张敦强
摘 要 虚拟水战略对于保障我国水安全、粮食安全和可持续发展具有重要的理论和现实意义。应用虚拟水相关的理论和方法，计算了我国主要农畜产品的虚拟水含量，分析了我国1995～1999年进口和出口的虚拟水总量，分析了虚拟水贸易在中国的作用及影响。提出我国在立足粮食基本自给的同时，应该实施虚拟水贸易战略，适当进口小麦和大豆等粮食，出口肉类、水果和棉花；加强国内各地区之间的虚拟水贸易，如减少华北地区冬小麦播种面积，缓解华北地区水资源压力，保障我国的水与食物安全及可持续发展。
关键词 虚拟水 水安全 食物安全 水管理
一、“虚拟水”的概念
在水资源短缺国家或地区，不应当使用稀缺的水资源生产需要的全部食物，而是通过国际市场贸易进口一部分耗水多的粮食，实现粮食安全。英国伦敦大学托尼·艾兰(Tony·Allan)教授把这种内含于粮食和其他农产品的水，称为“虚拟水”。其数量相当于生产农产品时消耗的水量。比如，生产lkg小麦，需要消耗1t水，那么进口1t即1000kg粮食，就意味着进口了1000t的水。它以非常密集、超过1000倍的浓缩“虚拟”形式进口水。因此，虚拟水是一个重要的概念。首先，它将水资源与粮食生产联系在一起，强调生产粮食的水不仅来自于淡水资源，也来自于不饱和土壤水。其次，它是一个扩展的概念，通过贸易，把水资源丰富国家粮食的可利用性与缺水国家水赤字改善联系在一起。
在我国，农业是最大的用水部门，用水占总用水量的69％。2000年全国5500亿m3总用水量中，约3800亿m3用于农业。日益严重的水资源短缺和农业的大量用水给我们提出了一个问题，即在缺水地区，是否需要在本地区生产所需要的全部农产品，能否从丰水地区调入耗水量大的农产品?考虑到水作为大宗产品，远距离调水的高昂成本及其对环境带来的影响，“虚拟水”(内含于耗水产品)的国际贸易对于解决水与食物安全，缓解水资源紧张，或许是一种明智的战略选择。
二、“虚拟水”的计算方法
1．计算农作物的单位产品“虚拟水”含量
可以通过每公顷的作物水需求除以每公顷的作物产量计算出来。其计算公式为：
单位产品虚拟水含量(VWC)二作物水需求(CWR)／作物产量(CY)
作物水需求(CWR)可以通过联合国粮农组织(FAO)作物水需求模型(Cropwat Model,1992)计算出来，然后根据FAO统计数据库的平均作物产量，即可计算单位产品的虚拟水含量。
2．畜产品的单位产品“虚拟水”含量
单位动物产品的虚拟水含量，是生产单位的动物产品所消耗的水量。它包括三部分，即：牲畜饲草料生产用水，牲畜饮用水，畜产品加工用水。其中，牲畜饲草料生产用水是最大的水需求。
比如，牛奶的虚拟水含量，据FAo奶牛专家的计算，lkg牛奶需要4.5kg新鲜青草，0.5kg精饲料，而lkg新鲜青草，需要0.28m3水，lkg麦麸需要0.3m3水。因此，生产lkg牛奶的水需求：
食物牲畜饲草料生产用水：4.5x0.28+0.5x0.3=1.41m3；
奶牛饮用水需求：O.03m3；
牛奶加工用水需求：O.003m3；
合计生产lkg牛奶的虚拟水含量是1.45m3。
3．“虚拟水”流向的计算
虚拟水流向可以通过进口和出口的产品总量乘以单位产品虚拟水含量得出。
4．分析农产品的水分生产率、寻求水的高效配置
水是经济和社会发展所必需的特殊商品。虚拟水作为农艺和经济的概念，强调水是生产的关键要素之一，作为农艺要素，是指动植物生产需要一定数量的水，作为经济要素，水也有机会成本，它是水用于生产其他作物或者用于城市、工业或娱乐活动的价值。特别是经济全球化，考虑国际贸易的时候，我们应该强调经济比较优势，探索进口或出口其他农产品，改变水和食物的价格政策，实现水的高效配置，促进经济增长，改善居民生活质量。
三、我国“虚拟水”贸易分析及其作用
1．主要农畜产品的“虚拟水”含量
