第一章 导论
一 研究背景
水资源作为人类生存发展与生活活动的重要物质基础，对生产的发展和社会的进步起到了至关重要的作用，尤其是在我国的农业生产中发挥着不可替代的资源依赖作用。根据《中国环境统计年鉴》数据统计，2012年我国农业用水量达到了3902.5亿立方米，占到全国用水总量的63.65%，而生态环境补水用量仅为108.3亿立方米，占全国用水总量的1.77%。在发展的过程中，一方面，人类对水资源数量和质量的要求越来越高，但自然界能够为人类提供的可利用的水资源是有限的；另一方面，水资源时空分布的不均匀性加剧了水资源供需矛盾的尖锐性。因此，世界上大部分国家和地区都面临着水资源应该如何优化配置和有效利用的难题，即通过对水资源的合理分配和利用，使其既能够满足社会和经济发展的需要，又能够满足生态环境对水资源的需求。
（一）粮食作物虚拟水贸易概况
已有研究中，为了解决水资源短缺和合理有效配置水资源的问题，各国学者尝试着从不同的视角去寻求有效的解决途径。1993年，英国的Allan教授创新性地提出了“虚拟水”的概念，表征产品和服务在生产过程中消耗的水资源量，它以“无形”的形式寄存在商品或服务中。因此，虚拟水也被称作“嵌入水”或“外生水”。虚拟水贸易则是指贫水国家（地区）通过进口丰水国家（地区）的水密集型产品（如粮食作物）来保证本国（地区）水资源安全的一种商品战略。例如，1千克小麦的贸易相当于1—2吨虚拟水的贸易，1千克牛肉的贸易相当于背后的16吨虚拟水的贸易（Rinaudo et al. ,1997）。虚拟水贸易概念的提出，为水资源匮乏的国家和地区提供了一个全新的视角来解决水资源短缺和有效配置的问题，也为后人在水资源管理和粮食安全之间的研究奠定了基础。随着环境问题和粮食安全问题的区域化、全球化的不断加深，贸易与环境已经成为一个新兴的交叉研究领域。研究粮食作物区域贸易与水资源配置问题，对于提升我国国内水资源配置效率具有重要价值。
粮食既是公众生活消费的必需品，又是一个国家经济发展和社会稳定的前提保证。国家统计局统计数据显示，2015年我国粮食总产量达到了62143.5万吨（12428.7亿斤），比2014年增加了1440.8万吨（288.2亿斤），增长了2.4%，我国粮食产量实现了“十二连增”。粮食产量持续地增加在一定程度上保证了我国的粮食自给率，但也在一定程度上付出了生态成本的代价。粮食生产是一个对农业自然资源高度依赖的过程，尤其是对水资源的依赖性较强，是其他资源无法替代的。因此，粮食作物的贸易也是水资源的贸易，是水资源在地区之间的流动。因此，不同的国家（地区）应该针对本地的水资源禀赋条件的不同，制定相应的粮食作物虚拟水贸易政策，以在确保粮食安全的基础上，实现国家（地区）水资源的优化配置。
（二）水资源非市场价值概述
从价值量的角度来考虑，水资源既是自然资源的综合体，也是人类社会、经济、文化的载体，在航运、饮用水供应、农业灌溉、渔业、生物多样性保护和户外休闲等方面具有巨大的潜力（姜鲁光等，2006）。生态系统服务是指人类直接或者间接地从生态系统的功能当中获得的各种收益（Costanza et al. , 1997）。根据生态系统与生物多样性经济学（TEEB, 2010），可以将水生态系统服务分为以下四个方面的内容。
（1）水生态系统产品服务。水生态系统能为人类提供生活和生产的原材料及能量，这包括提供生活的饮用水源和工农业生产的水源、水中可供食用的鱼类等食物、具有药用价值的资源等。
（2）水生态系统调节服务。水生态系统能够调节区域气候和空气质量、涵养水源、防止水土流失、控制极端灾害事件和疾病的发生等。
（3）水生态系统支持服务。水生态系统能够为野生动植物提供生存的栖息地，并维持生态系统的生物多样性。
（4）水生态系统文化服务。水生态系统能够为人类带来精神上的愉悦和心理的享受，这包括旅游和娱乐资源的开发以及人类对其精神上的体验和存在的满足感。
综合以上水生态系统服务的各个方面可以发现，水资源具有多重功能属性（自然属性、环境属性、生态属性、社会属性和经济属性）。其中，部分功能属性具有很强的外部性，在纯粹的市场作用力下，这些属性不能或者很难进入政策制定者的视野，进而忽略水资源部分属性功能的分析，这必将扭曲水资源的真实价值，并可能严重误导政策的制定。因此，正确评估水资源及其生态系统服务的非市场价值，将其存在的正外部性内部化，探求水资源危机的成因及其应对策略，是水资源持续利用，以及社会、经济、生态可持续发展的关键。
