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    常錦峰研究團隊在Nature Food 發文揭示氮減排策略如何協調糧食安全和環境目標

    發布者:魯小城發布時間:2021-09-14瀏覽次數:35

            氮素對農業生產至關重要。為了生產出足夠的糧食喂養日益增長的人口,每年會向農作物施用超過1億噸氮肥。然而,當氮輸入量遠超過植物吸收時,會不可避免地造成水體污染,從而引發藻類爆發和生物多樣性喪失等生態環境問題。為了改善人類和生態系統的健康,部分國家和地區提出或已經實施了控制氮污染的措施。糧食安全需要確保氮素供給,而環境目標需要減少氮的施用和流失,兩者之間如何權衡仍然是全球農業和生態環境方面亟待解決的一個問題。

    近日,我院常錦峰研究員基于全球土地利用綜合評估模型GLOBIOMGlobal Biosphere Management Model)構建了一個全球農業氮循環框架,探索了區域糧食安全與環境目標在全球市場下的權衡,確定了不同區域的氮邊界,闡明了氮相關減排策略在協調區域糧食安全和氮污染相關環境目標中的作用。

    1. 全球農業氮循環框架及2010年全球農業氮循環 (單位:Tg N yr-1)。

     

    研究團隊綜合考慮了包括區域社會經濟發展和農牧產品貿易在內的一系列影響糧食系統的因子,確定了全球37個地區的氮邊界,并發現其中有14個區域的氮盈余(系統氮輸入量-農產品氮輸出量)已經超過了其環境邊界,主要包括中國、印度、中東、北非、南歐等干旱、施肥量過高和氮素利用率低的國家和地區。


    2. 2010年全球各區域氮風險指數。

     

    研究發現大規模實施一系列的氮減排政策可以在生產足夠的糧食(使得2050年全球饑餓人口比2010年減少5.9億)的同時將氮排放控制在區域環境邊界內。此外,氮減排相關政策的實施還可以帶來減少農業溫室氣體排放、減少氮肥施用及化肥行業相關能源消耗等環境和經濟協同效益。

    3.糧食安全、氮循環以及農業非二氧化碳排放等指數預測。

     

    研究人員進一步發現,相較改變飲食結構和減少浪費等需求端措施,氮利用效率的提高在協調糧食安全和氮污染環境目標上能夠發揮更重要的作用。然而,考慮制度、政策和實施上的巨大挑戰,未來迫切需要同時在供給側和需求側兩端采取多種氮減排政策來應對氮污染和糧食安全問題。

          另外,如果在東亞、中東、北非或南亞等中等收入地區通過減少國內供應而不是提高氮利用效率來降低氮污染排放,可能會產生負面的溢出效應,對撒哈拉以南非洲和東南亞等最不發達地區的糧食安全構成嚴重威脅。因此,將國內氮減排政策實施與農產品國際貿易調整相結合,可以部分緩解糧食安全和區域氮環境目標之間的矛盾。

    4.不同氮減排政策和氣候變化情景下各地區2050年饑餓人口預測。


    研究成果以“Reconciling regional nitrogen boundaries with global food security”為題,于2021913日在線發表于Nature Food(《自然?食品》)。浙江大學環境與資源學院常錦峰研究員為第一和通訊作者,合作者來自奧地利國際應用系統分析研究所(International Institute for Applied Systems Analysis)、荷蘭瓦赫寧根大學(Wageningen University)和日本立命館大學(Ritsumeikan University)。


    相關論文信息:Chang, J.*, Havlík, P., Leclère, D., de Vries, W., Valin, H., Deppermann, A., Hasegawa, T., Obersteiner, M. (2021). Reconciling regional nitrogen boundaries with global food security. Nature FoodDOI: 10.1038/s43016-021-00366-x

     

    全文鏈接:https://doi.org/10.1038/s43016-021-00366-x


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