馮變變 卓 拉 楊 西 王 偉 徐增輝 吳普特

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué)水利與建筑工程學(xué)院， 陜西楊凌 712100； 2.西北農(nóng)林科技大學(xué)水土保持研究所， 陜西楊凌 712100；3.中國(guó)科學(xué)院水利部水土保持研究所， 陜西楊凌 712100)

0 引言

隨著食物需求不斷增加，貿(mào)易活動(dòng)日趨頻繁以及各行業(yè)間用水競(jìng)爭(zhēng)持續(xù)加劇，區(qū)域水資源愈加有限，水資源高效可持續(xù)利用與管理面臨更大挑戰(zhàn)[1-3]。產(chǎn)品生產(chǎn)的上游和下游都具有生態(tài)影響，整個(gè)供應(yīng)鏈各關(guān)鍵環(huán)節(jié)對(duì)水資源的占用和影響同等重要[4-5]。農(nóng)業(yè)是中國(guó)第一用水大戶，農(nóng)業(yè)用水占全國(guó)總用水量的61%[6]。準(zhǔn)確量化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的水資源消耗，是落實(shí)最嚴(yán)格水資源管理制度和推進(jìn)區(qū)域剛性水資源約束機(jī)制的關(guān)鍵基礎(chǔ)。農(nóng)作物單產(chǎn)水平和水分生產(chǎn)力的提高常依賴肥料、農(nóng)藥、能源等生產(chǎn)資料的大量投入。生產(chǎn)資料的生產(chǎn)與消費(fèi)也消耗水資源，可視為作物生產(chǎn)間接的水消耗。但是，傳統(tǒng)的農(nóng)產(chǎn)品耗水評(píng)價(jià)往往僅關(guān)注農(nóng)作物在田間生長(zhǎng)過程中的直接水消耗，即作物騰發(fā)量。與此同時(shí)，作物生產(chǎn)資料間接耗水在現(xiàn)實(shí)水資源管理中屬于工業(yè)水管理范疇，其與農(nóng)業(yè)耗水之間的關(guān)系尚不明晰。

水足跡作為一種對(duì)人類活動(dòng)產(chǎn)生的水資源消耗及其影響的綜合性評(píng)價(jià)指標(biāo)，近年來被廣泛應(yīng)用于追蹤供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)下直接和間接的水分消耗和環(huán)境影響[7]。對(duì)作物來說，生產(chǎn)水足跡可分為直接水足跡和間接水足跡，直接水足跡為作物騰發(fā)量與稀釋污染物的水量，間接水足跡為生產(chǎn)供應(yīng)鏈中生產(chǎn)資料的水分消耗。國(guó)內(nèi)外研究一方面多專注于原糧產(chǎn)品直接水足跡及其結(jié)構(gòu)在全球[8]、國(guó)家[9]、省級(jí)[10]、流域[11]和灌區(qū)[12]等不同尺度的量化，時(shí)間維度也從單個(gè)年份、多年均值到長(zhǎng)時(shí)間序列不等[13-14]。僅少數(shù)研究涉及國(guó)家平均水平的作物間接水足跡量化。例如：徐長(zhǎng)春等[15]基于中國(guó)生命周期數(shù)據(jù)庫(kù)量化了不同流域小麥生產(chǎn)直接水足跡和間接水足跡；ZHAI等[16-17]基于生命周期原理量化了包括生產(chǎn)資料投入在內(nèi)的中國(guó)小麥、玉米和水稻作物生產(chǎn)水足跡及其影響。以上研究尚未考慮生產(chǎn)資料及其上游產(chǎn)品生產(chǎn)水足跡的區(qū)域差異，以及生產(chǎn)資料及其上游產(chǎn)品區(qū)域貿(mào)易造成的消費(fèi)水足跡差異。另一方面，作物生產(chǎn)直接水足跡常被視為加工食品間接水足跡的重要部分。RIDOUTT等[18]對(duì)瑪氏公司巧克力和甜面醬的生命周期水足跡進(jìn)行研究，量化系統(tǒng)邊界包含了原料田間生產(chǎn)、工廠加工、產(chǎn)品包裝、銷售和運(yùn)輸、食用整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈，研究結(jié)果表明原料田間生產(chǎn)階段水足跡占兩個(gè)產(chǎn)品總水足跡的比例均在95%以上。RUINI等[19]考慮原料的跨國(guó)貿(mào)易，計(jì)算了Barilla公司生產(chǎn)的意大利面的水足跡，研究結(jié)果表明由于生產(chǎn)地及其環(huán)境狀況、農(nóng)業(yè)技術(shù)等方面的差異，其水足跡也呈現(xiàn)差異。除了以上產(chǎn)品，考慮供應(yīng)鏈的加工產(chǎn)品水足跡研究還集中于乳制產(chǎn)品[20]和棉質(zhì)產(chǎn)品[21]，而針對(duì)中國(guó)農(nóng)作物加工產(chǎn)品生產(chǎn)供應(yīng)鏈各環(huán)節(jié)耗水特征以及區(qū)域差異還需進(jìn)一步研究。

