一个地方的大丰收可能意味着远离农田的水库干涸和环境问题。本周的一项独特研究自然通讯探讨食物、能源、水和温室气体如何在养活地球的战斗中形成一个巨大的战线。

密歇根州立大学(MSU)的科BOB体育学家及其同事使用了新的可持续发展科学工具，来了解越来越多地灌溉农田来种植食物是如何通过可持续发展的最大驱动力产生影响的。此外，他们还表明，不仅仅是农田要承担环境影响。巨大的水流改变了吞噬能量的方向，并喷射出废气。最大的揭示是:有时，在植物-水-食游戏中没有重大利益的地方最终会付出环境代价。

“在确保粮食安全的同时保护环境是当今世界面临的最大挑战之一，然而，随着世界变得如此全球化，这是一个极其复杂的过程，误解这一点或忽视影响可能会使实现可持续性遭受重大挫折，”他说刘建国“杰克”密歇根州立大学雷切尔·卡森可持续发展主席。“我们需要采用新的方式来看待世界，以一种包容其复杂性的方式。”

所以科学家们使用了metacoupling这不仅有助于研究灌溉农田，还有助于研究从一个地区向另一个地区输送水的大型项目。元耦合框架允许来自许多不同学科的科学家研究社会经济学和环境力量之间的相互作用，如气候变化、饮食变化、灌溉技术、作物种植策略、引水，无论是在国内还是跨国界。

他们以中国的华北平原(NCP)和中国其他地区作为示范，华北平原是一个主要的粮食生产区，中国其他地区的粮食需求显著增加，以及中国大规模的南水北调工程的一个部分。虽然中国是研究地点，但作者指出，这些检查可持续性的方法将适用于美国和世界各地。

为了满足不断飙升的粮食需求，主要是小麦和玉米的作物需要大量的水。本研究中世界上最大、最长的调水工程从中国南部的湖北省取水。湖北人民不是全国共产党那种规模的农民，他们也没有从全国共产党那里购买很大一部分谷类作物。他们就是科学家们所说的“溢出效应”——这意味着他们不是这个食物供应/消费网络的直接参与者。然而，为了保持新冠肺炎的湿润和生长，湖北损失了大量的土地和水。水的转移也产生了大量的能源足迹。

科学家团队将食物供应问题从简单的通过转移水来解决生产食物的问题，变成了一个更复杂的问题，认识到许多原因和影响远远超出了农场和餐桌。

支持这项工作的美国国家科学基金会生态系统科学和综合社会环境系统动力学项目主任伊丽莎白·布拉德说:“这项研究证明了以一种量化喂养世界中经常被忽视和未被认识到的联系的方式来理解我们日益联系的世界的重要性。”

“全世界都非常关注解决关键的环境问题，”他说Zhenci徐他是密歇根州立大学bob体育登录的研究助理，也是这篇论文的第一作者。“我们宣布，我们不能选择我们想要解决的问题，因为种植作物不仅仅是灌溉，更重要的是农田面积。如果不使用能源和改变土地利用方式，就不可能有如此规模的水。这就意味着产生了二氧化碳排放，加剧了气候变化。我们说这很复杂，但这也是一个帮助做出真正改变的机会。”

这篇论文呼吁制定政策，帮助解决在不同地区同时受到调水影响的多个方面的环境影响。他们还指出，与其只关注问题的供应方面(在这种情况下是农田)，还应包括以消费为基础的政策，例如鼓励改变饮食，减少对资源密集型作物的依赖。

“我们需要习惯看待每个问题的多个方面，并准备提出许多不同的解决方案，”刘说。“我们不再生活在一个单一问题的世界。”

除Liu和Xu外，“灌溉农业对跨元耦合系统的食物-能量-水-二氧化碳关系的影响”由陈bob体育合法吗秀芝、张宇、Sophia Chau、Nishan Bhattarai、王晔、李英杰、Thomas Connor和李云凯共同撰写。

这项工作得到了国家科学基金、密歇根州立大学、密歇根州农业生物研究中心、中国国家重点研发计划和中国国家自然科学基金的支持。bob体育登录