虚拟水贸易战略对河北省地下水压采的贡献机理

田贵良，杜梦娇

（河海大学商学院，211100，南京）

我国北方大多数省份都面临着水资源短缺问题，很多地区的水资源难以维持最基本的生活生产。同时，由于地区经济发展缓慢，农业在三大产业中所占比例较大，农业生产耗费了大量的水资源。但是，农业生产效益较低，为了提高地区产值只能扩大农作物种植面积，如此循环往复，地区水资源缺口越来越大。为了缓解区域用水矛盾，很多地区频繁开采地下水，过度的地下水开采导致地表沉降，出现了一系列地质灾害。水资源短缺在制约地方经济社会发展的同时也严重影响了地区生态环境的稳定。目前，国家主要通过南水北调等跨区域调水来缓解北方地区水资源短缺问题。但是，跨区域调水受调水区域水资源状况以及时空关系影响巨大，调水水量不稳定且成本较高，只能缓解缺水地区一时困境，而不能从本质上解决区域水资源短缺问题。

水资源短缺是一个全球现象，解决水资源短缺问题必须要有新的思路。虚拟水以及虚拟水贸易的出现，为解决区域水资源短缺问题开辟了一条新的途径。Oki计算了生产和消费环节中产品的虚拟水并作出比较，他认为虚拟水贸易可以大大提高水资源的利用率。Islam运用网格评估法研究证实了虚拟水贸易可以缓解全球水资源空间分配不均问题，并鼓励缺水地区通过虚拟水的进口减轻区域水压力。我国的专家学者也纷纷对此进行研究。程国栋从水资源管理创新的角度，分别研究了虚拟水贸易对粮食安全、产业调整以及生态保护的积极影响。柳文华等研究了我国虚拟水进口对水资源补偿的贡献率，认为虚拟水贸易可以有效缓解我国农业用水和耕地紧张的矛盾。梁美社等、刘波等分析了虚拟水贸易对农业种植结构的影响，认为虚拟水贸易能够优化农业种植结构。本文通过农业用水量的变化将虚拟水贸易与地下水压采联系起来，着重介绍虚拟水贸易对地下水压采的作用机理。

一、河北地下水超采现状

河北省水资源贫乏，全省多年水资源总量152.55亿m3，人均水资源量216.31m3，仅占全国人均水资源占有量的10.8%。为维系经济社会发展不得不长期大量超采地下水。目前统计资料显示，河北省地下水超采十分严重，自20世纪80年代开始超采地下水，年均超采50多亿m3，已累计超采1 500 亿 m3，面积达 6.7 万 km2，超采量和超采区面积均为全国的1/3。目前，河北省已成为全国最大的地下水漏斗区，深层地下水漏斗区有沧州、冀枣衡、南宫3个，浅层有宁柏隆、石家庄、高蠡清、肃宁 4个，这些漏斗区引发了地面沉降、海水倒灌、地陷地裂等一系列地质灾害问题。针对水资源、水生态、水环境存在的突出矛盾，河北省委、省政府采取了节水、调水、蓄水等一系列措施，取得了一定成效，但水资源供需矛盾并没有从根本上解决，特别是经济社会发展仍依赖于大量超采地下水，且难以为继，已到了非治理不可的地步。

二、超采原因及节水措施

河北省地下水超采是由20世纪六七十年代大规模机井建设直接引发的，但根本原因是河北全省水资源承载力已无力支撑区域产业结构，尤其是以高耗水粮食作物为主的种植结构，导致水资源供需矛盾扩大。

现阶段，河北省的生产生活用水主要来源于地表水和地下水。其中地下水的供给量占总供水量的75.58%。2013年河北省用水总量191.29亿m3，其中农业用水量137.64亿m3，约占用水总量的72%，工业用水量25.23亿m3，约占用水总量的 13%。农业用水量占河北省用水总量的绝大部分，大量的农业用水是超采主要原因。

为了解决河北省地下水超采现象，区域相关部门采取了很多措施。

1.充分利用地上水

河北省通过省外调水，提高区域蓄水能力，充分利用地上水，压采地下水。以生态水网改造提升、引黄引卫完善延伸为重点，整修疏浚渠道，连通灌排渠系，大幅度提升渠道输供水能力。在雨水集中的6—9月，充分利用河、渠、库、坑塘、洼地蓄住雨水资源，以供缺水季节使用。河北省通过引黄入冀、南水北调等调水工程，不断增加调水量，压采地下水量。

