可持續糧食系統的潛力：綠色區域表明可以使糧食供應增加到當前水平以上，紅色表示由於有害食品生產而需要降低產量。圖片：Gerten et al. 2020
當前糧食產量的近一半對我們的星球有害 - 造成生物多樣性喪失、生態系統退化和缺水。但是隨著世界人口的持續增長，這種情況還能持續嗎？
現在，一項發表在Nature雜誌的國際研究提出了一套全面的解決方案，可以在地球的環境範圍內養活100億人口。
摘要
全球農業給地球的安全界限帶來了沉重壓力，在不損害地球系統彈性的前提下，實現未來的糧食安全構成了挑戰。在一致的模型框架下，基於過程的詳細的、空間上明確的四個相互關聯的安全界限（生物圈完整性、土地系統變化、淡水利用、氮流量）的農業系統表示，當前全球近一半糧食生產取決於跨越了安全界限。在亞洲的熱點地區甚至面臨著多個潛在的安全界限的同時侵害。如果嚴格遵守這些界限，則目前的糧食系統僅能為34億人提供均衡飲食（人均每天2355千卡）。但是，向更可持續的生產和消費方式轉變可以在所分析的全球範圍內為102億人提供支持。關鍵的先決條件是重新分配農田、改善水肥管理、減少食物浪費和改變飲食。
為每個人提供足夠健康的飲食，同時保持我們的生物圈基本完好無損，這將需要技術上和社會文化上的轉變。它包括採取截然不同的耕作方式、減少食物浪費和改變飲食。
“當審視地球的狀況以及當前全球農業實踐對地球的影響時，有很多理由值得擔憂，但也有希望的理由 – 如果我們很快進行果斷的行動。”波茨坦氣候影響研究所（PIK）和柏林洪堡大學教授，研究的第一作者迪特·格滕（Dieter Gerten）說。
“目前，全球糧食生產中幾乎有一半超越了地球的安全環境界限。我們為農作物和牲畜分配了過多的土地，過度施肥和過度灌溉。為了在世界人口仍在增長的情況下解決這個問題，我們共同需要重新考慮如何生產食物。令人興奮的是，我們的研究表明，這種轉變將有可能為多達100億人提供足夠的食物。”
研究人員提出了一個問題，即在保持全球範圍內嚴格的環境可持續性標準的同時，可以餵飽多少人。這些環境容量是根據一組地球界限來定義的，這是人類對調節地球狀態的過程的合理限制。本研究說明了與農業最相關的九個界限中的四個：生物圈完整性、土地系統變化、淡水利用和氮流量。在複雜的仿真模型的基礎上，這些界限在空間和過程細節的新層次上進行了全面審查。這項分析表明，當前的糧食生產在哪些地方和哪些地方違反了界限，以及通過採用更可持續的農業形式如何恢復這種發展。
全球差異化圖片：在某些地區，少即是多
從理論上講，令人鼓舞的結果是，在不損害地球系統的前提下，可以給102億人提供食物。正如PIK主任約翰·羅克斯特倫（Johan Rockström）指出的那樣，這得出了非常有趣的結論：“我們發現，目前，許多地區的農業正在使用過多的水、土地或肥料。因此，這些地區的生產需要與環境可持續性保持一致。但是，在這些地區和其他地區，存在巨大的機會來可持續地提高農業產量。例如，這適用於撒哈拉以南非洲的大部分地區，在這些地區，更有效的水和養分管理可以大大提高產量。”
這種更具可持續性的農業的副作用是，可以提高總體氣候適應能力和適應性，同時還可以限制全球變暖。但是，在其他地方，耕種遠遠超出了當地和地球的範圍，以至於更具可持續性的系統無法完全平衡對環境的壓力，例如在中東、印度尼西亞的部分地區，以及在某種程度上在中歐。即使在重新調整農業生產之後，國際貿易仍將是可持續供養世界的關鍵要素。
難題：需要改變飲食
重要的是，還有消費者的目標。大規模的飲食變化似乎是不可避免的，以使潮流轉向可持續的食物供應。例如，考慮到中國目前肉類消費量的增加，需要用更多的豆類和其他蔬菜代替動物蛋白的一部分。“這種變化乍一看似乎很難。但是從長遠來看，飲食上朝著可持續發展的方向發展，不僅有益於地球，而且有益於人類健康。” PIK的薇拉·赫克（Vera Heck）補充道。另一個關鍵因素是減少糧食損失。根據本研究採用的方案，政府間氣候變化專門委員會（IPCC，Intergovernmental Panel on Climate Change）最新的土地使用特別報告發現，目前，所有生產的食品中有多達30％被浪費了。
這項研究中最敏感和最具挑戰性的含義可能與土地有關。“涉及土地的任何事物在實踐中往往都很複雜且存在爭議，因為人們的生計和觀念都取決於土地。因此，向更可持續的土地使用和管理過渡是對決策的嚴峻挑戰。成功的關鍵是受災地區必須看到其發展的明顯利益。PIK負責地球系統分析的共同主席，該研究的合著者沃爾夫岡·盧克斯（Wolfgang Lucht）說：“這確實有可能使對新方向的支持足夠迅速地增長，以穩定地球系統。”
參考資料：Feeding ten billion people is possible within four terrestrial planetary boundaries, Dieter Gerten, Vera Heck, Jonas Jägermeyr, Benjamin Leon Bodirsky, Ingo Fetzer, Mika Jalava, Matti Kummu, Wolfgang Lucht, Johan Rockström, Sibyll Schaphoff & Hans Joachim Schellnhuber, Nature Sustainability (2020), DOI 10.1038/s41893-019-0465-1
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