許長新，馬 超，田貴良，謝文軒

(1.河海大學水文水資源與水利工程科學國家重點實驗室，南京 210098;2.河海大學商學院，南京 211100;3.水利部小浪底水利樞紐建設(shè)管理局，河南鄭州 450000)

虛擬水貿(mào)易對區(qū)域經(jīng)濟的作用機理及貢獻份額研究

許長新1，2，馬 超1，2，田貴良1，2，謝文軒3

(1.河海大學水文水資源與水利工程科學國家重點實驗室，南京 210098;2.河海大學商學院，南京 211100;3.水利部小浪底水利樞紐建設(shè)管理局，河南鄭州 450000)

指出資源約束下虛擬水貿(mào)易的實施目標，基于節(jié)水效應(yīng)及經(jīng)濟價值兩個角度闡釋虛擬水戰(zhàn)略的經(jīng)濟學內(nèi)涵，從技術(shù)層面、產(chǎn)業(yè)層面及區(qū)際層面分別建立數(shù)理分析模型，論證虛擬水貿(mào)易如何促進缺水地區(qū)的經(jīng)濟增長，并在計算2005－2009年我國國際間農(nóng)產(chǎn)品虛擬水流動格局的基礎(chǔ)上，對虛擬水貿(mào)易在我國經(jīng)濟增長中的貢獻份額進行實證分析。研究得出:提高水價是虛擬水戰(zhàn)略實施的根本路徑依賴，輔以適當?shù)呢斦a貼可以在實現(xiàn)節(jié)水的同時增加農(nóng)戶收益;虛擬水貿(mào)易將引發(fā)產(chǎn)業(yè)間的用水轉(zhuǎn)移，優(yōu)化水資源配置并實現(xiàn)當?shù)禺a(chǎn)出的帕累托改進;根據(jù)比較優(yōu)勢理論實施區(qū)際間虛擬水貿(mào)易，能夠有效緩解缺水地區(qū)的水資源短缺，更大范圍內(nèi)發(fā)揮虛擬水的經(jīng)濟價值，促進當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展;2009年，我國農(nóng)產(chǎn)品對外虛擬水貿(mào)易對國內(nèi)經(jīng)濟增長的貢獻份額為24045.05億元，約占當年GDP的7.06%。

虛擬水貿(mào)易;區(qū)域經(jīng)濟;作用機理;貢獻份額

一、引言及文獻回顧

虛擬水理論的提出突破了水資源管理的傳統(tǒng)觀念和思維方式，結(jié)合了農(nóng)業(yè)科學與經(jīng)濟科學的思想，基于“大水利”的系統(tǒng)理念與研究視角，從實體水之外的范疇分析蘊含在商品中的水資源隱形流動格局，據(jù)此尋找緩解水資源短缺的路徑依賴，旨在更為合理地協(xié)調(diào)人口、資源與環(huán)境之間的關(guān)系。

目前，國內(nèi)外學者對虛擬水及虛擬水貿(mào)易的研究主要圍繞五個方面展開:(1)虛擬水的理論闡釋，主要針對虛擬水概念體系、虛擬水的分類及虛擬水的理論支撐進行研究［1－6］;(2)虛擬水的量化研究，可分為虛擬水量化方法的研究以及宏、微觀層面對虛擬水及虛擬水貿(mào)易的實證［7－11］;(3)虛擬水與糧食安全的關(guān)系研究，分析國際(區(qū)級)間虛擬水貿(mào)易對于國家(區(qū)域)糧食安全和水資源配置的現(xiàn)實價值［12－15］;(4)虛擬水戰(zhàn)略研究，在虛擬水量化的基礎(chǔ)上研究虛擬水戰(zhàn)略對于水安全、社會、經(jīng)濟、生態(tài)的影響及虛擬水貿(mào)易的保障體系［16－19］;(5)水足跡研究，同生態(tài)足跡類似，采用賬戶核算的方式解釋水資源在社會經(jīng)濟系統(tǒng)中的遷移轉(zhuǎn)換，從消費的角度為國家或區(qū)域水資源管理提供參考［20－22］。至今，在國內(nèi)外虛擬水研究的頻繁推動和相關(guān)學術(shù)會議的積極影響下，虛擬水已成為水資源問題的研究熱點和創(chuàng)新領(lǐng)域。

