虚拟水的概念由Allan教授于1993年提出来^{[5, 6]}, 是指生活中人们生产产品和服务所消耗的水资源数量。虚拟水与真正意义上的水有所区别, 它“ 看不见” 、“ 摸不着” , 是以虚拟的形式存在于产品和服务当中。因此, 虚拟水通常又被称作“ 嵌入水” 或“ 外生水” ^[7]。可以从生产者和消费者两个角度来更好地定义虚拟水:1)从生产者的角度来定义, 产品的虚拟水含量是指生产该产品过程中实际消耗的水资源数量, 这很大程度上取决于产地的气候条件、水资源利用效率等。2)从消费者的角度来定义, 产品的虚拟水含量是指产品的消费地, 生产这种产品需要消耗的水资源数量, 它更强调一种区域性的概念^[8]。

商品生产过程中所消耗的水资源往往以虚拟的形式隐含在产品当中。虚拟水的计算通常采用账户的方式, 来更直观地解释水资源在社会经济系统中的迁移转换^[9]。本研究采用文献[10]基于对不同类型产品进行分类的计算方法, 选取了农作物产品(粮食、鲜菜、水果、植物油、酒类、糖类)、动物产品(猪肉、牛肉、禽类、奶类、鲜蛋)、水产品12种消费食物。农作物产品虚拟水含量的计算通常需要知道作物在生产过程中的需水量, 单一农产品虚拟水含量等于一定区域作物的需水量除以该区域作物的产量^[10]。动物产品的虚拟水含量的计算分为活动物的虚拟水含量和动物产品的虚拟水含量。活动物的虚拟水含量包括动物从出生到死亡的整个生命周期内所消耗的虚拟水含量, 包括所食饲料、饮水、饲养场所的清洁用水等。饲料的虚拟水含量, 则由农作物的虚拟水含量所决定。而动物产品的虚拟水含量, 需要在活动物产品虚拟水含量的基础上乘以产出比例系数^{[11, 21]}。

根据《甘肃省统计年鉴》计算整理出了2000-2014年甘肃省人均食物消费量^[12]。甘肃省主要食物单位虚拟水含量中粮食、鲜菜、水果采用王新华等^[13]的数据, 植物油、酒类、糖类采用龙爱华等^[10]的数据, 动物产品的单位虚拟水含量采用文献[1]的研究结果。

除了粮食和糖类以外, 甘肃省其他食物人均消费量呈现出逐年不同程度的增长趋势(表1、表2)。其中动物产品从2000年24.38 kg· (capita· a)^-1增加到2014年的36.71 kg· (capita· a)^-1, 人均消费量增长了50.57%。主要原因是随着经济发展, 人们购买力提高, 食物消费结构的变化, 增加了对动物产品的需求。水产品从2000年的0.84 kg· (capita· a)^-1增加到2014年的1.74 kg· (capita· a)^-1, 人均消费量增长了107%。农产品中值得注意的是, 植物油从2000年的6.51 kg· (capita· a)^-1增加到2014年的12.28 kg· (capita· a)^-1, 人均消费量增长了88.63%。酒类从2000年的3.06 kg· (capita· a)^-1增加到2014年的9.99 kg· (capita· a)^-1, 人均消费量增长了226.47%。主要原因是饮食消费结构多样化, 食物加工过程更为精细和讲究。水果和鲜菜也有不同程度的增长。而人均粮食消费则从2000年到2014年减少了38.65%, 糖类人均消费2002年达到最高值1.65 kg· (capita· a)^-1, 之后一直保持在1.34 kg· (capita· a)^-1左右。

表1

Table 1

表1(Table 1)

