垂直专业化视角下中美虚拟水贸易研究※

邓光耀

（兰州财经大学，甘肃 兰州 730020）

水是人类生产和生活中不可缺少的资源，但是近年来，随着经济的增长和人口的增加，中国的水资源供求矛盾越来越尖锐。Allan首次提出通过虚拟水贸易的方式来缓解水资源供给压力，指出水资源短缺国家可以通过从水资源丰裕国家进口耗水较多的工农业产品或者服务来代替自身生产，从而解决水资源供求矛盾[1]。另外近年来，国际贸易呈现垂直专业化分工趋势，为此本文结合垂直专业化背景，研究中美虚拟水贸易问题。垂直专业化是指各国中间品贸易不断增加，跨越多个国家的垂直贸易链不断延长，每个国家只在商品生产的某个或某几个生产环节进行专业化生产的分工与贸易现象[2]。

自Allan[1]提出虚拟水贸易概念以来，从多的研究者对虚拟水贸易问题进行了研究。例如：马玉波对2012年中俄之间的虚拟水贸易进行了核算，指出2012年中国对俄国净出口虚拟水达1.48亿立方米[3]。郑和祥等对鄂尔多斯的虚拟水贸易进行了研究，模拟分析的结果表明2020年鄂尔多斯市是一个虚拟水净出口地区[4]。Zhou等模拟分析了中国2030-2050年中国粮食作物虚拟水贸易的变化趋势，指出由于中国农产品产量的持续增长，中国将从农产品虚拟水净进口国转为净出口国[5]。Lamastra等研究了中国与意大利之间的农产品虚拟水贸易，指出中国农产品存在从意大利的虚拟水净进口[6]。曹涛等利用多区域投入产出模型研究了京津冀地区的虚拟水贸易，指出2012年该地区呈现虚拟水净出口状态[7]。Ye等指出虚拟水进口或者调入是缓解北京市水资源短缺的重要手段[8]。田贵良等利用多区域投入产出模型研究了长江流域各省份的虚拟水贸易，指出2012年该地区整体上存在虚拟水净输出[9]。

以上文献虽然对中国的虚拟水贸易问题进行了较多的研究，但是均未考虑中间产品的虚拟水贸易问题，为此，本文基于垂直专业化视角，以中美为例进行虚拟水贸易研究。

一、研究方法

参考Hummels等[2]，本文利用以下公式来计算中国的出口垂直专业化指数：

其中，E为出口列向量，ET为各行业总出口，μ为单位行向量，Am为中间投入部分进口产品的消耗系数，I为单位矩阵，Ad为中间投入部分国内产品的消耗系数。公式（1）是针对中国出口的整体情况，计算的垂直专业化指数。由于中国出口目的地不止一个国家，本文以中美贸易为例，将公式（1）改写为：

其中，VSSC为中国生产出口给美国的各行业产品时，中间投入部分需要从美国进口的垂直专业化指数，Amc为中国中间投入部分从美国进口产品的消耗系数，Adc的含义与公式（1）中 Ad相同，Ec为中国最终使用部分对美国的出口列向量，ETC为中国最终使用部分各行业对美国的出口总量。参考Deng等[10]，定义直接用水系数为：

其中，w为用水量，x为总产出（总投入）。参考赵玉焕和王邵军[11]，结合公式（2）、（3），可得垂直专业化视角下中国对美国的虚拟水出口的计算公式为：

其中，Wc和Wa分别为中国和美国的直接用水系数，Adc和Add分别为中国和美国中间投入部分国内产品的消耗系数，点·代表Ec中每一个元素乘以1-VSSc或 者 VSSc。 公 式（4） 中 第 一 项Wc(I-Adc)-1(1-VSSc)·Ec)代表中国自身生产产品对美国的虚拟水出口，第二项Wa(1-Add)-1(VSSc·Ec)代表来自于美国中间产品的虚拟水再出口。类似于公式（4），可得垂直专业化视角下中国从美国的虚拟水进口的计算公式：

其中，Ea为中国最终使用部分从美国的进口列向量，另外VSSc为美国生产出口给中国的各行业产品时，中间投入部分需要从中国进口的垂直专业化指数。公式（5）中第一项Wa(1-Ada)-1（(1-VSSa)·Ea）代表中国对美国自身生产产品的虚拟水进口，第二项Wc(I-Adc)-1(VSSa·Ea)代表中国对出口给美国中间产品的虚拟水再进口。由于中国从美国的虚拟水进口等于美国对中国的虚拟水出口，因此公式（4）与公式（5）存在形式上的对称性。需要指出的是，赵玉焕和王邵军[11]、陈楠和赵学敏[12]忽视了这种对称性，因此以上文献中计算中国隐含碳进口的公式与本文中计算虚拟水进口的公式（5）存在差异。

