欧阳佚亭，陈天宝，2*，付 敏，赖靖雯，陈 敏，曾洪良

(1.四川省畜牧科学研究院，四川 成都 610066；2.动物遗传育种四川省重点实验室，四川 成都 610066)

我国拥有丰富的淡水资源，可利用的淡水资源在世界各国中位列第六，但作为世界第一人口大国，我国人均可利用淡水资源量却仅占到世界平均水平的1/4。此外，在城市化和全球气候变化背景下，随着我国社会经济的快速发展及居民生活消费水平的不断提高，我国水资源消耗总量也在不断增加。根据《2019年中国水资源公报》，我国2019年用水总量为6021.2亿m3，其中农业用水量最大，占用水总量的61.16%，并且我国已有8个省的人均水资源量低于国际公认的极度缺水标准人均水资源500m3[1]。

水资源是人类生存和社会发展的重要资源，水资源短缺也已成为我国乃至全球许多国家实现可持续发展目标进程中亟待解决的重要问题。为了研究产品生产过程的水资源消耗及产品贸易中水资源转移问题，Allen于1993年提出的虚拟水理论。虚拟水是通过商品贸易实现的，一般情况下认为缺水国家可以通过商品中的虚拟水贸易来缓解水资源压力。在以减轻水资源短缺和水体污染等问题的研究中，Arjen Y. Hoekstra以虚拟水概念为基础，进一步提出了水足迹理论。水足迹囊括了产品的整个供应链，从产品生产者和产品消费者两个角度，量化了生产消费等人类活动的水资源消耗。近年来关于水足迹的研究较多，学者们以个人、家庭、行业、部门和国家等为单位，量化农业、畜牧、工业等部门或产品生产、贸易等方面的水足迹，为缓解水资源压力、平衡空间水资源分配和提高用水效率提供依据和指导。

本文介绍了水足迹理论的基本概况，综述了关于国内外学者在农产品和畜禽产品等方面水足迹研究的相关进展，并展望了畜禽产品和畜禽养殖水足迹评价的应用前景。

1 水足迹概述

Arjen Y. Hoekstra基于Allen的虚拟水理论，在2002年12月荷兰的虚拟水贸易国际专家会议上提出了水足迹这一概念。Hoekstra及Chapagain将其定义为用于量化任何人口单位(国家、地区或个人)内提供产品生产、服务、运输过程中所消耗的水资源总量[2]。与传统的水资源管理相比，水足迹从产品生产和消费服务的角度，更加全面综合地量化了某一区域内水资源的消耗、可持续利用及短缺情况，更利于制定合理良好的水资源管理政策。此外，为了合理指导和管理水资源，缓解日益严重的水资源短缺和水体污染问题，水足迹评价在虚拟水贸易、农作物水足迹评价和基于灰水足迹的流域污染程度评价等领域得到了快速发展。

水足迹按照水资源类型分为绿水足迹、蓝水足迹和灰水足迹三种量化结果。其中，绿水足迹代表在农业生产中被作物蒸发或吸收和从土壤中蒸发的雨水，可根据蒸发量、有效降雨量进行计算；蓝水足迹代表生产中地下水、地表水的消耗量，可采用投入-产出方法进行计算；灰水足迹代表以现行水环境质量标准为基准，稀释污染物至水环境标准以下所消耗的淡水量[2]。水足迹评价主要有自上而下法、自下而上法、生命周期评价和投入-产出模型四种计算方法，以上方法分别基于生产者、消费者、产品的全生命周期和投入产出数据进行水足迹评价，从不同角度量化了人类活动消耗的水资源量。

水足迹评价的目标旨在缓解水资源压力问题，从个人、区域、国家层面水足迹评价揭示了人类生产消费活动的水资源消耗与水资源紧缺间的关系，为科学制定水资源管理政策，保证水资源可持续利用提供依据。

2 水足迹研究现状

2.1 农产品水足迹研究现状

农产品的刚性需求随着人口数量不断增加而增加，并且农业耗水量约占全球的70%[3]，而作为水资源消费指标的水足迹可以程序化方式量化农产品淡水资源消耗情况，因此，许多研究也集中于农产品水足迹评价。

首先，Chapagain等人[4]通过估算棉花种植及加工过程中的绿水足迹、蓝水足迹和灰水足迹，对全球棉花消费水足迹进行了评价，结果表明1997～2001年全球棉花产品每年需消耗水资源量为2.56×109m3，占全球用水量的2.6%，并且约五分之一棉花消费的水足迹与污染有关。随后，Chapagain等人[5]扩大了研究范围至农作物大棚和田间种植，量化了西红柿种植水足迹。Mekonnen等人[6]基于Hoekstra和Chapagain的计算框架，估算了全球小麦生产及消费过程中的蓝、绿、灰水足迹和与小麦贸易相关的虚拟水，其中约18%的水足迹与小麦产品出口相关，全球小麦产量前26的国家占全球小麦虚拟水出口的94%左右。Aldaya[7]通过量化国际贸易中小麦、玉米和大豆的绿水，评价了国际商品贸易中绿水的战略重要性。Gerbens[8]则估算了生物乙醇水足迹。Liu[9]认为，随着人口增长和经济发展，农业面临着实现粮食低耗水高产量的挑战，因此基于水足迹的生产效率对揭示水资源与粮食生产间的关系至关重要。此外，Hoekstra和Chapagain量化了全球农产品水足迹，并建立数据库，为后续水足迹评价工作提供数据基础。

