長三角地區(qū)農(nóng)業(yè)虛擬水流動格局研究
——基于水資源拓展的多地區(qū)投入產(chǎn)出分析

沈曉梅，孔千慧，于欣鑫，3，戴夢圓

（1. 鹽城工學(xué)院鹽城綠色低碳發(fā)展研究院，江蘇 鹽城 224051； 2. 河海大學(xué)商學(xué)院，江蘇 南京 211100；3. 哈爾濱工業(yè)大學(xué)人文社科與法學(xué)學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150001； 4. 天津大學(xué)管理與經(jīng)濟學(xué)部，天津 300072）

0 引 言

水資源是基礎(chǔ)性自然資源和戰(zhàn)略性經(jīng)濟資源［1］。受到氣候、地形等自然條件的影響，水資源的時空分布多呈現(xiàn)顯著的不均衡性。同時，地區(qū)間人口、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等經(jīng)濟條件的不同使得各地用水總量和結(jié)構(gòu)具有差異性。這可能會導(dǎo)致區(qū)域間水資源供需結(jié)構(gòu)不協(xié)調(diào)，即水資源富足地區(qū)用水需求低，而水資源稀缺地區(qū)用水量大。要緩解這一問題，主要可以通過調(diào)動實體水資源或虛擬水資源來優(yōu)化區(qū)域間的水資源配置。對于實體水資源可以通過修建調(diào)水工程實現(xiàn)跨區(qū)域調(diào)動，但這一方法在成本和生態(tài)等方面具有局限性和負面性［2］。后者則可以進口棉花、小麥等水密集型商品實現(xiàn)虛擬水資源的跨區(qū)域流動，從而通過減少這類商品生產(chǎn)過程中對本地水資源的使用，緩解局部缺水問題，平衡區(qū)域間水資源壓力［3］。虛擬水是指隱含在產(chǎn)品和服務(wù)生產(chǎn)過程中的水資源量，伴隨地區(qū)間的貿(mào)易發(fā)生流動［4，5］。ALLAN 在1993 年提出的虛擬水概念將經(jīng)濟和水資源系統(tǒng)結(jié)合，為研究水資源的可持續(xù)利用提供了新的視角［6］。通過貿(mào)易將水密集型產(chǎn)品從水資源豐富地區(qū)出口到水資源匱乏地區(qū)，可以緩解缺水地區(qū)的用水矛盾，促進區(qū)域水資源合理配置［7］。ZHAO 研究發(fā)現(xiàn)，通過貿(mào)易中隱含的虛擬水可以緩解中國水資源短缺壓力，有利于水資源的可持續(xù)發(fā)展［8］。但另一方面，虛擬水流動也可能會造成對外輸出地區(qū)的水資源短缺問題加劇。ZHANG 等計算2012年黃河三角洲與其他省份之間的虛擬水流動量，表明由于虛擬水流出量大于流入量，貿(mào)易中的虛擬水流動加劇了黃河三角洲水資源短缺［9］。這表明虛擬水流動過程中對輸入-輸出地區(qū)造成的影響是相對的，在緩解輸入地水資源短缺問題的同時會占用輸出地水資源［5］。因此對區(qū)域間的虛擬水流動格局進行分析，可以揭示貿(mào)易過程和區(qū)域水資源短缺問題之間更深層次的關(guān)系，進而為各區(qū)域制定水資源配置的優(yōu)化方案提供理論參考。

目前，投入產(chǎn)出模型被廣泛運用于測算和評價虛擬水流動［10，11］。按照涉及區(qū)域范圍的廣度劃分，該模型可分為單區(qū)域投入產(chǎn)出模型（Single-Regional Input-Output model，SRIO）和多區(qū)域投入產(chǎn)出模型（Multi-Regional Input-Output model，MRIO）。SRIO模型采用單區(qū)域投入產(chǎn)出表，無法反映目標區(qū)域與其他具體地區(qū)間的投入產(chǎn)出聯(lián)系，因而難以全面揭示虛擬水的跨區(qū)域流動關(guān)系；而MRIO 模型運用的多區(qū)域綜合投入產(chǎn)出分析表可以更全面表征地區(qū)間的資源流動過程，揭示虛擬水的跨區(qū)域流動格局。已有的利用投入產(chǎn)出模型對虛擬水流動格局的研究發(fā)現(xiàn)，由于農(nóng)業(yè)用水需求量大，在生產(chǎn)過程中凝結(jié)大量虛擬水資源的農(nóng)產(chǎn)品隨著地區(qū)間的貿(mào)易往來，對虛擬水流動格局產(chǎn)生明顯影響［12］，農(nóng)產(chǎn)品貿(mào)易驅(qū)動的虛擬水流動關(guān)系對緩解區(qū)域水資源短缺問題的作用尤為顯著。近年來，有關(guān)中國虛擬水流動格局的研究也在國家、省市等層面論證了農(nóng)業(yè)虛擬水資源對于保障區(qū)域水安全的重要作用。在國家層面，Tian 等研究了1995-2009 年中國在全球貿(mào)易中的虛擬水流動特征，結(jié)果表明中國總體為虛擬水凈輸出國，且農(nóng)業(yè)和食品業(yè)是虛擬水輸入輸出的主要部門［13］；曾賢剛等挑選印度等與中國農(nóng)產(chǎn)品貿(mào)易額較大且具有代表性的10 個國家，計算農(nóng)業(yè)虛擬水的轉(zhuǎn)移情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)中國通過利用國際農(nóng)產(chǎn)品市場實現(xiàn)了虛擬水的凈進口，緩解了中國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的水資源壓力［14］。在省市層面，魏怡然等比較了2007 年和2012 年北京的國內(nèi)、國際貿(mào)易虛擬水流動特征變化，發(fā)現(xiàn)2012 年北京市轉(zhuǎn)為虛擬水凈輸入狀態(tài)，有效緩解本地和國內(nèi)其他地區(qū)水資源緊張的局面，其中凈進口虛擬水的關(guān)鍵部門是農(nóng)林牧漁業(yè)［15］。

