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题 目：Cropland displacement contributed 60% of the increase in carbon emissions of grain transport in China over 1990–2015
作 者：Chengchao Zuo, Cheng Wen, Graham Clarke, Andy Turner, Xinli Ke, Liangzhi You, Lanping Tang
期 刊：Nature Food
时 间：2023.03.04
一作单位：College of Public Administration, Huazhong Agricultural University, Wuhan, China
原文链接：https://doi.org/10.1038/s43016-023-00708-x
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研究背景
快速增长的城市人口导致粮食从农村地区运输到城市地区不断增多，同时，城市化的快速推进导致不断扩张的城市吞噬了城市附近以前的农业用地，农田被转移到更偏远更边缘的地区，这就不可避免的导致了粮食运输的增加，从而引发了更高的能源消耗与碳排放。
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研究结果
为估算1990-2015年中国粮食运输变化的碳排放，作者先构建了空间相互作用模型（SIM），通过运输模式选择对粮食的空间流动进行估算。然后，基于估算的粮食运输空间流（包括粮食运输量、运输方式、和运输路线选择）对1990-2015年中国粮食运输系统产生的碳排放总量估算和测算CO2排放当量。最后，作者设置了一系列假设情景，以揭示粮食生产替代、人口增长、饮食变化和交通基础设施发展的排放影响。
作者通过测量国家和地区两级耕地和人口的平均中心距离发现，全国耕地中心向北移动62.53km，而人口中心向南移动17.91km，且全国平均人口中心与耕地间的距离从1990年的260.41km增长到了2015年的320.66km。下图c，d显示覆盖中国80%人口的347个县中约有251个县经历了人口与耕地分离的趋势。下图e，f则显示2015年全国对北方和还海外粮食供应的依赖程度增加，全国粮食生产消费中心距离由178.54km增长到了328.93km。
下图表示中国1990年和2015年粮食运输省际流动，外圈上的每条弧线表示一个省，弧长表示该省的粮食通量，弧线间的条带表示两省间的谷物流动，条带宽度表示运输的颗粒体积。中国省际粮食流动规模从8972万吨增长到26543万吨，其中我国东部和中南部省份更依赖从其他省份进口的粮食，粮食运输的总体格局由北向南偏东向西。1990年，东北地区是中国北方和西北地区的主要粮食供应地，东部地区是中国中部和南部的主要粮食供应。2015年，内蒙古超过辽宁，成为中国北方第三大粮食供应省，仅次于黑龙江和吉林。湖南和湖北两省作为中部地区主要粮食供应国的地位有所下降，而河南则成为中南地区最大的粮食供应省。中国东部省份从粮食净出口省转变为粮食净进口省。在中国大陆最南方的两个省份广东和广西，粮食供应自给率从近70%下降到不到40%。这些变化反映了中国粮食生产向北(和向海外)转移的事实，运输距离在这25年期间一直在延长。
下图显示了粮食运输碳排放量的变化。中国从1990年的564万吨增长到2015年的1775万吨，增长了两倍多。影响最大的因素是海运进口粮食，从85万吨增加到877万吨，增加了近10倍。在国内运输方面，最大的贡献者是铁路运输的粮食，从131万吨增加到377万吨，增加了2.86倍。道路运输碳排放量从260万吨增加到499万吨，增长近一倍。内陆和沿海航道的碳排放比例最低，从88万吨增加到99万吨。从粮食消费结构看，1990-2015年，粮食运输的碳排放量增加了32%(从341万吨增加到451万吨)，远低于饲料运输的 373.86%和工业及其他用途粮食的978.82%。
下图显示了粮食运输碳排放量增加的驱动因素分析。作者构建了一个基线情景，其中粮食生产、粮食消费和运输基础设施的变化与现实世界相同，以及两个分别控制粮食消费结构和运输网络的替代情景。通过比较不同情景下的模拟结果，作者发现，粮食生产替代贡献了788万吨，占中国新增碳排放的67.11%。从 1990 年到2015年。粮食消费结构变化和人口增长贡献率分别为287万吨(24.44%)和 119 万吨(10.10%)。然而，交通基础设施的发展，如中国西部新建的公路和铁路，帮助减少了32万吨与粮食运输相关的碳排放，相当于人口增长相关增量的近三分之一。
在省一级，粮食生产转移对粮食运输相关碳排放增加的贡献最大的省(市)有 24个(31个)(下图b中米色区域)。粮食消费结构的变化主要推动了五省交通碳排放的增加(下图b中橙色区域)。这些省份肉类生产的增长导致了饲料谷物需求的大幅增长，从而大大增加了与粮食运输相关的碳排放。人口增长是宁夏(下图b中红色区域)粮食运输碳排放增加的主要驱动力，而甘肃省(图5b中绿色区域)交通基础设施建设(如西北、西南地区的公路、铁路网)是1990-2015年粮食运输碳排放减少的主要原因。
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编者按
作者以25年来中国的城市化背景为切入点，研究因城市化带来耕地置换的粮食运输碳排放变化，同时采用情景分析探讨其驱动因素，对于我国多年来中央一号文件不断将粮食安全放在重要地位有着相当重量的理论和实际意义。同时，作者构建出的粮食运输碳排放评价框架，对于中国和其他国家涉及跨区域生产消费的广泛其他商品也有着重大的意义，值得我们深入研究获得启发。
转自：“西农RE学术社”微信公众号
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