二、数据来源

本文中数据均来自于EORA数据库，EORA数据库包含1970-2015年190个国家（地区）所构成的多区域投入产出表[13]-[14]。由于中美是全球经济总量排名最靠前的两个国家，双边贸易量在全球贸易格局中也占据重要地位，因此本文选取2006-2015年中美两国的数据进行研究。另外，中美各行业水资源的使用量来自于EORA数据库中环境核算账户，包括绿水、蓝水和灰水的使用数据。其中，绿水是指植物根部所储存的雨水，蓝水是指来自于江河、湖泊的水资源以及地下水，灰水是指净化水体污染物所需要的水[15]。

三、实证分析

本文首先分析中美绿水、蓝水和灰水之和的虚拟水贸易情况，然后进一步分析中美绿水、蓝水和灰水虚拟水贸易的细分情况。

（一）中美虚拟水进出口贸易总量分析

2006-2015年中国从美国的虚拟水进口量以及对美国的虚拟水出口量如表1所示：

表1 2006-2015年中美虚拟水进出口贸易总量（单位：亿立方米）

从表1可以看到：（1）在2006-2015年中，中国从美国的虚拟水进口以及中国对美国的虚拟水出口以及分解项均呈现先增加后减少的趋势。这是因为一方面随着交通的便利和全球经济一体化进程的加快，中美之间产品贸易量增加，从而虚拟水贸易量增加；另一方面，由于节水技术以及用水效率的提升，单位产品生产所消耗的水资源量下降，从而虚拟水贸易量也可能下降。（2）从合计值来看，在2006-2015年中，中国从美国的虚拟水进口量远小于中国对美国的虚拟水出口量。这是因为从实物贸易量来说，中国存在对美国的净出口，再结合各行业用水情况可得中国存在虚拟水净出口。需要说明的是，虽然与美国相比，中国的水资源相对更短缺，但是仍存在中国对美国的虚拟水净出口。这是因为除了水资源一个要素之外，中国还存在劳动力等其他要素的比较优势[13]-[14]。（3）从分解项来看，无论是中国从美国的虚拟水进口还是中国对美国的虚拟水出口，各年度第一项的值均远大于第二项的值，第二项占比在1%～2%之间，也即中间投入部分来自于中国自身生产的产品影响了中国从美国的虚拟水进口量，另外中间投入部分来自美国的产品也影响了中国对美国的虚拟水出口量。

（二）中美虚拟水进出口贸易的行业差异分析

本文以2006年、2010年和2015年为例，进一步分析中美之间虚拟水进出口贸易的行业差异，具体结果如表2所示：

表2 2006年、2010年和2015年中美各行业虚拟水进出口（单位：亿立方米）

从表2可以看到：（1）中国从美国的虚拟水进口以及中国对美国的虚拟水出口行业差异较大。中国主要从美国进口农产品以及食品饮料行业的产品，另外，由于农业和食品饮料行业生产消耗的水资源量也比其他行业要多，从而农业和食品饮料行业的虚拟水进口较大。而中国有较多的纺织产品以及电气机械制造业产品出口到美国，从而纺织业和电气机械制造业中中国对美国的虚拟水出口较大。（2）与2006年、2010年相比，大部分行业2015年的值更大，这是因为中美之间的交通运输条件得到了改善。

本文进一步以农业和食品饮料业的进口、纺织业和电气机械制造业的出口为例，说明2006-2015年中美之间虚拟水贸易的变化趋势，如图1所示：

图1 2006-2015年中美之间代表行业的虚拟水贸易量

从图1可以看到：（1）2006-2015年中国从美国的农业、食品饮料行业的虚拟水进口量呈现增加的趋势，中国对美国的纺织业、电气机械制造业的虚拟水出口量则经历了多次增加和减少的更迭。（2）与中国从美国的虚拟水进口量代表行业相比，中国对美国的虚拟水出口量代表行业的虚拟水贸易量更大。

（三）中美绿水、蓝水和灰水虚拟水贸易的细分情况

2006-2015年中国从美国的虚拟水进口中绿水、蓝水和灰水所占比例以及中国对美国的虚拟水出口中绿水、蓝水和灰水所占比例，分别如图2和图3所示：

图2 2006-2015年中国从美国的虚拟水进口中绿水、蓝水和灰水所占比例

图3 2006-2015年中国对美国的虚拟水出口中绿水、蓝水和灰水所占比例

从图2和图3可以看到：无论是中国从美国的虚拟水进口，还是中国对美国的虚拟水出口，绿水所占比例均最高，灰水次之，蓝水最低。其中，中国从美国的虚拟水进口中，绿水所占比例在70%左右，蓝水所占比例在10%左右，灰水所占比例在20%左右；中国对美国的虚拟水出口中绿水所占比例在50%左右，蓝水所占比例在10%左右，灰水所占比例在30%左右。由表1可以看到，中国从美国虚拟水进口的主要行业是农业，而农业生产使用了大量的雨水（也即绿水），并且农业用水在所有行业用水中占比最高，从而中国从美国虚拟水进口的绿水所占比例最高。另外，由于中国对美国虚拟水出口的主要行业是纺织业，而纺织业单位产出所需要的了水资源量低于农业，因此中国对美国的虚拟水出口中绿水所占比例比中国从美国虚拟水进口中绿水所占比例更低。

