中国水资源利用与经济发展的匹配性研究:基于农业虚拟水量与水质足迹的测算

来源 :西北农林科技大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:mir80
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水资源利用效率与经济发展的匹配性研究一直是经济可持续发展和水资源安全战略的基础课题之一。20世纪60年代以来,经济社会发展对水资源环境造成的压力日益增大,受其约束越来越明显。可持续发展理念应运而生,得到全球各个国家和地区认可。近年来,水资源的消耗量随着人口的增加不断上升,污水排放也有明显的增加,不仅水资源消耗量与经济发展的匹配性对经济的可持续发展和水资源的可持续利用有着非常重要的意义,污水排放量与经济发展的匹配性同样需要给予重视。科学合理的评价水资源利用效率是制定合适的提高水资源利用与社会经济匹配性的政策设计的前提条件。由于水资源利用和经济发展皆是动态的系统,受不同区域之间的关系活动及环境交互的影响,也在政策的影响下有着不同的表现。除了上述的因素以外,我国也有着自身固有的发展问题,不同区域的水资源存量先天不均,在后期的经济发展过程中亦存在不均衡的使用。因此,基于水量水质对我国水资源利用与经济发展的匹配性研究迫在眉睫。目前来看,首先是现有研究对于水资源量的测度不够精确,基于虚拟水来测度的农业水资源消耗量和总水资源消耗量为本文提供了更为精确的水资源数据;第二,现行的水资源评价方法过于关注用水量,而忽略了污水排放对水资源利用效率的影响;第三,现有研究对多关注某一省市,缺少对匹配性现状全局和局部空间自相关的探究;第四,现有研究主要集中于对水资源与经济发展的单方面匹配性研究,很少对匹配性从贡献率、协调性和解耦性三方面进行时空双维度研究。综合上述分析,本文研究的核心问题确定为:基于虚拟水足迹的核算,研究1987‐2017年我国31省(市、自治区)水资源利用与经济发展的匹配性。主要围绕以下的五个方面来进一步开展实证研究:(1)我国31个省市的水资源发展现状是怎样的?不同省市近30年的用水情况(农业用水、工业用水、生活用水和生态用水)和污水排放情况(农业污水、工业污水和生活污水)是如何变化的?(2)水资源对各省及地区经济发展的“拖拽”程度?农业水资源消耗与农业经济又是怎样的作用关系?(3)31个省市的水资源利用与其经济发展在不同时间阶段的关系是“相互连接”还是“相互脱钩”?农业污水的排放是否与农业经济发展依然紧密“连接”?以及总水量、水质和农业水量、水质的空间自相关情况?(4)近30年间,各省市的水资源利用与该地区的经济发展程度之间的耦合协调情况达到何种程度?单位水足迹经济效益、水量足迹匮乏度以及水量足迹自用率的时空变动规律是怎样的?(5)设计怎样的政策才能最大限度地使得水资源利用与经济发展实现可持续的绿色发展?综上,本文测算了近30年31省的农畜产品虚拟水、进出口水足迹、水量足迹、水质足迹、实际GDP、全社会固定资本存量、单位水足迹经济效益、水量足迹匮乏度和自用率等变量。再基于面板数据,运用尾效、脱钩模型和耦合协调模型及空间自相关模型对水资源利用与经济发展的匹配性进行全方位分析。本文的具体研究内容和结论总结如下:第一,通过对现有研究文献的细致梳理,总结了有关虚拟水战略、水资源利用效率与经济发展匹配性评价的研究成果和研究方法。同时,通过进一步的对虚拟水足迹概念、虚拟水足迹理论框架及其理论基础的详细解读,本文构建了评价水资源利用与经济发展匹配性的技术路线、模型方法及研究框架。第二,基于FAO提供的虚拟水足迹模型,更加全面更加准确的结合降雨、灌溉、植物根系吸收等生长全过程耗水对1987-2017年中国31省市的包括粮食在内的17种主要种植作物耗水进行测算,并结合饲养、清洁、加工等养殖全过程耗水对6种畜产品的耗水进行测算,同时基于COD及TN的稀释排放标准对农业、生产和生活污水排放量进行测算。通过对近30年我国我国31省市(地区)农业虚拟水足迹、总(农业)水量足迹、总(农业)水质足迹的测算得出:我国粮食种植耗水量占农业生产耗水量的比例从1987年的53.99%不断下降到2017年的32.73%,畜产品耗水量则从1987年的26.59%不断上升到2017年的54.07%,这一点从侧面反映出我国的“粮食恩格尔系数”正在不断的下降,即用于主粮消费的用水占农业总用水的比例不断下降,说明我国近30年社会经济高效发展,人们对于食物的消费已经从30年前的只关注是否能够满足温饱的“吃得饱”阶段,不断迈向肉类、蛋奶、水果等种类占比更多的“吃得好”阶段。从1987年到2017年间,我国的人均总水量足迹增长量为665.13立方米/人(年均增长率为2.19%)。同时,我国总污水足迹增长量为762.62亿立方米,其中,农业污水足迹增长量为419.64亿立方米,占总污水足迹的55.03%,远高于工业污水足迹和生活污水足迹,表明农业污水足迹增长严重,急需控制。