表1 2000-2014年甘肃省人均植物性食物消费量 Table 1 Per capita consumption of plant-based food products in Gansu Province from 2000 to 2014 kg· (capita· a)-1 年份 Year 粮食 Grain 鲜菜 Vegetable 水果 Fruit 植物油 Plant oil 酒类 Wine 糖类 Sugar 2000 213.79 56.61 19.57 6.51 3.06 1.43 2001 206.23 53.48 22.22 6.29 4.59 1.52 2002 206.18 59.90 24.03 7.13 4.06 1.65 2003 194.73 61.57 16.15 6.37 3.55 1.41 2004 204.68 64.31 18.53 6.31 3.92 1.34 2005 210.12 63.61 30.19 5.49 4.72 1.36 2006 209.33 63.01 22.89 5.80 5.41 1.34 2007 195.31 62.11 29.55 5.91 5.62 1.35 2008 189.78 65.42 30.56 6.32 5.69 1.35 2009 177.58 61.70 31.08 6.39 6.25 1.33 2010 179.43 69.20 32.13 6.37 7.43 1.35 2011 153.36 72.03 32.70 5.67 8.41 1.34 2012 149.78 68.39 37.15 7.86 8.77 1.34 2013 138.26 67.12 35.18 9.73 8.52 1.34 2014 131.31 69.84 42.10 12.28 9.99 1.34 Data sources:Gansu Province Statistical Yearbook. 数据来源:《甘肃省统计年鉴》。

表1 2000-2014年甘肃省人均植物性食物消费量 Table 1 Per capita consumption of plant-based food products in Gansu Province from 2000 to 2014 kg· (capita· a)-1

表2

Table 2

表2(Table 2)

表2 2000-2014年甘肃省人均动物性食物消费量 Table 2 Per capita consumption of animal-based food products in Gansu Province from 2000 to 2014 kg· (capita· a)-1 年份 Year 猪肉 Pork 牛肉 Beef 羊肉 Mutton 禽类 Poultry 奶类 Milk 鲜蛋 Eggs 水产品 Aquatic product 2000 10.09 0.69 0.60 1.31 7.95 3.74 0.84 2001 9.89 0.60 0.65 1.34 8.50 4.24 1.07 2002 9.67 0.54 0.69 1.50 5.84 3.99 1.16 2003 10.81 0.76 0.73 1.63 8.32 4.24 1.21 2004 10.07 0.72 1.13 1.75 9.14 3.76 1.25 2005 14.06 0.80 1.55 2.02 10.68 3.98 1.15 2006 14.06 1.16 1.60 2.09 11.32 4.27 1.47 2007 11.86 0.88 1.10 1.99 9.84 3.79 1.40 2008 11.15 0.75 0.94 2.39 8.10 4.20 1.19 2009 11.31 0.88 1.08 2.50 8.27 2.71 1.32 2010 12.09 1.05 1.05 2.62 8.89 4.64 1.35 2011 12.14 1.10 1.36 2.83 9.14 5.39 1.43 2012 11.53 1.00 1.07 3.02 9.64 5.94 1.45 2013 11.38 1.43 1.90 3.42 9.48 5.91 1.65 2014 12.73 1.37 1.81 4.03 10.38 6.39 1.74 Data Sources:Gansu Province Statistical Yearbook. 数据来源:《甘肃省统计年鉴》。

表2 2000-2014年甘肃省人均动物性食物消费量 Table 2 Per capita consumption of animal-based food products in Gansu Province from 2000 to 2014 kg· (capita· a)-1

人均食物消耗的虚拟水含量, 是由人均食物消费量和单位食物虚拟水含量相乘得到的。甘肃人均虚拟水消耗总体呈上升趋势(图1), 人均粮食虚拟水消耗呈下降趋势, 动物产品虚拟水消耗呈上升趋势。2000-2010年, 甘肃人均食物虚拟水消耗走势波动不大, 2010年后增速变快, 2014年甘肃人均食物虚拟水消耗达481.83 m³· (capita· a)^-1。主要原因是, 2000-2010年, 人均粮食虚拟水消耗的减少量与人均动物产品虚拟水消耗的增加量, 基本相互抵消。食物虚拟水消耗量的大小, 不仅取决于食物消费重量, 更取决于单位食物虚拟水含量, 而动物产品单位虚拟水相对较高。2010年后甘肃居民动物产品的消费比重进一步增加, 导致2010年后食物虚拟水消耗增速加快。

