气候变化、农业集约化与淡水生态系统脆弱性:可持续发展的经济影响

《Journal of Geochemical Exploration》:Climate change, agricultural intensification, and freshwater ecosystem vulnerability: Economic implications for sustainable development

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年08月20日 来源:Journal of Geochemical Exploration 4.6

编辑推荐:

   •气候脆弱性 (CVI) 是淡水生态系统压力的主要驱动力。•经济发展 (GDPPC) 和城市化 (URBAN) 降低了水资源压力。•降水 (PREC) 在不同国家和压力水平下显示出不同的影响。•分位数回归揭示了在低压力和高压力水资源压力 (WST) 下影响的异质性。•空间分析

  
  • •
    气候脆弱性 (CVI) 是淡水生态系统压力的主要驱动力。
  • •
    经济发展 (GDPPC) 和城市化 (URBAN) 降低了水资源压力。
  • •
    降水 (PREC) 在不同国家和压力水平下显示出不同的影响。
  • •
    分位数回归揭示了在低压力和高压力水资源压力 (WST) 下影响的异质性。
  • •
    空间分析确定南亚为高压力地区,拉丁美洲为低压力地区。

引言

淡水生态系统是支持人类健康、保护生物多样性、提供食物和饲料以及产生长期经济利益的最重要自然资源之一。尽管它们占地球表面的不到 1%,但淡水系统包含了全球生物多样性的相当大一部分,并提供重要的生态系统服务,如供水、营养循环、食物生产、气候调节和环境净化 (Dudgeon et al., 2006; V?r?smarty et al., 2010)。然而,来自气候变化、人口增长 (POPG)、城市化和资源需求增加的压力日益加剧,引发了人们对发达经济体和发展中经济体淡水生态系统脆弱性的担忧 (Calvin et al., 2023; UGBO, 2026)。这些压力使得淡水生态系统直接与可持续发展目标 6 和可持续发展目标 13 相关。
气候变化是全球淡水系统面临的最重大威胁之一,通过改变温度、降水模式和极端事件频率来改变水文循环。气温升高、降水格局改变、干旱和洪水频率增加以及气候变率增大,已对水资源可用性和生态系统功能产生了重大影响 (Daokoru-Olukole et al., 2026; Hossain et al., 2020)。最新研究表明,水文气候极端事件变得更加频繁,并影响着淡水生态系统、水资源安全、农业生产率和社会经济稳定性 (Liu et al., 2026a; Liu et al., 2026b; Wu et al., 2025)。气候变化引起的水文循环变化可能导致河流流量、地下水补给和水质发生变化,使生态系统变得更加脆弱,对环境冲击的恢复力降低 (Chen et al., 2026)。过去的研究表明,在适应能力低且环境条件脆弱的地区,气候相关破坏对环境可持续性、资源管理和生态系统服务产生了重大影响 (Khan and Zhao, 2019; Lyu et al., 2026; Miao et al., 2026)。
除了气候变化,农业是全球水资源的另一大用户。农业约占全球淡水取用量的 70%,并在塑造淡水生态系统状况方面发挥着关键作用 (Boerger et al., 2021)。淡水生态系统的脆弱性本质上取决于水资源需求与供水之间的关系。在供给侧,气候变率、降水变化和气升温升影响着地表水可用性、地下水补给和水文过程。在需求侧,人口增长、城市扩张、农业灌溉和经济发展对可用的淡水资源造成压力。在许多新兴和发展中经济体中,水资源需求的快速增长超过了水资源管理的改善,使得供需平衡成为水资源压力和长期水资源安全的关键决定因素。农业发展既是维持粮食安全和推动经济发展的关键因素,但也通过增加灌溉需求、营养物流失、土地利用变化和生态系统退化提高了水资源压力 (WST) (Ullah et al., 2018)。近期研究还表明,农业营养压力与生态系统的响应之间存在密切联系,这有助于强调需要协调的环境管理以维持淡水生态系统 (Zhi et al., 2026)。肥料使用 (FERT) 被广泛认为是营养污染和富营养化的主要来源,对淡水质量和生态系统健康产生不利影响 (El-Emam, 2026)。农业集约化等人为活动已被确定为环境退化和自然资源可持续性的关键驱动因素,将协调经济发展与可持续资源管理的需要置于研究前沿 (Khan et al., 2020; Li et al., 2026a)。
经济发展 (GDPPC)、城市化 (URBAN) 和人口增长 (POPG) 等社会经济因素也在淡水生态系统的脆弱性中发挥作用。经济发展可能导致水资源需求增加,以及技术、制度能力和水资源管理系统的提升 (Saleth and Dinar, 2004)。同样,城市化由于对家庭和水工业用水需求的增加而对水资源造成额外压力;但它也可以促进对水资源基础设施和水资源管理系统的投资。淡水需求的另一个重要来源是人口增长,这增加了农业、工业和家庭部门之间的竞争 (Huang et al., 2026; Yan et al., 2026)。社会发展与 WST 之间的关系在经验上仍然存在歧义,取决于收入水平、制度质量和基础设施发展。
近期的政策讨论越来越强调气候适应和韧性建设策略在减轻环境风险方面的重要性。在此背景下,气候脆弱性指数 (CVI) 和气候准备就绪指数 (CRI) 的概念在环境和可持续性文献中变得越来越突出。CVI 代表国家对气候相关危害的暴露程度和敏感性,而 CRI 则表明应对气候危害的制度、社会经济技术能力 (DESA, 2024a)。增加 CVI 和 CRI 使得能够分离适应能力和气候暴露,从而为不同的经济体提供更广泛的水资源压力 (WST) 衡量标准。现有文献表明,适应能力更强且制度准备更充分的国家能更好地减轻气候风险并建立环境韧性 (Chen et al., 2015b; Initiative, 2021)。然而,关于 CVI 和 CRI 如何影响 WST 的科学证据仍然有限,特别是对于那些气候风险暴露较高且适应能力有限的新兴和发展中经济体。
尽管越来越多的文献研究了气候变化、环境可持续性、水资源管理和生态系统服务 (Atwell et al., 2026; Olmstead, 2014; Zhang et al., 2026),但仍有一些重要缺口未得到解决。第一,许多研究单独考察了气候影响或水资源管理,只有少数研究将 CVI、CRI、AGRI 和社会经济发展结合在一个淡水生态系统途径中。第二,可用的经验证据主要是特定国家的案例研究,导致结果对各种环境和经济环境的普遍性有限。第三,许多以前的研究使用了传统的面板估计方法,忽略了截面依赖性和国家特定响应。方法论限制可能导致偏差或不一致的估计,特别是当经济体变得更加相互依赖且更容易受到全球气候冲击影响时。
本研究旨在回答四个研究问题:(1) CVI、CRI、AGRI 和社会经济因素对新兴和发展中经济体 WST 的影响是什么?(2) CVI 对 WST 的影响是否比适应能力和社会经济发展更强?(3) 这些决定因素的影响是否在不同压力条件的国家之间有所不同?以及 (4) 第二代面板计量方法是否通过考虑截面依赖性和国家特定异质性提供更可靠的证据?
本研究对现有文献做出了三个主要贡献。第一,它构建了一个综合框架,整合了 CVI、CRI、AGRI 和社会经济因素,以解释 WST 的国家间差异。第二,本研究使用第二代面板方法,结合了国家响应和截面依赖特征,这与大多数以前主要关注传统面板方法的研究不同。第三,本研究使用平均效应估计和面板分位数回归来确定 WST 的决定因素在低压力和高压力经济体之间是否不同。
使用了调整截面依赖性的第二代面板计量技术,以及分位数回归来分别估计低压力和高压力水平下 WST 的决定因素。这种效应组合提供了比传统平均效应估计器更细致的效应理解。此外,本研究的新颖之处在于将第二代面板技术与面板分位数回归相结合,以捕捉不同 WST 水平国家关键决定因素的异质性效应,提供了传统平均效应估计无法获得的见解。本研究的新颖之处在于将 CVI 和 CRI 纳入单一的水资源压力框架,以便在异质性经济体中对暴露和适应能力进行联合评估。

