自工业革命以来,地球系统进入了人类世时代,人类活动已成为全球环境变化的主要驱动力(Reader等人,2022年;Steffen等人,2011年)。这使得发达地区面临双重挑战:由于城市扩张占用农业用地和生态资源,农业生产能力下降(Wang等人,2012年),同时人口流入导致对农产品的需求增加(Liang等人,2021年)。跨区域农业贸易可以有效缓解因土地资源紧张引起的人地冲突。随着消费地区从境外获取农产品和服务,生产地区必须承担他人需求带来的额外生态资源压力(Du等人,2024年)。因此,生态资源负担沿着供应链从消费端传递到生产端,进一步加剧了跨区域不平衡和生态压力不平等(Lyu等人,2024年)。
衡量人类对景观的主导作用以及对生态系统压力的一个有效方法是“人类对净初级生产力的占用”(HANPP)的概念(Casas-Ledón等人,2023年;Haberl等人,2007年)。净初级生产力(NPP)是指植物通过光合作用产生的生物量,是生态系统中最基本和不可或缺的资源(Wackernagel等人,2021年)。人类的土地利用活动,如农业、林业和畜牧业,不可避免地干扰并利用了部分NPP(Lyu等人,2024年)。基于此,HANPP量化了人类为经济目的所占用的NPP部分,被认为是评估人类引起的生态资源压力的合适指标。
HANPP的评估越来越受到学术界的关注(Haberl等人,2014年;Wang等人,2024b)。现有的HANPP测量方法通常采用基于生产或基于消费的HANPP(Erb等人,2009年;Haberl等人,2014年)。基于生产的HANPP评估一个区域内生态资源的占用情况(Krausmann等人,2013年)。Haberl等人(2007年)发现,东南亚的领土HANPP是北美的三倍多。然而,部分领土HANPP来自其他地区的消费贸易,这意味着这些数字并未完全反映跨区域贸易驱动的空间转移(Weinzettel等人,2019年)。基于消费的HANPP可以追踪一个区域内消费商品中体现的HANPP,从而捕捉人类消费的生态影响(Roux等人,2022年)。这反映了生产和消费之间的空间脱节(Wiedmann和Lenzen,2018年)。例如,基于生产的农业HANPP集中在巴西、中国和美国等主要生产国,而大型经济体往往显示出最高的基于消费的HANPP(Liang等人,2023年)。因此,国内生产相对较低的国家仍可能由于高消费需求而在全球范围内占用大量生态资源。许多研究通过比较基于生产和基于消费的HANPP,揭示了国家层面农业贸易中的HANPP流动(Erb等人,2009年;Liang等人,2023年;Wang等人,2024a)。然而,尽管国家内部也存在类似现象,但关于HANPP的国内空间转移的研究仍然很少。
此外,现有研究很少将HANPP的空间转移与贸易中的另一个关键因素——经济收益(增加值)结合起来进行分析。贸易是以利润为导向的。跨区域交换不仅导致HANPP流动,还产生经济效益(Zhang等人,2023年)。许多寻求经济增长和减贫的欠发达地区大量出口初级生态资源(如原始谷物、林产品、渔业和畜牧业产品)以赚取收入(Pan等人,2022年)。由于这些地区技术能力有限和产业结构不发达,它们依赖出口加工程度低的农产品,这些产品附加值低,经济效益差。因此,生态压力加剧,而当地经济停滞不前(Pan等人,2022年;Qi等人,2024年)。发达地区从欠发达地区进口“低附加值、高生态压力”的产品,同时出口“高附加值、低生态资源压力”的产品。这导致了生态压力与经济效益的空间转移失衡,从而加剧了跨区域生态不平等(Su和Ang,2014年;Zhang等人,2023年)。这种不平等不仅表现为生态压力与经济效益之间的空间脱节,还表现为环境成本在地区间的不均衡分布(Zhang等人,2018a)。
根据上述分析,尽管农业消费中体现的HANPP受到了越来越多的关注,但仍存在三个关键的研究空白。首先,作为区域治理的最大行政单位,省份在制定土地利用、生态补偿和发展战略方面起着核心作用。因此,了解国内HANPP流动对于设计公平有效的可持续性政策至关重要。然而,大多数现有研究集中在国际贸易上,对国内边界内的HANPP转移关注较少。其次,当前研究往往将HANPP视为一个孤立的生态指标(Liang等人,2023年;Wang等人,2024a),忽视了其与增加值流动的关系。这种缺乏整合的现象阻碍了对农业贸易中生态-经济权衡和空间不平等的全面理解。第三,贸易流动连接了地理位置相距较远的地区(Liu,2023年;Xu等人,2020年)。与邻近贸易相比,远距离贸易往往掩盖了生态影响,可能被政策制定者忽视(Jia等人,2024年;Xiao等人,2024年)。然而,还没有系统地比较过邻近贸易和远距离贸易关系之间的HANPP流动和生态不平等,目前尚不清楚贸易的空间效应是否随区域连续性而变化。
在过去四十年中,中国经历了前所未有的城市化进程。为了确保粮食安全和保护农田,政府在主要功能区设立了七个主要的农业生产区,并实施了相关政策,如耕地占用补偿平衡。这些措施使农业土地集中在偏远和欠发达地区,增加了发达地区对外部生态资源的依赖。同时,广泛的跨区域交通网络促进了农产品的有效流动,进一步加剧了国内生态资源的转移。结果,来自偏远农村地区的生态资源不断流向城市中心。研究表明,尽管中国实现了生态资源的自给自足,但由于其广阔的领土、多样的资源禀赋和各省之间明显的经济差异(Wei等人,2020年;Zhang等人,2023年),仍存在显著的区域差异(Du等人,2021年)。作为人口最多的国家之一和世界第二大经济体,中国为研究国内边界内的HANPP空间转移以及农业贸易中体现的国内生态不平等提供了一个典型的案例。
为了解决上述研究空白,我们以中国为案例,使用HANPP指标来代表生态压力。首先,我们使用动态全球植被模型(LPJ-DGVM)和多源数据计算了基于生产的HANPP。在此基础上,我们将基于生产的HANPP整合到环境扩展的多区域投入产出(MRIO)模型中,计算了2012年、2015年和2017年的基于消费的HANPP。然后,我们追踪了农业贸易中净HANPP和增加值流动的空间转移和时间趋势。最后,我们扩展了广泛使用的贸易污染条款(PTT)框架(Antweiler,1996年),用HANPP替换了“污染”,并应用了对称和有界的标准化方法来提高指数的稳定性和可比性,而不会引入扭曲。由于邻近贸易和远距离贸易关系之间的生态不平等差异尚不清楚,我们进一步根据拓扑连续性将农业贸易分为邻近贸易(共享边界的省份之间的贸易)和远距离贸易(不共享共同边界的省份之间的贸易),并比较了它们对生态压力转移和不平等的影响(Anderson,2003年)。本研究的结果突出了区域差异,可以帮助决策者制定针对特定地区的策略,以减轻生态资源压力并促进平衡的经济发展。