邢浩翰 李保明,2* 鄭煒超,2 劉志丹,2 張?jiān)摧x,2,3

(1.中國農(nóng)業(yè)大學(xué) 水利與土木工程學(xué)院/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部設(shè)施農(nóng)業(yè)工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100083；2.北京市畜禽健康養(yǎng)殖環(huán)境工程技術(shù)研究中心，北京 100083；3.伊利諾依大學(xué)香檳校區(qū) 農(nóng)業(yè)與生物工程系，美國 Urbana IL 61801)

0 引 言

人們通過畜禽產(chǎn)品攝取大量的營養(yǎng)物質(zhì)，畜禽產(chǎn)品的質(zhì)與量維系著人們的生存和健康。目前，中國消費(fèi)的畜禽類產(chǎn)品主要有肉、蛋、奶，其中豬肉、牛奶、雞蛋和雞肉占據(jù)畜禽產(chǎn)品消費(fèi)的較高比例，并且在人們的膳食結(jié)構(gòu)中占據(jù)著較高地位。隨著人們對(duì)畜禽產(chǎn)品的需求日益提高，由生產(chǎn)所致的資源消耗持續(xù)升高。而在種種被消耗的資源中，水資源最容易被忽視。任何畜禽產(chǎn)品的生產(chǎn)均離不開水資源，核算生產(chǎn)畜禽產(chǎn)品生產(chǎn)消耗的水資源可使消費(fèi)者和生產(chǎn)者了解相關(guān)產(chǎn)品用水需求[1]，然而除了直接使用的水資源，人們消費(fèi)的服務(wù)或產(chǎn)品的間接用水卻鮮有人考慮到。

為了解析某一類產(chǎn)品的整體耗水量，Allan[2]提出了虛擬水的概念，它被定義為在生產(chǎn)過程中生產(chǎn)產(chǎn)品或服務(wù)所需的水量，而不僅僅是直接存在于產(chǎn)品中的水。而隨著Hoekstra和Hung等[3]開始量化全球虛擬水量，這一概念變得更加精確。尤其是二者密切相關(guān)。而水足跡(Water footprint)概念的出現(xiàn)是為了從人類消費(fèi)所需水量的角度來說明自然資本的占用情況，是用來衡量消費(fèi)者或生產(chǎn)者直接和間接使用的水資源數(shù)量的指標(biāo)[4]。雖然水足跡是在虛擬水的基礎(chǔ)上承接和發(fā)展的，但與虛擬水不同的是，水足跡不但可以體現(xiàn)消耗的水量，而且可以表征水源類型以及污染量和污染類型。水量的消耗通過核算直接用水和間接用水體現(xiàn)，水足跡包括藍(lán)水、綠水和灰水足跡，分別表示地表水和地下水的消耗指標(biāo)，源于降水，未形成徑流或未補(bǔ)充地下水，但儲(chǔ)存于土壤或暫時(shí)留在土壤或植被表面的水以及吸收同化污染所需的水量[5]，以此表征水源類型、污染類型和污染量。水足跡通過核算及評(píng)價(jià)這些指標(biāo)，幫助人們理解淡水資源的全球?qū)傩砸约跋M(fèi)與全球水資源占用的內(nèi)在聯(lián)系[6]。因此，利用水足跡可以詳細(xì)地核算出畜禽產(chǎn)品的直接和間接用水，明晰畜禽產(chǎn)品的生產(chǎn)如何影響生產(chǎn)鏈途經(jīng)地區(qū)及貿(mào)易地區(qū)的水資源。

預(yù)計(jì)到2025年，中國將會(huì)占到世界肉類產(chǎn)量增長(zhǎng)的50%，其中豬肉占比將達(dá)到80%[7]。畜禽動(dòng)物的水足跡主要來源于飼料[8]，而影響肉類水足跡的主要因素是飼料轉(zhuǎn)化率、飼料成分以及飼料產(chǎn)地[9]。據(jù)聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織(FAO)統(tǒng)計(jì)，2001年至2010年約40%的作物被用作畜禽飼料。目前，生產(chǎn)畜禽產(chǎn)品的水足跡占到全球農(nóng)業(yè)水足跡的三分之一，并且這種趨勢(shì)似乎仍在增長(zhǎng)。肉類中牛肉的水足跡最高，為15 412 L/kg[10]，通過進(jìn)口畜禽產(chǎn)品不僅能夠解決內(nèi)需，同時(shí)節(jié)省了大量的水資源。

