基于投入產(chǎn)出方法的中國(guó)居民虛擬水消費(fèi)研究

袁野 胡聃

(中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心城市與區(qū)域生態(tài)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100085)

水資源是人類賴以生存的最基本的自然資源。伴隨著全球經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人類對(duì)水資源的需求也逐漸加劇，缺水問(wèn)題日益嚴(yán)重。而中國(guó)是水資源相對(duì)比較匱乏的國(guó)家，水資源的地域分布也極不平衡，局部地區(qū)乃至全國(guó)出現(xiàn)了不同程度的水資源短缺困境［1］。為了尋求克服地區(qū)水資源問(wèn)題的合適途徑，國(guó)內(nèi)外學(xué)者提出了一系列有價(jià)值的理論。Tony Allan提出的虛擬水理論就是其中之一。虛擬水是指在生產(chǎn)商品和服務(wù)過(guò)程中所消耗的水資源量［2－3］。虛擬水不是實(shí)物形態(tài)的水，而是以虛擬的形式隱含在產(chǎn)品中，又稱為“嵌入水”或“外來(lái)水”［4］。目前已有研究主要關(guān)注兩個(gè)方面:一是各種產(chǎn)品虛擬水的定量計(jì)算;二是國(guó)家或地區(qū)的食品安全及虛擬水戰(zhàn)略研究［5－8］。居民日常生活中消耗的水資源主要包括兩部分:一是實(shí)物形態(tài)的水，即日常的飲用、清潔等直接用水;二是在使用商品或服務(wù)過(guò)程中間接消耗的隱含在商品或服務(wù)中的虛擬水，稱為居民的虛擬水消費(fèi)量。居民通過(guò)使用商品或服務(wù)消耗的虛擬水量遠(yuǎn)大于居民直接對(duì)實(shí)物形態(tài)的水的消耗［9］。因此，定量研究居民日常消費(fèi)中隱含的虛擬水，通過(guò)科學(xué)化制定消費(fèi)措施減少居民虛擬水消費(fèi)量，對(duì)于促進(jìn)水資源的可持續(xù)利用具有一定意義。本文借助投入產(chǎn)出方法，計(jì)算了2002年全國(guó)各省城鄉(xiāng)居民的人均虛擬水消費(fèi)量以及單位消費(fèi)包含的虛擬水量，分析省際間及城鄉(xiāng)間的差距及其形成的深層次原因，并嘗試提出可行性建議。

1 研究方法與數(shù)據(jù)來(lái)源

1．1 投入產(chǎn)出分析

投入產(chǎn)出分析由美國(guó)經(jīng)濟(jì)學(xué)家列昂惕夫(W．Leontief)于1936年提出，并編制了第一個(gè)投入產(chǎn)出表—美國(guó)1919年投入產(chǎn)出表。從上世紀(jì)70年代開(kāi)始，投入產(chǎn)出分析逐漸被引入資源環(huán)境領(lǐng)域，主要用來(lái)分析與經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)活動(dòng)相關(guān)的資源環(huán)境問(wèn)題。其中一個(gè)重要應(yīng)用是核算最終使用產(chǎn)品在其生產(chǎn)過(guò)程中的完全資源消耗和環(huán)境排放量。例如，Machado等人分析了巴西進(jìn)出口中隱含的能源和碳排放，Lenzen則利用投入產(chǎn)出方法分析了澳大利亞居民消費(fèi)中隱含的能源消耗和溫室氣體排放［10－11］。本研究采用投入產(chǎn)出方法分析中國(guó)各省用于居民消費(fèi)的商品中隱含的新鮮水量，即虛擬水量。

在投入產(chǎn)出分析中，產(chǎn)品平衡公式是投入產(chǎn)出表最基本的平衡等式，即部門總產(chǎn)出等于中間使用與最終使用之和，用矩陣形式表示為:

其中，X是各部門總產(chǎn)出向量;Y是各部門產(chǎn)品的最終使用量，居民消費(fèi)即是其中一部分;A是直接消耗系數(shù)矩陣。經(jīng)過(guò)矩陣運(yùn)算，即成為:

式(2)建立了經(jīng)濟(jì)體總量與最終使用量之間的關(guān)系，使得計(jì)算為生產(chǎn)居民消費(fèi)品引發(fā)的經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)總量成為可能。根據(jù)分部門新鮮水消耗數(shù)據(jù)，可以計(jì)算出各部門的水消耗系數(shù)，即單位產(chǎn)值所消耗的新鮮水量，用F表示。水耗系數(shù)F與為生產(chǎn)居民消費(fèi)商品所引發(fā)的全部經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)量X的乘積即為居民消費(fèi)中所包含的完全新鮮水消耗量，即虛擬水量，用W表示，得到下式:

式(3)中，W是指在消費(fèi)品Y的生產(chǎn)過(guò)程中各部門直接和間接消耗新鮮水量的總和，是經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)邊界內(nèi)對(duì)水資源的完全消耗量。在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門之間，各種產(chǎn)品在生產(chǎn)過(guò)程中除有直接的生產(chǎn)聯(lián)系外，還有間接聯(lián)系，這使各種產(chǎn)品間的相互消耗除了直接消耗外，還有間接消耗。產(chǎn)品生產(chǎn)對(duì)水資源的直接消耗和無(wú)數(shù)次間接消耗之和，就構(gòu)成了產(chǎn)品生產(chǎn)對(duì)水資源的完全消耗。從產(chǎn)品視角來(lái)看，就是產(chǎn)品中隱含的真實(shí)的虛擬水量。

1．2 數(shù)據(jù)來(lái)源及處理

本研究中耗水指標(biāo)采用新鮮用水量，這主要因?yàn)橄啾扔谟盟偭浚迈r用水量更能反應(yīng)各部門對(duì)水資源的真正消耗量。數(shù)據(jù)來(lái)源方面，農(nóng)業(yè)部門采用2002年水資源公報(bào)中農(nóng)業(yè)用水量;工業(yè)部門采用中國(guó)環(huán)境年鑒2003中的工業(yè)分行業(yè)新鮮用水量;第三產(chǎn)業(yè)部門采用中國(guó)投入產(chǎn)出學(xué)會(huì)課題組根據(jù)1999年中國(guó)水利投入產(chǎn)出表推算的2002年分部門新鮮用水量數(shù)據(jù)［12］。

投入產(chǎn)出表方面，考慮到商品的全國(guó)流通性，本研究采用2002年中國(guó)投入產(chǎn)出表。該表將國(guó)民經(jīng)濟(jì)劃分成42部門，這與水耗統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的行業(yè)分類不盡相同。為了方便綜合分析各種統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，本研究根據(jù)各種統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)行業(yè)分類的共同特征，以數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換簡(jiǎn)單易行為原則，將原投入產(chǎn)出表合并為33個(gè)部門，包括農(nóng)業(yè)部門1個(gè)，工業(yè)部門22個(gè)，第三產(chǎn)業(yè)部門10個(gè)。具體劃分成:①農(nóng)林牧漁業(yè);②煤炭開(kāi)采和洗選業(yè);③石油和天然氣開(kāi)采業(yè);④金屬礦采選業(yè);⑤非金屬礦采選業(yè);⑥食品制造及煙草加工業(yè);⑦紡織業(yè);⑧服裝皮革羽絨及其制品業(yè);⑨木材加工及家具制造業(yè);⑩造紙印刷及文教用品制造業(yè);?石油加工、煉焦及核燃料加工業(yè);?化學(xué)工業(yè);?非金屬礦物制品業(yè);?金屬冶煉及壓延加工業(yè);?金屬制品業(yè);?通用、專用設(shè)備制造業(yè);?交通運(yùn)輸設(shè)備制造業(yè);?電氣、機(jī)械及器材制造業(yè);?通信設(shè)備、計(jì)算機(jī)及其他電子設(shè)備制造業(yè);?電力、熱力的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè);?燃?xì)馍a(chǎn)和供應(yīng)業(yè);?水的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè);?其他工業(yè);?交通運(yùn)輸及倉(cāng)儲(chǔ)業(yè);?郵電業(yè)及信息服務(wù)軟件業(yè);?商業(yè);?住宿和餐飲業(yè);?旅游業(yè);?金融保險(xiǎn)業(yè);?房地產(chǎn)業(yè);?教育衛(wèi)生體育文化娛樂(lè)及社會(huì)福利業(yè);?科學(xué)研究事業(yè);?其他服務(wù)業(yè)。

各省分部門的居民消費(fèi)量采用《2002年中國(guó)地區(qū)投入產(chǎn)出表》中各地區(qū)的居民消費(fèi)向量數(shù)據(jù)。由于各地區(qū)消費(fèi)量總和與全國(guó)消費(fèi)總量有出入，本研究采用全國(guó)消費(fèi)總量按比例對(duì)各地區(qū)消費(fèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，以使各地區(qū)消費(fèi)量總和與全國(guó)消費(fèi)總量保持一致。由于西藏地區(qū)人口與經(jīng)濟(jì)規(guī)模較小，沒(méi)有參與編制投入產(chǎn)出表，本研究沒(méi)有對(duì)西藏地區(qū)進(jìn)行分析。人口數(shù)據(jù)方面，全國(guó)城鄉(xiāng)人口數(shù)量從《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒2003》中獲得，分地區(qū)城鄉(xiāng)人口數(shù)據(jù)則來(lái)源于各地區(qū)2003年統(tǒng)計(jì)年鑒。