總體來看，關(guān)于農(nóng)業(yè)虛擬水的相關(guān)研究主要集中于探討中國整體在全球的虛擬水流動格局，鮮有關(guān)注國內(nèi)城市群驅(qū)動的省際農(nóng)產(chǎn)品貿(mào)易對水資源消耗的影響。而城市群內(nèi)部經(jīng)濟聯(lián)系緊密，省市之間的水資源依賴程度高，聚焦其虛擬水流動格局對優(yōu)化內(nèi)部水資源配置，促進城市群高質(zhì)量發(fā)展有重要意義。同時，城市群對于周邊地區(qū)乃至全國范圍具有拉動作用，頻繁的區(qū)域間貿(mào)易往來所隱含的虛擬水流動關(guān)系對全國各省份的水資源消耗格局具有顯著影響。因此，綜合考慮地區(qū)間的貿(mào)易關(guān)系，在區(qū)域內(nèi)和區(qū)域間兩個尺度研究國內(nèi)城市群驅(qū)動的省際農(nóng)產(chǎn)品貿(mào)易對水資源格局的影響具有現(xiàn)實意義［16］。長三角地區(qū)是中國區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的核心城市群之一，同時是傳統(tǒng)的糧食產(chǎn)區(qū)之一，合理配置水資源是其高質(zhì)量發(fā)展的重要保障。隨著工業(yè)化程度和城市化水平的加深，長三角部分地區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展逐漸脫鉤，加之水污染和水資源短缺壓力，長三角內(nèi)部難以滿足自身生產(chǎn)生活的農(nóng)產(chǎn)品需求，從而與外部地區(qū)產(chǎn)生了廣泛的農(nóng)產(chǎn)品貿(mào)易往來，進而影響全國各省市的水資源格局。因此，以長三角地區(qū)為例，研究國內(nèi)城市群區(qū)域內(nèi)和區(qū)域間農(nóng)產(chǎn)品貿(mào)易隱含的虛擬水流動如何緩解地區(qū)缺水問題、保障糧食安全具有代表性。此外，單獨探究農(nóng)產(chǎn)品貿(mào)易驅(qū)動的虛擬水流動關(guān)系而不考慮當?shù)氐乃Y源現(xiàn)狀缺乏一定的參考性［17］。因此，結(jié)合生產(chǎn)端和消費端的農(nóng)業(yè)用水量構(gòu)建虛擬水平衡指數(shù)，定量研究區(qū)域消費用水需求對其他地區(qū)農(nóng)業(yè)虛擬水的依賴程度，并結(jié)合水資源壓力指數(shù)進一步全面地評估農(nóng)業(yè)虛擬水流動的影響，可以為制定區(qū)域虛擬水戰(zhàn)略提供參考。

基于此，本文通過構(gòu)建水資源拓展的多區(qū)域投入產(chǎn)出模型計算農(nóng)業(yè)虛擬水流動量，同時構(gòu)建并計算虛擬水平衡指數(shù)和水資源壓力指數(shù)研究各地區(qū)的水資源現(xiàn)狀，以長三角地區(qū)為例，從區(qū)域內(nèi)和區(qū)域間尺度深入探究國內(nèi)城市群農(nóng)產(chǎn)品貿(mào)易所驅(qū)動的虛擬水流動關(guān)系的影響。

1 材料和方法

1.1 研究區(qū)域

長江三角洲位于我國東部長江下游平原地區(qū)。本文的具體研究地區(qū)以2016年國務(wù)院批準的《長江三角洲城市群發(fā)展規(guī)劃》為標準，長三角地區(qū)包括上海市、江蘇省、浙江省、安徽省四省市的26 個地級市。長三角經(jīng)濟發(fā)達、人口眾多，以全國3.7%的國土面積承載了16.7%的人口并創(chuàng)造了24.1%的生產(chǎn)總值［18］。在地理環(huán)境方面，長三角地區(qū)地形平坦、河網(wǎng)密度，主要為亞熱帶季風氣候，光照條件較為充足，適合水稻、小麥等糧食作物、油菜等油料作物和棉花等經(jīng)濟作物生長。長三角在2017年農(nóng)作物播種面積為1 854.9 萬hm2，糧食產(chǎn)量達到8 310.4 萬t，第一產(chǎn)業(yè)增加值8 672.1 億元，就業(yè)人員2 653.0 萬人，分別占全國的11.2%、12.6%、13.2%和12.7%［19］，是中國傳統(tǒng)的糧食產(chǎn)區(qū)。但隨著城鎮(zhèn)化進程不斷推進和工業(yè)粗放式發(fā)展，農(nóng)業(yè)在長三角地區(qū)中的地位不斷下降，部分地區(qū)的農(nóng)業(yè)發(fā)展逐漸脫鉤，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率低，但同時長三角地區(qū)又面臨著龐大的人口基數(shù)帶來的農(nóng)產(chǎn)品需求量大等糧食問題，地區(qū)整體上的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)風險較高［19，20］。此外，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水需求巨大，長三角地區(qū)在研究期間農(nóng)業(yè)用水量占總用水量的比例都高達45%以上。日益嚴峻的水污染和水資源短缺壓力，使得長三角地區(qū)的農(nóng)產(chǎn)品供需矛盾更為突出。如何緩解該地區(qū)的水資源供給壓力，保障當?shù)氐募Z食供給對促進長三角地區(qū)經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。同時，依托發(fā)達的經(jīng)濟水平、廣闊的內(nèi)陸腹地和市場空間，長三角地區(qū)與國內(nèi)其他地區(qū)間的農(nóng)產(chǎn)品貿(mào)易關(guān)系密切。長三角可以通過進口國內(nèi)其他地區(qū)糧食的方式，彌補本地生產(chǎn)無法滿足的糧食需求。鑒于其經(jīng)濟發(fā)達、貿(mào)易頻繁，長三角參與的農(nóng)產(chǎn)品貿(mào)易會對其他地區(qū)的農(nóng)業(yè)發(fā)展及水資源配置產(chǎn)生顯著影響。本文以長三角地區(qū)三省一市為研究對象，對長三角地區(qū)與其他地區(qū)的農(nóng)業(yè)虛擬水流動格局及區(qū)域水資源狀態(tài)展開研究，研究區(qū)如圖1所示。

