文章目錄

1 虛擬水是什么?

    1.1 虛擬水緣起及爭議

    1.2 虛擬水的理論基礎

2 虛擬水貿易影響國家戰略

    2.1 虛擬水貿易影響水戰略

    2.2 虛擬水貿易影響糧食戰略

3 水足跡是虛擬水研究的拓展

    3.1 初期產品水足跡研究

    3.2 發展區域水足跡研究

    3.3 分解過程水足跡研究

4 虛擬水與水管理

    4.1 虛擬水為水管理理論提供新視角

    4.2 虛擬水在水管理應用中的爭議

    4.3 水足跡在水管里中的應用

5 研究啟示

前 言

由于稀缺性和不可替代性，水資源已經成為影響國民經濟和國家生態可持續發展的重要因素，甚至影響到相關流域國家之間的國際關系，因此，國際學術界日益重視水資源管理與研究，“虛擬水”是其中的重要課題之一。一般而言，虛擬水是指在生產產品和服務中所需要的水資源數量，即凝結在產品和服務中的虛擬水量。1993年，英國學者Allan最早提出虛擬水的概念，用以計算食品和消費品在生產和銷售過程中的用水量。相對于實體水而言，虛擬水具有“無形性”“社會交易性”和“便攜性”的特點，虛擬水研究具有優化水資源配置效率、緩解水資源短缺的戰略意義。21世紀以來，國際學術界就虛擬水問題進行了廣泛而深入的討論，學者們就其中的一些重要問題達成了共識?？傮w而言，針對虛擬水的研究主要集中在虛擬水概念及理論，水足跡、虛擬水與水資源管理等方面，本文擬就上述問題進行梳理與分析，探討國外學術界有關虛擬水的研究進展，為國內研究提供借鑒。

PartⅠ虛擬水是什么？

（一）虛擬水緣起及爭議

“虛擬水”被提出前，國外學者曾用“外生水”“嵌入水”等概念來表達類似的意思，即糧食生產中被消耗的在最終產品中“看不見”的水。1993年，Allan研究認為，中東和北非等干旱、半干旱地區國家可以通過水經濟、水政治的調節以滿足水需求，他提出了“虛擬水”概念來表示生產農產品的水資源量。2003年，Allan將“虛擬水”從農產品拓展到了其他商品和服務，虛擬水概念得以豐富。當前普遍認可的定義是：生產商品和提供服務所需要的水資源數量，由于糧食產品含水量最大，虛擬水研究主要集中在農產品生產和農產品國際貿易。隨后，虛擬水含量、虛擬水凈進口量和出口量等相關概念也隨之產生。

“虛擬水”概念的提出引起了學術界的爭議，主要爭議集中在虛擬水的內涵及其理論背景。首先對“虛擬水”提出質疑的是經濟學家Merrett，他認為虛擬水概念中的“虛擬”是多余的，虛擬水就是農產品需求的水，是真正的水，虛擬水其概念僅僅是一種“隱喻”，因為虛擬水貿易中的對象是食物，虛擬水流動實質上就是農產品進出口貿易。對此，Allan進行了辯駁，他認為虛擬水是水、食物和貿易之間相聯系的定義，是比較優勢理論的衍生品，應當在水資源管理中被視為一種必要資源，具有實用價值和戰略意義，缺水國應當在農產品和貿易中尋求有效的虛擬水戰略以緩解水資源短缺危機。虛擬水概念支持者Reimer也指出Merrett的觀點忽視了長期有效的傳統國際經濟學觀點，即國際交換中體現在商品中的服務因素，他提出虛擬水貿易就是水服務流動。

