全 文 ：林业科学研究　2005 ,18 (4) :446～450
Forest Research
　　文章编号 :100121498 (2005) 0420446205
青海共和盆地虚拟水消费及其在荒漠化防治中的应用
王学全 , 卢　琦 3
(中国林业科学研究院林业研究所 ,中国防治荒漠化研究和发展中心 ,北京　100091)
摘要 :虚拟水是指通过贸易方式从富水地区购买水密集产品 (尤其是粮食)来获得本地水和粮食安全 ,将解决水短缺
的途经扩展到社会经济系统。根据虚拟水概念 ,计算所得的 2000 年共和盆地城镇居民和农村居民人均年净消费的
虚拟水分别为 878. 43、1 105. 61 m3 ,全社会全年消费的虚拟水数量和实际生产产品中的虚拟水含量分别为19 633. 61
×104 、33 073. 57 ×104 m3 ,分别是共和盆地水资源统计利用量 21 907. 5 ×104 m3的 0. 9、1. 5 倍多。虚拟水为共和盆地
荒漠化防治与水资源保障提供了水管理措施。
关键词 :共和盆地 ;虚拟水 ;荒漠化 ;水管理
中图分类号 :S27411 　　　文献标识码 :A
收稿日期 : 2004211229
基金项目 : 国家“十五”攻关 (2000BA517A09)项目资助内容
作者简介 : 王学全 (1965 —) ,男 ,汉 ,内蒙古武川人 ,副研究员 ,从事荒漠化防治和水资源研究工作3 通讯作者 :Luqi @forestry. ac. cn
Virtual Water Consumption and Desertif ication Controlling
in the Gonghe Basin , Qinghai Province
WANG Xue2quan , LU Qi
(Research Institute of Forestry ;Chinese Research &Development Centre on Combating Desertification , CAF , Beijing 　100091 ,China)
Abstract :Virtual water strategy means regions whose water is scarce achieve their water security and food security by importing
water2intensive products from those water is abundant , which expands the solution of water resources scarcity to the political2eco2
nomic system. The particular linkage of population , food , and trade has been the masterstroke of virtual water strategy research.
Using the methodology to assess the virtual water content in crop and livestock products , the paper analysed the virtual water cont2
ent in product and circulating field in the Gonghe Basin. It calculates that the virtual water consumption for urban citizens is
878. 43 m3 ,while for rural citizens is 1 105. 61 m3 . The results showed that the total product2related and consumption2related vir2
tual water amount was estimated to be 19 633. 61 ×104 m3 and 33 073. 57 ×104 m3 respectively ,these are over 0. 9 and 1. 5 times