圖1 長三角地區(qū)地圖Fig.1 Map of Yangtze River Delta

1.2 研究方法

1.2.1 投入產(chǎn)出表

投入產(chǎn)出表是反映一定時期各部門間相互聯(lián)系和平衡比例關(guān)系的一種平衡表。投入產(chǎn)出表揭示了各部門的產(chǎn)出是怎樣分配給其他部門用于生產(chǎn)或怎樣分配給居民和社會用于最終使用或出口到國外的，以及各部門為了自身的生產(chǎn)又是怎樣從其他部門取得中間投入產(chǎn)品及其進口投入的狀況。在類型方面，投入產(chǎn)出模型可分為單區(qū)域模型（SRIO）和多區(qū)域模型（MRIO），和單區(qū)域模型相比，多區(qū)域投入產(chǎn)出模型不僅能夠反映區(qū)域內(nèi)部各部門之間的關(guān)系，還能反映不同區(qū)域的各部門之間的關(guān)系。本文基于MRIO 模型，選取中國2012 年、2015 年和2017 年多區(qū)域投入產(chǎn)出表進行計算，表中包含31 個?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市），包括長三角4 個省區(qū)及長三角外部的全國剩余27省區(qū)，每個區(qū)域有42個產(chǎn)業(yè)部門（表1中用n指代）。

表1 多區(qū)域投入產(chǎn)出簡表Tab.1 MRIO

1.2.2 水資源拓展的投入產(chǎn)出模型

目前關(guān)于虛擬水的計算方法主要分為兩類：第一類是全生命周期法，該方法自下而上分級式計算一個產(chǎn)品完整的生命周期階段內(nèi)所需的水資源量［21］。第二類方法是投入產(chǎn)出法，根據(jù)投入產(chǎn)出表建立水資源拓展的投入產(chǎn)出模型，從而科學(xué)系統(tǒng)地測算出貿(mào)易中虛擬水的流量，反映地區(qū)之間、行業(yè)之間的相互依賴關(guān)系［22］。全生命周期法主要針對的是單一產(chǎn)品或生產(chǎn)鏈消耗的水資源量的量化，且難以獲得較為完整的數(shù)據(jù)，而投入產(chǎn)出方法更為適用于刻畫貿(mào)易關(guān)系中隱含的虛擬水流動。因此，本文采用多區(qū)域投入產(chǎn)出法對虛擬水進行計算。在投入產(chǎn)出模型中引入各部門生產(chǎn)過程中的用水量，建立水資源拓展的MRIO 模型［23］，基于長三角區(qū)域內(nèi)和長三角區(qū)域間兩個尺度測算地區(qū)間貿(mào)易的虛擬水流量。

投入產(chǎn)出方法由Leontief 提出，可以分析和考察國民經(jīng)濟各部門在產(chǎn)品生產(chǎn)與消耗之間的數(shù)量依存關(guān)系［24］。投入產(chǎn)出基本模型如下：

式中：A為直接消耗系數(shù)矩陣，由直接消耗系數(shù)aij組成，是一個方陣；X代表各部門的總產(chǎn)出矩陣；F代表各部門的最終使用矩陣。

進一步整理可得：

式中：（I-A）-1表示Leontief 逆矩陣。直接消耗系數(shù)aij指j部門生產(chǎn)單位價值產(chǎn)品所需要直接消耗的i部門的價值量，即可反映某一部門與其他部門間的生產(chǎn)聯(lián)系程度，計算公式為：

式中：Zij代表j部門對i部門的中間使用；Xj代表j部門的總產(chǎn)出。

在投入產(chǎn)出模型引入生產(chǎn)過程中的用水量，對某一產(chǎn)業(yè)部門貿(mào)易隱含虛擬水流動量進行計算。首先需要先計算其直接用水系數(shù)，進而構(gòu)造用水強度矩陣。本文將所有的產(chǎn)業(yè)部門劃分為農(nóng)業(yè)、工業(yè)和生活三大類，并將農(nóng)業(yè)用水、工業(yè)用水和生活用水分攤至各細分產(chǎn)業(yè)部門。具體計算過程如下：

