© 2013由Elsevier B. V.出版由美国应用科学研究所负责选择和/或同行可在www.sciencedirect.com上在线获取ScienceDirectIERI Procedia 5（2013）112 - 1172013年农业与自然资源工程基于虚拟水理论的田桂良河海大学商学院，南京211100。中国摘要居民牲畜产品消费的增加导致对水的巨大需求，这在缺水国家成为一个严重问题。基于虚拟水理论，从畜牧业生产链的角度，分析了畜牧业生产增长对区域用水需求的影响。畜产品消费对区域需水的影响经历了以畜产品消费增加为起点，以畜牧业生产和上游产品谷物生产的增长为起点，以区域需水增加为终点的路径。最后，提出了在缺水地区进行虚拟水交易，以减少畜产品消费对区域需水的影响。 虚拟水贸易的内容包括国际或区域牲畜和饲料产品进口以及建立可持续的粮食消费模式。© 2013作者。由爱思唯尔公司出版 在CC BY-NC-ND许可下开放访问。信息工程研究院负责评选和同行评议关键词：畜产品;区域用水量;生产链;虚拟水1.介绍随着国民经济的持续快速增长，我国城乡居民食品消费水平不断提高，消费结构不断升级，尤其是肉类消费和消费比重趋于快速增长之间* 通讯作者。电话：+ 86-13951763558.电子邮箱：tianguiliang@hhu.edu.cn。2212-6678 © 2013作者 由Elsevier B. V.在CC BY-NC-ND许可下开放获取。信息工程研究所负责的选择和同行评审doi：10.1016/j.ieri.2013.11.079田桂良/ IERI Procedia 5（2013）1121131978年和2009年，中国农村居民人均畜产品（包括猪、牛、羊、禽）消费量从6.01公斤增加到19.58公斤，增长了225.8%。城镇居民家庭人均畜产品消费量从15.33公斤增加到34.67公斤，增长126.2%。我国肉类需求量年均增长220万吨。60年前，中国人均肉类消费水平为4公斤，到2009年全国人均肉类占有量上升到54.8公斤，人均肉类占有量增长了10倍以上。1978年，中国农民肉类消费量为6 kg，城镇居民肉类消费量为18 kg，而近年来中国农民肉类消费量在18 ~ 22 kg之间，城镇居民人均年肉类购买量为33 kg，加上外出消费量超过40 kg。进入21世纪以来，城乡居民人均畜产品消费量也呈现明显增长，城乡居民人均畜产品消费量见表1。根据粮农组织的规定，水消费是家庭粮食消费影响环境的主要方面（粮农组织，2008年）。2700千卡的每日膳食能量摄入是广泛使用的粮食安全的衡量指标，一千卡粮食平均需要一升水（Molden等人，2007年）。因此，在实现粮食安全的情况下，从家庭粮食消费的角度来看，人均每天将消耗2.7立方米的水。根据农业水管理综合评估（de Friture等人，2007; Molden等人，2007年），目前世界粮食生产每年需要消耗6800 km3的绿色水（降雨和土壤水分），另外还需要1800 km3的灌溉水。根据世界收入增长和能源消费增长的趋势，预测2050年每人每天将消耗3000千卡的能源，为满足粮食生产的消耗水平，用水量将增加5600 km3，其中800 km3的蓝水用于农业灌溉。考虑到每年通过扩大使用雨养农业和其他技术措施节约1500 km3的水资源，即使如此，到2050年，世界每年农业生产仍将缺少3300km3的水资源。表1城镇居民家庭畜产品平均消费指数年度统计表（单位：公斤）购买猪肉购买牛肉猪肉收购农村收购牛肉人均2.8 2.9 2.9 3.2 3.1 3.7 3.5 3.86 4.36 4.25购买2000年居民200120022003200420052006200720082009人均16.7315.9520.2820.4319.1920.152018.2119.2620.5人均1.98美元1.921.921.982.272.282.412.592.222.38人均1.351.251.081.331.391.431.371.341.221.32居民购买羊肉人均购买5.445.39.249.28.418.978.349.669.9810.47家禽人均25.524.4232.5232.9431.2632.8332.1231.832.6834.67人均13.313.413.713.813.515.615.5133712.6513.96人均0.50.60.50.50.50.60.70.680.560.56居民人均购买羊肉0.60.60.60.80.80.80.90.830.730.81114田桂良/ IERI Procedia 5（2013）112家禽人均肉类总量17.2 17.5 17.7 18.3 17.9 20.7 20.6 18.74 18.3 19.58数据来源：2002 - 2010然而，目前对居民牲畜消费量与水资源利用关系的研究还很有限，传统的对畜产品需水量的认识仅停留在直接生产过程，而忽略了上游畜牧业生产所引起的用水量。居民食物消费模式对水资源消耗有着深刻的影响，迫切需要研究不同食物消费模式对区域虚拟水的基本影响规律，以便正确把握居民食物消费模式变化对区域水安全的影响趋势。若能真实地描述农户牲畜消费量与用水量之间的逻辑关系，将有利于分析和了解农户牲畜消费量增加对水资源系统造成的压力，为水资源管理提供重要信息和决策支持。2.基于虚拟水理论的2.1 活体动物在活体动物饮水消耗方面形成的虚拟水含量相当于动物可饮用的水总量，计算范围包括动物的整个生长周期。2.2 动物设施动物设施用水量的虚拟水含量等于动物生命周期中清洁畜舍、清洗动物、保持环境清洁所需的水之和。2.3 生产链畜牧业生产需要消耗饲料谷物。要生产同样数量的猪、牛、羊和其他肉类动物的畜产品，需要几十倍，甚至几百倍的生物量。根据徐（2009）的研究，生产1公斤肉类蛋白所消耗的粮食资源是植物蛋白的20倍。单位耕地养活的素食者是肉食者的14倍，也就是说，肉食者占用的耕地是素食者的14倍（Wang and Wu，2001）。水资源也是如此。粮食作物特别是粮食生产是水密集型产业.一般来说，在适宜的气候条件下，生产1 kg粮食需要1 ~ 2 m3的水资源，而在干旱和气候条件恶劣（高温、高蒸发）的国家，生产1 kg粮食需要3 m3以上的水资源。因此，在畜产品形成的整个生产链中，饲料玉米需求形成的用水量增长占据了畜产品总用水量的绝大部分比重。综上所述，基于虚拟水概念的视角，从畜产品生产的整个产业链考虑，从畜产品生产的初始启动到畜产品生产向消费者提供畜产品，田桂良/ IERI Procedia 5（2013）112115家畜产品如图1所示（Cao等人，（2004年）：Fig. 1.全产业链视角根据畜牧业生产链对水的需求，国外几位学者计算了某些典型畜产品的虚拟水含量，其中Chapagain Hoekstra（2003 a）、Zimmer and Renault（2003）和oki et al.（2003）的计算最为权威，结果见表2。在这种生产链效应的引导下，区域农业生产的虚拟水将急剧上升，甚至引发巨大的水资源缺口，危及粮食安全。表2代表性畜产品虚拟水含量计算结果。单位：m3/kg畜产品查帕冈·霍克斯特拉Zimmer和Renault（2003）Oki等人（2003年）注Chapagain Hoekstra（2003 a）的结果是根据全球平均数据计算的，Zimmer和Renault的计算结果是根据加利福尼亚的数据计算的，而Oki等人（2003）的计算结果是根据日本的数据计算的。3.讨论居民的食物消费模式将以不可逆转的趋势发生变化，虚拟水的隐喻充分利用了国家（地区）之间的水资源禀赋，通过适当的贸易模式缓解缺水地区的水资源压力，实践证明，虚拟水贸易在缓解中东北非地区水危机方面发挥了重要作用（中东和北非）地区。本研究的目的是探讨如何在不增加水资源消耗的情况下满足日益增长的畜产品消费。本研究从跨学科的角度出发，研究适应居民食物需求变化的水资源政策和农业生产政策服务虚拟水含量厂用水参数饮用水作物虚拟水系数饮用水消耗性食物某种作物消费作物畜产品活体动物（2003年a）牛肉15.97713.5020.70羊肉6.082--猪肉5.9064.605.90家禽2.8284.104.50鸡蛋4.6572.703.20116田桂良/ IERI Procedia 5（2013）112消费模式，以实现水资源节约和水生态的持续改善。为此，提出了在居民牲畜消费增长趋势下实现区域水安全的相关对策：3.1提高畜牧产品从整个畜产品生产链的角度来看，提高畜牧业水分生产率就是降低饲料生产链中的虚拟水含量。