示意图:绿色、蓝色、灰色三滴水分别对应雨水、河湖取水与污染稀释三类来源
图:示意图用雨水、灌溉水和稀释污染的虚拟水量,分别标出绿水、蓝水、灰水在农田里的位置。

雨落到农田以后,水走了哪几条路

一场雨落在农田上,一部分顺着地表流走,一部分渗入地下,还有一部分留在土壤里,被作物根系吸收,再经叶片蒸腾回到大气。留在土壤里、能被植物利用的那部分,就是绿水(Green Water)。

雨水不够时,农民要从河流、水库或地下含水层取水灌溉,这部分被抽走并消耗掉的水,是蓝水(Blue Water)。施肥之后,多余的氮和其他污染物会进入水体,要把它们稀释到水质达标,需要一定量的淡水,这个折算出来的水量叫灰水(Grey Water)。

纵横国际在展示食品水足迹时,习惯把三种水分开列出,因为同一个总数背后,可能是三种完全不同的用水方式。

三种颜色,三个追问

类型 水从哪里来典型场景 它在追问什么
绿水 降雨,储存在土壤里 雨养作物、草场 这块土地用雨水做了什么
蓝水河流、湖泊、湿地、含水层 灌溉、加工用水 有没有从当地水源里取走并消耗
灰水 稀释污染物所需的淡水 氮肥流失、废水排放 排出去的污染占用了多少水体承载力

表里有两个容易忽略的细节。蓝水足迹通常只计被消耗的部分,也就是蒸发掉、进入产品或被转移到别处的水;抽上来又原样回到同一条河的水,一般不算消耗。灰水则不是真实流动的水,而是一个折算量,用来衡量污染占用了多少水体的承载能力。

三个设定案例:合计最小的未必压力最小

下面用三种作物做一组设定对照,数字只用来说明读法,不是任何地区的实测值。

设定案例 绿水(L/kg) 蓝水(L/kg) 灰水(L/kg) 合计(L/kg)
雨养小麦 12000 300 1500
灌溉玉米 400 500 200 1100
施肥较重的设施叶菜 100150 700 950
  • 雨养小麦:绿水占大头,几乎不动用河流和地下水,风险主要落在土地与氮肥上。
  • 灌溉玉米:合计比小麦低,蓝水却是三者中最高的。如果灌溉水取自一条已经吃紧的河,它对当地的冲击比合计更大的小麦更直接。
  • 设施叶菜:合计最小,但灰水占了大头,结果取决于氮肥的流失比例和所选水质标准。

如果只看合计,这三行会被排成叶菜、玉米、小麦;把颜色拆开以后,需要优先关注的对象已经完全不同。

灰水怎样估算:以氮为例

灰水足迹的常用算法是:污染物负荷除以(最大允许浓度减去天然本底浓度)。以氮为例,先估计每公斤作物对应多少氮进入水体,再除以水质标准与本底浓度之差。

设定每公斤作物有1.5g氮进入水体,设定允许浓度为10mg/L,天然本底为2mg/L,那么1500mg除以8mg/L,约190L/kg。如果换成本底浓度为5mg/L的流域,分母缩到5mg/L,结果升到约300L/kg。同一块田、同样的施肥量,放进不同的流域,灰水足迹就不一样。

这个公式里有三个输入,每个都带着不确定性:进入水体的氮量通常靠施肥量乘以一个流失比例估算,这个比例是最大的误差来源;允许浓度取决于选用哪一套水质标准;本底浓度取决于流域的实际情况。报告里不写清这三项,灰水的数字就很难复核,纵横国际整理这类数据时,也会把三项输入分别标注来源。

绿水不等于免费的水

有人把绿水看作“天上掉下来的水”,认为不必计较。这种看法有两处漏洞。雨养农田占用了土地,同一块土地上的降雨若不用于种植,会有一部分变成径流或补给地下水,所以绿水的使用带着土地占用与机会成本。绿水占比高的作物又往往更依赖降雨与土壤条件,遇到干旱年份,要么减产,要么改为灌溉补救,绿水的缺口立刻变成蓝水的需求。

三种水为什么不能直接相加

三个数相加得到的总水足迹,好处是一眼看出量级,坏处是抹掉了各自的含义:1L灰水是折算量,1L蓝水是真实被抽走的水,它们在水资源管理里对应的问题并不一样。

国际上通常把体积型水足迹与生命周期评价里的稀缺度影响方法(如AWARE)看作互补:前者衡量全球淡水的占用,后者衡量对本地的影响。2021年的一项研究还批评,按稀缺度加权的水足迹在可持续性评分上不可靠,提示不要把加权结果当作唯一结论。三种颜色、总量、地点、季节,需要放在一起读。

想看这些数字如何从种植一直核算到加工,可以读食品水足迹的基础核算;怎样把三种水放进具体的地区与季节里判断,见食品水足迹与地区稀缺度;绿水与蓝水的划分越来越依赖卫星反演的蒸散发数据,相关方法见遥感与AI的水足迹分析。读者也可以从纵横国际官网的水足迹栏目进入更多内容。

读图提示:看到食品水足迹的柱状图时,先看三种颜色各占多少,再看总高度。总高度决定量级,颜色决定应对办法:绿水指向土地与气候,蓝水指向灌溉与水源,灰水指向施肥与排放。