式中：Di為部門的直接用水量；W為該部門所處大類的用水量，包括農(nóng)業(yè)、工業(yè)和生活三類；Zi為水的生產(chǎn)與供應(yīng)行業(yè)在i部門的消耗，并對i部門所處類目下的所有產(chǎn)業(yè)部門的消耗進行求和。

依據(jù)直接用水系數(shù)矩陣D可計算得到完全用水系數(shù)矩陣Q如下：

式中：（I-Ars）-1為投入產(chǎn)出模型的Leontief 逆矩陣qrs表示為s區(qū)域為生產(chǎn)單位最終產(chǎn)品或服務(wù)而消耗的r區(qū)域的總用水量。

由最終使用引起的完全用水量：

其中，F(xiàn)為最終使用矩陣。最終使用指已退出或暫時退出本期生產(chǎn)活動而為各種最終需求所提供的貨物和服務(wù)。根據(jù)水資源拓展MRIO 模型，并基于長三角地區(qū)內(nèi)部和外部的生產(chǎn)關(guān)系，可以測算r區(qū)域向s區(qū)域的虛擬水流動量。鑒于本文主要關(guān)注農(nóng)產(chǎn)品貿(mào)易中的虛擬水流動特征，因而需進一步篩選各地區(qū)農(nóng)林牧漁業(yè)供給的虛擬水。

長三角區(qū)域內(nèi)農(nóng)業(yè)虛擬水流量為：

長三角區(qū)域與其他區(qū)域間農(nóng)業(yè)虛擬水流量為：

式中：VWIs為長三角地區(qū)各省市從外部獲取的農(nóng)業(yè)虛擬水流入量；VWOr為長三角地區(qū)各省市向外部轉(zhuǎn)移的農(nóng)業(yè)虛擬水流出量。

1.2.3 區(qū)域虛擬水平衡與水壓力狀態(tài)

作為虛擬水流動的關(guān)鍵部門，農(nóng)業(yè)虛擬水流動關(guān)系是區(qū)域間虛擬水流動關(guān)系的主要構(gòu)成部分［13］，農(nóng)業(yè)虛擬水平衡狀態(tài)會在很大程度上影響區(qū)域內(nèi)部用水總量和用水結(jié)構(gòu)，是不同區(qū)域間實施虛擬水戰(zhàn)略，平衡水資源壓力的基礎(chǔ)。因此，結(jié)合虛擬水流動關(guān)系及各地區(qū)的水資源利用狀態(tài)，選取農(nóng)林牧漁業(yè)的虛擬水平衡狀態(tài)指數(shù)（Virtual Water Balance，VWB）和區(qū)域總體水資源壓力指數(shù)（Water Stress Indicator，WSI）作為評價指標，對區(qū)域的水資源狀況和虛擬水流動情況進行綜合分析。

式中：WFP為區(qū)域的完全需求所消耗的各地農(nóng)業(yè)用水量；IWFP為區(qū)域的完全需求所消耗的當?shù)剞r(nóng)業(yè)用水量。

式中：W1為區(qū)域的農(nóng)業(yè)用水量，即區(qū)域生產(chǎn)農(nóng)產(chǎn)品過程中消耗的用水量。

農(nóng)業(yè)虛擬水平衡指數(shù)為區(qū)域生產(chǎn)農(nóng)產(chǎn)品的用水總量與消費農(nóng)產(chǎn)品的用水總量的比值，即在生產(chǎn)中消耗的農(nóng)業(yè)用水量與為滿足消費所消耗的農(nóng)業(yè)用水量的比值，反映研究區(qū)域農(nóng)產(chǎn)品消費用水需求對其他地區(qū)的水資源的依賴程度。如果指數(shù)大于1，則該區(qū)域處于虛擬水凈流出狀態(tài)。指數(shù)越大，表明其對其他地區(qū)農(nóng)產(chǎn)品消費需求的水資源的支撐程度越高。如果指數(shù)小于1，則該區(qū)域處于虛擬水凈流入狀態(tài)。指數(shù)越小，該區(qū)域農(nóng)產(chǎn)品消費需求對其他地區(qū)水資源的依賴程度就越高。計算如下：

水壓力指數(shù)可以定義為用水量與水資源總量的比值，可以表征水資源利用狀況的安全狀態(tài)［25］。根據(jù)已有研究將各地區(qū)的水資源壓力狀態(tài)分為無壓力區(qū)（WSI≤0.1）、低壓力區(qū)（0.1＜WSI≤0.2）、中壓力區(qū)（0.2＜WSI≤0.4）、較高壓力區(qū)（0.4＜WSI≤1）和高壓力區(qū)（WSI＞1）［26］。

式中：W為區(qū)域總用水量，包括農(nóng)業(yè)用水量、工業(yè)用水量、生活用水量和生態(tài)用水量；WA為區(qū)域水資源總量。

1.3 數(shù)據(jù)來源

所使用的農(nóng)業(yè)、工業(yè)、生活和生態(tài)用水量、水資源總量等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來源于各?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）水資源公報、《中國統(tǒng)計年鑒》和《中國農(nóng)村統(tǒng)計年鑒》。投入產(chǎn)出數(shù)據(jù)來自中國碳核算數(shù)據(jù)庫（CEADs）的多區(qū)域投入產(chǎn)出表，包含中國31個?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）和42 個產(chǎn)業(yè)部門，未包含港澳臺地區(qū)。在研究時間的選擇上，2012 年前后長江發(fā)展進入新時代，長三角地區(qū)邁入新的發(fā)展階段，同時，綜合考慮數(shù)據(jù)的完整性和可獲得性，本文以2012年、2015年和2017年為研究期。

