只需小幅減少棉花和小麥的產量就可為工業生產、生活用水和生態用水提供大量的水資源,這將對該國生物多樣性的保護產生巨大的推動作用[12]。

3.5 虛擬水戰略對土庫曼斯坦糧食自給的影響

根據聯合國糧農組織(FAO)數據庫和世界銀行(WBG)提供的有關土庫曼斯坦、以色列人口和農產品的數據得出表5、表6。

表5 2012年以色列人口和主要糧食作物產量

表6 2012年土庫曼斯坦和以色列主要糧食作物進口量

以色列在20世紀80年代前為保障糧食生產,大力擴展種植面積,造成了全國的水資源短缺,此后以色列政府對農業結構進行了調整,減少了糧食作物的播種面積,再加上先進的滴灌技術,嚴重的水資源危機已被控制住。現在以色列在有限的水資源消耗量下,控制糧食生產,轉而生產沙漠特有蔬菜、水果和花卉,這些農產品不僅滿足本國需求還大量出口,在國民收入中占有一定比例,成為世界上發展“高效農業”的典范。表5和表6說明,2012年以色列人口754.2萬人,主要糧食產量僅為27.4萬t,人均產量0.036 t,進口超過307萬t,人均進口量0.4 t;土庫曼斯坦人口517萬人,主要糧食產量為138.7萬t,人均產量0.27 t,進口僅為18.5萬t,人均進口量0.036 t。對比可得，以色列的糧食安全主要依賴糧食進口保障,土庫曼斯坦則主要依賴自己生產;土庫曼斯坦將每年的糧食生產量降到現在的13.4%左右,其每年人均糧食生產量也與以色列相當。1995年12月12日,第50屆聯大會議通過決議,土庫曼斯坦為永久中立國。而以色列不僅不是“永久中立國”,從建國至今與阿拉伯人的戰爭持續不斷,最近的一次戰爭直到2014年8月底才停止。由于雙方政策強硬,短期內根本沒有實現長久和平的可能。因此,以色列的國家安全根本無法與土庫曼斯坦相提并論。而以色列卻已經成功地依靠進口保障糧食安全,所以土庫曼斯坦完全可以學習以色列的成功經驗,實施虛擬水戰略,減少糧食生產,依靠進口保障糧食安全。

4 土庫曼斯坦實施虛擬水戰略的可行性分析

在實施虛擬水戰略上,以色列走在世界的前列,依靠虛擬水戰略和先進的滴灌技術,發展了“高效農業”。1998—2004年,尼羅河流域國家每年的虛擬水凈進口量為27億m3左右[13]。非洲的某些國家也已開始實施虛擬水戰略,南非發展共同體的某些國家每年從南非進口產品的虛擬水含量達到6 500萬m3[14]。土庫曼斯坦完全可以仿效這些國家實施虛擬水戰略,但實施該戰略也會受到一些因素的影響,主要因素有：①經濟實力。虛擬水戰略實施最成功的是以色列,這與以色列發達的經濟實力密切相關。②思想觀念的轉變。實施虛擬水戰略要求調整觀察國家安全的視角,必須做到由“糧食自給”政策轉變為依靠進口保障“糧食安全”[15-17];對水資源的價值上,必須從國民經濟和社會全面可持續發展的角度上認識。③制度安排。水資源分配的調整,經濟結構的轉變,節水意識和節水觀念的樹立,節水投入的增加等方面只能在有效的制度安排下才可能實現[18]。

4.1 經濟實力

土庫曼斯坦2012年人均GDP已經達到 6 000美元左右,在世界上屬于中等收入的國家,所以土庫曼斯坦當前具備一定的經濟實力,可以承受一定程度的虛擬水戰略所需的經濟結構調整。土庫曼斯坦農業耗水量雖然占到總耗水量的95%左右,但農業增加值卻很少,僅僅為12.99億美元，占GDP的15%左右;僅占總耗水量3%左右的工業,增加值卻高達27.35億美元(表1)。該國天然氣儲量豐富,占全球的10%左右,位列全球第4位,其工業主要依靠能源生產,石油天然氣產業是其支柱產業,與農產品關聯度很低,故實施虛擬水戰略對土庫曼斯坦的經濟總體影響不大,完全在承受范圍內。

