吳 斐,楊海娟,閆曉紅

(西北大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院,陜西 西安 710127;)

陜西省城鄉(xiāng)消費結(jié)構(gòu)變化對虛擬水消費的影響

吳 斐,楊海娟,閆曉紅

(西北大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院,陜西 西安 710127;)

虛擬水是當今水科學(xué)研究的熱點,對解決水資源問題有著重要的影響。本文借助虛擬水概念,分析陜西省 1990～2008年城鄉(xiāng)消費結(jié)構(gòu),結(jié)果表明城鄉(xiāng)消費結(jié)構(gòu)變化影響虛擬水消費量,通過調(diào)整城鄉(xiāng)消費結(jié)構(gòu)可節(jié)約虛擬水消費量。

虛擬水;消費結(jié)構(gòu);城鄉(xiāng)

隨著人口的增加和人民生活水平的提高,人類對水資源的需求迅速增加,但可供開發(fā)利用的水資源越來越少,水資源短缺已經(jīng)成為許多國家和地區(qū)社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的瓶頸,也是我國 21世紀所面臨解決的重大問題。然而人類不僅直接利用水資源,更多的是間接地消費由水資源提供的產(chǎn)品和服務(wù),因此核算人類對水資源的真實消費具有重要意義。

消費結(jié)構(gòu)(即產(chǎn)品消費的種類和數(shù)量)與人們的生活水平、個人偏好、消費習(xí)慣、產(chǎn)品的可獲得性、傳統(tǒng)文化以及營養(yǎng)需求等密切相關(guān)。消費結(jié)構(gòu)不是靜止的,它隨著時間的發(fā)展不斷的變化。不同的消費結(jié)構(gòu)對各種產(chǎn)品需求的種類和數(shù)量是不同的,相應(yīng)地對水資源的影響也不相同。本文通過虛擬水的量化方法將各種食品的消費需求轉(zhuǎn)換成對水資源的消費需求,從而可以衡量城鄉(xiāng)不同消費結(jié)構(gòu)變化對水資源需求的影響和可節(jié)約的水資源[1]。

1 研究方法

1.1 虛擬水消費量的計算方法

產(chǎn)品和服務(wù)的生產(chǎn)通常都需要使用一定的水量,尤其是農(nóng)產(chǎn)品及其加工產(chǎn)品生產(chǎn)過程中使用水量更多,如生產(chǎn) 1瓶白酒需要水 240Kg,生產(chǎn) 1個雞蛋需要消耗水 135 Kg而生產(chǎn)1 Kg羊肉、豬肉、雞肉和牛奶分別需要耗水 1.8萬 Kg、3 650 Kg、3918 Kg、2 210 Kg[2-3],這些在產(chǎn)品和服務(wù)生產(chǎn)過程中使用的水量稱之為虛擬水[4]。

總的虛擬水消費的數(shù)量取決于產(chǎn)品消費的數(shù)量、種類以及單位產(chǎn)品的虛擬水含量。用公式表示為:

式中:VWA表示總的虛擬水消費量;Pi為第 i種產(chǎn)品消費量;VWCi為第 i種產(chǎn)品的單位產(chǎn)品的虛擬水量。

1.2 單位產(chǎn)品的虛擬水含量

單一農(nóng)作物產(chǎn)品虛擬水含量可用公式 Dnc=Wnc/Ync計算。式中 Dnc表示 n區(qū)域 c作物的虛擬水含量(m3/t),Wnc為該區(qū)域 c作物的需水量(m3/hm2),Ync為該區(qū)域 C作物的產(chǎn)量(t/hm2)。需水量 Wnc根據(jù)農(nóng)作物累積蒸發(fā)蒸騰水量 ETc來計算,采用公式 ETc=Kc×ET0=計算,Kc表示農(nóng)作物系數(shù),是計算農(nóng)作物需水量的重要參數(shù),ET0表示參考作物蒸發(fā)蒸騰水量,是在忽略作物類型、作物發(fā)育和管理措施等對作物需水影響的基礎(chǔ)上,計算一個假想的作物參考面的需水量,根據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO)1979年推薦的彭曼公式 -FAO Penman修正式的計算[5]:

式中 Rn為作物表面的凈輻射量(mJ/m2);G為土壤熱流量(mJ/m2);T為平均氣溫(℃);U2為離地面 2 m高處的風(fēng)速(m/s),Ea為飽和水汽壓(KPa),ed為實際水汽壓(KPa);Δ為蒸汽壓力曲線斜率(KPa/℃ )。

