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《气候、土地利用和生物多样性》

  • 来源专题：外来生物入侵
  • 编译者： 王成卓
  • 发布时间：2018-06-28

  • 土地利用和气候变化都是生物多样性面临的最大威胁，但考虑它们的混合作用受到建模和数据限制的阻碍，导致土地利用和气候变化过程极其不同的尺度。我结合了两种不同的建模范式，在四种不同的情况下预测了气候和土地利用变化对陆地脊椎动物群落的分离和联合（附加的）影响。我预测气候变化的影响可能会在未来几十年成为生物多样性的主要压力，到2070年可能赶上甚至超过土地利用变化的影响。这两种压力的综合作用预计将导致在“正常经营”下的脊椎动物群落平均累积损失37.9%(不确定性从15.7%到54.2%不等)。预计会受到这两种压力影响的地区集中在热带草原和大草原。研究结果对未来生物多样性的保护以及支持人类依赖的重要生态系统功能的生物多样性能力具有重要意义。

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相关报告

  • 《IPCC发布《气候变化和土地利用特别报告》》
    • 来源专题：大气污染防治
    • 编译者：APC
    • 发布时间：2019-08-26
    • IPCC发布《气候变化和土地利用特别报告》. 2019-08-23 13:18 来源： 中国环境报 编辑：南筏 . 　 全球升温、海洋变化、温室气体排放等，都曾作为政府间气候变化专门委员会（IPCC）特别报告讨论的主题。 近来IPCC将目光转向土地，发布了《气候变化和土地利用特别报告》（以下简称“报告”），聚焦气候变化与土地之间的互动关系和影响。报告指出，气候变化正在威胁粮食安全，加剧土地荒漠化、土壤退化，并呼吁各国以可持续发展的方式利用土地。 　 报告作者53%来自发展中国家 　 体现了各国、各区域土地的差异性 　“各国政府迫切希望IPCC能对整个陆地气候系统进行一次全面的研究。因此，我们通过世界各地专家和政府的不懈努力完成了这个构想。值得一提的是，这是IPCC报告历史上第一次有53%的作者来自发展中国家。”IPCC主席Hoesung Lee表示。 　　记者查看了IPCC官网列出的报告作者名单，其中不乏来自塞内加尔、巴西、印度、摩洛哥、牙买加等国家的作者。并且，每个章节的内容几乎都至少有一名来自发展中国家的作者成为主要作者协调人。来自中国的3位科学家中的两位，分别成为“第二章：气候变化对土地的影响”和“第三章：土地退化”两部分的主要作者协调人。 　　发展中国家的参与将有助于将这些国家面临的问题和具体现状纳入到分析和测算中，体现了各国、各区域土地的差异性，既全面又客观。一些人认为这是一份仅给发展中国家的指南，这是有失偏颇的。” 　　“农业、林业和其他类型的土地利用‘贡献’了人类温室气体排放量的23%。与此同时，土地自然进程所吸收的二氧化碳相当于全球化石燃料和工业二氧化碳排放量的1/3。”在报告发布会上，IPCC第三工作组联合主席Jim Skea强调，土地在全球各地的气候系统中都起着十分重要的作用。 　　农业扩张已敲响土地退化的“警钟” 　　耕地扩张加剧水土流失 　　近日，“为亚马逊祈祷”的话题在社交网站上迅速传播，才让已燃烧了3周的巴西亚马逊雨林山火被公众知晓。不仅如此，巴西国家空间研究院表示，近8个月已检测到7万起火灾，创近6年来最高纪录。自8月15日以来，已发现9500起山火，目前已进入紧急状态。据悉，当地山火在旱季频发，其原因与气候变化或有较大关系。在北美，因极端天气引发的大规模山体滑坡和山洪爆发，每年造成超过200亿美元的经济损失。 　　土地、土地利用和土地管理是气候系统的重要组成部分也是此次报告中着重强调的议题。那么土地与气候如何相互影响？贾根锁对此做出了回答，“气候变化与土地之间的互动关系和影响非常复杂。例如，在不同的气候带，土地受到的影响就体现出差异性。在多数中低纬度地区，升温可能会对作物生长较为不利。但在一些高纬度地区，升温在作物的生长季会产生有利的影响，这都增加了问题的复杂性。