《npj Sustainable Agriculture》：Strategic foresight provides insight into the resilience of climate-neutral farming transitions in a volatile world
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摘要翻译
农民管理者全球近50亿公顷的土地，保障粮食安全，并支撑农村地区的文化及经济活动。农业政策通常优先考虑稳定性和渐进式变革以规避风险。然而，科学证据表明，土地部门需要进行变革性转型以有效应对气候和生物多样性危机。同时，气候和地缘政治波动性凸显了建立韧性农
摘要翻译
农民管理者全球近50亿公顷的土地，保障粮食安全，并支撑农村地区的文化及经济活动。农业政策通常优先考虑稳定性和渐进式变革以规避风险。然而，科学证据表明，土地部门需要进行变革性转型以有效应对气候和生物多样性危机。同时，气候和地缘政治波动性凸显了建立韧性农业系统的必要性。在农业和土地利用的长期战略性政策制定中调和多维度目标是一项重大挑战，需要多维度证据支持。以爱尔兰土地部门为例，研究人员采用战略前瞻（strategic foresight）结合定量回溯推演（back-casting），探索不同未来情境下替代性的气候中性农业路径。与共享社会经济路径（shared socioeconomic pathways, SSPs）所代表的不确定未来下的常规发展（business as usual, BAU）相比，生物经济（Bioeconomy）和蛋白质多样化（Protein Diversification）路径在可持续性、韧性和风险指标上表现更优。这些发现有助于将气候中性转型相关的重要可量化风险，与BAU情境下农业利益相关者所面临的多方面风险进行对比定位。
论文解读：战略前瞻视角下气候中性农业转型的韧性评估——以爱尔兰土地部门为例
一、研究背景与问题提出
全球农业、林业及其他土地利用（AFOLU）部门承载着粮食安全、生物能源和生物材料生产等多重功能，但同时也贡献了超过11.9±4.4 Gt CO?e/年的温室气体（GHG）排放，以及大量氨和磷流失，已经超越多个行星边界。AFOLU部门高度脆弱于气候变化影响，资源枯竭、土壤退化和生物多样性下降不断削弱其韧性。气候临界点的存在，如大西洋经向翻转环流崩溃，可能导致欧洲农业在高温室气体排放情境下被迫发生剧烈转型。欧盟《自然恢复法规》等政策要求大面积土地退出常规农业生产，而全球模型研究亦表明，要在行星边界内实现粮食安全并发展生物经济以实现负排放，有计划地变革性转型是必要的。
然而，与科学证据所指向的变革必要性并存的，是将当前实践“锁定”的社会经济和文化因素。农业仅占全球国内生产总值（GDP）的4%却承载着重要的农村就业和文化认同功能；农民在全球工业化的农食价值链中市场力量相对薄弱；近期旨在推动农业可持续发展的重组尝试遭遇政治阻力甚至社会动荡。这种狭隘的短期利益框架可能忽视气候变化一阶和二阶效应所带来的长期风险，包括经济不稳定性和不确定性加剧。AFOLU部门面临的复杂挑战汇聚可被定义为“棘手问题”（wicked problem），亟需超越单一议题的气候减缓建模，转向对替代性AFOLU发展路径的协同效益、权衡与风险进行整体性评估，为战略性农业政策制定提供依据。
爱尔兰是全球AFOLU挑战的一个缩影：其出口导向的农食部门占全国GHG排放的37%，133,000个小农场中有许多依赖补贴维持运营，90%的牛奶和牛肉用于出口，高度依赖开放市场和国际需求。农民既担忧气候变化影响，又对过度监管表示忧虑，对退出畜牧业的多元化转型存在强烈抵触。实现2050年“气候中性”是爱尔兰经济依法约束性目标，但对“国家气候中性”的定义仍在争论中。本研究旨在回答两个核心问题：（i）指示性气候中性AFOLU转型路径相对于常规发展路径，在满足更广泛的社会土地需求方面表现如何？（ii）实施此类转型的近期风险与在不断变化的世界中不同合理未来情境下AFOLU利益相关者面临的未来风险如何比较？
二、主要研究方法
