农业的挑战
自两个世纪前马尔萨斯提出这个问题以来，粮食生产是否能跟上世界人口迅速增长对改善饮食的需求，这个问题一直在激烈地争论。尽管在过去的一个世纪里，大多数人在饮食方面都有了改善，但专家们对未来几十年前景的看法仍与以往一样截然不同(Bongaarts, 1996)。
有一个相当乐观的群体，主要由新古典主义传统中的经济学家和建模者组成。他们指出，在许多发展中国家，作物产量相对较低，整个粮食生产和消费链效率低下，潜在可耕地储量丰富。雷竞技手机版app他们进一步认为，更健全的政府政策，更广泛的应用绿色革命技术，降低低效率，升级农村基础设施，以及在人力资源和研究方面的更多投资，将使更大的收获成为可能，而且没有不可克服的环境限制是可以预见的(Alexandratos, 1999;Alexandratos, 1995;Pinstrup-Andersen和Pandya-Lorch, 1998;罗斯格兰特和林格勒，1997)。
相对悲观的群体主要属于关注地球承载能力的生态学和生态经济学团体。他们指出了许多环境压力的迹象，以及在扩张过程中遇到的越来越多的困难农业用地，水的供应作物产量和控制害虫。在他们看来，大幅扩大农业产量是不可行的，他们甚至怀疑一些国家是否能够维持目前的作物生产水平。雷竞技手机版app全球变暖将对农业系统造成进一步的压力，因此增加粮食生产的前景将变得比目前更不利。粮食供应的大规模扩张需要发达国家和发展中国家高度有组织的全球努力，这在历史上没有先例(Brown and Kane, 1994;雷竞技手机版appKendall和Pimentel, 1994)。
在关于全球的辩论中食品安全下个世纪将明确关注供给方面的影响和发展，即农业生产的技术变革，自然资源可用性和资源质量的限制，主要是用于灌溉的农业土地和水。令人惊讶的是，对需求增长和需求结构变化的重要性的研究较少。在许多情况下，目前高收入水平的肉类消费增加的趋势只是在全球范围内广泛的国家的经济发展过程中推断出来的。雷竞技手机版app然而，可能有很大的空间来改变收入和收入之间的关系粮食需求．例如，由于对替代饮食对健康影响的认识和关注不断增加，饮食结构可能发生变化(Bender 1994)。除了提高生产效率和减少浪费外，对更健康饮食的需求变化也可能显著影响长期全球粮食情景的结果(表7.1)。
大多数关于全球粮食系统发展的情景和分析最多涵盖到2025年的时期(Alexandratos, 1999;Alexandratos, 1995;Pinstrup-Andersen和Pandya-Lorch, 1998;罗斯格兰特和林格勒，1997)。从社会科学的角度来看，一代人的时间跨度已经很长了，超过二到三十年的模型模拟和情景分析是否可能以及是否有任何意义都值得怀疑(Smil, 1994)。一些2050年以后的分析主要是关于气候变化对农业生产的影响，因为全球气候系统在21世纪中叶之前预计不会发生重大变化(Parry et al.， 1999;raybet雷竞技最新Sands and Leimbach, 2003)。就像长期的环境变化一样，文化习惯和饮食偏好的深刻改变也可能在几十年内发生，所以从这个角度来看，可能也有进行长期分析的余地。
112 |
Hermann Lotze-Campen等人。 |
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表7.1 |
这是效率提高的保守估计 |
在全球食品体系中 |
到2050年可以实现 |
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与1990年做法相比的变化 |
收益相当于 |
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1990年全球食品 |
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能源消耗（％） |
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改进的 |
更好的农艺措施(提高 |
22 |
场 |
平均产量20%) |
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效率 |
更高的肥料摄取(提高营养 |
7 |
使用效率30%) |
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减少灌溉浪费(提高水 |
