《Science Bulletin》：Coordinated pathways to a low-carbon, healthy, and equitable food system in China
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粮食安全与低碳减排协同路径研究：基于中国的省级生命周期评估模型分析显示，整合生产链、消费端及土地管理的协同策略可至2060年实现碳排放减少41.7%、营养质量提升24.4%、区域不平等降低21.9%。
Xinxian Qi|Zemiao Liu|Yiqi Zhou|Honglin Zhong|Pan He|Xianjin Huang|Laixiang Sun|Kuishuang Feng|Hong Yang|Julian R. Thompson|Yanfeng Di|Taiyang Zhong|Xiao Lyu
南京大学地理与海洋科学学院，中国南京210023
摘要
应对持续存在的粮食不安全和营养不足问题可能会使减少食品系统碳排放的努力变得复杂，而食品系统是实现气候目标的关键组成部分。食品分配的空间差异进一步加剧了现有的不平等现象。本研究通过在中国省级层面引入一种新颖的自下而上的生命周期评估框架，改进了广泛使用的区域综合评估模型。该模型评估了到2060年平衡健康饮食、低碳排放和减少不平等的各种策略之间的权衡与协同效应。研究结果表明，单独实施减排措施可能会增加食品成本并加剧不平等，而无法实现减排目标。然而，通过整合供应链、消费者需求和土地管理转型的协调方法，到2060年可以将温室气体排放量减少41.7%，营养质量提高24.4%，不平等程度降低21.9%。本研究强调了需要一个跨部门且区域协调的食品系统框架，以实现气候目标、确保充足的营养，并促进一个可负担且公平的食品系统。
引言
持续的粮食不安全和营养不足问题影响着全球约9.1%的人口[1]，这可能会使减少食品系统碳排放的努力变得复杂，而减少碳排放是实现1.5℃气候目标的关键步骤[2][3]。生产方面的干预措施，如种植模式优化和创新管理，可以减少碳排放和环境影响[4][5]，同时提高农民福利[6]；而供应方面的策略应与不断增长的食品需求保持一致[7]。在消费方面，饮食转变被认为具有最高的减排潜力[8][9][10][11]。然而，大多数国家饮食指南主要关注健康问题，只有少数指南提到了环境可持续性的建议[12][13][14][15]，这导致了改善营养与减少碳排放之间的冲突[15][16][17]。例如，遵循《EAT-Lancet》关于改善地球和人类健康的建议可能会由于健康食品供应不足而降低食品的可负担性[18][19]。在中国，遵循《中国膳食指南》（CDG）甚至可能导致每年增加2.5 Gt CO2e的排放量，比基线水平高出7.5%[16][20]。因此，除了孤立的食品生产和消费行动外，还需要综合和全面的策略来在食品系统中实现低碳和健康的双重效益[21][22][23][24]。
食品系统作为一种人类-自然耦合系统[25]，在可持续性科学视角下展现了生物物理过程与社会动态之间的跨尺度反馈[26]。在整个生命周期中，食品系统将生产景观、区域间供应链、消费模式及其相关的环境结果和社会福祉联系在一起[27]。由于自然资源禀赋的空间异质性，食品系统内的区域分配差异进一步加剧了实现环境和社会可持续性的努力[28][29][30]。以食品出口为主的生产密集型地区承担了由于食品进口地区的碳密集型消费模式而产生的不成比例的排放量[31][32]。这种不平衡在国际和次国家级层面损害了环境可持续性和社会福祉[33][34][35][36]。在中国，市场驱动的供需动态加剧了食品系统分配的不平等，国内食品系统的耕地置换进一步加剧了这些挑战[35]。随着供需变化加剧区域差异[38][39]，协调食品供应链的供需双方至关重要[40]，特别是为了解决由食品分配模式变化引起的不平等问题。健康、可持续性和公平性是地球食品系统的转型目标[41]。迄今为止，实现双重效益的努力往往忽视了不平等问题[42][43]，目前尚不清楚旨在同时实现气候缓解和健康改善的综合策略是否能够有效解决不平等问题。
然而，涵盖生产、加工、分配、运输、消费和废物处理的食品系统在其整个生命周期内很少被全面建模[33][44]。现有模型通常忽略了协调方法和跨部门协同效应的潜力[45]。鉴于食品供应链的相互关联性[46]，采用整体和动态整合的策略对于应对系统性挑战和实现双重效益至关重要[45][46][47]。然而，尚不清楚这些综合策略是否能够增强这些成果。这对于中国尤为重要，因为快速发展的食品供应链[48]需要一种综合方法，在食品系统的整个生命周期内平衡粮食安全与气候缓解[49][50]。有效的协调评估不仅仅需要汇总单一行动的潜力[49]；它需要深入且结构良好的整合，例如食品供应链内的系统动态或综合评估，以产生有意义和实际的结果。
为了解决与不平等以及减排和健康改善双重效益相关的知识空白，本研究提出了一种新颖的“自下而上”的方法。它开发了一个针对中国食品系统的区域特定生命周期温室气体排放因子数据集和一个综合评估模型，并探讨了到2060年减少温室气体排放和促进健康饮食的协调行动路径。分析量化了各种情景组合的协同效应和权衡及其对环境和社会不平等的影响。研究结果为政策制定者提供了宝贵的见解，以实现低碳、健康的食品系统，同时不加剧不平等。这项研究为建立一个综合框架奠定了基础，该框架旨在实现1.5℃全球变暖目标、促进健康饮食以及减少地区内和地区间的不平等。
中国食品系统的系统边界
对中国食品系统的评估（文本S1在线提供了食品系统的定义）包括中国人口普遍消费的12种主要食品类别。这些类别包括五种植物性食品（大米、小麦、玉米、蔬菜和水果）、六种动物性食品（猪肉、牛肉、羊肉、家禽、鸡蛋和牛奶），以及一个包含鱼类、虾、蟹、贝类和藻类的水产品综合类别。这12种食品类别提供了85.4%的
中国食品系统中现有的不平等和温室气体排放及饮食质量的差距
在过去三十年（1990-2023年）中，中国的食品系统转型不仅使居民饮食质量提高了19.0%（根据AHEI衡量），还导致温室气体排放量显著增加了115.2%。中国食品系统的整个生命周期产生的温室气体排放量从1990年的0.94（±0.36）Gt CO2e a-1增加到
讨论与结论
正如SDG 12（负责任消费和生产）和联合国食品系统峰会所倡导的，可持续生产和消费对于在地球范围内限制温室气体排放至关重要[71]。然而，由农业集约化和消费模式变化加剧的空间异质性也应按照SDG 10（减少不平等）的要求得到解决。实现这一目标需要整合多种策略的协同方法[46][72]。本研究
致谢
本研究由中国国家自然科学基金（42201301（Xinxian Qi）、72488101（Xianjin Huang）和中国国家社会科学基金重大项目（23&ZD099（Xianjin Huang））以及南京大学前沿科学中心“GeoX”跨学科研究基金（0209/14380116（Xinxian Qi）资助。
作者贡献：
Xinxian Qi、Xianjin Huang、Kuishuang Feng和Laixiang Sun构思了这项研究并设计了研究方案。