研究人员将定量回溯推演模型GOBLIN与战略前瞻方法相结合。GOBLIN模型是一个国家尺度的AFOLU生物物理回溯推演工具，用于评估至2100年的生产、活动水平及排放情况，其土地利用分类和GHG核算遵循UNFCCC国家排放清单编制方法。研究人员将四种替代性农业路径（可持续集约化、牛+自然、蛋白质多样化、生物经济）与常规发展路径投入到GOBLIN模型中，迭代运行以识别符合两种气候中性定义（全气体净零CO?e排放；甲烷分气体32%减排目标配合长寿命气体净零排放）的配置。战略前瞻则采用系统方法探索合理未来，通过利益相关者咨询（包括爱尔兰农业部、环境部、环保署、农业咨询机构和农业团体代表）和公民参与研讨会，将路径投射到五种共享社会经济路径（SSP1-5）的不确定未来情境中。研究还进行了半定量风险评估，涵盖九个风险因素、三个风险尺度（私人、公共、系统），并通过蒙特卡洛模拟检验排序稳健性。
三、主要研究结果
（一）气候变化减缓
GOBLIN模型模拟显示，相对于2020年，BAU情景下排放将增至29.7 Mt CO?e。非排放约束情景下，四种替代路径的年度净排放介于11.6（CN）至21.7（SI）Mt CO?e之间。实现全气体净零排放需将农业排放削减90%，在净零CN路径中，扣除种植系统、猪、禽和羊的排放后，已无牛生产的排放空间。分气体气候中性路径下，2050年净GHG排放为9（BE）至12（SI）Mt CO?e。2030年起每年16千公顷的造林速率最高可贡献4.8 Mt CO?e碳汇以抵消农业排放，但现有森林因采伐增加、林龄结构变化和泥炭土持续排放，到2050年将成为约2 Mt CO?e的净排放源。“其他土地利用”因泥炭土 rewetting 后由CO?排放转为甲烷排放，仍保持近6 Mt CO?e的排放源。木材产品中的临时碳储存和tCDR（以2050年半数生物能源碳捕获后的永久地质封存为代理）对负排放做出决定性贡献，分气体BE路径到2050年可达6.3 Mt CO?e。持续推进造林和tCDR至2100年，净排放为0.8（BE）至7.6（CN）Mt CO?e。从生命周期角度看，BE路径木材利用的总下游气候减缓效益（含混凝土和化石燃料替代）到2050年将超过11 Mt CO?e。自2065年起，分气体BE路径的全气体净零排放差距缩小至1 Mt CO?e以内。
（二）更广泛的生态系统效应
相对于2020年，BAU情景下牛总数将增加6%，而四种转型路径下减少35%（SI）至47%（PD）。牛肉生产面积在BAU和CN路径中最大（分别为200万和180万公顷），但在其他路径中减少至多73%。所有转型路径下，到2050年森林面积较2020年增加近50%。高自然价值（HNV）区域面积在BAU下减少7%，但在转型路径下增加41%（BE）至107%（CN），有助于满足自然恢复法规目标。除CN外，所有满足分气体气候中性目标的路径均能维持或增加蛋白质产量（最高增加50%）。牛奶产量在BAU（+16%）、SI（+32%）和BE（+27%）路径中增加，但在CN（-58%）和PD（-16%）路径中减少。木材产量到2050年在所有路径中增加约60%。生物能源产出在2020至2050年间，BAU增加42%，SI、CN和PD增加123%（因每年5.7 TWh生物甲烷生产），BE路径因新增40万公顷柳枝稷用于生物能源而增加394%。泥炭土即使在雄心勃勃的 rewetting 后仍将贡献近6 Mt CO?e排放。敏感性分析表明，若将SI路径中所有泥炭排放排除在AFOLU平衡之外，净零约束下的蛋白质产量可增加2.5倍以上。所有替代路径的环境影响均较BAU大幅降低，氨排放减少31%至53%，氮磷流失亦有类似降幅，但集约化农业区域仍可能存在水质热点。
（三）社会经济后果
利用近期农场门市价格估算，在SSP2未来下，BE和BAU的年度产出价值分别为164亿欧元和155亿欧元，高于2020年基线的146亿欧元；SI、PD和CN分别为145亿、128亿和102亿欧元。扣除进口配合饲料和化肥成本以及BAU超额排放的GHG合规成本后，除CN外所有替代路径的净产出均高于BAU。在SSP1和SSP4未来中若按HNV面积调整补贴，CN路径可吸引超过40亿欧元的补贴。SI路径的高度整合意味着110万公顷去畜牧化土地上数万个小农场可能不再有积极农业活动。实现潜在经济效益高度依赖于新需求和下游加工能力的发展。对农村就业的影响取决于这些价值链能否成功发展以实现强大的经济乘数效应。