Hoekstra和Hung运用上述方法对包括中国在内的世界各国的农产品的虚拟水含量进行了计算，但他们所运用的气象数据都是采用各个国家首都的数据。我国有许多作物的产地，与北京的气象数据差异较大，因此，本研究对这些作物，采用作物主产区的气象数据和中国国家统计局的统计数据，计算了10种主要农产品的虚拟水含量。
从计算结果可知，我国主要农产品的虚拟水含量，每公斤小麦的虚拟水含量为1.4t，每公斤玉米的虚拟水含量为1t，每公斤稻米的虚拟水含量为2t，每公斤大豆的虚拟水含量为3.2t。其他作物的每公斤产品的虚拟水含量在0.1h(大白菜)～3.5t(大豆)之间。在计算中发现，冬季生长的作物，如冬小麦，需要大量的灌溉用水，而夏季生长的作物，如玉米、香蕉，利用更多的是有效降雨。
对主要畜产品的虚拟水含量，本研究也进行了计算：lkg猪肉的虚拟水为3.7t，1LG牛肉的虚拟水为20t，lkg羊肉的虚拟水为19t。1kg牛奶、鸡蛋和禽肉的虚拟水含量分别为1.4t、2.9t和3.5t。
2．我国农产品的“虚拟水”总量
1999年我国主要农产品的虚拟水总量在13880亿m3，其中3870亿m3是来自于灌溉用水，10010亿m3来自于有效降雨，这意味着我国农畜产品用水68％来自于有效降雨，32％来自于灌溉用水。这一结果，与我国1999年水资源统计公报的统计数字，农业用水总量在3800亿m3左右大体相同。
3．我国进口、出口“虚拟水”总量
1995～1999年，我国通过进口农产品和畜产品，相当于5年进口了1710亿m3虚拟水，平均每年进口343亿m3虚拟水资源。其中，89％来自于农产品，11％来自于畜产品。农产品中，主要是小麦、大豆、大麦和水稻，占进口虚拟水总量的80％。表明我国最需要的产品是小麦、大豆、大麦和稻米。就进口的虚拟水总量而言，中国还不及日本的一半，日本平均每年进口虚拟水总量达744亿m3，日本进口大量的玉米、牛肉、小麦和大豆，多数是为肉食的需要。
我国进口的虚拟水，主要来自6个国家：美国的大豆、小麦、玉米和牛及其制品，加拿大的小麦，泰国的稻米，澳大利亚的大麦、小麦、羊及其制品。
1995-1999年，我国通过出口农产品和畜产品，出口了840亿m3虚拟水，相当于平均每年出口170亿m3虚拟水，其中71％是农产品，29％是畜产品。出口农畜产品中，主要是玉米、花生、牛肉及其他肉制品。
我国出口虚拟水，主要国家或地区及其产品是：向朝鲜出口玉米、稻米和牛及其皮革制品，向日本出口大豆、玉米和禽肉，向马来西亚出口玉米，向印度尼西亚出口稻米和玉米，向俄罗斯出口牛肉和稻米。
4．我国“虚拟水”和实体水的平衡
1995-1999年，我国进口的虚拟水超过出口量，是一个虚拟水净进口国。这5年中，共进口1710亿m3虚拟水，出口840亿m3，净进口870亿m3虚拟水，枢当于每年净进口174亿m3虚拟水。
一个国家所消耗的水资源量，实际上是本国的水资源消耗量，加上净进口的虚拟水总量。根据1999年中国水资源公报，我国该年总用水量为5590亿m3，加上174亿m3虚拟水，人均年实际用水量为457m3。在消耗的水资源总量中，进口的比例占1.6％，自给的程度占98.4％。
5．“虚拟水”贸易的作用
中东及北非国家是世界上水资源非常短缺的地区，在最近几十年他们通过进口水密集产品，成功地解决了水与食物短缺的问题。我国在农畜产品贸易中，每年净进口了一定量的虚拟水，也在一定程度上减轻了水资源的压力。但我国由于巨大的人口数量，不可能像中东国家那样，粮食依赖进口。1995～1999年，我国粮食的产量大体在4.5亿～5亿t之间，粮食基本自给。每年世界粮食贸易总量在3.5亿～4.1亿to因此，我国的粮食不可能完全依靠国际市场。
即使这样，虚拟水贸易对于减轻水资源压力，促进经济增长，仍然有巨大作用，主要包括三个方面。
