基于生產視角的江蘇省與我國其他省區水足跡比較

吳兆丹,趙 敏,石常峰,馬 超

(1.河海大學企業管理學院,江蘇 常州 213022; 2.江蘇省“世界水谷”與水生態文明協同創新中心,江蘇 南京 211100;3.河海大學商學院,江蘇 南京 211100; 4.水利部發展研究中心,北京 100038)

基于生產視角的江蘇省與我國其他省區水足跡比較

吳兆丹1,2,趙 敏3,石常峰1,馬 超4

(1.河海大學企業管理學院,江蘇 常州 213022; 2.江蘇省“世界水谷”與水生態文明協同創新中心,江蘇 南京 211100;3.河海大學商學院,江蘇 南京 211100; 4.水利部發展研究中心,北京 100038)

基于生產視角,在“總量-產業結構-需求結構-相關指標”分析框架下,比較江蘇省與我國其他省區水足跡并分析差異成因。研究表明：①總量比較中,江蘇生產水足跡在30省區按該水足跡由高到低排序中位居第11位。②產業結構比較中,江蘇生產水足跡高于其他19省區，主要源于其較高的居民生活直接用水、農林牧漁業最終需求量及直接用水系數、紡織業直接用水系數以及通信設備、計算機及其他電子設備制造業最終需求量。③需求結構比較中,江蘇生產水足跡高于其他19省區,主要與其較高的虛擬水出口量、居民生活直接用水、城鎮居民最終需求有關。④相關指標比較中,江蘇水資源壓力指標值高于其他15省區的主要原因是江蘇水資源總量較低;江蘇生產水足跡強度僅高于天津對應值,兩者差異主要源于兩省市生產水足跡差異;江蘇工業生產水足跡廢棄率(71.51%)高于其他27省區廢棄率,且與江蘇較高的年工業廢水量關系密切。

水足跡;生產視角;綠水發展;用水管理;多區域投入產出分析

2016年全國水資源管理工作座談會強調實現2020年用水總量指標省市縣三級行政區全覆蓋,黨的十八屆五中全會明確要求實施水資源消耗總量和強度雙控行動。江蘇省在2016年4月召開的推進供給側結構性改革工作會議中重申了綠色發展,于同年9月出臺《江蘇省計劃用水管理辦法》,全面規范計劃用水管理。因此,從總量、結構及包括強度在內的相關指標等方面,比較江蘇省與我國其他省區用水情況并分析差異成因,將有利于挖掘其他省區相對江蘇而言的用水管理借鑒意義,提高江蘇節水工作的針對性和有效性,促進江蘇供給側改革中綠色發展的實現。

從供應鏈角度看,一國或地區在生產(消費)產品或服務中的用水量包括當地生產(消費)活動中的直接用水(包括居民直接生活用水),以及除水資源外其他產品或服務本身在生產過程中所需水量(即“虛擬水”)。兩者之和為該國或地區生產(消費)視角下的“水足跡”。當前水足跡已成為地區用水研究的重要內容,且該類研究多基于消費視角,如Ridoutt等[1]、Vanham等[2]、Hoekstra[3]、Tom等[4],以及孫才志等[5]、Zhang[6]、潘安娥等[7]、谷學明等[8]、趙晨等[9]的相關研究。國內外基于生產視角的水足跡研究也越來越多,如Rulli等[10]、Zhuo等[11]。部分研究同時采用生產與消費視角,如Hoekstra等[12]同時基于生產和消費視角測算了各國水足跡，Ercin等[13]預測了2050年生產與消費水足跡[13]，Steen-Olsen等[14]測算了歐盟物品和服務的消費、生產、貿易活動中的水足跡[14]。但目前基于生產視角分析江蘇水足跡的研究仍較少。吳兆丹等[15-16]基于生產視角對我國水足跡地區間差異的研究中,涉及江蘇生產視角下水足跡分析,但未將江蘇水足跡與其他地區對應比較,挖掘其他地區用水管理對江蘇的借鑒意義。張云寧[17]基于生產視角,采用投資尋蹤分類法,分析了蘇北地區水足跡,但未涉及江蘇其他地區。