理論解釋方面，更多學者將其與比較優(yōu)勢、資源替代以及資源流動等原理相結(jié)合，認為國際貿(mào)易使虛擬水從水資源量具有比較優(yōu)勢的國家流向水資源相對缺乏的國家，而虛擬水的概念則在某種程度上由比較優(yōu)勢理論衍生而來［23］。部分學者在認同比較優(yōu)勢理論應(yīng)用于虛擬水戰(zhàn)略的合理性的同時，指出了前有研究的不足［24］。虛擬水戰(zhàn)略認為水資源短缺(水資源絕對劣勢)的國家應(yīng)該減少水資源密集型產(chǎn)品和服務(wù)的生產(chǎn)而轉(zhuǎn)向從水資源豐富(水資源絕對優(yōu)勢)國家進口，表面上看并不失為解決貧水國水資源約束問題的一條有效途徑，然而也應(yīng)看到虛擬水戰(zhàn)略的出發(fā)點和立足點僅注重了水資源要素稟賦方面，忽略了經(jīng)濟系統(tǒng)中其他因素的影響，容易造成虛擬水戰(zhàn)略的片面理解與應(yīng)用。實證研究方面，國內(nèi)學者大多通過虛擬水的量化側(cè)重分析虛擬水戰(zhàn)略的實施對于水資源問題的貢獻，而往往忽略了虛擬水戰(zhàn)略實施對區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的作用。本文認為，盡管虛擬水戰(zhàn)略是從水資源需求管理角度解決水短缺問題的重要創(chuàng)新，然而作為多種要素約束下經(jīng)濟系統(tǒng)中的策略，其實施過程中要綜合考慮多種因素，因此合理的立足點應(yīng)該是經(jīng)濟目標和水資源問題的協(xié)調(diào)。為此，本文試圖突破原有理論研究的局限，結(jié)合虛擬水的節(jié)水效應(yīng)和虛擬水經(jīng)濟價值兩個角度對虛擬水貿(mào)易的經(jīng)濟內(nèi)涵進行闡釋，并建立資源約束下虛擬水貿(mào)易對區(qū)域經(jīng)濟作用的數(shù)理模型，從微觀、中觀及宏觀三個層面論述虛擬水戰(zhàn)略在不同層面對區(qū)域經(jīng)濟增長的作用機理，在計算我國近年來國際間農(nóng)產(chǎn)品虛擬水流動格局的基礎(chǔ)上，對虛擬水貿(mào)易促進區(qū)域經(jīng)濟增長的貢獻份額展開實證分析。

二、虛擬水貿(mào)易的經(jīng)濟內(nèi)涵闡釋

虛擬水將水資源管理問題從水資源的生產(chǎn)領(lǐng)域(供給管理)引入了水資源消費領(lǐng)域(需求管理)。虛擬水貿(mào)易進一步將該問題引入社會經(jīng)濟系統(tǒng)，促使學者們更為直觀地認識到水資源的經(jīng)濟效率，即不僅分析水資源在生產(chǎn)過程中的消耗(虛擬水節(jié)水效應(yīng))，同樣關(guān)注水資源在社會經(jīng)濟中的機會成本(虛擬水經(jīng)濟價值)。虛擬水戰(zhàn)略的實施中，兩方面涵義的有效結(jié)合能夠提供更為合理的水資源管理思路，在綜述考慮各方面影響因素的基礎(chǔ)上優(yōu)化區(qū)域用水結(jié)構(gòu)，并增加經(jīng)濟收益。在提高水資源配置效率的既往研究中，政策界將其分為微觀、中觀及宏觀三個層面展開［25］，本文沿用該邏輯，基于“大水利”的視角對虛擬水貿(mào)易的經(jīng)濟內(nèi)涵加以闡述。

(一)技術(shù)層面的水資源節(jié)約

第一層為處于水資源利用終端的用水主體，其效率便是局部水資源利用效率，而決定其水資源利用效率的關(guān)鍵杠桿為水價。事實上，虛擬水貿(mào)易(主要指農(nóng)產(chǎn)品虛擬水貿(mào)易)的實施最終應(yīng)落實到通過水價調(diào)整從而影響用水戶的種植規(guī)?；蜃魑锝Y(jié)構(gòu)。對于缺水地區(qū)而言，適當?shù)赝ㄟ^提高水價反映水資源的市場價值，可以加強農(nóng)戶的節(jié)水意識，促使其采用節(jié)水技術(shù)等，促進局部水資源利用效率的提高。

(二)產(chǎn)業(yè)層面的水資源轉(zhuǎn)移

第二層表現(xiàn)為水資源在不同經(jīng)濟部門之間的有效配置，具體包括農(nóng)業(yè)部門、工業(yè)部門、環(huán)保部門等。虛擬水貿(mào)易往往意味著犧牲某部門對水資源的利用而滿足其他部門對水資源的需求，水資源的配置效率取決于水資源應(yīng)用于不同部門產(chǎn)生的價值。以農(nóng)業(yè)部門與工業(yè)部門為例，工業(yè)用水產(chǎn)生的經(jīng)濟價值往往高于農(nóng)業(yè)部門，在保障當?shù)丶Z食安全的前提下，如何最大限度地從需求管理的角度配置有限的水資源，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，從而使其為當?shù)貛砀蟮慕?jīng)濟貢獻，具有重要的現(xiàn)實意義。缺水地區(qū)可以通過實施虛擬水進口貿(mào)易，節(jié)約當?shù)剡M行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的水資源，并將其投入對經(jīng)濟增長拉動更強的工業(yè)部門，獲得更大收益。