（四）韧性与风险
在五种SSP未来情境下，BE路径总体表现最佳（聚合得分4.5），PD次之（4.3）。这些路径受益于多元化产出，可缓解风险并增强韧性。BAU在所有SSP未来中表现不佳（得分0.4至0.6），高度暴露于可持续未来（SSP1）的监管风险、区域竞争未来（SSP3）的贸易风险、不平等未来（SSP4）的小农场竞争力不足以及化石燃料发展未来（SSP5）的气候影响。碳定价等政策导致的externality内部化在SSP1和SSP4情境下可能使农民每年承担超过60亿欧元的成本。BE路径的具体风险热点是BECCS未能实现商业规模化，但可通过低温热解生产生物炭等替代tCDR方案加以缓解。CN因低强度草地利用和充足的冲击缓冲能力而具有生物物理韧性，但基线产出较低且可销售产出缺乏多样性，总体表现中等（3.4）。SI表现类似（3.3），因为投资和额外收入集中于约12%的假定强化和扩张农场，集中了私人、公共和系统风险，同时威胁更广泛的农村就业和社区活力。蒙特卡洛模拟确认总体排序具有稳健性，仅SI与CN、PD与BE之间存在有限互换可能。
四、讨论与结论
战略前瞻与气候中性目标回溯推演相结合的研究表明，爱尔兰AFOLU部门的BAU路径对农民和纳税人而言既不可持续也充满风险。BAU可能导致GHG和氨排放增加、水质持续下降、HNV区域缩减，使爱尔兰偏离监管排放目标和国际气候行动承诺。研究探索的四种替代性气候中性转型路径并非提供单一“解决方案”，而是通过多维度评估揭示了优先考虑特定土地目标时的权衡与协同效益、风险与机遇。
研究得出以下政策相关结论：（1）气候中性AFOLU转型所固有的多样化可带来更广泛的可持续性和韧性效益，有助于缓解贸易中断、监管变化和气候冲击可能带来的未来风险；（2）可持续且有韧性的AFOLU部门可以维持或增加粮食生产，但实现必要的约束性“解决方案空间”需要强力的监管和财政干预，如公共土地购买用于造林和农业GHG税；（3）战略性土地利用（泥炭地 rewetting、造林、生物能源作物种植）与生物工业（级联木材利用、tCDR）政策的协调对于抵消农食部门排放和能源进口依赖至关重要；（4）农业生态学原则可增强生态系统服务供给和韧性，但大规模下可持续集约化（更多食物、更低韧性）与农业生态学（更少食物、更高韧性）范式间可能存在权衡；（5）爱尔兰具备利用环境影响低于牛蛋白的替代食物和饲料蛋白市场机遇的有利条件；（6）在本文初步描绘的国家“解决方案空间”框架内，空间针对性的行动组合最有可能实现土地的多方面目标。
将国家AFOLU建模的科学产出扩展到涵盖未来不确定性的更广泛风险框架，是本研究的主要创新。可预测的近期风险——如EU气候法规（不）合规风险——已在政策雷达上，但对气候影响、全球贸易限制和需求转移导致的更波动性风险的系统性评估证据仍然不足。该研究强调，此类风险筛选可能重塑风险感知平衡——从AFOLU转型相关的重大且可触知的短期投资风险，转向所有AFOLU利益相关者在合理未来情境下面临的多重严重风险（私人、公共和系统性）。
研究局限性包括仅评估了有限范围的指示性路径、路径设计偏向保守、GOBLIN模型非空间显式、以及未来社会经济和气候变化影响估算固有的不确定性。研究人员强烈建议更广泛地应用战略前瞻方法，与建模、风险筛选等方法相结合，以改善AFOLU决策的证据基础。
研究结论表明，在气候中性约束内，爱尔兰农业存在相当可观的机会同时支持粮食安全、生物材料和生物能源生产、二氧化碳去除以及广泛生态系统服务供给，同时赋予对未来多重风险的韧性。然而，这将需要相当大的转型，涉及碳定价、战略性土地规划和下游产业支持等方面的激进政策。在监管压力不断演变、气候变化和地缘政治动荡的背景下，农业利益相关者基于生态约束的可靠证据和适当的地平线扫描来批判性评估发展方向，比以往任何时候都更为重要。这有助于将AFOLU转型相关的重大且可触知的投资和政治风险，与BAU路径在数十年有意义的时间尺度上的风险进行对比重新定位。
