居民虛擬水消費測算模型及實證研究

趙慧 尹慶民 田貴良

摘要：水資源是影響人類生存及生產活動的重要因素，不同消費模式對水資源配置影響不同，運用農、畜產品虛擬水含量計算模型和虛擬水消費特征指數，在分析江蘇省2000—2011年居民虛擬水消費量的基礎上，通過設定3種消費模式調整方案，測算并比較不同模式下虛擬水消費量節約情況和消費特征變化情況。結果表明：城鎮居民虛擬水消費量保持穩定，農村居民虛擬水消費量呈下降趨勢，且城鄉居民的消費結構日趨合理，虛擬水消費多樣性指數及均衡性指數越來越高；糧食產品的消費減少是造成虛擬水消費量下降的主要原因；以虛擬水含量低的產品代替虛擬水含量高的產品，改變當前虛擬水消費模式，可以有效節約虛擬水消費量。

關鍵詞：虛擬水；消費模式；消費結構；消費特征

中圖分類號：TV213.4文獻標志碼：A文章編號：1002-1302（2014）02-0320-04

收稿日期：2013-07-11

基金項目：國家自然科學基金（編號：41001377、51279058）；江蘇沿海資源經濟研究中心研究項目。

作者簡介：趙慧（1990—），女，河北唐山人，碩士研究生，主要從事基礎設施投融資研究。E-mail：wennie@foxmail.com。隨著我國經濟的發展和人口的激增，水資源短缺現象越來越嚴重，已成為制約我國國民經濟發展的瓶頸[1]。人口增長、技術變化、消費增加是水資源危機產生的主要原因[2]。20世紀90年代英國學者提出了“虛擬水”這一概念，將水資源與糧食問題緊密聯系起來，為解決水資源合理配置與糧食安全等問題提供了新途徑。此后，各國學者從多角度展開了對虛擬水的研究。 “虛擬水戰略”是指缺水國家或地區通過貿易的方式從富水國家或地區購買水密集型農產品，尤其是糧食，保證水、糧食安全。不同地區的虛擬水戰略千差萬別，虛擬水戰略的選擇與該區域的經濟發達程度密切相關，具有明顯的地域性。Dennis從經濟學角度闡述了虛擬水的應用優勢[3]。虛擬水實證研究范圍不斷擴大，涉及到埃及、黎巴嫩、日本等國，虛擬水貿易研究引起了學者們的高度重視。虛擬水戰略對我國資源安全具有重要意義。馬靜等與Hoekstra合作，以我國南北方及各區域的虛擬水貿易量為切入點，計算了我國各區域的虛擬水流量，率先將虛擬水理論應用于我國實際貿易中[4]。許長新等從節水效應、經濟價值角度闡述了虛擬水戰略的經濟學內涵，并對虛擬水貿易在我國經濟增長中的貢獻份額進行了實證分析[5]。謝衛奇等提出一套完整的水資源評價指標體系，為虛擬水貿易戰略的科學運用提供了決策支持[6]。目前關于虛擬水與消費模式關系研究較為少見[7-9]。本研究對居民消費模式與虛擬水消費特征關系進行了分析，介紹了虛擬水計算方法并建立了虛擬水消費特征評價模型，并以江蘇省2000—2011年主要居民消費品的虛擬水量為例，研究了居民消費模式變化對虛擬水消費結構及消費特征的影響，旨在為解決我國水資源短缺問題提供依據。

1虛擬水計算方法及消費特征評價模型

1.1虛擬水計算方法

1.1.1農產品虛擬水含量計算方法綜合現有研究，利用公式（1）計算農產品虛擬水量化。

Dnc=Wnc/Ync（1）

式中：Dnc表示n區域內c作物的虛擬水含量（m3/t），Wnc為該區域c作物的需水量（m3/hm2），Ync為該區域c作物的產量（t/hm2）。

根據農作物累積蒸發蒸騰水量ETc來計算需水量Wnc，ETc計算方法見公式（2）。

ETc=Kc×ETo（2）

式中：Kc表示農作物系數，是計算農作物需水量的重要參數。ETo表示作物蒸發蒸騰量參考值，是在忽略作物類型、作物發育、管理措施等因素的基礎上，計算的作物需水量，計算方法見公式（3）。

ET0=0.408×Δ×（Rn-G）+γ×900T+273×U2×（ea-ed）Δ+γ×（1+0.34×U2）（3）

式中：Δ為飽和水汽壓與溫度相關曲線的斜率，kPa/ ℃；Rn為作物表面凈輻射，MJ/（m2·d）；G為土壤熱通量，MJ/（m2·d）；T為溫度平均值， ℃；U2為2 m高處的風速，m/s；ea為飽和水汽壓，kPa；ed為實測水汽壓，kPa；γ為溫度計常數。