人類活動(dòng)產(chǎn)生的水足跡大約91%與農(nóng)業(yè)有關(guān)，其中約三分之一來自畜禽產(chǎn)品[11]，而且在不同的生產(chǎn)環(huán)境中插入的許多研究需要明確。本研究要回答的主要問題有：(1)水足跡概念在畜禽業(yè)是如何發(fā)展的；(2)它的評(píng)價(jià)方式有哪些，其應(yīng)用是否有任何限制；(3)迄今為止所開展的相關(guān)研究有哪些局限性；(4)如何改善其應(yīng)用及可靠性。本研究旨在對(duì)水足跡指標(biāo)進(jìn)行文獻(xiàn)回顧，重點(diǎn)關(guān)注農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的水足跡，尤其是畜禽生產(chǎn)和畜禽產(chǎn)品的水足跡，并為進(jìn)一步研究畜禽產(chǎn)品水足跡和相關(guān)政策的制定提供依據(jù)。本研究有助于政策制定者和利益相關(guān)者了解水足跡指標(biāo)的科學(xué)性，制定能夠改善淡水利用的政策，或起草關(guān)于水資源可持續(xù)發(fā)展的立法。

1 畜禽產(chǎn)品水足跡研究現(xiàn)狀

1.1 國際畜禽產(chǎn)品水足跡研究現(xiàn)狀

1.1.1畜禽產(chǎn)品水足跡的發(fā)展

Hoekstra和Chapagain[12]在2003年首次對(duì)全球主要國家的幾種畜禽產(chǎn)品的耗水量進(jìn)行全球估算，但該研究未將其分為綠水、藍(lán)水和灰水。隨著水足跡概念的普及，在全球范圍內(nèi)針對(duì)畜禽產(chǎn)品水足跡的研究逐漸增多，評(píng)價(jià)畜禽產(chǎn)品水足跡的方法日趨完善，最終將畜禽動(dòng)物飼養(yǎng)過程中產(chǎn)生的綠水和灰水足跡納入核算。Mekonnen和Hoekstra[10, 13]首次確定了評(píng)價(jià)畜禽產(chǎn)品水足跡的基本方法，將畜禽產(chǎn)品生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的綠水、藍(lán)水和灰水足跡全部核算在內(nèi)，利用該方法在全球尺度對(duì)1996—2005年期間200個(gè)國家的3種生產(chǎn)模式(牧養(yǎng)、混合和規(guī)?；?的8個(gè)動(dòng)物品種的水足跡進(jìn)行了量化。研究發(fā)現(xiàn)，源自飼料的綠水足跡占畜禽產(chǎn)品總水足跡的98%，因此降低飼料水足跡可以減少畜禽產(chǎn)品水足跡。該研究為后續(xù)畜禽產(chǎn)品水足跡評(píng)價(jià)提供了基礎(chǔ)的理論和方法，并對(duì)國家層面的研究產(chǎn)生的推動(dòng)作用。

Gerbens-Leenes等[9]在2013年從國家的尺度對(duì)巴西、中國、荷蘭和美國的3種生產(chǎn)模式中的家禽、豬肉和牛肉的水足跡進(jìn)行了量化，發(fā)現(xiàn)這些國家畜禽產(chǎn)品水足跡顯著高于全球平均水平。Bosire等[14]展示了肯尼亞不同氣候區(qū)主要肉類和奶類產(chǎn)品的藍(lán)水足跡和綠水足跡的歷史演變。羊是突尼斯主要的畜禽產(chǎn)品，Ibidhi和Ben[15]在2018年對(duì)突尼斯不同地區(qū)的山羊和綿羊進(jìn)行了水足跡評(píng)價(jià)。Kim等[16]在2019年評(píng)價(jià)了韓國牛肉、豬肉、雞肉的直接綠水足跡、藍(lán)水足跡以及間接的藍(lán)水足跡。Mekonnen等[17]在2019年研究了美國1960—2014年間主要畜禽產(chǎn)品的水足跡和水生產(chǎn)力的發(fā)展?fàn)顩r。不同國家的氣候條件、養(yǎng)殖模式、消費(fèi)習(xí)慣均存在差異，因此從國家尺度分析，能夠更準(zhǔn)確地把握畜禽行業(yè)的用水狀況。但由于評(píng)價(jià)過程所需的數(shù)據(jù)龐大，存在二手?jǐn)?shù)據(jù)重復(fù)使用的情況，因此為了使水足跡更加科學(xué)地應(yīng)用在畜禽行業(yè)，需要國家和相關(guān)從業(yè)者提供更加全面、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