(三)區(qū)際層面的虛擬水流動

第三層次為區(qū)級層面或國際層面的水資源流動。伴隨著水資源分布嚴重不均與短缺程度的日益加重，水資源商品化與資源配置全球化的趨勢成為虛擬水概念應(yīng)運而生的現(xiàn)實背景。缺水國家(地區(qū))通過貿(mào)易的方式從富水國家(地區(qū))購買水密集產(chǎn)品來緩解本國或本地區(qū)的水資源壓力，實現(xiàn)本地的水資源安全及食品安全。水資源豐富的國家(地區(qū))通過虛擬水的出口可以獲益從而增加其經(jīng)濟實力，而缺水國家(地區(qū))通過進口資源密集型產(chǎn)品而出口水資源稀疏型產(chǎn)品，同樣可以在緩解本地水資源短缺的同時實現(xiàn)經(jīng)濟增長。

三、虛擬水貿(mào)易對區(qū)域經(jīng)濟的作用機理

(一)基本假設(shè)

1.虛擬水貿(mào)易的實施可分為國際間虛擬水貿(mào)易與區(qū)際間的虛擬水貿(mào)易兩種，為排除在虛擬水交易中關(guān)稅以及貿(mào)易壁壘對模型的影響，我們僅對區(qū)域間的虛擬水貿(mào)易進行分析，即假設(shè)實施虛擬水貿(mào)易的兩個區(qū)域為R1和R2，并假設(shè)前者為相對缺水地區(qū)，后者為水資源豐富的地區(qū)。

2.將區(qū)域內(nèi)部的農(nóng)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進行簡化，假定地區(qū)R1和R2都各自種植兩種農(nóng)作物產(chǎn)品A1和B1。其中，A1屬于水資源密集型產(chǎn)品，而B1屬于水資源稀疏型產(chǎn)品，即A1產(chǎn)品的虛擬水含量大于B1產(chǎn)品的虛擬水含量。

3.虛擬水貿(mào)易的實施，會導致水資源在三大產(chǎn)業(yè)部門間的相互轉(zhuǎn)移，具體可分為農(nóng)業(yè)用水向工業(yè)用水的轉(zhuǎn)變，以及農(nóng)業(yè)用水向服務(wù)業(yè)用水的轉(zhuǎn)變，由于工業(yè)用水及服務(wù)業(yè)用水經(jīng)濟效率都遠高于農(nóng)業(yè)部門。在不影響分析結(jié)論的前提下，將數(shù)理模型作簡化處理，即假定區(qū)域R1只包含農(nóng)業(yè)部門和工業(yè)部門。

(二)微觀機理:農(nóng)業(yè)部門技術(shù)節(jié)水激勵模型

假定農(nóng)民用水戶的有效灌溉面積為S，現(xiàn)行的用水價格為P0，提高水價后的農(nóng)業(yè)用水價格為P1，P0遠小于P1。提高水價前后的灌溉用水需求分別為Q0和Q1，L為生產(chǎn)過程中農(nóng)民付出的勞動、技術(shù)等其他成本。此外，由于用水戶的種植結(jié)構(gòu)只有A和B兩種，因此在水價上調(diào)之后用水戶只會在A和B兩種農(nóng)作物的種植規(guī)模中做出調(diào)整。其中，PA、PB和TA、TB分別代表了其市場價格和產(chǎn)量，而對用水戶節(jié)水成本不予計量，即認為農(nóng)戶的節(jié)水行為是自覺性的，其用水量的減少不會為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來減產(chǎn)等負面效應(yīng)，即TA、TB在水價變動前后保持不變。借鑒文獻［26］的研究思路，政府將在水價調(diào)整后給予用水戶支付一定的財政補貼，假設(shè)為M。

在現(xiàn)行農(nóng)業(yè)水價不變時，農(nóng)民使用灌溉用水的收益函數(shù)R0為:

而提高水價以后，假設(shè)用水戶的產(chǎn)品價格以及其他種植成本不變，并同時考慮政府實施的直接財政補貼，農(nóng)民面臨的收益函數(shù)R1變?yōu)?

鑒于水的商品屬性，下面將農(nóng)業(yè)用水需求與農(nóng)業(yè)水價的關(guān)系用需求彈性E來表示。根據(jù)微觀經(jīng)濟學的理論，E代表了農(nóng)業(yè)需水量的變動百分比與農(nóng)業(yè)水價變動百分比的關(guān)系，反映出用水需求對于農(nóng)業(yè)水價變化的敏感程度。令ΔP=P1－P0，ΔQ=Q1－Q0，則農(nóng)業(yè)用水的需求價格彈性E為:

這里考慮需求價格的點彈性(假定水價變化不大)，經(jīng)公式推導，建立農(nóng)業(yè)用水的需求與價格的非線性函數(shù)關(guān)系，將價格提高前后農(nóng)業(yè)用水的需求變化關(guān)系用下式表示:

其中r為價格調(diào)整系數(shù)，r=P1/P0。相應(yīng)的，將上述關(guān)系式代入，可將(2)式變形為:

由此可見，在不存在政府財政補貼情況下，單純提高用水價格雖然會在較大程度上促進水資源的節(jié)約，然而同時會更大程度上加重農(nóng)民的水費負擔，將更加不利于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)［27］。因此政府的財政補貼應(yīng)該保證農(nóng)戶獲得的收益R1于水價提高前的收益R0，即:

整理可得:

不等式(7)說明，虛擬水貿(mào)易實施過程中借助提高水價，配合政府財政直接支付農(nóng)戶的補貼手段，將促使農(nóng)民采用節(jié)水技術(shù)或者調(diào)整種植結(jié)構(gòu)等手段進行節(jié)水，并能夠保證農(nóng)戶的收益得到一定的帕累托改進。

(三)中觀機理:兩部門水資源投入產(chǎn)出分析

根據(jù)之前的假設(shè)，缺水地區(qū)的虛擬水貿(mào)易將促使水資源從農(nóng)業(yè)部門向工業(yè)部門發(fā)生轉(zhuǎn)移，在產(chǎn)業(yè)層面，虛擬水的經(jīng)濟價值體現(xiàn)在虛擬水資源在轉(zhuǎn)移中如何作用于地區(qū)的經(jīng)濟增長。本文將使用簡化的投入產(chǎn)出模型，以缺水地區(qū)的虛擬水貿(mào)易為例展開分析。簡化后的兩部門投出產(chǎn)出模型如下:

其中，qR1為缺水地區(qū)R1的總產(chǎn)出，包括地區(qū)R1農(nóng)業(yè)部門的產(chǎn)出yA和工業(yè)部門的產(chǎn)出yI，xA為地區(qū)R1農(nóng)業(yè)部門的投入，xI為該地工業(yè)部門的投入。假設(shè)地區(qū)R1所擁有的資源稟賦E為常量。這意味著，資源將在兩個部門之間進行配置，此時應(yīng)滿足xA+xI≤E。

一般的，工業(yè)部門對經(jīng)濟增長的拉動要遠遠高于農(nóng)業(yè)部門，因此如果不考慮其他資源約束，將自然資源等量的投入兩個部門，此時工業(yè)部門的產(chǎn)出會高于農(nóng)業(yè)部門，即yI＞yA。對于自然資源相同的兩個地區(qū)，如果某一地區(qū)其農(nóng)業(yè)規(guī)模較另一地區(qū)發(fā)達，則其經(jīng)濟發(fā)達程度則相對較低，即農(nóng)業(yè)虛擬水的機會成本與工業(yè)部門相對較高。

對R1地區(qū)而言，在實施虛擬水貿(mào)易前，當?shù)氐耐懂a(chǎn)出關(guān)系為:

實施虛擬水貿(mào)易后，R1地區(qū)通過糧食貿(mào)易代替當?shù)夭块T農(nóng)作物的生產(chǎn)，將節(jié)約下來的水資源a用于當?shù)氐墓I(yè)生產(chǎn)，當?shù)氐耐度氘a(chǎn)出模型發(fā)生了如下改變:

由于 f1和 f2都為 xA和 xI的增函數(shù)，a≥0，通過簡單的導數(shù)變換求解可得，

上式說明，缺水地區(qū)通過實施虛擬水貿(mào)易，在緩解當?shù)厮Y源短缺的前提下，通過水資源的優(yōu)化配置，實現(xiàn)了當?shù)卣w產(chǎn)出水平的帕累托改進。

(四)宏觀機理:兩地區(qū)的比較優(yōu)勢理論框架

基于基本假設(shè)(2)，R1和R2地區(qū)進行產(chǎn)品生產(chǎn)時水資源都是限制性資源，假定S資源為除水資源之外的某種非限制性資源［24］，我們以單位S資源A、B兩種產(chǎn)品的產(chǎn)出水平來表示兩個地區(qū)不同的生產(chǎn)技術(shù)水平。不妨認為R1地區(qū)單位S資源可以生產(chǎn)a1單位的A產(chǎn)品或者b1單位的B產(chǎn)品;R2地區(qū)單位S資源可以生產(chǎn)a2單位的A產(chǎn)品或者b2單位的B產(chǎn)品。其中a1＞a2，b1＞b2，即R1地區(qū)的生產(chǎn)技術(shù)水平高于R2地區(qū)。這意味著，R1地區(qū)在兩種產(chǎn)品的生產(chǎn)中都處于絕對優(yōu)勢的地位。

為確定兩個地區(qū)具有何種產(chǎn)品的比較優(yōu)勢，需要討論O1A與O2A，O1B與O2B的大小，公式可轉(zhuǎn)化成比較b1/a1與b2/a2的大?、偈聦嵣希琤1/a1與b2/a2的大小關(guān)系并不影響本情形的研究結(jié)論。這是因為，可以證明如果b1/a1＜b2/a2，則R1地區(qū)對產(chǎn)品B有比較優(yōu)勢，R2地區(qū)對A有比較優(yōu)勢。反之，如果b1/a1＜b2/a2，則兩地的比較優(yōu)勢產(chǎn)品交換。兩種情況本質(zhì)上是無差異的。。不妨假設(shè)b1/a1＜b2/a2，此時得到:

上式說明，R1地區(qū)生產(chǎn)A產(chǎn)品具有比較優(yōu)勢，而R2地區(qū)生產(chǎn)B產(chǎn)品具有比較優(yōu)勢。在不考慮A與B兩種產(chǎn)品價格的情況下，各產(chǎn)品生產(chǎn)的機會成本可以認為是其國內(nèi)的市場價格，兩個地區(qū)產(chǎn)品生產(chǎn)的詳細情況如表1所示。

基于該結(jié)論，兩個地區(qū)可按照該比較優(yōu)勢以一定的比例進行虛擬水貿(mào)易。當R1地區(qū)以產(chǎn)品A交換R2的B產(chǎn)品時，價格PA應(yīng)該介于兩個地區(qū)A產(chǎn)品的價格之間，因此有:

相應(yīng)的，得到PB價格的范圍:

這時，如果R1與R2地區(qū)只生產(chǎn)處于比較優(yōu)勢地位的產(chǎn)品，并與對方地區(qū)進行全部產(chǎn)品的交易，兩地的收益函數(shù)為:

而如果R1地區(qū)專業(yè)化生產(chǎn)A產(chǎn)品，或者R2地區(qū)專業(yè)化生產(chǎn)B產(chǎn)品時，其收益函數(shù)為:

顯然，LA＞L'A，LB＞L'B。由此得到的結(jié)論是:在水資源成為一種限制性生產(chǎn)要素時，兩個地區(qū)可以通過專業(yè)化生產(chǎn)自己具有比較優(yōu)勢的產(chǎn)品，從而增加當?shù)氐氖找?。在分析過程中可以看出，產(chǎn)品比較優(yōu)勢的確定取決于a和b的大小，即單位產(chǎn)品生產(chǎn)需水量及當?shù)氐纳a(chǎn)技術(shù)等其它要素，而與當?shù)氐乃Y源總量并不存在直接關(guān)系。

上述分析系統(tǒng)指出了虛擬水貿(mào)易緩解缺水地區(qū)水資源問題的路徑選擇及促進經(jīng)濟增長的作用機制，為進一步說明虛擬水貿(mào)易在缺水地區(qū)經(jīng)濟增長中的作用程度，并佐證以上模型得出初步結(jié)論。接下來，我們利用2005－2009年我國部分農(nóng)產(chǎn)品的貿(mào)易數(shù)據(jù)，首先計算近年來我國國際間農(nóng)產(chǎn)品虛擬水的流動格局［11］，進而考慮產(chǎn)業(yè)間用水轉(zhuǎn)移對虛擬水經(jīng)濟價值的影響，對虛擬水貿(mào)易在區(qū)域經(jīng)濟增長中貢獻程度進行實證測算。

表1 R1與R2地區(qū)的產(chǎn)品生產(chǎn)情況

四、虛擬水貿(mào)易對區(qū)域經(jīng)濟的貢獻測算

(一)我國國際間農(nóng)產(chǎn)品虛擬水的流動分析

鑒于數(shù)據(jù)的可得性，我們僅根據(jù)產(chǎn)品產(chǎn)量的規(guī)模以及在中國農(nóng)產(chǎn)品進出口中的地位選取了10種典型的農(nóng)產(chǎn)品進行分析，其中包括糧食產(chǎn)品4種:玉米、大豆、小麥、大米;經(jīng)濟類作物3種:花生、煙草、棉花;另外包括蔬菜、橘橙和蘋果。從聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO)的數(shù)據(jù)庫及現(xiàn)有文獻［28］中得到了2005年－2009年我國主要農(nóng)業(yè)生產(chǎn)地區(qū)的土壤條件、氣象資料及作物系數(shù)等數(shù)據(jù)，運用修正后的彭曼公式對我國上述10種農(nóng)產(chǎn)品單位質(zhì)量的平均虛擬水含量進行了計算，進而根據(jù)2008年－2010年的中國統(tǒng)計年鑒、FAO和WTO的對外貿(mào)易統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫及海關(guān)網(wǎng)的月報數(shù)據(jù)，得到2005年－2009年我國農(nóng)作物產(chǎn)品的虛擬水貿(mào)易量，如表2所示:

表2 2005年－2009年我國農(nóng)產(chǎn)品虛擬水的進出口總量單位:億m3

根據(jù)計算結(jié)果，2005年－2009年之間，中國農(nóng)產(chǎn)品的對外貿(mào)易一直保持著較大的逆差。從上表可以看出，在2005年－2007之間，虛擬水的凈進口增量保持在每年800億m3左右，較前有學者計算得出的中國2000年－2002年間的虛擬水凈進口量有了較大幅度的提高，而在2008年之后，我國的虛擬水凈進口量突破了1000億m3大關(guān)，這主要是由于美國次貸危機而導致世界經(jīng)濟發(fā)展趨緩、全球貿(mào)易市場較為低迷以及中國農(nóng)產(chǎn)品競爭力的下降，中國農(nóng)產(chǎn)品對外貿(mào)易中的巨大逆差造成的(如圖 1和圖 2所示)。下面，我們采用2005－2009五年中虛擬水的凈進口數(shù)量，計算歷年來虛擬水的經(jīng)濟價值，從國家產(chǎn)業(yè)層面水資源轉(zhuǎn)移的角度出發(fā)，測算虛擬水貿(mào)易對于我國經(jīng)濟增長的貢獻份額。

