梅 婷，秦麗杰

(東北師范大學(xué)城市與環(huán)境科學(xué)學(xué)院,吉林 長春 130024)

水資源是人類賴以生存和發(fā)展的基本要素和戰(zhàn)略資源,水資源短缺已成為許多國家和地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的瓶頸。過去人們只注重生產(chǎn)、生活用水,而居民的膳食消費(fèi)與水資源保護(hù)密切相關(guān)。虛擬水理論的提出為糧食安全與水資源安全研究提供了一種新思路[1-9]。2002年Hoekstra進(jìn)一步提出了“水足跡”概念[10],用以描述人類消費(fèi)對(duì)水資源系統(tǒng)的影響,任何已知人口(一個(gè)人、一個(gè)城市、一個(gè)區(qū)域或全球)的水足跡是生產(chǎn)這些人口消費(fèi)的產(chǎn)品所需要的水資源數(shù)量。水足跡可以真實(shí)地反映一個(gè)人、一個(gè)地區(qū)或一個(gè)國家對(duì)水資源的真實(shí)需求和真實(shí)占用情況。本文通過對(duì)吉林市城鄉(xiāng)居民膳食消費(fèi)的水足跡的量化及分析,探討吉林市城鄉(xiāng)居民膳食消費(fèi)的水足跡特征及膳食結(jié)構(gòu)改變對(duì)水足跡的影響。

1 研究區(qū)概況

吉林市地處東北腹地,長白山脈向松嫩平原過渡地帶的松花江畔,位于42°31′～44°40′N, 125°40′～127°56′E。吉林市是吉林省的第二大城市,同時(shí)也是我國重要的化工工業(yè)基地?？偯娣e27 120 km2,其中耕地面積3 959.16 km2,占總面積14.59%。轄6區(qū)(昌邑區(qū)、船營區(qū)、龍?zhí)秴^(qū)、豐滿區(qū)、高新區(qū)、經(jīng)開區(qū))、5縣市(永吉縣、舒蘭市、磐石市、蛟河市、樺甸市)?？?cè)丝?51萬,其中市區(qū)人口大約200萬。

吉林市屬于溫帶大陸性季風(fēng)氣候,四季分明。春季干旱少雨,夏季溫?zé)岫嘤?秋季涼爽多晴,冬季寒冷多雪。吉林市境內(nèi)水系發(fā)達(dá),由松花江、拉林河、牡丹江3個(gè)水系的部分河段和支流組成。10 km以上河流277條,20 km以上的73條。松花江水系在吉林市境內(nèi)流域面積為22 336 km2,占全市總面積的84%。地表水資源較豐富,但空間分布不均。地表水資源量為165×108m3,地下水資源量為7×108m3。

2 膳食虛擬水量化

2.1 數(shù)據(jù)來源

本文研究所需的吉林市農(nóng)作物產(chǎn)量來源于《吉林省統(tǒng)計(jì)年鑒》,吉林市城鄉(xiāng)居民家庭平均每人每年購買的主要膳食量來源于《吉林市社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)年鑒》,吉林市氣象數(shù)據(jù)來源于中國氣象局國家氣象信息中心。計(jì)算各種農(nóng)作物的虛擬水時(shí),所需作物系數(shù)kc借助于聯(lián)合國糧農(nóng)組織提供的Cropwat 8.0軟件中的數(shù)據(jù)。

2.2 單位質(zhì)量膳食虛擬水含量

單位質(zhì)量農(nóng)作物產(chǎn)品的虛擬水含量等于作物生育期需水量除以作物單位面積的產(chǎn)量,而作物生育期需水量通常由聯(lián)合國糧農(nóng)組織推薦的彭曼公式和相應(yīng)作物系數(shù)計(jì)算得到。單位質(zhì)量動(dòng)物產(chǎn)品虛擬水含量主要通過計(jì)算動(dòng)物生命周期內(nèi)飼料生產(chǎn)用水、飲用水、宰殺加工用水量之和除以動(dòng)物產(chǎn)品重量,如果從一種動(dòng)物可以得到多種產(chǎn)品,則需要引入價(jià)值因子和產(chǎn)量因子,將總的用水量在不同產(chǎn)品之間分配[4,11-13]。本文中的農(nóng)作物產(chǎn)品虛擬水含量均以消費(fèi)地的角度來計(jì)算,也就是作物實(shí)際消費(fèi)地的用水量和產(chǎn)量比值。動(dòng)物產(chǎn)品的虛擬水含量參考聯(lián)合國糧農(nóng)組織 FAOSTAT 數(shù)據(jù)庫中有關(guān)中國動(dòng)物虛擬水含量的計(jì)算數(shù)據(jù)。

