《Sustainable Production and Consumption》：Needs for more integrated, inclusive, and policy-Relevant modeling of food system transitions: Insights from a systematic review
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食品系统（food systems）支撑人类营养与生计，但目前处于不可持续轨迹，未能确保全球粮食安全（global food security），同时施加显著环境压力。因此，向可持续食品系统转型需要稳健、整合的建模框架，以评估权衡、影响及变化路径。在本研究中，
食品系统（food systems）支撑人类营养与生计，但目前处于不可持续轨迹，未能确保全球粮食安全（global food security），同时施加显著环境压力。因此，向可持续食品系统转型需要稳健、整合的建模框架，以评估权衡、影响及变化路径。在本研究中，研究人员对食品系统建模研究进行系统综述，并从150篇出版物中综合850个可持续性指标（sustainability indicators）。研究人员表明，在所综述文献中指标使用高度碎片化：在识别出的850个指标中，436个为唯一指标（unique indicators），其定义、度量或报告实践趋同有限。这种标准化缺失显著制约了跨模型、情景和区域的可比性，阻碍累积性知识构建与跨研究综合。研究人员进一步发现，约三分之一研究应用模型耦合（model coupling）或综合评估框架（integrated assessment frameworks），但此类方法在不同空间尺度与转型策略间采用不均衡。研究人员的发现强调，需要协调、透明且政策相关的指标框架，以实现对食品系统转型结果的系统且可比评估。
Yizhi Deng、Chaohui Li、Yuanchao Hu与Prajal Pradhan围绕食品系统（food systems）转型建模开展系统综述。食品系统支撑人类营养与生计，但当前轨迹不可持续，未能保障全球粮食安全并造成显著环境压力。当代生产与消费模式导致营养不良与肥胖双重危机，并加速环境退化。因此向可持续食品系统转型至关重要，而指导转型需要稳健计算建模以理解权衡并预测复杂食品系统动态。然而，现有模型指导转型的能力仍了解不足。全球食品系统由反馈、协同与权衡构成，转型具有高复杂性与深刻不确定性。研究人员使用计算模型评估农业温室气体（greenhouse gas, GHG）减缓、量化食物选择环境影响、优化膳食模式，工具包括优化、均衡、系统动力学和综合评估模型（integrated assessment models, IAMs），但尺度与机制差异大。现有综述多关注特定建模方法、代表模型或特定应用，缺乏系统证据综合模型耦合如何弥合尺度不匹配、转型实践如何转为情景、可持续性指标如何标准化。为此，研究人员系统综述150项研究，目标包括：分类模型并说明耦合关系；构建可持续性指标关系网络与转型实践分类框架；比较模型应用在指标、实践和空间尺度上的差异；揭示区域不平衡。
主要关键技术方法：采用PRISMA系统综述，检索Web of Science和Scopus，检索词覆盖食品系统、模型、可持续性、转型/情景/路径/预测，模型词需与食品系统词10词内。2025年1月13日检索，初检2043和3067条，去重后3261条，使用ASReview LAB机器学习筛选至188篇，全文筛选后纳入150篇。纳入整体或关键子系统、明确建模方法、与食品系统转型直接相关、同行评议期刊或会议论文；排除非英语、会议摘要、社论、书章、综述和评论。提取模型分类为计算型、优化型、模拟型和其他，细分为16种模型类型，区分独立模型、耦合模型与IAM；提取经济、环境、社会、健康指标及复合指数，转型实践、空间尺度和文献计量信息。样本来源为Web of Science与Scopus的150篇出版物。
3.1 模型景观
3.1.1 模型分类与应用：计算型、优化型和模拟型是最常用三类。单目标优化26、计算器23、IAM17、部分均衡（partial equilibrium, PE）16、多目标优化16。优化型PE中MAgPIE 5、GLOBIOM 4；模拟型PE如IMPACT 6；模拟型包括系统动力学模型（system dynamics models, SDMs）15、生物物理模拟模型15、可计算一般均衡（computable general equilibrium, CGE）12、网格化土地利用模拟模型8、微观模拟7，代理基模型（agent-based models, ABMs）3。计算型包括计算器23、物质流模型13、输入-输出模型6。NUFER模型3量化氮磷流。IAM中IMAGE 5。经济计量、机器学习和其它模型各5。结论：模拟型最多样，计算器常用，IAM重要。
3.1.2 模型耦合与整合：约三分之一应用耦合模型36或IAM17。除微观模拟外所有模型至少与另一模型耦合。计算器、单目标优化、PE、生物物理模拟各连接5种模型；CGE和网格化土地利用各连接4种。常见耦合：计算器+单目标优化5，计算器+PE 4，PE+网格化土地利用3。存在三模型耦合群：网格化土地利用+单目标优化+计算器；网格化土地利用+多目标优化+计算器。还有PE/CGE/IAM等集群。结论：耦合常见但模式集中，模型功能决定角色。