動物產(chǎn)品的虛擬水含量主要依賴于動物類型、飼養(yǎng)結(jié)構(gòu)和動物成長的自然環(huán)境。包括飼養(yǎng)所含的虛擬水、動物飲用水、飼舍清潔等耗水。飼料消耗中的虛擬水包括飼料作物中所包括的虛擬水和混合飼料作物所需的實體水。飼料作物虛擬水含量按照不同飼料作物的構(gòu)成比例進行加權(quán)計算,飼料作物的虛擬水含量采用標準彭曼公式計算[3]。

本文中主要產(chǎn)品糧食、油脂類、蔬菜類、水果類、豬肉、牛羊肉、家禽、蛋類、奶類、糖類、酒及飲料類的虛擬水含量分別為 1.9765、7.4、0.15、0.82、3.651、19、3.11、8.65、2.2、1.64和1.39m3/kg。

2 城鄉(xiāng)居民虛擬水消費

2.1 城鄉(xiāng)居民消費結(jié)構(gòu)變化

表1 城鎮(zhèn)居民人均購買主要食品量kg

由表 1城鎮(zhèn)居民人均購買主要食品量可以看出,城鎮(zhèn)居民人均糧食購買量由 1990年的 144.68 kg減少到 2008年48.1 kg,下降幅度為 66.75%,凈減少量為 96.58 kg。食用油消費量由 1990年的 7.26 kg增長到 2008年的 10.54 kg,增幅高達 45.18%。蔬菜人均消費量由 1990年的 135.57 kg下降到 2008年的 117.63 kg,降幅為 13.23%。水果的消費量也由 1990年的 40.75 kg增加到 2008年的 64.53 kg。肉類產(chǎn)品中,豬肉的消費量減少了 28.74%,家禽消費減少了5.09%,牛羊肉的消費量變化最大,減幅達到 43.26%。奶消費量變化較大,增幅達到 519.56%。蛋類消費量增幅也較大,為 350.48%。糖、酒和飲料及水產(chǎn)品的增幅分別為42.18%和 27.88%。

表2反映了從 1990～2008年農(nóng)村居民人均主要食品消費量的變化。從總的趨勢看和城鎮(zhèn)居民消費結(jié)構(gòu)變化一致,但也由一些差別。糧食和肉類消費量下降幅度城鎮(zhèn)和農(nóng)村相當,但糧食消費量農(nóng)村遠遠高于城鎮(zhèn),蔬菜消費量遠遠低于城鎮(zhèn)。蔬菜、蛋、奶、酒和飲料和水產(chǎn)品城鎮(zhèn)和農(nóng)村均呈增加趨勢,但農(nóng)村消費量均遠遠低于城鎮(zhèn)。

根據(jù)表 1、表 2,可以看出我國人均消費結(jié)構(gòu)發(fā)生了顯著變化。最明顯的是非糧食消費的顯著增加,食物消費呈現(xiàn)出多樣化特點。

表2 農(nóng)村居民人均主要食品消費量 kg

2.2 城鄉(xiāng)居民虛擬水消費結(jié)構(gòu)變化

表3和表4是1990～2008年城鄉(xiāng)人均虛擬水消費變化情況。可以看出由于消費結(jié)構(gòu)的變化,城鄉(xiāng)居民的虛擬水消費量也在發(fā)生變化。1990～2008年城鄉(xiāng)居民人均虛擬水消費量總體均呈現(xiàn)下降趨勢,且變化較平緩。1999年城鎮(zhèn)居民人均虛擬水消費量為 561.55m3,到 2008年降為 471.65m3,比 1990年減少了 89.9m3,減少幅度為 16.01%。農(nóng)村居民人均虛擬水消費量由 1990年的 583.17m3減少到 2008年的505.51m3,減少了 77.66m3,減幅為 13.32%。

1990年城鎮(zhèn)居民人均虛擬水消費中,糧食占 50.92%,肉禽類占 23.11%,油脂類占 9.57%,水果占 5.95%,蛋奶占4.63%,蔬菜占 3.62%,副食品占 2.20%,以后 18年中糧食、蔬菜和肉禽類消耗量減少,其余類型消耗量則不斷增加,到 2008年,人均虛擬水總消費量中,糧食人均虛擬水消費量只占 20.16%,肉禽類,減少到 18.35%,蛋奶、水果和油脂類分別增加到 27.68%、11.58%和 16.54%。1990年農(nóng)村居民人均虛擬水消費中,糧食占 83.20%,肉禽類占 5.92%,油脂類占 5.02%,蛋奶占 2.39%,蔬菜、水果和副食品所占比重較小,隨著糧食和蔬菜人均虛擬水消費絕對數(shù)量下降,其他食品消費量增加,到 2008年糧食人均虛擬水消費量占總消費量的 71.67%,所占比重仍很高,其他食品人均虛擬水比重變化量較小,油脂類、肉類和蛋奶分別增加到 9.95%、8.41%和5.42%。

