卓 拉，謝 棟，吳普特※，劉藝琳，姬祥祥，馮變變

（1.西北農(nóng)林科技大學(xué)水土保持研究所，陜西楊凌 712100；2.西北農(nóng)林科技大學(xué)中國(guó)旱區(qū)節(jié)水農(nóng)業(yè)研究院，陜西楊凌 712100；3.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；4.國(guó)家節(jié)水灌溉楊凌工程技術(shù)研究中心，陜西楊凌 712100；5.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

農(nóng)業(yè)是最大用水戶(hù)，占全球人類(lèi)耗水的92%，約1/3的農(nóng)業(yè)部門(mén)耗水量都與畜產(chǎn)品生產(chǎn)相關(guān)[1]。隨著人口增長(zhǎng)和經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，畜牧業(yè)生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大和飼料作物消費(fèi)需求不斷增加，勢(shì)必會(huì)加劇我國(guó)農(nóng)業(yè)用水壓力，給區(qū)域應(yīng)對(duì)水資源短缺、實(shí)現(xiàn)水資源可持續(xù)管理帶來(lái)嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。作為世界上最大的生豬飼養(yǎng)國(guó)，2017年中國(guó)生豬飼養(yǎng)量占全球的47%[2]。并且，生豬飼養(yǎng)也是我國(guó)畜牧業(yè)的重要部分，豬肉產(chǎn)量占全國(guó)畜產(chǎn)品的64%[3]。2008—2017年我國(guó)生豬出欄量增長(zhǎng)15%[3]，與此同時(shí)，飼料作物消耗量劇增97%[2]。顯然，核算我國(guó)區(qū)域生豬生產(chǎn)和飼料消費(fèi)耗水，并定量評(píng)價(jià)其對(duì)水資源的影響，是在保障畜牧產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求同時(shí)落實(shí)最嚴(yán)格水資源管理制度的重要前提。

水足跡是人類(lèi)活動(dòng)對(duì)水資源占用的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)[4]。具體于生豬生產(chǎn)水足跡，是指生豬飼養(yǎng)生產(chǎn)鏈直接和間接消耗及污染的水資源量。其中直接水足跡包括生豬飲用和清掃其飼養(yǎng)環(huán)境所需要水資源量以及將其排泄物中污染物負(fù)荷吸收同化所需的淡水體積，間接水足跡為其生命周期內(nèi)所消耗的所有飼料的水足跡[5]。水足跡又可分為消耗型水足跡和稀釋型水足跡。消耗型水足跡包括綠水足跡和藍(lán)水足跡，分別表示有效降水（綠水）及地表水和地下水（藍(lán)水）消耗。稀釋型水足跡是指灰水足跡，即稀釋水污染所需淡水量（灰水）。由于我國(guó)生豬飼養(yǎng)與飼料作物種植空間不一致性，飼料作物種植過(guò)程中的水資源消耗嵌入飼料作物流通，形成區(qū)域間虛擬水流動(dòng)[6-8]。

