虚拟水贸易理论与实证研究进展述评

朱启荣，王志华，杨媛媛

（山东财经大学国际经贸学院，山东济南 250014）

虚拟水贸易理论与实证研究进展述评

朱启荣，王志华，杨媛媛

（山东财经大学国际经贸学院，山东济南 250014）

虚拟水贸易在解决水资源短缺方面有重要作用，研究与利用虚拟水贸易对促进我国水资源管理观念和制度创新具有重要参考价值。文章从理论与实证两个方面梳理了虚拟水与虚拟水贸易的最新研究进展。一方面，分析了虚拟水与虚拟水贸易理念的演变与发展历程，另一方面，系统分析了国内外有关国际贸易中虚拟水含量计算与虚拟水贸易作用等问题。经过对现有研究成果的梳理与分析，发现无论是在研究内容方面，还是在研究方法方面都需要进一步充实与完善。

虚拟水；虚拟水贸易理论；虚拟水贸易实证

一、引 言

自20世纪70年代以来，以中东与北非等国家为代表的地区性水资源紧缺问题引起了世人的关注。由于全球水资源分布不均衡，一些国家（地区）水资源相对丰富，而另一些国家（地区）的水资源却十分短缺。因此，在全球范围内寻求有效、合理的配置水资源方法成为学者和决策者们共同关注的问题。20世纪90年代初英国学者Allan教授提出的虚拟水贸易理念为贫水国家与地区解决水资源短缺问题提供了一条新思路。自Allan提出虚拟水贸易以来，国内外学者对虚拟水贸易问题展开了广泛研究，并取得一批研究成果，这些成果对于实现贫水国家与地区水安全问题具有重要参考价值。

我国人均淡水资源拥有量仅为世界人均水平的28%，是一个严重贫水国家。水资源短缺已经成为制约我国经济社会发展的资源瓶颈，甚至影响到生态安全。为解决日益突出的水资源短缺问题，2012年1月出台的《国务院关于实行最严格水资源管理制度的意见》提出了2015年、2020年与2030年全国用水总量与用水效率控制目标。我国是对外贸易大国，积极利用虚拟水贸易的节水作用，对于缓解我国水资源短缺矛盾具有重要意义。本文通过梳理虚拟水贸易理论与实证研究成果，揭示现有研究的不足与局限性，提出需要进一步研究的问题，为我国研究与利用虚拟水贸易节约水资源，践行十八大报告提出的“加强用水总量管理”，“建设节水型社会”，提供理论指导与政策参考。

二、虚拟水贸易理论

（一）虚拟水概念的发展

虚拟水（Virtual water）的概念起源于Fishelson（1982）提出的农业生产中“嵌入水”概念（Embedded water）①即生产粮食等农产品的用水量。。据他估算，1980年，以色列生产1公斤小麦大约需要消耗500升水资源，生产1公斤奶酪和牛肉分别需要使用3000升和5000升水。与真实的水资源不同，这种农业生产中的“嵌入水”是以无形的方式包含在农产品中看不见的水。据此，Tony Allan教授提出了“虚拟水”概念［1］。他将虚拟水定义为“生产农产品所需要的水资源数量”。1997年，他将虚拟水的定义扩展为“生产物品和服务所需要的水资源量”［2］。为了从数量上精确定义虚拟水概念，Haddadin［3］分别从生产地与消费地两方面给出了定义。就前者而言，他将虚拟水定义为“生产商品实际的用水量”。其用水量取决于商品产地的生产条件和用水效率等因素，该定义对于指导生产部门提高水资源利用效率具有重要参考价值。由于商品产地的气候与水资源使用效率等方面差异，不同地区生产同一种商品的用水量可能存在较大差异。为此，他又从消费地角度，将虚拟水定义为“消费地生产该商品的用水量”。该定义可以使决策者清楚认识到使用外购产品所节约的水资源量以及对于缓解本地区水资源短缺矛盾的作用。此外，Chapagain等［4］还将虚拟水细分为“绿色虚拟水”（是指通过雨水与雪水进入商品生产中的虚拟水，如农产品整个生产过程中田间蒸发的降水量）、“蓝色虚拟水”（即通过地下水和地表水投入到商品生产中的虚拟水量，如农产品生产过程中的灌溉用水与工业品生产消耗的自来水）和“灰色虚拟水”（即产品生产过程中排放的污水）。他们认为，灰色虚拟水会使水资源数量减少，是负的水资源。