2.工程节水措施

河北省按照因地制宜的原则，在土地流转较好的地块，建设大型指针式喷灌机组、大型平移式喷灌机、绞盘式喷灌机，推广以喷灌、微灌和滴管为主的高效农艺节水措施，大力减少农业用水量。与此同时，利用南水北调中线工程通水后城市返还农业的水量，恢复灌区部分面积，扩大渠灌区对井灌区的覆盖，实施河渠清淤疏浚、拓宽整治、河渠蓄水、水系连通、坑塘清淤扩容整治等工程，实现地表水对地下水的置换。通过节水工程建设，河北省形成了7亿m3的压采能力。

3.培育水市场，开展水权交易

河北省积极响应《国务院关于实行最严格水资源管理制度的意见》《水利部关于水权转让的若干意见》等政策，结合《河北省地下水超采综合治理试点方案》，在地下水超采综合治理试点区域内，进行水权确权登记，对农业、生活、工业、生态以及预留水等完成水量分配，将水资源的使用权、收益权落实到取用水户。河北省通过水权分配满足农业、工业、生活用水需求，控制地下水超采，同时积极推进水权交易平台建设，促进水权流转形成水市场，以此推动水资源节约和保护。

4.建立农业水价机制，促进农业节水

在试点区域对现行的水价机制进行改革，主要有：在大中型灌区实行 “骨干工程水价+末级渠系水价”的终端水价制度，在试点区域全面推行计量用水和农业用水超定额加价制度，探索对粮食作物、经济作物执行分类水价。为了鼓励农民节约用水，多用地表水代替地下水，对于节水效果明显的用水户，实行节水补贴和奖励。

通过上述措施，在一定程度上减少了河北省内农业用水量，提升了地下水压采能力。但是工程措施、水权交易、水价改革等措施，对地下水超采只起到了阶段性的抑制作用，超采问题的治本之道则是改善农业结构，开展虚拟水贸易，真正解决农业需水量问题。

三、虚拟水贸易战略的界定及其对河北省农业需水量影响

1.虚拟水贸易战略的界定

虚拟水概念起源于Fishelson提出的农业生产中的“嵌入水”，后经J.Anthony Allan教授对这一概念思想化，付之于“虚拟水”的提法。虚拟水泛指生产所有商品和服务所需的水资源量，它以具体的产品和服务为载体，但是不等同于产品和服务中所蕴含的自然状态的水。

虚拟水贸易战略是指水资源短缺的国家或地区通过贸易的方式从其他国家或地区购买水资源密集型产品和服务，出口水资源节约型产品，使得地区产品结构向节水型方式转变，缓解当地用水短缺，保障自身水资源安全。与其他实体水相比，虚拟水贸易具有经济性和易操作性的特点。实体水由于受到自身特点的影响，在丰水地区与贫水地区的转移相对困难，但是虚拟水却比较容易实现。对于水资源短缺的区域来说，虚拟水贸易为缓解区域水资源紧张提供了一种途径，并且在贸易过程中，实现了水资源的节约和高效利用。

2.虚拟水贸易对河北省农业需水量的影响

虚拟水贸易对河北省农业需水量的影响体现在农产品生产过程中的虚拟水量。限于数据的可获得性，本文仅对农产品中粮食作物的虚拟水量进行研究。由于农作物的虚拟水量与作物类型、生长环境等因素密切相关，所以在计算农作物虚拟水量时，仅能给出对特定区域、特定时间以及特定作物粗略的虚拟水含量。单位初级产品的虚拟水量等于单位面积作物需水与作物产量的比值。农作物单位虚拟水含量计算公式为：

式（1）中Vcn为 n区域、作物 c单位虚拟水含量（m3/t）；Wcn为作物 c 生长过程中总的需水量（m3/hm2）；ETc为作物生长期内的实际需水量（mm/d），Ycn为作物 c 的产量（t/hm2）。 式（2）中Kc为作物系数，用来反映实际作物与参考作物的差异。ET0是参考作物的潜在蒸发量 （mm），它的计算可采用FAO推荐修正的标准彭曼公式。根据CLIMWAT数据库中河北省的气象站多年平均气象资料，利用CROPWAT8.0软件和作物系数资料可计算粮食作物生育期的需水量ETc。通过河北省经济年鉴和水资源公报，确定河北省粮食产量和水资源的投入，可测算出河北省主要粮食作物小麦、玉米、稻谷和豆类的虚拟水量，具体见表1。

表1 河北省主要粮食作物的虚拟水量

由于不同作物虚拟水含量不同，分析研究时数据处理繁琐且波动较大。我国统计部门设定一种折算方法，将不同作物统一换算成粮食，得到粮食作物单位产品虚拟水含量为0.96m3/kg。