國(guó)際上，Mekonnen和Hoekstra[1]量化了全球200個(gè)國(guó)家8種動(dòng)物飼養(yǎng)水足跡，得到和飼料相關(guān)的間接水足跡占動(dòng)物水足跡98%。Gerbens-Leenes等[9]發(fā)現(xiàn)中國(guó)豬肉生產(chǎn)水足跡明顯高于全球平均水平。針對(duì)全國(guó)范圍，王紅瑞和王軍紅[10]分析了中國(guó)畜產(chǎn)品生產(chǎn)水足跡時(shí)空演變，指出我國(guó)畜產(chǎn)品總水足跡呈快速增長(zhǎng)趨勢(shì)，且空間差異性大。劉曉磊等[11]進(jìn)一步區(qū)分生產(chǎn)方式，并在國(guó)家尺度分析了生豬生產(chǎn)水足跡影響因素，發(fā)現(xiàn)豬肉消費(fèi)量和人口增長(zhǎng)對(duì)生豬生產(chǎn)耗水增加貢獻(xiàn)最大。Xie等[12]分析了中國(guó)省級(jí)尺度各生產(chǎn)方式的生豬及豬肉水足跡，并考慮了生豬排泄物對(duì)水體的污染，得到散養(yǎng)方式生豬單頭水足跡最高，大規(guī)模最低，同時(shí)生豬單頭灰水足跡降低。對(duì)一些特定區(qū)域，我國(guó)學(xué)者趙銳等[13]、程婧茹等[14]分別對(duì)樂(lè)山、吉林的生豬生產(chǎn)水足跡進(jìn)行了核算。與此同時(shí)，中國(guó)內(nèi)陸省際間與作物相關(guān)虛擬水流動(dòng)主要由缺水地區(qū)流向水資源相對(duì)豐富地區(qū)[15,16]，其中，玉米這一飼料作物是主要貢獻(xiàn)者之一。與玉米相關(guān)的中國(guó)虛擬水“北水南調(diào)”達(dá)到全國(guó)玉米生產(chǎn)耗水量的40%[17]。在一定區(qū)域內(nèi)，總藍(lán)水消耗（WCblue）超過(guò)當(dāng)?shù)乜衫盟{(lán)水資源量（WAblue）時(shí)，超出的部分侵占了部分環(huán)境需求用水量，導(dǎo)致該區(qū)域自然水循環(huán)過(guò)程無(wú)法持續(xù)發(fā)生，此時(shí)該區(qū)域的藍(lán)水足跡即被視為不可持續(xù)[18-21]。Gao等[18]發(fā)現(xiàn)隨著作物虛擬水省際間流動(dòng)，2004—2013年不可持續(xù)的作物虛擬藍(lán)水流動(dòng)增加了8%。然而，基于生豬飼養(yǎng)用水的生豬水足跡及其相關(guān)的飼料作物虛擬水流動(dòng)可持續(xù)性評(píng)價(jià)鮮有報(bào)道。文章基于2008年和2017年省級(jí)生豬生產(chǎn)水足跡核算，區(qū)分散養(yǎng)、小規(guī)模、中規(guī)模和大規(guī)模4種生產(chǎn)方式（表1），剖析其水足跡組成及時(shí)空演變規(guī)律；聚焦藍(lán)水，考慮各地區(qū)藍(lán)水資源壓力，定量評(píng)價(jià)生豬生產(chǎn)藍(lán)水足跡的可持續(xù)性；進(jìn)一步解析與生豬養(yǎng)殖相關(guān)的省際間主要飼料作物虛擬水流動(dòng)及其可持續(xù)性，厘清飼料作物及其貿(mào)易對(duì)生豬養(yǎng)殖耗水的影響。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 生豬生產(chǎn)水足跡計(jì)算

該研究采用生豬生產(chǎn)水足跡計(jì)算框架[12]對(duì)生豬生產(chǎn)水足跡量化。具體而言，生豬生產(chǎn)水足跡（WF[p，s]，m3/頭）是由間接水足跡（WFindirect[p，s]，m3/頭）和直接水足跡（WFdirect[p，s]，m3/頭）構(gòu)成（圖1）為：

圖1 生豬生產(chǎn)水足跡構(gòu)成

式（1）中，間接水足跡（WFindirect[p，s]，m3/頭）是指生豬生命周期內(nèi)飼料水足跡（WFfeed[p，s]，m3/頭），直接水足跡（WFdirect[p，s]，m3/頭）是指飲用水水足跡、服務(wù)用水水足跡（WFserv[p，s]，m3/頭）以及污染物水足跡（WFexcreta[p，s]，m3/頭）。

飼料水足跡（WFfeed[p，s]，m3/頭）由精飼料和粗飼料所包含的間接水足跡和攪拌飼料用水量?jī)刹糠謽?gòu)成，公式表達(dá)為：

式（4）中，WFr[p]、WFc[p]分別為p省生豬粗飼料、精飼料的單位水足跡（m3/kg）；Feedr[p，s]、Feedc[p，s]分別p省s規(guī)模下生豬在整個(gè)生命周期內(nèi)所食用的粗飼料和精飼料量（kg/頭）。其中，粗飼料水足跡（WFr[p]）和精飼料水足跡（WFc[p]）是根據(jù)精、粗飼料成分、組成和各飼料作物水足跡計(jì)算得到[12]。該研究參考Steinfeld等[22]和《中國(guó)飼料行業(yè)年鑒》[23]等統(tǒng)計(jì)年鑒確定精飼料構(gòu)成。具體成分包括小麥、麥麩、玉米、DDGS（酒糟蛋白飼料）、米糠、豆粕、棉粕和菜粕；WFmixing[p，s]為p省s規(guī)模下攪拌飼料用水量，單位m3/頭。

飲用水水足跡（WFdrink[p，s]，m3/頭）和服務(wù)用水水足跡（WFserv[p，s]，m3/頭）即為生豬整個(gè)生命周期內(nèi)飲用水量及清潔場(chǎng)院，清洗動(dòng)物和其他設(shè)施所需要的總的水量。