本文基于水足跡國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)量化框架[22]，結(jié)合生命周期法，嘗試構(gòu)建考慮生產(chǎn)資料及其上游產(chǎn)品完整供應(yīng)鏈、國(guó)際和國(guó)內(nèi)貿(mào)易的農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)水足跡量化框架。并以中國(guó)大陸30個(gè)省(不含海南省)為研究空間單元，對(duì)供應(yīng)鏈視角小麥及其初加工產(chǎn)品面粉和麥麩生產(chǎn)水足跡進(jìn)行量化，解析其耗水特征以及空間分布特點(diǎn)。以厘清區(qū)域農(nóng)產(chǎn)品的農(nóng)業(yè)和工業(yè)用水投入之間的聯(lián)系，為緩解區(qū)域水資源短缺和解決不同用水部門之間供需矛盾提供一定方法和數(shù)據(jù)參考。

1 材料與方法

1.1 系統(tǒng)邊界

產(chǎn)品水足跡指生產(chǎn)某產(chǎn)品各個(gè)階段直接或間接消耗的所有淡水資源[22]。一個(gè)完整的農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)系統(tǒng)耗水環(huán)節(jié)包括作物在田間種植的直接水消耗、生產(chǎn)供應(yīng)鏈中生產(chǎn)資料投入的間接水消耗。所需要的生產(chǎn)資料投入包括種子、氮肥(N)、磷肥(P2O5)、鉀肥(K2O)、農(nóng)藥、柴油和電力。圖1為供應(yīng)鏈視角小麥及其初加工產(chǎn)品生產(chǎn)水足跡量化系統(tǒng)邊界。

1.2 小麥生產(chǎn)水足跡計(jì)算

作物生產(chǎn)水足跡由直接水足跡和間接水足跡組成。直接水足跡為作物田間生產(chǎn)水足跡，包括藍(lán)水足跡、綠水足跡和灰水足跡，本研究中藍(lán)水足跡和綠水足跡的量化采用基于AquaCrop模型[23-24]的柵格尺度作物生產(chǎn)水足跡計(jì)算方法[25]，分別由單位產(chǎn)量作物生育期騰發(fā)量中藍(lán)水量和綠水量表示[22]?；宜阚E指為吸收農(nóng)田中因化肥和農(nóng)藥施用過程中因淋溶等作用而進(jìn)入水體的水量。本研究中考慮了氮肥和磷肥施用過程中氮和磷的影響，計(jì)算方法采用水足跡網(wǎng)絡(luò)提出的方法進(jìn)行量化[22]。

間接水足跡為作物生產(chǎn)供應(yīng)鏈中各種生產(chǎn)資料投入產(chǎn)品(包括農(nóng)產(chǎn)品和工業(yè)產(chǎn)品)水足跡之和，各生產(chǎn)資料投入產(chǎn)品水足跡為各產(chǎn)品單位消費(fèi)水足跡(采用消費(fèi)水足跡進(jìn)行計(jì)算，是考慮到生產(chǎn)資料產(chǎn)品由于區(qū)域貿(mào)易其產(chǎn)地和消費(fèi)地多存在空間上的不匹配)和消耗量的乘積，計(jì)算式為

