中国粮食虚拟水国际贸易研究——基于2001-2015年的数据

王秀鹃 胡继连

(山东农业大学 经济管理学院，山东 泰安 271018)

一、问题的提出

农业是我国的根本和基础，粮食生产关系着中国十几亿人口基本的生存和发展问题。随着经济的发展，工业和城市用水的不断增加，农业水资源供求矛盾日益突出。水资源短缺及由此引发的粮食安全及生态环境问题, 已经成为制约我国实现可持续发展的重要制约因素之一。粮食生产作为最主要的消耗水资源的形式，其中隐含着大量的虚拟水。粮食虚拟水战略通过贸易的形式将粮食虚拟水从富水国家和地区转移到贫水国家和地区，无疑会在一定程度上缓解农业用水的短缺。通过实施粮食虚拟水资源战略来缓解我国水资源的供求矛盾, 是一个新的发展思路。

虚拟水的概念是由英国学者Allan在1993年首先提出的，*Tony Allan. Virtual Water: A Long Term Solution for Water Short Middle Eastern Economics . London, UK: University of Leeds，1997.后来荷兰学者Arjen Hoekstra(2003)为了更好地评价生产和消费方式对水资源的影响，将其拓展为现在通行的虚拟水概念，即生产商品和服务所需要的虚拟水水资源数量。*Hokestra. Virtual Water Trade Proceeding of the International Expert Meeting on Virtual Water Trade.Delft: The Netherlands，2003，13-23.目前国内外对虚拟水的概念内涵、研究方向及计算方法等都有程度不同的进步和丰富。Hong Yang(2002)以地中海国家为研究区域、Alaa El-Sadek(1993)以埃及为研究区域、Hoskstra(2003)以日本和印度为研究区域、Affuso(2010)以北美为研究区域系统分析了这些国家的虚拟水贸易流向，研究结果均显示粮食进口能有效减少本地水资源的消耗量；Vanham D(2013)的研究则借助比较优势理论对水资源与粮食贸易之间的关系进行了实证分析。国内最早涉及虚拟水理论的分析出现在2003年，程国栋认为虚拟水理论是保证我国水资源安全的新思路和新方法。此后，刘宝勤等(2006)从资源流动、资源替代、比较优势三个方面对虚拟水研究的理论基础进行了阐述；王洪瑞等(2008)指出水资源理论与概念的扩展、虚拟水的量化及贸易平衡等问题将是未来虚拟水研究的重点和热点；曹建廷等(2004)从农作物和畜产品的角度阐释了虚拟水含量的计算方法；秦丽杰等(2006)认为虚拟水战略在解决粮食需求的同时，既能缓解当地的水资源短缺问题，也可以促进农业生产结构的调整及其优化；雷玉桃等(2012)依据投入产出分析原理系统地阐述了虚拟水贸易的计算模型；陈秀莲等(2017)的研究则对引起虚拟水贸易量变化的因素进行了分析。*雷玉桃、蒋璐：《中国虚拟水贸易的投入产出分析》，《经济问题探索》2012年第3期；陈秀莲等：《中国虚拟水贸易的测度、评价与影响因素的实证分析——基于投入产出公式和SDA分解模型》，《现代财经》2017年第1期;张晓莹：《国际生产分割视角下中国对外贸易环境效应研究》，《经济与管理评论》2017年第2期。

不过，我们认为这些研究大多还停留在概念阐释、理论分析阶段，对于虚拟水理论在我国粮食对外贸易中的应用及其贡献着力较少。本文以粮食国际贸易中的虚拟水为研究对象，对2001-2015年间粮食国际贸易中产生的虚拟水量进行测算，研究结果与全年的农业用水量及其线性关系进行对比，进一步评估粮食国际贸易中的虚拟水对我国水资源的贡献度以及对经济安全、粮食安全的意义。

二、中国粮食国际贸易的虚拟水估算

(一)数据来源

本文主要研究粮食国际贸易中的虚拟水进出口含量，根据《中国统计年鉴2001-2016年》和《中国农村统计年鉴2001-2016年》中粮食作物的种植面积、产量和进出口贸易量数据，选取粮食国际贸易中的大米、小麦、大豆、玉米等四种农作物，并对这四种农作物的单位虚拟水含量进行估算。粮食作物虚拟水含量的计算需要相应地区的气候数据、相关农作物蒸腾系数、相应地区农作物单位面积产量。气候数据来源于联合国粮农组织FAO的climate数据库和Crop数据库，农作物蒸腾系数来源于CropWat软件，农作物单位面积产量从《中国经济年鉴2001-2016年》和《中国农村统计年鉴2001-2016年》获得，数学平均得出CWR，再根据播种面积加权平均得出SWDC，以此计算得出我国粮食国际贸易中的虚拟水量，再结合我国粮食作物种植面积、用水量和用水结构对我国粮食国际贸易中的虚拟水进行研究分析，相关水资源数据来源于《中国水资源公报2001-2016年》。

