期刊：Nature Communications
中文题目：兼顾保护、农业与可再生能源的土地利用平衡
英文题目：Balancing land use for conservation, agriculture, and renewable energy
作者：Cameryn Brock，Patrick R. Roehrdanz，Tim Beringer，Rebecca Chaplin-Kramer，Brian J. Enquist等
发表日期：2026年3月7日
在全球气候变化与碳减排承诺背景下，未来农业扩张和可再生能源部署都将持续增加土地需求；与此同时，生物多样性保护、碳储存维持以及自然对人类贡献（Nature’s Contributions to People,NCP）的保障同样不可忽视。如何在多重目标之间进行土地配置，已成为土地利用研究中的关键议题。本文提出了一个多目标、可扩展的全球土地配置框架，尝试在气候变化条件下，同时统筹保护、农业和可再生能源三类土地需求。研究表明，如果未来开发不考虑自然保护优先区，潜在开发需求可能影响接近100万km²的高优先级保护区域；而多部门协同规划能够有效缓解冲突，并减少碳损失和物种暴露风险。
过去关于土地利用变化的研究，往往更多聚焦某一个单独目标，例如：一类研究关注生物多样性优先保护区识别；一类研究关注农业扩张与粮食安全；还有一类研究关注太阳能、风能、水电等低碳能源的空间部署。
但现实问题并不是单线条的。随着人口增长和人均消费提升，耕地需求和能源用地需求都在增加；尤其是可再生能源，虽然是低碳转型的重要路径，但同样需要大量土地资源。研究指出，未来能源用地扩张的规模，可能与农业扩张相当，而生物能源作物、风电、水电、太阳能等都可能与生态保护目标发生空间重叠。
因此，这篇论文想回答的核心问题是：在保护、农业和可再生能源三类目标并存的情况下，土地究竟该如何分配，才能尽量降低冲突？
本文构建了一个全球尺度、国家层级的空间优化框架，用来比较不同规划优先顺序下的土地配置结果。作者设置了三种情景：生产优先，即先满足农业和能源开发，再进行生态保护；保护优先，即先划定保护区域，再安排开发；多部门协同，即将保护、农业和可再生能源同时纳入同一优化过程，比较不同思路下土地利用格局和冲突程度的差异。
在方法上，研究采用混合整数线性规划，对全球5km分辨率土地进行配置分析。开发目标包括粮食作物、能源作物、太阳能、风能和水电，保护目标则包括生物多样性、脆弱碳储量以及自然对人类贡献（NCP）。同时，研究还考虑了未来气候变化对物种生境和农业适宜性的影响，并分别设置“30%保护约束”和“不设保护上限”两类情景，以评估不同保护强度下保护与开发之间的权衡关系。
图1.三种规划情景示意图：用于评估不同优先次序如何影响土地配置，以及每种情景对应的空间优化流程。左图为“生产优先”（Production-First），中图为“多部门协同”（Multi-Sector），右图为“保护优先”（Nature-First）。图中彩色小方格示意同一地区在不同规划思路下可能被分配给粮食作物、能源作物、太阳能、风能、水电或保护用途。研究中不考虑一个像元同时分配给多个部门。
（一）如果不做协同规划，保护与开发目标很难同时实现
研究表明，在不考虑土地复合利用的前提下，也就是同一块土地不能同时承担农业、能源或保护等多重功能时，未来全球很难仅靠新增土地转换同时满足生态保护和开发需求。在多部门协同情景下，到2050年全球仍需将约200万km²未开发土地转为农业，并新增约450万km²土地用于可再生能源，同时还需新增约2040万km²土地用于保护，才能接近实现各国既定目标。这说明未来土地竞争将显著加剧，保护、农业和能源之间并不是彼此独立的问题，而是高度耦合的全球性土地配置难题。
图2.在多部门协同情景下，全球新增保护与开发用地的空间分布。图中显示到2050年，为满足保护、农业和可再生能源目标，全球哪些地区会新增粮食作物、能源作物、太阳能、风能、水电和保护用地。浅绿色表示现有保护地，深绿色表示新增保护优先区。每个国家最多按30%土地用于保护进行配置。
（二）三种规划情景体现出明显的目标权衡
论文比较了生产优先、保护优先和多部门协同三种情景，发现不同规划逻辑会带来非常不同的结果。生产优先情景最容易完成开发目标，开发完成度达到94%；保护优先情景最有利于实现生态保护，但开发完成度降至74%；多部门协同情景则在两者之间取得相对平衡，开发完成度为87%。与此同时，如果将保护面积严格限制在各国国土的30%，很多保护目标实际上仍难以真正实现；而当放宽这一约束后，全球实现完整保护目标所需的土地比例可达56%。这说明现实中的土地治理并不存在“零冲突”方案，关键在于如何通过协同规划，在不同目标之间寻找更合理的平衡点。
图3.不同情景下保护与开发目标完成情况、额外用地需求、物种暴露和碳暴露的比较。A图比较三种情景下目标完成比例；B图比较不同部门每单位产出所需土地；C图比较不同情景下受开发影响的物种比例；D图比较不同情景下受开发影响的碳储量。实线表示按各国30%土地保护约束计算，虚线表示不设保护面积上限。