如果能够提高饲料生产链的用水效率，节水将在整个畜牧业生产链中发挥重要作用。通常可采取的途径有：一是改进技术措施，通过增加研发投入，开发新技术（如灌溉技术），降低直接耗水系数，再增加投入，使这些节水技术得到应用和推广。其次，制定适当的水资源管理政策，鼓励农民在粮食生产过程中考虑水资源的机会成本。这些政策在刺激农业提高用水效率和选择低耗水替代作物方面发挥了关键作用。3.2通过虚拟水交易一方面，从虚拟水贸易的角度来看，畜牧业贸易可以在全球范围内实现水资源的节约，而这种节水效应来自于各国水资源利用效率的差异。另一方面，考虑到一个国家的粮食安全和畜产品过度依赖国外进口的情况，虚拟水贸易战略可以在气候多样、自然条件不同的国家的国内区域间实施。3.3实现区域水资源禀赋与粮食消费模式缺水地区应逐步优化现有经济结构和居民食物消费结构，促进区域食物消费结构和模式与区域水资源条件相适应。对于严重缺水地区，一方面不鼓励过度消费水密集型产品。另一方面，为实现消费主体多元化，提高居民生活质量，支持从其他地区和国家进口水资源密集型消费品。但是，虚拟水贸易战略应该与一系列的水政策相配合，因为单独使用虚拟水贸易战略往往难以达到预期的目的。因此，对于缺水地区而言，需要重视畜产品这一水密集型产品链中水资源要素的稀缺性价值。同时，对畜牧业生产过程中的节水行为和方法实施相应的补偿。补偿资金可以从资源循环水产生的收益中提取，补偿方式可以通过政府主导的市场模式运作。4.结论研究居民食物消费，特别是水资源系统的压力和影响，田桂良/ IERI Procedia 5（2013）112117畜牧消费的持续增长对我国建立可持续的粮食生产模式和粮食消费习惯具有重要意义。本研究得出的主要结论如下：（1）随着国民经济的增长和人民收入水平的提高，畜产品在居民食物消费中的比重和绝对量均呈增长趋势，这促使畜牧业生产水平的提高。基于虚拟水理论的思想和观点，从畜牧业生产链的角度来看，畜牧业生产水平的提高与区域用水量的增长存在较强的长期正相关关系;（2）在不加剧缺水地区水资源压力的前提下，应提高畜产品的水分生产率，以满足居民日益增长的畜产品需求。从整个畜产品生产链的角度出发，采用节水技术和有效的水资源管理政策，降低饲料生产链的虚拟水含量，对整个畜产品生产链的节水效果具有十分重要的意义。综上所述，本研究提出利用虚拟水贸易减少国际或区域进口畜产品和饲料产品对缺水地区牲畜消费增长的影响，并倡导引导建立可持续的粮食消费模式和结构，实现区域水资源禀赋与粮食消费的协调发展。确认作者感谢Tony Allan博士和Xu博士的意见和建议。本研究得到了国家自然科学基金（批准号：41001377; 51279058）的资助。引用[1]艾伦·杜宁1997.多少是足够的-消费社会和地球的未来。吉林人民出版社.中国长春[2]Amede，T.，Descheemaeker，K.，Peden，D.，Van R，A.，2009.利用撒哈拉以南非洲作物-牲畜系统中提高牲畜用水生产率的效益：综合报告。The Rangeland Journal 31，169-178.[3]Bossio，D.，2009.畜牧业和水：根据“农村水管理综合评估”了解背景。The RangelandJournal 31，179-186.[4]Brower，M.，Leon，W.，1999.关注科学家联盟的实用建议。在：消费者引导有效的环境选择。Three Rivers Press，New York.第97-120页。[5]曹建亭，李媛媛，张文生，徐鹏博，刘军国，2004.农畜生产虚拟水的研究背景、方法问题及意义。水科学进展15，829-834。[6]查普再次，又名美国纽约州霍克斯特拉2003年a。虚拟水在国家间流动，涉及牲畜和牲畜产品贸易。在：水研究报告系列第13号的价值。UNESCO-IHE，Delft，the Netherlands. pp. 230-245[7]查普再次，又名美国纽约州霍克斯特拉2003年b。虚拟水：介绍。见：虚拟水贸易国际专家会议记录。UNESCO-IHE，Delft，the Netherlands. pp.1-15. [8]De弗赖蒂尔C.，莫尔顿·DAmarasinghe，U.，马金岛，2001. PODIUM，预测2025年粮食生产的水供应和需求。国际水研究所26，869