即便存在不确定性，毋庸置疑的是，气候变化对土地系统造成了前所未有的新风险。因此，未来各国如何进行土地管理将越发重要，可持续土地管理将非常关键。” 　　参与报告的多位科学家指出，土地受到气候变化威胁同时，也承受着巨大的土地用途变化带来的压力，造成多种形式的土地退化。 　　农业是造成土地退化的主要原因。数据显示，在过去50年，需要灌溉的耕地面积增加了50%左右，使得很多地区淡水取水量增加，造成当地的气候系统变化。“耕地扩张也加剧了水土流失，特别是在撒哈拉以南的非洲、南美洲和东南亚地区。机械化农业系统的扩张是造成亚马逊地区毁林的主要原因，这也对当地土壤环境造成严重压力。” 贾根锁说。 　　气候变化对粮食系统影响不断加深 　　4亿-6亿人将营养不良？ 　　“都说食用肉类的碳足迹比素食要高很多，在座各位专家都是素食主义者吗？”在报告发布会现场，一位记者对报告作者团队提出了这个犀利的问题。本次特别报告共计107位来自世界各国的科学家，答案自然是否定的。 　　关于这个问题，贾根锁告诉记者，“因为全球不同区域的饮食结构、历史和文化背景存在较大差异，地域特征造成的食材局限性会对不同地区选择膳食有所影响。就像我们国家，南北方的居民口味差别很大，美国东西海岸居民的口味也存在不小差异。所以，我们不是鼓励全世界居民在短时间内选择素食，只是希望我们的研究结果能给大家提供一个方向，阐述一个事实——素食的碳足迹的确低于肉食的碳足迹。” 　　“我们不想对人们的饮食指手画脚”，IPCC环境影响、适应和脆弱性工作组主席Hans-Otto Portner说，“如果一些发达国家的居民能够减少肉类消费，政府给予激励措施，这对气候和人类健康确实是有益的。” 　　“在评估应对气候变化对粮食系统的影响时，我们发现了一组数据。全球现有8.2亿人依然挨饿，要么没粮食，要么买不起。而另外20亿人则面临肥胖问题。事实上，全球范围的气候变化已经对粮食系统产生巨大影响。”贾根锁告诉记者。 　　报告指出，1981年-2009年，印度气候变暖造成农作物产量下降5.2%，澳大利亚却通过改善管理方式、增强技术，有效防止了农作物产量下降。粮食系统在全球分布的天平或因气候及土壤条件、资金、技术、机制等区域性差异，进一步倾斜。 　　“未来，气候变化对粮食安全的影响将越来越大，尤其是在热带地区，粮食产量下降会导致价格上涨、营养质量下降和供应链中断。”IPCC第三工作组联合主席Priyadarshi Shukla说。 　　IPCC的这份报告揭示的气候与土地现状并不乐观，但研究结果为各国政府提供了土地管理的思路。“希望通过此次报告，各国政府可以进一步探索可持续土地管理的概念和实践，通过多部门、多机构及多区域的协调，将有效性与协同性做到极致，在关注气候变化的同时，构建平衡、健康的生态系统。” 贾根锁说。
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  • 《新研究评估农业研究投资对生物多样性和土地利用的影响 数据分析跨越20世纪60年代绿色革命至2015年》
    • 来源专题：耕地与绿色发展
    • 编译者：张毅
    • 发布时间：2025-02-14
    • 印第安纳州西拉斐特——最新的突破性研究表明，在地方范围内，农业研究和发展如何导致作物品种的改良，从而为环境和粮食系统的可持续性带来全球利益。普渡大学的这项研究发表在最新一期的《美国国家科学院院刊》上。 普渡大学农业经济学研究副教授Uris Baldos领导的研究小组报告说：“在全球范围内，我们看到这些技术改进减少了耕地的使用，从而增加了陆地碳储量，避免了濒危动植物物种的损失。”。 这项研究是第一次进行细尺度分析早在20世纪60年代初。分析纳入了大约100000个网格单元的全球数据。每个电池覆盖的面积在赤道处为27.2平方公里（10.5平方英里）。由于地球的曲率，赤道以北和以南更远的网格单元变得更小。 “要解决生物多样性问题，你需要这种空间分辨率，因为生物多样性并不是均匀分布的，”该研究的合著者、杰出的农业教授托马斯·赫特尔（Thomas Hertel）说。