（三）生产优先虽然更省地，但生态代价更高
研究进一步指出，土地利用效率高并不意味着生态影响小。生产优先情景虽然在单位开发量上更节省土地，但其对受威胁物种和碳储量的冲击最为明显。在该情景下，共有674种近危和受威胁物种暴露于未来开发活动，其中包括214种濒危物种；相比之下，多部门协同和保护优先情景下的相关数量分别降至572种和510种。在碳暴露方面，生产优先情景下开发足迹与21,462Mt碳储量发生重叠，也明显高于另外两种情景。换言之，若只追求开发效率，往往会把农业和能源扩张引向那些同时具有较高生态价值的区域，从而放大生物多样性和碳损失风险。
（四）保护与开发的潜在冲突具有显著空间集中性
通过叠加不同情景下的土地分配结果，作者识别出未来保护与开发可能发生冲突的重点区域，发现这些冲突并不是均匀分布的，而是集中出现在东亚和南亚、西欧及北非等地区。其中，亚洲区域的潜在冲突面积最大，达到43.9万km²，其次为OECD国家和中东—非洲地区；在国家层面，中国、印度和美国是潜在冲突面积最大的三个国家。这一结果说明，未来土地利用冲突更可能集中在那些既具较强开发潜力、又承担重要生态保护功能的国家和区域，因此这些地方将成为未来空间治理与政策协调的关键热点。
图4.保护优先情景下的新增保护用地与生产优先情景下的新增开发用地之间的潜在冲突区域。浅蓝色表示保护候选区，黄色表示开发候选区，棕色和黑色表示保护与开发空间重叠、存在潜在冲突的区域；灰色为当前保护地。下方放大图展示了北美、欧洲和亚洲等冲突较突出的区域。
（五）不同开发类型与保护目标的冲突程度并不相同
论文还比较了不同开发部门与保护区之间的重叠程度，发现各类土地用途的冲突强度存在明显差异。总体来看，水电与保护目标的重叠比例最高，在生产优先情景下达到35%，粮食作物扩张和能源作物扩张分别为23%和18%，而太阳能和风能的重叠比例相对较低，分别为14%和13%。这意味着，并不是所有低碳开发方式都具有相同的空间环境代价，其中水电由于受地形和水文条件限制更强，更难避开高生态价值区域；耕地扩张则因为依赖高生产力土地，也更容易与重要保护区域发生竞争。相比之下，太阳能的空间布局灵活性更高，通过协同规划可以显著降低与生态保护目标的冲突。
图5.各区域新增开发面积及其与保护区域重叠比例的比较。上图展示在生产优先情景下，不同区域为粮食作物、能源作物、太阳能、风能和水电新增配置的土地面积；下图展示这些新增开发用地中，有多大比例与保护优先情景下的新增保护区或潜在冲突区发生重叠，并比较生产优先与多部门协同两种情景的差异。
（六）农业与新能源之间也存在协同配置的可能
除开发与保护之间的冲突外，论文还发现农业扩张与可再生能源部署之间同样存在一定程度的空间重叠。全球范围内，约2.7%的光伏用地与作物扩张用地重叠，约2.1%的风电用地与作物扩张用地重叠。虽然比例并不算特别高，但这些结果提示我们，农业与能源之间并非只能彼此竞争，在技术和管理条件允许的情况下，农光互补、农风复合等复合型土地利用模式有望减少新增土地转换需求，从而缓解未来土地资源紧张局面。这也说明，未来土地利用优化不仅要关注“如何分开布局”，也要重视“哪些功能可以适度共址”。
总体来看，这篇论文表明，在气候变化、粮食安全和能源转型多重目标叠加的背景下，未来土地利用冲突将显著加剧，单纯依靠新增土地开发已难以同时满足保护、农业和可再生能源三方面需求；如果继续采用部门分割式的规划思路，高优先级自然保护区域将面临更大的开发压力，而通过多部门协同规划，则能够在较大程度上减少物种暴露、碳损失和空间冲突。因此，未来的土地治理不能再局限于单一目标优化，而应更多依赖跨部门统筹、提高土地利用效率，并探索农业与能源等复合型用地方式，以在发展与保护之间实现更加协调的平衡。
文献来源：
Brock, C., Roehrdanz, P. R., Beringer, T., Chaplin-Kramer, R., Enquist, B. J., Frazier, A. E., Johnson, J. A., Kennedy, C. M., Kiesecker, J., Larsen, A. E., Loyola, R., Marquet, P. A., Neugarten, R. A., Oakleaf, J. R., Roopsind, A., Schuster, R., Williams, D. R., Wu, G. C., Zvoleff, A., & Hannah, L. Balancing land use for conservation, agriculture, and renewable energy.Nature Communications (2026, Article in Press). DOI: 10.1038/s41467-026-69952-6.
以上中文翻译为译者个人对于文章的概略理解，论文传递的准确信息请参照英文原文。