(1)

式中IWF——供應(yīng)鏈視角下作物生產(chǎn)間接水足跡，m3/t

SWFcons,t——第t類生產(chǎn)資料消費(fèi)水足跡，m3/t

t——生產(chǎn)資料，表示的7類生產(chǎn)資料分別為種子、氮肥、磷肥、鉀肥、農(nóng)藥、柴油和電力

At——單位作物生產(chǎn)過程中第t類生產(chǎn)資料的消耗量，t/t

本研究中投入的農(nóng)產(chǎn)品為種子，由于計(jì)算為初始計(jì)算，種子水足跡采用2015年作物田間生產(chǎn)水足跡進(jìn)行計(jì)算，故只需對(duì)工業(yè)產(chǎn)品消費(fèi)水足跡進(jìn)行計(jì)算。

1.2.1產(chǎn)品消費(fèi)水足跡計(jì)算

產(chǎn)品消費(fèi)水足跡SWFcons(m3/t)按照水資源的來源地不同可劃分為本地生產(chǎn)水足跡SWFprod(m3/t)、省際進(jìn)口水足跡SWFpe(m3/t)和國(guó)際進(jìn)口水足跡SWFce(m3/t)，計(jì)算式為

SWFcons=SWFprod+SWFpe+SWFce

(2)

省份i的產(chǎn)品消費(fèi)水足跡的計(jì)算需要結(jié)合本省產(chǎn)品生產(chǎn)水足跡、出口地區(qū)產(chǎn)品生產(chǎn)水足跡、運(yùn)輸水足跡(運(yùn)輸過程中燃料水足跡和直接藍(lán)水足跡)和區(qū)域貿(mào)易量進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算式為

(3)

式中SWFcons,i——省份i產(chǎn)品的消費(fèi)水足跡，m3/t

SWF,i、SWF,j、SWF,ce——省份i、出口省份j、國(guó)外產(chǎn)品的生產(chǎn)水足跡，m3/t，SWF，ce取全球平均值

Pi——省份i產(chǎn)品的產(chǎn)量，t

Ipe,j——來自j省的凈進(jìn)口量，t

Ice——來自國(guó)際凈進(jìn)口量，t

lij、lce——省際運(yùn)距、國(guó)際運(yùn)距，km，lce取全球平均值

dw——省際運(yùn)輸時(shí)單位產(chǎn)品運(yùn)輸1 km消耗的水量，m3/km

SWFcons[E],j——省際運(yùn)輸中出口省份j的燃料消費(fèi)水足跡，m3/t

te——單位產(chǎn)品省際運(yùn)輸1 km消耗的能源量，t/(t·km)

SWFcons[E]，ce——國(guó)際運(yùn)輸?shù)娜剂舷M(fèi)水足跡，采用柴油進(jìn)行計(jì)算，m3/t，采用全球平均值計(jì)算

tE——國(guó)際運(yùn)輸中單位產(chǎn)品運(yùn)輸1 km消耗的燃料量，t/(t·km)

綜上所述，只需對(duì)各生產(chǎn)資料產(chǎn)品生產(chǎn)水足跡及其區(qū)域貿(mào)易數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。此外，能源產(chǎn)品作為燃料水足跡的來源，應(yīng)首先對(duì)能源產(chǎn)品生產(chǎn)和消費(fèi)水足跡進(jìn)行計(jì)算，能源產(chǎn)品消費(fèi)水足跡計(jì)算同樣采用式(3)進(jìn)行計(jì)算，其中SWFcons[E],j和SWFcons[E],ce均采用出口地的生產(chǎn)水足跡進(jìn)行計(jì)算。

1.2.2產(chǎn)品區(qū)域貿(mào)易數(shù)據(jù)計(jì)算

能源產(chǎn)品即煤、石油、天然氣和電力。能源產(chǎn)品國(guó)際和省際貿(mào)易數(shù)據(jù)來源于《中國(guó)能源統(tǒng)計(jì)年鑒》[26]和文獻(xiàn)[27]。其他生產(chǎn)資料產(chǎn)品省際貿(mào)易數(shù)據(jù)則采用最短距離法[28-29]進(jìn)行量化：基于各省每年各產(chǎn)品的供需平衡，同時(shí)考慮國(guó)際與國(guó)內(nèi)各省之間產(chǎn)品流通，以運(yùn)輸距離最短為約束條件，利用線性規(guī)劃方法得到相應(yīng)的省際間產(chǎn)品流通量。約束條件為