式（5）（6）中，Qdrink、Qserv分別為日飲用水量和日服務(wù)用水量，服務(wù)用水即用于清掃豬舍、清潔場(chǎng)院，清洗動(dòng)物和進(jìn)行維護(hù)環(huán)境所需的其他服務(wù)的用水量（m3/d）；t[p，s]為p省s規(guī)模的生豬生命周期為天。

污染物水足跡即為灰水足跡，指降低生豬排泄物內(nèi)的COD、BOD、NH4、總磷和總氮濃度到環(huán)境水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)所需要的耗水量最大值為：

式（7）中，WFexcreta[p，s]為p省s規(guī)模下的生豬污染物水足跡（m3/頭）；Cmax,n為n物質(zhì)排放標(biāo)準(zhǔn)（kg/m3），Cnat,n為受納水體的自然本底濃度，這里假設(shè)為0（kg/m3）；Ln[p，s]為p省s規(guī)模下生豬生命周期內(nèi)n物質(zhì)的排放量（kg/頭）。

1.2 生豬生產(chǎn)藍(lán)水足跡可持續(xù)性評(píng)價(jià)

生豬生產(chǎn)藍(lán)水足跡（WFblue[p，s]，m3/頭）包括生命周期內(nèi)飼料水足跡中的藍(lán)水部分（WFblue，F(xiàn)eed[p，s]，m3/頭）以及飲用水和服務(wù)用水水足跡。生豬生產(chǎn)藍(lán)水足跡的可持續(xù)性取決于其飼料用水、飲用水和服務(wù)用水的發(fā)生地的農(nóng)業(yè)用水是否可持續(xù)。在我國(guó)，除四川、重慶、湖北、貴州、湖南、江西、廣西以外的地區(qū)都有不同程度的農(nóng)業(yè)用水壓力（即不可持續(xù)）[24]。

Boulay等[24]通過(guò)區(qū)域各行業(yè)藍(lán)水消耗和藍(lán)水資源量之比標(biāo)準(zhǔn)化水壓力指標(biāo)（CF）。當(dāng)一個(gè)地區(qū)的農(nóng)業(yè)水壓力指標(biāo)CFagro＞1時(shí)，表示當(dāng)?shù)卮嬖谒畨毫20]，進(jìn)一步通過(guò)CFagro（1～100）分為輕水壓力地區(qū)（1＜CFagro＜10）和重水壓力地區(qū)（10＜CFagro＜100）。根據(jù)上述指標(biāo)，該文定量評(píng)價(jià)不可持續(xù)的生豬生產(chǎn)藍(lán)水足跡計(jì)算方法為：

式（8）中，UWF[p，s]為p省s規(guī)模下不可持續(xù)的生豬生產(chǎn)藍(lán)水足跡（m3/頭）；UWFfeed[p，s]為p省s規(guī)模的不可持續(xù)的飼料消費(fèi)藍(lán)水足跡（m3/頭）；UWFdrink[p，s]和UWFserv[p，s]分別為p省s規(guī)模下不可持續(xù)的飲用水和服務(wù)用水水足跡（m3/頭）。飲用水和服務(wù)用水的可持續(xù)性是由生豬養(yǎng)殖地的農(nóng)業(yè)水壓力指標(biāo)CFagro決定，即缺水地區(qū)的飲用水和服務(wù)用水是不可持續(xù)的。

不可持續(xù)的飼料消費(fèi)藍(lán)水足跡的計(jì)算方法為：

式（9）中，BWFcrop[p]指p省的飼料作物副產(chǎn)品消費(fèi)藍(lán)水足跡（m3/kg）；Rcrop-unsustain[p]指p省的副產(chǎn)品水足跡中不可持續(xù)水足跡的占比；Ri指豬飼料中i產(chǎn)品占比；Volume[p，s]為p省s規(guī)模下生豬飼料消耗量（m3/頭）。

1.3 主要飼料作物的虛擬水流動(dòng)及其可持續(xù)性評(píng)價(jià)

