基于投入产出法的中国行业水资源消耗分析，本文主要内容关键词为：投入产出论文,水资源论文,中国论文,消耗论文,行业论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
文章编号：1007-7588(2011)07-1218-07
1 引言
投入产出分析最早是由美国经济学家里昂惕夫于20世纪30年代提出。该方法主要通过编制投入产出表及建立相应的数学模型，反映经济系统各个部门(产业)之间的相互关系[1]。随着水资源短缺问题日益凸显，一些学者开始将投入产出分析应用于水资源的经济分析中。Hassan利用投入产出技术分析了南非用水密集型产业的完全经济效益，指出仅用直接用水系数、完全用水系数、关联度等指标分析部门用水特性时结果存在差异，建议评价部门用水特性时应力求全面[2]。
我国学者运用投入产出分析研究国民经济用水问题时，普遍采用汪献党提出的分析方法，即通过各部门水的投入系数和产出系数来反映用水效率和用水效益，构建相对系数指标对各部门进行综合评价，为地区产业结构调整提供参考[3]。汪党献等研究北京国民经济行业用水特性[4]、黄晓荣等研究水资源供给与需求对宁夏国民经济各部门的影响[5]均是采用此方法。段志刚等通过计算2002年北京市23个工业部门的直接用水系数、完全用水系数、用水乘数和相对用水系数，分析了各工业部门的用水效率，提出未来北京高效节水产业模式的工业政策选择[6]。中国投入产出学会课题组编制了2002年我国国民经济各部门用水分析投入产出表，计算各部门的用水量及相应用水系数，分析各部门之间的用水相关关系[7]。
本文基于投入产出技术，结合2007年我国投入产出表，通过计算我国第一产业和第二产业各行业相关用水系数，对各行业水资源直接消耗与间接消耗情况进行比较分析，研究行业间水资源消耗的间接拉动问题，为实现水资源节约管理及合理化分配的目标提供一定的产业政策参考依据。
2 基于投入产出法的我国行业水资源消耗计量模型
行业之间存在着一定的相关性，即行业的完全后向关联效应(也称完全拉动力)，该效应是指该行业提供单位最终需求对所有行业所产生的直接和间接拉动之和[7]。对水资源消耗的完全拉动中，直接拉动是该行业在生产过程对水资源的直接消耗。间接拉动是指为满足该行业的生产，其他行业在向其提供必要的生产条件过程中对水资源的消耗，即间接消耗。
2.1 反映行业水资源直接消耗效率的指标
对于行业水资源消耗的研究，一般利用直接消耗的水资源量，采用直接用水系数反映各行业生产活动对水资源的依赖程度。直接用水系数表示各行业在生产一单位产品的过程中所投入的自然形态的水资源量，其计算公式为：
Q=W/X(1)
式中W为各行业的用水量；X为各行业总产出。所有行业(假设为n个)的直接用水系数，记为Q(1×n的行向量)。直接用水系数能够反映各行业在生产本行业产品过程中的直接用水强度，具有直观、物理意义明确的特点。
2.2 反映行业水资源完全消耗效率的指标
在国民经济各行业之间，除了用直接用水系数反映之间联系之外，还存在着间接联系。在生产活动中，实际上任何行业在生产货物和服务时，不仅要使用水，还需要一定数量各部门生产的货物和服务作为中间投入，而这些货物和服务在其生产过程中也需要使用水[7]。虽然这一部分水消耗发生在其他行业，但是可以作为该行业的间接用水，直接用水和间接用水的合计即为完全用水。
2.2.1 完全用水系数 完全用水系数等于该部门增产一单位产品所需整个经济体系总用水量的增加量，换言之，只有增加这么多的水资源供给，这一单位产品才能生产出来，这就是“完全”的含义[8]。其计算公式为：
直接用水系数的计算方法并不依赖于投入产出表，而由于部门间复杂的投入产出关系，完全用水系数不使用投入产出方法就不可能得到。
2.2.2 完全用水量 完全用水系数与行业总产出的乘积，即为该行业的完全用水量。行业的完全用水量，即该行业的直接水资源消耗量与该行业中间投入部分的水资源消耗量之和。
T=BX(3)
其中，T为完全用水量。
