基于投入產出方法的中國居民虛擬水消費研究

袁野 胡聃

(中國科學院生態環境研究中心城市與區域生態國家重點實驗室，北京100085)

水資源是人類賴以生存的最基本的自然資源。伴隨著全球經濟的快速發展，人類對水資源的需求也逐漸加劇，缺水問題日益嚴重。而中國是水資源相對比較匱乏的國家，水資源的地域分布也極不平衡，局部地區乃至全國出現了不同程度的水資源短缺困境［1］。為了尋求克服地區水資源問題的合適途徑，國內外學者提出了一系列有價值的理論。Tony Allan提出的虛擬水理論就是其中之一。虛擬水是指在生產商品和服務過程中所消耗的水資源量［2－3］。虛擬水不是實物形態的水，而是以虛擬的形式隱含在產品中，又稱為“嵌入水”或“外來水”［4］。目前已有研究主要關注兩個方面:一是各種產品虛擬水的定量計算;二是國家或地區的食品安全及虛擬水戰略研究［5－8］。居民日常生活中消耗的水資源主要包括兩部分:一是實物形態的水，即日常的飲用、清潔等直接用水;二是在使用商品或服務過程中間接消耗的隱含在商品或服務中的虛擬水，稱為居民的虛擬水消費量。居民通過使用商品或服務消耗的虛擬水量遠大于居民直接對實物形態的水的消耗［9］。因此，定量研究居民日常消費中隱含的虛擬水，通過科學化制定消費措施減少居民虛擬水消費量，對于促進水資源的可持續利用具有一定意義。本文借助投入產出方法，計算了2002年全國各省城鄉居民的人均虛擬水消費量以及單位消費包含的虛擬水量，分析省際間及城鄉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 研究方法與數據來源

1．1 投入產出分析

投入產出分析由美國經濟學家列昂惕夫(W．Leontief)于1936年提出，并編制了第一個投入產出表—美國1919年投入產出表。從上世紀70年代開始，投入產出分析逐漸被引入資源環境領域，主要用來分析與經濟生產活動相關的資源環境問題。其中一個重要應用是核算最終使用產品在其生產過程中的完全資源消耗和環境排放量。例如，Machado等人分析了巴西進出口中隱含的能源和碳排放，Lenzen則利用投入產出方法分析了澳大利亞居民消費中隱含的能源消耗和溫室氣體排放［10－11］。本研究采用投入產出方法分析中國各省用于居民消費的商品中隱含的新鮮水量，即虛擬水量。

在投入產出分析中，產品平衡公式是投入產出表最基本的平衡等式，即部門總產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是各部門總產出向量;Y是各部門產品的最終使用量，居民消費即是其中一部分;A是直接消耗系數矩陣。經過矩陣運算，即成為:

式(2)建立了經濟體總量與最終使用量之間的關系，使得計算為生產居民消費品引發的經濟生產總量成為可能。根據分部門新鮮水消耗數據，可以計算出各部門的水消耗系數，即單位產值所消耗的新鮮水量，用F表示。水耗系數F與為生產居民消費商品所引發的全部經濟生產量X的乘積即為居民消費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是指在消費品Y的生產過程中各部門直接和間接消耗新鮮水量的總和，是經濟系統邊界內對水資源的完全消耗量。在國民經濟各部門之間，各種產品在生產過程中除有直接的生產聯系外，還有間接聯系，這使各種產品間的相互消耗除了直接消耗外，還有間接消耗。產品生產對水資源的直接消耗和無數次間接消耗之和，就構成了產品生產對水資源的完全消耗。從產品視角來看，就是產品中隱含的真實的虛擬水量。

1．2 數據來源及處理

本研究中耗水指標采用新鮮用水量，這主要因為相比于用水總量，新鮮用水量更能反應各部門對水資源的真正消耗量。數據來源方面，農業部門采用2002年水資源公報中農業用水量;工業部門采用中國環境年鑒2003中的工業分行業新鮮用水量;第三產業部門采用中國投入產出學會課題組根據1999年中國水利投入產出表推算的2002年分部門新鮮用水量數據［12］。

