随着全球人口的持续增长以及经济的快速发展，农业用地的需求日益增加，尤其在发展中国家，为了满足食品安全的基本需求，大量的自然生态地被转化为农田。尽管科学研究和技术进步展示了通过改进农业技术和管理提高现有耕地产量的巨大潜力，甚至有可能减少全球耕地面积，然而耕地扩张的现象在许多地区仍旧普遍存在，特别是在资源丰富但管理不善的非洲和南美洲。耕地的扩张常常伴随着一系列的环境问题，比如自然栖息地的丧失和破碎化，这直接威胁到了生物多样性。热带地区因其丰富的生物资源和高度的物种多样性，成为了这一问题的热点地区。大量的研究数据显示，过去几十年中超过一半的新耕地和牧场是以牺牲完整的森林和自然植被为代价创造的，甚至有耕地侵入已经被保护的区域。这些行为不仅导致了生物栖息地的破碎化，还因为森林砍伐而导致的碳排放，成为了全球气候变化的加剧因素之一。面对这一挑战，科学家和决策者更加认识到了研究未来耕地扩张动态的重要性。除了环境因素如气候和土壤条件外，社会经济因素，如人口增长、消费偏好以及国际贸易等，也在很大程度上塑造了耕地扩张的格局。全球化的经济活动意味着一个国家的食品消费模式可能影响到另一个国家的土地利用方式。虽然过去的研究已经对耕地扩张的动态及其驱动因素有了较全面的探讨，但关于未来耕地扩张的动态和后果仍然存在不小的不确定性。为此，本研究提出了一种综合性的空间量化方法来模拟未来以利润驱动的耕地扩张。研究探索在不同社会经济情景下的耕地扩张压力，并识别可能产生最大生态和经济权衡的关键地区，为政策制定者提供科学依据，帮助他们在追求农业产出增长与保护自然生态系统之间找到更好的平衡点。
图1. 在没有保护政策的情况下，面临扩张压力的地区可能比现有耕地增加 30%。a.基于像素的耕地扩展区盈利能力排名，表明在全球耕地扩张（1%-30%）的情况下，某个像素属于全球最有盈利能力的耕地扩张区; b, 最有利可图的扩张区域的区域分布，显示区域面积份额以及每个区域内现有耕地最多 30% 的潜在相对扩张。
图2. 在3.6% EXP情景下面临扩张压力的区域。a, 面临扩张压力的地区分布及其在面临压力的总面积中所占的全球份额; b, 目前耕地覆盖率从 0% 到 100% 的像素点面临扩张压力的面积（%）的全球累积分布。
图3. 在3.6% EXP情景和REF情景下，到2030年将有扩张压力的地区转化为农田的经济影响。a, 各地区生产者价格和产量的相对变化（%）; b, 21 个经济区国内生产总值的相对变化（%），区分净出口国和净进口国。
图4. 在3.6% EXP情景下，将处于扩张压力下的地区转化为农田所产生的二氧化碳排放量。a，扩张压力下全球不同覆盖类型(原生、次生、牧场)和PNV类型的份额(上)和产生的CO2排放量(下); b，产生的CO2排放量绝对值(Gt CO2)的区域分布。
图5. 3.6% EXP情景下扩张压力区向耕地转化对生物多样性的区域影响。a, 区域生物多样性完整性及其因耕地扩张而发生的变化; b, 3.6% EXP 情景下，全球最受威胁的生物多样性热点地区面临扩张压力的面积（千平方公里）。
图6. 保护政策实施下扩张压力空间格局的变化及其社会经济环境影响。a, 以当前耕地面积增加30%（427万平方公里）为上边界，已确定地区面临扩张压力的空间转移。棕色区域被确定为在不考虑保护政策的情况下面临扩张压力的区域，但受到假定保护政策的保护；绿色区域是在保护政策下扩张压力转移的区域；灰色区域是在有和没有保护政策的情况下面临扩张压力的区域。b, 在全球扩张 3.6% 的情况下，选定经济区域在有保护政策（CON情景）和无保护政策（EXP情景）的扩张情景之间，扩张压力下的面积（%）、GDP（%）、BII 影响（%）和二氧化碳土地利用排放（%）的相对变化。
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参考文献
Schneider, J.M., Delzeit, R., Neumann, C. et al. Effects of profit-driven cropland expansion and conservation policies. Nat Sustain (2024). https://doi.org/10.1038/s41893-024-01410-x
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