中国农业用水取用与农业阶段增加值在家庭需求归属下的空间错配研究

《Water》：Spatial Mismatch Between Agricultural Water Withdrawal and Agricultural-Stage Value Added Attributed to Selected Household Demand in China

　　

摘要 家庭农业食品相关需求将消费省份与遥远生产地的农业用水取用联系起来，但取用量与农业阶段增加值可能具有不同的生产地理分布。利用中国2020年省级多区域投入产出（MRIO）表，研究人员将两项账户分别归属于农林牧渔业及食品和烟草加工业部门的农村与城镇家庭最终需求。该基于部门的代理指标并未涵盖全部家庭食品消费。增加值在农业生产阶段进行测度；Aqueduct基线水资源压力用于刻画生产地特征，但不纳入错配计算。31个省份中有13个省份的增加值份额减去用水份额之差为负值，其中新疆的负值最大（?11.55个百分点）。高及极高压力省份占全国负错配总量的65.95%，主要由新疆驱动；负差值亦出现在较低压力省份。在取水分配敏感性检验中，新疆仍保持最大负差值，尽管部分省份符号发生变化。该框架识别生产者—消费者关联，以便更细致地评估生产地水资源条件，同时将空间核算差异与生产效率低下或不公平交换区分开来。

中国农业用水取用与农业阶段增加值在家庭需求归属下的空间错配：一项基于省级多区域投入产出框架的研究解读

一、研究背景与问题提出

中国消费中心、农业生产与水资源分布呈现显著的空间不均衡。家庭在农业食品相关部门的最终需求可诱发消费省份之外的农业生产与用水取用，这种生产者—消费者分离在跨省尺度上尤为突出。既有研究虽已追踪农业食品需求对蓝水压力及省际膳食水转移的影响，并绘制了农业资源流动与生产—消费水账户，但多数研究在指标边界、核算范围与测度口径上存在差异，难以在同一需求归属框架下直接比较用水与经济效益的空间分布。此外，用水量与经济价值可能遵循不同的省级格局，而净流量、价值链及作物层面的测度所回答的问题不同于在农业生产阶段进行匹配比较所回答的问题。因此，亟需在一致的需求定义、用水测度与经济阶段边界下，考察农业用水取用与农业阶段增加值在归属于同一家庭需求时的空间分布及其差异。

二、研究内容与主要结论

研究人员利用中国2020年省级多区域投入产出（MRIO）表，覆盖31个省级区域和42个部门，将农林牧渔业（部门1）及食品和烟草加工业（部门6）的农村与城镇家庭最终需求作为选定的农业食品相关消费边界，通过Leontief逆矩阵将两项账户追溯至国内生产地，并在农业生产阶段测度增加值以保持与水账户的阶段对齐。基线水资源压力仅作为生产地的长期水文背景，不进入错配计算。研究得出以下主要结论：归属于选定家庭需求的国内农业用水取用总量为1905.49×10⁸ m³，农业阶段增加值为43132.38×10⁸ CNY；其中分别有52.81%和49.28%发生在消费省份之外。生产侧分布与消费侧分布呈现不同格局：新疆在农业用水取用生产侧总量中居首（约268×10⁸ m³），但其农业阶段增加值仅约1088×10⁸ CNY；四川、河南、山东则在农业阶段增加值生产侧总量中领先。31个省份中有13个省份的农业阶段增加值份额减去用水份额之差为负值，新疆以?11.55个百分点居首，黑龙江次之（?3.64个百分点）；正差值最大的省份为河南（+3.55）、山东（+3.06）和四川（+2.82）。高及极高基线水资源压力省份占全国负错配总量的65.95%，其中新疆单独贡献49.75%，且13个高压力省份中仅6个具有负差值；负差值亦出现在黑龙江、江西、广西、西藏和青海等较低压力省份。链接层面筛查在930个跨省定向归属对中识别出29个满足条件的生产者—消费者关联，其中16个以新疆为生产地。边界与稳健性检验显示，仅以部门1或仅以部门6作为最终需求边界时，省级份额差值的排序高度稳定（Spearman秩相关系数分别为0.9976和0.9952）；将农业阶段增加值替换为全链条增加值后，秩相关降至0.8835，且天津、上海和安徽的符号发生反转；取水分配敏感性检验中，新疆在所有124个情景下均保持最大负差值，但8个省份在至少一个情景中出现符号变化。