投入產出表方面，考慮到商品的全國流通性，本研究采用2002年中國投入產出表。該表將國民經濟劃分成42部門，這與水耗統計數據的行業分類不盡相同。為了方便綜合分析各種統計數據，本研究根據各種統計數據行業分類的共同特征，以數據轉換簡單易行為原則，將原投入產出表合并為33個部門，包括農業部門1個，工業部門22個，第三產業部門10個。具體劃分成:①農林牧漁業;②煤炭開采和洗選業;③石油和天然氣開采業;④金屬礦采選業;⑤非金屬礦采選業;⑥食品制造及煙草加工業;⑦紡織業;⑧服裝皮革羽絨及其制品業;⑨木材加工及家具制造業;⑩造紙印刷及文教用品制造業;?石油加工、煉焦及核燃料加工業;?化學工業;?非金屬礦物制品業;?金屬冶煉及壓延加工業;?金屬制品業;?通用、專用設備制造業;?交通運輸設備制造業;?電氣、機械及器材制造業;?通信設備、計算機及其他電子設備制造業;?電力、熱力的生產和供應業;?燃氣生產和供應業;?水的生產和供應業;?其他工業;?交通運輸及倉儲業;?郵電業及信息服務軟件業;?商業;?住宿和餐飲業;?旅游業;?金融保險業;?房地產業;?教育衛生體育文化娛樂及社會福利業;?科學研究事業;?其他服務業。

各省分部門的居民消費量采用《2002年中國地區投入產出表》中各地區的居民消費向量數據。由于各地區消費量總和與全國消費總量有出入，本研究采用全國消費總量按比例對各地區消費數據進行修正，以使各地區消費量總和與全國消費總量保持一致。由于西藏地區人口與經濟規模較小，沒有參與編制投入產出表，本研究沒有對西藏地區進行分析。人口數據方面，全國城鄉人口數量從《中國統計年鑒2003》中獲得，分地區城鄉人口數據則來源于各地區2003年統計年鑒。

2 結果分析

圖1 2002年中國各省人均虛擬水消費量

2．1 中國各省居民的虛擬水消費量

從量上來說，人均虛擬水消費量的地區差異相對較大(見圖1)。2002年人均虛擬水消費量最高為上海市，達到648 t/人，相比于最低的河南省119 t/人，約是其5．4倍。同期全國平均人均虛擬水消費量為237 t/人。上海、廣東、北京、內蒙古等11個省份高于全國水平，而湖北、湖南、吉林、山東等19個省份在全國水平之下。與人均消費水平進行對比發現，人均虛擬水消費量和人均消費水平的地域分布格局總體保持一致，但有小幅度的波動。這說明虛擬水的消費量主要是由消費水平決定的。人均虛擬水消費量居前三位的上海、廣東、北京都是較發達地區，居民生活水平高，消費了更多的產品，因此，其虛擬水消費量較大。東北地區、東南地區也相對發達，而西北地區、西南地區相對欠發達，比如貴州、甘肅、陜西、河南等省份的人均消費水平偏低，導致其人均虛擬水消費量也相對偏低。除消費水平外，消費結構也是影響居民虛擬水消費量的重要因素。即使在相同消費水平下，由于各地居民消費結構不盡相同，虛擬水消費量也相應會出現差異。因此，消費結構的不同是造成虛擬水消費量和消費水平分布規律出現波動的深層次原因。

各地區居民單位消費隱含的虛擬水量也存在較大差異。2002年單位消費虛擬水含量最高為內蒙古地區，達到1 025 t/萬元，相比于最低的天津市527 t/萬元，大約是其2倍。同期全國平均的單位消費虛擬水含量為732 t/萬元，內蒙古、貴州、云南等16個省份高于全國水平，而天津、北京、新疆、上海等14個省份低于全國水平。這種地區差異是由地區間消費結構的不同造成的。以單位消費虛擬水含量最高和最低的兩個地區，內蒙古和天津為例，內蒙古三次產業的消費結構為39．9:33．7:26．4，而天津市為9．1:29．8:61．1。可以看出，內蒙古對農產品的消費比例遠高于天津，而對第三產業產品的消費比例卻遠低于天津。三個產業部門中，農產品的虛擬水含量最大(2436．82t/萬元)，工業產品次之(156．08t/萬元)，第三產業產品最小(74．78t/萬元)。這就造成內蒙古地區單位消費的虛擬水含量遠高于天津市。因此，消費結構的不同是造成單位消費虛擬水含量地區差異的根本原因。