1.1.2不同評(píng)價(jià)方法的發(fā)展

隨著水足跡概念的普及，國際標(biāo)準(zhǔn)組織(ISO)于2014年發(fā)布了國際標(biāo)準(zhǔn)14046《環(huán)境管理——水足跡：原則、要求和指南》。在ISO 14046中，水足跡被定義為一種指標(biāo)，通過遵循生命周期評(píng)估(Life cycle assessment, LCA)的概念，量化與水相關(guān)的潛在環(huán)境影響[18]。目前，對(duì)于畜禽產(chǎn)品水足跡的研究方法以WFA(Water footprint assessment, WFA)和LCA為主，主要的研究對(duì)象包括肉類產(chǎn)品、奶類制品以及不同地區(qū)的飲食習(xí)慣(表1)。LCA研究旨在評(píng)估產(chǎn)品在整個(gè)價(jià)值鏈中對(duì)環(huán)境的影響，并根據(jù)資源使用的位置量化該影響?，F(xiàn)有的關(guān)于畜牧業(yè)生產(chǎn)用水的LCA研究主要集中在整個(gè)生產(chǎn)鏈中消耗性和降解性藍(lán)水的使用及其對(duì)當(dāng)?shù)厮Y源壓力的相關(guān)影響。許多研究比較了基于LCA的水足跡與不同產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)水足跡[19-21]。LCA法認(rèn)為綠水和藍(lán)水不應(yīng)該同等重要，應(yīng)將重點(diǎn)放在藍(lán)水資源上，因?yàn)樗{(lán)水對(duì)于缺水地區(qū)的影響較大[22]。因此，利用LCA方法核算的水足跡均會(huì)小很多。而WFA評(píng)價(jià)方法對(duì)于畜牧業(yè)的用水，尤其涉及到飼料作物的生長(zhǎng)用水以及各種水資源如何在其他競(jìng)爭(zhēng)性生產(chǎn)和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之間分配分析更加全面。統(tǒng)計(jì)畜禽養(yǎng)殖水資源使用狀況也有利于相關(guān)政策的制定。但因核算方法的不同，導(dǎo)致最終的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)差異巨大。以牛肉為例，已發(fā)表的飼養(yǎng)肉牛和生產(chǎn)牛肉類產(chǎn)品的需水量差異從27 L/kg到最多200 000 L/kg不等[23-30]。

表1 國際主要畜禽水足跡研究方法Table 1 International major methodologies of the water footprint assessment of livestock and poultry

當(dāng)然，全球各地區(qū)的生產(chǎn)和養(yǎng)殖差異較大，區(qū)域間可利用水資源量、氣候條件也有所不同，在核算畜禽產(chǎn)品水足跡時(shí)，應(yīng)考慮當(dāng)?shù)仞B(yǎng)殖模式和過程，因?yàn)樯a(chǎn)上的差異、局部產(chǎn)生的水資源壓力會(huì)對(duì)該生產(chǎn)模式造成不同程度上的影響。因此，不同生產(chǎn)模式間的水足跡差異需要進(jìn)一步研究，并提出更多的可持續(xù)模式用來生產(chǎn)和消費(fèi)農(nóng)產(chǎn)品[53]。

1.2 國內(nèi)畜禽產(chǎn)品水足跡研究現(xiàn)狀

相比傳統(tǒng)的水資源使用量統(tǒng)計(jì)，水足跡反映的用水?dāng)?shù)據(jù)更大，也能夠真實(shí)反映人類對(duì)水資源的占用情況。國內(nèi)學(xué)者龍愛華[54]首次核算了中國西北四省居民的消費(fèi)水足跡，其中畜禽產(chǎn)品的水足跡占比最高，并證明了經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)程度與水足跡之間存在正相關(guān)關(guān)系，適當(dāng)調(diào)整消費(fèi)結(jié)構(gòu)和模式可以降低人均水足跡。

國內(nèi)研究致力于分析不同地區(qū)畜禽產(chǎn)品的水足跡與當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)狀況和水資源稟賦的關(guān)系。經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)人均畜禽產(chǎn)品消費(fèi)量更大。隨著各類畜禽動(dòng)物規(guī)模化養(yǎng)殖比例的提高，畜禽養(yǎng)殖和產(chǎn)品生產(chǎn)的用水量也在增長(zhǎng)。在北京市的虛擬水消耗結(jié)構(gòu)中，畜禽產(chǎn)品的比例為61%，2012年北京市畜禽產(chǎn)品水足跡達(dá)到23.78億m3，然而與上海、重慶等城市相比，北京市的地下水超采嚴(yán)重[55]，因此為滿足北京市對(duì)畜禽產(chǎn)品的需求量，降低對(duì)地下水的超采，需通過大量進(jìn)口畜禽產(chǎn)品，即外部虛擬水引入[56]，增加虛擬水貿(mào)易來緩解區(qū)域水資源壓力[57-62]。然而，虛擬水貿(mào)易雖在一定程度上緩解區(qū)域性水資源壓力，但無法從根本上降低生產(chǎn)實(shí)際所需的水資源，因此虛擬水貿(mào)易只是將缺水地區(qū)的水資源壓力轉(zhuǎn)移到其他地區(qū)[63]。此外，虛擬水貿(mào)易可能會(huì)對(duì)水資源匱乏的欠發(fā)達(dá)地區(qū)產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)壓力。

