中國與“一帶一路”沿線典型國家貿易虛擬水分析

孟凡鑫 ，夏昕鳴 ，胡元超 ，楊志峰,

（1. 東莞理工學院生態環境工程技術研發中心，東莞 523808；2. 北京大學城市和環境科學學院，北京 100871；3. 廣東工業大學環境生態工程研究院，廣州 510006）

一、前言

在“一帶一路”倡議的促進下，國際貿易深化發展，大量商品和服務的交換活動，隱含著商品生產過程中各個環節產生的直接和間接環境影響。隱含環境影響內嵌在商品和服務中并在全球多區域貿易中流動，其中包括虛擬水資源的國際流動。

我國水資源安全形勢十分嚴峻，人均水資源占有量、人均可利用水量低，隨著國家社會經濟的發展，缺水矛盾逐漸凸顯出來，水資源短缺成為我國西北和北方地區面臨的最主要的生態環境和社會經濟問題之一，維持水資源的可持續利用是可持續發展的必然選擇。虛擬水是20世紀90年代中期提出的新概念，指生產商品和服務所需要的水資源數量[1]。

目前，虛擬水貿易是國內外研究的熱門話題，在商品交易或服務貿易發展的過程中，虛擬水以“無形”的形式寄存在這些商品和服務中，通過模型分析虛擬水貿易有助于識別各個地區的主要貿易部門，充分發揮各地區的產業優勢，緩解水資源短缺問題，為解決我國區域水安全問題提供新思路的同時，從全球尺度上進一步緩解水資源壓力[2]。

二、貿易虛擬水的相關文獻回顧

利用投入產出表與水資源的消耗關聯，構建水資源投入產出模型測度各產業部門、區域和區域間的水足跡以及虛擬水貿易流量，是度量區域間水資源轉移消耗的重要手段。為了明確國際上水資源利用的責任，Arto等[3]研究表明貿易使國際虛擬水發生了轉移，歐盟27國是最大的虛擬水進口國，中國和印度是主要的虛擬水出口國。吳兆丹等[4]利用多區域投入產出模型分析我國省區虛擬水流動的空間、部門及需求格局，中國大多數省區虛擬水流出主要流向國內其他省區，多數省區的虛擬水流入也主要源自國內其他省區。研究顯示北京通過用水效率方面的改進和虛擬水貿易，成為虛擬水凈進口地區，實現水資源安全合理配置[5]。Okadera等[6]通過評估中國遼寧省能源供應的水足跡，發現遼寧省能源供應取決于鄰近省份的水資源，為保證未來區域能源安全，通過節水發電和部門間水資源分配實現水資源的有效管理非常重要。

僅利用直接用水系數與綜合利用完全用水系數、關聯度等指標對產業用水特性進行分析所得的結果存在較大差異，評價部門用水特性時應力求全面[7]。周姣等[8]充分考慮新鮮水資源使用量和廢水排出量，通過構造“價值型-實物型”混合投入產出表，準確得出各行業及區間區域貿易調水量，以及虛擬廢水對生產地或國家環境帶來的一些負面影響。

目前，針對中國與“一帶一路”各地區的虛擬水貿易的研究不足，尤其是追蹤中國省區與各個國家的虛擬水貿易的研究較少，在產品的生產和消費各個環節中均消耗數量不等的水資源。因此，在現有的研究基礎上，本文分別從生產者和消費者兩大視角出發，把所有的虛擬水貿易依據產品的生產供應鏈及消費地進行分配，基于多區域投入產出方法，運用投入產出表鏈接方法，將中國區域間的投入產出表與世界地區間投入產出表進行鏈接，建立了“城市-國家-世界”多區域尺度的逐級嵌套模型，精準追蹤“一帶一路”沿線區域、國家及全球區域尺度上的產品和服務交流產生的虛擬水流動及轉移，試圖回答以下幾個問題：“一帶一路”倡議對中國水資源安全是否有利？哪個區域是虛擬水足跡最主要的來源地及目的地？何種行業水資源管理需要進一步加強？以上問題對“一帶一路”倡議下中國積極參與虛擬水貿易、構建全球化的水資源安全新戰略提供有力的科學依據，具有重要的戰略意義。