2.3 反映行业水资源间接消耗效率的指标
完全用水系数与直接用水系数之比为用水乘数，其计算公式为：
δ=B/Q(4)
式中δ为用水乘数。它能更直接地反映出部门产出中对本地用水的间接带动程度。
2.4 数据搜集及整理
2.4.1 数据来源 本研究选择的基准年为2007年，数据来源分别为：①中国投入产出表；②农业用水量来源于中国水资源公报；③工业用水量来源于中国环境年鉴中各工业行业用水量数据。
2.4.2 数据处理 为研究需要，采用以合促统的手段，即将分类细致的数据向分类粗的数据口径统一，并以中国投入产出表中的行业分类为基本参考，合并其他数据类型的行业，最终合并为五大类17个行业，见表1。
3 我国行业水资源消耗分析
3.1 我国行业水资源直接消耗分析 2007年，我国农业的直接用水系数明显高于基础工业、轻工业、高科技工业和其他制造业(图1)，为736.66
/万元，对水资源的直接依赖程度较高，生产过程中用水强度较大；基础工业平均直接用水系数为21.69/万元，轻工业平均直接用水系数为9.20/万元；高科技工业和其他制造业的平均直接用水系数均低于1m3/万元，对水资源的直接依赖程度较低，生产过程中用水强度较小。
3.2 我国行业水资源完全消耗分析
3.2.1 我国行业完全用水系数分析 我国各行业2007年完全用水系数同样存在较大差异(图2)。其中，农业的完全用水系数最大，其次是食品烟草加工业、纺织业、木材加工及家具制造业和服装皮革羽绒及其制品业等轻工业行业，即这些行业增产一单位产品所需的整个经济体系总用水量的增加量较大，扩大其生产会对我国水资源产生较大压力。相对地，通用专用设备制造业、交通运输设备制造业和电气机械及通信电子设备制造业等高科技工业的完全用水系数较小，扩大其生产对我国水资源产生的压力相对较小。
我国各行业的完全用水系数构成中，农业和基础工业皆占有较大比例，两者所占比例之和达95%以上。以高科技工业为例，其完全用水中，47.04%来源于农业，48.39%来源于基础工业，而轻工业和高科技工业本身仅占1.67%和2.89%。而轻工业的完全用水中，90.98%来源于农业，仅4.80%来源于轻工业本身；基础工业的完全用水中，36.79%来源于农业，62.00%来源于基础工业本身。
图2 我国行业完全用水系数
Fig.2 Total water input coefficients of industry in China
图3 我国行业完全用水量
Fig.3 The total water comsuption of industry in China
3.2.2 我国行业完全用水量分析 基于我国行业完全用水系数，计算我国2007年行业完全用水量。如图3所示，其他制造业的完全用水量最小，仅为115.25亿t；其次为高科技工业，其完全用水量为778.98亿t；与其他制造业和工科技工业相比，其他三个类型行业的完全用水量虽然相对比较接近，但数值上也存在着一定的差异。农业的完全用水量最大，为4417.63亿t，是轻工业的1.29倍，是基础工业的2.04倍，是高科技工业的5.67倍，是其他制造业的38.33倍。
对比我国行业的完全用水量和直接用水量，两者的差值为该行业的间接用水量，即该行业中间投入的水资源消耗量。农业的间接用水量相对较小，为815.85亿t，是直接用水量的0.23倍，说明农业中间投入对水资源的消耗较低；而轻工业的间接用水量远高于其他行业，达到3310.66亿t，基本等于其他四类行业中间投入水资源消耗量之和，原因在于轻工业对其上游行业的消耗量大，而且这些上游行业是直接耗水量相对较大的行业；虽然其他制造业的完全用水量和直接用水量之间的差距相对并不显著，但其完全用水量是直接用水量的392.01倍。
3.3 我国行业水资源间接消耗分析