(4)

式中Tij——i省運(yùn)輸?shù)絡(luò)省的某一產(chǎn)品貿(mào)易量，t

lij——單位產(chǎn)品從i省運(yùn)輸?shù)絡(luò)省的距離，km/t

L——運(yùn)輸總距離，km

Si——i省產(chǎn)品可流出量，t

Dj——j省的產(chǎn)品需流入量，t

1.2.3作物生產(chǎn)供應(yīng)鏈工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)水足跡計(jì)算

作物生產(chǎn)供應(yīng)鏈工業(yè)產(chǎn)品水足跡包括直接水足跡和間接水足跡。直接水足跡指工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)過程中新鮮水消耗和稀釋污染物所需的水量。間接水足跡指工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)供應(yīng)鏈中投入產(chǎn)品的水足跡，采用消耗的物料量乘以其對(duì)應(yīng)的單位質(zhì)量產(chǎn)品生產(chǎn)水足跡。當(dāng)投入產(chǎn)品生產(chǎn)地和消費(fèi)地存在嚴(yán)重不匹配時(shí)采用產(chǎn)品的消費(fèi)水足跡(如能源產(chǎn)品、合成氨、磷礦、硫鐵礦、硫磺)進(jìn)行計(jì)算。因此，工業(yè)產(chǎn)品的水足跡量化需要其生產(chǎn)過程中的物料消耗清單，并對(duì)其中每個(gè)投入產(chǎn)品水足跡進(jìn)行量化，可能存在多個(gè)上游產(chǎn)品，依次進(jìn)行溯源。

圖2為作物生產(chǎn)供應(yīng)鏈上工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)水足跡量化系統(tǒng)邊界。工業(yè)產(chǎn)品供應(yīng)鏈上游均為能源投入，故工業(yè)產(chǎn)品的水足跡量化以能源產(chǎn)品水足跡為基礎(chǔ)，自上而下進(jìn)行計(jì)算。工業(yè)產(chǎn)品水足跡僅包括藍(lán)水足跡和灰水足跡。工業(yè)產(chǎn)品灰水足跡的核算采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)量化框架的方法進(jìn)行計(jì)算[22]。各省原煤和天然氣產(chǎn)品生產(chǎn)藍(lán)水足跡來自于文獻(xiàn)[27]，而灰水足跡則采用DING等[30]的全國(guó)平均值。原油產(chǎn)品水足跡數(shù)據(jù)結(jié)合文獻(xiàn)[27，30]的開采和加工數(shù)據(jù)，然后按照經(jīng)濟(jì)價(jià)值比例進(jìn)行計(jì)算得到柴油水足跡。表1為作物生產(chǎn)工業(yè)投入產(chǎn)品及其上游產(chǎn)品的物料消耗清單及數(shù)據(jù)來源。

表1 作物生產(chǎn)工業(yè)投入產(chǎn)品及其上游產(chǎn)品物料消耗清單及數(shù)據(jù)來源Tab.1 Inventory and data sources of material consumption related to production of industrial products

1.3 小麥初加工產(chǎn)品生產(chǎn)水足跡計(jì)算

對(duì)于小麥初加工產(chǎn)品而言，直接水足跡為生產(chǎn)加工用水，間接水足跡為原糧小麥和電力投入的水消耗。由于小麥加工過程為多投入多產(chǎn)出的生產(chǎn)系統(tǒng)，面粉和麥麩生產(chǎn)水足跡還需要根據(jù)各自的經(jīng)濟(jì)價(jià)值進(jìn)行分配，計(jì)算式為

(5)

(6)

