2月7日，Global Change Biology在线发表了农业资源研究中心马林研究组与中国农业大学、河北农业大学、河北地质大学、荷兰瓦赫宁根大学、英国洛桑试验站、新西兰农科院、国际系统研究所等单位的合作研究论文《Global environmental costs of China’s thirst for milk》。该研究基于NUFER模型，首次建立了 “食物系统-土地利用-水-养分-温室气体”多指标关联分析方法（food-land-water-nutrients-GHGs nexus）。该论文从全球视角定量阐明了中国奶牛产业绿色发展路径及其对全球资源环境的贡献，同时也对联合国全球食物系统和农业可持续发展（Sustainable Development Goals-SDGs）重大行动意义重大。
新时代呼唤高质量绿色农业，绿色农业不是简单的绿色产品，而是全产业链提质增效的绿色生产过程。随着城镇化率和居民收入水平的不断提升，我国人均牛奶消费量在过去50年间增长了近12倍，但目前仅有全球平均水平的三分之一左右，不过未来奶产品消费量还会大幅度增加。中国正面临着牛奶、饲料生产能力不足和环境影响的双重挑战。中国是否可以通过构建奶牛产业绿色发展技术与模式，即：是提高本国奶牛生产效率和改善畜禽粪尿资源化利用，满足供需矛盾，还是需要加大牛奶和饲料进口满足未来牛奶消费和生产的需求？而增加全球奶产品贸易对出口国土地利用、森林退化、水资源、氮循环和温室气体排放等方面是否会有影响？
该研究通过设置未来牛奶生产和消费情景，对中国牛奶消费同全球环境影响之间的关系进行了分析。NUFER模型共涵盖3类指标体系：1）环境指标体系，包括温室气体排放、活性氮排放和畜禽粪尿氮、磷排泄量等；2）资源消耗指标体系，包括耕地需求、水资源需求和饲料需求等；3）经济指标体系，主要包括生产价格变化等。该研究设置的情景模式包括：维持牛奶现有自给率其余进口（BAU）的基准情景、维持牛奶本土自给自足（PA）、维持牛奶现有产能其余进口（IM）、维持牛奶现有自给率并优化奶牛养殖（DPI）和维持牛奶现有自给率并优化奶-牧综合体系（FSI），其中DPI和FSI情景是基于技术改进设置的绿色发展情景模式。研究结果表明，2050年中国牛奶消费总量将达到2010年牛奶产量的3倍。在BAU情景下，为了满足中国2050年的牛奶消费，全球同奶牛生产相关联的耕地需求量，温室气体排放量和活性氮损失量将分别增加32%、35%和48%。在PA情景下，中国从全球进口的精饲料将从1.9 Tg增加到8.5 Tg，同时苜蓿进口量将从1.0 Tg增加到6.2 Tg；中国本土奶牛养殖体系的温室气体排放量将较2010年增加2.2倍，全球牛奶生产的环境代价也将随之增加。在IM情景下，通过增加牛奶进口，中国可以将部分牛奶生产的资源环境成本转移到出口国，但牛奶出口国不能完全满足中国的牛奶进口需求，因为这部分牛奶生产将使他们超出本地区的耕地或环保法规限制，比如新西兰和欧盟国家的奶牛养殖耕地需求将分别需要增加57%（1.3 M ha）和39%（15 M ha），同时温室气体和活性氮排放量也会相应增加，这将违反当地耕地利用限制以及巴黎气候协定。
图1 2050年在基准情景（BAU）、维持本土自给自足（PA）和维持现有产能其余进口（IM）等不同情景下，中国牛奶消费对欧盟、新西兰、美国和中国奶牛生产的耕地需求、温室气体排放和活性氮损失的影响
最后，该研究认为中国通过提高饲料品质、奶牛养殖生产效率和畜禽粪污资源化利用效率等全产业链提质增效的绿色生产，可在基准情景基础上不仅满足奶产品需求，同时减少耕地需求30%和温室气体排放12%。该研究首次建立了“食物系统-土地利用-水-养分-温室气体”多指标关联分析方法；研究结果可为中国奶业绿色发展提供科学依据，还对实现全球牛奶生产体系可持续发展具有重要借鉴意义。
马林研究组的柏兆海副研究员为本文的第一作者，马林研究员为通讯作者。《Global Change Biology（全球变化生物学）》是生态学和环境领域国际顶级期刊，根据Thomson Reuters的2017年文献引用报告，该期刊2017年的影响因子为8.502。该研究得到了国家自然科学基金、科技部国际合作项目、中科院“****”、中科院特聘研究员项目和联合国可持续发展道路项目的支持。
论文信息：
Zhaohai Bai, Michael R.F. Lee, Lin Ma*, Stewart Ledgard, Oene Oenema, Gerard L. Velthof, Wenqi Ma, Mengchu Guo, Zhanqing Zhao, Sha Wei, Shengli Li, Xia Liu, Petr Havlík, Jiafa Luo, Chunsheng Hu, Fusuo Zhang, Global environmental costs of China’s thirst for milk, Global Change Biology, 2018 DOI: http://doi.org/10.1111/gcb.14047