該文以小麥、玉米、水稻、大豆、籽棉等主要飼料作物為研究對(duì)象，量化其由飼料消費(fèi)的省際間虛擬水流動(dòng)，并評(píng)價(jià)其可持續(xù)性。由于數(shù)據(jù)來(lái)源有限，我國(guó)省際間農(nóng)產(chǎn)品的流動(dòng)格局往往基于區(qū)域貿(mào)易凈平衡進(jìn)行模擬量化，受到普遍認(rèn)可的方法有投入產(chǎn)出法[25,26]、就近原則法[27]及最低運(yùn)輸成本法[28]。其中，投入產(chǎn)出法僅能模擬不同區(qū)域各行業(yè)之間的貿(mào)易流動(dòng)格局，無(wú)法區(qū)別特定農(nóng)產(chǎn)品；就近原則法僅考慮地理距離對(duì)流通結(jié)構(gòu)的影響，缺乏對(duì)貿(mào)易市場(chǎng)性質(zhì)的表達(dá)。因此該研究采用即可區(qū)分特定產(chǎn)品，又考慮了距離和運(yùn)輸成本對(duì)貿(mào)易格局綜合影響的最低運(yùn)輸成本法[28]進(jìn)行虛擬水格局量化：基于各地每年各作物產(chǎn)品的供需平衡[2]，同時(shí)考慮國(guó)際與國(guó)內(nèi)各地之間作物流通，以運(yùn)輸成本最低為約束條件，利用線性規(guī)劃方法得到相應(yīng)的省際間作物流通量（t/年）為：

式（10）中，Tpe，p是pe省運(yùn)輸?shù)絧省的某一產(chǎn)品貿(mào)易量（t/年），cpe，p是單位作物產(chǎn)品從pe省運(yùn)輸?shù)絧省所需的成本（元/t），f代表運(yùn)輸總成本（元），Spe是pe省作物產(chǎn)品可流出量（t/年），Dp是p省的作物產(chǎn)品需流入量（t/年）。相應(yīng)年份pe省到p省作物i的虛擬水流通量VWpe，p[i]（m3/年）可由各省作物通過(guò)當(dāng)年pe省i作物產(chǎn)品貿(mào)易流動(dòng)量Tpe，p[i]（t/年）與pe省i作物單位生產(chǎn)水足跡WFpe[i]（m3/t）相乘得到。

式（11）中，VW[p]為p省的虛擬水輸出（m3）；WFi[p]為省中作物的水足跡（m3/t）；Ei[p]為省作物的輸出量（t/年）。當(dāng)p省存在水壓力，該地區(qū)的虛擬水輸出即為不可持續(xù)，同理當(dāng)p省為富水地區(qū)，該地區(qū)的虛擬水流動(dòng)即為可持續(xù)的。

省際間作物虛擬水流動(dòng)中由飼料作物引起的部分，由虛擬水輸入省份飼料作物占作物消耗比例決定。各省飼料作物消耗量由國(guó)際糧食及農(nóng)業(yè)組織數(shù)據(jù)庫(kù)[2]中食物平衡數(shù)據(jù)庫(kù)中的飼料作物消耗量結(jié)合各省主要?jiǎng)游镲曫B(yǎng)規(guī)模降尺度，方法同Zhuo等[17]。

1.4 數(shù)據(jù)來(lái)源

該文數(shù)據(jù)來(lái)源如表2所示。

表2 項(xiàng)目數(shù)據(jù)來(lái)源

2 結(jié)果分析

2.1 生豬生產(chǎn)水足跡時(shí)空分布

在該研究中，采用式（1）至（7）測(cè)算了各生產(chǎn)方式生豬單頭水足跡和生豬單頭灰水足跡（即指一頭生豬在其生命周期內(nèi)所消耗的水資源及其對(duì)水環(huán)境的影響，m3/頭），結(jié)果如圖2、3所示。2017年全國(guó)平均生豬單頭水足跡和灰水足跡分別為312 m3/頭和200 m3/頭，較2008年分別降低6%和3%。區(qū)分不同生產(chǎn)方式，大規(guī)模生產(chǎn)方式生豬單頭水足跡和灰水足跡中最小，分別為301 m3/頭和185 m3/頭。各生產(chǎn)方式生豬單頭水足跡都有不同程度的降低，小規(guī)模生豬單頭水足跡和灰水足跡降低最多（6%；2%）。由于各地生產(chǎn)規(guī)模，養(yǎng)殖技術(shù)的發(fā)展程度不同，生豬單頭水足跡和灰水足跡區(qū)域分布存在明顯差異，且2017年大部分地區(qū)生豬單頭水足跡和灰水足跡較2008年都有不同程度的降低。2017年西藏的生豬單頭水足跡最高（403 m3/頭），其灰水足跡為240 m3/頭；新疆次之，其單頭水足跡為391 m3/頭，但是新疆的生豬單頭灰水足跡最高（180 m3/頭）。特別強(qiáng)調(diào)，由于重慶生豬飼料需求量劇增（52%），重慶的生豬單頭水足跡增長(zhǎng)43%。