式中SWF[fl]、SWF[br]——供應(yīng)鏈視角下面粉、麥麩生產(chǎn)水足跡，m3/t

SWF[w]——供應(yīng)鏈視角下小麥生產(chǎn)水足跡，m3/t

fv[fl]、fp[fl]——供應(yīng)鏈視角下面粉價(jià)值比率、產(chǎn)品比率，數(shù)據(jù)來源于文獻(xiàn)[8]

fv[br]、fp[br]——供應(yīng)鏈視角下麥麩價(jià)值比率、產(chǎn)品比率，數(shù)據(jù)來源于文獻(xiàn)[8]

SWFcons[el]——供應(yīng)鏈視角下電力消費(fèi)水足跡，m3/t

Wproc——小麥加工過程中的用水量，m3/t

1.4 數(shù)據(jù)來源

本文所需氣象數(shù)據(jù)(日平均降雨量、日平均最高溫度和日平均最低溫度等)來源于中國(guó)氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)(http:∥data.cma.cn)。全國(guó)各省作物播種面積和產(chǎn)量數(shù)據(jù)來源于《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒2017》。土壤類型和含水率數(shù)據(jù)分別來自ISRIC土壤地形數(shù)據(jù)庫(kù)[37]。作物生產(chǎn)中種子、N、P2O5、K2O、農(nóng)藥和電力消耗量均來自《全國(guó)農(nóng)產(chǎn)品成本收益資料匯編2017》，缺失省份數(shù)據(jù)由鄰近省份值代替。其中農(nóng)藥和電力消耗量根據(jù)《全國(guó)農(nóng)產(chǎn)品成本收益資料匯編2017》中投入費(fèi)用與價(jià)格換算得到，其中電力消耗主要考慮排灌費(fèi)。所需產(chǎn)品價(jià)格數(shù)據(jù)來源于中國(guó)產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)(http:∥www.chyxx.com/data/)。作物生產(chǎn)柴油消耗數(shù)據(jù)來源于文獻(xiàn)[38]。國(guó)際貿(mào)易運(yùn)輸距離數(shù)據(jù)來源于網(wǎng)站(https:∥sea-distances.org)，國(guó)內(nèi)運(yùn)輸距離通過ArcGIS軟件識(shí)別最短距離。運(yùn)輸水足跡相關(guān)數(shù)據(jù)來源于文獻(xiàn)[39]。與作物生產(chǎn)相關(guān)的工業(yè)產(chǎn)品省際貿(mào)易流動(dòng)模擬所需的國(guó)際進(jìn)出口數(shù)據(jù)以及省際間產(chǎn)量和消費(fèi)量數(shù)據(jù)均來自《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒2017》、中國(guó)產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)(http:∥www.chyxx.com/data/)和《中國(guó)化學(xué)工業(yè)年鑒2016》。

2 結(jié)果與分析

2.1 小麥原糧生產(chǎn)水足跡

2016年供應(yīng)鏈視角下小麥生產(chǎn)水足跡全國(guó)平均值為4 869 m3/t，灰水足跡占比77%，綠水足跡占比14%，與生產(chǎn)資料相關(guān)的間接水足跡占比為6%。區(qū)域間小麥生產(chǎn)水足跡及其構(gòu)成存在較大差異(圖3)。其中水足跡低值區(qū)集中于華北、黃淮海和東北等北方地區(qū)，高值區(qū)分布在東南和華南等南方地區(qū)。就水足跡構(gòu)成而言，省際間小麥間接藍(lán)水足跡在總藍(lán)水足跡中的貢獻(xiàn)率較大，在4%～25%之間，其中有9個(gè)省份間接藍(lán)水足跡占比超過10%，最高值出現(xiàn)在福建省?？紤]到較大的直接水足跡和灰水足跡份額，作物生產(chǎn)水足跡在區(qū)域間的差異受區(qū)域單位面積的化肥施用強(qiáng)度影響較大。此外，全國(guó)不同的氣候條件、水資源稟賦、灌溉條件、農(nóng)業(yè)和工業(yè)生產(chǎn)條件也將影響區(qū)域藍(lán)水足跡和綠水足跡的分布。