首先，我国和其他国家之间的农产品贸易数额巨大，1995～1999年我国进出口的粮食占世界粮食贸易总量的10％，净进口的虚拟水达174亿m3，相当于减轻了174亿m3的水资源压力。我国可以运用资源优势，出口耗水较少、耗劳动力较多、产量和产值较高的产品，比如玉米、棉花、苹果、梨等，我国稻米单产高于世界平均水平，这些都是我国的优势产品，可加大出口量。而耗水密集的产品，如豆类和小麦，不是我国的优势，可以多进 口这类产品。当国际粮食市场价格低于国内价格时，可以考虑进口一部分粮食，其作用是显而易见的。
其次，我国国内地区之间的虚拟水贸易，对于促进我国水与食物的安全也有很大帮助。由于各地差异较大，各地也有相应的优势产品，为便于分析，这里把我国划分为东北、西北、华北、西南、东南和华中6个地区，北方地区(东北、西北和华北)人均0.14hm2耕地，但是人均水资源只有790m3，而南方地区(东南、华南和西南)入均耕地只有0.08hm2，人均水资源3300m3，北方地区在满足经济发展、城市化和环境保护的前提下，想供应足够的水用于大面积的耕地是非常困难的，由此而实施了南水北调。南水北调的单方水的成本是较大的，如果从南方调lm3的水的成本超过1元人民币，则生产小麦或玉米的成本将远远高于市场行情，生产者和消费者都难以接受。因此，用南水北调的水来发展北方地区的粮食，在经济上是难于运行的。而在国内通过生产优势产品，进行虚拟水的贸易，则成本可大大降低，在经济和环境上都是有利的。
第三，虚拟水贸易和虚拟水战略还可以促进我国的经济增长，改善居民生活质量。在国家经济发展中，把水和土地、劳力、资本同时考虑。比如，劳动力丰富，而水短缺，就应该生产劳动密集型、耗水较少的产品，棉花就是这样的产品，种棉花将改善农民的收入。评估进口或者出口虚拟水的作用，要把水的机会成本考虑进去，它可以促进经济增长，增加农民收入。当我们把农产品的价格和虚拟水含量一起考虑，即计算各种主要农产品的水分生产率，就会发现，我们应该大力生产羊肉、牛肉、牛奶、鸡、猪肉等动物产品，苹果、梨、柑橘、橙子等水果，以及棉花。因为这些产品的水分生产率，即单位耗水量有较高的经济价值，在国际市场上有明显的经济优势。另外，这些产品大量利用天然雨水，相对于其他作物，消耗较少的灌溉用水。
四、结论与建议
①1995～1999年，我国平均每年从国际市场净进口虚拟水170亿m3，相当于进口了170亿m3的水资源。5年间，平均每年进口的粮食(主要是小麦、大麦和大豆等)在2000万t左右，相当于进口虚拟水总量340亿m3，平均每年出口的粮食(主要是玉米、稻米等)为800万t左右，相当于出口虚拟水总量170亿m3。进口的虚拟水中，89％是农产品，11％是畜产品，出口的虚拟水中，71％是农产品，29％是畜产品。表明农产品仍然是我国的主要贸易产品。
②为保障粮食安全，我国粮食在基本依靠自给的同时，应该实施虚拟水战略。为保障粮食基本自给，我国未来需要增加一定的灌溉面积，由于水资源紧张，发展农业高效用水是必由之路。与此同时，虚拟水贸易可以成为我国缓解水资源短缺的有效手段，比如每年进口2000万～3500万t粮食，如小麦和大豆，约占我国粮食消费总量的5％，相当于进口200亿～350亿m3的水资源。
③国内各地区之间的虚拟水战略，对于缓解我国水资源压力，保障粮食安全，也是一项新的战略途径。华北地区生产了我国一半多的小麦总量，超过5000万t，在虚拟水的计算中发现，由于冬小麦在3～5月份需要大量的用水，而这一季节华北地区普遍干旱，需要较多的灌溉用水，利用的有效降雨较少。因此，在华北地区，减少冬小麦的播种面积，减少1000万t小麦产量，意味着减少100亿m3的农业灌溉用水，这是减轻华北地区水资源压力的有效途径。
④根据农畜产品的水分生产率和天然雨水的有效利用，我国应该鼓励生产羊肉、牛肉、牛奶、禽类、猪肉、苹果、梨、橙和棉花，因为这些产品的水分生产率，即单位水的经济价值较高，并利用大量的天然降雨，这是优化配置水资源、提高水资源利用效率的重要途径。
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(作者单位：水利部农村水利司)
责任编辑 李计初