7 |
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使用效率30%) |
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减少 |
收获后损失(降低20%) |
6 |
浪费 |
最终用途废物(减少20%) |
8 |
更健康的 |
(将脂肪摄入量限制在总摄入量的30% |
10 |
饮食 |
能源) |
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总收益 |
60 |
|
资料来源:Smil(1994)。
资料来源:Smil(1994)。
食物需求和饮食选择
在可预见的将来，世界人口增长可能会结束。根据卢茨等人(2001)的说法，在21世纪末之前，世界人口停止增长的可能性约为85%。此外，世界人口在2100年之前不会超过100亿的概率为60%，而2050年的预测中值为88亿。无论如何，这意味着到2050年，需要养活的人口将比现在多50%。
人类的饮食在很大程度上是由经济因素决定的，尤其是价格和收入。随着收入的增加，人们的总热量消耗趋于增加，动物热量的份额增加，尤其是动物脂肪的消耗。在非洲，人们三分之二的卡路里来自淀粉类主食，只有6%来自动物产品。在欧洲，人们33%的卡路里来自动物产品，不到三分之一的卡路里来自淀粉类主食。全球平均饮食介于这两个极端之间(表7.2)(Bender和Smith, 1997)。
由于大多数发展中国家在未来很可能会追随雷竞技手机版app富裕国家的趋势，由于人口增长、人均收入增长和食品安全等因素的综合作用，全球肉类消费量在未来几十年有望强劲增长高收入肉类需求弹性。到2030年，肉类消费总量的年增长率估计在1.4至3.0%之间。根据增长假设，这意味着全球人均肉类消费量将从32.6公斤/年增加到44-54公斤/年(Keyzer等人，2001年)。
产品组 |
工业化 |
发展中 |
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谷物 |
31 |
56 |
肉类及乳制品 |
28 |
12 |
甜味剂和植物油 |
23 |
17 |
根和块茎 |
4 |
5 |
其他人 |
14 |
10 |
资料来源:改编自Bender and Smith(1997)。
资料来源:改编自Bender and Smith(1997)。
农业供给与资源利用
鉴于上述需求方面的快速发展，全球粮食供应是否会跟上这一速度，或者农业活动是否会与保护当地环境条件的同时目标发生严重冲突，这是一个激烈的争论。在过去，农业生产可以依靠几乎无成本的水供应和可用的土地来扩张。与此同时，大部分潜在可用的可耕地已经在耕种，未来的产量增长将主要通过在现有土地上采用更密集的生产技术来实现。然而，不当的管理和灌溉技术已经造成了严重的大规模土地退化。在未来，农业将不得不与其他经济活动竞争水和土地，如城市发展、工业利用、林业和自然保护(Kendall and Pimentel, 1994)。
关于未来的产量增长，人们可以持乐观态度，认为过去农业生产率增长的趋势将持续一段时间。一些模型计算表明，即使在保守降低增长率的情况下，全球粮食供应将超过需求，直到2020年，农产品的实际价格可能会继续下降(Dyson, 1999;罗斯格兰特和林格勒，1997)。然而，指数增长路径而不是逻辑曲线的假设受到了质疑。从长远来看，这种区别将变得更加重要(哈里斯，1996;哈里斯和肯尼迪，1999)。生物技术和基因工程在加速农业生产力增长方面的潜力仍然非常不清楚，并受到公众的激烈辩论。一些初步试验显示了积极的效果，但环境后果必须进一步调查，广泛的社会接受度仍然存在问题(Qaim和Zilberman, 2003)。
土地使用
生产各种食品所需的土地数量差别很大，尤其是动物产品。不同的动物有不同的饲料需求和饲料转化率(表7.3)(Bender, 1997)。
这直接增加了某些粮食产品所需的土地面积(表7.4)(Gerbens-Leenes和Nonhebel, 2002)。然而，不同牲畜生产类型所需的土地质量有所不同。例如，像牛和山羊这样的反刍动物能够将永久牧场上的草转化为供人类食用的有价值的食物，但牛也可以用含有大量谷物的混合饲料来增肥。猪可以主要依靠谷物饲养，但也可以依靠人类的剩余物饲养。因此，畜牧业生产所需土地的数量和质量在很大程度上取决于具体的生产系统。
动物产品 |
公斤饲料/公斤产量 |