而生產視角下的地區水足跡體現當地生產生活耗水量,與當地可利用水資源量結合可反映地區耗水對當地水資源的壓力情況,與地區GDP的比值可體現當地生產中水消耗對應經濟效益。因此,相對消費視角下水足跡比較而言,分析江蘇與我國其他地區生產視角下水足跡差異及其成因,能為江蘇供給側改革中綠色發展的實現提供更準確的依據。

參照文獻[16],筆者將生產視角下水足跡定義為生產水足跡,指在一定時間內(一般界定為一年),為滿足當地最終需求、外地最終需求或當地居民生活直接用水需求,由當地所有產品和服務的生產所消耗的,源于當地水的水資源量。采用多區域投入產出分析方法,在“總量-產業結構-需求結構-相關指標”分析框架下,估算我國除西藏外的30省區生產水足跡(由于西藏缺相關統計數據,且經濟規模較小,本研究30省區中不包括西藏。),并將江蘇與我國其他省區對應比較,找出江蘇用水量、水資源緊缺程度、用水廢棄率高于其他省區、用水效率低于其他省區的主要成因,為探尋供給側改革中實現綠色發展提供依據。其中相關指標的選取同課題組已發表論文[16]。基于生產視角分析江蘇與我國其他地區水足跡差異及其成因,在研究視角上具有一定創新價值。

1 模型構建

本文水足跡模型構建以30省區42部門多區域投入產出表為基礎,而目前已公布的我國多個區域之間投入產出表均僅展現了合并區域或合并部門投入產出關系[18-20],故需根據我國各地區投入產出表來編制30省區42部門多區域投入產出表。當前我國最新的各地區投入產出表為《中國地區投入產出表2007》[21],投入產出表所體現的各種系數在相當長的時期內是有效穩定的[22],故基于該表研究水足跡的結果對應年份后一段時期內相關情況仍有一定代表性。與投入產出表年份一致,其他數據應選用2007年數值。且由于地區自然要素稟賦變化較小、部分產業技術改進尚不徹底、市場機制、金融體制仍不成熟等,2007年以來我國地區生產總值部門結構變化相對較小;各地區對產品的消費和貿易情況相對固定。因此地區生產、消費與貿易的部門結構變化較小[23],基于2007年數據得到的江蘇與我國其他地區生產水足跡差異及其成因,對當前江蘇用水管理仍有參考價值。故本文其他指標均選用2007年對應數據。我國水足跡多區域投入產出表編制、各省區生產水足跡總量、部門結構、相關指標模型構建及數據來源見文獻[16]。各省區生產水足跡需求結構分析模型如下。

a. 分別用于本省區最終需求、國內其他省區最終需求、出口、當地居民生活直接用水的生產水足跡計算:

令f1*=[f10…0],f2*=[0f2…0],…,f30*=[0 0…f30],其中0均為(1×42)的行矩陣;

(1)

I為單位矩陣;T、A*即分別為我國水足跡多區域投入產出表中的T、A*,分別表示區域間貿易系數以及復合的各區域直接投入系數;Lm,n表示為實現目的省n每單位元最終需求所需要的運輸省m的總投入;I、T、A*、L*均為(1260×1260)的矩陣,Lm,n為(42×42)的矩陣。

則有:

①m用于本省的生產水足跡為：

(2)

其中,Rm、Um、Gm、FCm、INm即分別為我國水足跡多區域投入產出表中的Rm、Um、Gm、FCm、INm,表示m省農村居民消費支出、城鎮居民消費支出、政府消費支出組成、固定資本形成、存貨增加的矩陣,大小均為(1260×1)。

②m省用于國內其他省區最終需求的生產水足跡為:

(3)

其中,Rn、Un、Gn、FCn、INn分別是我國水足跡多區域投入產出表中R、U、G、FC、IN的第n列,表示n省對應的各種國內最終需求矩陣。

③m省用于出口的生產水足跡為：

(4)

其中,Em為我國水足跡多區域投入產出表中的Em,表示m省的出口量,為(42×1)的矩陣。

b.m省用于各種國內最終需求的生產水足跡計算:

(5)

(6)

(7)

(8)

(9)

2 模型估算結果

2.1 江蘇與我國其他省區生產水足跡總量比較

估算2007年我國各省區生產水足跡總量,江蘇生產水足跡(156.98億m3)在30省區按該指標由高到低排序中位居第11位;是最高值即吉林生產水足跡的54.21%,是最低值即天津對應值的5.57倍;是30省區平均生產水足跡的1.12倍,是30省區生產水足跡中位數即云南與上海生產水足跡均值的1.15倍。江蘇省生產水足跡與陜西、湖南、山東等對應值相差較小。這主要由各省區資源稟賦、部門虛擬水強度、產業結構、經濟發展水平等多方面因素造成。

2.2 江蘇與我國其他省區生產水足跡產業結構比較

2.2.1 生產水足跡產業結構比較

估算得到江蘇以及生產水足跡低于江蘇的19省區生產水足跡產業結構及直接用于居民生活部分的情況如表1所示。

表1 2007年我國部分省區生產水足跡產業結構及直接用于居民生活部分 億m3

注:括號外的數值為各省區對應產業或直接用于居民生活的生產水足跡值;括號內的數值為各省區對應產業或直接用于居民生活的生產水足跡在該省區生產水足跡中所占比重。

江蘇生產水足跡四大組成部分中,第一產業生產水足跡最高;第二產業生產水足跡與居民生活直接用水量差異較小,分別為第一產業生產水足跡的50.45%與43.50%;第三產業生產水足跡最低,僅為第一產業生產水足跡的16.79%。

從生產水足跡四大組成部分上進行差異分解,可見江蘇生產水足跡高于19省區平均值主要源于其較高的居民生活直接用水、第一產業生產水足跡、第二產業生產水足跡,貢獻率分別為38.52%、32.07%、26.28%;生產水足跡江蘇高于19省區中位數的主要原因是其較高的第二產業生產水足跡,其次是居民生活直接用水較高,貢獻率分別為47.51%、22.68%。

2.2.2 第一產業生產水足跡比較

我國各省區第一產業生產水足跡估算結果如圖1所示,江蘇該水足跡為74.49億m3,高于甘肅、浙江、山東等21省區對應值,是僅次于之的甘肅對應水足跡的1.05倍,是21省區該水足跡平均值的1.40倍,是21省區對應水足跡中位數即福建第一產業生產水足跡的1.29倍。從部門最終需求量、直接用水系數、用水乘數三方面,結合對數比較,農林牧漁業生產水足跡江蘇高于其他21省區均值或中位數的主要原因均在于其較高的農林牧漁業最終需求量及直接用水系數。

圖1 2007年我國各省區第一產業生產水足跡(單位:億m3)

2.2.3 第二產業生產水足跡比較

據估算結果,江蘇第二產業生產水足跡為37.58億m3。其部門結構中,紡織業、食品制造及煙草加工業、通信設備、計算機及其他電子設備制造業生產水足跡高于其他部門,在第二產業生產水足跡中占比分別為15.63%、15.20%、13.51%。

江蘇第二產業生產水足跡高于廣東、四川、浙江等18省區。該水足跡約是18省區對應均值的約2.02倍,這主要源于江蘇較高的紡織業、通信設備、計算機及其他電子設備制造業、化學工業生產水足跡,貢獻率分別為25.52%、22.82%、13.50%。其中18省區紡織業生產水足跡平均值與江蘇的差距主要來自紡織業直接用水系數差距,貢獻率為71.25%。江蘇第二產業生產水足跡約是18省區對應中位數即海南與新疆該水足跡均值的2.21倍,這與通信設備、計算機及其他電子設備制造業、紡織業、紡織服裝鞋帽皮革羽絨及其制品業生產水足跡等海南、新疆均值與江蘇之間的差距有關,對應貢獻率分別為23.77%、23.22%、13.86%。其中通信設備、計算機及其他電子設備制造業生產水足跡對應差距主要源于部門最終需求量對應差異。故江蘇第二產業生產水足跡高于其他18省區的主要原因在于其較高的紡織業直接用水系數以及通信設備、計算機及其他電子設備制造業最終需求量。