2．2 中國各省居民虛擬水消費量的城鄉差異

居民虛擬水消費量不僅在地區間存在差異，城鄉差異也非常顯著，并且各地區間城鄉差異也呈現不同的形態(見圖2)。2002年城鎮人均虛擬水消費量最高的是廣東省，達到715t/人，相比于最低的貴州省199t/人，約是其3．6倍。同期全國水平為380t/人。農村人均虛擬水消費量最高的是上海459t/人，是最低省份新疆70t/人的6．6倍。同期全國水平為148t/人。城鄉居民虛擬水消費比例方面，2002年全國城鎮人均虛擬水消費量是農村的2．6倍，其中新疆、甘肅、山西等13個省份高于全國平均比例，而

圖2 2002年中國各省城鄉人均虛擬水消費量

3 結論與討論

從本研究的結果我們可以得出，中國居民人均虛擬水消費省際間及城鄉間都存在著較大差距，基本上是發達地區高于欠發達地區，城鎮高于農村。這種差距主要是由消費水平的差異造成的。同時，省際間及城鄉間單位消費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量的差異較為緩和。基本是欠發達地區單位消費的虛擬福建、吉林、上海、浙江等其余17個省份低于全國水平。各地區中，城鄉比例最大的是新疆，達到了4．9。這種城鄉差異主要是由消費水平的城鄉差異較大造成的。另外，城鄉消費結構的不同也是影響虛擬水消費量城鄉差異的重要因素。

與人均虛擬水消費量城鄉差異恰好相反，單位消費虛擬水含量方面，多數地區呈現農村大于城鎮的現象(見圖3)。2002年全國單位消費虛擬水含量城鄉比為0．71，除天津、吉林、上海和山東4個地區外，其余26個省份均呈現出農村大于城鎮的現象。在以上研究中得出，消費結構是影響單位消費虛擬水含量的決定因素。所以，這種單位消費虛擬水含量的城鄉差異現象是由城鄉消費結構的不同引起的。以城鄉差異最大的貴州省為例。用三次產業劃分法，貴州農村居民的消費結構為 58．5:21．2:20．3，而城鎮居民的消費結構為13．5:36．2:50．3。可以看出，農村居民對農產品的消費比例遠高于城鎮居民，而對第三產業產品的消費比例確遠低于城鎮居民。三個產業部門中，農產品的虛擬水含量最大，工業產品次之，第三產業產品最小。這就造成農村居民單位消費的虛擬水含量高于城鎮居民。因此，消費結構的城鄉差異是造成單位消費虛擬水含量城鄉差異的根本原因。水含量高于發達地區，農村高于城鎮。造成這種差異的主要原因是消費結構的不同，欠發達地區和農村居民更傾向于消費能滿足基本需求的產品，對耗水較多的農業和工業產品消費在總消費中占的比例較大，對耗水量低的第三產業產品消費較少;發達地區和城鎮則消費了更多的第三產業產品和服務。另外，本研究中存在著一些異常點，即不符合總體規律的省市，造成這種異常的原因還需進一步研究和探討。

圖3 2002年中國各省城鄉單位消費的虛擬水含量

虛擬水消費反應了一個地區的需水量情況以及其消費對水資源的影響。我們可以試圖從以下幾個方面減少虛擬水消費量:一是提高水資源的利用效率，減少生產單位產品的水資源消耗量;二是調整消費模式，首先，消費數量上，減少不必要的浪費，在消費結構上，減少虛擬水含量高的產品的消費。例如在食物消費中，肉類產品的虛擬水含量遠大于糧食、蔬菜、水果及蛋、奶類產品，因此，可以在保證營養的前提下，調整飲食結構，以減少虛擬水消費量。

(編輯:王愛萍)

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