三、研究方法與數據來源

（一）G-MRIO模型建立及數據庫搭建

多區域投入產出（MRIO）方法能系統地分析產品或服務的區域間流動中所隱含的生命周期對環境的影響，能分析地區尺度和行業尺度上隱含環境賬戶的貿易關系和來源與去向，區分凈生產者和凈消費者，是可持續性評價、產業生態等研究領域的重要方法之一。本研究采用中國科學院地理科學與資源研究所編制的《中國30省區市30部門區域間投入產出表》，有2007年和2010年兩個版本，是目前可獲取的最新、精度最高的中國省區間投入產出表。該表的國際進口和出口部分分別采用一行和一列的方式給出，保留了很好的與世界MRIO表的接口，方便與國際MRIO表的鏈接。在世界投入產出部分，采用了歐盟編制的國際投入產出大樣本（WIOD）數據庫，通過鏈接技術，即對于中國省區間MRIO表中的每一個地區p的i部門出口到世界MRIO表中s地區的j部門的估算，采用世界MRIO表中中國大陸地區C的i部門出口到s地區的j部門的量所占中國大陸地區i部門的總出口的比重，來分解中國省區間MRIO中i部門的總出口量。并將其中的中國分解為30個地區，建立了全球多區域投入產出（G-MRIO）模型，該模型已應用于城市和國家碳排放轉移研究[9,10]。

式（1）中，是p地區（中國某?。┑膇部門出口到s地區j部門的流出量；指整個中國出口到s地區的值。公式的右邊是用中國出口到s地區的量占中國總出口的比重，乘以中國某省的總出口量。

基于鏈接后的G-MRIO模型，本研究建立了環境拓展的W-G-MRIO模型，用于分析進出口貿易在國家及世界跨尺度上引發的水足跡（W）。

假設把世界分為m個區域，則各個區域的總產出可以表示為：

與單區域投入產出平衡公式相比，除了包含了中間流量Arrxr、最終需求yrr，還包括了從地區r流向其他地區的中間需求量Arsxs和最終需求量yrs。

綜合上述公式，得到m個地區的MRIO模型的矩陣形式：

式（3）中，分塊矩陣中的每一個子矩陣都表示不同區域之間的貿易流動關系：Ars=zrs/Xs表示地區r到地區s之間的工業生產流動，yrs表示最終消費的流動。最終消費矩陣的水足跡計算公式如下：

F是單位總產出的耗水量。給出某一地區的最終消費矩陣和最終生產矩陣（包括本地生產供本地消費和出口到其他地區的最終產品），則可以分別從消費視角和生產視角計算某一區域的虛擬水貿易：

式（6）中，yrr表示來自于本地區生產的地區r的最終消費部分；yrs指r地區向s地區輸入的最終產品；r是出口地區；s是進口地區。

運用MRIO模型，則通過最終生產矩陣可以求得生產視角的虛擬水：

而通過最終消費矩陣可以求得消費視角的虛擬水：

式（7）、（8）中，F為各區域的虛擬水強度向量，A表示分塊矩陣。

將式（7）、（8）中pr和cr都去掉本地生產用于本地最終消費部分yrr，即

通過式（2）或式（3）的計算，可以得出本地生產用于本地消費部分的虛擬水frr。于是可以計算出進口和出口的虛擬水：

式（10）、（11）中，IM和EX分別表示進口和出口的虛擬水排放。虛擬水平衡量定義為某地區的出口貿易虛擬水與該地區進口貿易虛擬水的差值，計算公式如下：

當BEET為正值，說明所研究區域是一個虛擬水凈出口地（虛擬水凈生產者），反之則為虛擬水凈進口地（虛擬水凈消費者）。

（二）研究范圍

“一帶一路”是全球開放性區域合作倡議，因此，在界定“一帶一路”沿線國家時，并沒有具體的空間局限。本研究主要基于歐盟WIOD數據庫，建立了“一帶一路”國家及區域分部門的環境數據庫，包括中國周邊14個典型國家和中國30個省份及直轄市。在中國內部，根據《推動共建絲綢之路經濟帶和21世紀海上絲綢之路的愿景與行動》提出的經濟走廊及“21世紀海上絲綢之路”路線，將中國30個省份及直轄市劃分為五大區域。具體的研究范圍和分類，如表1所示。