國內(nèi)畜禽產(chǎn)品水足跡研究較少，學(xué)者們通常使用國外研究中的二手?jǐn)?shù)據(jù)，缺少對(duì)中國相關(guān)方面的水足跡核算及其對(duì)環(huán)境和畜禽產(chǎn)業(yè)的影響。尤其是養(yǎng)殖過程中的水足跡評(píng)價(jià)的忽視，導(dǎo)致養(yǎng)殖過程中的用水?dāng)?shù)據(jù)嚴(yán)重缺乏，這使得中國對(duì)畜禽產(chǎn)品的水足跡研究較國際相對(duì)滯后。中國的水資源分布不均，畜禽養(yǎng)殖模式差異巨大，導(dǎo)致養(yǎng)殖企業(yè)用水情況各不相同，因此有必要進(jìn)行水足跡評(píng)價(jià)，對(duì)用水效率低的企業(yè)提出節(jié)水的理論依據(jù)。現(xiàn)今，畜牧業(yè)產(chǎn)生的污染已經(jīng)成為水資源污染的主要來源之一[64-68]，由此帶來的環(huán)境壓力已經(jīng)成為制約畜禽業(yè)發(fā)展的主要障礙。因此，加強(qiáng)畜禽產(chǎn)品用水原始數(shù)據(jù)的收集，提高數(shù)據(jù)的全面性和準(zhǔn)確性是國內(nèi)水足跡研究亟待解決的問題之一。利用準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，能夠讓水資源管理者、生產(chǎn)者和消費(fèi)者明晰畜禽產(chǎn)品用水對(duì)環(huán)境的影響，進(jìn)而推動(dòng)水足跡在畜禽產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用。

2 畜禽產(chǎn)品水足跡的核算

水足跡的類型分為產(chǎn)品水足跡、消費(fèi)水足跡、國家水足跡和企業(yè)水足跡等。畜禽產(chǎn)品的水足跡屬于產(chǎn)品水足跡，而產(chǎn)品水足跡指某一產(chǎn)品生產(chǎn)過程水足跡的總和，即需要將藍(lán)水足跡、綠水足跡和灰水足跡分別核算，但是在畜禽產(chǎn)品直接用水的核算上，基本不會(huì)產(chǎn)生綠水足跡，因此只需要考慮在畜禽產(chǎn)品生產(chǎn)過程中間接產(chǎn)生的綠水足跡。畜禽產(chǎn)品的水足跡包含兩個(gè)不同的部分：飼料間接產(chǎn)生的水足跡和涉及到畜禽飲水以及飼養(yǎng)畜禽的其他用水產(chǎn)生的水足跡[12]。同時(shí)，LCA開發(fā)了全面的評(píng)價(jià)方法，將與水有關(guān)的環(huán)境影響納入LCA研究，并已經(jīng)在水足跡國際標(biāo)準(zhǔn)(ISO 14046)中構(gòu)建主要概念。這兩種不同的方法在過去幾年中發(fā)生了一定的沖突[70]。本節(jié)主要以WFA方法為例，對(duì)這一爭(zhēng)論進(jìn)行說明，并澄清這兩種方法的目標(biāo)、優(yōu)勢(shì)和互補(bǔ)性，希望能夠減少對(duì)這些方法的辯論，而將更多的精力投入到應(yīng)用和進(jìn)一步發(fā)展這些方法上。

2.1 WFA 水足跡評(píng)價(jià)方法

2.1.1水足跡核算的終止分析

核算任何產(chǎn)品的水足跡均會(huì)涉及到終止分析的問題。該產(chǎn)品水足跡的核算應(yīng)從生產(chǎn)鏈的何處開始至何處結(jié)束，哪些過程產(chǎn)生的水足跡需要核算，哪些過程不需要，在核算產(chǎn)品水足跡之前應(yīng)予以確定。目前學(xué)者們核算某一產(chǎn)品水足跡通常采用的辦法是，分析各生產(chǎn)過程對(duì)產(chǎn)品水足跡貢獻(xiàn)的大小，貢獻(xiàn)程度的大小根據(jù)研究目的設(shè)定貢獻(xiàn)百分比，低于該百分比的水足跡予以忽略[5]。