2.2.4 第三產業生產水足跡比較

各省區第三產業生產水足跡及其部門結構分析結果顯示,江蘇第三產業生產水足跡為12.50億m3,其主要組成部門有住宿和餐飲業、衛生、社會保障和社會福利業以及公共管理和社會組織,對應生產水足跡在第三產業生產水足跡中占比分別為18.47%、12.35%、11.93%。

重慶、浙江、湖南等14省區的第三產業生產水足跡低于江蘇,且重慶第三產業生產水足跡與江蘇差距很小,是后者的94.82%。14省區第三產業生產水足跡平均值為5.86億m3,僅為江蘇對應水足跡的46.85%,該差距主要源于衛生、社會保障和社會福利業、住宿和餐飲業,以及公共管理和社會組織生產水足跡14省區均值與江蘇之間差距(占比 16.72%、13.22%、11.35%)。其中衛生、社會保障和社會福利業差異主要源于該部門最終需求量差異。

14省區第三產業生產水足跡中位數為北京與青海對應水足跡的平均值5.24億m3,是江蘇第三產業生產水足跡的41.91%。該差距主要源于住宿和餐飲業、衛生、社會保障和社會福利業以及公共管理和社會組織生產水足跡對應差異(占比21.76%、16.35%、11.78%)。其中住宿和餐飲業生產水足跡對應差距的主要成因為該部門直接用水系數差異,江蘇住宿和餐飲業直接用水系數是北京的3.97倍。

2.3 江蘇與我國其他省區生產水足跡需求結構比較

2.3.1 江蘇生產水足跡需求結構分析

按需求地劃分,江蘇生產水足跡中用于出口的部分高于其他組成部分,占比31.26%,這與該省機械及運輸設備、非食用原料、飲料及煙類產品等較高的出口額有關;用于其他省區最終需求的部分對應占比為24.67%,略高于用于當地最終需求部分。江蘇虛擬水省區間流出量中,流至山東、浙江、廣東的量最高,三者之和占總虛擬水省區間流出量的比重為33.36%。

按最終需求種類劃分,江蘇用于本省城鎮居民消費的生產水足跡約為用于本省農村居民消費的1.28倍;用于外省區城鎮居民消費的生產水足跡約為用于外省區農村居民消費的1.24倍。用于本省及外省區資本積累的江蘇生產水足跡均主要與固定資本形成有關,對應占比分別為69.41%與62.48%。這與現階段我國經濟增長對投資的依賴程度較高相一致。

2.3.2 生產水足跡需求結構比較

與江蘇類似,河北、上海、浙江、廣東四省市的生產水足跡也主要用于出口,而其余省區的則主要用于外省最終消費。該結果與我國各省區較高的農產品輸出現狀相一致。各省區虛擬水流動的主要目的省區有一定異同,江蘇、山東、河南、廣東等是各省區用于外省區生產水足跡的主要消費地區。此外,各省區為滿足國內最終需求的生產水足跡均主要用于城鎮居民消費,其次是用于農村居民消費。

分別從生產水足跡按需求地劃分的四方面,對江蘇與生產水足跡更低的19省進行比較。19省區生產水足跡平均值與江蘇生產水足跡的差距主要源于出口部分對應差異(占比76.57%);其次源于在居民生活直接用水、用于外省區生產水足跡兩方面上19省區平均值與江蘇的差距(占比12.85%、5.95%)。與該結果類似,分析19省區生產水足跡中位數即安徽和江西生產水足跡均值與江蘇生產水足跡的差距,其主要成因也是兩者在生產水足跡出口量以及居民生活直接用水上的差距,但用于外省區最終需求的生產水足跡差距小于用于本省最終需求對應水足跡差距。

分析用于外省區生產水足跡19省平均值與江蘇差距,以及用于本省生產水足跡安徽和江西均值與江蘇差距,兩種差距均主要與城鎮居民最終需求有關,與農村居民最終需求的關系略次于之。這主要是由于我國省區間貿易在外省區最終需求中主要用于供給其城鎮居民與農村居民最終需求,而政府消費需求具有一定的本地性,其資本形成水足跡相對較低。