以往有关粮食作物虚拟水贸易的研究只是运用各种方法对国家、省市、流域、企业等不同尺度的虚拟水贸易量进行测算，而忽略了虚拟水贸易的价值量的测算。尤其是虚拟水贸易的非市场价值测算，对水资源管理政策和粮食安全政策的制定和完善具有更进一步的指导和借鉴意义。虚拟水贸易市场价值和非市场价值的对比，理论上是对要素禀赋理论和比较优势理论的进一步解释和补充完善，实践中会使得国家或区域更合理地实现水资源在生产用水和生态用水之间的合理配置。
（三）陕西省渭河流域概况
渭河，发源于甘肃省定西市鸟鼠山，横跨甘肃东部、宁夏中南部和陕西中部，在陕西省渭南市潼关县汇入黄河，全长818公里，流域总面积13.47万平方公里，是黄河最大的支流。渭河干流陕西省部分长502.4公里，流域面积6.71万平方公里，占黄河流域在陕西省内总面积的50%。渭河干流经天水市流出甘肃省，与陕西省宝鸡相接，先后经宝鸡、咸阳、西安、铜川、渭南等地区，最后在潼关的港口汇入黄河。渭河流域地处干旱半干旱地区，具有典型的大陆性季风气候，冬季寒冷干燥多西北风，夏季炎热湿润多东南风。流域年内温差较大，冬夏极端气温相差较大；降水分布不均匀，冬季降水少，夏季降水多，且年际相差较大；年均气温和降水均呈现由东向西依次递减的趋势。流域内灾害性天气主要包括低温、霜冻、冰雹、暴雨、洪水、干旱等，其中旱灾危害为甚。就地貌而言流域从北向南依次为黄土高原地区、关中盆地地区、秦岭北麓山地地区，相对应的植被分别是草原植被、温带暖温带落叶阔叶林地带、秦岭北麓山地植被，具有明显的垂直分布特征。
渭河流域自然地理条件优越，是我国传统农业生产区域，也是土地规划中“七区二十三带”划定的农业主产区之一（杨贵羽、王浩，2015）。陕西省渭河流域部分总土地面积5558.7千公顷，耕地面积2062.3千公顷，林地面积1850.5千公顷，牧草地面积256.1千公顷，园地面积107.9千公顷，居民生活作业占地376.0千公顷。2014年，陕西省渭河流域农业增加值为694.14亿元，同比增长5.1%，流域内农作物主要包括小麦、玉米等粮食作物和蔬菜、水果等经济作物。农作物总播种面积2163.11千公顷，其中粮食播种面积1667.8千公顷，总产量达到735.40万吨，单位面积产量为4644公斤/公顷。
从流域水资源情况来看，渭河中下游径流地域的变化趋势呈现为南部小北部大，渭河南岸秦岭山地年径流大且年际变化小，北岸黄土高原径流小且年际变化大。径流季节性变化明显，干流秋季占全年的38%—40%，其次依次为夏季、春季、冬季。流域地处干旱半干旱地区，尤其随着经济的发展，对水资源的开发利用强度不断增大，渭河流域缺水情况比较严重（李泓辉，2008）。主要表现为：①自1995年以来，渭河整体水量持续减少，泥沙沉积严重，河床不断升高，下游地区部分河床高出地面，一方面导致径流减少，另一方面河床抵御洪水的能力下降，目前仅能抵御十年一遇的洪水；②工农业生产规模不断扩张，过量采集地下水，导致地下水位大幅下降，出现地面沉降、土地裂缝等地质问题；③由于水资源供需冲突，用水高峰季节出现河道径流减小、井水水位骤降等现象，城乡居民生活和工业生产与农业生产争夺水资源，最终造成河道干枯，生态平衡破坏（王雁林等，2004）。
从以上关于流域的粮食生产情况和流域水资源情况来看，陕西省渭河流域的农业生产（尤其是粮食作物的生产）需要消耗大量的水资源，同时，流域面临严重的水资源短缺和水生态环境恶化问题。因此，如何高效地利用流域的水资源，并对流域水资源进行合理的配置成为陕西省渭河流域经济可持续发展和流域生态环境改善的关键。基于以上关于虚拟水贸易和水资源非市场价值的背景介绍，本书将水资源非市场价值理论和虚拟水贸易理论有机结合，以陕西省渭河流域粮食作物为例，在测算粮食作物虚拟水贸易足迹的基础上，进一步测算粮食作物虚拟水贸易足迹的市场价值和非市场价值，并研究粮食作物虚拟水贸易足迹非市场价值的影响因素。研究结果对流域水资源配置政策制定、粮食安全政策完善以及水资源价格修订具有理论价值和政策指导意义。