中国蔬菜跨省流通对虚拟水-土地资源的影响机制与可持续性研究

《Frontiers in Sustainable Food Systems》：The interprovincial circulation of vegetables in China and its impact on virtual water and virtual land resources

本文基于CHINAGRO模型和线性优化方法，模拟了2020-2022年中国省际蔬菜流通格局，并引入虚拟水（Virtual Water）和虚拟土地（Virtual Land）概念量化其资源效应。研究发现：蔬菜流通量占全国产量27.43%，隐含水资源消耗占比19.66%，土地资源占比18.76%。虽然流通缓解了土地资源错配，却导致水资源利用效率下降。研究为区域农产品规划与水-土地资源协同管理提供了重要理论依据。

　　

引言：蔬菜供需格局与资源挑战

作为城乡居民重要的非主食农产品，中国蔬菜种植面积占作物总面积的13%以上，产量全球占比约60%。然而，水资源与耕地资源的空间错配问题日益突出——中国人均水资源量仅2340立方米（不足世界均值1/4），人均耕地1.37亩（不足全球均值1/3）。蔬菜生产作为典型资源密集型产业，其灌溉用水量是粮食作物的2.9倍，如何通过省际流通优化虚拟水-土地资源配置成为保障蔬菜供给安全的关键。

研究方法：多维度量化模型构建

研究基于CHINAGRO模型消费者效用最大化原理，以运输成本最小化为目标函数，构建线性优化模型模拟31个省区的蔬菜流通网络。采用FAO推荐的Penman-Monteith公式计算作物需水量（ET₀），结合作物系数（K_C）测算虚拟水含量（SWD=CWR/CY）。虚拟土地核算通过单位面积产量（LS_j=P_j/S_j）实现，最终建立虚拟资源流动方程（WFTD=SWD×x_ij，VLTS=x_ij/LS_j）。

蔬菜流通格局：区域化与规模化特征

2020-2022年全国蔬菜产量达7.49-7.99亿吨，但超过半数省份存在供给缺口。山东（8480万吨）、河南等华北产区成为核心输出地，广东（缺口2260万吨）、北京（自给率9.91%）等为主要输入端。流通呈现明显邻近导向特性，如河北-辽宁（1460万吨）、贵州-广东（1130万吨）等主要流向占总运量90.35%。敏感性分析表明，尽管损耗率（±10%）和作物系数波动会影响绝对量估算，但流通网络结构保持稳定。

虚拟资源流动：效率悖论与空间重构

省际蔬菜流通引发414亿立方米虚拟水（占生产端消耗19.66%）和402万公顷虚拟土地（18.76%）的跨区域转移。华北平原等高效率产区（山东单产41.0吨/公顷）向低效率地区输送蔬菜时，虽然节约了695万公顷土地资源（相当于全国蔬菜生产用地29.42%），却导致82.5亿立方米水资源浪费（占总消耗3.64%）。典型案例如贵州向广东的蔬菜流通，因喀斯特地貌导致的零散种植模式，其水资源消耗系数是河北的3.68倍。

政策启示：多目标协同治理路径

研究揭示当前流通模式更受经济逻辑驱动，亟需建立水-土地资源协同管理机制。建议通过Copula模型评估产区资源联合风险，利用耦合协调重力模型（CCGM）优化省际流通网络。重点提升山东、河南等核心产区的灌溉效率（如滴灌技术推广），同时引导贵州等资源低效区发展适度规模经营，实现“有效市场”与“有为政府”的良性互动。

结论与展望

中国蔬菜流通通过空间再分配缓解了土地压力，但加剧了水资源消耗强度。未来研究需细化蔬菜品类与区域参数，结合水-能源-食物-土地关联框架（Water-Energy-Food-Land Nexus），构建多目标动态优化模型，为农业食品系统可持续转型提供更精准的决策支持。