表3 城鎮(zhèn)居民人均虛擬水消費量變化 m3/a

從城鄉(xiāng)居民總的虛擬水消費量來看,1990～2008年城鎮(zhèn)居民虛擬水消費量變化總體呈減少趨勢,可劃分為三個階段:1990～1999年為一個階段,城鎮(zhèn)居民虛擬水消費量逐年增加;1999～2000年迅速減少,主要是由于城鎮(zhèn)人口的顯著減少;2001～2008年呈緩慢減少趨勢。農(nóng)村居民虛擬水總消費量總體呈增加趨勢,也可劃分為 3個階段,同樣 1990～1999年為一個階段,以年均 5.22%的速度減少;1999～2000年突然增加,主要是由于農(nóng)村人口的顯著增加;2000～2008年以年均 2.87的速度減少。城鎮(zhèn)居民虛擬水總消費量由1990年的 84.289×107m3減少到 2008年 74.709×107m3,農(nóng)村居民虛擬水總消費量由 1990年的 1 058.454×107m3增加到 2008年 1 101.001×107m3。城鄉(xiāng)居民總的虛擬水消費量由 1990年的 1 142.742×107m3增加到 2008年的1 175.710×107m3。由于消費結(jié)構(gòu)的變化,城鎮(zhèn)減少的虛擬水消費量為 9.579×107 m3,農(nóng)村增加的虛擬水消費量為42.547×107m3,全省增加的虛擬水消費量為 32.968×107m3。

表4 農(nóng)村居民人均虛擬水消費量變化 m 3/a

圖1 1990～2008年城鄉(xiāng)人均虛擬水和總虛擬水消費量變化

表5 1990～2008年虛擬水消費量變化 萬人、m3/a、億m3

3 不同城鄉(xiāng)消費結(jié)構(gòu)下虛擬水消費量變化

3.1 城鄉(xiāng)消費結(jié)構(gòu)調(diào)整方案設(shè)定

表6中設(shè)定了幾種消費結(jié)構(gòu)調(diào)整方案,根據(jù)卡路里攝取量不變的原則[6],改變?nèi)忸惍a(chǎn)品與蔬菜產(chǎn)品的比例,減少當前消費模式中肉類產(chǎn)品的消費而增加蔬菜的消費。

表6 消費結(jié)構(gòu)調(diào)整方案

3.2 不同城鄉(xiāng)消費結(jié)構(gòu)調(diào)整方案的虛擬水節(jié)約分析

表7給出了城鄉(xiāng)消費結(jié)構(gòu)調(diào)整方案相對于實際消費結(jié)構(gòu)可節(jié)約的虛擬水消費量。可以看出,與過去 18年的實際消費情況相比,3種調(diào)整方案都不同程度地減少了虛擬水人均消費量和總消費量。城鎮(zhèn)的 2種模式中,模式 2的節(jié)水效果最為顯著;對農(nóng)村提出的消費模式的節(jié)水效果是越來越好,離現(xiàn)在越近的年份節(jié)水效果越好。

表7 不同消費結(jié)構(gòu)下可節(jié)約的虛擬水量m3、億 m3

4 結(jié)論

(1)實物消費量增減是影響虛擬水消費量變化的主要因素。在這 18年中,城鄉(xiāng)人均虛擬水消費量均在減少,消費項目中糧食產(chǎn)品虛擬水消費量減少最為顯著。

(2)控制虛擬水人均消費量是減少虛擬水消費的關(guān)鍵,以低級營養(yǎng)產(chǎn)品替代高級營養(yǎng)產(chǎn)品。與過去 18年的實際消費情況相比,3中調(diào)整方案都不同程度地減少了虛擬水人均消費量和總消費量。

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Effect of consu m ption patterns on vir tual water consu m ption in Shan'xi Province

WU Fei1,YANG Hai-juan1,YAN X iao-hong1
(1.Department of Environ mental Science of Northwest University,Xi'an,Shaanxi,710127,China)

Absrtact:Virtualwater has become the centual issue of water sciences,and has been regarded as the important influence to solvewaterquestion.Using the concep tof the virtualwateras a tool to analyze the consumption structure of agricu ltural products in Shan'xi Province.The resu lts show that the change of consumption structure impacton virtual water consumption,virtual water consu mption can be saved through adjusting consu mption structure.

virtualwater;consu mp tion structure;Urban and rura l

P641.6

B

1004-1184(2011)01-0102-04

2010-10-11

吳斐(1986-),女,陜西渭南人,碩士研究生,研究方向:土地規(guī)劃,土地經(jīng)濟學(xué)。