（二）虚拟水贸易概念的拓展

Haddadin［5］指出，生产粮食需要使用大量水资源，中东等干旱缺水国家可以通过从水资源丰富的国家进口粮食来解决其水资源短缺问题。他认为，如同石油从中东国家流向其他国家一样，贸易是连接世界各国的桥梁，通过粮食贸易，水资源能够从丰水国家与地区流向贫水国家。对进口国来说，进口粮食意味着从外部获得了水资源。Allan［6］认为，一国（地区）出口产品相当于向境外输出水资源，进口产品意味着从境外输入水资源，并将货物和服务国际（区际）贸易产生的虚拟水的国际（区际）间流动定义为“虚拟水贸易”。在此基础上，Hoekstra［7］将虚拟水贸易划分为“绿色虚拟水贸易”、“蓝色虚拟水贸易”与“灰色虚拟水贸易”。这是由于虚拟水贸易会产生外部性。具体的说，一国生产与出口商品不但要消耗本国的绿色水与蓝色水，还会排放灰色水，污染其水资源环境，影响水资源质量与数量，这对于出口国具有负的外部性。与出口贸易的情况相反，进口商品不但能够减少进口国绿色水与蓝色水的消耗，还能够减少灰色水排放，减少了对进口国水资源的污染，进而增加了进口国的水资源供给量，因此，进口贸易具有正的外部性。

（三）要素禀赋理论与虚拟水贸易

在虚拟水贸易理论方面，许多学者将其与比较优势理论联系在一起②在亚当斯密的绝对成本理论基础上，大卫李嘉图建立了比较优势理论，后来，经过赫克歇尔—俄林的要素禀赋论的补充和完善，形成了新古典国际分工与国际贸易理论。。根据赫克歇尔—俄林的要素禀赋理论，各国（地区）在生产要素丰裕程度方面的差异导致了其生产要素价格存在差异，进而造成各国产品生产成本和产品价格存在差异，产品价格的差异最终导致了国际（区域）分工与贸易。一些学者认为，国际与区域间虚拟水贸易是由于不同国家（地区）的水资源要素禀赋差异所致。Allan［8］认为，国际贸易使虚拟水从水资源丰富的国家流向水资源短缺国家，虚拟水贸易理论是比较优势理论的衍生。Lant［9］将生产过程中用水量较多的商品定义为“水资源密集型商品”（Water intensive commodities）。他认为，虚拟水贸易是比较优势理论的具体应用，只不过是强调了水资源要素禀赋而已。Chapagain等［10］认为，提高价格与技术水平能够提高产品产地的水资源利用率，而虚拟水贸易却能够提高全球的水资源利用效率，通过贸易方式，虚拟水从水资源使用率较高国家与地区流向水资源生产率较低国家，这意味着全球层面上的水资源节约。

一些学者还探讨了将虚拟水贸易理论运用于实践时需要注意的问题。Wichelns［11］指出，虚拟水贸易理论只是在水资源方面揭示了产品生产成本的比较优势，而影响国际分工与国际贸易的因素有很多（如土地、劳动力和技术等要素禀赋以及产业安全等），因此，不能将水资源禀赋视为影响国际分工与国际贸易的唯一因素。而是在制定贸易政策时，要综合考虑一国的水资源禀赋、土地、劳动力等多种因素。Kumar［12］认为，虚拟水贸易战略的制定和实施决不是简单的让贫水国家和地区进口虚拟水，而是需要将虚拟水贸易战略作为其政策的一部分，认真考虑虚拟水贸易对本国经济、社会与环境的影响以及这些因素之间的相互作用。田贵良［13］认为，一国经济发展受多种要素约束，需要实现多种目标，在实施虚拟水战略时，需要考虑本国的水资源禀赋、其他生产要素、技术水平以及生产活动的机会成本等因素，才能使虚拟水贸易理论具有实践意义。

三、虚拟水贸易实证研究

（一）贸易活动中虚拟水流量的计算方法

出口贸易的虚拟水数量计算方法主要有Chapagain的产品生产树计算法［14］、Zimmer的产品分类计算法［15］、Leontief投入产出模型计算法［16］。在利用前两种方法测算工业品中的虚拟水含量时，其计算过程常常由于过于复杂而主要用于测算农产品中虚拟水含量；后一种方法可以从产业层面将虚拟水的测算范围扩展到所有行业贸易活动中虚拟水数量。进口贸易虚拟水含量测算通常按照Chapagain等［17］提出的“替代方法”。即进口商品生产中的实际用水量一般不作为进口贸易的虚拟水含量，而是按照消费国（进口国）生产这些进口品需要消耗的水资源数量来计算。其原因是，进口商品是在国外生产的，消耗的是国外水资源，进口产品是对进口国本国产品的替代，从进口国节约水资源的角度，进口贸易中虚拟水含量应该是进口国生产这些进口品的用水量，因此，进口贸易的虚拟水含量计算方法与出口贸易的虚拟水含量计算方法相似。