表2 城市居民人均膳食消費(fèi)水足跡 m3/人

表3 農(nóng)村居民人均膳食消費(fèi)水足跡 m3/人

本文選取了糧食、蔬菜、油脂類、豬肉、牛羊肉、禽肉、雞蛋、水產(chǎn)品、白酒、啤酒、茶葉和奶類等城鄉(xiāng)居民主要膳食消費(fèi)品,其虛擬水含量如表1所示。

表1 單位質(zhì)量膳食消費(fèi)品虛擬水含量 m3/kg

3 居民膳食消費(fèi)的水足跡特征

根據(jù)1998—2009 年吉林市城鄉(xiāng)居民膳食消費(fèi)數(shù)據(jù),量化城鄉(xiāng)居民膳食消費(fèi)的水足跡,并分析、比較其特征。

3.1 城市居民膳食消費(fèi)的水足跡

根據(jù)吉林市城市居民膳食消費(fèi)量和各項(xiàng)產(chǎn)品虛擬水含量,量化 1998—2009年城鎮(zhèn)居民人均膳食消費(fèi)水足跡,結(jié)果見表2。

1998—2009年吉林市城市居民人均膳食消費(fèi)的水足跡先升后降,2005年達(dá)到最大值。糧食消費(fèi)的水足跡呈下降趨勢(shì),其中2005—2008年下降速度較快,但在2009年又略有回升。牛羊肉和油脂類消費(fèi)的水足跡整體呈上升趨勢(shì),但是2005—2008年的消費(fèi)量有所下降,但總體消費(fèi)量比1998—2002年消費(fèi)量大;其他各類產(chǎn)品(如家禽、蛋類、豬肉、水產(chǎn)品、蔬菜類、茶葉)消費(fèi)的水足跡基本保持穩(wěn)定或略有上升。在膳食消費(fèi)的水足跡中,糧食、牛羊肉、油脂類所占比重較高,而茶葉和酒類比重較低。以2005 年為例(圖1),在城市居民膳食消費(fèi)的水足跡中,糧食消費(fèi)占18.21%,肉食類(豬肉、牛羊肉、家禽)消費(fèi)占31.27%,油脂類消費(fèi)占15.94%。

圖1 2005年城市居民膳食消費(fèi)的水足跡比例

3.2 農(nóng)村居民膳食消費(fèi)的水足跡

根據(jù)吉林市農(nóng)村居民膳食消費(fèi)量和各項(xiàng)產(chǎn)品虛擬水含量,量化1998—2009年農(nóng)村居民人均膳食消費(fèi)水足跡,結(jié)果見表3。

1998—2009年吉林市農(nóng)村居民人均膳食消費(fèi)的水足跡波動(dòng)不大,基本保持穩(wěn)定,其中糧食消費(fèi)的水足跡呈下降趨勢(shì),但在2004—2008年波動(dòng)較大。由于在農(nóng)村居民膳食消費(fèi)的水足跡中,糧食消費(fèi)的水足跡占絕對(duì)比重,因此,膳食消費(fèi)的水足跡變化與糧食消費(fèi)的水足跡變化基本保持一致。

從各項(xiàng)產(chǎn)品消費(fèi)的水足跡在總膳食消費(fèi)的水足跡中所占比重來看,糧食比重最高,其他如家禽、蛋類、水產(chǎn)品的比重則較低。以2005年為例(圖2),糧食消費(fèi)水足跡占42.59%,肉食類消費(fèi)水足跡占20.91%,油脂類占12.04%。