表1 “一帶一路”沿線典型研究范圍

（三）數據來源

本研究中，水資源利用采用耗水量（即綠水和藍水，不包括灰水）的概念，主要從農業、工業、建筑業、服務業、居民生活五個方面分別進行推算，其中農業部門的綠水和藍水主要依據農作物和畜產品的產量及耗水系數進行推算，其中農作物和畜產品的產量數據分別來自《中國農業年鑒2011》《中國統計年鑒2011》，中國分地區分農作物類型，分畜產品類型的綠水足跡、藍水足跡系數參見文獻[11,12]。

工業分行業耗水量主要依據取水量與廢水量差值進行推算，分行業的取水結構主要參考第二次全國經濟普查《中國經濟普查年鑒2008（能源卷）》。2010年全國各工業行業廢水排放量數據，主要來自《中國環境統計年鑒2011》。建筑業和服務業耗水量數據主要根據《中國水資源公報》取水量數據及文獻中的耗水強度進行推算[13]。

四、中國與“一帶一路”沿線典型國家進出口貿易虛擬水的測算及結構分析

（一）總體規模

基于上述模型和數據，首先對中國與“一帶一路”沿線典型國家進出口貿易中的虛擬水總體規模進行評估。2010年，中國生產并向“一帶一路”沿線典型國家出口的商品中虛擬水達到17 879.18 Mt（百萬噸），占中國總出口虛擬水（128 620.72 Mt）的約14%，俄羅斯和韓國是中國虛擬水的主要出口國家；沿線典型國家生產并由中國進口的商品中虛擬水達到24 210.33 Mt，占中國總進口虛擬水（214 841.30 Mt）的約11%，印度和印度尼西亞是中國虛擬水的主要進口國。

在虛擬水平衡方面，總體來說，中國是虛擬水凈進口國，并且對“一帶一路”沿線典型國家總體也是虛擬水凈進口國家，意味著中國在進行國際貿易時，國內生產消耗水資源小于消費隱含的虛擬水資源，屬于虛擬水的“國內消費、國外承擔”模式。但是相對韓國和中東歐國家，中國是虛擬水凈出口國，由于出口的商品由中國國內生產并消耗相應的水資源，進口商品則由來源國國內生產并消耗相應的水資源，這意味著，中國在與韓國和中東歐進行貿易時，國內生產耗水量大于消費隱含的耗水量，屬于虛擬水的“國內承擔、國外消費”模式。

（二）區域結構

中國西北地區、東北地區、西南地區、沿海地區、內陸地區五大區域與“一帶一路”沿線典型國家的進出口貿易虛擬水結構如圖1所示。由圖1可見，沿海、內陸、東北、西北及西南地區的國內外出口貿易虛擬水依次減少，其中，出口到國內區域的虛擬水的比例分別占該區域總國內外出口虛擬水的44%、75%、75%、75%、79%，出口到“一帶一路”沿線典型國家的虛擬水比例分別占該區域總國內外出口虛擬水的8%、3%、4%、4%、3%，其中沿海地區是西北、東北、內陸、西南地區虛擬水的主要國內出口地區，東北地區是沿海地區虛擬水的主要國內出口地區，俄羅斯和韓國是國內區域虛擬水的主要出口國家。

表2 中國對“一帶一路”沿線典型國家貿易虛擬水的總體規模 Mt

圖1 中國五大地區的國內外貿易虛擬水的區域結構

沿海、內陸、東北、西北及西南地區的國內外進口貿易虛擬水依次減少，水資源轉移的結構并不平衡。其中，由國內區域進口的虛擬水比例分別占該區域總國內外進口虛擬水的57%、45%、53%、69%、60%，由“一帶一路”沿線典型國家進口的虛擬水比例分別占該區域總國內外出口虛擬水的5%、6%、5%、4%、4%，其中內陸地區是西北、東北和西南地區主要的虛擬水國內進口區域，東北地區是沿海和內陸地區的主要虛擬水國內進口區域，印度是國內每個區域主要的虛擬水進口國家。

在虛擬水平衡方面，整體上來說，內陸、東北、西南地區屬于虛擬水凈出口地區，這說明這些地區在與國內外區域進行貿易時，本地生產水資源消耗量大于消費隱含的水資源消耗量，屬于虛擬水的“本地承擔、外地消費”模式，沿海地區是最大的虛擬水凈出口地區；西北地區和沿海地區是虛擬水凈進口地區，屬于虛擬水的“本地消費、外地承擔”模式，西北地區最大的虛擬水凈進口地區是內陸地區，沿海地區最大的虛擬水凈進口地區是東北地區。值得注意的是，整體上，在中國的五大區域，相對“一帶一路”沿線典型國家來說，都屬于虛擬水凈進口地區。