2 結(jié)果分析

2.1 長三角地區(qū)水資源狀態(tài)

通過對比虛擬水平衡狀態(tài)與水資源壓力指標，可以反映虛擬水流動與區(qū)域水資源供需情況的協(xié)調(diào)性，從而更全面地展示長三角各省區(qū)的農(nóng)業(yè)虛擬水流動格局?？偟膩砜?，長三角地區(qū)對農(nóng)業(yè)虛擬水依賴程度較高，水壓力指數(shù)為0.55，處于較高壓力區(qū)。長三角地區(qū)虛擬水平衡指數(shù)為70.58%，表明需要其他區(qū)域輸入虛擬水以滿足長三角地區(qū)約30%的農(nóng)產(chǎn)品消費用水量。2017 年長三角地區(qū)通過與其他地區(qū)的農(nóng)產(chǎn)品貿(mào)易凈輸入223.54 億m3虛擬水。

圖2、圖3 為中國各省區(qū)的水資源壓力及虛擬水平衡指數(shù)。從圖中可以看出，全國大部分地區(qū)的水壓力指數(shù)小于1，約一半地區(qū)在貿(mào)易中表現(xiàn)為虛擬水凈輸出狀態(tài)（VWB＞1）。水壓力指數(shù)較高（WSI＞1），處在高壓力區(qū)的地區(qū)主要集中在京津冀地區(qū)和長三角地區(qū)。這些地區(qū)的用水量大于水資源總量，水資源利用狀況較為嚴峻。

圖2 長三角水資源壓力指數(shù)Fig.2 WSI of Yangtze River Delta region

圖3 長三角虛擬水平衡指數(shù)Fig.3 VWB of Yangtze River Delta region

在長三角地區(qū)，區(qū)域內(nèi)部的虛擬水平衡狀態(tài)較為一致。長三角的三省一市在農(nóng)產(chǎn)品貿(mào)易中均表現(xiàn)為虛擬水凈流入狀態(tài)（VWB＜1），說明地區(qū)無法滿足自身消費所需的農(nóng)業(yè)用水量并且需要輸入虛擬水以支撐本地的用水需求。而在長三角地區(qū)內(nèi)部，各省市的水壓力狀態(tài)存在較為明顯的差異。江蘇省和上海市的水資源壓力較大，處于高壓力區(qū)。其中，江蘇省的水壓力指數(shù)為1.50，而上海市的水壓力指數(shù)高達3.08，遠超高壓力區(qū)的準入值1，是全國水壓力指數(shù)第二高的地區(qū)。浙江省和安徽省的水資源壓力情況較好，指數(shù)分別為0.20、0.37，處于中壓力區(qū)。

在虛擬水流動方面，總的來說，長三角三省一市對外來農(nóng)業(yè)虛擬水的依賴程度較高，農(nóng)業(yè)用水需求量都大于供給量。但長三角區(qū)域內(nèi)部的水資源壓力狀況與虛擬水平衡狀態(tài)較為不協(xié)調(diào)，處于高壓力區(qū)的江蘇省對外來虛擬水的依賴程度低于中壓力區(qū)的浙江省。2017年，高壓力區(qū)的上海市和中壓力區(qū)的浙江省分別通過凈輸入虛擬水44.40、106.31 億m3來滿足各自約75%、60%的用水需求；高壓力區(qū)的江蘇省和中壓力區(qū)的安徽省則分別通過凈輸入虛擬水59.08、13.75 億m3來滿足各自約15%、4%的用水需求。

在2012、2015 和2017 年里，長三角地區(qū)在貿(mào)易關(guān)系中是農(nóng)業(yè)虛擬水凈輸入者的角色。一方面，長三角地區(qū)對外輸出的農(nóng)業(yè)虛擬水下降，由2012 年的157.55 億m3降至2017 年的109.82億m3。盡管2017 年長三角地區(qū)農(nóng)林牧漁業(yè)提供的虛擬水有75%以上被區(qū)域內(nèi)部利用，但這遠無法滿足該地區(qū)因消費而產(chǎn)生的近678.69 億m3的巨大農(nóng)業(yè)用水需求，需要從外部地區(qū)進口農(nóng)產(chǎn)品以滿足消費需求。另一方面，在2012、2015 和2017 年貿(mào)易往來中，長三角地區(qū)輸入的農(nóng)業(yè)虛擬水量總體呈現(xiàn)上升趨勢。雖然2015 年長三角地區(qū)消費的農(nóng)業(yè)虛擬水較2012 年小幅下降，但在此后兩年間虛擬水流入量上升近83.50 億m3，是前三年所減少數(shù)值的7.23 倍。2017 年長三角地區(qū)消費的虛擬水已達678.69 萬hm2，占全國虛擬水消費總量的20.06%。

從消費結(jié)構(gòu)來看，2015 年前后，長三角地區(qū)農(nóng)業(yè)虛擬水自給率呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢。2012 年長三角地區(qū)消費的虛擬水量中，地區(qū)內(nèi)部各省市本身提供了267.94 億m3，占長三角從內(nèi)部及外部獲取的虛擬水總量的44.15%。這一比例在2015年降至42.96%，但在2017 年上升為45.97%。長三角虛擬水自給能力的變化主要是由江蘇省本地的虛擬水供給能力驅(qū)動的。2012-2015 年間，江蘇省提供給自身消費的虛擬水降低了21.35億m3，而在2015-2017年間增加了36.93 億m3，提升了長三角整體63.79%的本地虛擬水供給量。