(二)农作物产品虚拟水含量计算方法

农作物产品的虚拟水含量主要取决于农作物类型、生长区域的自然地理条件、使用的灌溉系统及其管理方式等。计算在不同地区不同农作物的虚拟水含量，需综合考察农作物需水量和农作物产量数据，具体农作物虚拟水含量可用下式表示：

(1)

利用公式，我们对2001-2015年我国粮食国际贸易虚拟水含量进行计算，结果为：大豆2300m3/t、小麦1180 m3/t、水稻2656 m3/t、玉米450 m3/t、大米1014 m3/t。具体粮食作物单位虚拟水含量见表1。

表1 粮食作物平均单位虚拟水含量(m3/t)

注：CWR 由Crop Wat 软件计算得出；**CY根据2001-2015年粮食种植面积和产量的数据计算得出

(三)虚拟水国际贸易量估算

1.总体虚拟水国际贸易量。根据2001-2015年《中国统计年鉴》数据，我们得到我国近15年间粮食国际贸易中的粮食进出口量，用四种农作物的单位虚拟水含量与其进出口量进行核算，得出粮食虚拟水的进出口贸易量，见表2。

表2显示，在过去的15年里，我国粮食国际贸易规模不断扩大，粮食国际贸易中的虚拟水总体以进口为主并呈现逐年增长的趋势，虚拟水进口量从2001年的335.17亿m3增加到2015年的2015.16亿m3。

目前看，我国粮食国际贸易虚拟水变化可以分为三个阶段：第一阶段为2001-2002年，粮食国际贸易虚拟水进口量从335.17亿m3降低到2002年的273.29亿m3，其主要原因是小麦进口的波动。第二阶段为2003-2010年的逐年增长阶段。2003年以来，我国一直是粮食国际贸易虚拟水净进口国，净进口量逐年递增；2003年我国粮食虚拟水净进口488.43亿m3，2010年达到1291.18亿m3，年均增幅达59.61%。第三阶段为2011-2015年的迅速增长阶段。2011年我国粮食虚拟水净进口1247.45亿m3，虽少于2010年的1291.18亿m3，但远高于其他年份；2011年后，我国粮食虚拟水进口迅速增长，年增幅达到63.79%。与粮食虚拟水进口量相比，我国粮食国际贸易中的虚拟水出口量总体上较小，波动幅度也较小。由于玉米进口的波动，我国粮食虚拟水出口量2003年达到171.32亿m3，之后逐年下降，2008年减少到38.59亿m3之后下降速度加快，2015年仅为9.84亿m3，创历年最低水平。2001-2015年，我国只有2002年是粮食虚拟水贸易净出口，其余14年均为粮食虚拟水贸易净进口。

表2 我国粮食国际贸易进出口量(万t)及虚拟水贸易量(亿m3)

数据来源：中国统计年鉴2001-2015年数据

总体来看，我国粮食贸易虚拟水出口竞争力较弱，处于比较劣势，而粮食贸易虚拟水进口在国内市场需求的推动下呈逐年增长之势。

2.大米国际贸易中的虚拟水贸易。根据《中国统计年鉴2001-2015》数据，得到我国近15年粮食国际贸易中的大米进出口数量，用大米单位虚拟水含量与其进出口量相乘得出相应的虚拟水进口量、出口量及虚拟水净进口量，见表3。

表3 2001-2015年我国大米贸易进出口量(万t)及虚拟水贸易量(亿m3)

2001-2015年间，我国大米国际贸易中的虚拟水出口量累计为353.8亿m3,占我国粮食虚拟水贸易出口总量的50%，处于四种粮食作物的第1位。进口总量累计为366.4亿m3,占粮食虚拟水贸易进口总量的2.6%，处于四种粮食作物的第2位，大米虚拟水贸易净进口量累计为11.5 m3。

2001-2015年间，我国大米虚拟水贸易以进口为主，大米虚拟水进口量分为三个阶段：第一阶段为2001-2007年的频繁波动阶段，期间进口量有增有减，最大出口量为17.9亿m3，最小出口量为6.4亿m3；第二阶段为2008-2011年的进口量缓慢增加阶段；第三阶段为2011-2015年的进口量快速增长阶段，此阶段进口量从14.1亿m3迅速攀升到55.8亿m3，虽然2013年出现过小幅度回落(53.5亿m3)，但较前12年相比已经达到最高值。

与大米虚拟水贸易进口量相比，我国大米虚拟水贸易出口量起伏较大，在2003年达到61.7亿m3后逐年下降，到2012年达到最低点6.6亿m3，期间，2006年、2007年稍有反弹，但2008年后又出现大幅度下降。从贸易平衡的角度看，绿色贸易壁垒在一定程度上影响了我国大米贸易虚拟水的出口，绿色贸易壁垒已成为他国阻碍我国大米贸易虚拟水出口的重要武器之一。