圖2 2005年農(nóng)村居民膳食消費(fèi)的水足跡比例

3.3 城鄉(xiāng)居民膳食消費(fèi)的水足跡比較

3.3.1 膳食消費(fèi)水足跡的差異性

1998—2009年吉林市城鄉(xiāng)居民人均膳食消費(fèi)的水足跡相差不大,差距最大的一年是2005年,為107.66 m3/人。農(nóng)村居民人均糧食消費(fèi)的水足跡明顯高于城市居民,差距最大的年份是1999年,達(dá)到230.07 m3/人,差距最小的年份是2005年,為107.21 m3/人。農(nóng)村居民人均糧食消費(fèi)的水足跡占總膳食消費(fèi)水足跡的比重高于城市居民, 2006年相差最大,比重分別為15.83%和54.09%。城市居民人均肉類消費(fèi)的水足跡明顯高于農(nóng)村居民,12年中最大值達(dá)106.73 m3/人(2006年),最小值為46.99 m3/人(2002年)。城市居民人均肉類消費(fèi)的水足跡的比重均高于農(nóng)村居民,相差最大年份為2006年,比重分別為27.30%和8.40%。

3.3.2 膳食消費(fèi)水足跡的多樣性

利用Ulanowicz[14]和Templet[15]的多樣性研究成果,計(jì)算城鄉(xiāng)居民膳食消費(fèi)水足跡的多樣性指數(shù)。各種膳食消費(fèi)的水足跡分配越接近平等,多樣性指數(shù)越高,膳食消費(fèi)的多樣性指數(shù)反映了消費(fèi)水平的高低。膳食消費(fèi)的水足跡多樣性指數(shù)計(jì)算公式為

H=-∑i[PilnPi]

式中:H為膳食消費(fèi)的水足跡多樣性指數(shù);i為各種消費(fèi)品,主要包括糧食、豬肉、牛肉、羊肉、蛋類、水產(chǎn)類、菜類等;Pi為第i種消費(fèi)品的水足跡占總水足跡的比例。

1998—2009年吉林市城鄉(xiāng)居民膳食消費(fèi)的水足跡多樣性指數(shù)如圖3所示。

圖3 城鄉(xiāng)居民膳食消費(fèi)水足跡多樣性指數(shù)

1998—2009年吉林市城市居民膳食消費(fèi)的水足跡多樣性指數(shù)逐年平穩(wěn)上升,農(nóng)村居民膳食消費(fèi)的水足跡多樣性指數(shù)整體呈上升趨勢(shì),但波動(dòng)較大。城市居民膳食消費(fèi)的水足跡多樣性指數(shù)均高于農(nóng)村居民,但差距在逐漸縮小,差值最大年份為1999年,最小年份為2005年。12年中,城鄉(xiāng)居民膳食消費(fèi)的水足跡多樣性指數(shù)不斷增加,說明在滿足居民膳食需求的同時(shí),居民膳食消費(fèi)的種類在不斷增加,尤其是農(nóng)村增長較快,使膳食消費(fèi)種類的水足跡越來越趨于均衡,吉林市城鄉(xiāng)居民的生活水平在逐步提高。

3.3.3 膳食消費(fèi)水足跡的不公平性

不同群體的水足跡消費(fèi)存在著不公平性。借鑒經(jīng)濟(jì)學(xué)中基尼系數(shù)的計(jì)算方法[16],城鄉(xiāng)居民膳食消費(fèi)的水足跡不公平系數(shù)的計(jì)算公式為

式中:GVW為膳食消費(fèi)水足跡不公平系數(shù);u為各群體膳食消費(fèi)水足跡的平均值;Wi,Wj為各群體膳食消費(fèi)的水足跡;n為群體分組。

基尼系數(shù)值變化在0～1之間,0表示分配完全公平,1則代表分配的絕對(duì)不公平。按照國際有關(guān)組織的規(guī)定,基尼系數(shù)小于0.2表示收入的絕對(duì)平均;0.2～0.3表示比較平均;0.3～0.4表示相對(duì)合理;0.4～0.5表示分配的差距較大;0.6以上表示分配差距懸殊[17]。由于當(dāng)前缺少關(guān)于水足跡消費(fèi)不公平性劃分的界定,本文采用基尼系數(shù)的劃分方法。

1998—2009年吉林市城鄉(xiāng)居民人均膳食消費(fèi)水足跡不公平系數(shù)的平均值為0.136,最大值為0.271(1999年),最小值為0.012(2003年)。表明吉林市城鄉(xiāng)居民膳食消費(fèi)的水足跡存在差異,但差距不大,即不公平現(xiàn)象并不明顯。

