(2024年6月6日)
图1 冲突影响全球耕地扩张和生物多样性的级联机制
1. MRIO分析
本研究采用多区域投入产出（Multi Regional Input-Output, MRIO）模型来评估从乌克兰和俄罗斯到世界其他地区的虚拟耕地流动。计算公式如下：
式中，Land是生命周期的土地使用系数矩阵，D是直接土地使用系数矩阵，I是单位矩阵，A是直接消费系数矩阵。flowr,s代表从区域r到s的虚拟耕地流动，yrsi为商品i的最终用途，该商品在区域r中生产，最终由区域s使用。
本研究使用Logistic-CA模型模拟了耕地的未来空间扩张，该模型由三个主要组成部分组成：适宜性、邻域和土地约束。适宜性方面，从位置、交通、地形、社会经济和气候5个维度选取了8项指标用于推导了耕地扩张建模中的适宜性面。邻域结构与其大小、形状和周围土地覆盖类型密切相关。土地约束方面，不允许将水域、冰川、城市和保护区等限制性土地转换为耕地。
土地从自然用地转向耕地会导致土地质量突然下降，并威胁生物多样性，改造后的土地需要很长时间才能恢复到原有的质量。因此，土地转型造成的生物多样性损失是一个长期的综合影响，其单位为物种*年，其中“年”为更新时间。如果一个物种是生态区特有的，它的丧失将是永久性的和不可逆转的，即全球灭绝。因此，本研究考虑了两种类型的生物多样性影响，即区域物种丧失和全球物种灭绝。
本研究共设计了四种情景模拟俄乌冲突可能引发的后果。
Sbaseline情景：据乌克兰农业政策和粮食部报告，俄乌冲突爆发一年（2022年3月~2023年3月）导致乌克兰农产品出口比过去三年（2019~2021）平均值下降33.57%。因此，将乌克兰出口下降33.57%作为基线情景。
SBlackSea情景：根据乌克兰农业政策和粮食部估计，乌克兰72.52%的出口是在黑海谷物协议期间（2022年8月~2023年3月）通过黑海港口交付的。因此，第二种情景假设了俄罗斯暂停黑海谷物协议，在黑海被封锁的情况下，乌克兰的出口预计将减少81.75%。
SNoExport情景：第三种情景假设冲突导致乌克兰出口的所有运输，包括通过港口、渡轮、铁路和车辆的运输都被封锁，即乌克兰没有出口。
Sworst情景：随着冲突影响进一步升级，俄罗斯的农产品出口也可能受到限制。因此，第四种情景模拟了冲突中最糟糕的情景，即俄罗斯和乌克兰都没有出口。
在战前时期（2018-2020年）乌克兰每年出口 64.26 Mt作物和产品，包括小麦（29%）、油籽和油（19%）、其他谷物（50%）和其他作物（2%）（图2）。这些农产品的出口中隐含了 20.41 Mha的虚拟耕地。油籽和油出口贡献了最多的虚拟耕地（7.90 Mha，39%），其次是其他谷物（6.20 Mha，30%）、小麦（5.73 Mha，28%）和其他作物（0.58 Mha，3%）。
采用GTAP模型模拟国际虚拟耕地流动变化，发现与战前情况相比，在乌克兰的贸易伙伴中，以色列将从其他国家增加进口（0.58Mha）最多，其次是黎巴嫩（0.28 Mha），韩国（0.27 Mha），格鲁吉亚（0.20 Mha）和土库曼斯坦（0.14 Mha）。这些国家要么缺水和耕地不足（如以色列），要么作物生产力低下（如黎巴嫩），因此严重依赖谷物进口。俄乌冲突爆发后，他们选择高价购买其他国家的谷物，而不是扩大国内生产，这可以用比较优势理论来解释。在乌克兰农业的竞争对手中，俄罗斯将增加出口最多（1.33 Mha），其次是美国（0.67 Mha）、澳大利亚（0.60 Mha）、加拿大（0.46 Mha）、巴西（0.44 Mha）和阿根廷（0.30 Mha）。这些国家是油籽和谷物中隐含虚拟耕地的最大净出口国。在农产品高价格的推动下，这些国家容易进行耕地扩张。
图2 冲突对国际虚拟耕地流动的影响。（a）战前乌克兰的粮食出口和虚拟耕地流出（2018-2020年的平均值），（b）战区以外国家之间虚拟耕地的进出口增加量。
在乌克兰出口减少33.57%的基线情景下，俄乌冲突将导致全球耕地扩张8.48 Mha（图3）。这些扩张将主要发生在谷物和油籽产区，包括北美的北美草原、南美的潘帕斯草原和塞拉多草原、欧洲的地中海盆地、多河平原、中部丘陵和东欧平原、亚洲的西西伯利亚平原、中国东北平原、马尔瓦高原和爪哇岛以及大洋洲的墨累-达令盆地。
从占用的土地类型来看，全球范围内的耕地扩张主要发生在草地（82.60%）和森林（17.07%），而湿地（0.20%）和裸地（0.13%）扩张有限。从国家来看，全球65.45%的耕地扩张将发生在前10个国家，这10个国家包括俄罗斯（1.40 Mha）、美国（0.94 Mha）、澳大利亚（0.62 Mha）、加拿大（0.49 Mha）、巴西（0.45 Mha）、西班牙（0.43 Mha）、法国（0.41 Mha）、阿根廷（0.30 Mha）、印度（0.30 Mha）和罗马尼亚（0.21 Mha）。