图1

Fig. 1

	Figure Option ViewDownloadNew Window
	图1 2000-2014甘肃人均虚拟水消耗趋势图Fig. 1 Trend in virtual water consumption per capita in Gansu from 2000 to 2014

图2

Fig. 2

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	图2 2000和2014年甘肃省人均食物虚拟水消耗比例Fig. 2 Virtual water consumption for food production in Gansu Province in 2000 and 2014

在甘肃省食物虚拟水消耗比例中, 粮食的比重由2000年的68.95%降到了2014年的41.75%, 下降了39.44%。动物产品的比重由2000年的12.65%上升到2014年的21.29%, 15年间动物产品的虚拟水消耗占比增长了68.30%。植物油、水果、酒类的虚拟水消耗比重15年间分别增长了7.30、5.33、4.70个百分点, 鲜菜、糖类的虚拟水消耗比重变化较小。

甘肃居民食物虚拟水消耗总量总体呈上升趋势, 2000-2010年处于波动增长, 2010年后增速加快, 到2014年达到124.83亿m³(图3)。虚拟水消耗总量走势与甘肃居民人均食物虚拟水消耗走势基本一致。这说明, 在甘肃食物消费结构变化的因素已经超过人口增长因素, 成为虚拟水消耗增加的主要驱动因素。根据甘肃省水利厅(2014)发布的《2013年甘肃省水资源公报》, 2013年甘肃省水资源拥有量是303.2亿m³, 其中地表水资源量295.47亿m³, 地下水资源量193.11亿m³, 人均水资源占有量1 174.2亿m³, 全省缺水量8.22亿m³, 缺水程度6.3%^[14]。2014年甘肃居民食物虚拟水消耗总量为124.83亿m³, 占甘肃水资源拥有量的41.17%, 而且工业生产等方面还需要大量的水资源来支撑。随着居民购买力提高, 动物产品在食物消费中比重将进一步增大, 水资源短缺现象将更为严重。

图3

Fig. 3

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	图3 2000-2014甘肃居民食物虚拟水消耗总量趋势图Fig. 3 Trend of total virtual water consumption for food products in Gansu from 2000 to 2014

为了更好地反映现阶段甘肃食物消费结构所处的阶段, 分析甘肃食物虚拟水消耗的现状, 预测未来甘肃居民食物虚拟水消耗的趋势, 本研究将甘肃居民人均虚拟水消耗与全国人均虚拟水消耗及《中国居民膳食宝塔(2016)》做了对比分析。

2014年甘肃人均虚拟水消耗量481.83 m³, 与同期全国人均水平489.67 m³只相差7.84 m³, 人均食物虚拟水消耗量非常接近。在食物消费比重上, 全国人均食物虚拟水消耗中粮食的比重由2000年的48.88%下降到2014年的32.97%, 下降了15.91个百分点。动物产品的比重由2000年的27.14%上涨到2014年的35.69%, 上涨了8.55个百分点。随着经济发展, 居民购买力进一步提高, 在没有外力干扰的情况下, 全国人均粮食虚拟水消耗还将继续保持下降趋势, 动物产品的虚拟水消耗将继续保持快速上升趋势。

2014年甘肃人均虚拟水消耗比例中粮食、动物产品虚拟水消耗比例分别是41.75%、21.29%, 而同期全国人均虚拟水消耗比例中粮食、动物产品的虚拟水消耗比例分别为32.97%、35.69%。若甘肃的食物消费结构达到2014年全国的平均水平, 未来甘肃食物虚拟水消耗比例中粮食虚拟水的消耗比重将减少8.78个百分点, 动物产品的虚拟水消耗比重将增加14.4个百分点, 而且这种趋势还将继续保持。中国养殖业可持续发展战略研究项目组预测, 我国在2030年人均肉类年消费量将达到68.6 kg^{[15, 22]}。动物产品的单位虚拟水含量相对较高, 特别是牛肉的单位虚拟水达到12.56 m³· kg^-1, 几乎是粮食的8倍。这意味着要达到全国人均食物消费水平, 未来甘肃地区将需要更多的水资源用于食物生产, 来满足人民的食物消费需求。这对于水资源短缺的甘肃地区来说, 无疑是重大的挑战。