2.4 江蘇與我國其他省區生產水足跡相關指標比較

2.4.1 水資源壓力指標比較

2007年各省區水資源壓力指標估算結果如表2所示,江蘇水資源壓力指標值為0.317。水資源壓力低于江蘇的省區有海南、新疆、福建等15省區。江蘇水資源壓力指標是僅低于之的海南對應指標的1.08倍,是15省區該指標均值的2.70倍,是15省區該指標中位數即湖南水資源壓力指標的2.77倍。比較江蘇與15省區均值、江蘇與湖南分別在水資源總量以及生產水足跡量上的高低關系,可以得到江蘇水資源壓力指標高于其他省區主要與其較低的水資源總量有關。

2.4.2 生產水足跡強度比較

2007年各省區生產水足跡強度估算結果如表2所示,江蘇生產水足跡強度為0.006 m3/元,僅高于天津對應值。江蘇GDP是天津的約5.10倍,生產水足跡是天津的約5.57倍,可見兩省市生產水足跡強度差異更多地來源于生產水足跡省市間差距,江蘇控制生產水足跡對提高水資源利用經濟效益意義重大。

表2 2007年我國各省區生產水足跡相關指標值

注:括號外的數值為各省區對應指標值;括號內的數值為各省區在30省區按指標值由高到低排序中的位序。

2.4.3 工業生產水足跡廢棄率比較

各省區工業生產水足跡廢棄率如表2所示,江蘇工業生產水足跡廢棄率為71.51%,在30省區該指標比較中僅低于廣西與浙江。比較江蘇與其他工業生產水足跡廢棄率更低的27省區份,江蘇該指標是27省區該指標最高值即廣東工業生產水足跡廢棄率的1.09倍,是27省區該指標均值的41.98倍,是27省區該指標中位數即山西對應廢棄率的4.67倍,且江蘇工業生產水足跡廢棄率高于其他27省區的主要原因在于其年工業廢水量較高。

3 結 論

a. 總量比較中,江蘇生產水足跡(156.98億m3)在30省按該水足跡由高到低排序中位居11。

b. 產業結構比較中,江蘇生產水足跡高于其他19省的原因主要在于其較高的居民生活直接用水、第一產業生產水足跡、第二產業生產水足跡,具體與其較高的農林牧漁業最終需求量及直接用水系數、紡織業直接用水系數以及通信設備、計算機及其他電子設備制造業最終需求量有關。

c. 需求結構比較中,江蘇生產水足跡高于其他19省的主要成因是其較高的虛擬水出口量以及居民生活直接用水。江蘇用于本省最終需求、外省最終需求的生產水足跡與其他19省的差異主要與城鎮居民最終需求有關。

d. 相關指標比較中,江蘇水資源壓力指標值高于其他15省的主要原因在于江蘇較低的水資源總量;江蘇生產水足跡強度僅高于天津對應值,兩者差異主要源于兩省市生產水足跡差異;江蘇工業生產水足跡廢棄率(71.51%)高于其他27省與該省較高的年工業廢水量關系密切。

由于時間、精力和研究內容的局限性,本文中江蘇與我國其他地區之間水足跡差異的成因、比較結果對江蘇節水實現路徑構建的實踐性啟示仍有待深入。一方面,今后在該差異成因分析中應結合各地區具體的水足跡影響因素,為實現節水提供更為翔實的依據。另一方面,在今后節水實現路徑研究中,應結合自然、社會、經濟等諸方面因素考慮,并將水足跡與其他要素足跡結合,提高研究結論的可行性。

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國家自然科學基金(41401634,41301630)

吳兆丹(1988—),女,副教授,博士,主要從事水資源經濟及管理研究。E-mail:xiaofansi@163.com

10.3880/j.issn.1003-9511.2017.02.004

F407.9

A

1003-9511(2017)02-0016-06

2016-12-26 編輯：陳玉國)