圖1 2005年－2009年我國農(nóng)產(chǎn)品對外貿(mào)易虛擬水流向

圖2 2005年－2009年我國農(nóng)產(chǎn)品對外貿(mào)易虛擬水凈進口量

(二)實體水資源的經(jīng)濟貢獻測算

接下來，基于Solow改進的C－D生產(chǎn)函數(shù)模型，對近年來水資源對我國經(jīng)濟社會的貢獻效率進行簡要分析，借鑒前有學者［29］的常用思路，考慮到水資源是社會經(jīng)濟中的戰(zhàn)略性資源和限制性要素，將其作為自變量之一加入生產(chǎn)函數(shù)。

1.計算模型

其中，K表示固定資產(chǎn)投入，指數(shù)α表示資本彈性，說明當生產(chǎn)資本增加1%時，產(chǎn)出平均增長α%;L代表勞動力投入，β是勞動力的彈性，說明當投入生產(chǎn)的勞動力增加1%時，產(chǎn)出平均增長β%;A是常數(shù)，也稱作效率系數(shù)，W指用水總量，λ為用水彈性，反映水資源的經(jīng)濟價值。

可以把公式(25)作為一種簡單的水資源投入產(chǎn)出函數(shù)，在這里做一個規(guī)模報酬不變的假設(shè)，即認為α+β+λ=1。我們首先對公式(25)進行對數(shù)處理，進而將規(guī)模報酬不變的關(guān)系代入，整理得到:

2.數(shù)據(jù)來源

2005－2010年《中國統(tǒng)計年鑒》，2005－2009年《中國農(nóng)業(yè)統(tǒng)計年鑒》，以及2005－2009年中國《水資源公報》，具體包括各年度三大部門的用水量、生產(chǎn)總值、就業(yè)人數(shù)、固定資產(chǎn)投資等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

3.結(jié)果分析

首先以農(nóng)業(yè)部門為例，對公式(26)進行多元線性回歸，得到我國2005－2009年農(nóng)業(yè)部門反映水資源生產(chǎn)總值的C－D生產(chǎn)函數(shù)如下:

由λ=0.338可以說明，2005－2009年水資源對我國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展的貢獻率約為0.338，以2009年為基準年，當農(nóng)業(yè)用水量增加1%(37.23億m3)時，將提高我國農(nóng)業(yè)當年產(chǎn)值0.338%(119.06億元)，由此得出2009年我國單方農(nóng)業(yè)用水的經(jīng)濟效益為3.20元/m3。

同樣的，我們得到了工業(yè)部門2005－2009年反映水資源生產(chǎn)總值的C－D生產(chǎn)函數(shù)如下:

工業(yè)部門的λ=0.129，說明2005－2009年工業(yè)水資源的經(jīng)濟貢獻份額約占工業(yè)總產(chǎn)值的0.129%，以2009年為基準年，當工業(yè)用水量增加1%(13.91億m3)時，工業(yè)總產(chǎn)值將增加0.129%(203.35億元)，由此得出，2009年我國單方工業(yè)用水的經(jīng)濟貢獻為14.62元/m3。

對于服務(wù)業(yè)部門，其水資源C－D生產(chǎn)函數(shù)的估計結(jié)果為:

上式意味著，2005－2009年服務(wù)業(yè)用水的經(jīng)濟貢獻份額約占服務(wù)業(yè)產(chǎn)值的比例，以2009年為例，說明當服務(wù)業(yè)用水增加1%(7.48億m3)時，服務(wù)業(yè)總產(chǎn)值將增加0.224%(331.61億元)，可知2009年我國單方服務(wù)業(yè)用水的經(jīng)濟效率約為44.33 元/m3。

(三)虛擬水貿(mào)易的經(jīng)濟貢獻測算

我國農(nóng)產(chǎn)品貿(mào)易中虛擬水的經(jīng)濟貢獻測算思路如下:

①假定通過虛擬水貿(mào)易節(jié)約下來的水資源全部投入國內(nèi)工業(yè)部門和服務(wù)業(yè)部門，由于生態(tài)用水量很少且顯性經(jīng)濟效益較低，因此將虛擬水貿(mào)易帶來的生態(tài)用水變化忽略不計;②工業(yè)部門與服務(wù)業(yè)部門在得到水資源投入之后將獲得更大產(chǎn)出，在此不考慮產(chǎn)業(yè)部門用水技術(shù)效率和技術(shù)條件的改變，以及水資源投入的報酬遞減情況;③農(nóng)業(yè)虛擬水貿(mào)易的實施成本為糧食進口的費用與該部分虛擬水的農(nóng)業(yè)增加值之和。兩者之差即可視為該部分虛擬水的經(jīng)濟價值。根據(jù)上一部分中的計算結(jié)果，以及中國統(tǒng)計年鑒2010和水資源公報2009年的最新數(shù)據(jù)，我們收集并整理出對我國實施虛擬水戰(zhàn)略產(chǎn)生的經(jīng)濟效益進行測算的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，如表3所示。