圖4 長三角地區(qū)總體農(nóng)業(yè)虛擬水流動情況Fig.4 Overall agricultural virtual water flow in the Yangtze River Delta

2.2 長三角地區(qū)內(nèi)水資源流動格局

從虛擬水流動方向來看，2017年的長三角內(nèi)部虛擬水呈現(xiàn)“安徽-江蘇-浙江-上?！辨湢罱Y(jié)構(gòu)，虛擬水流動特征和水壓力狀態(tài)存在差異。從表2所示的長三角內(nèi)部虛擬水流動情況中可以看出：中壓力區(qū)的浙江省和高壓力區(qū)的上海市在長三角內(nèi)部擔任虛擬水消費者的角色，從區(qū)域內(nèi)部獲取的虛擬水輸入量大于其輸出的虛擬水。而高壓力區(qū)的江蘇省和中壓力區(qū)的安徽省是長三角內(nèi)部虛擬水的兩大主要來源地，主要由于兩地為長三角內(nèi)重要的糧食供給基地，大量出口水密集型的糧食等農(nóng)產(chǎn)品到浙江省和上海市。

表2 2012-2017年長三角內(nèi)各省市農(nóng)業(yè)虛擬水流動情況表 億m3Tab.2 Agricultural virtual water flow of provinces and cities in the Yangtze River Delta

具體來看，長江發(fā)展進入新時代以來安徽省始終是長三角地區(qū)內(nèi)部重要的虛擬水來源地。作為農(nóng)業(yè)大省，安徽省的淮北平原、大別山區(qū)和皖南地區(qū)擁有砂姜黑土和黃棕壤等豐富的土壤資源，適合培育水稻、玉米、大豆等高耗水農(nóng)產(chǎn)品。而在長三角內(nèi)部，上海市和浙江省缺乏大規(guī)模培育水稻等作物的資源稟賦和地理優(yōu)勢，江蘇省則更為重視二、三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，因此江浙滬需從安徽省大量進口水密集型農(nóng)產(chǎn)品。但這種農(nóng)產(chǎn)品貿(mào)易特征不僅會擠壓安徽省其他產(chǎn)業(yè)的發(fā)展空間，同時還會占用安徽省的水資源。同時，安徽省的水資源集中在皖南地區(qū)，皖北和中北部水資源量較少。因而，對安徽省農(nóng)產(chǎn)品的進口不僅可能會引起當?shù)厮Y源短缺問題，同時還可能加大皖南皖北的發(fā)展差距。

2012-2017 年間，江蘇省逐漸替代安徽省成為上海市在長三角地區(qū)內(nèi)部最重要的虛擬水來源地，這是由于上海市更趨向于與接壤的地區(qū)建立更為緊密的農(nóng)產(chǎn)品貿(mào)易關(guān)系。但江蘇省為水資源高壓力區(qū)，而安徽省情況較好處于中壓力區(qū)，這進一步加劇了長三角內(nèi)部的水壓力差距。2017年，江蘇省已成為上海市在長三角內(nèi)部除本地外最大的虛擬水來源地，向上海市輸入約2.41億m3的虛擬水。究其原因，上海市從安徽省進口糧油初加工產(chǎn)品，而隨著居民生活水平的提高，消費者逐漸偏向購買高檔的有機蔬果產(chǎn)品，這一需求與江蘇省較為高級的農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)結(jié)構(gòu)更適應(yīng)，因此江蘇省在農(nóng)產(chǎn)品貿(mào)易中輸入給上海市虛擬水比例相對上升。

從貿(mào)易聯(lián)系的緊密程度來看，在長三角地區(qū)的內(nèi)部貿(mào)易中，江蘇省和安徽省之間貿(mào)易頻繁，兩省均為對方在長三角內(nèi)部虛擬水主要來源地。2012、2015 和2017 年，從安徽省流向江蘇省的虛擬水量分別占長三角地區(qū)輸入的虛擬水總量的88.14%、83.05%、64.63%；從江蘇省流向安徽省的虛擬水量分別占長三角地區(qū)輸入虛擬水量的80.77%、82.76%、68.63%。江蘇省位于我國東部沿海，以平原和低山丘陵區(qū)為主，適合農(nóng)業(yè)和林業(yè)的發(fā)展，同時經(jīng)濟較為發(fā)達，現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展水平相對較高，鼓勵蔬果花卉等高附加值農(nóng)作物的生產(chǎn)。而安徽省則以傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)為主，且經(jīng)濟發(fā)展相對落后，農(nóng)產(chǎn)品的附加值低，價格相對低廉。因此，安徽省提供的水稻、玉米和小麥等糧食作物，可以為江蘇省提高種植效益，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化奠定基礎(chǔ)。此外，浙江省也較為依賴安徽省、江蘇省輸入的虛擬水。2017年，浙江省通過貿(mào)易從江蘇省和安徽省凈輸入共10.41 億m3農(nóng)業(yè)虛擬水，安徽省占比59.44%。其中，大部分輸入的虛擬水被用于滿足浙江省當?shù)厣a(chǎn)消費需求，僅凈輸出1.26 億m3給上海市。

綜合上述分析可以得到，長三角地區(qū)內(nèi)部農(nóng)業(yè)虛擬水流動格局會加劇地區(qū)間水資源與用水需求不匹配的現(xiàn)狀。因此，長三角地區(qū)可以實施虛擬水貿(mào)易戰(zhàn)略，通過調(diào)節(jié)虛擬水流動關(guān)系緩解水資源供需矛盾。特別是可以加強水資源高壓力區(qū)和水資源中壓力區(qū)之間的貿(mào)易聯(lián)系，鼓勵中壓力區(qū)的浙江省、安徽省積極調(diào)整貿(mào)易結(jié)構(gòu)，向高壓力區(qū)的上海市、江蘇省輸入虛擬水，保障糧食安全，實現(xiàn)區(qū)域用水平衡和水資源的優(yōu)化配置。