第三,通过实证分析我国31省市(地区)水资源利用对经济发展的尾效及时空差异得出:水资源对各地区经济增长都有一定的制约作用,由于水资源尾效的“拖拽”,四大区域经济增速年均分别下降0.23%(东部)、0.07%(西部)、0.43%(中部)和0.09%(东北)。同时,在劳动力增长较快的省份,水资源对经济增长的影响较大(如福建、天津等);在劳动力增长率较低的省份,水资源对经济增长的拖累主要受该地区资本存量的影响;在资本存量增长较快的省份(如浙江、广西),水资源对经济增长的拖累作用很大;在资本存量增长较低的省份(如四川、贵州等),水资源对经济增长的拖累作用较小。从各地区整体情况来看:(1)东部地区经济增长速度和固定资本积累速度是近30年来最快的(分别为16.81%和15.04%)。近30年,水资源对东部地区经济增长的尾效作用呈现出“阻‐促‐阻‐促‐阻”的动态特征,并逐渐趋近于零,表明东部地区经济增长对水资源的依赖程度逐渐降低;(2)西部地区水资源对经济增长的尾效作用变化趋势为“阻‐促‐阻‐促‐阻”。我国实施西部大开发战略加速了西部地区的经济增长,同时,也引来了部分劳动力回流,劳动力的回流带动生产生活对水资源的需求,由此进一步导致西部地区人均水资源的短缺,水资源对经济增长的“尾效”变大;(3)中部地区经济增长主要与资本积累有关,各时期中部地区用水量增速均高于我国其他地区,水资源一直制约着河南、湖南和山西等农业大省的经济增长,故水资源对中部地区经济增长具有持续的拖累作用;(4)1987‐2007年,东北地区的油田和煤矿开采为该地区的主要经济增长举措。2010年以来,国家逐步控制东北地区小煤矿发展,取缔部分小煤矿,改造东北地区产业,冰雪旅游快速发展。因此,2012‐2017年东北地区水资源对经济增长的“尾效”有所减弱。第四,通过实证分析我国31省市水资源利用与经济发展的脱钩程度及时空差异得出:(1)1988‐2017年东部地区农业经济发展与农业用水量之间的脱钩程度由8转向更高的10,农业水资源消耗与农业经济表现出强烈的脱钩。中部地区、西部地区和东北地区,在近30间的农业经济发展与农业水资源消耗先后经历了相对负脱钩转为相对脱钩的阶段;(2)我国农业经济发展与农业污水排放量之间的脱钩关系在近30年间经历了:相对负脱钩阶段、相对脱钩阶段和绝对脱钩阶段。2017年,除上海、北京、青海、内蒙古、陕西、新疆、山西和辽宁以外,我国其余省份均达到扩张强绝对脱钩,即在农业经济增长的同时农业污水排放量在不断地减少,农业开始逐步进入绿色发展阶段;(3)我国的整体经济发展与总用水量之间的脱钩关系经历了相对脱钩阶段、相对脱钩转绝对脱钩的阶段,最终达到绝对脱钩的阶段。2017年,除上海、西藏、新疆、宁夏和黑龙江以外,我国其余省份均达到相对脱钩;(4)整体经济发展与污水排放总量之间的脱钩关系经历了相对负脱钩、相对脱钩和绝对脱钩。2017年,除河北、陕西和青海以外,其余省份均达到扩张强绝对脱钩,说明这些省份在经济快速增长的同时,污水排放量也在不断减少;(5)空间自相关分析得出,水量足迹呈现明显的自相关,且形成了较弱LISA空间聚集类型,水质足迹则无明显的自相关,说明我国水资源利用与污水排放均未形成严重的空间聚集现象。第五,通过实证分析我国31省市水资源利用与经济发展的耦合协调性及时空差异得出:(1)水资源利用效率与经济发展两大系统的综合发展能力不断提高,二者之间相互适应、共同发展的耦合协调性也在逐渐增强,但是,两个系统之间的耦合协调等级在近30年间并没有发生明显的跃迁。1987‐2017年,四大区域的耦合协调性呈东部>西部>中部>东北的态势;(2)除海南以外,东部地区其他省份水资源利用效率与经济发展耦合协调度基本保持在0.6以上,以初级耦合协调和良好耦合协调为主;(3)西部地区,仅西藏的水资源利用效率与经济发展耦合协调度自2004年开始逐步达到良好耦合协调,其余各省近30年基本处于勉强耦合协调和初级耦合协调的交替变化区间,无明显改善;(4)中部地区各省份的协调度一直处于初级耦合协调区间,各地区的水资源利用效率与经济发展的耦合协调性虽然总体上在改善,但无明显跃迁,离理想协调有很大差距;(5)实证结果显示,东北三省的水资源利用效率与经济发展的耦合协调度在近30年间一直不断下降,水资源与经济发展的关系日渐紧张;(6)耦合协调度显示出显著的全局自相关和局部自相关,形成了局部聚集的H‐H、H‐L、L‐H、L‐L型LISA空间聚集类型,东部地区的省份耦合程度较高且差异小(H‐H);中部地区和东北地区空间差异较大(H‐L和L‐H);西部地区则大部分地区为耦合度较小的省份,且周围省份也属于耦合度低的状态(L‐L)。最后,本文在对我国1987‐2017年31省市总(农业)虚拟水量足迹和总(农业)水质足迹的核算的基础上,分析了我国各省市地区的水资源利用与经济发展匹配性(尾效、脱钩及协调)的时空变化,并得出以下政策建议:(1)优化区域产业结构及经济布局;(2)加强对水资源的开发利用;(3)深化水价改革;(4)改变节水思维建立节水型社会;(5)大力加强农业领域节水工作。
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