to the statistical water use volume of 2 1907. 5 m3 . The research also discussed the political implications and potential applicabili2
ty of virtual water associated with water security ,economic benefit and consumption structure in the Gonghe Basin. Virtual water
trade is an instrument to achieve water security and efficient water use.
Key words : Gonghe Basin ;virtual water ;desertification ;water management
虚拟水是指生产商品和服务所需要的水资源数
量 ,是以“虚拟”的形式包含在产品中的“看不见”的水。
进口虚拟水的国家或地区使用了其他国家或地区的
水。虚拟水使分析消费模式对于水资源利用的影响成
为可能。可以计算国家或地区所有个人消费的物品及
服务包含的累积虚拟水量[1 ] 。虚拟水进口也被看做是
水资源的一个来源 ,可用来缓解水资源压力。1993 年
Tony Allan[2 ] 提出虚拟水的概念 , 2002 年 12 月在荷兰
Delft 举行了第一次关于虚拟水的国际会议 ,2003 年在
日本召开的“第三届世界水论坛”上对虚拟水贸易进行
了专题讨论 ,认识到虚拟水对平衡地区和全球水资源
安全的重要性。虚拟水研究在理论和实证应用方面都
取得显著成果 ,虚拟水研究在国内尚处于起步阶段。
徐中民等[3 ] 、程国栋[4 ] 引入虚拟水概念 ,计算了 2000
年甘肃省及西北各省生产和生活消费的虚拟水数量。
本文计算了 2000 年共和盆地生产和消费的虚拟水含
量 ,指出了虚拟水在共和盆地荒漠化防治中的应用。
1 　虚拟水计算方法
虚拟水量的测算采用账户的方式解释水资源在社
会经济系统中的迁移转换。工业产品由于生产流程复
杂 ,虚拟水含量计算复杂 ,常被忽略。农作物产品和动
物产品虚拟水含量是实证计算的主要部分。农作物产
品耗水取决于农作物的类型、生长区域的自然地理条
件、使用的灌溉系统及其管理方式等。农产品虚拟水
估计只是特定地点的一种粗略估计。农作物产品耗水
主要通过蒸发和蒸腾作用 ,计算相对简单 ,如涉及到其
它过程如对农作物产品加工处理 ,就需要采用价值构
成比例和产品质量比例因子进行虚拟水含量计算。单
一农作物产品虚拟水含量计算公式 :
Vcn =
Wcn
Ycn
式中 : Vcn为区域 n 作物 c 单位质量的虚拟水含量 (m3·
t - 1) , Wcn是作物需水 ( m3 ·hm - 2 ) , Ycn 是作物产量 ( t·
hm - 2) 。Wcn根据作物在生长发育期间的累积蒸发蒸腾
水量 ETc 来计算 ,采用联合国粮农组织 ( FAO) [5 ] 推荐的
标准彭曼公式 :
ETc = Kc ×ET0
式中 : Kc 为作物系数 , ET0 为参考作物蒸发蒸腾水量。
根据联合国粮农组织 ( FAO) [5 ] 的推荐采用修正的标准
彭曼公式计算 :
ET0 =
0. 408Δ( Rn - G) +γ 900T + 273 U2 ( ea - ed)
Δ+γ(1 + 0. 34 U2)
111 　农作物产品虚拟水含量的计算
农作物产品虚拟水含量计算采用不同产品类型进行
分区的计算方法。根据 Zimmer[6] 和 Renault [7] 的研究 ,农
作物产品虚拟水含量具体的计算过程根据不同的产品分
类而有所差异。Zimmer 和 Renault 将农作物产品类型分为
初级产品、加工产品、副产品及非耗水产品(图 1) 。
图 1 　农作物产品的生产流程图
(1) 初级产品虚拟水计算 :通过单位面积作物需水
量除以单位面积作物产量得到单位质量初级产品的虚
拟水含量。(2) 加工产品的虚拟水计算 :加工产品的虚
拟水含量取决于加工过程中初级产品的投入比例 ,按
照初级产品投入重量比例加权得到。(3) 副产品的虚
拟水采用不同的方法计算 : ①按提供所有副产品的重
量比例来分配虚拟水 ; ②按提供副产品的价值量比例