河北省是我国粮食以及农副产品的生产和输出大省。据相关部门统计，河北省每年销往省外地区的粮食作物主要是小麦和玉米，玉米和豆类主要用于出口。从表1可知，对于像小麦、大豆等本省虚拟水含量较高的粮食作物，河北省过多的出口将会使区域水资源的流失更为严重。按照虚拟水贸易的相关理论，像河北省这样水资源贫乏的地区完全可以通过虚拟水贸易解决当地的水资源需求问题。在保证国家和区域粮食安全的前提下，通过调整区域农业以及用水结构，输入虚拟水含量较高的农产品（如小麦、大豆等），同时减少附加值不高且耗水较多的粮食作物的生产，把有限的水资源充分利用到效率较高的地方。

河北省2005—2014年粮食总产量见图1和表2。根据趋势预测法，到2020年，河北省粮食综合生产能力将达到 3 700万t，2030年将达到 4 500万t左右。考虑到粮食输出的经济效益和河北省经济的实际情况，河北省粮食输入应循序渐进。据此，将河北省输入粮食产量分别设定为15%（情景1）和 30%（情景2）两种情况，研究通过虚拟水贸易对河北省农业用水量的影响，见表3。

图1 河北省2005—2014年粮食总产量趋势图

表2 河北省2005—2014年粮食总产量 单位：万t

表3 虚拟水贸易对农业用水量的影响

由表3数据可知，虚拟水贸易能够有效地减少河北省农业用水量，这对于水资源缺乏的地区来说，不失为一种缓解区域水资源短缺的有效途径。

3.虚拟水贸易对河北地下水压采的影响

河北省农业用水量大是导致地下水严重超采的主要原因。虚拟水贸易对河北省地下水压采的影响主要是通过粮食贸易间接改善区域农业种植结构，减少经济效益不高、虚拟水含量较高的农作物种植，增加经济效益较好、虚拟水含量较少的农作物，以此来调节农业用水量，进而实现地下水的压采。

基本假设：

区域P1和P2之间进行虚拟水贸易，并且P1地区水资源相对短缺，地下水超采严重，P2地区水资源丰富。

区域P1社会生产生活仅依靠农业，工业部门对地区经济影响不大。

区域P1和P2都只生产A和B两种粮食作物，并且A为水资源密集型产品，B为水资源相对稀疏型产品。

以P1和P2区域间虚拟水贸易为例，说明虚拟水贸易对P1地区地下水压采的影响路径如图2所示。

由图2可知，缺水地区P1可以通过虚拟水贸易向水资源丰富的P2输入水资源密集型产品A，由于A输入量增加，区域将减少作物A的种植，转而增加作物B的种植。对于只生产A和B两种作物的区域P1来说，新的农业种植结构得以形成。相对于原来的种植结构，新的农业种植结构使得P1减少了水资源密集型产品A的生产，在一定程度上减少了农业用水，实现了地区地下水的压采。

四、建 议

通过上文分析，虚拟水贸易通过改善农业种植可以有效地减少河北省农业用水量，进而成功实现对地下水的压采。但是，由于新的农业种植结构的形成是一个漫长过程，需要辅助采取一系列激励措施。以下从粮食补贴、打开低耗水经济作物市场、建立生态补偿机制等方面提出促进虚拟水贸易、压采地下水的建议。

1.实行粮食补贴

经济收益是人们进行生产经营活动决策主要考虑的因素。在农业内部，低耗水作物的生产和替代物生产之间的净收益高低直接决定水资源在不同农作物之间的分配，当高耗水的粮食作物经济收益大于低耗水的粮食作物时，农民定会增加高耗水作物的种植面积而减少种植低耗水作物。所以，为了鼓励区域增加低耗水粮食作物种植面积，必须增加对低耗水作物的粮食补贴，运用财政杠杆提高种植户的经济收益，使得区域的粮食种植从高耗水作物向低耗水作物转变。

2.打开低耗水经济作物市场

市场需求是影响粮食作物生产的又一个重要因素，因为市场需求和供给将会直接影响粮食作物的价格。当低耗水粮食作物的需求大于供给时，这种作物的价格会被拉高，价格杠杆使得种植户转而减少种植高耗水作物而增加种植低耗水作物。因此，河北省相关部门应积极打开低耗水经济作物的市场，通过市场的力量改善区域农业种植结构，最终实现对区域地下水的压采。

3.建立生态补偿机制

河北省因地下水超采严重，生态环境极其脆弱，必须加强对生态环境的保护。要建立适合本区域的水资源管理体制机制，逐步运用虚拟水贸易优化解决河北省目前的粮食以及农产品的种植结构和供应问题，减少河北省水资源利用赤字特别是地下水超采，促进区域水生态安全系统和生态补偿机制的建立。对节存下来的有限水量进行合理分配，使其能向低耗水、高收益的农产品或产业转移，使河北省水资源管理走上良性循环的轨道。

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