2.3 長三角地區(qū)間水資源流動格局

根據(jù)水資源拓展的投入產(chǎn)出模型計算長三角地區(qū)與其他地區(qū)之間的虛擬水流入和流出量，得到結(jié)果如表3 和表4 所示?？紤]到數(shù)據(jù)限制和時效性，水資源流動格局將著重針對2017年討論。

表3 2017年長三角各省市與內(nèi)部和外部的農(nóng)業(yè)虛擬水流動情況表 億m3Tab.3 Agricultural virtual water flow of provinces and cities in the Yangtze River Delta， internal and external

表4 2017年長三角地區(qū)與外部的農(nóng)業(yè)虛擬水流動格局 億m3Tab.4 Agricultural virtual water flow pattern between the Yangtze River Delta and the outside

在2017年的國內(nèi)虛擬水流動中，長三角地區(qū)對外輸出虛擬水109.82 億m3，獲取外部輸入虛擬水678.69 億m3，總體呈虛擬水凈輸入狀態(tài)，凈輸入虛擬水223.55 億m3。上海市、江蘇省、浙江省和安徽省均為虛擬水凈輸入?yún)^(qū)，其中浙江省獲取最多虛擬水凈流入（115.47 億m3），其次是江蘇?。?2.64 億m3）和上海市（49.23 億m3），而安徽省較少（6.21 億m3）。

從中國南北大框架來看，長三角在全國總體農(nóng)業(yè)虛擬水流動的格局呈現(xiàn)出“北方單向流入，南方雙向互動”的特征。在2017年農(nóng)業(yè)虛擬水流動格局中，南北方地區(qū)分別向長三角地區(qū)輸入約22.77和87.06 億m3虛擬水。而作為全國重要的產(chǎn)糧省，江蘇省和安徽省在北方地區(qū)向其凈輸入虛擬水的同時，也向南方地區(qū)凈輸出約0.93和5.10 億m3虛擬水。從地區(qū)來看，西北地區(qū)和東北平原是長三角地區(qū)虛擬水的主要來源地，其中，新疆和黑龍江輸入了最多的虛擬水資源，達到105.26和35.62 億m3。這主要由于兩地具有豐富的光照條件和適宜的氣候溫度等農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要稟賦，農(nóng)產(chǎn)品在其貿(mào)易結(jié)構(gòu)中比重較大。尤其是新疆地緣遼闊，具有良好的光熱條件，棉花產(chǎn)量占全國棉花總產(chǎn)量的三分之一，為中國最大的商品棉生產(chǎn)基地。同時，糧食、瓜果品質(zhì)優(yōu)、產(chǎn)量高，是西北地區(qū)調(diào)出糧食最多的省區(qū)，而棉花、糧食等作物都具有耗水高的特點。該類高耗水農(nóng)作物作為其貿(mào)易結(jié)構(gòu)中的重要組成部分，在貿(mào)易中隱含大量水資源流向長三角地區(qū)。

表5 2017年長三角各省區(qū)與全國各地區(qū)的農(nóng)業(yè)虛擬水流動情況表 億m3Tab.5 Agricultural virtual water flow in the Yangtze River Delta provinces and regions of the country in 2017

廣東省和福建省是2017 年長三角地區(qū)虛擬水的主要流出地，分別達到13.15、5.91 億m3。其中，福建省憑借其與江蘇省相近的地理位置，成為江蘇省對外凈輸出虛擬水最多的省份，占長三角地區(qū)對其輸入虛擬水的43.2%。而安徽省的虛擬水向廣東省凈輸出較多，2017年達到4.55億m3。廣東省和福建省作為南方經(jīng)濟較為發(fā)達的省份，其工業(yè)和服務(wù)業(yè)的發(fā)展需要更多的水資源支撐，農(nóng)業(yè)用水受到擠壓。因此廣東和福建需要通過農(nóng)產(chǎn)品貿(mào)易進口水資源，緩解水資源供需矛盾，提高經(jīng)濟運行效率，而長三角地區(qū)與其地理位置鄰近，農(nóng)產(chǎn)品進口運輸成本低時間短，成為其重要的貿(mào)易伙伴及虛擬水供給地。

3 討 論

虛擬水流動格局對區(qū)域水資源配置和經(jīng)濟發(fā)展具有重要影響。長三角地區(qū)通過貿(mào)易占用其他地區(qū)的農(nóng)業(yè)水資源以滿足本地的消費需求，從而將盈余的水資源配置給制造業(yè)和服務(wù)業(yè)，為區(qū)域內(nèi)高端產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供資源補給。而對于向長三角輸入農(nóng)業(yè)虛擬水的地區(qū)，其經(jīng)濟發(fā)達程度和生產(chǎn)力水平相對較低，農(nóng)業(yè)在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中占比較大。這些地區(qū)為換取部分經(jīng)濟利潤，生產(chǎn)和出口低附加值農(nóng)產(chǎn)品，大量消耗水資源，導(dǎo)致制造業(yè)和服務(wù)業(yè)的發(fā)展空間受到擠壓，不利于當?shù)氐漠a(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級和經(jīng)濟發(fā)展。因此，長三角地區(qū)實際上是通過占用其他地區(qū)的水資源，犧牲其他地區(qū)高端產(chǎn)業(yè)的發(fā)展權(quán)換取本地發(fā)展權(quán)，加劇地區(qū)間水資源配置和經(jīng)濟發(fā)展的不平衡?；诖?，本文從虛擬水角度提出以下政策建議，以期優(yōu)化區(qū)域間水資源配置，促進經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展。