2.2 畜禽产品水足迹研究现状

国际食品贸易意味着国际间的虚拟水贸易，在2003年，Chapagain和 Hoekstra[10]量化了全球各类畜禽及畜禽产品的虚拟水，并评估了与畜禽及畜产品的国际贸易相关的虚拟水流，但研究仍存在一些不足，由于缺乏数据，缺失的数据只能通过假设和最佳估计来替代。同时，此研究还指出畜牧部门普遍存在缺少定量数据的问题。Mekonnen等人[11]估算了放牧、混合和规模化3种养殖模式下八类畜禽的水足迹。研究表明，世界农业部门29%的水资源与畜禽产品有关，而畜禽饲料转化率不高是畜禽产品水足迹相对于营养价值相当的作物产品水足迹偏大的主要原因。此外，此研究也为进一步探究畜禽产品造成水资源压力的因素提供了大量数据。Gerbens-Leenes等人[12]基于Mekonnen和Hoekstra之前的研究数据，进一步分析了中国、巴西、美国和新西兰不同畜禽养殖模式中禽肉、猪肉和牛肉的水足迹。结果显示，禽肉、猪肉和牛肉水足迹主要由动物饲料决定，其中饲料转化率、饲料成分和饲料来源是禽肉、猪肉和牛肉水足迹的主要驱动因素。之后，Mekonnen等人[13]还估算了1960～2016年间美国畜禽产品水足迹的变化和畜禽产品的水生产力。Zonderland[14]则采用生命周期方法估算了新西兰牛、羊养殖水足迹和牛饲料绿水足迹。此外，各国学者也从国家尺度对畜禽产品进行水足迹评价。

我国学者主要从空间尺度对水足迹进行研究。龙爱华等人[15]核算了甘肃省虚拟水消费，也针对猪肉、牛肉和羊肉等畜禽产品的虚拟水进行了量化，但畜禽产品虚拟水数据使用的是国际研究中对中国动物产品的估算值。北京市水足迹研究中，王艳阳等人[16]运用行业部门投入-产出方法核算了北京市36个行业消费品虚拟水量，其中农业位列各行业的第二位，并且研究显示农业产品虚拟水消费和农业产品生产耗水对虚拟水消耗影响较大，可通过优化膳食结构和改进生产技术来节约用水。此外，我国学者对居民食物消费及浪费的水足迹进行了大量研究，其中包含了对畜禽产品的水足迹核算。吴燕等人[17]按照粮食、蔬菜、动物油、猪牛羊肉和蛋类等食物消费分类分析了北京市居民食物消费水足迹，畜禽产品中肉类油脂类和奶及奶制品占食物消费总水足迹的56.74%，可见畜禽产品消费对水足迹贡献较大。郜肖冰[18]量化了我国8～80岁居民食物消费的水足迹，并依据《中国居民膳食营养素参考摄入量》对我国居民膳食结构进行优化。研究结果显示，虽然我国居民猪肉、牛肉和羊肉的消费量占食物消费总量比重小，但其对食物消费水足迹贡献率为38%～44%，优化后的膳食结构减少了畜禽产品的食物源消费，这减少环境资源消耗的同时也保证了饮食结构的合理性。

3 水足迹在畜禽业的应用前景

随着我国畜牧业实现快速发展，畜禽产品总产量大幅增长，畜牧产业产值在我国农业总产值中的比重也大幅提高。畜牧业养殖模式也由经营分散、饲养量小的农户散养逐渐向集约化、饲养量大的规模养殖场转变，虽然规模化养殖模式推动了我国畜牧业现代化进程，但是也导致了我国畜禽粪便、养殖污水排放量增加。在水资源短缺背景下，不断增长的畜禽产品需求和畜禽养殖规模扩大带来的水资源消耗大和污水排放量大等环境问题也日益突出。尤其是我国一些省份畜禽养殖排泄量占比大，单位耕地面积畜禽承载负荷大，因此，畜禽养殖需考虑环境承载力进行合理配置与布局[19-20]。

目前，虽然我国有一些学者开展了畜禽产品及畜禽养殖水足迹研究，但是国内相关研究仍然较少，缺少针对畜禽业系统的直接和间接水足迹评价研究。而且我国幅员辽阔，不同区域养殖模式、饲料成分、气候和地形地貌等因素的差异都会影响畜禽产品和畜禽养殖水足迹评价结果，我国多数学者的研究是基于国际研究的水足迹估算值进行水足迹评价，缺少针对我国各地区不同养殖情况的畜禽产品水足迹核算的基础数据。此外，许多研究也显示，在我国食物浪费和食物消费过程中，畜禽产品水足迹占食物浪费和食物消费比重较大[18]。因此，从区域小空间尺度核算我国畜禽产品和畜禽养殖水足迹，进一步提高水足迹核算结果的针对性和准确性，为降低畜禽业潜在水资源消耗、优化养殖结构和制定合理的政策提供数据依据。