章节摘要

气候脆弱性与淡水生态系统服务

气候变化已成为淡水生态系统面临的最大挑战之一,影响着全球的水资源可用性和生态健康。淡水系统对温度、PREC 或蒸散率以及水文极端事件的变化特别脆弱,并对当前的气候变化高度敏感 (Heino et al., 2009; Woodward et al., 2010)。水文循环受到气温升高的影响,这增加了蒸发并改变了

数据来源与变量

本研究调查了 16 个新兴和发展中经济体(即中国、印度、巴基斯坦、孟加拉国、印度尼西亚、泰国、马来西亚、南非、肯尼亚、尼日利亚、摩洛哥、巴西、阿根廷、智利、秘鲁和墨西哥)在长期(2000-2023 年)内水资源压力 (WST) 的决定因素,提供了 WST 动态的全面时间和跨国覆盖。水资源压力衡量为淡水取用量占可用可再生淡水资源资源的百分比,并作为

结果与讨论

图 1 显示 WST 因地区、经济体和年份而异。巴基斯坦的 WST 持续最高,代表了对可再生淡水资源资源的极高压力和研究期间的高水平 WST。印度也记录了相对较高的 WST,凸显了南亚日益加剧的水资源短缺担忧。相比之下,压力水平较低的拉丁美洲国家是巴西、秘鲁和阿根廷,那里的淡水可用性相对较高,并且

结论

在《巴黎协定》和联合国可持续发展目标 6(清洁水和卫生设施)的背景下,了解 WST 的决定因素对于在不断加剧的气候不确定性下确保可持续的水资源管理至关重要。本研究考察了 2000-2023 年间 CVI、CRI、AGRI、PREC 和社会经济发展对 16 个新兴和发展中经济体 WST 的影响。实证分析提供了关于平均和

CRediT 作者贡献声明

Huan Leng:写作 – 初稿,方法论,形式分析,概念化。Junyi Li:写作 – 初稿,形式分析,数据整理。Imran Khan:写作 – 审查与编辑,方法论,形式分析。

利益冲突声明

作者声明,他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系,可能会影响本论文中报告的工作。
Huan Leng|Junyi Li|Imran Khan
相关新闻
生物通微信公众号
微信
新浪微博
  • 搜索
  • 国际
  • 国内
  • 人物
  • 产业
  • 热点
  • 科普

热点排行

    今日动态 | 人才市场 | 新技术专栏 | 中国科学人 | 云展台 | BioHot | 云讲堂直播 | 会展中心 | 特价专栏 | 技术快讯 | 免费试用

    版权所有 生物通

    Copyright© eBiotrade.com, All Rights Reserved

    联系信箱:

    粤ICP备09063491号