3.3.1 我国行业完全用水系数和直接用水系数的比较 比较我国各行业的完全用水系数和直接用水系数之间的差异，有的行业两者相差较小，而有的行业两者相差十分悬殊(图4)。尽管农业和能源行业的完全用水系数较大，由于其直接用水系数同样较大，造成两种系数之间的差距较小，说明这两个行业以直接消耗自然形态的水资源为主，对其他行业水资源消耗间接拉动影响较小。而食品烟草加工业、纺织业和服装皮革羽绒及其制品业等轻工业，虽然其直接用水系数不高，但是其完全用水系数相对较高，两种系数的差值较大，即这3个行业水资源的直接消耗较小，间接消耗较大，需要更多地消耗其他行业的商品和服务来满足自身对水资源消耗的需求，对其他行业水资源消耗间接拉动比较大。虽然轻工业的直接用水系数低于基础工业的直接用水系数，但是其完全用水系数却明显高于基础工业的完全用水系数，即轻工业水资源的间接消耗高于基础工业。而高科技工业，无论直接用水系数，还是完全用水系数皆较低，而且完全用水系数和直接用水系数的差距也较小。
3.3.2 我国行业用水乘数分析 用水乘数能够更加直接地反映出行业产出对本地用水的间接带动程度，用水乘数越大，该行业对本地用水的间接带动程度越强。如图5，农业的用水乘数最小，为1.22，即农业对本地用水的间接带动程度较低，其次为能源行业、金属矿采选业、非金属矿制品业等基础工业，其用水乘数皆小于10.00。而其他制造业的用水乘数高达392.01，高科技工业的平均用水乘数达到63.42，轻工业的平均用水乘数达到33.41，这些位于产业链下游行业的用水乘数远高于位于产业链上游的农业和基础工业。
图4 我国行业完全用水系数和直接用水系数的比较
Fig.4 The comparison of direct water consumption coefficients and total water input coefficients of industry in China
图5 我国行业用水乘数
Fig.5 Water multiplicator of industry in China
其中，木材加工及其制品业的用水乘数为255.43，意味着该行业每使用1的水，将会间接带动使用近255.43的用水，行业的生产用水量对整个经济系统中的用水量的带动效应很大。服装皮革羽绒及其制品业、电气机械及通信电子设备制造业和食品烟草加工业的用水乘数也相对较大，这3个行业的用水乘数分别为85.46、72.66和72.09，可见其对水资源消耗间接影响之大。
3.4 我国典型行业水资源间接消耗量的结构分析
根据我国各行业的用水乘数情况，选取用水乘数较大的4个行业进行水资源间接消耗量的结构分析，这4个行业包括木材加工及其制品业、服装皮革羽绒及其制品业、电气机械及通信电子设备制造业和食品烟草加工业，详见图6。
例如木材加工及其制品业，该行业2007年直接用水系数仅为0.79/万元，完全用水系数为200.67/万元，也就是说，木材加工及其制品业生产价值1万元的产品需要消耗200.67的水，而其直接消耗的水仅为0.79，另外199.88的水则是木材加工及其制品业所消耗的各行业的货物和服务在生产中消耗的水。而其万元产品间接消耗的199.88水中，农业提供178.37，能源行业提供14.01，化学工业提供3.23，3者占间接耗水总量的97.87%。同样地，在服装皮革羽绒及其制品业2007年万元产品的间接消耗的197.30水中，农业提供172.86，能源行业提供11.46，纺织业6.24，化学工业提供3.42，4者占间接耗水总量的98.31%；在电气机械及通信电子设备制造业2007年万元产品的间接消耗的46水中，农业提供19.50，能源行业提供16.47，金属冶炼、加工业及其制品业3.51，化学工业提供3.05，4者占间接耗水总量的92.83%；而食品烟草加工业2007年万元产品的间接消耗的449.72水中，农业提供436.30，能源行业提供7.60，两者占间接耗水总量的98.71%。
以上数据分析显示：
(1)这4个行业都是对农业水资源消耗的间接拉动最大，对能源行业水资源消耗的间接拉动排在第二位。但是对农业和能源行业间接拉动的比例略有差异，木材加工及其制品业、服装皮革羽绒及其制品业和食品烟草加工业对农业水资源消耗的间接拉动占到85%以上，对能源行业水资源的间接拉动不超过10%；而电气机械及通信电子设备制造业对农业和能源行业水资源消耗的间接拉动比例相差较小，仅差6.61%。