表3 2009年我國農(nóng)產(chǎn)品虛擬水貿(mào)易的經(jīng)濟貢獻測算基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

由表2和表3可計算得到我國農(nóng)產(chǎn)品虛擬水貿(mào)易歷年來對當?shù)亟?jīng)濟的貢獻。需要說明的是，計算中認為工業(yè)部門與服務(wù)業(yè)部門的水資源投入比例不變，即將虛擬水貿(mào)易節(jié)約的農(nóng)業(yè)用水按當年水資源公報中的工業(yè)用水與服務(wù)業(yè)用水比例進行分配，根據(jù)各產(chǎn)業(yè)部門當年的單方水經(jīng)濟效率進行計算，最終結(jié)果如表4所示。

計算得出，2009年我國通過農(nóng)產(chǎn)品虛擬水貿(mào)易共節(jié)約國內(nèi)水資源數(shù)量1124.40億m3，在節(jié)約水資源按照當年工業(yè)用水量與服務(wù)業(yè)用水量的比例進行分配時，結(jié)果表明虛擬水貿(mào)易對國內(nèi)經(jīng)濟發(fā)展的貢獻份額為24045.05億元，經(jīng)濟貢獻比例占當年國內(nèi)GDP的7.06%。

五、結(jié)論及研究展望

(一)研究結(jié)論

本研究得出的主要結(jié)論如下:

1.盡管虛擬水戰(zhàn)略是從水資源需求管理角度解決水短缺問題的重要創(chuàng)新，然而作為多種要素約束下經(jīng)濟系統(tǒng)中的策略，其合理的立足點應(yīng)該兼顧水資源節(jié)約與區(qū)域經(jīng)濟增長雙重目標的實現(xiàn)，一味強調(diào)水資源稟賦的情形只是虛擬水貿(mào)易理論的片面應(yīng)用，缺乏實踐的合理性與可操作性。在其政策內(nèi)涵方面，虛擬水貿(mào)易首先通過水價的調(diào)整反映水資源的機會成本，進而從技術(shù)、產(chǎn)業(yè)、區(qū)域三個不同層面具體應(yīng)用，最終實現(xiàn)水資源局部利用效率、產(chǎn)業(yè)間配置效率以及區(qū)域間利用效率的全面提高。

表4 2009年我國農(nóng)產(chǎn)品虛擬水貿(mào)易的經(jīng)濟貢獻份額

2.本文建立的三個數(shù)理模型論證得出，缺水國家(地區(qū))通過實施虛擬水貿(mào)易可以最終實現(xiàn)水資源的優(yōu)化配置，并增加區(qū)域經(jīng)濟的發(fā)展。首先，利用農(nóng)業(yè)用水需求對于水價的敏感性程度，通過提高水價激勵農(nóng)民用水戶采用節(jié)水技術(shù)、調(diào)整農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)等手段實現(xiàn)水資源的節(jié)約，配合政府的財政補貼，可進而實現(xiàn)農(nóng)戶的收益增加;其次，將技術(shù)層面節(jié)約的水資源用于工業(yè)等水資源投入產(chǎn)出效益更高的部門，實現(xiàn)地區(qū)整體產(chǎn)出水平的帕累托改進;最后，根據(jù)比較優(yōu)勢理論，通過國家(區(qū)域)間的虛擬水貿(mào)易，將水資源在更大的范圍內(nèi)進行優(yōu)化配置，并可進一步發(fā)揮虛擬水的經(jīng)濟價值，促進經(jīng)濟發(fā)展。

3.我國在農(nóng)產(chǎn)品貿(mào)易方面的巨大逆差決定了我國是一個虛擬水凈進口國，2005－2009年間，我國農(nóng)產(chǎn)品貿(mào)易中的虛擬水凈進口量不斷增加，2009年達到最高1124.4億m3。如果將虛擬水貿(mào)易節(jié)約下來的水資源按照當前的產(chǎn)業(yè)用水比例分配至本地的工業(yè)部門和服務(wù)業(yè)部門，在其他要素投入比例及規(guī)模報酬不變的情況下，2009年農(nóng)產(chǎn)品對外虛擬水貿(mào)易對國內(nèi)經(jīng)濟的貢獻份額為24045.05億元，經(jīng)濟貢獻比例占當年國內(nèi) GDP的7.06%。