本文以2015年为例，说明中美各行业绿水、蓝水和灰水虚拟水贸易的差异，如表3所示：

表3 2015年中美各行业绿水、蓝水和灰水虚拟水贸易（单位：亿立方米）

从表3可以看到：（1）在2015年中国从美国的虚拟水进口中，无论是绿水，还是蓝水和灰水，均是农业对应的值最大，这是因为农业生产所消耗的水资源量远大于其他行业，即使在所有行业产品中，农产品进口额并不一定最高，但是中国从美国的虚拟水进口中农业占比仍是最高。（2）在2015年中国对美国的虚拟水出口中，无论是绿水还是蓝水，均是纺织业对应的值最大，但是灰水部分则是电气机械制造业对应的值最大，这是因为纺织业和电气机械制造业的出口额较大，另外电气机械制造业单位产出所产生的污水相对于纺织业更多，因此净化污染物所需要的灰水更多，从而电气机械制造业灰水所对应的虚拟水出口量更大。

本文进一步以农业为例，说明2006-2015年中美绿水、蓝水和灰水的虚拟水贸易变化趋势，如表4所示：

表4 2006-2015年中美农业绿水、蓝水和灰水虚拟水贸易（单位：亿立方米）

从表4可以看到：无论是中国从美国的虚拟水进口，还是中国对美国的虚拟水出口，在2006-2015年中均呈现先增加后减少的趋势，这是由产品贸易额增加和用水效率提升所引起的。其中中国从美国的虚拟水进口中2013年的值最大，绿水、蓝水和灰水分别为64.44亿立方米、10.01亿立方米和12.73亿立方米；中国对美国的虚拟水出口中2014年的值最大，绿水、蓝水和灰水分别为10.66亿立方米、2.01亿立方米和3.74亿立方米。

为了分析垂直专业化对绿水、蓝水和灰水三个方面虚拟水贸易的影响，本文进一步分析2006-2015年公式（4）和公式（5）中第二项占中国对美国的虚拟水出口及中国从美国的虚拟水进口的比例，如图4所示：

图4 第二项占比

从图4可以看到：（1）出口方向绿水、蓝水和灰水第二项占比低于进口方向的绿水、蓝水和灰水的第二项占比，也即中国对出口给美国中间产品的虚拟水再进口占中国从美国的虚拟水进口的比例低于来自于美国中间产品的虚拟水再出口占中国对美国的虚拟水出口的比例，其中灰水进口占比最大。（2）在2006-2015年中，出口方向绿水、蓝水和灰水第二项占比变化幅度不大，但是进口方向的绿水、蓝水和灰水的第二项占比总体上呈现上升的趋势。

四、结论与启示

本文利用EORA数据库中投入产出表和绿水、蓝水和灰水的使用数据，研究了垂直专业化视角下中美之间的虚拟水贸易，研究结果发现：（1）在2006-2015年中，中国从美国的虚拟水进口量远小于中国对美国的虚拟水出口量，并且中国对出口给美国中间产品的虚拟水再进口占中国从美国的虚拟水进口的比例低于来自于美国中间产品的虚拟水再出口占中国对美国的虚拟水出口的比例，其中灰水进口占比最大。（2）中国从美国的虚拟水进口以及中国对美国的虚拟水出口行业差异较大。其中，中国从美国的农业和食品饮料行业虚拟水进口较大，而纺织业和电气机械制造业中中国对美国的虚拟水出口较大。（3）无论是中国从美国的虚拟水进口，还是中国对美国的虚拟水出口，绿水所占比例均最高，灰水次之，蓝水最低。

根据以上研究结果，可得以下政策启示：（1）由于中国与美国相比，水资源相对短缺，但是中国从美国的虚拟水进口远低于中国对美国的虚拟水出口，因此需要适当降低中国对美国的虚拟水出口，例如适当减少纺织业产品的出口，同时扩大中国从美国的虚拟水进口，特别是增加农业等耗水较多行业产品的进口。（2）为了缓解水资源供求矛盾，中国各级政府和居民还应当采取喷灌、滴灌和渠道防渗等多种节水措施，并提升各行业用水效率。另外，需要加强雨水的综合利用，推进海绵城市建设，并从源头上控制水污染。

责任编校：徐 晓