表5 城市居民不同膳食消費(fèi)模式下的水足跡 m3/人

表6 農(nóng)村居民不同膳食消費(fèi)模式下的水足跡 m3/人

4 膳食結(jié)構(gòu)改變對(duì)水足跡的影響

居民消費(fèi)不同的膳食,同時(shí)亦消費(fèi)了不同的水資源。單位質(zhì)量肉類產(chǎn)品的需水量一般均大于植物性產(chǎn)品,表1中單位質(zhì)量牛肉的虛擬水含量是蔬菜的48.31倍。若大幅度提高肉類產(chǎn)品的消耗,將會(huì)增加水資源的壓力。因此,可以通過改變膳食結(jié)構(gòu)來減少水資源的消費(fèi)。在保證卡路里一定的前提下(1 kg肉類卡路里=9.6 kg蔬菜卡路里)[18],調(diào)整蔬菜和肉類的相應(yīng)比例,比較不同膳食消費(fèi)模式下水足跡的節(jié)約量。本文設(shè)定4種膳食結(jié)構(gòu)調(diào)整方案(表4),從模式1到模式4,不斷減少肉類消費(fèi),增加蔬菜類消費(fèi)。

表4 膳食結(jié)構(gòu)調(diào)整方案

將4種膳食消費(fèi)調(diào)整模式的水足跡分別與現(xiàn)有膳食消費(fèi)的水足跡相比較,分析城市居民與農(nóng)村居民的水足跡變化,如表5、表6所示。

適當(dāng)減少肉類消費(fèi)、增加蔬菜消費(fèi),可以在一定程度上降低水足跡。在4種膳食調(diào)整模式中,模式4節(jié)約的水資源量最大,模式1最小,模式2和模式3居中。1998—2009年城市居民膳食消費(fèi)模式1水足跡與現(xiàn)有膳食消費(fèi)的水足跡相比可減少32.56～63.14 m3/人,模式2可減少40.94～75.83 m3/人,模式3可減少51.28～96.28 m3/人,模式4可減少81.40～137.70 m3/人;農(nóng)村居民膳食消費(fèi)模式水足跡與現(xiàn)有膳食消費(fèi)的水足跡相比可減12.03～25.67 m3/人,模式2可減少15.29～32.28 m3/人,模式3可減少20.06～42.64 m3/人,模式4可減少30.08～63.84 m3/人。在4種膳食調(diào)整模式中,農(nóng)村居民的水足跡節(jié)約量均小于城市居民的水足跡節(jié)約量。

由于農(nóng)村居民在肉類消費(fèi)量上少于城市居民,其相應(yīng)的水足跡值也小于城市居民,也就是說,若減少肉類消費(fèi),城市居民對(duì)水資源節(jié)約作出的貢獻(xiàn)更大。所以在膳食結(jié)構(gòu)調(diào)整中,應(yīng)首先從城市居民入手,提倡少消費(fèi)肉類,多消費(fèi)蔬菜,少消費(fèi)水資源密集型產(chǎn)品。在膳食結(jié)構(gòu)調(diào)整實(shí)施過程中,應(yīng)加大宣傳的力度,并隨著居民認(rèn)識(shí)水平的提高逐步實(shí)施,可先實(shí)行模式1,再逐步過渡到模式2、模式3、模式4。

5 結(jié) 論

a.居民日常的膳食消費(fèi)與水資源保護(hù)、水資源節(jié)約息息相關(guān),不同的膳食結(jié)構(gòu)及消費(fèi)量,其水資源消耗量也不同。探討居民膳食消費(fèi)的水足跡,可為調(diào)整膳食結(jié)構(gòu),節(jié)約水資源提供依據(jù)。

b.1998—2009年吉林市城鄉(xiāng)居民膳食消費(fèi)的水足跡波動(dòng)不大,但城鄉(xiāng)之間存在差異。農(nóng)村居民膳食消費(fèi)水足跡中糧食所占比重最大,城市居民膳食消費(fèi)水足跡中牛羊肉所占比重最大。但城鄉(xiāng)居民人均糧食消費(fèi)的水足跡呈逐年下降趨勢(shì),肉類和油脂類消費(fèi)的水足跡有所上升。