3.2 建模结果
3.2.1 食品系统可持续性指标：150篇方法和结果识别850指标，去重436唯一。分五组：经济、环境、社会、健康四组422个个体指标，19类别；14复合指数。环境指标使用457次53.8%，社会232次27.3%，经济15.2%，健康2.1%，复合1.6%。12/14复合指数含环境。环境内气候、土地、水使用285次62.4%；生物多样性、废物、食物损失浪费37次8.1%。社会内食物安全54.3%、膳食质量33.2%，其他12.5%。经济内成本效益31.8%、生产力27.1%、贸易市场24.0%，宏观经济6次4.7%。436唯一指标仅约22%出现在多篇研究，78%仅一次。气候变化类别17唯一指标但使用超100次，77篇用GHG排放。生物多样性等37记录仅生物多样性完整性指数（Biodiversity Intactness Index, BII）出现多于一次。存在“同但不同”指标。结论：指标高度碎片化，限制可比性。
3.2.2 指标与模型类型对齐：气候变化、土地利用与管理、食物安全为核心。气候变化指标用于计算器19、单目标优化16、PE 13、多目标优化11，也用于物质流、CGE、SDM各7。食物安全指标复杂，单目标优化18、CGE 12、PE 10。宏观经济、废物、食物损失浪费覆盖弱，宏观经济主要PE、CGE或IAM。单目标优化应用指标最广，集中于结构简单、量化明确指标；CGE用于生计、贫困、公平。ABM和微观模拟少用于经济，多微观异质行为。经济计量和机器学习主要用于经济与环境。结论：模型功能与指标可测性匹配导致不均衡。
3.3 建模转型驱动
3.3.1 食品系统转型实践：从情景设置识别12类，9类主题含41措施。膳食转变77、土地利用优化52、生产力提升38最常见。膳食转变包括减少高影响动物性食品、类别内/间替代、细胞农业、膳食指南导向；土地利用优化包括种植模式、保护、多样化、生物能源、高标准农田；生产力提升包括可持续集约化和技术创新。水资源管理22、肥料和农业投入26、饲料管理20、废物管理14、食物损失浪费24、能源使用3。气候减缓与有机农业各10为整合实践。政策支持和农民福利较少。结论：实践集中于三大路径，政策和生计关注有限。
3.3.2 实践与模型类型对齐：膳食转变模型最广，15种（除机器学习）。计算器15量化环境影响；单目标优化16构建营养生态平衡，其中9篇最小化偏离当前膳食；物质流和IAM各9评估系统影响；微观模拟7模拟健康结果。能源使用优化仅多目标1和SDM 2。气候减缓多用IAM 4，无计算器或优化。有机农业较多用计算器和优化。饲料管理和食物损失浪费多用物质流，分别9和7。肥料农药投入多用SDM 6。微观模拟仅用于膳食转变7，输入-输出主要用于膳食转型6，网格化土地利用主要用于土地利用优化7。结论：模型选择随实践功能差异。
3.4 时间趋势与空间尺度：2015年联合国2030议程后研究增长。国家尺度44.7%，全球20.7%，区域8.7%。国家及以下106项，中国32、伊朗8、法国7、英国6、新西兰5，澳大利亚、印度、荷兰各4。南美、非洲、东欧、中亚、东南亚有限。欧洲区域研究多。计算器、物质流、生物物理模拟、IAM覆盖五个尺度；单目标、多目标、SDM除地方外所有尺度；PE和CGE集中于地方、国家、全球；微观模拟、经济计量、机器学习仅国家尺度。全球尺度多用物质流、PE、IAM。16种模型均在国家尺度应用。结论：研究增长但空间不平衡。
讨论部分总结：
4.1 互操作性：耦合从补充转向核心。计算器和单目标优化灵活但可能遗漏反馈；CGE捕捉复杂反馈但具体实践意义有限。未来需数据一致和情景对齐，标准化指标和共享数据库，跨模型情景与反馈传输。IAM具有内部一致性，模块扩展和定向链接可优先增强现有IAM。
4.2 统一标准化指标：缺乏广泛接受的食品系统可持续性定义或总体指标框架，导致强相关和重复。已有框架但定义和测量差异限制可比性。全球改善营养联盟（GAIN）的食品系统仪表板（FSD）整合食品系统倒计时倡议（FSCI）、可持续发展目标（SDG）指标等，提供230国家和地区可比数据。本研究指标分类和层级关系可作参考，提取重叠信息，简单计算或转换增强可比性。
4.3 更广泛覆盖：当前偏环境，尤其气候变化。未来重视不足维度，捕捉反馈。转型需多实践协同，覆盖从生产到消费和废物管理。地理分布不均，集中中国和欧洲；非洲、东南亚等不足。需区域合作、国家数据系统、工具传播。模型应产生可操作见解，降尺度到产品、过程、区域和主体，识别协同与权衡。
4.4 局限：仅两个数据库、仅英语同行评议，排除灰色文献和非英语，可能遗漏和地理偏差；未说明耦合如何实施；未统一指标单位、未提供转换公式。
结论部分翻译：本研究对食品系统转型建模研究进行系统综述，综合150项研究，涵盖模型类型、可持续性指标、转型实践和空间尺度。结果表明，食品系统建模快速发展，日益依赖计算型、优化型和模拟型方法，对模型耦合与整合兴趣增长。当前建模强调环境影响，尤其气候变化，而生计、贫困和公平指标相对未充分探索。转型实践同样集中于膳食转变、土地利用优化和生产力提升，对政策支持和农民福祉关注有限。此外，食品系统建模存在显著地理不平衡，多数研究集中在欧洲和中国，尽管许多依赖农业区域对全球食品系统转型具有战略重要性。这些发现强调未来建模研究需要更广泛指标覆盖、更包容转型实践代表和更大地理多样性。推进整合、可比和全球包容的建模方法，对支持稳健、政策相关的食品系统转型评估至关重要。