（1）加強貿(mào)易聯(lián)系，平衡區(qū)域內(nèi)水資源壓力。在長三角內(nèi)部，加強水資源高壓力區(qū)和水資源中壓力區(qū)之間的貿(mào)易聯(lián)系，鼓勵中壓力區(qū)的浙江省、安徽省積極調(diào)整貿(mào)易結(jié)構(gòu)，通過出口農(nóng)產(chǎn)品向高壓力區(qū)的上海市、江蘇省輸入虛擬水，保障區(qū)域內(nèi)糧食安全，同時實現(xiàn)區(qū)域用水平衡和水資源的優(yōu)化配置。

（2）合理制定價格，實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品生態(tài)價值變現(xiàn)。依據(jù)農(nóng)業(yè)虛擬水流動格局，對于長三角地區(qū)從虛擬水輸出地進口的農(nóng)產(chǎn)品，在其原本價格基礎(chǔ)上，綜合考慮虛擬水的流動對虛擬水輸出地水資源的影響，合理制定價格。進而促進農(nóng)產(chǎn)品的生態(tài)價值變現(xiàn)，增加農(nóng)產(chǎn)品的附加值。

（3）調(diào)整貿(mào)易結(jié)構(gòu)，促進區(qū)域間協(xié)調(diào)發(fā)展。長三角地區(qū)可以依托其制造業(yè)優(yōu)勢，向其主要農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)地提供部分的工業(yè)制成品及其隱含的虛擬水資源，交換其所需農(nóng)業(yè)虛擬水。這在一定程度上能夠緩解虛擬水輸出地由于輸出農(nóng)業(yè)虛擬水帶來的水資源配置不均、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)低級等問題。在科學(xué)核算農(nóng)業(yè)虛擬水和工業(yè)虛擬水的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)用水資源和其他用途水資源的價值互換，從而保障全國水資源的有效利用和合理布局。

4 結(jié) 論

基于水資源拓展的多區(qū)域投入產(chǎn)出模型計算了2012、2015和2017年長三角地區(qū)各省市農(nóng)業(yè)虛擬水流動量，并結(jié)合虛擬水平衡狀態(tài)指數(shù)VWB和水資源壓力指數(shù)WSI，對長三角地區(qū)與中國其他地區(qū)的農(nóng)業(yè)虛擬水的平衡狀態(tài)和流動格局進行分析。主要結(jié)論如下：

（1）在區(qū)域水資源狀態(tài)方面，長三角地區(qū)整體水壓力偏高，用水量大于水資源總量，用水矛盾突出。內(nèi)部各省市水壓力有較明顯的地理差異，但在虛擬水平衡狀態(tài)方面較為一致，均需依賴外部水資源滿足自身消費的農(nóng)業(yè)用水需求，從而節(jié)省大量農(nóng)業(yè)用水，調(diào)整用水結(jié)構(gòu)，緩解內(nèi)部用水矛盾。

（2）從虛擬水流動格局的時間維度上看，自經(jīng)濟新常態(tài)以來，長三角地區(qū)在全國貿(mào)易中整體表現(xiàn)為農(nóng)業(yè)虛擬水凈輸入狀態(tài)，虛擬水資源輸入量總體呈現(xiàn)上升趨勢，而虛擬水的自給率呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢。在2015 年農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革前后，長三角內(nèi)部的農(nóng)業(yè)虛擬水流動結(jié)構(gòu)出現(xiàn)較為明顯的變動，江蘇省替代安徽省成為上海市最重要的虛擬水來源地。

（3）從虛擬水流動格局的空間維度上看，在區(qū)域內(nèi)，2017年長三角農(nóng)業(yè)虛擬水流動格局呈現(xiàn)“安徽-江蘇-浙江-上?！辨湢罱Y(jié)構(gòu)，江蘇省和安徽省大量出口水密集型的糧食等農(nóng)產(chǎn)品到浙江省和上海市，但這與各省市水資源壓力狀態(tài)不協(xié)調(diào)。在區(qū)域間，2017 年長三角在全國農(nóng)業(yè)虛擬水流動格局中呈現(xiàn)出“北方單向流入，南方雙向互動”的特征。西北地區(qū)和東北平原是長三角地區(qū)虛擬水的主要來源地，其中新疆和黑龍江成為向長三角輸入最多虛擬水的省份，而廣東省和福建省是長三角地區(qū)虛擬水的主要流出地。

（4）從實施虛擬水戰(zhàn)略的角度來看，長三角地區(qū)內(nèi)部可以通過加強水資源中壓力區(qū)和高壓力區(qū)的貿(mào)易聯(lián)系，調(diào)節(jié)農(nóng)業(yè)虛擬水流動關(guān)系，優(yōu)化水資源配置。長三角地區(qū)在區(qū)域間進口農(nóng)產(chǎn)品時，可以綜合考慮隱含虛擬水資源的生態(tài)價值，合理制定價格，提高農(nóng)產(chǎn)品附加值；同時可以依托自身產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，為其他地區(qū)提供工業(yè)虛擬水，緩解單向進口農(nóng)業(yè)虛擬水引起的水資源配置不均問題，保障全國水資源的有效利用和合理布局。