c.城市居民膳食消費(fèi)水足跡的多樣性高于農(nóng)村,但差距在縮小。城鄉(xiāng)居民膳食消費(fèi)水足跡的多樣性指數(shù)不斷增加,尤其是農(nóng)村增長較快,說明在滿足膳食需求的同時(shí),膳食消費(fèi)的種類不斷增加,膳食消費(fèi)種類的水足跡越來越趨于均衡,吉林市城鄉(xiāng)居民的生活水平逐步提高。吉林市城鄉(xiāng)居民膳食消費(fèi)的水足跡存在差異,但差距不大,不公平現(xiàn)象不明顯。

d.通過調(diào)整膳食結(jié)構(gòu),減少肉類食品消費(fèi)量,增加蔬菜類消費(fèi)量,可緩解膳食消費(fèi)對(duì)水資源的壓力。在膳食結(jié)構(gòu)調(diào)整中,應(yīng)首先從城市居民入手,倡導(dǎo)少消費(fèi)水資源密集型產(chǎn)品。同時(shí)應(yīng)加大宣傳力度,并隨著居民認(rèn)識(shí)水平的提高逐步實(shí)施膳食調(diào)整方案,由低到高,使居民愿意接受、主動(dòng)接受減少水資源消耗的膳食調(diào)整。

[1] ALLAN J A.Fortunately there are substitutes for water otherwise our hydro political futures would be impossible[C]//HOEKSTRA A Y.Priorities for water resources allocation and management.London: ODA,1993:13-26.

[2] ALLAN J A.Overall perspectives on countries and regions[C]//ROGERS P,LYDON P.Water in the Arab world:perspectives and prognoses.Massachusetts:Harvard University press,1994:65-100.

[3] HOEKSTRA A Y,CHAPAGAIN A K.Water footprints of nations:value water research report series[R].Delft:IHE,2004:1-80.

[4] 孫才志,陳麗新.我國虛擬水及虛擬水戰(zhàn)略研究[J].水利經(jīng)濟(jì),2010,28(2):1-4.

[5] 夏騁翔,李克娟.虛擬水研究綜述與展望[J].水利經(jīng)濟(jì),2012,30(2):11-16.

[6] 柳文華,趙景柱,鄧紅兵,等.水-糧食貿(mào)易:虛擬水研究進(jìn)展[J].中國人口·資源環(huán)境,2005,15(3):129-134.

[7] 羅貞禮,黃璜,傅志強(qiáng),等.郴州市農(nóng)產(chǎn)品虛擬水的量化分析[J].湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2004,3(30):282-284.

[8] 程國棟.虛擬水:中國水資源安全戰(zhàn)略的新思路[J].中國科學(xué)院院刊,2003(4):260-265.

[9] 秦麗杰,邱紅,陶國芳.糧食貿(mào)易與水資源安全[J].世界地理研究,2006,15(1):44-49.

[10] HOEKSTRA A Y,CHAPAGAIN A K.Virtual water trade:a quantification of virtual water flows between nations in relation to crop trade[C]//HOEKSTRA A Y.Virtual water trade:proceedings of the international expert meeting on virtual water trade.Delft:IHE,2002:1-118.

[11] 王新華.消費(fèi)模式變化對(duì)虛擬水消費(fèi)的影響[J].中國農(nóng)村水利水電,2006(2):32-34.

[12] 徐中民,龍愛華,張志強(qiáng).虛擬水的理論方法及在甘肅省的應(yīng)用[J].地理學(xué)報(bào),2003,58(6):861-869.

[13] 雷玉桃,任佳偉,吳柯材.基于虛擬水的水資源管理研究[J].水利經(jīng)濟(jì),2011,29(4):45-48.

[14] ULANOWICZ R E.Growth and development.ecosystems phenomenology[M].New York:Springer-Verlag,1986.

[15] TEMPLET P H.Energy,diversity and development in economicsystems: an empirical analysis[J].Ecological Economics,1990,30(2):223-233,411.

[16] 尚海洋,馬忠,焦文獻(xiàn),等.甘肅省城鎮(zhèn)不同收入水平群體家庭生態(tài)足跡計(jì)算[J].自然資源學(xué)報(bào),2006(21):408-416.

[17] 尚海洋.虛擬水消費(fèi)不公平性測(cè)度方法比較[J].中國農(nóng)村水利水電,2011(5):1-4.

[18] 蘇芳,徐中民.張掖甘州區(qū)農(nóng)村居民不同收入群體家庭虛擬水消費(fèi)比較[J].冰川凍土,2008,30(5):887-888.