进行分配 ; ③按营养均衡规律来进行分配。(4) 非耗水
产品 :将虚拟水与实际生产过程分离 ,采用营养均衡规
律计算虚拟水含量。
112 　动物产品虚拟水计算方法
动物产品的虚拟水含量依赖于动物的类型、动物
的饲养结构和动物成长的自然地理环境 (气候条件) 。
首先计算活动物对水资源的消耗 ,然后在不同的动物
产品之间进行分配 (图 2) 。
2 　共和盆地 2000 年虚拟水消费计算
和分析
　　采用参考作物法[1 ]计算农产品虚拟水含量。我国
在作物需水量的研究方面做了大量的工作 ,已经绘制
744第 4 期 王学全等 :青海共和盆地虚拟水消费及其在荒漠化防治中的应用
图 2 　动物产品虚拟水计算流程[11 ]
了逐月参考作物需水量等值线图和主要作物需水量等
值线图 ,并广泛开展有关作物系数的研究测定工作 ,积
累了丰富资料[8～10] 。根据共和气象站的观测资料和土
壤条件 ,求得参考作物蒸发蒸腾水量 ET0 = 587. 3 mm和
作物系数 Kc = 0. 77。青海省乐都的试验结果表明 ,春小
麦全生育期需水量 452. 5 mm ,产量 6 156 kg·hm- 2 ,灌溉
水利用系数采用 0. 4 ,春小麦虚拟水含量为 1. 84 m3 ·
kg - 1 。计算单一农作物初级产品生产的虚拟水含量 ,然
后根据有关统计资料 ,获得单位土地面积的平均产量和
加工效率 ,最后得到单位最终产品的虚拟水含量。动物
产品虚拟水含量采用 Chapagain 等[11] 根据 FAO 和世界
贸易组织 (WTO) 提供的资料 ,按照贡献度大小对世界
100 多个国家估算中有关中国部分的估算结果。2000 年
共和盆地城乡居民生活消费虚拟水和生产的农作物产
品及动物产品中的虚拟水含量见表 1。2000 年共和盆地
城镇居民和农村居民人均年净消费的虚拟水分别为
878. 4、1 105. 6 m3 ,该区全年消费的虚拟水数量和实际生
产产品中的虚拟水含量分别为19 633. 61 ×104 、33 073. 57
×104 m3 ,是共和盆地水资源统计利用量[12] (实体水)
21 907. 5 ×104 m3的 0. 9 和 1. 5 倍多。
表 1 　2000 年共和盆地生产和城乡居民消费的虚拟水含量
产品
项目
单位产品虚
拟水含量7) Π
(m3·kg - 1)
消费数量Π
(kg·人 - 1·a - 1)
产品消费虚拟
水含量Π(m3·人 - 1·a - 1)
(1) 6) (2) 6) (1) 6) (2) 6)
虚拟水消
费总计5) ×104Πm3 实际产量Πt 生产产品虚拟水含量×104Πm3
粮食 　　2. 63 (1. 84) 1) 　99. 18 　258. 00 　　260. 84 678. 54 10 381. 47 16 720 3 076. 48
食用植物油3) 6. 194 10. 34 10. 20 64. 05 63. 18 1 204. 96 9 686 2 279. 81
鲜菜 0. 135 100. 23 40. 50 13. 53 5. 47 152. 17 1 018 13. 74
猪肉 3. 561 12. 96 8. 80 46. 15 31. 34 683. 89 1 196 425. 90
牛肉 19. 989 3. 46 5. 00 69. 16 99. 95 1 713. 42 3 494 6 984. 16
羊肉 18. 005 9. 90 6. 80 178. 25 122. 43 2 659. 62 9 709 17 481. 05
家禽 3. 111 4. 39 0. 50 13. 66 1. 56 102. 09 35 10. 89
鲜蛋 8. 651 8. 23 0. 80 71. 20 6. 92 516. 75 29 25. 09
鱼虾 5. 000 4. 74 0. 30 23. 70 1. 50 161. 57 1 000 500. 00
食糖 1. 805 1. 89 1. 20 3. 41 2. 17 48. 60 0 0. 00
烟草 (盒) 2) 5. 052 27. 70 12. 14 13. 99 6. 13 163. 59 0 0. 00
白酒 3. 288 5. 95 5. 00 1. 96 1. 64 33. 09 0 0. 00