（三）產業結構分析

表3列出了中國對“一帶一路”沿線典型國家貿易虛擬水的行業結構。其中，農林牧漁業的出口虛擬水達到總出口虛擬水的87.87%，而進口僅為5.52%，是最大的虛擬水凈出口行業，俄羅斯和韓國是該行業主要的虛擬水出口國家。食品及煙草行業、建筑業、其他服務業是位于前三的虛擬水進口行業，凈出口虛擬水分別為-8017.10 Mt、-3092.80 Mt、-2626.42 Mt，行業虛擬水進口量占總進口虛擬水比例分別為33.16%、12.87%和10.90%，而相應的行業出口虛擬水不足1%，印度是食品部門和其他服務業的虛擬水凈進口國家，俄羅斯是建筑行業的虛擬水凈進口國家（見圖2）。

表3 中國對“一帶一路”沿線典型國家的貿易虛擬水行業結構 Mt

五、結論與政策啟示

（一）結論

總體來說，中國在與“一帶一路”沿線典型國家進行貿易時，國內生產耗水量小于國內消費虛擬水，屬于虛擬水的“國內消費、國外承擔”模式，是虛擬水凈進口國，“一帶一路”倡議對中國水資源安全結構起到了一定的補充作用。

從虛擬水最主要的來源地及目的地來看，俄羅斯和韓國是中國的主要虛擬水出口國，印度和印度尼西亞是中國的主要虛擬水進口國。但是相對韓國和中東歐國家，中國是虛擬水凈出口國，屬于虛擬水的“國內承擔、國外消費”模式。在中國內部各大區域與“一帶一路”沿線典型國家進行貿易時，整體上屬于虛擬水凈進口地區。但是中國五大區域除沿海地區外，相對韓國、中東歐屬于虛擬水凈出口地區，屬于虛擬水的“本地承擔、外地消費”模式。

中國沿海、內陸、東北、西北及西南地區的國內外出口貿易虛擬水依次減少，44%～79%的出口虛擬水主要流入到國內區域，其中沿海和東北地區是虛擬水主要流入地，3%～8%的出口虛擬水流入到“一帶一路”沿線典型國家，韓國和俄羅斯是主要虛擬水出口國。57%～69%的進口虛擬水來自國內區域，內陸和東北地區是虛擬水主要進口地區，印度是主要虛擬水進口國。

在貿易虛擬水行業結構中，農林牧漁業是最大的虛擬水凈出口部門，俄羅斯和韓國是該部門主要的虛擬水出口國家。食品及煙草行業、建筑業、其他服務業是位于前三的虛擬水凈進口部門，印度是食品及煙草行業和其他服務業的虛擬水凈進口國，俄羅斯是建筑部門的虛擬水凈進口國。對上述行業的水資源管理需要進一步加強，重視其波動情況，保障我國水資源安全。

圖2 中國對“一帶一路”沿線典型國家或地區的進出口貿易虛擬水產業結構

（二）政策啟示

張曉宇等[14]發現虛擬水主要由發展中經濟體流向發達經濟體，國際貿易和分工的現狀導致發達工業化國家對以中國為代表的新興經濟體水資源占用，將進一步加劇新興經濟體水資源短缺的現狀。而中國在與“一帶一路”沿線典型國家進行貿易時，整體來看，屬于虛擬水凈進口國，因此，深化“一帶一路”倡議貿易合作對于我國水資源安全配置至關重要。在推進“一帶一路”倡議的過程中，應注重與沿線國家積極溝通，加強在生態環保方面的合作，消除誤解，增進互信，實現“一帶一路”協同節水的管理目標。

相對韓國和中東歐國家，中國是虛擬水凈出口國。由于農林牧漁業是最大的虛擬水凈出口部門，食品及煙草行業、建筑業、其他服務業是位于前三的虛擬水凈進口部門，意味著中國在“一帶一路”貿易過程中將繼續獲得貿易虛擬水的受益，因此，應加強與食品及煙草行業、建筑業、其他服務業等虛擬水凈進口部門的合作，促進中國在“一帶一路”生產網絡中產業結構的升級。