居民畜產品消費增長對農業用水量的影響

2014-07-18 00:48:26田貴良吳茜

中國人口·資源與環境 2014年5期

田貴良　吳茜

摘要：隨著國民經濟增長和人們收入水平提高，居民食品消費中畜產品所占的比重和絕對量均呈現不斷增長的態勢，由于畜產品生產需以谷物為飼料，我國畜產品產量增長將誘發谷物產量的大幅增加，而谷物是傳統水資源密集型產業，虛擬水含量較高，谷物產量增長勢必引發區域用水量的增加。論文從畜產品全生產鏈角度，基于虛擬水理論分析畜產品產量增長對區域用水量的影響。選用我國2002-2010年間省際面板數據設定面板協整模型，分析我國畜產品產量、谷物產量與區域用水量增長的長期關系。模型結果顯示，我國各?。ㄊ校┬螽a品產量、谷物產量與區域用水量之間存在著長期穩定的面板協整關系，畜產品產量提高對區域用水量增長具有較強的長期正向相關關系。研究得出，畜產品消費增長誘發畜產品產量增加，帶動作為上游產品的谷物產量上升，進而引發區域用水量增長，這是居民畜產品消費增長對區域用水量影響的基本路徑。因此，為實現在不加劇缺水地區水資源壓力的前提下滿足居民日益增長的畜產品需求，要求提高畜產品的水資源生產力，從畜產品全生產鏈的角度，通過節水技術和有效的水資源管理政策降低飼料生產環節的虛擬水含量，這對于畜牧產品整條生產鏈的節水作用將十分顯著。本研究提出利用虛擬水貿易的方式，借助畜產品及其飼料產品的國際或區際進口，以降低畜產品消費增長對缺水地區用水量的影響，并提倡引導建立可持續的食品消費模式和結構，以實現區域水資源稟賦與食品消費模式的協調發展。

關鍵詞：虛擬水；畜產品；消費；區域用水量；全生產鏈

中圖分類號 X24 文獻標識碼 A

文章編號 1002-2104（2014）05-0109-07

隨著國民經濟的持續快速增長，中國城鄉居民食品消費水平不斷提高，消費結構不斷升級，主要趨向于肉類食品消費量和消費比例的迅速增長。居民食品消費模式與區域經濟系統的水資源利用量之間存在密切的聯系，居民食品消費中畜產品比例和絕對量的增長，不僅增加畜產品生產環節的用水量，更重要的是引發作為飼料的谷物生產量大幅上升，從而在更深層次加重對區域水資源的依賴。Wilhite等提出居民食品消費是影響資源環境問題的一大關鍵要素[1-2]。實際上，在發達國家食品部門消耗的能源量占能源消耗總量的比例高達20%[3]。隨著食品行業的快速發展和食品結構的逐漸變“重”，食品消費的資源環境影響終于引起了人們的警覺和政策制定者的關注[4]。水資源消耗是居民食品消費對資源環境影響的主要方面，按照世界糧農組織的規定，每日膳食能量攝入2.7×106 cal是衡量糧食安全的一個廣泛采用的指標[5]，而生產1.0×103 cal的食物平均需要1.0 L水[6]。因此，在實現糧食安全的情況下，從居民消費食物的角度，平均每人每天需要消耗2.7 m3水。根據農業水資源管理綜合評估報告，2050年世界農業生產每年將面臨3.3×106 m3的用水缺口[7]。此外，隨著人們生活水平的改善，更多的人群增加對動物性食品的消耗，而每卡動物性食品在整個生產鏈過程中需要消耗數倍于谷物食品的水資源[8]。畜產品生產深刻影響區域水資源系統，畜產品生產過程中需要多種水資源，牲畜除了直接飲水和清洗等服務用水外，其食用的飼料生產更是需要大量的水資源。牲畜所消費的飼料產品生產所需水量通常是直接飲用水量的幾十倍甚至數百倍之多[9-10]。Steinfeld等也提出食品生產尤其是畜牧產品生產對資源與環境具有深刻影響[11]；Katrien等直接指出人類對畜產品的大量需求誘發畜產品產量的大幅增長，如果管理不當的話，將給區域環境和水資源形成巨大壓力[12]。當前，農業用水量占據人類用水量的比例高達75%，為最大用水部門[13-16]。Rockstromh和Barron分別指出，作物-畜產品系統對有限水資源的過度開發已經導致地下水位下降、河流流量減少，進而惡化湖泊和濕地水環境[17]。我國學者王新華定量測算了消費結構變化導致的虛擬水消費結構的變化和虛擬水消費量的增加，結果顯示：城市居民人均每日虛擬水消費量增加了54.72 m3，農村居民人均每日虛擬水消費量增加了58.94 m3，全國由于消費結構變化增加的水資源需求量為746.35億m3[18]。因此，研究畜產品生產對區域用水量進而對區域水安全的影響要從畜牧產品的整條生產鏈進行考量。實際上，由于產品和服務（尤其是農產品）在生產全過程所需要的水資源量既為該產品或服務的虛擬水（Virtual Water）[19]，畜產品生產對區域用水量的影響主要通過其全生產鏈形成的虛擬水量來體現的。然而，當前關于居民畜產品消費與水資源利用量之間關系的研究還很有限，傳統認識上，人們對畜產品的水資源需求也僅停留在該產品的直接生產過程，而沒有看到畜產品生產誘發上游環節對水資源的消耗量。居民食品消費模式對水資源利用具有深刻的影響和導向性，學術上急需研究居民消費不同食品對區域虛擬水量的基本影響規律，從而正確把握居民食品消費模式改變對區域水安全的影響趨勢。如果能真實地描述居民畜產品消費與水資源消耗之間的邏輯關系，將有利于分析、理解居民畜產品消費增長對水資源系統的壓力，可為水資源管理提供重要的信息和決策支持。