三、主要技术方法

研究采用省级多区域投入产出（MRIO）分析框架，基于2020年中国31省份42部门MRIO表（数据来源为CEADs），通过Leontief逆矩阵将选定家庭最终需求追溯至国内生产地。农业用水取用数据取自《中国水资源公报2020》表7，按省份归入部门1；农业阶段增加值取自同一MRIO表的价值账户，仅包括部门1产生的增加值。空间错配通过将两项账户分别按其全国归属总量归一化后比较省级生产侧份额差值来测度。基线水资源压力采用WRI Aqueduct 4.0中国省级基线数据（指标bws，权重Tot），将31个省份划分为五类压力等级。稳健性检验包括最终需求边界替代、经济核算边界扩展、水资源压力表征替代及取水分配敏感性测试。

四、研究结果

4.1 消费侧归属的农业用水取用与农业阶段增加值

归属于选定家庭需求的国内农业用水取用总量为1905.49×10⁸ m³，农业阶段增加值为43132.38×10⁸ CNY。江苏的消费归属取用总量最大（约187×10⁸ m³），广东和湖南次之；北京的非本地生产份额最高（约91%），而新疆最低（约9%）。全国层面，52.81%的归属取水与49.28%的农业阶段增加值发生在消费省份之外。城镇家庭需求归属的取水与增加值分别为1346.03×10⁸ m³和30492.97×10⁸ CNY，农村相应为559.46×10⁸ m³和12639.42×10⁸ CNY；城镇人均归属取水（149.52 m³）高于农村（109.72 m³），31个省份中26个省份呈现该方向。

4.2 生产侧分布的农业用水取用与农业阶段增加值

生产侧分布与消费侧不同：新疆的生产侧取水总量最大（约268×10⁸ m³），黑龙江和江苏次之；农业阶段增加值生产侧总量以四川居首（约3182×10⁸ CNY），河南、山东、广东、江苏和湖南随后。新疆的归属生产侧取水中约68.7%与其他省份的家庭需求相关，黑龙江相应比例为75.6%。

4.3 农业阶段增加值与农业用水取用之间的空间错配

将两项生产侧账户分别按其全国归属总量归一化后，13个省份的份额差值为负，18个省份为正。新疆的负差值最大（?11.55个百分点），其取水份额为14.07%而增加值份额仅2.52%；其基线取水系数为1524.38 m³/10⁴ CNY，为31省中位数的7.01倍。正差值最大的省份为河南（+3.55）、山东（+3.06）和四川（+2.82）。

4.4 空间错配的基线水资源压力背景

高及极高压力省份合计占全国归属取水的40.69%、农业阶段增加值的38.05%及负错配总量的65.95%，但仅6个省份具有负差值。压力等级层面的分布并非随压力升高单调变化：极高压力等级取水份额（28.3%）大于增加值份额（24.2%），而高压力等级则相反。链接筛查识别出29个符合条件的跨省归属对，合计218.12×10⁸ m³，占跨省归属取水的21.68%。

4.5 边界与稳健性分析

仅部门1或仅部门6作为最终需求边界时，省级份额差值排序高度稳定（Spearman秩相关分别为0.9976和0.9952），仅湖南在部门6边界下发生符号变化。将农业阶段增加值替换为全链条增加值后，秩相关降至0.8835，天津、上海和安徽符号反转。Aqueduct bws/Tot与bws/Irr分类将相同的13个省份归入高及极高压力组，仅青海从低—中等级变为低等级。取水分配敏感性测试中，23个省份在所有124个情景下保持符号不变，新疆在所有情景下保持最负差值，其有效强度需下降84.20%方可达零差值。

五、讨论与结论

讨论部分指出，家庭需求通过MRIO生产网络将消费省份与省外农业用水需求相连，北京的高非本地取水份额既反映其农业产出多来自外省，也反映外省生产的平均取水系数较高。农业用水取用与农业阶段增加值具有不同的生产侧分布，新疆的负错配源于其高取水系数与低增加值系数的组合，但该结果描述的是两项归属份额之间的关系，并不等同于生产效率低下或不公平交换。水资源压力背景为生产地提供了长期水文语境，但压力等级与份额差值之间无单调关联（Spearman相关为0.015），负差值亦出现在较低压力省份。研究建议省级水与农业部门可利用配对账户识别生产地与消费省份进行联合评估，但负差值本身不构成补偿义务或法律责任的依据。

研究结论部分确认：在选定部门边界下，1905.49×10⁸ m³农业取水与43132.38×10⁸ CNY农业阶段增加值归属于选定家庭需求，其中分别有52.81%和49.28%发生在消费省份之外。13个省份的份额差值为负，新疆以?11.55个百分点居首；高及极高压力省份占全国负错配总量的65.95%，但新疆对该总量影响显著且负差值亦出现在较低压力省份。取水分配检验中新疆保持最负差值，最终需求边界替代对省级格局影响甚微，而经济核算边界扩展则在三个省份改变符号。研究强调，负份额差值本身不确立生产低效、不公平交换或补偿义务，多年度与更细尺度数据是评估响应及检验格局持续性的必要条件。