圖2 2008年（a）和2017年（b）生豬單頭水足跡省際分布（審圖號(hào)：GS（2019）5493）

圖3 2008年（a）和2017年（b）生豬單頭灰水足跡省際分布（審圖號(hào)：GS（2019）5493）

盡管養(yǎng)殖技術(shù)提高，生豬單頭水足跡和灰水足跡有所降低，但人民對(duì)豬肉的需求日益增長(zhǎng)，2008—2017年生豬出欄量增長(zhǎng)15%，導(dǎo)致生豬養(yǎng)殖耗水隨之增長(zhǎng)。2017年中國(guó)生豬生產(chǎn)年度水足跡（綠水足跡+藍(lán)水足跡）為2 194.3億m3/年，較2008年僅增長(zhǎng)8%。其中綠水足跡和藍(lán)水足跡分別為1 838.5億m3/年（84%）和355.8億m3/年（16%），較2008年分別增長(zhǎng)8%和9%。2017年生豬生產(chǎn)年度灰水足跡為1 401億m3/年，較2008年增長(zhǎng)11%。散養(yǎng)是生豬生產(chǎn)年度水足跡及灰水足跡占比最大的生產(chǎn)方式，2017年達(dá)到808.5億m3/年和554.9億m3/年，但其分別降低14%和10%。另外3種規(guī)模生豬生產(chǎn)年度水足跡和灰水足跡都有不同程度的增長(zhǎng)，大規(guī)模生豬生產(chǎn)水足跡和灰水足跡漲幅最大（47%；50%），2017年達(dá)到325.7億m3/年和200.2億m3/年。散養(yǎng)生豬生產(chǎn)水足跡及灰水足跡的減少，規(guī)模生豬生產(chǎn)水足跡及灰水足跡增多，是因?yàn)橐?guī)模化生豬養(yǎng)殖的出欄量明顯增長(zhǎng)（34%），而散養(yǎng)出欄量降低8%，生豬飼養(yǎng)業(yè)逐漸趨向于產(chǎn)業(yè)化、規(guī)模化。

圖4為2008年和2017年中國(guó)各生產(chǎn)方式生豬生產(chǎn)年度水足跡的省際分布。生豬生產(chǎn)年度水足跡和灰水足跡較高的地區(qū)集中在山東、河南、湖北、湖南、四川和云南，其生豬生產(chǎn)年度水足跡和灰水足跡分別在100億m3/年和80億m3/年以上，分別占我國(guó)總生豬生產(chǎn)水足跡和灰水足跡的45%和46%。這是由于以上地區(qū)是我國(guó)豬肉主要產(chǎn)地，生豬出欄量占全國(guó)總出欄量的56%。生豬生產(chǎn)灰水足跡空間分布和生豬生產(chǎn)水足跡表現(xiàn)一致。2008年四川生豬生產(chǎn)水足跡和灰水足跡最高，分別達(dá)到191.6億m3/年和128.8億m3/年。2017年湖南成為生豬生產(chǎn)水足跡和灰水足跡最高的省份（213.2億m3/年；135.3億m3/年）。相反，北京、天津、上海等直轄市以及青海、寧夏、西藏等西部?jī)?nèi)陸地區(qū)由于生豬養(yǎng)殖業(yè)低沉，生豬出欄量?jī)H為全國(guó)總出欄量的1.3%～1.7%，生豬生產(chǎn)水足跡和灰水足跡也較低，皆在10億m3/年以下。

圖4 2008年（左柱）和2017年（右柱）中國(guó)省際間不同生產(chǎn)方式的生豬生產(chǎn)水足跡（a）及灰水足跡（b）空間分布

由于各地地形差異，經(jīng)濟(jì)差異以及政策影響，各生產(chǎn)方式生豬生產(chǎn)水足跡地區(qū)分布差異明顯。散養(yǎng)生豬生產(chǎn)水足跡較高的地區(qū)集中在南方，2008年是四川（128.2億m3/年），2017年是湖南（93.5億m3/年）。小規(guī)模生豬生產(chǎn)水足跡最大的地區(qū)為山東，且增長(zhǎng)15%，到2017年為30億m3/年。河南的中規(guī)模和大規(guī)模生豬生產(chǎn)水足跡都較高，且分別增長(zhǎng)57%和47%，到2017年分別為98.9億m3/年和48.5億m3/年。各生產(chǎn)方式的生豬生產(chǎn)灰水足跡基本遵循上述的生豬生產(chǎn)水足跡的表現(xiàn)規(guī)律。

2.2 生豬生產(chǎn)藍(lán)水足跡的可持續(xù)性評(píng)價(jià)

