6月30日，環(huán)境與地理科學(xué)學(xué)院胡熠娜副教授團(tuán)隊(duì)在地球科學(xué)Top期刊Earth's Future（IF = 8.2）上發(fā)表研究論文 “Urbanization intensified the trade-off between food security and water quality security in the Yangtze River Delta”。該研究聚焦快速城市化背景下長(zhǎng)三角地區(qū)糧食安全與水質(zhì)安全的協(xié)同管理難題，揭示了2000-2020年兩者權(quán)衡關(guān)系的演變規(guī)律及城市化驅(qū)動(dòng)機(jī)制，為區(qū)域可持續(xù)管理提供了關(guān)鍵科學(xué)支撐。

糧食與清潔水資源是人類(lèi)生存發(fā)展的核心資源，然而全球快速城市化進(jìn)程正加劇兩者的供給矛盾。長(zhǎng)三角城市群作為中國(guó)經(jīng)濟(jì)最活躍、城市化速度最快的區(qū)域之一，2000年以來(lái)因建設(shè)用地?cái)U(kuò)張導(dǎo)致耕地流失超90%，農(nóng)業(yè)面源污染與城鄉(xiāng)水污染疊加，使糧食自給率下降與水質(zhì)惡化問(wèn)題并存。目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)認(rèn)識(shí)到城市化對(duì)糧食安全和水質(zhì)安全的影響，但研究結(jié)論并不統(tǒng)一，且大多只關(guān)注權(quán)衡程度探究，卻忽略了內(nèi)在機(jī)制與“最優(yōu)組合”。本研究以長(zhǎng)三角地區(qū)為研究區(qū)，基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需比量化了糧食安全與水質(zhì)安全時(shí)空動(dòng)態(tài)，通過(guò)均方根誤差與生產(chǎn)可能性曲線(xiàn)在區(qū)縣尺度與城市群尺度分別評(píng)估了糧食安全與水質(zhì)安全間權(quán)衡，利用結(jié)構(gòu)方程模型揭示了社會(huì)-生態(tài)因子對(duì)糧食安全、水質(zhì)安全及其權(quán)衡的驅(qū)動(dòng)路徑，最終提出了城市化不同階段對(duì)糧食安全、水質(zhì)安全及兩者權(quán)衡驅(qū)動(dòng)的概念框架。

技術(shù)路線(xiàn)圖

研究發(fā)現(xiàn)，2000-2020年，長(zhǎng)三角地區(qū)的糧食安全和水質(zhì)安全整體上都呈現(xiàn)下降趨勢(shì)?？臻g上，二者格局相反：糧食安全表現(xiàn)為北高南低，而水質(zhì)安全則為南高北低。糧食安全和水質(zhì)安全之間的權(quán)衡關(guān)系在研究時(shí)段內(nèi)持續(xù)加劇。從區(qū)縣尺度看，2000-2022年長(zhǎng)三角城市群66.67%的縣域（88個(gè)）糧食安全與水質(zhì)安全權(quán)衡強(qiáng)度上升，高權(quán)衡縣域數(shù)量從10個(gè)翻倍至22個(gè)。而從城市群尺度看，2005年后糧食安全提升必伴隨水質(zhì)安全下降，且兩者權(quán)衡強(qiáng)度顯著增強(qiáng)而協(xié)同潛力微弱提升，表明推動(dòng)長(zhǎng)三角城市群糧食安全和水質(zhì)安全協(xié)同提升面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

長(zhǎng)三角城市群糧食安全與水質(zhì)安全動(dòng)態(tài)

區(qū)縣尺度糧食安全與水質(zhì)安全權(quán)衡時(shí)空動(dòng)態(tài)

城市群尺度糧食安全與水質(zhì)安全PPF曲線(xiàn)及兩者權(quán)衡強(qiáng)度與協(xié)同潛力變化

結(jié)構(gòu)方程模型的結(jié)果表明，城市化是加劇糧食安全與水質(zhì)安全之間權(quán)衡關(guān)系的主要推手。具體來(lái)說(shuō)，在糧食安全與水質(zhì)安全的權(quán)衡關(guān)系中，糧食安全對(duì)兩者權(quán)衡具有顯著影響。耕地面積和建成區(qū)面積擴(kuò)張對(duì)兩者權(quán)衡起到顯著負(fù)向作用，人口增長(zhǎng)則對(duì)兩者權(quán)衡起到顯著正向作用。此外，降水、人口、耕地面積、建設(shè)用地、GDP對(duì)于糧食安全和水質(zhì)安全具有相反作用，從而間接加劇權(quán)衡。

社會(huì)-生態(tài)因子對(duì)糧食安全、水質(zhì)安全及其權(quán)衡的影響路徑

此外，盡管緩解糧食安全與水質(zhì)安全之間的權(quán)衡關(guān)系十分困難，但研究還是識(shí)別出了能夠?qū)崿F(xiàn)兩者共同提升的“雙贏(yíng)”組合。然而，在這些“雙贏(yíng)”點(diǎn)上，進(jìn)一步提升糧食安全往往還是會(huì)以犧牲水質(zhì)安全為代價(jià)。這警示我們，在未來(lái)的長(zhǎng)三角城市發(fā)展策略中，必須將提升水質(zhì)安全放在更優(yōu)先的位置。

最后，研究綜合上述結(jié)果和相關(guān)研究，提出了不同城市化階段對(duì)糧食安全、水質(zhì)安全及其權(quán)衡影響的概念框架，為理解和管理這一動(dòng)態(tài)過(guò)程提供了理論指導(dǎo)。

PPF的導(dǎo)函數(shù)和PPF拐點(diǎn)處糧食安全與水質(zhì)安全水平

不同城市化階段對(duì)糧食安全與水質(zhì)安全的影響

研究為長(zhǎng)三角城市群高質(zhì)量發(fā)展與國(guó)家糧食安全戰(zhàn)略提供了關(guān)鍵科學(xué)依據(jù)。研究成果從生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡視角出發(fā)，揭示了快速城市化進(jìn)程中資源環(huán)境管理的復(fù)雜機(jī)制，為區(qū)域可持續(xù)發(fā)展政策制定提供了新范式。同時(shí)，對(duì)糧食安全與水質(zhì)安全權(quán)衡關(guān)系的量化評(píng)估，能夠?yàn)槁鋵?shí)國(guó)家糧食安全戰(zhàn)略與生態(tài)文明建設(shè)協(xié)同推進(jìn)提供了實(shí)證支撐，也為全球類(lèi)似地區(qū)的城市化與資源安全協(xié)同治理提供了可借鑒的分析框架。

該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（42201102）資助。論文成果第一作者為上海師范大學(xué)環(huán)境與地理科學(xué)學(xué)院2023級(jí)資源與環(huán)境專(zhuān)業(yè)碩士研究生薛飛，通訊作者為上海師范大學(xué)環(huán)境與地理科學(xué)學(xué)院胡熠娜副教授。

論文鏈接：Xue, F., Hu, Y., Hu, T., et al. (2025). Urbanization intensified the trade-off between food security and water quality security in the Yangtze River Delta. Earth's Future, 13(8): e2025EF006382. https://doi.org/10.1029/2025EF006382

（供稿、圖片：環(huán)境與地理科學(xué)學(xué)院）