（二）国际贸易中的虚拟水流量

Chapagain与Hoekstra撰写的《世界水资源协会与联合国粮农组织研究报告》表明，2000年全球国际贸易产生的虚拟水流量为13400亿立方米。农产品与工业品出口贸易的虚拟水含量占全球淡水使用量的17%，其中，农作物产品与畜产品贸易的虚拟水含量分别占全球虚拟水贸易量的61%与17%。在农产品贸易中，小麦贸易的虚拟水含量所占比重最大，为30%左右，其次，是大豆和水稻，分别占17%和15%。工业品与服务贸易的虚拟水流量占全球虚拟水贸易量的22%［18］。据Hoekstra等［19］统计，1999－2004年期间，美国是农产品虚拟水出口最多的国家，加拿大、澳大利亚、阿根廷与泰国分别是第二、第三、第四与第五大出口国；同期，日本是世界虚拟水进口的第一大贸易国，中国、意大利、韩国与荷兰也是主要进口贸易大国。柯兵等［20］研究表明，2004年我国进口8000万吨粮食相当于进口了800多亿立方米水资源。马涛等［21］研究表明，1996－2002年我国通过粮食国际贸易净进口330亿立方米的虚拟水。马水英［22］研究发现，我国向日本和欧盟等国家与地区输出了大量的虚拟水。蒋璐［23］的研究表明，轻工业与服务业是中国虚拟水贸易顺差的主要部门，而农业与重工业是我国虚拟水贸易的逆差部门。

（三）虚拟水贸易作用

1．虚拟水贸易的积极作用

Allan［24］研究表明，中东与北非地区年均进口粮食5亿吨，可为这些地区节约500亿立方米的淡水，占该地区淡水资源总量的30%，相当于尼罗河的年径流量，虚拟水贸易在很大程度上缓解了这些贫水地区水资源短缺矛盾，它们是国际虚拟水贸易的受益者。一些学者认为，虚拟水贸易不但有助于解决贫水地区的水缺水问题，还能缓解一些国家土地资源短缺与环保压力。据Oki等［25］研究，2004年日本虚拟水的总进口量为620亿立方米，这大于日本当年的570亿立方米的灌溉用水量，日本进口虚拟水并不是因为其水资源短缺，其真正的原因是由于日本缺少耕地，进口大量的玉米、大豆与小麦主要是用于生产家畜饲料，以满足日本畜产品生产与消费的需要，有效减轻日本的耕地短缺矛盾。程国栋［26］计算了2000年中国西北干旱地区（新疆、甘肃、青海与陕西）虚拟水的消费量与贸易量，认为全国粮食供求基本平衡，在满足西北缺粮地区粮食调入情况下，运用虚拟水贸易可缓解我国西部地区的水资源短缺和生态压力，有助于保障西北乃至全国的生态安全。马静等［27］测算了中国水稻、小麦、玉米与大豆中的虚拟水含量，还分析了中国粮食贸易虚拟水流量的区域分布与国际流量，建议可将虚拟水战略作为中国跨流域调水的补充，以保障中国缺水地区的水与生态方面的安全。

2．虚拟水贸易的负面作用

Hoekstra等［28］研究表明，2000－2003年，全球稻米出口贸易产生的灰色虚拟水量为24亿立方米（稻米生产过程中使用化肥与农药等污染的水资源数量），一些国家（如泰国）大米出口贸易规模的扩大是以增加蓝色水使用为代价的，对生态环境产生了较大负面影响。Guan等［29］对中国区域间的贸易结构及其虚拟水贸易对水资源消耗和环境污染影响的研究表明，山东等缺水的北方地区通过农产品贸易向水资源丰富的中国南方地区以及日本与韩国等国家输出了大量虚拟水，这对北方缺水地区的生态环境产生了不利影响。他们还发现，中国华南地区生产与出口工业品时，产生了大量的灰色水（工业废水），严重污染了当地生态环境。