2017年中國(guó)生豬生產(chǎn)藍(lán)水足跡不可持續(xù)占比為86%，即355.8億m3，較2008年增長(zhǎng)9%。其中飼料消費(fèi)不可持續(xù)藍(lán)水足跡占生豬生產(chǎn)不可持續(xù)藍(lán)水足跡的91%。不同生產(chǎn)方式中，除散養(yǎng)不可持續(xù)藍(lán)水足跡呈下降趨勢(shì)外，其余3種生產(chǎn)方式下生豬生產(chǎn)不可持續(xù)藍(lán)水足跡均呈上升趨勢(shì)。其中大規(guī)模不可持續(xù)藍(lán)水足跡漲幅最大（43%）；中規(guī)模不可持續(xù)藍(lán)水足跡絕對(duì)增長(zhǎng)量最高（24.6億m3），一躍成為2017年生豬生產(chǎn)不可持續(xù)藍(lán)水足跡最大貢獻(xiàn)者。而散養(yǎng)、小規(guī)模、大規(guī)模不可持續(xù)藍(lán)水足跡分別占2017年總不可持續(xù)藍(lán)水足跡的34%、14%、14%。

生豬生產(chǎn)不可持續(xù)藍(lán)水足跡高值區(qū)聚集在北方地區(qū)，如山東、河北、河南、遼寧，以上地區(qū)的生豬生產(chǎn)不可持續(xù)藍(lán)水足跡占中國(guó)總生豬生產(chǎn)不可持續(xù)藍(lán)水足跡的36%（圖5）。其中，山東漲幅最高（30%），遼寧省因生豬出欄量降低10%導(dǎo)致遼寧省生豬生產(chǎn)不可持續(xù)的藍(lán)水足跡降低5%。此外，富水地區(qū)生豬生產(chǎn)不可持續(xù)藍(lán)水足跡占比為20%，這是由嵌入到飼料作物中的不可持續(xù)虛擬藍(lán)水輸入產(chǎn)生的。富水地區(qū)中，2017年湖南生豬生產(chǎn)不可持續(xù)藍(lán)色足跡最大（19.5億m3/年）且漲幅最大（34%），占總生豬生產(chǎn)不可持續(xù)藍(lán)水足跡的6%。

圖5 2008年和2017年中國(guó)生豬生產(chǎn)不可持續(xù)藍(lán)水足跡及各生產(chǎn)方式不可持續(xù)藍(lán)水足跡占比空間分布（審圖號(hào)：GS（2019）5493）

各地區(qū)不同生產(chǎn)方式生豬生產(chǎn)不可持續(xù)藍(lán)水足跡差異明顯，云南是散養(yǎng)生豬生產(chǎn)不可持續(xù)藍(lán)水足跡最高的地區(qū)，2017年為13.2億m3/年，但較2008年降低13%；山東是小規(guī)模和中規(guī)模生豬生產(chǎn)不可持續(xù)藍(lán)水足跡最高的地區(qū)，至2017年達(dá)到6.4億m3/年和16.1億m3/年，較2008年分別增長(zhǎng)16%和42%。河南是大規(guī)模生豬生產(chǎn)不可持續(xù)藍(lán)水足跡最高的地區(qū)，2017年為6.5億m3/年，較2008年增長(zhǎng)31%。

2.3 飼料作物虛擬水流動(dòng)及其可持續(xù)性

該研究量化了2008年和2017年中國(guó)省際間小麥、玉米、水稻、大豆、籽棉等農(nóng)作物用于“飼料消費(fèi)部分”的虛擬藍(lán)水流通量。由于省際間作物貿(mào)易活動(dòng)愈發(fā)增強(qiáng)(56%)，且飼用糧在糧食作物消費(fèi)中占比逐漸增高，2017年中國(guó)省際間飼料作物虛擬藍(lán)水流通量達(dá)到126.58億m3/年，較2008年增長(zhǎng)139%。2017年中國(guó)省際間不可持續(xù)虛擬藍(lán)水流通量為122.1億m3/年，較2008年增長(zhǎng)145%。由圖6看出，除大豆以外，各個(gè)飼料作物的虛擬藍(lán)水都有不同程度的增長(zhǎng)。其中，小麥的虛擬藍(lán)水流通量劇增4倍，在2017年占飼料作物總虛擬藍(lán)水的52%，成為虛擬藍(lán)水最大且漲幅最大的作物。大豆對(duì)飼料作物總虛擬藍(lán)水的貢獻(xiàn)微乎其微，且降低32%。并且，除了水稻，其余飼料作物的虛擬藍(lán)水流動(dòng)都是不可持續(xù)的，且水稻的可持續(xù)虛擬藍(lán)水和不可持續(xù)虛擬藍(lán)水分別增長(zhǎng)41%和122%。綜上，不可持續(xù)虛擬藍(lán)水的輸出呈增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，這對(duì)中國(guó)缺水地區(qū)的水資源高效利用有消極影響。