2 結(jié)果分析

圖1 2002年中國(guó)各省人均虛擬水消費(fèi)量

2．1 中國(guó)各省居民的虛擬水消費(fèi)量

從量上來(lái)說(shuō)，人均虛擬水消費(fèi)量的地區(qū)差異相對(duì)較大(見(jiàn)圖1)。2002年人均虛擬水消費(fèi)量最高為上海市，達(dá)到648 t/人，相比于最低的河南省119 t/人，約是其5．4倍。同期全國(guó)平均人均虛擬水消費(fèi)量為237 t/人。上海、廣東、北京、內(nèi)蒙古等11個(gè)省份高于全國(guó)水平，而湖北、湖南、吉林、山東等19個(gè)省份在全國(guó)水平之下。與人均消費(fèi)水平進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)，人均虛擬水消費(fèi)量和人均消費(fèi)水平的地域分布格局總體保持一致，但有小幅度的波動(dòng)。這說(shuō)明虛擬水的消費(fèi)量主要是由消費(fèi)水平?jīng)Q定的。人均虛擬水消費(fèi)量居前三位的上海、廣東、北京都是較發(fā)達(dá)地區(qū)，居民生活水平高，消費(fèi)了更多的產(chǎn)品，因此，其虛擬水消費(fèi)量較大。東北地區(qū)、東南地區(qū)也相對(duì)發(fā)達(dá)，而西北地區(qū)、西南地區(qū)相對(duì)欠發(fā)達(dá)，比如貴州、甘肅、陜西、河南等省份的人均消費(fèi)水平偏低，導(dǎo)致其人均虛擬水消費(fèi)量也相對(duì)偏低。除消費(fèi)水平外，消費(fèi)結(jié)構(gòu)也是影響居民虛擬水消費(fèi)量的重要因素。即使在相同消費(fèi)水平下，由于各地居民消費(fèi)結(jié)構(gòu)不盡相同，虛擬水消費(fèi)量也相應(yīng)會(huì)出現(xiàn)差異。因此，消費(fèi)結(jié)構(gòu)的不同是造成虛擬水消費(fèi)量和消費(fèi)水平分布規(guī)律出現(xiàn)波動(dòng)的深層次原因。

各地區(qū)居民單位消費(fèi)隱含的虛擬水量也存在較大差異。2002年單位消費(fèi)虛擬水含量最高為內(nèi)蒙古地區(qū)，達(dá)到1 025 t/萬(wàn)元，相比于最低的天津市527 t/萬(wàn)元，大約是其2倍。同期全國(guó)平均的單位消費(fèi)虛擬水含量為732 t/萬(wàn)元，內(nèi)蒙古、貴州、云南等16個(gè)省份高于全國(guó)水平，而天津、北京、新疆、上海等14個(gè)省份低于全國(guó)水平。這種地區(qū)差異是由地區(qū)間消費(fèi)結(jié)構(gòu)的不同造成的。以單位消費(fèi)虛擬水含量最高和最低的兩個(gè)地區(qū)，內(nèi)蒙古和天津?yàn)槔瑑?nèi)蒙古三次產(chǎn)業(yè)的消費(fèi)結(jié)構(gòu)為39．9:33．7:26．4，而天津市為9．1:29．8:61．1?？梢钥闯觯瑑?nèi)蒙古對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的消費(fèi)比例遠(yuǎn)高于天津，而對(duì)第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品的消費(fèi)比例卻遠(yuǎn)低于天津。三個(gè)產(chǎn)業(yè)部門中，農(nóng)產(chǎn)品的虛擬水含量最大(2436．82t/萬(wàn)元)，工業(yè)產(chǎn)品次之(156．08t/萬(wàn)元)，第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品最小(74．78t/萬(wàn)元)。這就造成內(nèi)蒙古地區(qū)單位消費(fèi)的虛擬水含量遠(yuǎn)高于天津市。因此，消費(fèi)結(jié)構(gòu)的不同是造成單位消費(fèi)虛擬水含量地區(qū)差異的根本原因。