3.玉米国际贸易中的虚拟水贸易。根据《中国统计年鉴2001-2015》数据，得到我国近15年粮食国际贸易中的玉米进出口数量，用玉米单位虚拟水含量与其进出口量相乘得出相应的虚拟水进口量、虚拟水出口量及虚拟水净进口量，见表4。

表4 2001-2015年我国玉米贸易进出口量(万t)及虚拟水贸易量(亿m3)

2001-2015年间，我国玉米国际贸易中的虚拟水出口量累计为243.36亿m3，占我国粮食虚拟水贸易出口总量的34%，处于四种粮食作物的第2位，玉米虚拟水贸易净进口总量累计为87.08亿m3,占粮食虚拟水贸易进口总量的0.77%，处于四种粮食作物的第4位。2001-2015年，我国玉米虚拟水贸易以出口为主，玉米虚拟水贸易出口与进口表现出截然不同的走势。其中，玉米贸易虚拟水出口表现出显著的波动性，2003年玉米贸易虚拟水出口达到历史最高值的73.76亿m3，2004年则出现急剧下降，虚拟水出口量仅为10.44亿m3，下降了84.9%，2015年玉米虚拟水出口仅为0.05亿m3，达到近年出口量的最低值。玉米虚拟水出口量变化分为四个阶段：2001-2004年为第一阶段，玉米虚拟水出口量连年攀升，从2001年的27亿m3攀升到2003年的73.76亿m3；2004-2008年为第二阶段，玉米虚拟水出口量呈螺旋式快速下降态势，从2004年的10.44亿m3下降到2008年的1.22亿m3；第三阶段为 2009-2015年，玉米虚拟水出口量逐年平稳减少，几乎没有出口，最低点为2015年的0.05亿 m3。与玉米贸易虚拟水出口量相比，玉米贸易虚拟水进口量也很少，表现为数量小且相对稳定。

4.小麦国际贸易中的虚拟水贸易。根据《中国统计年鉴2001-2015》数据，得到我国近15年粮食国际贸易中的小麦进出口数量，用小麦单位虚拟水含量与其进出口量相乘得出相应的虚拟水进口量、虚拟水出口量及虚拟水净进口量，见表5。

2001-2015年，我国小麦贸易中的虚拟水进口量累计为376.7亿m3,占我国粮食虚拟水贸易进口总量的7%，处于四种粮食作物的第3位。出口总量累计为105.09×108m3，占粮食虚拟水贸易出口总量的6.7%，处于四种粮食作物的第3位，小麦虚拟水贸易净进口量累计为 486.7亿m3。2001-2015年，我国小麦虚拟水贸易以进口为主，小麦虚拟水进口量波动剧烈，从2001年的8.1亿m3下降到2002年的7.4亿m3,随后增加到2004年的85.7亿m3，2008年又迅速下降到0.5亿m3，之后一直保持缓慢增长趋势，直到2013年达到65.3亿m3，近两年又出现了下滑趋势。2001年以来，受市场因素及国内农业结构调整的影响，我国小麦生产持续减少，产量连续4年下降，2003年小麦产量降到8649万t，比历史最高纪录1997年的12329万t减少了29.85%。在国内粮食供应偏紧的市场格局下，小麦进口量大幅增加。随着我国小麦良种补贴项目的实施，小麦产量恢复性增长，小麦进口量逐渐下降，小麦贸易虚拟水进口量也呈下降趋势。

表5 2001-2015年我国小麦贸易进出口量(万t)及虚拟水贸易量(亿m3)

加入WTO后，特别是2004年以来，我国小麦产量增加，出口竞争力增强，出口量有所上升。与进口量相比，我国小麦虚拟水出口量总体上比较小，且变化幅度也比较小，2006年、2007年小麦贸易虚拟水出口量分别为17.81亿m3和21.49亿m3。2007年小麦贸易虚拟水出口量为历史最高值，主要原因是当年国际市场小麦价格高涨，而国内价格相对平稳，出口竞争力提高。但是2008年以后，小麦贸易虚拟水几乎没有出口，15年间小麦虚拟水最大出口量为29.65亿m3。

5.大豆国际贸易中的虚拟水贸易。根据《中国统计年鉴2001-2015》数据，得到我国近15年粮食国际贸易中的大豆进出口数量，用大豆单位虚拟水含量与其进出口量相乘得出相应的虚拟水进口量、虚拟水出口量及虚拟水净进口量，见表6。

表6 2001-2015我国大豆贸易进出口量(万t)及虚拟水贸易量(亿m3)

