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可持续粮食系统的潜力：在绿色区域中，热量供应可能会增加到当前水平以上；红色表示由于有害食品生产而导致的产量下降。
当前粮食生产中几乎有一半对我们的星球有害-造成生物多样性丧失，生态系统退化和缺水。但是随着世界人口的持续增长，这种情况还能持续吗？
现在，一项国际研究提出了一套全面的解决方案，可以在地球的环境范围内养活100亿人口。
为每个人提供足够健康的饮食，同时保持我们的生物圈基本完好无损，这将需要技术上和社会文化上的转变。它包括采取截然不同的耕作方式，减少食物浪费和改变饮食。
“当审视地球的状况以及当前全球农业实践对其的影响时，我们有很多理由担心，但也有希望的理由–如果我们很快看到果断的行动，”第一作者Dieter Gerten说。 PIK，柏林洪堡大学教授。
“目前，全球几乎一半的粮食生产都依赖于跨越地球的环境边界。我们为农作物和牲畜分配了过多的土地，过度施肥和过度灌溉。为了在世界人口仍在增长的情况下解决这个问题，我们共同需要重新考虑如何生产食物。令人兴奋的是，我们的研究表明，这种转变将有可能为多达100亿人提供足够的食物。”
研究人员提出了一个问题，即在保持全球范围内严格的环境可持续性标准的同时，可以喂饱多少人。这些环境容量是根据一组行星边界来定义的，这是人类对调节行星状态的过程的合理限制。本研究说明了与农业最相关的九个边界中的四个：生物圈完整性，土地系统变化，淡水利用和氮流量。在复杂的仿真模型的基础上，这些边界在空间和过程细节的新层次上进行了全局审查。这项分析表明，当前的粮食生产在哪些地方和哪些地方违反了边界，以及通过采用更可持续的农业形式可以以何种方式恢复这种发展。
全球差异化图片：在某些地区，少即是多
从理论上讲，令人鼓舞的结果是，在不影响地球系统的情况下，可以给102亿人提供食物。正如PIK主任JohanRockström指出的那样，这得出了非常有趣的结论：“我们发现，当前许多地区的农业正在使用过多的水，土地或肥料。因此，这些地区的生产需要与环境可持续性保持一致。但是，在这些地区和其他地区，存在巨大的机会来可持续地提高农业产量。例如，这适用于撒哈拉以南非洲的大部分地区，在这些地区，更有效的水和养分管理可以极大地提高产量。”
副作用是，这种更具可持续性的农业可以提高总体气候适应能力和适应性，同时还可以限制全球变暖。但是，在其他地方，耕种远远超出了当地和地球的限制，以至于更具可持续性的系统无法完全平衡对环境的压力，例如在中东，印度尼西亚的部分地区，以及在某种程度上在中欧。即使在重新调整农业生产之后，国际贸易仍将是可持续供养世界的关键要素。
难以咀嚼：饮食需要改变
重要的是，也有消费者的目标。大规模的饮食变化似乎是不可避免的，以使潮流转向可持续的食物供应。例如，考虑到中国目前肉类消费量的上升，需要用更多的豆类和其他蔬菜代替部分动物蛋白。“像这样的变化一开始似乎很难咀嚼。但是从长远来看，饮食上朝着可持续发展的方向发展，不仅有益于地球，而且有益于人类健康。” PIK的Vera Heck补充道。另一个关键因素是减少粮食损失。根据本研究采用的方案，IPCC最新的土地使用特别报告发现，目前，多达30％的所有粮食损失是浪费。赫克进一步指出：“这种情况显然要求采取坚决的政策措施，以在生产者和消费者的两端设定激励措施。”
这项研究中最敏感和最具挑战性的含义可能与土地有关。“涉及土地的任何事物在实践中往往都很复杂且存在争议，因为人们的生计和前景都取决于土地。因此，向更可持续的土地使用和管理过渡是对决策的严峻挑战。成功的关键是受灾地区必须看到其发展的明显利益。PIK负责地球系统分析的共同主席，该研究的合著者Wolfgang Lucht说：“这确实有可能使对新方向的支持增长到足够快的程度，从而稳定地球系统。”
参考：Dieter Gerten，Vera Heck，JonasJägermeyr，Benjamin Leon Bodirsky，Ingo Fetzer，Mika Jalava，Matti Kummu，Wolfgang Lucht，JohanRockström，Sibyll Schaphoff和Hans Joachim Schellnhuber，“在四个地球行星边界内喂养一百亿人是可能的” 2020年1月，自然可持续发展.DOI 10.1038 /
s41893-019-0465-1
这项研究是由波茨坦气候影响研究所（PIK）的研究人员领导的。阿尔托大学研究人员；博士后研究员Matti Kummu和Mika Jalava来自水与环境工程研究组
