《Journal of Cleaner Production》：Unsustainable virtual water trade amplifies global inequalities in nutrient distribution and cascading nutrition risks
编辑推荐：
•全球食品贸易加剧了水资源与营养素之间的不匹配。•水资源匮乏的国家主导了虚拟水的出口。•贸易提高了效率，但牺牲了区域的可持续性。•生产减少威胁到脆弱国家的营养状况。•以效率为导向的贸易加深了公平与可持续性之间的矛盾。引言人们越来越认识到淡水短缺对食品生产和贸易构成了系统性风险（M
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全球食品贸易加剧了水资源与营养素之间的不匹配。
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水资源匮乏的国家主导了虚拟水的出口。
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贸易提高了效率，但牺牲了区域的可持续性。
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生产减少威胁到脆弱国家的营养状况。
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以效率为导向的贸易加深了公平与可持续性之间的矛盾。
引言
人们越来越认识到淡水短缺对食品生产和贸易构成了系统性风险（Mekonnen等人，2024年）。全球大约有三分之二的人口每年至少有一个月份面临严重的水资源短缺（Mekonnen和Hoekstra，2016年），而水危机仍然是全球主要风险之一（世界经济论坛，2021年）。农业占全球淡水取用量的大约70%，而全球约40%的食品生产来自灌溉土地（粮农组织，2021年）。预计到2050年，全球水需求将比2000年增加55%（Beltran-Pe?a等人，2020年），食品需求将比2012年增加30%-62%（粮农组织，2021年）。这些趋势引发了关于如何通过食品贸易分配有限的水资源以及谁应该承担由此带来的水资源短缺负担的核心问题（Gu等人，2024年）。
由于水资源分布不均，食品贸易使进口国能够利用其他生产地区消耗的水资源来满足部分需求。D'Odorico和Rulli（2013年）将虚拟水贸易认定为一个重要机制，通过这一机制，水资源有限的地区可以获得使用外部水资源生产的食品。Liu等人（2019年）研究了证据，表明食品贸易通常可以通过水生产率的差异来实现全球范围内的水资源节约，但他们也指出，这种体积上的节约并不一定能够缓解水资源最严重的地区的短缺问题。Shi等人（2025年）得出了类似结论，表明尽管有52%的个别贸易环节加剧了水资源压力，但国际作物贸易总体上减少了全球的水资源压力。
这些好处伴随着重大的环境和分配成本。Dalin等人（2017年）估计，用于灌溉的不可再生地下水中有11%与国际贸易有关，其中巴基斯坦、美国和印度占了这一总量的三分之二。Rosa等人（2019年）发现，15%的不可持续的灌溉用水被出口，其中棉花、甘蔗、水果和蔬菜占大部分转移用水。Mekonnen和Hoekstra（2020年）报告称，43%的国际蓝色虚拟水流动起源于那些违反环境流量要求的地方。Vallino等人（2021年）从公平角度进行了补充分析，表明39%的虚拟水量从水资源总体和经济上都更为匮乏的国家流向了水资源较为充足的目的地。然而，这些研究并未确定同样面临水资源压力的出口国是否也为营养摄入受限的进口国提供了微量营养素。
全球食品贸易还通过在不同地区之间调动食品和营养素来影响营养素的可用性。Dithmer和Abdulai（2017年）发现，更大的贸易开放性与更高的膳食能量供应和膳食多样性相关，表明食品贸易具有广泛的食品安全效益。Wood等人（2018年）进一步指出，国际贸易对于某些贫困国家的营养摄入至关重要，并可以显著增加能够满足营养需求的人口数量。然而，这些好处分配并不均匀。Geyik等人（2021年）发现，在大多数低收入和较低中等收入国家，贸易并未显著改善营养素的充足性，而这些国家合计占全球人口的约40%。在生产方面，Geyik等人（2020年）估计，超过10%的全球人口生活在能源生产不足的国家，高达60%的人口生活在微量营养素不足的国家。Silvestrini等人（2024年）随后表明，不同的营养素形成了不同的贸易网络，高收入和较高中等收入国家主导了大部分营养素交换。总的来说，这些研究表明，食品贸易可以在提高食品和营养素总体可及性的同时，造成营养素可用性的显著差异。然而，它们并未确定营养摄入受限的进口国是否依赖于在严重水资源短缺条件下生产的商品。
在这种背景下，本研究通过整合营养素和虚拟水流动来评估全球食品贸易的公平性、效率及其风险影响。首先，我们构建了营养素贸易和虚拟水贸易矩阵，并根据AWARE标准对国家进行分类，以评估其物理水资源短缺程度和营养生产充足性。其次，我们研究了水和营养素流动在这些梯度上的变化，并将实际观察到的用水情况与没有贸易的假想情况进行比较。第三，我们模拟了高风险出口国的生产冲击，以评估这些冲击如何通过贸易网络传播并影响营养素的可用性。综合这些分析，我们可以看到当前的食品贸易在提高水资源利用效率的同时，也在不同国家之间不均衡地分配了水资源短缺的负担和营养风险。
章节摘录
数据整合和来源追踪
2022年的食品生产和双边贸易数据被整合到一个主要产品等值的框架中。农作物和畜牧业生产数据来自FAOSTAT，水产品生产数据来自FishStatJ。双边贸易数据来自FAOSTAT，并通过UN Comtrade记录进行了补充。详细的数据来源和国家覆盖范围见补充数据集S1和S2。贸易项目被映射到主要产品组，然后进行了转换。
全球营养素-虚拟水网络中的公平性和风险的空间模式
全球食品贸易中嵌入的虚拟水在不同水资源短缺程度的国家之间分布不均。面临高或极端水资源短缺（HS/ES）的国家占了全球净虚拟水（VW）出口的92%，其中21.4%的净出口流向了水资源短缺程度较低或中等（LS/MS）的国家。相比之下，只有4.8%的HS/ES国家的VW进口来自LS/MS国家（图1a）。这种模式表明水资源……
主要发现和创新
全球食品贸易提高了整体水资源利用效率，同时将水资源短缺的负担和营养供应风险集中在某些国家。面临高或极端水资源短缺的国家占了全球净VW出口的92%，并供应了NIA国家接收到的84.2%的营养进口。在5%–20%的冲击情景下，NIA国家的营养素可用性下降了17.8%至35.1%，而HNA国家的营养素可用性仅下降了0.5%–2.9%。在最大冲击下，平均损失……
结论
本研究结合了经过来源调整的食品贸易、15种微量营养素的NCS、国家-作物AWARE因素和网络冲击模型，以识别全球食品贸易中的水资源短缺与营养供应之间的不匹配。与没有贸易的假想情况相比，贸易使全球蓝色水资源使用量减少了25.6%。然而，67.4%的虚拟稀缺水体流动被归类为不公平的，表明虽然实现了整体水资源节约，但出口国的水资源短缺负担仍然集中。
CRediT作者贡献声明
Jingjing Yin:概念化、正式分析、方法论、初稿撰写、审阅与编辑。Mingliang Liu:数据整理、正式分析、软件应用、可视化。Shenghui Cui:概念化、监督、审阅与编辑。Yuanchao Hu:正式分析、撰写、审阅与编辑。Alexandre Tuyishimire:数据整理、正式分析。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能会影响本文报告工作的财务利益或个人关系。
致谢
本项工作得到了中国国家自然科学基金 [批准编号42301334]的支持。
Jingjing Yin|Mingliang Liu|Shenghui Cui|Yuanchao Hu|Alexandre Tuyishimire