2001-2015年，我国大豆贸易中的虚拟水进口量累计为14125.5亿m3,占我国粮食虚拟水贸易进口总量的91%，处于四种粮食作物的第1位。出口总量累计为101.9亿m3，占粮食虚拟水贸易出口总量的12%，处于四种粮食作物的第3位，大豆虚拟水贸易净进口量累计为14023.6亿m3。2001-2015年间，我国大豆虚拟水贸易以进口为主，大豆虚拟水进口可分为两个阶段：第一个阶段为2001-2002年，大豆虚拟水进口量很少，年均虚拟水进口量为290亿m3；第二阶段为2003-2015年，大豆虚拟水进口量快速增长，从2003年的477亿m3增加到2015年的1878.9亿m3,年均增长60.3%，整体呈逐年快速增长趋势。主要原因是加入WTO之后，我国在大豆进口贸易方面执行≤3%的低关税政策，且进口量无限制，致使中国大豆进口剧增，我国大豆进出口形势发生1999年以来的大逆转，由大豆净出口国转变为大豆净进口国。

与我国大豆虚拟水进口量相比，大豆虚拟水出口量总体上比较小，幅度变化也不大，最高出口量为2008年的10.8亿m3，年均出口量为6.7亿m3。

三、研究结论及政策建议

本文利用虚拟资源方法测算了2001-2015年我国粮食国际贸易中的虚拟水贸易量，得出以下结论及政策建议：

第一，根据本文的测算结果，四种粮食作物的单位虚拟水含量从高到低依次为：大米 (2656m3/t)、大豆(2300m3/t)、小麦(1189 m3/t)、玉米(450m3/t)。对此，我国在生产和种植粮食作物时，应选择小麦、玉米等虚拟水含量较低、价值较高的农产品来提高水资源利用效率。同时，由于生产要素的禀赋差异，导致要素投入生产的成本和价格也存在一定的差异，我国农产品在国际市场上不具备比较优势，在农产品进口中应把进口粮食的重点放在虚拟水含量较高的大米、大豆等农产品上，以此降低国内农业生产耗水量，通过虚拟水进出口的调整推动产业结构调整，实现资源优化配置进而提升经济效益。

第二，根据近15年四种主要农作物的虚拟水净进口量可知：我国大豆和小麦的虚拟水贸易以进口为主；玉米的虚拟水贸易以出口为主；大米的虚拟水贸易进出口相对平衡。进一步优化我国农产品虚拟水贸易净进口的结构，深挖我国农产品对外贸易中存在的节水潜力。首先，严格控制小麦虚拟水进口规模。虽然小麦的虚拟水进口量呈逐年扩大趋势，能够有效节约我国的水土资源，但是，小麦属于基本口粮，为维护国家粮食安全，应严格控制小麦的进口规模，以确保我国基本口粮的自给能力。其次，适度扩大玉米虚拟水进口规模。北方是我国玉米的主产区，“北粮南运”的贸易格局使得水资源以虚拟水的形式从北方贫水区流入南方富水区，加剧了北方水资源短缺的矛盾。庞大的玉米国际贸易中的虚拟水净进口数量(-156.28亿m3),也成为我国北方贫水区虚拟水大量外流的主要载体。另一方面，随着居民生活水平的提高，对畜产品的需求持续增高，这会进一步推高我国对玉米的需求量。因此，适度增加玉米进口规模，既能促进供应链相关产业的发展，也能够缓解北方水资源短缺的压力。再次，持续增加大豆进口。大豆虚拟水含量较高，是水资源密集型产品，在现有农产品国际贸易结构基础上持续增加大豆进口相当于间接进口大量的水资源。在我国，大豆不具有比较优势且多集中于北方地区。近15年，我国大豆虚拟水进口总量达到14023.6亿m3，不但有效缓解了我国北方贫水区水资源短缺的矛盾，而且有助于缓和大豆与玉米、小麦、大米争地的矛盾，为保证口粮生产提供了空间。因此，应持续增加我国大豆的进口量，以保证我国粮食安全和用水安全。

第三，2001-2015年，我国粮食国际贸易中虚拟水贸易一直保持较大逆差，连续15年虚拟水国际贸易量均呈现净进口状态，虚拟水净进口量从2001年的253.31亿 m3增加到2015年的2005.26 m3；15年粮食贸易中虚拟水总净进口量为14147.02亿m3，占我国农业用水量的29.9%，相当于节约了同等数量的粮食生产用水量，有效地缓解了我国水资源短缺矛盾。虚拟水战略是保障我国粮食安全和用水安全的必要补充，粮食虚拟水战略为我们提供了节约水资源和保证水资源可持续利用的新思路。利用粮食虚拟水贸易中所节约的水资源，用于比较效益较高的工业用水，不仅有助于产业结构的调整，而且可实现节水效益与经济效益的双赢。