圖6 2008年（左）和2017年（右）中國(guó)各飼料作物虛擬藍(lán)水輸出量

圖7 為2008年和2017年省際間虛擬藍(lán)水流動(dòng)量分布圖，圖7中空白區(qū)均沒(méi)有虛擬藍(lán)水輸出。可以看出，北方地區(qū)是虛擬藍(lán)水輸出高值區(qū)，新疆、山東、河北、河南、內(nèi)蒙古、黑龍江的虛擬藍(lán)水流通量最高，2008年和2017年分別占總虛擬藍(lán)水輸出的80%和86%，分別占不可持續(xù)虛擬藍(lán)水輸出的85%和89%。我國(guó)大部地區(qū)的飼料作物虛擬藍(lán)水流動(dòng)量均有增長(zhǎng)，山東不可持續(xù)虛擬藍(lán)水流動(dòng)量漲幅最大（372%），至2017年達(dá)到18.03億m3/年，湖北的可持續(xù)虛擬藍(lán)水流動(dòng)量漲幅最大（87%），至2017年達(dá)到0.99億m3/年。然而，僅有陜西和寧夏的不可持續(xù)虛擬藍(lán)水有所降低(3%和29%)，屬于富水地區(qū)的重慶和四川可持續(xù)虛擬藍(lán)水流動(dòng)量分別降低92%和16%，至2017年分別為0.03億m3/年和0.57億m3/年。

圖7 2008年和2017年中國(guó)各飼料作物虛擬藍(lán)水輸出及可持續(xù)性虛擬藍(lán)水空間分布（審圖號(hào)：GS（2019）5493）

小麥的主要輸出地有河北、河南、山東、新疆，占不可持續(xù)虛擬藍(lán)水輸出的93%，其中河北的小麥主要輸出到北京、山西、內(nèi)蒙古以及東北三省。而山東以及河南有82%的虛擬藍(lán)水流向了南方沿海和中部地區(qū)。玉米的主要輸出地為內(nèi)蒙古、河北、山西、黑龍江和山東，占不可持續(xù)虛擬藍(lán)水輸出的77%，其中、河北和山西的玉米主要輸出到了西部地區(qū)，而黑龍江和山東的玉米幾乎全部輸出到南方沿海和中部地區(qū)。水稻不可持續(xù)虛擬藍(lán)水輸出地是黑龍江、吉林、江蘇和安徽，這些不可持續(xù)虛擬藍(lán)水全部流向華北平原以及山西和內(nèi)蒙古。而輸出地在湖南、湖北、四川、江西、廣西的可持續(xù)虛擬藍(lán)水主要流向了陜西、青海、寧夏、甘肅、新疆和西藏等西部地區(qū)。2008年籽棉輸出地為新疆、河北和山東。但河北山東僅占9%，在2017年僅有新疆，新疆成為中國(guó)各地籽棉的供應(yīng)地，在2017年承擔(dān)了和棉花相關(guān)的全部不可持續(xù)虛擬藍(lán)水。由于多方面原因，中國(guó)大豆生產(chǎn)十分脆弱，大豆主要依賴(lài)進(jìn)口，進(jìn)口量占全球進(jìn)口量的60%[36]。中國(guó)唯一的大豆輸出省份是黑龍江，在2017年輸出的虛擬藍(lán)水僅為0.18億m3/年。