第二位提出爭議的學者是Wicheins，他認為不能用比較優勢解釋虛擬水，因為決定比較優勢的是生產機會成本，而虛擬水貿易只考慮水資源稟賦，沒有考慮缺水或其機會成本，這并不等同于經濟的比較優勢理論。對此，Ansink也質疑了用比較優勢來解釋虛擬水在全球節水過程中的作用，他認為只有一個國家水資源有比較優勢和絕對優勢的條件下，虛擬水貿易才有可能產生節水效用，而產生節水作用的主要因素是依靠資本。對此，Reimer進行了回應：第一，與Wicheins的觀點恰恰相反，他提出虛擬水概念符合比較優勢作為一個國家的相對豐度（短缺）的要素稟賦，這種比較優勢來源于高成本和農產品貿易壁壘，這是從根本上扭曲價格并掩蓋所有潛在比較優勢（劣勢）引起的相對水稟賦；第二，他認為基于比較優勢理論的虛擬水流動解釋是合理的，如果一個國家有絕對優勢的水資源，那么它必須在資本上有絕對和相對優勢才能達到節水獲益的效果，一旦開放，相對消費因素將會使其和他國水資源達到平衡。

作者認為虛擬水開拓了國際水資源管理的新思路，其概念引發的虛擬水戰略、虛擬水貿易流動、水足跡等皆可以作為優化水資源配置的參考，成為水資源管理決策的參考指標。同時使人們逐漸認識到虛擬水對各地區水資源平衡、全球水資源安全等問題的重要性。正如Antonelli&Sartori指出：虛擬水提供了獨特視角來分析水貧乏經濟體將如何滿足糧食生產的需水量和實現水安全，盡管虛擬水并非一種政策工具，但是它揭示了經濟數據未能體現的生產、消費和貿易等關系，是一種“內在經濟概念”。當前，虛擬水視角下合理配置水資源以提高水資源效率成為研究領域的新課題，其概念急需使用新視角和新方法進行補充，使虛擬水問題研究更有指導性。

（二）虛擬水的理論基礎

Allan的虛擬水概念強調了其經濟維度，定義虛擬水為后比較優勢，在此基礎上虛擬水理論有諸多經濟學范式的應用，尤其是李嘉圖比較優勢理論、要素稟賦H-O模型。

比較優勢理論是李嘉圖在亞當斯密的絕對優勢理論基礎之上提出的，該理論認為每個國家都應集中生產并出口其具有“比較優勢”的產品，進口其具有“比較劣勢”的產品。就虛擬水而言，水貧乏國家在生產需水量大的產品方面處于比較劣勢，應當成為這些產品的進口國，在李嘉圖模型的預測下，虛擬水貿易從水豐富國家流向水貧乏國家，這是水豐富國家具有生產需水量大商品的比較優勢的自然結果。

第二個作為虛擬水貿易理論基礎的是HeckscherOhlin（H-O）模型，該模型將生產要素作為衡量生產成本的指標，結合虛擬水概念，它將水資源作為一項生產要素進行衡量，缺水國家將成為水需求產品的進口國。然而該理論在許多國家經濟體中并不適用，因為其有嚴格的假設條件：第一，必須是水需求量大的產品；第二，在嚴重水貧乏條件下該國仍有積極的虛擬水貿易，且出口小于進口。

比較優勢理論和H-O模型解釋虛擬水貿易具有較大的差異甚至有矛盾之處，其原因在于標準的新古典主義模型會忽略虛擬水流動的特性。第一，水資源具有公共性，其價格是免費或者低價的，會產生市場扭曲或資源低效率的問題。生產出口產品將會造成水資源的消耗甚至是污染，但無論是水價或商品價格都不能體現水的生產成本。Wicheins認為，全球生產和國際貿易格局都難以反映不同水資源稟賦和其比較優勢，除非水具有公認的價值。第二，Ruhl等指出農產品的虛擬水主要來源于綠水，即降水，其成本難以核算，此外生產國水污染也未納入成本之中。第三，大多數水密集型產品如農作物、動物產品等，需要土地地下水進行補充，因此土地要素更有可能決定一國是虛擬水凈進口國還是出國口，這一部分地下水資源成為低價甚至是非定價成本，并未納入理論中進行考慮。