图3 俄乌冲突引发的全球耕地扩张。（a）空间分布，（b）扩张的耕地占各生态区总面积的比例，（c）占用土地类型的比例，（d）国家所占份额。
在全球范围内，由于俄乌冲突导致的耕地扩张，预计将导致区域物种丧失高达31,396种*年，全球物种灭绝486种*年（图4）。从物种类别来看，预计区域生物多样性的丧失主要发生在鸟类中，占 62.97%，而哺乳动物、爬行动物和两栖动物分别占21.42%、9.83%和5.78%。与区域物种丧失相比，在全球物种灭绝方面，这四个分类群将受到更均匀的影响，其中鸟类、哺乳动物、爬行动物和两栖动物的灭绝分别占22.31%、25.63%、21.15%和30.91%。
总体而言，区域物种丧失的分布将相对集中，损失最大的前10个国家占全球总损失的61.17%。其中区域物种损失最大的三个国家，分别是美国（4794种*年，占全球的15.27%）、西班牙（2899种*年）和法国（2037种*年）。在全球物种灭绝的空间分布方面，灭绝数量最多的前10个国家占全球物种灭绝总量的59.42%，其中美国仍然是受影响最大的国家，其物种灭绝损失为64种*年，占全球的13.26%，其次是西班牙（44种*年）和印度（43种*年）。
Abstract：
The Russia–Ukraine War is impacting global food systems, which may trigger global cropland expansion and consequently lead to biodiversity loss far from war zones. To quantify such impacts on biodiversity, we simulated the global cropland expansion provoked by the reshaping of international virtual cropland flows under different war scenarios and conducted a biodiversity impact assessment. The results indicate that, in the baseline situation (33.57% reduction in Ukraine’s exports), the war would result in an additional 8.48 Mha of cropland expansion compared with the ‘no war’ scenario. This cropland expansion would impact biodiversity most in countries such as the United States, Spain, France, India and Brazil. The cessation of Russia’s participation in the Black Sea Grain Initiative would lead to a doubling of cropland expansion and biodiversity loss compared with the baseline situation. If the conflict deteriorates further, that is, no exports from Russia and Ukraine, cropland expansion and biodiversity loss would increase by up to 2.9 and ∼4.5 times, respectively. These findings highlight the need for proactive measures to mitigate the impact of this war on biodiversity and suggest that actions to implement the post-2020 Global Biodiversity Framework should take into account the potential impacts of conflicts on biodiversity.
Citation：
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