本篇内容是对于今天在Nature上发表的题为“Finding pathways to national-scale land-sector sustainability”论文工作的介绍*。欢迎国内外同行对我们工作进行评论。

链接http://www.nature.com/nature/journal/v544/n7649/full/nature21694.html

可下载全文链接 http://rdcu.be/q94d

一、概述

       2016年1月1日正式生效的联合国可持续发展目标，是一个包括所有国家、面向未来15年的雄心勃勃的计划，旨在共同采取行动，促进全球繁荣并保护地球。

       我们用复杂的计算机模型评估了澳大利亚的土地部门同时实现联合国的多个可持续发展目标的可行性，以及在什么样的社会经济、环境、政策条件下，多个可持续发展目标可以达到。我们最终发现，对于澳大利亚的土地部门来说，多个目标的实现几乎是不可能的 。基于模型的分析结果，我们提出了新的解决思路，并呼吁政府和科学家需要协作开发新颖的可持续方案来实现全球共同的可持续发展的愿景。这一成果论文今天发表在Nature杂志上，皋磊博士和 Brett Bryan 教授为论文的并列第一作者，通讯作者为皋磊博士。

二、背景和意义

       2015年9月25日，联合国在其成立七十年之际，在千年发展目标取得了成就的基础之上，宣布了一项宏伟的行动计划，旨在带领人类摆脱一直以来的贫穷和匮乏，让地球得到治愈和保护，让世界走上可持续的繁荣之路。该计划包括17个可持续发展目标和 169个具体目标，这个不可分割的整体兼顾了可持续发展的三个方面：经济、 社会、环境。而土地在实现这项宏伟的计划中至关重要，很多目标都与土地或如何利用土地相关，包括农业和粮食安全、清洁水源、可持续的现代化能源、可持续的生产模式、应对气候变化、防治土地退化、阻止生物多样性丧失。

       从千年发展目标计划的执行当中，我们得出的一个重要的教训是这些目标需要同时实现，而不是逐一实现。这是因为目标之间，以及实现目标的方法之间都有效果抵消和协同增效效应。当初为了在各个国家中达成一致，多数的全球目标都描述得较为模糊。现在要实现这些全球目标，必须首先获得国家层面上目标的成功实现。这需要制定特别的、有效的、适合各国国情的科学目标，并辅以强大的政府管理能力。

       我们的工作是首次将全球的目标映射到国家层面，找出在什么样的社会经济、环境、政策条件下，这些与土地和环境相关的可持续发展目标可以达到。

三、方法与结果

       我们首先将全球目标映射到国家层面。国家层面目标的设置，需要考虑并能反映全球目标的意图，确定可操作的、可测量的指标。我们选取了和土地可持续联系紧密的五个可持续目标（粮食安全与可持续农业、水资源可持续管理、可持续的现代化能源、采取紧急行动应对气候变化、防治土地退化和阻止生物多样性丧失）下的七个指标：经济发展、粮食生产、水资源使用、生物能源、生物燃料、温室气体减排、生物多样性（土地退化）。在确定具体的指标水平时，我们考虑了国际、国内的已有的目标，保持可持续目标与这些目标的一致性。由于不确定性的存在，我们制定了低、中、高三个级别的目标，并设置了2030和2050这两个实现的时间节点。

       然后我们设计了648条路径，包括了不同的全球未来映射（经济、气候、人口、减排努力程度）、国内土地使用政策、生产率增长率、土地使用变化限制等维度组合，并利用土地使用权衡模型（Bryan etal., 2016, Global Environmental Change 38 130-152; Connoret al., 2015,Environmental Modelling & Software 69 141-154），定量地探索了设置的目标在这些648条路径中实现情况（见图1）以及这些目标需要在什么样的社会经济、环境、政策条件下实现。该模型是一个集成的部分平衡线性模型，提供了澳大利亚2013年至2050年的土地使用变化预测（精度1.1平方公里）。该模型模拟了24种农业土地使用和一些新的土地使用机会（如环境种植、碳种植、生物能源、生物燃料）之间的竞争。

图1

       我们发现目标的实现与全球未来的映射、政策的设定、目标的设置以及目标实现的时间节点有关。虽然我们的研究针对的是澳大利亚，并依赖模型构建与假设，依赖于目标的选择与设置。然而，该工作为国家层面的可持续目标的实现提供了很多深刻的见解。只有国家层面的可持续目标的实现了，才可以以自下而上的方式实现全球的可持续目标。

       我们得出的一个重要的结论是，即使有一系列的可持续政策颁布，实现多个可持续目标还是远没有保证（见图2）。事实上，这些目标仅在非常少、非常特殊的环境、社会经济、政策条件下达到（如图3）。这是因为在资源有限的土地系统中，效果抵消效应普遍存在，以至于如果我们致力于改进一件事（如碳存储），可能使另外一件变得糟糕（如可用的水资源）。尽管我们可以设计明智的政策去减少这种抵消效应，去同时实现更多的目标，然而资源的有限性意味着这种抵消效应不能被完全消除。

图2

图3

四、如何实现可持续性发展目标

       因此，土地部门实现所有相关的目标似乎不太可能。因此，我们必须做出艰难的抉择。我们认为土地部门应该着重于那些不可替代的方面，如生产粮食、保护生物多样性和生态系统、阻止土地退化。通过利用目标之间的协同增效效应，土地部门可以进一步促进其它方面目标的实现，但是仍然需要来自于其它领域（例如在再生能源、粮食系统、水资源管理方面）的创新。集成的、多部门的分析可以帮助我们确定创新的优先级。

       因此，各个国家都需要一个新的科学分析方法来支持国家层面的目标设定和评估，从而确定有效率和有效的的可持续行动计划。

五、展望

       我们的结果强调了各个国家进行全球协作的、国家层面的、综合的、集成的、多部门分析的必要性，这样可以支持国家层面的目标设定和评估，确定有效率和有效的可持续行动方案。我们同时也意识到这种类型的科学目前还不存在。为了实现我们共同的可持续发展的愿景，政府和科学家需要协作开发新颖的可持续方案。我们期望我们关于土地可持续实现需要扩展到更广泛的经济和环境的结论，可以帮助各个国家制定目标和计划来实施全世界可持续发展的宏伟目标。

*该文同时在科研圈网站及其微信公众号推出，略有修改。

皋磊博士简介

皋磊博士目前是澳大利亚联邦科学与工业研究组织（CSIRO）高级研究科学家。2015年获得大洋洲建模与仿真学会青年学者杰出研究奖，以及CSIRO农业部长奖。皋博士的研究领域主要为：复杂系统建模、水土资源管理、不确定分析、鲁棒决策、机器学习。欢迎国内外学者联系访问交流（Email: lei.gao@csiro.au）