2.1.2核算方法

畜禽產(chǎn)品水足跡核算方法參考Mekonnen和Hoekstra[10]，即WFA方法。畜禽產(chǎn)品生產(chǎn)的水足跡主要來源于飼養(yǎng)畜禽動(dòng)物的日常耗水以及種植飼料作物消耗的水資源。畜禽產(chǎn)品的水足跡計(jì)算公式為：

WFp=WFf+WFd+WFs

(1)

式中：每一項(xiàng)均包含了該項(xiàng)所產(chǎn)生的藍(lán)水、綠水和灰水足跡。WFp指畜禽產(chǎn)品的總水足跡;WFf指畜禽飼料消耗的水資源;WFd指畜禽動(dòng)物飲用水;WFs指與畜禽飼養(yǎng)有關(guān)的其他水資源消耗，即服務(wù)用水，主要包括清潔畜禽及養(yǎng)殖場(chǎng)用水、養(yǎng)殖場(chǎng)設(shè)備用水(如濕簾降溫設(shè)備)和畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)的員工用水。畜禽產(chǎn)品水足跡以及其他3個(gè)部分的單位為m3/年/頭，當(dāng)按照畜禽動(dòng)物的整個(gè)生命周期來計(jì)算時(shí)單位為m3/頭。

(1)畜禽飼料水足跡

畜禽飼料產(chǎn)生的水足跡包括兩個(gè)部分：飼料各種組成成分的水足跡以及混合各種成分的用水。因此畜禽飼料的水足跡為：

(2)

式中:∑指飼料不同成分的水足跡之和;Feed指某一類畜禽動(dòng)物每年食用飼料某一原料數(shù)量，t/年；WFp[f]指生產(chǎn)這類飼料成分每噸消耗的水量，m3/t；WFm指將混合飼料成分消耗的水量；Qp指每年屠宰的畜禽動(dòng)物數(shù)量或一年內(nèi)生產(chǎn)的牛奶和雞蛋產(chǎn)品數(shù)量。

飼料原料的水足跡：畜禽動(dòng)物食用的飼料由多種原料混合而成，因此核算飼料的水足跡，需將各類成分的水足跡予以考慮。不同國家生產(chǎn)同一產(chǎn)品的水足跡不同，因此在計(jì)算飼料某一原料的水足跡時(shí)，還需將國內(nèi)生產(chǎn)與進(jìn)口區(qū)別開來。故飼料成分水足跡的計(jì)算公式為：

(3)

式中:∑指不同國家進(jìn)口同一種飼料的水足跡之和；Pi指原料的用量，t/年；WFp指本國生產(chǎn)該原料的水足跡，m3/t；Qim指進(jìn)口該原料的數(shù)量，t/年；WFe出口國生產(chǎn)該原料產(chǎn)生的水足跡，m3/t。

飼料的構(gòu)成和用量：畜禽飼料的構(gòu)成和用量取決于畜禽動(dòng)物類型、生產(chǎn)模式和飼養(yǎng)地。每種生產(chǎn)模式總的飼料用量計(jì)算公式為：

Feed=FCE·P

(4)

式中:Feed指某國(或地區(qū))某生產(chǎn)模式下某種動(dòng)物每年消耗的飼料量，t/年；FCE指飼料轉(zhuǎn)化率，每kg干飼料量/每kg產(chǎn)品；P為畜禽產(chǎn)品生產(chǎn)總量，t/年。

飼料轉(zhuǎn)化率的計(jì)算：飼料轉(zhuǎn)化率指飼料與畜禽產(chǎn)品生產(chǎn)量的比值，計(jì)算公式為：

(5)

式中：FI指某國(或地區(qū))某生產(chǎn)模式下某種動(dòng)物每頭畜禽動(dòng)物的飼料采食量，每kg干飼料/年/頭；PO指產(chǎn)品的生產(chǎn)量，每kg畜禽產(chǎn)品/年/頭。PO的計(jì)算公式為：

(6)

式中：P指某國某生產(chǎn)模式下肉蛋奶的年產(chǎn)量,kg/年;Qp指其對(duì)應(yīng)的畜禽動(dòng)物的總數(shù)量。

(2)畜禽動(dòng)物飲水

畜禽動(dòng)物飲水也會(huì)消耗大量的水資源，需將其納入到畜禽產(chǎn)品水足跡的核算當(dāng)中，畜禽動(dòng)物飲水水足跡核算公式為：

(7)

