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Nature|食物系统转型将重塑全球农业

  • 2026-09-20 08:46:10
Nature|食物系统转型将重塑全球农业
摘要

食物系统是导致地球系统超越行星边界的重要因素之一,而低质量膳食也是全球主要死亡风险之一。预计人口和收入增长可能进一步加剧这些挑战。因此,推动食物系统向健康和可持续方向转型的呼声不断增强。然而,这种转型将对农业产生多大程度、以及如何分布的影响,目前仍缺乏充分研究。本研究表明,到2050年,食物系统向健康膳食转型——包括采用EAT–Lancet参考膳食、提高生产率以及将食物损失与浪费减少一半——将从根本上重塑全球农业,其中一些变化将突破历史趋势。基于10个全球经济模型构成的多模型集合情景模拟结果显示,与2020年相比,农业用地的中位数变化为下降6%,模型结果范围为增加1%至下降26%。到2050年,与“一切照旧”情景相比,农业生产将减少17%,模型结果范围为下降2%至32%;从经济价值看,农业生产价值将减少1.6万亿美元,即下降26%,模型结果范围为增加8%至下降58%。其中,畜牧业生产价值将较当前2050年预测大幅下降,降幅为49%至83%;而蔬菜、水果、坚果和豆类的生产价值将增加23%,模型结果范围为下降33%至增加106%。研究结果取决于实现食物系统转型情景所假设的政策措施。作者强调,食物政策需要发挥更加积极的作用,在考虑食物系统转型所带来的健康改善和环境压力降低等收益的同时,也需要应对其影响所涉及的政治经济问题。

研究背景及意义

低质量膳食是全球主要死亡风险之一。食物系统——即与食物生产、加工、分配、制备和消费相关的所有要素与活动,以及这些活动的治理和结果——约占全球人为温室气体排放的三分之一,同时也是导致多个行星边界被突破的重要因素。为应对这些相互交织的危机,人们不断呼吁推动食物系统转型。然而,这种转型对农业产生影响的规模及其分布,即不同部门和不同区域所受到的影响,目前仍缺乏充分研究。

具体而言,作者通过回顾关于食物系统模型的文献,共发现75项针对食物系统变化开展情景与模型分析的研究。基于这些研究,作者识别出若干研究空缺。第一,现有研究缺乏农业部门层面的细分和精细度。超过一半(56%)的研究没有报告具体农业部门,或仅报告一个综合农业部门,仅有4项研究报告了10个及以上部门。第二,尽管23%的研究使用了历史数据,但没有任何研究考虑20世纪60年代以前的数据,这主要是由于其使用了联合国粮食及农业组织(FAO)的统计数据,因此难以将未来变化置于更长期的历史变化背景下进行比较。最后,现有研究缺乏对未来情景下不同农业部门生产价值变化的经济分析,因此限制了对部门经济影响开展更加深入的研究。

食物系统转型所带来的潜在社会经济和生计影响,很可能使这一过程在政治层面产生争议。因此,有必要更加深入地理解这种食物系统转型所产生的影响。具体而言,考虑到全球转向健康膳食(例如EAT–Lancet膳食)意味着食物摄入结构将发生显著变化,本文重点研究食物系统转型对不同部门——例如动物源产品、谷物、糖类、蔬菜、水果、坚果和豆类——产生的社会经济和环境影响。同时,研究引入历史视角,以便将未来预测与数十年乃至数百年的农业发展趋势进行比较。

本研究采用由10个全球经济模型组成的多模型集合(multimodel ensemble, MME),包括AIM、CAPRI、ENVISAGE、FARM、GCAM、GLOBIOM、IMAGE、IMPACT、MAGNET和MAgPIE。该模型集合同时包含可计算一般均衡模型、局部均衡模型和综合评估模型,这些模型此前均参与过农业模型比较与改进项目(AgMIP)的多模型研究。多模型集合分析能够结合不同模型对单一模型无法充分刻画的前瞻性情景提供不同视角,而模型集合结果之间的差异则可以反映不同模型对系统及其响应方式刻画所产生的不确定性。

研究模拟了两个主要情景。第一种是“一切照旧”(business-as-usual, BAU)情景,即当前趋势持续至2050年;第二种是食物系统转型(EL2)情景,该情景综合考虑了2025年EAT–Lancet委员会提出的健康膳食建议(通过消费者偏好转变进行模拟)、相较BAU情景更高的作物和畜牧业供给侧生产率提升,以及食物损失与浪费(FLW)减少50%。EL2情景是对食物系统转型的一种设定,包含三项被认为是推动食物系统变化关键杠杆的供需侧策略。此外,研究还分别模拟了膳食变化、生产率提高和FLW减少三个单独情景,以评估各组成因素单独产生的影响。考虑到FLW在模型中的表征具有更大的不确定性,研究还设置了4个FLW敏感性情景。模型集合的数据输入包括最新更新的共享社会经济路径(SSPs)宏观经济和人口预测。

