揭示1600-2012年間中國(guó)磷循環(huán)網(wǎng)絡(luò)韌性的演變規(guī)律和影響因素
北京師范大學(xué)環(huán)境學(xué)院梁賽教授課題組研究成果在《自然》子刊《自然·食品》(Nature Food)以研究論文形式在線發(fā)表(Network resilience of phosphorus cycling in China has shifted by natural flows, fertilizer use and dietary transitions between 1600 and 2012)。該研究分析了1600-2012年間中國(guó)磷循環(huán)網(wǎng)絡(luò)的韌性,研究結(jié)果表明,受自然流動(dòng)、化肥使用和飲食轉(zhuǎn)變的影響,近幾十年中國(guó)磷循環(huán)網(wǎng)絡(luò)的韌性呈下降趨勢(shì)。 磷元素是人類生存和生態(tài)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)所需要的一種必要營(yíng)養(yǎng)元素。對(duì)人類和生態(tài)系統(tǒng)而言,磷循環(huán)網(wǎng)絡(luò)在遭受外部沖擊時(shí)仍能持續(xù)保障磷供給的能力(即韌性)至關(guān)重要。已有研究主要通過磷元素代謝路徑分析來(lái)研究磷資源使用和磷排放問題,較少關(guān)注磷循環(huán)網(wǎng)絡(luò)的韌性。本研究首次綜合運(yùn)用生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析等方法,對(duì)1600-2012年間中國(guó)磷循環(huán)網(wǎng)絡(luò)的韌性進(jìn)行了測(cè)度研究與影響因素分析。 結(jié)果表明:為滿足中國(guó)不斷增長(zhǎng)的食品消費(fèi)總量和結(jié)構(gòu)的需求,中國(guó)磷循環(huán)網(wǎng)絡(luò)從由土壤自然磷流主導(dǎo)轉(zhuǎn)變?yōu)橛苫噬a(chǎn)的工業(yè)磷流主導(dǎo),并不斷強(qiáng)化。這種變化降低了網(wǎng)絡(luò)中的冗余路徑,從而導(dǎo)致近幾十年來(lái)磷循環(huán)網(wǎng)絡(luò)的韌性呈下降趨勢(shì)。城市化進(jìn)程加劇了磷的單向流動(dòng),進(jìn)一步降低了磷循環(huán)網(wǎng)絡(luò)的韌性。特別是在2000-2012年間,由于人群飲食結(jié)構(gòu)中動(dòng)物性食物比重不斷提高,磷循環(huán)網(wǎng)絡(luò)的韌性下降了11%。如果按這種趨勢(shì)繼續(xù)發(fā)展,在社會(huì)環(huán)境的沖擊和干擾下,磷供應(yīng)會(huì)逐漸成為影響中國(guó)糧食安全的重要因素。 為提高磷循環(huán)網(wǎng)絡(luò)的韌性,本研究提出減少食物損失和浪費(fèi)、提高“農(nóng)田到餐桌”食物供應(yīng)鏈效率、減少化肥使用、提升磷循環(huán)率等措施,并進(jìn)一步量化這些措施對(duì)磷循環(huán)網(wǎng)絡(luò)韌性的提升程度。此外,本研究的框架和指標(biāo)也適用于分析其他地區(qū)和資源的網(wǎng)絡(luò)韌性,可以為全球可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)提供科學(xué)依據(jù)。 本研究由北京師范大學(xué)和華東理工大學(xué)領(lǐng)銜,國(guó)際應(yīng)用系統(tǒng)分析研究所、意大利歐洲-地中海氣候變化中心和意大利威尼斯大學(xué)、美國(guó)陶森大學(xué)、捷克共和國(guó)馬薩里克大學(xué)、美國(guó)密歇根大學(xué)、中山大學(xué)、清華大學(xué)、英國(guó)倫敦大學(xué)學(xué)院、廣東工業(yè)大學(xué)等單位組成團(tuán)隊(duì)共同完成。北京師范大學(xué)梁賽教授和華東理工大學(xué)余亞東副教授為論文共同第一作者,北京師范大學(xué)梁賽教授、華東理工大學(xué)余亞東副教授和英國(guó)倫敦大學(xué)學(xué)院米志付研究員為論文的共同通訊作者。合作作者楊志峰院士對(duì)論文完成給予了重要指導(dǎo)。該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。
北京師范大學(xué)
2021-02-01