另一方面，研究揭示了农业土地利用变化如何影响生物多样性。分析发现，在全球范围内，由于作物品种改良而减少的农业用地节省了1043种动植物。 保存的植物种类有818种，以及225种两栖动物、鸟类、哺乳动物和爬行动物。“我们发现，在我们的模型中绘制的34个生物多样性热点中，大约80%避免的植物物种损失位于31个，”Baldos和他的合著者报道。 农业约占世界土地面积的37%，产生的温室气体排放量占人类排放量的四分之一。研究发现，从1961年到2015年，改良作物品种减少了耕地面积。全球耕地减少了3900多万英亩，作物产量增加了2.26亿吨。同时，由于农作物品种的改良，农作物价格下降了近2%。 该研究还量化了国际农业研究咨询小组（CGIAR）开发的新作物品种的影响。CGIAR是一个由15个中心组成的全球创新网络，于2021年成立50周年。 Baldos和他的合著者报告说，从1961年到2015年，“全球来看，CGIAR技术贡献了发展中国家采用改良作物品种所带来的总产量收益的47%。这些CGIAR技术还显著减少了耕地使用、温室气体排放和生物多样性损失。 研究人员利用普渡大学的农业、土地利用和环境全球模型得出了他们的研究结果，该模型被称为农业价格、土地利用和环境的简化国际模型——网格化模型，简称SIMPLE-G。该模型包含了一个新的长达数十年的品种采用和农场级作物产量数据集，该数据集由合著者、美国农业部经济研究服务处经济学家基思·富格利提供。 Baldos说：“对于这个版本的SIMPLE-G来说，关键的驱动因素是人口增长和生产力增长。”。该模型包括网格单元水平上的作物生产，包括肥料、劳动力和水等输入因素。 研究人员将有关陆地碳和耕地可用性的卫星数据纳入了他们的SIMPLE-G模型。《简单G：地球土地和水资源可持续性分析的网格化经济方法》一书提供了该模型的各种版本。SIMPLE-G是普渡大学全球贸易分析项目开发的一系列模型之一。 由于数据限制，以往的研究侧重于国家和大陆尺度的区域，以评估农业进步的历史土地利用效应。这些研究发现，改进农业技术的应用使撒哈拉以南非洲和拉丁美洲等地区的农业更加有利可图，同时在某些地区助长森林砍伐和其他对环境有害的影响。 但是，正如普渡大学农业经济学家多年来反复研究的那样，还有一个全球性的方面。Hertel指出：“改进的技术通常能在全球范围内节省资源，因为你能养活多少人，而且效率更高。”。 此前的研究，包括Hertel和Baldos在2014年进行的PNAS研究，考察了改进农业技术对土地利用和温室气体排放的影响。这是第一个这样的研究，展示了几十年来农业经济模型的运行数据，以及气候科学家多年来所做的工作。 2014年的研究和新的研究一样，将情景追溯到1961年，然后再向前，有没有新的作物品种。赫特尔说：“如果我们把这项技术拿走，事情会变成什么样子呢？”。在这项新的研究中，他补充道：“我们重复了早期研究中的一些创新，但现在通过精细尺度分析，我们可以获得生物多样性和陆地碳。” 早些时候的研究讨论了绿色革命对非洲的未来影响。“这些改良品种在非洲产生了巨大的影响。这是一个好消息，”赫特尔说。 许多早期的绿色革命成果与亚洲和一些拉丁美洲有关。但是，在最近各种私营和政府组织的资助下，撒哈拉以南非洲的研究机构已经开始开发新的区域重要作物品种，如块茎和豆科作物。 巴尔多斯说：“过去，这些国家没有国家研究机构能够使改良品种适应当地条件。”。他指出，近几十年来，私营部门也开发了新品种，例如南美的转基因大豆。 该研究小组得出结论，正在进行的研究投资“有助于维持世界各地的农业生产率增长，加强全球粮食安全，并在未来几十年内减轻农业的环境足迹。” 这项研究得到了美国国际开发署（U.S.Agency for International Development）弹性和粮食安全局（Bureau for Resility and Food Security）以及美国农业部经济研究服务局（USDA Economic research Service）的支持。
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