(二)研究展望

分析說明，缺水國家通過實施虛擬水貿(mào)易，在緩解本地水資源短缺的同時，可以實現(xiàn)經(jīng)濟收益的增加。當然，上述分析基于較為理想的假設(shè)，目的是為了佐證之前建立起的數(shù)理模型，進而說明虛擬水貿(mào)易如何實現(xiàn)優(yōu)化水資源配置和促進經(jīng)濟增長的雙重貢獻，因此只是虛擬水經(jīng)濟價值的一種粗略估算。目前，國內(nèi)對于虛擬水貿(mào)易經(jīng)濟貢獻的研究尚不多見，如何選取更為科學的計量模型研究虛擬水貿(mào)易對區(qū)域經(jīng)濟的貢獻份額，將成為虛擬水未來的重點研究視角。

此外，盡管本文的研究結(jié)果表明了虛擬水將產(chǎn)生較大的經(jīng)濟價值，但虛擬水貿(mào)易對區(qū)域經(jīng)濟的貢獻作用應(yīng)從辯證的角度認知。這是因為，虛擬水貿(mào)易是一個囊括諸多要素的復(fù)雜系統(tǒng)，涉及政治、經(jīng)濟、社會和生態(tài)等多方面因素［30］，不恰當?shù)膶嵤┤菀滓鹕鐣蜆I(yè)、糧食安全等問題，并可能帶來新的環(huán)境壓力，反過來抑制區(qū)域經(jīng)濟的發(fā)展。因此，實現(xiàn)虛擬水貿(mào)易節(jié)水效應(yīng)與經(jīng)濟貢獻需要完善的保障體系［31］和補償措施與之配套，如上文中提到的政府實施的水價財政補貼政策等。

值得注意的是，考慮到區(qū)域間虛擬水貿(mào)易的數(shù)據(jù)較難獲得，本文僅采用國家間的數(shù)據(jù)論證了虛擬水貿(mào)易的經(jīng)濟貢獻，而事實上，出于糧食安全和政治安全的考慮，我國實施對外虛擬水貿(mào)易要建立在國內(nèi)糧食自給自足的基礎(chǔ)上［14］，因此國家間的虛擬水貿(mào)易對于國內(nèi)水資源的節(jié)約和經(jīng)濟貢獻相對有限。本文認為，由于我國水資源時空分布嚴重不均的現(xiàn)狀，區(qū)域間的虛擬水貿(mào)易能夠?qū)崿F(xiàn)水資源在產(chǎn)業(yè)間和區(qū)域間的優(yōu)化配置與高效轉(zhuǎn)移，對保障我國的水安全與糧食安全更具實踐價值。作者將在后續(xù)研究中通過數(shù)據(jù)搜集與整理，對虛擬水貿(mào)易對區(qū)域經(jīng)濟的貢獻進行更為翔實的分析，以期為我國虛擬水貿(mào)易相關(guān)政策制定提供合理依據(jù)。

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Study on Mechanisms of Virtual Water Trade and Its Contribution to Regional Economic Growth

XU Chang － xin1，2，MA Chao1，2，TIAN Gui－ liang1，2，XIE Wen － xuan3

(1．State key laboratory of hydrology－water resources and hydraulic engineering，Hohai University，Nanjing210098，China;2．Business School，Hohai University，Nanjing211100，China;3．Yellow River Water and Hydropower Development Corporation，Zhengzhou450000，China)

This paper points out the implementation objectives of the virtual water trade(VWT)with constrained resource，explains the economics meanings of virtual water strategy from the virtual water's quantity and economic value．And then，based on three mathematical models respectively at technical level，industrial level and regional level in the implementation process of VWT，this paper demonstrates the action mechanism of VWT on the regions'economic growth，and finally makes the initial estimates on the economic contribution portion of VWT in the process of China's agricultural foreign trade from 2005 to 2009 based on the calculation of the flow state of virtual water．The research finds that:1)increasing water price is the fundamental path dependence in the implementation of the virtual water strategy，and the appropriate financialsubsidies by the government can not only promote water saving but also increase the farmers'income;2)water transfer between the agricultural sector and industrial sector can improve the economic value of virtual water to achieve Pareto improvement of local output;3)based on comparative advantage theory，the implementation of interregional VWT can effectively alleviate the water shortages in water－ scarce regions，further develop the economic efficiency of water usage and promote local economic development;4)according to the estimation，the economic contribution share of VWT in the process of China's agricultural foreign trade is 2．40 trillion yuan in 2009，accounting for 7．06%of GDP in the same year．

virtual water trade;regional economy;action mechanism;contribution portion

P32

A

1002－9753(2011)12－0110－10

2011－04－12

2011－10－07

國家自然科學基金“區(qū)域經(jīng)濟系統(tǒng)虛擬水(VW)測算的可計算非線性動態(tài)水資源I－O模型研究”(41001377);江蘇省普通高校研究生科研創(chuàng)新計劃資助項目“應(yīng)對極端水旱災(zāi)害的虛擬水期權(quán)契約設(shè)計研究”(CXZZ11_0458);教育部人文社會科學基金“我國發(fā)展虛擬水貿(mào)易的對策研究”(09YJC790067)。

許長新(1963－)，男，江蘇揚州人，教授，博士生導師，研究方向:水利經(jīng)濟管理。

(本文責編:潤 澤)