啤酒 15. 000 1. 96 0. 68 29. 40 10. 20 308. 80 0 0. 00
饮料 1. 000 0. 82 0. 42 0. 82 0. 42 10. 37 1. 60 0. 16
鲜瓜 1. 376 39. 59 6. 70 54. 48 9. 21 446. 38 349 48. 02
鲜奶 2. 079 11. 62 20. 60 24. 16 42. 83 701. 37 10 716 2 227. 86
糕点 4. 157 1. 20 0. 10 4. 99 0. 42 35. 31 1 0. 42
棉布Πm4) 9. 776 0. 24 1. 11 4. 69 21. 70 310. 16 0 0. 00
合计 878. 43 1 105. 61 19 633. 61 33 073. 57
　　注 :1)括号内为原粮虚拟水含量 ,括弧外为净粮食虚拟水含量 ,单位质量原粮产出净粮食比为 0. 7 ;2)每包卷烟折算成烟叶 0. 1 kg ,实际生产
产量为烟叶产量 ;3)油料产出植物油折算系数是 0. 38 ;4) 1 m 棉布折算成棉花纤维 2 kg ;5) 2000 年共和盆地城镇人口为 59 948 人 ,农村居民人口
为 129 952 人 ;6) (1)为城镇居民 , (2)为农村居民
844 林 　业 　科 　学 　研 　究 第 18 卷
生产产品的虚拟水含量大于实际所消费的虚
拟水数量 ,从表 1 可以看出 : (1) 共和盆地农牧业生
产结构以畜牧业为主导产业 ,粮食不能自给 ,粮食
消费虚拟水的总量是粮食生产虚拟水含量的 3. 4
倍 ; (2) 粮食的虚拟水总量计算中包含了土壤水 ,
这部分虚拟水量未统计在实体水资源利用量中 ,这
与共和盆地粮食生产主要以旱地为主 ,主要消耗土
壤水的实际情况也相符 ,因此生产产品虚拟水含量
高于实体水资源利用量 ; (3) 从动物产品的虚拟水
计算来看 ,动物产品有储水功能 ,牛羊肉类动物产
品消费的虚拟水总量和实际产品虚拟水含量分别
为 4 373 ×104 、24 465 ×104 m3 ,分别占各自水总量
的 22. 2 % 、74. 0 % ,共和盆地畜牧业以自然放牧为
主 ,动物产品的虚拟水含量包含了土壤水 ,未统计
在实体水资源利用量中 ; (4) 生产产品中有部分虚
拟水以贸易的形式输入和输出 ,由于缺乏地区贸易
数据 ,没有考虑。
共和盆地 2000 年生产产品中含 33 073. 57 ×104
m
3 虚拟水 ,城乡居民消费 19 633. 61 ×104 m3 的虚拟
水资源 ,这部分虚拟水资源是可以通过贸易流通的。
在社会人口不断增长和经济规模不断扩大的流域或
地区尺度上 ,解决水资源短缺问题已经不仅限于本
地实体水资源的利用 ,随着经济合作加深 ,农产品贸
易将成为缓解区域水资源短缺的新途径。
3 　荒漠化防治的虚拟水应用
311 　荒漠化地区粮食安全
共和盆地是中国自然生态脆弱区 ,也是荒漠化
发展严重地区[13 ] 。共和盆地水资源短缺 ,加之不合
理开发 ,内陆河流域水资源开发利用率达 48 % ,下
游断流 ,尾闾湖干涸 ,是环境恶化的主因。虚拟水
战略通过水2粮食2贸易体现 ,通过进口虚拟水 (粮
食) 来缓解区域水资源供需压力。中国总体粮食
安全有保障 ,由于生产条件和效率差异 ,区域粮食
供需没有必要自给。2002 年青海省粮食总产 9. 6
亿 kg ,2003 年粮食消费总需求为 19. 15 亿 kg ,产需
缺口为 9. 55 亿 kg[14 ] ,要从省外调入 ,相当于调入水
资源 17. 6 亿 m3 ,占实体水资源使用量的 65 %。对
省外粮食的依赖程度已由 20 世纪 90 年代的 20 %
提高到现在的 50 %。依据现行退耕还林补助政策
测算 , 2004 —2010 年全省退耕补助粮累计供应量
将达 35 亿 kg ,等于调入水资源 64. 4 亿 m3 。青海省
粮食需求呈增长趋势 ,虚拟水贸易对缓解区域水资
源压力发挥了作用。
312 　增加荒漠化地区的经济实力
湿润地区生产单位产品所需要的水资源数量比
干旱地区少 ,水资源利用的负外部性小 ,提供水密集
型产品给干旱区 ,节约干旱区实体水资源。虚拟水