3 結(jié)論和思考

3.1 結(jié)論

該文通過(guò)測(cè)算2008年和2017年中國(guó)大陸31個(gè)?。ㄊ?、區(qū)）生豬生產(chǎn)水足跡，綜合地區(qū)農(nóng)業(yè)水壓力系數(shù)，評(píng)價(jià)生豬生產(chǎn)藍(lán)水足跡可持續(xù)性；為明晰和生豬養(yǎng)殖相關(guān)飼料作物虛擬藍(lán)水流動(dòng)對(duì)各地區(qū)生豬產(chǎn)業(yè)耗水的影響，定量評(píng)價(jià)飼料作物虛擬藍(lán)水流動(dòng)可持續(xù)性。研究期間，我國(guó)生豬生產(chǎn)和豬肉價(jià)格出現(xiàn)了劇烈波動(dòng)[37]，生豬單頭水足跡也相應(yīng)波動(dòng)，Xie等[12]研究表明，2004年以來(lái)，生豬單頭水足跡在波動(dòng)中持續(xù)走高，而后在2012年出現(xiàn)轉(zhuǎn)折而后開(kāi)始降低。顯然，生豬生產(chǎn)用水效率逐步提升，但隨著消費(fèi)水平的提高，需求增長(zhǎng)，生豬生產(chǎn)總水足跡和總灰水足跡呈增長(zhǎng)趨勢(shì)。目前我國(guó)生豬生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)模養(yǎng)殖持續(xù)推進(jìn)，規(guī)模化生豬水足跡都有不同程度的增長(zhǎng)，大規(guī)模生豬生產(chǎn)水足跡漲幅最大。然而，我國(guó)生豬養(yǎng)殖當(dāng)前面臨資源約束趨緊的狀況，生豬生產(chǎn)不可持續(xù)藍(lán)水足跡占生豬生產(chǎn)藍(lán)水足跡的高達(dá)86%，其中飼料消費(fèi)藍(lán)水足跡的不可持續(xù)是主要原因。生豬生產(chǎn)水足跡和不可持續(xù)水足跡空間變異性較大，其高值區(qū)分別居中國(guó)的南方和北方地區(qū)。同時(shí)我國(guó)飼料作物流動(dòng)多由缺水地區(qū)流向富水地區(qū)，小麥、玉米和籽棉等主要由山東、河北、河南和新疆等嚴(yán)重缺水地區(qū)供應(yīng)到富水地區(qū)?？梢?jiàn)生豬養(yǎng)殖和飼料作物種植加劇了高水壓力地區(qū)的水資源不可持續(xù)性，為保障缺水地區(qū)的用水安全帶來(lái)嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。此外，若將2017年豬飼料中的全部大豆需用量擬采用當(dāng)?shù)厣a(chǎn)，則結(jié)果顯示生豬年度水足跡和灰水足跡較“部分大豆進(jìn)口”方式分別增長(zhǎng)11%和3%，顯然，當(dāng)?shù)刈魑锓N植用水較高時(shí)，可嘗試采用作物進(jìn)口的手段緩解我國(guó)水資源壓力。

3.2 思考

基于以上結(jié)果，初步對(duì)水資源約束下我國(guó)生豬的可持續(xù)飼養(yǎng)有兩點(diǎn)思考。

（1）鼓勵(lì)規(guī)?；B(yǎng)殖，促進(jìn)生豬飼養(yǎng)集約型、環(huán)保型用水?，F(xiàn)階段我國(guó)大規(guī)模養(yǎng)殖模式下水足跡最低且不可持續(xù)藍(lán)水足跡占比也相對(duì)較低。伴隨著生豬單頭水足跡的降低，規(guī)?；B(yǎng)殖方式體現(xiàn)出更明顯的優(yōu)勢(shì)。產(chǎn)量激增的同時(shí)，采用生豬生產(chǎn)用水效率高的生產(chǎn)方式是對(duì)環(huán)境可持續(xù)有力的保障。同時(shí)，規(guī)?；B(yǎng)殖有效集成先進(jìn)技術(shù)，能夠針對(duì)環(huán)境可持續(xù)，消費(fèi)可持續(xù)的需求建立最合適的飼養(yǎng)方案和環(huán)保體系，在提高生產(chǎn)效率的同時(shí)，降低生產(chǎn)成本。

（2）優(yōu)化飼料作物消費(fèi)結(jié)構(gòu)，升級(jí)“南豬北養(yǎng)”布局。生豬生產(chǎn)水資源利用不可持續(xù)的主要原因是飼料水足跡不可持續(xù)，包括不可持續(xù)虛擬藍(lán)水輸入。因此，建議一方面在當(dāng)前豬肉主產(chǎn)區(qū)又是大麥產(chǎn)區(qū)的湖南、四川、湖北、云南、廣西、廣東、江蘇等地采用大麥及副產(chǎn)品代替玉米等來(lái)自缺水地區(qū)的作物，減少對(duì)高水資源壓力地區(qū)種植飼料作物的需求；另一方面，實(shí)施“南豬北養(yǎng)”布局規(guī)劃[38]可有效減緩現(xiàn)階段飼料“北糧南運(yùn)”的資源與能源消耗成本，但在實(shí)施過(guò)程中需強(qiáng)化水資源效應(yīng)評(píng)價(jià)，在不加劇養(yǎng)殖區(qū)當(dāng)?shù)厮Y源壓力的前提下，優(yōu)化生產(chǎn)結(jié)構(gòu)，規(guī)?；c近飼料產(chǎn)地化是有效途徑之一。