（四）虚拟水贸易的悖论现象

有研究发现，一些贫水国家（地区）在大量输出水密集产品的同时，大量进口非水密集产品，出现了类似于“里昂惕夫悖论”现象①根据赫克歇尔—俄林的要素禀赋理论，战后美国应该出口资本密集型产品，进口劳动密集型产品，但是，美国经济学家里昂惕夫（1953）采用投入产出模型，对美国外贸结构分析结果却发现，战后美国进口贸易是以资本密集型产品为主，而出口贸易以劳动密集型产品为主。这与赫克歇尔—俄林理论的结论刚好相反。由于赫克歇尔—俄林理论已被经济学界广泛接受，因此，里昂惕夫的研究结论被称为“里昂惕夫悖论”或“里昂惕夫反论”。，这显然违背了比较优势原则。Prochaska等［30］研究发现，2005年希腊Thessaly地区出口了12亿立方米的虚拟水，进口了0．4亿立方米虚拟水，使该地区出现了较大的虚拟水净流出量。他认为，其主要原因是由于Thessaly地区生产与出口了棉花等很多用水量大的农产品，而进口了一些用水量较小的蔬菜和橡树等农产品。他指出，如果该地区进口棉花，而不是出口棉花，生产更多的蔬菜，而不是大量进口蔬菜，则该地区的水资源供应压力至少能够降低34%。孙才志等［31］研究发现，中国粮食贸易的虚拟水流动是中国水资源的逆向配置（即中国粮食贸易形成的虚拟水流动是从贫水区向富水区转移水资源），加剧了中国贫水区的水资源紧缺矛盾。中国投入产出学会课题组（2007）研究发现，我国进出口贸易结构加剧了国内水资源短缺矛盾［32］。朱启荣等［33］的研究表明，我国出口贸易中的高耗水产品比重较大，而进口贸易中低耗水产品所占的比重较大，这种贸易结构不利于节约我国水资源。由此，他们提出了调整我国外贸结构的必要性。

四、简 评

国内外学者对虚拟水贸易理论与实证研究取得了丰硕成果，但还存在如下亟待解决的问题：

第一，国内学者的研究主要集中于绿色虚拟水与蓝色虚拟水贸易方面，缺少对我国外贸中灰色虚拟水量化方面的研究，而国外学者对我国外贸中灰色虚拟水研究所采用的数据较为陈旧，不能反映最近我国外贸中的灰色虚拟水流量。而我国作为“世界加工厂”，随着出口贸易规模迅速扩大，排放了大量灰色虚拟水，不但影响国民的饮水安全和身体健康，还会影响生态安全。因此，应尽快展开我国外贸中的灰色虚拟水问题的研究。

第二，为了克服产品生产树计算方法与产品分类计算方法的局限性，一些学者利用投入产出模型计算所有行业贸易中的虚拟水流量，这也有其局限性。例如，目前被广泛运用的42个部门投入产出表中，农业、林业、木材及竹材采运业、畜牧业与渔业等涉农部门都被合并在一个农业部门，产品种类众多，而各种产品的虚拟水含量有很大差异，因此无法为管理层优化农产品贸易结构提供精确的指导。笔者建议，可将上述三种方法有机结合起来，在计算农产品贸易虚拟水时，可采用生产树计算方法或产品分类计算方法，而在研究工业和服务业贸易品的虚拟水含量时，利用投入产出模型来测算。

第三，国内外有关利用外贸节水问题的研究是基于优化进出口商品结构的分析，而没有涉及减少外贸顺差的节水作用。我国具有相当规模的外贸顺差，造成了大量水资源流失，而这方面的研究几乎是空白。今后需要综合考虑减少外贸顺差与优化外贸商品结构两个方面的节水作用，以充分挖掘外贸的节水潜力。

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A Review of Theoretical and Em pirical Research Progress in VirtualWater Trade

ZHU Qi-rong，WANG Zhi-hua，YANG Yuan-yuan
（School of International Economics and Trade，Shandong University of Economics and Finance，Jinan 250014，China）

Virtualwater trade plays a vital role in solvingwater resource shortage，and therefore studying and utilizing virtual water trade have significant reference value for improving China water resource management notions and systems．This paper teases out the latest research progress in virtual water and virtual water trade theoretically and empirically，analyzing the notions and development course of virtualwater and virtualwater trade aswell as such issues as the virtualwater content calculation and virtual water trade functions in international trade at home and abroad．It is found from the review that both research contents and research methods should be further enriched and perfected．

virtual water；virtualwater trade theory；empirical study of virtual water trade

F710

A

1008－2670（2014）05－0043－06

（责任编辑 时明芝）

2014－03－10

国家社会科学基金项目“虚拟水视角下中国利用外贸节约水资源研究”（13BJY062）；山东省自然科学基金项目“优化山东外贸结构的节水潜力研究——基于虚拟水的理念”（ZR2013GM004）；本文受到山东省重点学科西方经济学的资助。

朱启荣，男，安徽无为人，管理学博士，山东财经大学国际经贸学院教授，研究方向：国际贸易与可持续发展；王志华，女，山东聊城人，山东财经大学国际经贸学院硕士生，研究方向：国际贸易；杨媛媛，女，山东莱芜人，山东财经大学国际经贸学院硕士生，研究方向：国际贸易。