Part Ⅱ 虛擬水貿易影響國家戰略

區域間虛擬水貿易和流動在水資源安全、糧食安全等國家戰略方面提供了新思路，其重要性引起了學術界及多國政府的重視。一方面，虛擬水是水資源的空間拓展，是優化水資源管理的新途徑；另一方面，大部分虛擬水貿易存在于農產品中，虛擬水流動將影響糧食安全。虛擬水通過商品或服務在區域間貿易進行流動，它可以緩解缺水地區水資源短缺壓力，在節約水資源、保障糧食安全甚至水戰爭方面具有重要作用。當前虛擬水貿易與國家戰略研究成果主要集中于虛擬水貿易對水資源安全影響、虛擬水貿易對糧食安全影響兩個方面。

（一）虛擬水貿易影響水戰略

20世紀90年代初，水資源安全引起了各國政府的高度重視，尤其對于缺水地區，人們對未來因水資源短缺可能引發戰爭而憂心忡忡。Allan認為，虛擬水是緩解水荒的重要途徑，其理論在國際水資源管理中獲得巨大突破，成為各國納入水資源戰略的內容之一。Warner在2003年荷蘭代夫特虛擬水專家論壇上詳細評估了虛擬水貿易對水資源管理的意義，他認為虛擬水貿易可以讓全球水資源分布不均的情況通過自動恢復機制形成平衡，但是虛擬水貿易的重新分配可能會產生社會沖突，決策者意識到虛擬水貿易的再分配影響后，將會強化或改變貿易形式，因此會增加各國關于水安全的沖突，他強調各國應當以效率最大化原則進行貿易流動管理。

目前虛擬水貿易與水戰略研究主要從流域、國家等地區展開，Roson&Sartori分析了地中海流域在氣候變化情況下各國虛擬水現狀，他認為目前降水模式使得缺水國家降水不斷減少，虛擬水貿易可以在一定程度上緩解該問題，并會對流域地區的收入和社會福利產生影響。眾多虛擬水研究學者通過實證分析認為，虛擬水貿易策略是讓干旱缺水國家或地區應該生產少水密集型產品而進口多水密集型產品，以此來解決水資源短缺問題，提高水資源利用效率，但在某些情況下虛擬水策略與資源配置最優化存在不一致，虛擬水貿易戰略具有一定的局限性。

綜上，虛擬水貿易與水戰略適用性、虛擬水貿易對水安全的影響值得進一步考究，其本質上體現了水資源要素跨區域轉移的特質，對此作者認為各國應從區域水資源狀況出發，考慮內部生產機會成本、評估比較優勢，并參照其他公共政策和經濟環境，有針對性地調整產業結構和最優貿易策略，制定水資源政策以保障水安全。

綜上，虛擬水貿易與水戰略適用性、虛擬水貿易對水安全的影響值得進一步考究，其本質上體現了水資源要素跨區域轉移的特質，對此作者認為各國應從區域水資源狀況出發，考慮內部生產機會成本、評估比較優勢，并參照其他公共政策和經濟環境，有針對性地調整產業結構和最優貿易策略，制定水資源政策以保障水安全。

（二）虛擬水貿易影響糧食戰略

虛擬水貿易提出之初旨在保障糧食安全和解決水資源短缺問題，其中以色列和約旦是最早應用進口糧食來緩解當地水資源短缺的現狀。Allan通過對中東及北非地區國家農產品虛擬水進出口量的規模及變化的歷史數據進行了計算分析，指出虛擬水貿易在保障這些地區糧食安全方面有著重要作用。Meissner通過對非洲各國虛擬水貿易分析得出，虛擬水貿易具有定量、預測和規劃的功能，它能夠幫助人類預測糧食短缺、合理安排食物種植，讓各國更好應對未來糧食不安全的情況。虛擬水現在被廣泛用于缺水國家通過從富水國家或地區進口農產品實現糧食安全的研究，這些觀念受到眾多學者的支持。