进给千卡/输出千卡 |
牛肉 |
7.0 |
9.8 |
猪肉 |
6.5 |
7.1 |
家禽 |
2.7 |
5.7 |
牛奶 |
1．0 |
4.9 |
注:这些转换是非常近似的，因为饲料和动物产品的热量密度可能相差很大。此外，数据单位往往没有明确规定或精确比较。资料来源:Bender(1997)。
可用于农业的土地总量不仅取决于生物物理条件，而且还取决于其他经济和环境目的对土地的需求。基础设施发展和城市化可能会减少主要人口中心周围的农业面积。在重大的能源转型过程中，可能会产生对生物能源的巨大需求燃料生产不仅来自快速生长的森林，还来自农作物。此外，为了维持自然的基本生命支持功能，可能必须留出一定份额的土地用于自然保护和生物多样性管理(Goklany, 1998;Sands and Leimbach, 2003)。
如果年复一年地在同一地区采用更密集的生产系统，可能会导致土地退化。土地退化的主要类型是风和水造成的土壤侵蚀、化学退化(如养分流失、盐碱化、污染)和物理退化(如压实、内涝)。在一些地理区域，土地退化是一个非常重要的问题，但目前尚不清楚它是否会成为全球粮食供应的严重威胁(Doos, 2002;罗斯格兰特等人，1997)。虽然在工业化世界的一些地区，化肥过度使用的问题，如硝酸盐淋失和富营养化，令人相当担忧，但在许多发展中地区，如撒哈拉以南非洲，被移走的养分补充不足，降低了土壤肥力，加剧了侵蚀。因此，为了保证全球范围内更密集生产所需的营养供应，对肥料的需求将会上升。特别是对氮的需求将显著增加，据估计，到2050年将比目前的消费量增加50%。这对敏感的环境系统和氮循环，目前还没有很好地观察和理解，仍然不清楚(Gilland, 2002;罗斯格兰特和林格勒，1997)。
食物 |
具体土地需求 |
|
脂肪 |
植物油 |
20.7 |
低脂酱 |
10.3 |
|
肉 |
牛肉 |
20.9 |
猪肉 |
8.9 |
|
鸡里脊 |
7.3 |
|
奶类及蛋类 |
全脂牛奶 |
1．2 |
奶酪 |
10.2 |
|
鸡蛋 |
3．5 |
|
谷物和其他作物 |
谷物 |
1．4 |
糖 |
1．2 |
|
蔬菜(平均) |
0.3 |
资料来源:采用自Gerbens-Leenes和Nonhebel(2002)。
资料来源:采用自Gerbens-Leenes和Nonhebel(2002)。
水的利用
可能对未来全球粮食供应构成最严重限制的资源基础是水。灌溉面积占世界水稻和小麦产量的近三分之二，因此单位土地和水灌溉产量的增长对于养活不断增长的人口至关重要。由于发展传统的灌溉和供水越来越昂贵，而像脱盐这样的新资源预计不会很快发挥主要作用，因此在各个层面上节约用水是必要的。必须提高每单位蒸发损失的作物产量水污染必须减少。然而，农业灌溉系统潜在的节水规模尚不清楚。虽然通过更好的技术可以提高特定用水的效率，特别是在许多贫穷国家，但在许多河流流域，潜在的总体节约可能要小得多，因为目前灌溉系统损失的大部分水在其他地方被重复利用。雷竞技手机版app家庭和工业用水需求的增加将进一步加剧这一挑战(Rosegrant和Cai, 2003;华莱士,2000)。
具体需水量为各种农产品差异很大，从马铃薯、甜菜或蔬菜的每公斤产量低于200升，到小麦和大米的每公斤产量超过1000升(Hoekstra和Hung, 2002)。在美国，典型的肉类饮食需要大约5400升水用于作物的蒸散发，而类似的素食饮食只需要大约一半的量。相比之下，每天用于饮用和卫生目的所需的水量几乎可以忽略不计，不到60升。未来全球在农业和水资源方面面临的挑战意味着，在未来25年里，粮食产量必须增加约40%，同时减少可再生能源水资源10-20%用于农业(Jaeger, 2001;瑞斯伯尔曼,2001)。
raybet雷竞技最新气候变化
从长远来看，即在21世纪下半叶，全球气候变化很可能对农业生产产生另一种影响。raybet雷竞技最新大气中二氧化碳水平的上升和相应的全球温度的上升不仅会影响植物的生长和产量，而且还会改变降水和水的可用性以及土地侵蚀和肥力的区域模式。世界农业对潜在气候变化的敏感性研究表明，全球变暖对世界粮食生产的总体影响可能很小，因为一些地区的减产和产量被raybet雷竞技最新其他地区的增产所抵消。然而，区域影响差异很大，热带地区尤其受影响干旱．此外，从长期来看，各种变化的综合影响仍然高度不确定(IPCC, 2001)。
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