本站讯  近日，ray电竞官网威海前沿交叉雷竞技网页版下载院赵旭教授团队在阐明国际作物贸易缓解全球水压力机制方面取得了新进展。相关成果以“Global water stress mitigation achieved through international crop trade”为题在Cell旗下期刊iScience在线发表。我院硕士毕业生史颖为论文第一作者，威海前沿交叉雷竞技网页版下载院赵旭教授、钟洪麟教授和商学院的张信信副研究员为论文通讯作者。

农作物生产是全球淡水使用的最大来源，占全球取水量的72%。由于水资源在全球分布不均，许多国家在满足作物需求的同时，也面临着保障水资源可持续性的挑战。国际作物贸易使各国能够通过进口需水量大的作物从而获得隐含水资源（虚拟水），从而为缓解本地水资源短缺提供了一种途径。研究显示，人类生产的农作物中约有四分之一在国际进行贸易，其中大约13%的全球水资源以虚拟水的形式隐含在这些贸易作物中。

作物贸易不仅有助于进口国缓解水资源压力，还可在全球尺度上实现水资源的节约。具体而言，当农作物从水分生产率较高的国家出口至水分生产率较低的国家时，可节省全球水资源，因为若由进口国自行生产这些作物，将消耗更多水资源。然而，这一节水机制忽略了各地区水资源禀赋的差异。例如，当水资源短缺的地区向水资源丰富的地区出口农产品时，虽然在量上实现了水资源节约，但可能进一步加剧了出口地的水压力。因此，仅以水量评估全球节水效益可能具有误导性，即若过度强化此类“节水”贸易链，反而可能在区域乃至全球层面加重水资源压力。

鉴于上述背景，本研究引入地区水压力指数以表征区域水资源禀赋，并对虚拟水指标进行稀缺性加权，构建全球虚拟稀缺水节约模型，以系统评估国际作物贸易在缓解全球水资源压力方面的潜力与作用机制。与以往的研究相比，本研究的创新之处主要体现在以下几点：一是涵盖更详细的国家和农作物清单，涉及109种农作物和150个国家；二是引入Kastner等人开发的Origin-tracing算法，修正了对再出口的重复计算；三是根据地区间水生产力和水压力的差异，将贸易链接划分为六种类型，阐明不同类型贸易链接在缓解水压力方面的作用机制；四是设置情景，模拟通过提升出口国水生产力能够实现的全球水压力最大缓解潜力。

研究表明，2018年国际农作物贸易产生的虚拟稀缺水流量为152.74 km³，占全球农作物生产虚拟稀缺水足迹的16.29%。与无贸易情景相比，作物贸易产生了195.33km³的虚拟稀缺水节约，相当于虚拟稀缺水流量的128%，表明国际作物贸易有助于在全球范围内缓解水资源压力。全球共有415652个作物贸易链接（图1），其中47%的贸易链接产生了286.77 km³的虚拟稀缺水节约，而52%的贸易链接则导致了-91.44 km³的虚拟稀缺水损失。在贸易链接的六种类型中，类型4是最为理想的贸易链接。这部分链接从水生产力较高、水压力较低的地区流向水生产力较低、水压力较高的地区，其特点是既能够实现全球虚拟水量节约，又能够缓解全球水压力。相关贸易链接占全球总链接数量的30.46%，主要从巴西、美国、阿根廷和俄罗斯等农业生产大国出口到也门、西班牙、沙特阿拉伯和埃及等水压力较大的国家。

图1 不同类型贸易链接的树状图（色块面积按该类型贸易链接的数量分配，研究排除了对0 km³虚拟稀缺水节约/损失链接的统计）

研究同时发现，92.63%的稀缺水损失量是在没有满足理想的水生产力的情况下产生的。因此，研究设计了不同情景，以探索通过提高出口国的作物水生产力来减少全球虚拟稀缺水损失的可行性。情景分析表明，全球共有200842个虚拟稀缺水损失链接有提高出口国水生产力的潜力，其中53%的损失链接甚至可以进一步转变为节约链接。如果将这些稀缺水损失链接出口国的水生产力均提高至全球最高水平，那么全球虚拟稀缺水节约量将达到291.79 km³（图2）。若放低对出口国水生产力的提升要求，仅使其提升至不产生稀缺水损失为止，那么全球可以实现250.57 km³的虚拟稀缺水节约。然而，与先前的情景相比，62%的虚拟稀缺水损失链接可以少提升20%的水生产力幅度。

图2 不同情景下的虚拟稀缺水节约/损失量

本研究发现，国际作物贸易在缓解全球水资源紧张方面发挥了积极作用，主要基于两点原因：（a）出口国的作物水分生产率普遍高于进口国；（b）出口国所面临的水压力普遍低于进口国。情景分析进一步表明，若聚焦于提升虚拟稀缺水损失贸易链中出口国的作物水分生产率，可显著减缓国际作物贸易对水资源压力加剧的影响。鉴于目前仍有许多出口国农业生产中的水分生产率相对较低，亟须通过农业技术与管理手段的提升来加以改善，例如作物品种选择、土壤肥力提升、病虫害防治以及减少不必要的蒸腾损耗。此外，大规模的作物出口可能在长期内使出口国面临更严重的水资源压力风险。为应对这一挑战，这些国家需要拓展多元化水源供给方式，例如海水淡化、跨流域调水、雨水收集和水资源再利用等。

尽管提升作物水分生产率和保障出口国水资源供给被视为通过国际作物贸易缓解水资源压力的可行策略，但实现这些目标仍面临诸多挑战。首先，提升作物水分生产率和保障水资源供给需要大量投资于水利基础设施建设和节水技术开发，这对中低收入国家而言难以实现。其次，气候变化削弱了作物水分生产率提升的有效性，例如气温上升可能导致某些作物单位产量需水量增加。第三，提升作物水分生产率的相关措施往往伴随着意想不到的后果，例如某些提升水分生产率的努力，反而可能导致用水总量的增加。

对于农作物进口国而言，无论进口是否有助于全球水压力的缓解，其进口本身都会缓解本国的水资源压力。因此，对于采取虚拟水战略的国家——即水资源短缺国家通过进口高耗水产品来应对自身水资源不足的问题——如果这些国家涉及虚拟稀缺水损失链条，其进口行为可能在无意中加剧全球范围以及出口国的水资源压力。因此，识别那些在全球以及出口国层面加剧水资源压力的进口行为，并制定相关政策工具，使进口方对由其进口所引发的水资源压力增加承担责任，显得尤为重要。

本研究获得国家重点研发计划（2023YFE0113000）、国家自然科学基金（72074136、72104129、72033005）、国家社会科学重大基金（23VRC037、24VHQ018）、山东省泰山学者青年专家项目（tsqn202103020、tsqnz20221106）、山东省自然科学基金（ZR2024MG008）的资助。

全文链接：https://doi.org/10.1016/j.isci.2025.112896