贸易能有效配置和利用区域水资源。
共和盆地气候干旱 ,考虑工农业经济效益差额 ,
概算共和盆地虚拟水战略效益 ,如从外地调入盆地
城镇居民消费粮食的 50 % ,节约下来的水资源用于
发展工业或其他效益高的行业 ,共和盆地 GDP 总量
可增加 13. 4 %以上 (表 2) 。因此 ,采用虚拟水战略 ,
将有限的水资源投入生产效益高的工业和优势行业
的发展 ,可增强区域经济能力和财政支付能力 ;同时
减少居民对本区粮食的需求 ,有利于缓解区域的水
资源紧缺压力和生态环境压力 ,为荒漠化防治提供
条件 ,实现区域生态经济系统可持续发展。
表 2 　2000 年青海共和盆地虚拟水不同模式效益测算
虚拟水模式
节约虚拟水Π( ×104 m3) 效益概算
模式 A :进口粮食生产总量的全
部 ,并将节约下来的水
资源用于工业生产
3 076. 48
净 增 效 益 为
53 203 万元 , 国
内生产总值增
加 53. 6 %
模式 B :进口城镇居民消费粮食
总量的 1Π2 ,并将节约下
来的水资源用于工业生
产
781. 85
净 增 效 益 为
13 300 万元 , 国
内生产总值增
加 13. 4 %
模式 C:进口粮食消费总量的全
部 ,并将节约下来的水
资源用于工业生产
1 563. 7
净 增 效 益 为
26 600 万元 , 国
内生产总值增
加 26. 7 %
　　注 : GDP 增加比例为进口粮食节水所增加的效益与 2000 年 GDP
的比率 ,增加效益部分的计算方法为将“进口”粮食节约的水
资源用于工业生产所产生的效益减“进口”粮食成本和放弃
该部分农业用水的农业增加值。
313 　改善荒漠化地区生产结构和消费模式
过度放牧和开垦是共和盆地荒漠化的原因。从
共和盆地虚拟水的实证分析来看 ,牛羊肉生产对水
资源系统的影响最大 ,每年牛羊肉生产相当于24 456
×104 m3 虚拟水 ,而每年牛羊肉消费只有 4 373 ×
104 m3 ;其次是粮食消费 ,每年的消费总量相当于消
费了 10 381 ×104 m3 的虚拟水 ,而每年粮食生产只有
相当于 3 076 ×104 m3 虚拟水。农牧业生产和消费结
构性的差异就是通过虚拟水来平衡的 (图 3) 。
944第 4 期 王学全等 :青海共和盆地虚拟水消费及其在荒漠化防治中的应用
图 3 　共和盆地虚拟水互补和转移
314 　荒漠化防治工程
退耕还林 (草) 工程是荒漠化防治的重要措施。
利用粮食库存较多的有利条件 ,对退耕还林 (草) 地
区农民给予了一定的钱粮补贴 ,是虚拟水在荒漠化
防治中的应用。退实体水给林 (草) ,战略储备生态
用水 ;共和盆地经济实力弱 ,实施虚拟水战略有一定
困难 ,利用国家粮食补贴政策 ,促进区域经济结构战
略性调整 ,培育自身实施虚拟水战略的经济实力。
4 　结语
共和盆地是荒漠化严重发展地区。共和盆地经
济结构以畜牧业为主 ,在财力相对薄弱的条件下 ,生
产和消费的虚拟水平衡主要依靠农业和畜牧业互补
关系来实现 ,即以一定数量的畜产品形式的虚拟水
余额来弥补粮食消费形式的虚拟水不足。
共和盆地农牧业以自然经济为主 ,旱作农业是
主体 ,灌溉耕地少 ,畜牧业生产以放牧业为主 ,天然
草场是牲畜饲料的主要来源。从虚拟水概念出发 ,
一方面农牧业最大限度地利用了降水资源 ,农牧业
产品中包含了大量的天然水资源 ;另一方面由于过
渡放牧 ,草原植被受到严重破坏 ,载畜量下降 ,处于
不可持续状态 ;农业的旱作垦耕土地 ,在共和盆地干
旱气候条件下 ,极易导致土地沙化。农牧业的粗放
经营是共和盆地荒漠化的主要原因 ,农牧业产品中
包含生态用水 ,农牧业生产挤占生态用水。
共和盆地农业发展方向是灌溉农业。提高耕地
灌溉率 ,应当作为降低共和盆地生态压力的重要指
数。完善灌溉渠系 ,改善引水输水的工程设施 ,减少
蒸发渗漏损失 ,提高水利用效率。改变畜牧业增长
方式 ,减轻天然草场载畜压力。通过饲草料基地建
设 ,改善牧区生产生活条件 ,提高牧业生产力水平和
抗灾能力 ,使草原畜牧业从靠天养畜向舍饲、集约化
方向发展。提高畜产品商品率和附加值 ,增强区域
经济实力 ,为完成虚拟水贸易提供保障。
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