全球农业贸易下水资源压力的再分配机制和公平性效应 |《自然-水》论文

原文发表于2024年4月《自然-水》

The asymmetric impacts of international agricultural trade on water use scarcity, inequality and inequity

国际农业贸易在平衡全球粮食供需的同时，其隐含的虚拟水转移也重塑了全球水资源使用分布格局，从而在不同收入人群间产生非对称的差异化影响。系统厘清国际贸易引起的水资源再分配效应在不同收入群体间以及同一收入群体内部的异质性，对保障低收入人群等脆弱性群体的公平性并实现所有人的可持续发展至关重要。北京大学覃栎研究员课题组及其合作团队基于全球作物需水模型、实物流贸易模型及人群公平性评估模型搭建了水资源风险再分配机制及其公平性效应的综合评估模型，为农业贸易及水资源安全决策中纳入用水公平性目标提供科学依据。

水资源与联合国多个可持续发展目标（SDGs）密切相关。全球范围内，有超过20亿人居住在受严重水资源短缺影响的国家，约有12亿人仍然缺乏基本的安全饮用水服务。与农业贸易相关的虚拟水转移可能有助于缓解水资源短缺（SDG6），重塑全球水资源使用的分布格局，并在不同收入的人群之间产生差异化影响。然而以往水资源风险的研究更多关注气象-水文循环扰动的影响；与之相比，针对人为活动对水资源风险的再分配机制和异质化响应的研究相对缺乏，难以为不同区域和不同人群提出有针对性的适应策略，影响全球可持续水资源管理目标的实现。

该研究中，作者基于前期在水资源风险远程耦合机制识别与影响评估方面相关的工作基础，通过耦合作物需水模型、实体流贸易模型及人群公平性评估模型，搭建了水资源风险再分配机制及其公平性效应的综合评估模型，并基于历史数据系统评估了国际农业贸易如何重塑稀缺性水资源的使用格局，以及由此造成的对不同收入人群的差异化影响。

研究发现，尽管农业贸易通常减缓了全球水资源稀缺性，但存在明显的区域异质性且更惠及富裕人群（图1a）。在发展中国家，贸易使得62%的人口水资源压力减小，其余人口不仅面临着加剧的水资源压力，同时其人均GDP相较水资源压力减小的人群低8%；表明在水资源压力减缓方面，贸易对发展中国家经济水平较低（适应能力薄弱）的人群不利（图1b）。相比之下，发达国家整体的人均GDP远高于发展中国家，且有75%的人口通过贸易获得水资源压力减缓（图1c）。

关注贸易导致的不同水资源短缺水平的人口变化，同样出现了显著的非对称特征。在发展中国家，由于国际贸易，处于无/低水资源短缺（WSI < 1）的人口仅增加约1.3%，而在发达国家，这一比例增加了10.7%，表明发达国家的水资源短缺缓解程度更高。同样，由于国际贸易，极端水资源短缺（WSI > 2）的人口在发展中国家仅减少了1.1%，而在发达国家则减少了约10.2%。进一步将发展中和发达国家的人口分为四个收入组别（即低、中下、中上和高），这种非对称的影响在贫困人口（即低收入和中下收入群体）中尤为明显。例如，在发达国家，相对中下收入群体的无/低水资源短缺的人口数量由于贸易大幅增加了20%，而在发展中国家仅增加了0.1%（图1d）。尽管国际农业贸易通常在全球范围内缓解水资源短缺，但这种非对称的变化不成比例地有利于富人，从而扩大了贫富人群之间的水资源短缺差距。

国际农业贸易重塑全球水资源分配，引发了各国水资源使用平等性（即所有人均能平等获得水资源）和公平性（即水资源分配偏向贫困人口）的相关问题（图2a）。在发展中国家内部，农业贸易导致约29%的人口同时面临着水资源分配不均且向富裕人群集中，而发达国家内部这一人口比例则不到10%（图2b和c）。基于洛伦茨曲线和人群公平性集中指数评估，农业贸易使得发展中国家的水资源使用公平性降低约30%（即向发展中国家最贫穷人群的集中程度平均减少约30%）；相反，农业贸易却使得水资源使用向发达国家相对最贫穷人群的集中程度平均增加约65%（图2f和g）。

国际农业贸易通过虚拟水转移同时重塑了水资源稀缺性、不平等性和不公平性，从而在全球经济体之间产生了这三者之间的协同效应和权衡。象限分析揭示了发展中国家和发达国家在协同权衡效应的非对称性（图3a和b）。发展中国家主要分布在第三象限（42%的人口在水资源稀缺性和不公平性同时减轻，协同效应）和第一象限（35%的人口在水资源稀缺性和不公平性同时加剧）。在这35%人口中，他们也是四个象限中最贫困的（人均$9,114，比平均水平低16%）（图3a，c）。此外，发展中国家有24%的人口面临由于国际农业贸易引起的水资源稀缺性、不平等性和不公平性加剧的三重挑战。

相比之下，发达国家的人口中没有任何人同时经历水资源稀缺性、不平等性和不公平性的加剧。发达国家的人口主要分布在第二象限（43%的人口面临减轻不公平性但增加稀缺性，权衡）和第四象限（36%的人口面临减轻稀缺性但加剧不公平性，权衡）。只有9%的发达国家人口同时面临水资源稀缺性加剧和不公平性增加（第一象限），而他们的收入要高得多（人均GDP$42,048），表明发达国家中面临水资源稀缺性和不公平性的人群可能具有更强的适应能力和更多的财富资源来缓解潜在的后果（图3b和d）。对发达国家更有利的是，相对收入最低的第三象限也是在水资源稀缺性和不公平性减轻方面取得最大协同效应的象限。因此，国际贸易在发达国家内部更加不均等地使相对较为脆弱的人群受益，同时威胁着发展中国家内最为脆弱的人群。

研究还进一步识别了不同作物类型（尤其是水稻等主粮贸易、棉花等经济作物贸易）、不同贸易格局（尤其是发展中国家间的广泛贸易合作）对水资源风险传递的相对重要贡献，揭示了低收入人群的水资源风险传递机制，为未来研究进一步解析气候变化下水资源风险的跨人群传递提供了研究方法和数据基础。

在气候变化及全球化背景下，本研究强调了在通过国际贸易保障全球粮食安全的同时，需要兼顾考虑由此带来的水资源分配变化及其对适应能力较差的低收入人群的影响。据此，研究进一步探讨了面向差异化人群的靶向调控策略，从而有助于弥补现阶段水资源风险评估终端均质化的方法瓶颈，扭转适应性偏低人群在国际农业贸易中的相对弱势地位，促进平等、公平、可持续的全球水资源管理。