1.1.2畜產品虛擬水含量計算方法國內外學者多用生產樹方法計算畜產品的虛擬水含量。因為此方法計算結果很大程度上依賴于動物類型、飼養結構、自然環境條件，因此量化過程較農產品更為復雜。畜產品虛擬水含量計算流程見圖1[10-11]。

1.2虛擬水消費特征評價方法

1.2.1虛擬水消費多樣性指數虛擬水消費多樣性指數反映虛擬水消費水平的高低，用不同消費類別虛擬水的比例作為測算消費結構與水資源利用效率之間關系的指標[12-13]，測

算值越大，表明虛擬水消費多樣性越高。采用公式（4）計算虛擬水消費多樣性指數。

式中：H表示虛擬水消費多樣性指數，pi表示各消費類別虛擬水比例，i指糧食、蔬菜、水果、豬肉、牛羊肉、家禽、蛋類、奶類、糖類、酒、飲料、水產品等消費類別。

1.2.2虛擬水消費均勻性指數虛擬水消費均勻性指數反映虛擬水消費的均勻程度，從公式（4）可以看出，消費品類別以及消費品分配的均勻性共同影響虛擬水消費多樣性指數，各類消費品分配的越均勻，多樣性指數越高。虛擬水消費均勻性指數計算方法見公式（5）[14]。最大虛擬水消費多樣性指數計算方法見公式（6）。

式中：E表示虛擬水消費均勻性指數；H表示虛擬水消費多樣性指數；Hmax表示最大虛擬水消費多樣性指數。

式中S表示消費品類別數。

2居民虛擬水消費測算實證分析

江蘇省位于我國東南沿海地區，水域面積占全省總面積的17%。雖然江蘇省水資源豐富，但是人均水資源占有量嚴重不足。以2012年為例，江蘇省水資源總量約347億m3，人均水資源占有量不足500 m3，全省降水量時空分布不均，水資源南豐北枯，同時水資源污染日益嚴重，資源性缺水與水質性缺水并存，缺水已經成為制約江蘇省經濟社會發展的重要因素。

2.1江蘇省城鎮居民虛擬水消費結構變化

由表1可知，2000—2011年江蘇省城鎮居民人均虛擬水消費量呈先上升后下降趨勢，表明城鎮居民在不斷調整消費結構。糧食、肉禽類、蛋奶類虛擬水消費量所占比重較大，均為20%～25%。江蘇省人均糧食消費量大，肉禽類及蛋奶類產品單位虛擬水含量較高。由于蔬菜類產品單位虛擬水含量很低，因此雖然江蘇省人均蔬菜類產品消費量大，但蔬菜類產品人均虛擬水含量最低。2000—2011年江蘇省城鎮居民糧食類產品消費比重呈下降趨勢，高營養的肉禽類及蛋奶類產品消費比重呈上升趨勢，油脂類、蔬菜類、水果類、副食品產品消費比重則一直保持平穩狀態，這主要是因為隨著人們收入水平的提高，消費觀念開始轉變，朝著更加合理健康的方向發展。

2.2江蘇省農村居民虛擬水消費結構變化

由表2可知，2000—2011年江蘇省農村居民人均虛擬水消費量總體呈下降趨勢，且變化幅度較大，其中，糧食類產品虛擬水消費量比重最大，始終保持在50%以上。糧食類產品消費量的下降是導致江蘇省農村居民虛擬水消費量下降的主要原因。2000—2011年江蘇省農村居民肉禽類、副食品、蛋奶類消費量逐漸增加，由此可知，江蘇省農村居民消費結構較為單一且消費水平不高。2010年之前江蘇省農村居民虛擬水消費量遠高于城鎮居民，這主要是因為農村居民與城鎮居民糧食產品消費量存在巨大差異。除了油脂類及蔬菜類，城鎮居民的其他類別產品消費量都高于農村居民，一方面反映城鎮居民的消費結構更加合理，另一方面也反映出城鎮居民與農村居民的收入水平差別較大。由于城鎮居民收入高，因而對肉禽類、蛋奶類、副食品的消費量也較高，農村居民收入低，則傾向于糧食產品。整體來看，江蘇省居民消費水平逐步提高，消費結構逐漸完善。表22000—2011年江蘇省農村居民人均虛擬水消費量m3/年

3不同消費模式下的消費結構與特征

江蘇省作為嚴重缺水的省份，通過實施虛擬水戰略，降低全省虛擬水消費總量，具有重要的戰略意義。減少虛擬水人均消費量必然能減少虛擬水消費總量，降低虛擬水人均消費量最有效的辦法是調整現有消費模式。