式中：WFp[d]生產(chǎn)這類畜禽產(chǎn)品的畜禽動(dòng)物的飲水量；Qp指每年屠宰的畜禽動(dòng)物數(shù)量或一年內(nèi)生產(chǎn)的牛奶和雞蛋產(chǎn)品數(shù)量。

(3)畜禽飼養(yǎng)服務(wù)用水

畜禽飼養(yǎng)會(huì)涉及到消毒、沖洗、環(huán)境調(diào)控等工作，同時(shí)場(chǎng)內(nèi)員工生活也屬于畜禽飼養(yǎng)過程中的一部分，因此這些過程消耗的水資源需要納入到畜禽產(chǎn)品水足跡的核算當(dāng)中。畜禽飼養(yǎng)服務(wù)水足跡核算公式為：

(8)

式中：WFp[s]為畜禽動(dòng)物提供不同服務(wù)消耗的水資源；Qp指每年屠宰的畜禽動(dòng)物數(shù)量或一年內(nèi)生產(chǎn)的牛奶和雞蛋產(chǎn)品數(shù)量。數(shù)據(jù)來源一般需通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研以及獲取當(dāng)?shù)啬觇b中的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

2.2 LCA水足跡評(píng)價(jià)方法

LCA水足跡評(píng)估方法旨在量化人類活動(dòng)所消耗水資源(氣候變化、人類呼吸系統(tǒng)影響、土地利用等)產(chǎn)生的潛在環(huán)境影響。因此，生命周期評(píng)估包括通過不同的環(huán)境影響途徑和指標(biāo)(主要是富營養(yǎng)化、酸化以及對(duì)人類和生態(tài)系統(tǒng)的毒性)，剝奪人類用戶和生態(tài)系統(tǒng)水資源的潛在影響，以及影響水的排放污染物的具體潛在影響。LCA評(píng)估方法包括4個(gè)階段：目標(biāo)和范圍、清單分析、影響評(píng)估和結(jié)果解釋，可以根據(jù)研究的目標(biāo)和范圍選擇清單分析或影響評(píng)估作為水足跡分析的重點(diǎn)[18,69]。

2.2.1清單分析

在清單分析中，根據(jù)確定的目標(biāo)和范圍，對(duì)單位過程中與水有關(guān)的輸入和輸出進(jìn)行數(shù)據(jù)收集和驗(yàn)證，獲得系統(tǒng)邊界內(nèi)完整的水足跡清查(包括直接和間接清單)。無論采用WFN還是ISO 14046，淡水消耗、廢水排放和產(chǎn)品用水都屬于直接用水量，而外購材料和能源產(chǎn)品的消耗則包括在間接用水量中。

2.2.2影響評(píng)估

在水足跡影響評(píng)估中，LCA水足跡評(píng)價(jià)方法主要將水足跡清單分為兩大類：缺水(由水量變化引起)和水質(zhì)惡化(由水質(zhì)變化引起)。其次，通過相應(yīng)的表征因子對(duì)清單物質(zhì)進(jìn)行表征，表征結(jié)果通常為定量指標(biāo)。最后，得到不同影響類別的一系列指標(biāo)結(jié)果。只有ISO 14046規(guī)定了影響評(píng)估的一般程序，并沒有為每個(gè)影響類別表征模型提供具體的計(jì)算方法。

2.2.3結(jié)果解釋

LCA水足跡評(píng)價(jià)方法的解釋階段主要包括確定重要問題和評(píng)估，允許進(jìn)一步解釋，以確定減少人類活動(dòng)對(duì)環(huán)境干預(yù)的解決方案。該評(píng)價(jià)方法可以利用可持續(xù)性評(píng)估和應(yīng)對(duì)措施的制定，進(jìn)一步發(fā)展對(duì)LCA水足跡評(píng)價(jià)定量結(jié)果的解釋。