2．2 中國(guó)各省居民虛擬水消費(fèi)量的城鄉(xiāng)差異

居民虛擬水消費(fèi)量不僅在地區(qū)間存在差異，城鄉(xiāng)差異也非常顯著，并且各地區(qū)間城鄉(xiāng)差異也呈現(xiàn)不同的形態(tài)(見(jiàn)圖2)。2002年城鎮(zhèn)人均虛擬水消費(fèi)量最高的是廣東省，達(dá)到715t/人，相比于最低的貴州省199t/人，約是其3．6倍。同期全國(guó)水平為380t/人。農(nóng)村人均虛擬水消費(fèi)量最高的是上海459t/人，是最低省份新疆70t/人的6．6倍。同期全國(guó)水平為148t/人。城鄉(xiāng)居民虛擬水消費(fèi)比例方面，2002年全國(guó)城鎮(zhèn)人均虛擬水消費(fèi)量是農(nóng)村的2．6倍，其中新疆、甘肅、山西等13個(gè)省份高于全國(guó)平均比例，而

圖2 2002年中國(guó)各省城鄉(xiāng)人均虛擬水消費(fèi)量

3 結(jié)論與討論

從本研究的結(jié)果我們可以得出，中國(guó)居民人均虛擬水消費(fèi)省際間及城鄉(xiāng)間都存在著較大差距，基本上是發(fā)達(dá)地區(qū)高于欠發(fā)達(dá)地區(qū)，城鎮(zhèn)高于農(nóng)村。這種差距主要是由消費(fèi)水平的差異造成的。同時(shí)，省際間及城鄉(xiāng)間單位消費(fèi)包含的虛擬水量也有所差異，但這種差異比人均虛擬水消費(fèi)量的差異較為緩和。基本是欠發(fā)達(dá)地區(qū)單位消費(fèi)的虛擬福建、吉林、上海、浙江等其余17個(gè)省份低于全國(guó)水平。各地區(qū)中，城鄉(xiāng)比例最大的是新疆，達(dá)到了4．9。這種城鄉(xiāng)差異主要是由消費(fèi)水平的城鄉(xiāng)差異較大造成的。另外，城鄉(xiāng)消費(fèi)結(jié)構(gòu)的不同也是影響虛擬水消費(fèi)量城鄉(xiāng)差異的重要因素。

與人均虛擬水消費(fèi)量城鄉(xiāng)差異恰好相反，單位消費(fèi)虛擬水含量方面，多數(shù)地區(qū)呈現(xiàn)農(nóng)村大于城鎮(zhèn)的現(xiàn)象(見(jiàn)圖3)。2002年全國(guó)單位消費(fèi)虛擬水含量城鄉(xiāng)比為0．71，除天津、吉林、上海和山東4個(gè)地區(qū)外，其余26個(gè)省份均呈現(xiàn)出農(nóng)村大于城鎮(zhèn)的現(xiàn)象。在以上研究中得出，消費(fèi)結(jié)構(gòu)是影響單位消費(fèi)虛擬水含量的決定因素。所以，這種單位消費(fèi)虛擬水含量的城鄉(xiāng)差異現(xiàn)象是由城鄉(xiāng)消費(fèi)結(jié)構(gòu)的不同引起的。以城鄉(xiāng)差異最大的貴州省為例。用三次產(chǎn)業(yè)劃分法，貴州農(nóng)村居民的消費(fèi)結(jié)構(gòu)為 58．5:21．2:20．3，而城鎮(zhèn)居民的消費(fèi)結(jié)構(gòu)為13．5:36．2:50．3?？梢钥闯?，農(nóng)村居民對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的消費(fèi)比例遠(yuǎn)高于城鎮(zhèn)居民，而對(duì)第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品的消費(fèi)比例確遠(yuǎn)低于城鎮(zhèn)居民。三個(gè)產(chǎn)業(yè)部門中，農(nóng)產(chǎn)品的虛擬水含量最大，工業(yè)產(chǎn)品次之，第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品最小。這就造成農(nóng)村居民單位消費(fèi)的虛擬水含量高于城鎮(zhèn)居民。因此，消費(fèi)結(jié)構(gòu)的城鄉(xiāng)差異是造成單位消費(fèi)虛擬水含量城鄉(xiāng)差異的根本原因。水含量高于發(fā)達(dá)地區(qū)，農(nóng)村高于城鎮(zhèn)。造成這種差異的主要原因是消費(fèi)結(jié)構(gòu)的不同，欠發(fā)達(dá)地區(qū)和農(nóng)村居民更傾向于消費(fèi)能滿足基本需求的產(chǎn)品，對(duì)耗水較多的農(nóng)業(yè)和工業(yè)產(chǎn)品消費(fèi)在總消費(fèi)中占的比例較大，對(duì)耗水量低的第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品消費(fèi)較少;發(fā)達(dá)地區(qū)和城鎮(zhèn)則消費(fèi)了更多的第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品和服務(wù)。另外，本研究中存在著一些異常點(diǎn)，即不符合總體規(guī)律的省市，造成這種異常的原因還需進(jìn)一步研究和探討。