分析區域虛擬水及區域間虛擬水貿易，為各地區糧食安全提出建設性意見的研究成為主流。Hefnawy認為，全球層面上虛擬水主導產業仍是農業，尤其在干旱和半干旱地區，虛擬水問題將會全球化，甚至有可能替代經濟全球化發展。Karapinar以埃塞俄比亞為例調查了南非洲虛擬水貿易的模式，其結果表明糧食援助和農產品進口導致正向虛擬水進口，從而緩解了因降水導致的水資源匱乏所造成的影響，穩定了糧食安全。眾多學者通過研究虛擬水貿易與國家糧食安全之間的關系，認為虛擬水貿易戰略作為一種調節手段，在保障缺水地區的糧食安全方面發揮重要作用。對此作者認為虛擬水貿易可以促進區域間貿易增加、農業增長，緩解水資源壓力，各國應當考慮和關注虛擬水貿易政策，協調糧食戰略和機制。

水資源是自然資源的重要部分，諸多學者預測，在嚴重缺水地區將會因水資源短缺問題引發政治沖突與矛盾，甚至爆發水戰爭。虛擬水作為能夠緩解水資源短缺的國際戰略途徑，在國際貿易格局、國家水安全和糧食安全等方面具有重要研究意義，現有研究成果多限于提出通用型的指導意見和方針，作者認為虛擬水貿易戰略的適用性不具有普遍性，在實踐中應當將虛擬水貿易作為其中一項參考標準納入區域水資源管理中，并因地制宜提出區域可持續發展的戰略方案，且虛擬水貿易與國際政治、虛擬水安全等方面尚屬于研究空缺。

Part Ⅲ 水足跡是虛擬水研究的拓展

水足跡概念由Hoekstra&Hung于2002年首次提出，是指一個人（或地區、國家）在一定時間內消耗的所有產品和服務所需要的水資源數量，它代表維持人類產品和服務消費所需要的真實水資源數量。水足跡是將虛擬水與消費相結合，將虛擬水概念在時間、空間等方面進行限定，從產品、區域、生態過程等維度進行定義和測算，用以評價區域的水資源承載能力、描述水資源安全狀況等，開拓了虛擬水研究的新領域，綜合已有研究成果，虛擬水與水足跡的比較見下表。

水足跡將虛擬水與區域生態環境相結合，成為虛擬水研究的重要創新部分，作為生態“足跡家族”的新分支，迅速獲得學界的關注與重視。2011年由WFN出版的《水足跡評價指南》作為國際上第一本專門針對水足跡的評價手冊，系統闡述了水足跡評價的步驟、分類及核算方法。2014年8月，國際標準化組織環境管理技術委員會發布了ISO14046：2014《環境管理水足跡原則、要求與指南》，作為第一項水足跡評價國際標準，為統一和規范水足跡評價的原則、要求和方法提供了依據?？梢娝阚E可以真實反映區域、人類對水資源的需求量，對提高水資源利用效率、實現水資源可持續發展具有重要意義。

水足跡研究歷程主要有三個階段，第一階段系其概念提出初期，學者們大多集中于探究不同產品水足跡的核算方法，針對全球各類產品尤其是農產品的水足跡進行量化分析；第二階段，學者們開始逐步將水足跡與區域、生產消費等聯系起來，通過對區域水足跡、區域生產水足跡、區域消費水足跡等指標了解某一區域對水資源的需求量，為水資源可持續發展提供參考；第三階段，學者們對水足跡的產生過程進行細化和分類，將水足跡過程分為綠水足跡、藍水足跡和灰水足跡，用于分析水資源壓力、水資源承載力、水污染荷載等，為提高水資源利用率和可持續發展提供科學依據，分解后的水足跡研究迅速引起學界研究熱潮。