2.3 評(píng)價(jià)方法對(duì)比

WFA將水足跡定義為核算階段淡水占用的時(shí)空明確指標(biāo)。在“水足跡可持續(xù)性評(píng)估”階段，重點(diǎn)是對(duì)淡水使用和分配的環(huán)境可持續(xù)性、經(jīng)濟(jì)效率和社會(huì)公平進(jìn)行多方面的分析。在此階段，對(duì)“水足跡”進(jìn)行背景分析，例如，將活動(dòng)或產(chǎn)品的“水足跡”與基準(zhǔn)進(jìn)行比較，將“水足跡”總量與流域內(nèi)的可用水量進(jìn)行比較。用用水量與可用水量之比量化的缺水情況是評(píng)估的一個(gè)方面。長(zhǎng)效評(píng)估側(cè)重于量化指標(biāo)，既包括核算階段(清單)，但更重要的是在區(qū)域化影響評(píng)估階段[70]。后一階段描述具體的影響途徑，并最終關(guān)注三大保護(hù)領(lǐng)域的影響指標(biāo)：人類健康、生態(tài)系統(tǒng)影響和資源枯竭。水資源稀缺指數(shù)有時(shí)被用作這些影響途徑的指標(biāo)。最后一步對(duì)于兩個(gè)框架來說都是相似的，因?yàn)樗试S進(jìn)一步解釋，以確定減少人類活動(dòng)對(duì)環(huán)境干預(yù)的解決方案。兩種方法主要的區(qū)別是：LCA方法注重產(chǎn)品的可持續(xù)性，是綜合性的評(píng)價(jià)體系，水足跡只是其他方法(如碳足跡、土地利用)中關(guān)注的一個(gè)方面。WFA的重點(diǎn)是分析地方和全球范圍內(nèi)淡水的可持續(xù)、有效和公平分配和使用，重點(diǎn)是產(chǎn)品、消費(fèi)模式或地理。

3 當(dāng)前存在的問題

雖然越來越多的學(xué)者參與到水足跡的研究當(dāng)中，但是在畜禽產(chǎn)品的應(yīng)用上依然存在一些問題。

(1)如何科學(xué)合理地降低畜禽產(chǎn)品水足跡是一個(gè)復(fù)雜的問題。很多研究呼吁通過降低畜禽產(chǎn)品在人們飲食結(jié)構(gòu)中的比例，提高對(duì)作物及蔬菜類食品的消費(fèi)去降低水足跡[71-76]。然而，無論在中國還是世界范圍內(nèi)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展使人們消費(fèi)更多的食物，其中畜禽產(chǎn)品所占的比例在持續(xù)升高，人們正在向更多畜禽產(chǎn)品的食物消費(fèi)模式轉(zhuǎn)變[77]。近十年來，食物消費(fèi)模式的改變使肉、蛋、奶這類畜禽產(chǎn)品需求持續(xù)增長(zhǎng)[78-79]。因此，企業(yè)甚至行業(yè)的發(fā)展應(yīng)滿足人們的需要，一方面要保證生產(chǎn)，引入新的節(jié)水技術(shù)并提升單位產(chǎn)量，另一方面應(yīng)擴(kuò)大畜禽產(chǎn)品進(jìn)口，滿足人民的多元化需求。水資源問題應(yīng)通過對(duì)人類和環(huán)境更加友好的科學(xué)手段去緩解和解決。

(2)關(guān)于水足跡評(píng)價(jià)的研究在方法上存在一些差異。多數(shù)的研究者將綠水、藍(lán)水和灰水足跡相加，而忽略了各自與實(shí)際用水量的聯(lián)系。不同的養(yǎng)殖模式所產(chǎn)生的水足跡不盡相同，而處于不同氣候區(qū)的養(yǎng)殖場(chǎng)用水量也存在差別，各個(gè)地區(qū)的水資源政策、經(jīng)濟(jì)狀況等也導(dǎo)致了人們對(duì)節(jié)約用水有著差異化的理解，因此這些因素均會(huì)影響?zhàn)B殖場(chǎng)對(duì)水資源需求。多種因素的互相作用下使養(yǎng)殖水足跡和畜禽產(chǎn)品水足跡呈現(xiàn)出較大差異，探究不同因素對(duì)水足跡的影響比重，能夠讓人們更加準(zhǔn)確地控制水資源的用量。

(3)缺乏高質(zhì)量分析數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)包括飼料成分、不同養(yǎng)殖模式的用水習(xí)慣和用水量及不同地區(qū)的養(yǎng)殖用水量等?，F(xiàn)有的全球和區(qū)域數(shù)據(jù)庫通常用于不同類型的畜牧業(yè)生產(chǎn)和供應(yīng)鏈用水評(píng)估研究，這些數(shù)據(jù)庫一般都是基于估計(jì)，或者在較高的空間和時(shí)間尺度上的直接測(cè)量有限。如果將全球和區(qū)域數(shù)據(jù)庫用于當(dāng)?shù)丶畢^(qū)或畜禽生產(chǎn)的水利用評(píng)估，則會(huì)增加不確定性。