圖3 2002年中國(guó)各省城鄉(xiāng)單位消費(fèi)的虛擬水含量

虛擬水消費(fèi)反應(yīng)了一個(gè)地區(qū)的需水量情況以及其消費(fèi)對(duì)水資源的影響。我們可以試圖從以下幾個(gè)方面減少虛擬水消費(fèi)量:一是提高水資源的利用效率，減少生產(chǎn)單位產(chǎn)品的水資源消耗量;二是調(diào)整消費(fèi)模式，首先，消費(fèi)數(shù)量上，減少不必要的浪費(fèi)，在消費(fèi)結(jié)構(gòu)上，減少虛擬水含量高的產(chǎn)品的消費(fèi)。例如在食物消費(fèi)中，肉類產(chǎn)品的虛擬水含量遠(yuǎn)大于糧食、蔬菜、水果及蛋、奶類產(chǎn)品，因此，可以在保證營(yíng)養(yǎng)的前提下，調(diào)整飲食結(jié)構(gòu)，以減少虛擬水消費(fèi)量。

(編輯:王愛(ài)萍)

［1］郭梅，許振成，彭曉春．水資源安全問(wèn)題研究綜述［J］．水資源保護(hù)，2007，23(3):40－43，51．

［2］Allan J A．Fortunately there are substitutes for water otherwise for hydro-political futures would be impossible［A］//Priorities for water resources allocation and management．London:ODA，1993:13 －26．

［3］馬靜，汪黨獻(xiàn)，來(lái)海亮，等．中國(guó)區(qū)域水足跡的估算［J］．資源科學(xué)，2005，27(5):96 －100．

［4］孫笑微，魏傳江，付意成，等．虛擬水研究分析［J］．水利水電技術(shù)，2009，40(5):1－3．

［5］王紅瑞，董艷艷，王軍紅，等．北京市農(nóng)作物虛擬水含量分布［J］．環(huán)境科學(xué)，2007，28(11):2433－2437．

［6］Hoekstra A Y，Hung PQ．Globalization of Water Resources:International Virtual Water Flows in Relation to Crop Trade［J］．Global Environmental Change，2005，15:45–56．

［7］Chapagain A K Hoekstra A Y．Virtual Water Flows Between Nations in Relation to Trade in Livestock and Livestock Products．［EB/OL］//Value of Water Research Report Series．(2003a)No．13．UNESCO － IHE，Delft，the Netherlands．http://www．ihe．nl/vmp/articles/Projects/PRO － Virtual_Water_Trade．html

［8］Chapagain A K，Hoekstra A Y．The Global Component of Freshwater Demand and Supply:an Assessment of Virtual Water Flows Between Nations as a Result of Trade in Agricultural and Industrial Products［J］．Water International，2008，33(1):19 －32．

［9］王新華，徐中民，龍愛(ài)華．中國(guó)2000年水足跡的初步計(jì)算分析［J］．冰川凍土，2005，27(5):774－779．

［10］Machado G，Schaeffer R，Worrell E．Energy and Carbon Embodied in the International Trade of Brazil:An Input-output Approach［J］．Ecological Economics，2001，39:409 －424．

［11］Lenzen M．Primary Energy and Greenhouse Gases Embodied in Australian Final Consumption:An Input-output Analysis［J］．Energy Policy，1998，26(6):495－560．

［12］中國(guó)投入產(chǎn)出學(xué)會(huì)課題組．國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門水資源消耗及用水系數(shù)的投入產(chǎn)出分析［J］．統(tǒng)計(jì)研究，2007，24(3):20 －25．

［13］張志強(qiáng)，程國(guó)棟．虛擬水、虛擬水貿(mào)易與水資源安全新戰(zhàn)略［J］．資源環(huán)境，2004，(3):7 －10．

［14］尚海洋，徐中民，王思遠(yuǎn)．不同消費(fèi)模式下虛擬水消費(fèi)比較［J］．中國(guó)人口·資源與環(huán)境，2009，19(4):50－54．