中国水-能源-耕地纽带关系动态及其对双循环战略的启示

本研究针对中国水资源、能源与耕地资源间复杂关联机制不清的问题，构建了多部门多产品的水-碳-耕地纽带分析框架，通过环境扩展多区域投入产出模型揭示2007-2017年中国省级资源利用效率提升63.3%、40.6%和59.2%，省际联系强度减弱，为双循环战略下资源协同管理提供科学依据。

　　

随着经济快速发展和城镇化进程加速，中国面临着严峻的资源环境挑战。水资源短缺、碳排放激增和耕地退化等问题日益突出，严重制约着可持续发展目标的实现。尽管水、能源和耕地资源是人类生存发展的物质基础，但三者之间的动态关联机制至今尚不明确。特别是在中国提出"以国内大循环为主体、国内国际双循环相互促进"的新发展格局背景下，深入理解省级尺度上水-能源-耕地纽带关系的演变规律显得尤为重要。

以往的研究多局限于单一资源或双边关系分析，缺乏对水-碳-耕地多重纽带关系的综合考量。同时，由于多区域投入产出表（MRIO）数据获取的限制，动态时间序列分析较为罕见。为此，北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室的研究团队在《Sustainable Futures》发表了创新性研究成果，首次构建了能够同时评估资源利用效率和省际连接强度的水-碳-耕地纽带分析框架。

研究团队采用了环境扩展多区域投入产出（EE-MRIO）模型作为核心技术方法，整合了2007和2017年中国30个省级行政区的投入产出数据、水资源消耗数据、碳排放数据和耕地利用数据。通过计算虚拟水消耗、隐含碳排放和虚拟耕地使用的直接系数、间接系数和总系数，建立了包含资源利用效率评估和省际连接强度分析的双维框架。该模型能够追踪资源在省际间的流动路径，量化每个省份单位经济产出的资源消耗强度，并揭示各省份在水-碳-耕地网络中的拉动效应。

研究结果从资源转移、利用效率和拉动能力三个维度揭示了水-碳-耕地纽带的动态特征。

在资源转移方面，2017年中国虚拟水转移总量达8.83×10¹⁰ m³，华北、西南和华中地区为净输入区，其中广东、河南和北京的净输入量均超过6×10⁹ m³。东北、西北、华东和华南为净输出区，广西、新疆和黑龙江的净输出量均超过1×10¹⁰ m³。隐含碳转移总量为1.43×10⁹吨，华南、华中和西南地区为净输入区，广东、北京和河南的净输入量超过9.36×10⁷吨。虚拟耕地转移总量为2.93×10⁷公顷，华东、华南、华北和华中为净输入区，广东、江苏和上海的净输入量超过2.51×10⁶公顷。

在利用效率方面，2017年30个省的平均直接、间接和总水资源消耗系数分别为3.71×10^-3 m³/元、4.32×10^-3 m³/元和8.03×10^-3 m³/元。新疆、黑龙江和甘肃的水资源利用效率最低，而山东、北京和天津的效率最高。碳排放系数显示，宁夏、内蒙古和山西的能源利用效率最低，北京、广东和上海的效率最高。耕地利用系数表明，黑龙江、甘肃和内蒙古的耕地利用效率最低，福建、上海和广东的效率最高。与2007年相比，所有省份的三类资源总系数均呈现下降趋势，但低效率省份的格局保持相对稳定。

在拉动能力方面，2017年各省份的平均水、碳和耕地拉动系数分别为1.82、1.67和3.57。天津的水拉动系数最高（6.11），北京的碳拉动系数最高（5.38），上海的耕地拉动系数最高（26.12）。与2007年相比，水、碳和耕地拉动系数分别下降了22.8%、14.8%和7.0%，表明省际资源连接强度整体减弱。

基于资源利用效率和省际连接强度的双维分析，研究识别出不同类型的省份集群。新疆、宁夏、青海、甘肃、内蒙古和黑龙江属于高水耗-高碳排放-高耕地利用的"三高"省份，其资源利用效率低于全国平均水平。北京、天津、上海和浙江则具有强水-碳-耕地连接特征，其拉动系数显著高于全国平均值。

研究结论表明，2007-2017年间中国水资源、碳排放和耕地利用的效率显著提升，总系数分别下降了63.9%、42.1%和59.9%。然而，省际资源连接强度呈现减弱趋势，资源利用效率的省际差异逐渐扩大。这一发现为双循环战略的实施提供了重要启示：高效率强连接的省份（如北京、上海）应发挥技术溢出和辐射带动作用，帮助低效率弱连接的省份（如新疆、甘肃）提升资源利用效率；同时需要加强省份间的经济合作，促进资源在区域间的优化配置。

该研究构建的评估框架不仅适用于中国省级尺度，还可推广到城市、国家乃至全球尺度的食物-能源-水（FEW）纽带关系研究，为同时实现零饥饿、清洁饮水和卫生设施、经济适用的清洁能源以及负责任消费和生产等多重可持续发展目标（SDGs 2、6、7、12）提供了重要工具。研究成果对促进区域循环经济发展、制定差异化资源管理政策具有重要指导意义，为全球类似地区的资源协同管理提供了可借鉴的分析范式。