4 畜禽產(chǎn)品水足跡研究展望

水足跡在畜禽產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用，使人們意識(shí)到畜禽產(chǎn)品的生產(chǎn)會(huì)間接消耗大量水資源。分析和評(píng)價(jià)畜禽產(chǎn)品水足跡，對(duì)中國解決水資源短缺、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水資源利用效率低和水環(huán)境惡化等問題具有重要的意義[80]。當(dāng)前，全球各個(gè)地區(qū)都存在著不同程度的缺水情況，政府、組織以及水資源管理者亟待出臺(tái)科學(xué)有效的用水政策，緩解地方水資源壓力。因此需要對(duì)所有產(chǎn)業(yè)的水資源使用情況進(jìn)行全面綜合的評(píng)估。其中，農(nóng)業(yè)用水占比巨大，評(píng)價(jià)農(nóng)業(yè)部門的用水情況已經(jīng)成為一項(xiàng)重要的可持續(xù)發(fā)展指標(biāo)。水足跡概念提供了完整的水資源評(píng)價(jià)體系，涵蓋了產(chǎn)業(yè)鏈中的直接用水和間接用水。隨著畜禽產(chǎn)品水足跡研究的增多，人們已經(jīng)充分了解影響畜禽產(chǎn)品生產(chǎn)的關(guān)鍵因素。然而，水足跡的評(píng)價(jià)方法依然沒有達(dá)成統(tǒng)一。WFA的水足跡評(píng)價(jià)方法衡量畜禽產(chǎn)品或部門的直接和間接耗水量，并對(duì)水源(綠水、藍(lán)水、灰水)進(jìn)行區(qū)分。相比之下，基于LCA的水足跡評(píng)價(jià)方法排除了消耗性綠水使用的主要部分，而側(cè)重于藍(lán)水資源。評(píng)價(jià)方法不同導(dǎo)致無法進(jìn)行比較，因此需要重新評(píng)估綠水和灰水的科學(xué)性和必要性，探索使兩種評(píng)價(jià)方法融合統(tǒng)一的可能性。

需進(jìn)一步提高水足跡核算數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，各統(tǒng)計(jì)部門應(yīng)擴(kuò)大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)范圍，嚴(yán)控?cái)?shù)據(jù)的真實(shí)性，使該指標(biāo)對(duì)實(shí)際和未來的畜牧業(yè)可持續(xù)生產(chǎn)更有意義。特別是需要提高數(shù)據(jù)質(zhì)量，以降低畜禽產(chǎn)品水足跡的不確定性以及畜禽產(chǎn)品水足跡核算的誤差。

本文在綜述過去研究的基礎(chǔ)上確定了目前主要降低畜禽產(chǎn)品水足跡的方案：

(1)減少飼料生產(chǎn)的水足跡。飼料生產(chǎn)占畜禽產(chǎn)品水足跡的很大比例(大約98%)，在全球水資源短缺的背景下，減少飼料生產(chǎn)用水量非常重要。減少飼料生產(chǎn)的水足跡可以通過提高作物產(chǎn)量和選擇用水量少、抗旱性強(qiáng)的作物品種和品種來提高灌溉效率來實(shí)現(xiàn)；

(2)提高飼料轉(zhuǎn)化率。從牧養(yǎng)到規(guī)?；B(yǎng)殖系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變，伴隨著飼料轉(zhuǎn)化率的提高，這有助于降低畜禽產(chǎn)品的水足跡。此外，提高飼料原料的質(zhì)量可以提高飼料利用的效率。

(3)水資源管理和提高畜禽動(dòng)物生產(chǎn)性能。通過利用含水量高的飼料作物或根據(jù)條件飼養(yǎng)更有效利用水的畜禽動(dòng)物，可以實(shí)現(xiàn)更好的飲水管理，例如一些嚴(yán)重缺水的國家可以飼養(yǎng)山羊或駱駝等耐干旱環(huán)境的動(dòng)物。而動(dòng)物管理是減少水消耗的另一種方法，包括降低動(dòng)物死淘率和飼養(yǎng)產(chǎn)能高、生長(zhǎng)快的畜禽動(dòng)物。

(4)改變?nèi)藗兊南M(fèi)習(xí)慣。消費(fèi)者可以通過用低水足跡的產(chǎn)品替代高水足跡產(chǎn)品或通過降低畜禽產(chǎn)品的消費(fèi)量來降低飲食中的水足跡。當(dāng)今社會(huì)，人們的飲食結(jié)構(gòu)的確存在著營養(yǎng)攝入過量，畜禽產(chǎn)品占比高的問題，但人們的消費(fèi)習(xí)慣不易改變，需要一定的時(shí)間去倡導(dǎo)人們合理搭配飲食。