在小麥間接水足跡各組分中，農(nóng)產(chǎn)品(種子)水足跡占比最大，工業(yè)產(chǎn)品水足跡占比較低。全國(guó)平均藍(lán)水足跡和灰水足跡貢獻(xiàn)率分別為13%和5%。然而，當(dāng)具體到省級(jí)尺度時(shí)則存在較大差異。安徽省工業(yè)產(chǎn)品藍(lán)水足跡對(duì)小麥間接藍(lán)水足跡的貢獻(xiàn)率可達(dá)42%(圖4)。此外，各工業(yè)產(chǎn)品水足跡所占比例在省際間也存在差異。具體而言，北方地區(qū)工業(yè)產(chǎn)品藍(lán)水足跡以氮肥、磷肥和電力為主，南方地區(qū)則以氮肥、磷肥和農(nóng)藥為主。工業(yè)產(chǎn)品灰水足跡則以氮肥和磷肥為主，多數(shù)區(qū)域二者貢獻(xiàn)率超90%。在多種工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)資料中，氮肥和磷肥擁有較大的水足跡份額主要是由于擁有較高的生產(chǎn)水足跡(全國(guó)平均水足跡分別為254 m3/t和141 m3/t)和較高的消耗量。

由于作物生產(chǎn)供應(yīng)鏈端各生產(chǎn)資料投入產(chǎn)品及其上游產(chǎn)品來源于密集的區(qū)域間物流，故作物生產(chǎn)水足跡中有部分水消耗并非來源于本地水資源。2016年中國(guó)小麥生產(chǎn)藍(lán)水足跡中外部水足跡在0.2～11.0 m3/t之間，省際進(jìn)口水足跡的高值區(qū)主要集中在工業(yè)化程度較低的西北地區(qū)和經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的東南沿海城市，這些地區(qū)工業(yè)產(chǎn)品消費(fèi)主要依靠省際進(jìn)口(表2)。國(guó)際進(jìn)口水足跡主要集中于北京、天津港口城市及其附近城市(表2)。

2.2 小麥初加工產(chǎn)品生產(chǎn)水足跡

2016年小麥面粉和麥麩生產(chǎn)水足跡全國(guó)平均值分別為3 781 m3/t和11 037 m3/t，灰水足跡占比均為77%，直接水足跡均小于4 m3/t，水分消耗主要以生產(chǎn)資料投入的間接水足跡為主，占比近100%。此外，面粉和麥麩生產(chǎn)水足跡及其組成在省際間也呈現(xiàn)較大差異，分別在2 131～10 763 m3/t和6 220～31 420 m3/t之間(圖5)。受間接水足跡貢獻(xiàn)較大影響，面粉和麥麩水足跡空間分布同小麥水足跡一致，高值區(qū)均分布于南方地區(qū)。就水資源來源地而言，面粉和麥麩生產(chǎn)耗水也主要以本地水資源為主，省級(jí)和國(guó)際進(jìn)口水足跡較低，分別為0.2～8.5 m3/t和0.5～24.9 m3/t(表3)，高值區(qū)同小麥一樣分布于西北和沿海港口城市。