1 基于虛擬水視角的畜產品生產對區域用水量影響

畜產品生產對區域用水量的影響體現為該畜產品全生產鏈形成的虛擬水量，包括畜產品消耗飼料的虛擬水含量、飲用水以及其他衛生服務消耗的水量。畜產品虛擬水含量計算過程十分復雜，是當前研究的熱點和難點。荷蘭學者Chapagain和Hoekstra對牛生長全過程需要的虛擬水量和由牛得到的畜產品加工過程用水量做了詳細的定性描述和定量分析，并給出了畜產品虛擬水含量的具體計算方法和步驟[20]。國內學者王紅瑞、姚藍等從事了畜產品虛擬水量的測算研究[21-22]，其研究思路可概括如下，畜產品的虛擬水含量取決其來源的動物類型（如牛肉制品取決于牛的虛擬水量特性）、動物生長過程中的飼養狀況和生產這種產品的地理位置。畜產品虛擬水量主要包括如下三個部分：

（1）活體動物飲用環節的虛擬水含量。

（2）設施用水形成的虛擬水量。

（3）上游飼料產品全生產鏈用水量。

畜產品的生產需要消耗谷物飼料，豬、牛、羊等肉類動物均是以幾倍、幾十倍甚至幾百倍的植物量才能換得一定的動物量。據有關專家測算，生產1 kg肉類蛋白所消耗的糧食資源將是植物蛋白的20倍[23]。單位耕地所能供養素食者的人數是肉食者的14倍，也就是說，肉食者占用的耕地是素食者的14倍[24]。同樣，對于水資源利用來說也是如此，糧食作物尤其是谷物的生產是水資源密集型產業，在氣候適宜條件下，生產1 kg的谷物需要1-2 m3的水，而在干旱不利的氣候條件（高溫、高蒸發）的國家，生產1 kg的谷物需要3 m3以上水資源。因此，畜產品形成的整條生產鏈中，通過對谷物飼料的需求從而形成區域用水量的增加在畜產品的總用水量中占據絕大部分比重。

綜上，基于虛擬水的概念視角，考量畜產品的全生產鏈，即從其所涉及的最初農業初級產品生產開始，至獲得供居民消費的畜產品的整條生產鏈，畜產品生產對區域用水量的影響可用圖1[25]表示：

依據畜產品生產鏈對水資源的需求，國外有多位學者對典型畜產品的虛擬水含量進行了測算，其中以Chapagain & Hoekstra[26]、Zimmer and Renault[27]和Oki et al.[28]的計算結果最為權威，計算結果如表1所示。由此可見，以Chapagain & Hoekstra的計算結果為例，居民每消費1 kg牛肉等價于消耗近16 m3的水資源。在此背景下，居民食品消費模式的改變，尤其是畜產品消費量的增長，將成為畜產品生產規模擴大的強勁動力，促進畜產品產量的增加，這就要求谷物種植量的相應擴大從而為畜產品生產提供充足的飼料來源，在此生產鏈作用的引導下區域農業生產的虛擬水量將大幅上升，甚至引發巨大水資源缺口，并危及糧食安全。

2.1 變量選取

（1）區域用水量。本研究所涉及的區域用水量包括谷物生產用水、活體動物飼養用水等，因此，用水量多集中在農業部門，本研究選用農業用水量來衡量區域用水量的變化。

（2）畜產品消費量。本研究中的畜產品消費是作為畜產品產量增加的一個主要動力因素，本質上，畜產品消費增長對區域用水量的影響還是通過誘發畜產品產量增加來實現的，因此，本研究用畜產品產量來間接代表居民畜產品消費的變化。

（3）飼料供給量。我國畜產品多數還處于家庭或小規模生產形式，谷物是畜產品的重要飼料來源之一，由于我國口糧的增加基本較為穩定，谷物產量的增加很大程度上是作為畜產品生產的飼料來源的。因此，這里選用我國各?。ㄊ校┒嗄旯任锷a量反映畜產品產量增加對谷物需求的影響和變化情況。