4.2 思想觀念

對土庫曼斯坦而言,實施虛擬水戰略最主要的限制因素就是思想觀念。①棉花生產為該國著重發展的經濟作物,但棉花的虛擬水含量和收益表明雖然是一種傳統的重要經濟作物,但對于嚴重干旱的國家是不適宜生產的。同處干旱區的以色列棉花單產量全球第一,但為了控制用水量,棉花種植面積一直很低。減少棉花種植對土庫曼斯坦經濟損害較小,但種植棉花的收益是很多土庫曼斯坦農民的主要收入來源,因此會對大量的農民造成傷害。雖然種植棉花可帶來一定收益,但收益很低,耗水量卻很大,一個水資源貧乏的國家將耗水量極大的棉花生產作為一項保障國民收入的重要手段是不可持續的,這也是以色列擁有全球最高的棉花單產量,卻自動放棄大規模生產棉花的原因。因此減少棉花生產雖然短期內會對很多農民的收入造成一定影響,但可通過加大發展石油天然氣產業,尤其是儲量豐富的天然氣,吸收剩余的勞動力來解決。②實現糧食自給為該國的一項重要國策,這也是農業耗水量持續增加的一個重要原因。用進口保障糧食安全對很多國家都是難以接受的,但以色列的成功經驗表明即使是長期處于戰爭或準戰爭狀態的國家都可以做到,對土庫曼斯坦這樣的“永久中立國”更有可能做到。

4.3 制度安排

土庫曼斯坦在制度安排上相對容易。①該國棉花和小麥耗水量太高,2012年就消耗了59.65億m3的水資源,占據了全國耗水量的24%左右(表1、表4),所以土庫曼斯坦僅僅只需減少少量的棉花或小麥種植就可以節約大量的水資源。與此同時,增加水果種植面和加快石油天然氣產業的發展,以創造更多的產值和吸收因減少棉花和小麥生產帶來的富余勞動力。②該國在取水過程中由于蒸發和滲透,損失率高達31%(FAO數據),因此可以向以色列學習其先進的輸水技術和滴灌技術,以減少損失率。

5 結論與討論

水資源短缺是21世紀干旱區面臨最主要的生態和社會經濟問題之一。虛擬水和虛擬水戰略將水資源的問題引入到社會經濟系統中,拓寬了解決水資源短缺問題的方案選擇集。因為距離的關系,實體水貿易運輸成本通常很高,實際運作也很困難,因此虛擬水戰略日益引起了缺水國家或地區政府和科研人員的重視,并開始在水資源戰略管理中進行實踐。對于水資源緊缺的區域,虛擬水戰略提供了寶貴水資源的一個較好地利用方法,并且該方法不會產生惡劣的生態后果,能較好地減輕當地水資源短缺的問題。當世界或地區糧食價格低于缺水地區的價格時,虛擬水戰略的作用就更加明顯。

筆者利用虛擬水理論,基于土庫曼斯坦水資源總量、水資源部門分配和農產品虛擬水含量,對該國實施虛擬水戰略的效益進行評價,并對實施的緊迫性和可行性進行分析。結果表明,該國現行的水資源模式是不可持續的,若維持現有的模式,未來將會有災難性的后果,該國必須實施虛擬水戰略,即使付出一定的社會的和經濟成本。

虛擬水戰略是解決土庫曼斯坦乃至整個中亞水資源危機的有效工具[19],但虛擬水戰略的成功實施需要相應的政策提供保障,例如:適當的水資源定價和生態補償機制等[20-21]。虛擬水戰略的實施需要相應的社會資源適應能力,比水資源短缺更嚴重的是面對水資源短缺時國家和社會的應對和調整的能力。因此,實施虛擬水戰略的必須首先確定政府的角色并做好國家的宏觀調控[22]。

由于時間及能力的限制,本文研究所采用的資料大多來自于網絡數據庫、相關書籍和學術期刊,實地調查的第一手資料較少。另外,利用虛擬水戰略對土庫曼斯坦工農業結構進行優化時理論研究不夠透徹,涉及的層面和角度也不夠全面,所得結論有一定的局限性。由于相關資料缺乏,測定土庫曼斯坦主要農產品虛擬水含量時,僅僅是采用與土庫曼斯坦生態環境類似的我國新疆單位質量農產品虛擬水含量與該國農產品產量進行大概估計,導致得出的土庫曼斯坦主要農產品虛擬水含量會存在一定誤差,這些問題都需要進一步收集相應的資料以完善研究結果。

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