3 討論

本研究通過構(gòu)建供應(yīng)鏈視角下農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)水足跡量化方法，并以中國(guó)大陸30個(gè)省小麥為研究對(duì)象，分析了供應(yīng)鏈視角下小麥及其加工產(chǎn)品耗水特征及其空間分布特點(diǎn)。研究發(fā)現(xiàn)2016年供應(yīng)鏈視角下小麥生產(chǎn)總水足跡主要以直接水足跡為主，間接水足跡整體較低，但是在區(qū)域間卻存在較大差異，比如福建省小麥生產(chǎn)間接藍(lán)水足跡占比可達(dá)25%。此外，由于生產(chǎn)資料的區(qū)域貿(mào)易，作物生產(chǎn)除了消耗和污染本地的水資源外，也會(huì)消耗和污染其他省份和國(guó)外的水資源。因此本文認(rèn)為生產(chǎn)資料的間接水足跡不應(yīng)該被忽視，并且提高農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)的用水效率不僅是農(nóng)民和農(nóng)業(yè)管理部門的責(zé)任。在耗水強(qiáng)度最大的農(nóng)田生產(chǎn)階段，今后應(yīng)繼續(xù)推廣節(jié)水灌溉技術(shù)和提高雨水利用效率，提高農(nóng)業(yè)水分利用效率?？紤]到小麥水足跡中較大的灰水足跡占比，各地區(qū)均應(yīng)采取措施控制施肥量，在保證糧食產(chǎn)量的前提下提高肥料利用效率。與此同時(shí)，負(fù)責(zé)化肥、農(nóng)藥產(chǎn)品以及能源產(chǎn)品原材料供應(yīng)和加工制造的上游合作伙伴也應(yīng)重視用水效率的提高。加強(qiáng)不同部門的合作，尤其是化工產(chǎn)業(yè)和農(nóng)業(yè)的水資源管理合作是有必要的。例如，優(yōu)化供應(yīng)鏈結(jié)構(gòu)，依靠當(dāng)?shù)毓?yīng)鏈的產(chǎn)品需要改善生產(chǎn)工藝，提高資源能源利用效率；對(duì)于進(jìn)口產(chǎn)品，可通過優(yōu)先從生產(chǎn)效率較高的地區(qū)進(jìn)口生產(chǎn)資料，實(shí)現(xiàn)貿(mào)易結(jié)構(gòu)優(yōu)化。

表3 供應(yīng)鏈視角下小麥面粉和麥麩生產(chǎn)藍(lán)水足跡Tab.3 Blue water footprint of wheat flour and wheat bran production m3/t

本文中中國(guó)小麥生產(chǎn)藍(lán)、綠、灰水足跡分別為446、666、3 756 m3/t，與MEKONNEN等[8]所得中國(guó)1996—2005年小麥平均生產(chǎn)藍(lán)水足跡(471 m3/t)和綠水足跡(830 m3/t)相比，本研究中小麥藍(lán)、綠水足跡明顯較低，這主要是由于量化時(shí)間尺度的差異。多數(shù)研究表明中國(guó)不同區(qū)域水足跡估計(jì)值在長(zhǎng)時(shí)間序列中均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)[9]。在相近的研究時(shí)段里，本文研究的藍(lán)、綠水足跡均高于ZHANG等[40]計(jì)算的中國(guó)2011年小麥藍(lán)水足跡(239 m3/t)和綠水足跡(392 m3/t)，這和本研究擁有較廣的量化系統(tǒng)邊界有關(guān)。本研究考慮了包含種子、肥料、農(nóng)藥和能源投入在內(nèi)的生產(chǎn)資料間接水足跡。此外，本研究灰水足跡遠(yuǎn)高于MEKONNEN等[8]所得的估計(jì)值(315 m3/t)，這主要?dú)w結(jié)于：①較高的供應(yīng)鏈灰水足跡，本文考慮了生產(chǎn)資料在整個(gè)生命周期過程中造成的間接水污染，MEKONNEN等[8]只考慮氮肥施用過程中造成的污染。②本文的污染物的最大允許濃度和自然本底濃度之差采用了更嚴(yán)格的假設(shè)值(0.8 mg/L)，而MEKONNEN等[8]為10 mg/L。

4 結(jié)束語

構(gòu)建了供應(yīng)鏈視角下農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)水足跡計(jì)算方法，并應(yīng)用于中國(guó)省級(jí)尺度原糧小麥及其初加工產(chǎn)品生產(chǎn)水足跡量化。結(jié)果表明：供應(yīng)鏈視角下全國(guó)平均小麥生產(chǎn)水足跡為4 869 m3/t，其中，生產(chǎn)資料的間接水足跡占比為6%；面粉和麥麩生產(chǎn)水足跡分別為3 781 m3/t和11 037 m3/t。小麥及其初級(jí)加工產(chǎn)品生產(chǎn)水足跡的大小與構(gòu)成存在顯著空間異質(zhì)性，福建省小麥生產(chǎn)間接藍(lán)水足跡占比可達(dá)25%。研究結(jié)果可為全面解析區(qū)域間農(nóng)業(yè)和工業(yè)用水投入內(nèi)在聯(lián)系、制定合理的配水方案以及落實(shí)“以水定產(chǎn)”戰(zhàn)略提供一定科學(xué)依據(jù)。