《中国居民膳食指南》是根据营养学原理, 结合我国居民膳食和营养状况的实际制定的, 指导居民实践平衡膳食的科学文件^{[16, 23]}。根据2016年膳食宝塔, 中国居民达到平衡膳食, 每人每天需要摄入食用油25~30 g, 奶及奶制品300 g, 畜禽肉40~75 g, 水产品40~75 g, 蛋类40~50 g, 蔬菜类300~500 g, 水果类200~350 g, 谷薯类250~400 g。

甘肃人均植物油消费量12.28 kg, 已经超出了膳食平衡上限标准要求的10.95 kg。畜禽肉的人均消费量19.94 kg, 超出了膳食平衡下限标准要求的14.6 kg(表3)。鲜奶的人均消费量10.38 kg, 远远低于膳食平衡标准要求的109.5 kg。水产品人均消费量1.74 kg, 低于膳食平衡下限标准要求的14.6 kg。鲜蛋人均消费量6.39 kg, 低于膳食平衡的下限标准要求的14.6 kg。蔬菜人均消费69.84 kg, 低于膳食平衡下限标准要求的109.5 kg。水果人均消费42.10 kg, 远远低于膳食平衡下限标准要求的73 kg。这说明甘肃省当前的食物消费并非均衡膳食, 部分居民肉食过多造成了肥胖问题。根据中国疾病控制中心的监测数据, 2013年甘肃省的超重率已经超过1/3, 肥胖率超过了1/8。未来应该提倡健康饮食, 对于部分肉类等高热量食物消费过多的居民, 需要减少这类食物的消费, 这不但有助于缓解水资源压力, 也有利于人体健康。对于动物蛋白摄入不够的农村和贫苦落后地区人群, 需要发展经济提高收入, 增加动物蛋白食物的消费, 实现膳食均衡。未来甘肃居民食物消费若达到膳食平衡的上限标准, 每年人均食物虚拟水的消耗量将增加423.85 m³。

表3

Table 3

表3(Table 3)

表3 甘肃年人均食物消费与膳食平衡标准比较 Table 3 Comparison of per capita food consumption and dietary balance in Gansu Province 食物种类 Food product 膳食平衡标准 Dietary balance/ [kg· (capita· a)-1] 甘肃人均消费标准 Per capita consumption in Gansu/ [kg· (capita· a)-1] 达膳食平衡下限需水量 Daily dietary guidelines lower limit/ [m3· (kg· capita· a)-1] 达膳食平衡上限需水量 Daily dietary guidelines upper limit/ [m3· (kg· capita· a)-1] 植物油Plant oil 9.13-10.95 12.28 -19.50 -8.23 鲜奶Milk 109.50 10.38 99.12 99.12 畜禽肉Meat and poultry 14.60-27.38 19.94 -18.62 25.91 水产品Aquatic product 14.60-27.38 1.74 64.30 128.20 鲜蛋Egg 14.60-18.25 6.39 29.15 42.10 蔬菜类Vegetable 109.50-182.50 69.84 5.55 15.77 水果Fruit 73.00-127.75 42.10 35.54 98.50 谷薯类Cereal 91.25-146.00 131.31 -62.12 22.48 合计Total - - 133.42 423.85 Milk and milk products replace milk; Cereals replace grains; Virtual water consumption refers to Table 1. 奶及奶制品用鲜奶代替; 谷薯类统一用粮食作物代替; 单位虚拟水含量参照表1。

表3 甘肃年人均食物消费与膳食平衡标准比较 Table 3 Comparison of per capita food consumption and dietary balance in Gansu Province

这将给原本水资源短缺的甘肃地区带来重大挑战, 如何解决这部分食物虚拟水的需求, 成为目前急需解决的难题。