（3）作為畜產品飼料來源的谷物生產規模擴大是區域用水量增加的本質原因。方程（3）的協整結果顯示，谷物產量與區域用水量之間存在著正向強相關關系。這也是畜產品產量增長致使區域用水量增長的本質原因。從事畜產品生產的畜牧業，其飼料來源于谷物生產。谷物生產所需要的水資源量遠遠高于工業和生活部門，是區域用水量增加的主要原因。即使在農業技術水平高度發達的歐洲國家，谷物灌溉用水量占據區域用水總量的比例也超過70%[32]。大量經濟學家甚至將谷物看作是水資源的一種替代形式，認為糧食產品貿易可作為水資源重新分配的一種有效機制，為缺水地區水資源短缺問題提供一種解決途徑。

3 居民食品消費模式變化下區域水安全的應對策略

居民食品消費模式改變是不可逆轉的趨勢，虛擬水這一隱喻通過恰當的貿易模式，充分利用國家（地區）間水資源稟賦優勢，緩解缺水地區水資源壓力，實踐也證明虛擬水貿易在緩解中東和北非地區（MENA）水資源危機中扮演了重要角色。本研究探索在不增加水資源消耗的條件如何滿足人們日益增長的畜產品消費，從跨學科的綜合視角，研究適應居民食品消費模式改變的水資源政策和農業生產政策，以實現水資源節約和水生態環境的持續改善。因此，本研究認為實現居民畜產品消費增長趨勢下的區域水安全相關策略應包括：

（1）提高畜產品的水資源生產力。在居民不斷增加對畜產品消費的趨勢中，如果緩解畜產品生產與缺水地區水資源短缺的矛盾，當前學術界也越來越熱衷于研究畜產品的水資源生產力（live-stock water productivity， LWP）[33]。提高畜產品的水資源生產力意味著在不加劇缺水地區水資源壓力的前提下滿足居民日益增長的畜產品需求[34-35]。

從畜產品全生產鏈的角度，提高畜產品的水資源生產力，就意味著在飼料生產環節降低其虛擬水含量，如果能夠在飼料生產環節提高水資源利用效率，對于畜牧產品整條生產鏈的節水作用將十分顯著。通?？刹捎玫穆窂桨ㄈ缦聝蓷l：其一，改善技術措施，通過增加研發投入，發展新技術（比如灌溉技術）減少直接用水系數，并增加投資以使這些節水技術推廣應用；其二，制定相應的水資源管理政策，鼓勵農民在谷物生產過程中考慮水資源的機會成本，這些政策能夠在激勵農業提高水資源利用效率和選擇低耗水型替代作物中起到關鍵作用。

（2）利用虛擬水貿易的方式降低畜產品消費增長對區域用水量的影響。一方面，從虛擬水貿易的角度，畜產品貿易可在全球范圍實現水資源節約，這種節水效應源自各個國家水資源利用效率的不同。例如，在法國，生產1 kg玉米需要530 L水，相反在埃及則需要1 100 L水。這種不同是因為炎熱、干旱或半干旱地區相對于一般地區來說蒸發更為厲害，從全球的角度看，如果在法國生產玉米，進而生產畜產品，埃及從法國進口畜產品替代本國生產，那么不僅可以滿足埃及的畜產品消費，也在很大程度上減少了本國生產畜產品對水資源系統的壓力。

另一方面，如果考慮到畜產品過度依賴國外進口可能對一國糧食安全產生不利影響，那么，在一個具有多種氣候和不同自然區域的國家，虛擬水貿易戰略可以在本國內地區間實施。例如我國將來可能面臨嚴重的水危機，毫無疑問，我國可通過虛擬水國內貿易的方式制定虛擬水貿易戰略，從而實現水資源的有效節約，以綠水（通常指降雨和土壤水等）利用為例，河南省利用綠水的比重占到83%，而山東這一比例只有32%。為保護華北地區的藍水（通常指地表水和地下水）資源，華北地區的一些省份農業種植中雨澆農業應該占據更大的比重，而糧食產品可以在省際間進行交換。這就要求我國水土資源耦合條件較好的區域要保證糧食生產的基礎功能，并為本地區和國內其他缺水地區提供充足的飼料量，從而滿足我國畜產品生產增長對飼料糧需求的不斷增加。

（3）實現區域水資源稟賦與食品消費模式的協調發展。缺水地區應逐步優化當前的經濟結構和居民食品消費結構，提倡適宜區域水資源條件的區域食品消費結構和模式，對于嚴重缺水地區而言，一方面，不鼓勵水資源密集型產品的過量消費，另一方面，為實現居民消費的多元化，提高居民生活質量，支持水資源密集型消費產品的區域外或國外進口。然而，虛擬水貿易戰略應和一系列的用水政策綜合運用，孤立地實施虛擬水貿易戰略往往難以達到預期的目的，因此，對于缺水地區來說，需要在畜產品這種水資源密集型產品生產鏈過程中注重水資源要素的稀缺價值，同時，對于畜產品生產環節中實現節水的行為和方式，應對其實施相應的補償，補償資金可來源于水資源流轉產生的收益，補償方式通過政府主導的市場模式進行運作。

（編輯：李琪）

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