3.1城鄉消費模式調整方案

隨著經濟的發展，通過控制消費總量來改變現有的消費模式并不現實。因此，可以通過調整消費結構來改變當前的消費模式。由虛擬水理論可知，產品鏈上位置越高的產品，虛擬水含量越高。如水稻、玉米、大豆、谷子等主要農作物虛擬水含量分別為0.64、0.18、0.53、0.62 m3/kg，豬肉、牛羊肉、蛋類的虛擬水含量分別為3.65、19.3、8.65 m3/kg。由此可知，可以通過調整消費結構，減少肉類等虛擬水含量高的產品消費量，達到調整消費模式的目的。按照卡路里攝入量相等的原則調整蔬菜類、肉類的消費比例，表3設定了幾種消費結構調整方案[15]。

3.2不同消費結構下虛擬水消費量

由表4可知，與模式0相比，3種方案都不同程度地減少了城鄉居民人均虛擬水消費量。城鎮居民人均虛擬水消費量在模式1、模式2、模式3中最大節約量分別為79.81、48.08、108.76 m3/年。農村居民人均虛擬水消費量在模式1、模式2、模式3中最大節約量分別為36.16、1663、57.57 m3/年。由此可見，無論是城鎮還是鄉村，都是模式3的節水效果最為顯著。

3.3不同城鄉消費結構下虛擬水消費特征

改變消費結構不僅會影響人均虛擬水消費量，同時也會改變虛擬水消費特征，從而改變人們的生活方式。本研究選取最具代表性的2個虛擬水消費特征指標：虛擬水消費多樣性指數及虛擬水消費均勻性指數，測算調整城鄉消費結構后，虛擬水消費量變化情況。由圖2、圖3可以看出，4種模式下虛擬水消費多樣性指數都呈現逐年上升態勢，針對每一特定年份，與實際消費情況相比，無論是城鎮還是農村，模式3的虛擬水消費多樣性指數均最低，模式2的虛擬水消費多樣性指數均最高。針對每一特定年份，無論是城鎮還是農村，模式2的虛擬水消費均衡性指數均最高，城鎮居民虛擬水消費均衡性指數較為穩定，農村居民虛擬水消費均衡性指數呈上升趨勢。

4結論

本研究表明，2000—2011年，江蘇省城鎮居民人均虛擬水消費量保持穩定，農村居民人均虛擬水消費量呈下降趨勢，2011年之前，農村居民人均虛擬水消費量高于城鎮居民，這主要是由于不同消費人群對糧食產品需求量不同。虛擬水消費量的決定因素是實物消費量，其中最重要的因素是糧食、肉禽類。可以減少糧食消費量，并以虛擬水含量較低的產品（如蔬菜）替代虛擬水含量高的產品（如肉類），從而改善居民消費結構，降低虛擬水消費量，將節約的水資源應用于工業。江蘇省城鎮及農村居民的虛擬水消費多樣性指數及均衡性指表4城鄉不同消費結構下可節約的虛擬水消費量m3/年

參考文獻：

[1]田貴良. 虛擬水貿易論[M]. 北京：中國水利水電出版社，2010.

[2]劉晶茹，王如松，楊建新. 可持續發展研究新方向：家庭可持續消費研究[J]. 中國人口·資源與環境，2003，13（1）：6-8.

[3]Dennis W. The role of‘virtual water water in efforts to achieve food security and other national goals，with an example from Egypt[J]. Agricultural Water Management，2001，49（2）：131-151.

[4]馬靜，汪黨獻，Hoekstra A Y. 虛擬水貿易與跨流域調水[J]. 中國水利，2004（13）：37-39.

[5]許長新，馬超，田貴良，等. 虛擬水貿易對區域經濟的作用機理及貢獻份額研究[J]. 中國軟科學，2011（12）：110-119.

[6]謝衛奇，田貴良，謝文軒. 虛擬水戰略適宜性評價的指標體系研究[J]. 水利經濟，2010，28（2）：12-15，30.

[7]王新華. 消費模式變化對虛擬水消費的影響[J]. 中國農村水利水電，2006（2）：32-34.

[8]龍愛華，張志強，徐中民，等. 甘肅省水資源足跡與消費模式分析[J]. 水科學進展，2005，16（3）：418-425.

[9]尚海洋，徐中民，王思遠. 不同消費模式下虛擬水消費比較[J]. 中國人口·資源與環境，2009，19（4）：50-54.

[10]紀尚安. 我國農產品虛擬水貿易研究[D]. 青島：青島大學，2008.

[11]王紅瑞，王軍紅. 中國畜產品的虛擬水含量[J]. 環境科學，2006，27（4）：609-615.

[12]Tilman D，Wedin D，Knops J. Productivity and sustainability influenced by biodiversity in grassland ecosystems[J]. Nature，1996，379：718-720.

[13]Xu Z M，Cheng G D，Chen D J，et al. Economic diversity，development capacity and sustainable development of China[J]. Ecological Economics，2002，40（3）：369-378.

[14]Rich N A. Diversity and stability in a street tree population[J]. Urban Ecology，1983，7（2）：159-171.

[15]楊萬江. 我國國民食物消費水平變化的國際比較[J]. 消費經濟，2002（1）：51-53.