研究亮点
  • 采用10个全球经济模型构成多模型集合(MME),综合比较不同模型对全球食物系统转型影响的模拟结果,并利用模型间差异反映结果不确定性。
  • 构建综合食物系统转型情景(EL2),同时纳入健康膳食转型、农业生产率提升和食物损失与浪费减少50%三项关键策略,并设置单独驱动情景及FLW敏感性情景。
  • 细分不同农业部门开展分析,重点比较动物源产品、谷物、糖类、蔬菜、水果、坚果和豆类等部门在生产、土地利用、价格、生产价值及环境影响等方面的变化。
  • 引入长期历史视角,将2050年的情景结果与数十年乃至数百年的农业发展和土地利用变化进行比较,用以判断食物系统转型是否偏离既有历史趋势。
  • 同时关注环境与社会经济影响,不仅评估温室气体排放、用水、氮肥和土地利用变化,还分析农业生产价值、就业以及贸易结构等变化,从而揭示食物系统转型可能带来的部门和区域重构。
研究结果

食物系统转型将显著改变全球农业生产、土地利用和生产者价格

     与BAU情景相比,2050年EL2情景下全球农业生产总体下降17%。其中,反刍动物肉类生产下降53%,奶类下降27%,非反刍动物产品下降45%,谷物下降23%,糖料作物下降34%;相反,蔬菜、水果、坚果和豆类(VFN)生产增加23%。土地利用和动物数量总体也呈下降趋势,反刍动物数量下降45%,谷物收获面积下降20%,而VFN收获面积增加26%。生产者价格方面,反刍动物肉类、奶类、非反刍动物产品和谷物均低于BAU情景。
图1|多模型集合的全球结果。 a、b,分别表示2050年BAU情景相对于当前(2020年)的百分比变化(a),以及2050年EL2情景相对于BAU情景的百分比变化(b)。

食物系统转型能够降低农业环境压力,但不同部门变化方向并不一致

到2050年,与BAU相比,EL2情景下农业生产直接产生的非CO₂温室气体排放下降34%,农业用水量下降3%,作物氮肥使用量下降17%。其中,反刍动物和非反刍动物肉类的温室气体排放均下降约44%,谷物温室气体排放下降24%;但VFN温室气体排放增加19%。此外,农业相关土地利用变化产生的净CO₂排放较2020年下降85%,较2050年BAU情景下降76%。

图2|多模型集合的全球环境结果。 a、b,分别表示2050年BAU情景相对于当前(2020年)的百分比变化(a),以及2050年EL2情景相对于BAU情景的百分比变化(b)。

食物系统转型将重构全球农业部门组成和生产价值

全球陆地农业生产价值由BAU情景下约6万亿美元/年下降至EL2情景下约4.5万亿美元/年,下降26%。其中,畜牧业生产价值下降约60%,反刍动物肉类生产价值下降81%;谷物和糖料作物生产价值分别下降约42%和47%。相反,VFN生产价值增加23%,其在农业总生产价值中的占比由BAU情景下的34%提高至58%,而畜牧业占比由36%降至20%。

图3|2020年以及2050年BAU和EL2情景下不同农业部门的生产情况(经济价值和实物量)。 a,全球农业生产价值(2020年不变价,万亿美元)及不同农业部门的生产价值。BAU情景(红色)和EL2情景(蓝色)均采用多模型集合的中位数结果。灰色标记表示FAO的2020年生产价值数据,并按部门进行了汇总。标记大小表示各部门生产价值在相应情景下农业总生产价值中的占比。b,全球农业生产的构成。生产用途分为食物、动物饲料和其他用途(例如工业过程和生物经济)。

食物系统转型在土地利用和畜牧生产方面可能打破长期历史趋势

EL2情景下,到2050年全球农业用地较2020年减少6%,相当于减少约274 Mha,其中放牧地下降10%,而耕地增加3%。这可能是过去2000多年中全球农业用地规模最大的绝对减少。反刍动物数量将比2020年减少超过4亿头,比BAU情景减少约8亿头,降至1996年前后的水平;谷物收获面积总体呈下降趋势,而VFN收获面积继续增长,其增速与20世纪60年代以来的历史趋势较为一致。

图4|长期历史农业土地利用变化及近期历史轨迹。 a、b,分别比较长期历史农业土地利用变化与BAU和EL2情景(a),以及近期历史条件下动物数量和作物收获面积的变化轨迹与BAU和EL2情景的比较(b)。
研究展望

未来研究需要构建比本文更全面的食物系统转型情景,例如进一步纳入可持续与生态集约化、循环利用等要素;同时,还应开发、整合并批判性评估更加激进且具有根本差异的未来情景,并加强利益相关者参与和转型情景叙事的多样性。未来研究还需要关注食物系统与更广泛社会经济转型之间的相互作用,以及实现食物系统转型的具体策略与路径,包括国家层面的转型路径、转型成本及其在不同群体和地区之间的分配。

初审:王光耀

审核:王光耀

排版编辑:隋雯霞

文献推荐人:隋雯霞

参考文献:

Gibson, M., Sundiang, M., Mason-D’Croz, D. et al. Food systems transformation would reshape global agriculture. Nature (2026). https://doi.org/10.1038/s41586-026-10775-2

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