2014年,聯合國提出了17個全球可持續發展目標(Sustainable Development Goals,SDGs),對未來農業綠色發展、城市化發展、水資源保護和氣候變化等領域的永續與協同發展提出了新的挑戰。然而,不同的可持續發展目標之間存在複雜的互饋關係,包括協同(優勢)和權衡(劣勢),囙此如何從科學角度定量不同SDGs之間的關係,探索協同實現途徑成為重要的科學難題。協同水環境安全與農業綠色發展的雙重目標是近年來中國政府努力的目標,也是實現全球可持續發展和中國農業綠色發展的重要挑戰,而過去的研究缺乏從系統的角度分析糧食安全與水污染阻控對其他相關SDGs名額的影響,缺少我國永續“農業-都市-水-氣候”系統權衡分析的決策依據。
近日,中國科學院農業資源研究中心與荷蘭瓦赫寧根大學圍繞上述科學問題,構建了農業與水環境安全的SDGs評估體系與名額互作分析方法,分析了相關可持續發展目標之間的319項相互作用(圖1 b),劃定了相互作用的七個級別,即:從-3(高級權衡)到+3(高級協同)。研究表明:水污染控制不僅與水相關的可持續發展目標(SDG 6-清潔飲水與衛生設施和SDG14-水下生物)相關,而且與包括糧食安全(SDG2-消除饑餓)、城市化(SDG11-永續都市和社區和SDG12-負責任的消費和生產)和氣候變化(SDG13-氣候行動)等SDGs都具有高度的相關性(圖1 a)。囙此,水污染阻控措施必須最大限度地協同其他SDGs,避免可持續發展目標之間的權衡,319項SDGs相互作用中的大多數(286項)是協同作用,少數(33項)需要權衡取捨。
圖1“農業-都市-水-氣候”系統可持續發展名額的相互關係。(a)與水污染高度相關的可持續發展目標;(b)可持續發展目標間的相互作用;(c)促進協同效應並避免權衡取捨的水污染防控與農業綠色發展途徑。
水污染防控是我國環境安全的重大問題,無論是政策制定者還是研究人員都會關注。水污染防控是否與糧食安全具有權衡關係?是否阻礙了城市化的發展?水污染阻控與氣候變化能否協同?在當前的水污染防控的討論中有一點被很大程度地忽視了,即從系統角度解析不同可持續發展目標之間的複雜關係。基於上述問題,本研究通過協調農業綠色發展與環境保護之間的關係,探索“農業-都市-水-氣候”系統優化途徑。文章以中國為例,利用情景分析,提出了促進協同效應、並避免權衡取捨的水污染防控途徑,特別關注與水污染阻控高度相關的可持續發展目標之間的相互作用(圖1 c)。結果表明:將農牧系統養分資源管理科技、優化膳食、城市汙水處理科技和溫室氣體减排等措施相結合,可以有效地促進實現水環境的可持續發展目標以及糧食、都市和氣候的可持續發展目標(圖2)。
圖2 2050年,中國6大流域(黃河、長江、珠江、遼河、海河、淮河)不同優化措施下河流以及沿海區域氮磷養分排放情况。(a)陸地生態系統向河流輸入的可溶解氮;(b)陸地生態系統向河流輸入的可溶解磷;(c)陸地生態系統通過河流向海洋輸入的可溶解氮;(d)陸地生態系統通過河流向海洋輸入的可溶解磷。SSP5(Shared Socio-economic Pathway)-化石燃料驅動的共亯社會經濟路徑,RCP8.5(Representative Concentration Pathways)-代表性濃度高風險路徑,SE(improved sewage treatment)-汙水處理系統科技優化,AG(improved nutrient use efficiencies in agriculture)-農牧系統養分管理科技提升,SFC(sustainable food consumption)-永續的食物消費與膳食優化,CLI(climate mitigation)-溫室氣體减排。
本研究闡明了可持續發展目標之間的相互作用,結果表明考慮這些相互作用對於中國的水環境安全與農業綠色發展至關重要,該研究方法不僅適用與中國,同時適用於全球其他國家和地區。如何協同實現?我們需要彙集政策制定者、利益相關者和科學家在農業、水、經濟和氣候等多個學科交叉的知識與科技;通過跨學科的手段,來科學設計;通過製定有效地促進協同效應與避免權衡取捨的政策,來落地實現。
上述研究成果以“Accounting for interactions between Sustainable Development Goals is essential for water pollution control in China”為題,在Nature Communications上發表,https://doi.org/10.1038/s41467-022-28351-3。中科院遺傳所農業資源研究中心及瓦赫寧根大學與研究中心博士後王夢茹為第一作者,中科院遺傳所農業資源中心馬林研究員為通訊作者。合作作者包括荷蘭瓦赫寧根大學Carolien Kroeze教授,Annette Janssen研究員,Maryna Strokal副教授等。該研究得到了,國家自然科學基金(U20A2047)、和國家重點研發計畫(2016YFE0103100)、中國科技部與荷蘭皇家藝術與科學院聯合項目“永續資源管理以確保充足和安全的食品供應(SURE+)”(PSA-SA-E-01)等項目的支持。
Mengru Wang,Annette B. G. Janssen,Jeanne Bazin,Maryna Strokal,Lin Ma,Carolien Kroeze.Accounting for interactions between Sustainable Development Goals is essential for water pollution control in China.Nature Communications,2022.https://doi.org/10.1038/s41467-022-28351-3