(2)不同行业对于其间接拉动的耗水行业的组成存在着差异，如食品烟草加工业对农业和能源行业水资源的间接拉动总和占到总量的98.71%，对其他行业水资源的间接拉动皆不超过0.5%，甚至对有的行业水资源间接拉动不足0.01%；而电气机械及通讯电子设备制造业水资源间接拉动的行业相对多样化，不仅包括农业和能源行业，对金属冶炼、加工业及其制品业、化学工业、造纸印刷和文教用品业和金属矿采选业水资源消耗的间接拉动都超过了总量的1%。
图6 我国行业水资源间接消耗构成
Fig.6 Indirect water consumption component of industry in China
4 结语
大多数学者利用投入产出分析技术研究我国国民经济用水问题时，通常将直接用水系数和完全用水系数作为评价行业水资源利用效率的指标，建议发展直接用水系数或完全用水系数低的行业。产业之间的关联性，尤其是行业间水资源消耗的间接拉动，虽然有所涉及，但是对其间接拉动的程度以及其间接拉动的行业组成等内容却涉及不多。
本文基于投入产出分析技术，分析比较了我国2007年的水资源的消耗情况，得到如下结论：
(1)如果仅考虑直接用水量，我国2007年耗水量最大的3个行业依次为农业、基础工业和轻工业，分别占第一、二产业直接总用水量的84.73%、12.57%和2.40%；如果考虑整个产业链网络，计算完全用水量，则中国2007年耗水量最大的前3个行业依次为农业、轻工业和基础工业，分别为第一、二产业直接总用水量的1.04倍、0.80倍和0.51倍。虽然轻工业和其他制造业直接用水系数相对较低，分别仅为农业直接用水系数的1.25%和0.06%，但其完全用水系数可以达到农业完全用水系数的34.03%和20.63%。在各行业的完全用水中，轻工业中间投入的水资源消耗量最大，而高科技工业中间投入的水资源消耗量较小。虽然轻工业和基础工业的产值显著高于农业，但由于这两类行业的完全用水系数与农业的完全用水系数差距较大，表现为轻工业和基础工业总的完全用水量依然低于农业的完全用水量。
(2)尽管食品烟草加工业、纺织业、服装羽绒皮革及其制品业和木材加工及其家具制造业等轻工业的直接用水系数不高，但是这些行业的完全用水系数却普遍高于其他行业(除农业)，即主要以间接消耗为主。同样地，用水乘数较高的行业主要集中在轻工业、高科技工业和其他制造业，说明轻工业通过中间投入对其他行业水资源消耗的拉动较高；而农业和基础工业的用水乘数较低，对其他行业水资源消耗的影响较小。处于产业链下游的轻工业、高科技工业和其他制造业尽管直接消耗自然形态的水资源量相对较低，但是却大幅度地拉动了处于产业链上游的农业和基础工业对自然形态水资源的消耗，通过大量的中间投入来满足行业自身对水资源的需求。
(3)各行业所处的产业链的位置不同，其间接拉动的耗水行业组成也不同，这与该行业的属性有一定的关联。从食品烟草加工业、服装皮革羽绒及其制品业、木材加工及其制品业到电气机械及通信电子设备制造业，行业在整个产业链中的位置由上游向下游过度，其行业产品的复杂性由低到高，对本地用水的间接带动程度由弱到强，所需要的中间投入组成由简单到复杂，因而其间接拉动的耗水行业的组成相对地由单一化趋向多样化。
(4)建设资源节约型的经济结构，不仅需要考虑资源的直接消耗，由于产业之间存在着关联性，也需要考虑资源的在行业间的间接消耗，即对其他行业资源的间接拉动问题。在节水型产业结构调整的过程中，不能单纯地只对直接用水系数或完全用水系数高的农业和基础工业进行限制或转移，而加大对高科技工业和轻工业的投入和扶持。尽管高科技工业和轻工业的水资源直接消耗较低，但由于其对农业和基础工业的依赖性较高，考虑到产业供应链网络，不可避免会拉动整个经济系统的水资源消耗量。如何更有效地进行产业结构调整，这仍是需要深入探讨的问题。