（一）初期產品水足跡研究

一種產品的水足跡指該產品的整個生產供應鏈中的用水量之和，目前研究成果以對全球農產品、動物產品水足跡測算為主，少部分涉及林產品及工業產品。研究結果表明：農產品中糖類農作物的水足跡最?。?97升/公斤），堅果作物水足跡最大（9063升/公斤）；動物產品中水足跡最小的是牛奶（1020升/公斤），最大的是牛肉（15415升/公斤）；單位農產品水足跡比動物產品水足跡??；單位動物產品比工業產品水足跡??；動物產品相對于農產品而言，更具有節水效能。此外，諸多學者測算了部分工業品水足跡、生物能源水足跡等，拓展了產品水足跡研究數據庫。

（二）發展區域水足跡研究

區域水足跡研究以評價區域水資源配置效率、分析水資源區域分布及變化為主。最早Hoekstra&Hung定義國家水足跡由內部水足跡和外部水足跡組成，其中內部水足跡為來源于國內水資源的水量，外部水足跡為當地居民進口的其他國家商品和服務所含水量。Hoekstra&Mekonnen對全球各國各行業水足跡數據進行了更新和完善，在考慮國家內部空間異質性的基礎上完成了1996—2005年的全球水足跡測算，結果顯示：在研究期內，全球平均水足跡為9.087×1012立方米/年，其中農產品水足跡占92%，工業產品和生活用水則分別占4.4%、3.6%，總水足跡最大的國家依次為中國（1.207×1012立方米/年，印度（1.181×1012立方米/年）和美國（1.053×1012立方米/年），占全球水足跡總量的38%。此外，大量學者測算了國家層面虛擬水足跡現狀，分析了美、中、英等國家內部水足跡、外部水足跡流動特征以及水足跡行業、產品分布狀態，以水足跡評價結果為準針對性地在生產、貿易、產業結構等方面進行改善和優化，保持水資源可持續發展。

（三）分解過程水足跡研究

根據水足跡生態來源及生產過程處理，Chapagain&Hoekstra將水足跡分類為藍水、綠水和灰水：藍水是指地表水和地下水等，計算包含產品蒸發水、產品內蘊藏水分以及不能被重新利用回水量的總和，主要存在于農業、工業和家庭用水中；綠水來源于降水且儲存在土壤或植被表面的水，其等于綠水蒸發量與蘊藏在產品內的綠水量之和，主要存在于農林產品中；灰水則是指生產過程中返回污水系統的污染水量，通過排污量與污染物濃度跟受納水體自然本底濃度差的比值得到。Hoekstra&Chapagain、Mekonnen&Hoekstra測算得出：在1996—2005年期間，全球平均每年水足跡由74%綠水，11%藍水，74%灰水組成，全球農作物生產水足跡為7.403×1012立方米/年（78%綠水，12%藍水，78%灰水），全球動物產品生產水足跡為0.958×1012立方米/年（87.2%綠水、6.2%藍水、87.2%灰水）。就國家區域而言，綠水足跡和藍水足跡最大的國家為印度（0.758×1012立方米/年，0.243×1012立方米/年），灰水足跡最大的國家是中國（0.369×1012立方米/年），占據全球灰水足跡的26%。就流域而言，藍色水足跡較大區域是印度河流域（0.117×1012立方米/年）和恒河流域（0.108×1012立方米/年），兩者占據了全球藍水足跡的25%。

水足跡研究是在虛擬水概念及測算等基礎上的拓展，以Hoekstra為代表的學者不斷實踐、探索，建立了各國水足跡數據庫、各國農作物產品水足跡數據庫，為水足跡評價提供了參考，補充了區域水匱乏度、水資源進口依賴度以及可持續評價等可以衡量區域水資源的壓力指標。同時水足跡的提出拓展了“足跡家族”概念，與生態足跡、能源足跡、碳足跡等一并成為自然資源研究領域的新方向。