食物—能源—水关联关系的概念内涵与现实挑战
张力小 张鹏鹏
内容提要 ｜ 食物、能源和水资源（food，energy and water，简称FEW）是满足社会经济需求和全球可持续发展的基础性资源，三者之间相互依存、相互制约，某一要素发生变化时，可能会对其他要素产生影响，甚至造成威胁。当前，FEW的可持续发展正在面临严峻挑战，粮食安全、化石能源枯竭和淡水资源短缺已经成为全球性问题，严重影响人类的生存与发展。鉴于此，“关联关系”作为系统集成的资源环境管理手段，引起了国际社会的广泛关注。然而，目前的“关联关系”研究仍处于理解与初步量化阶段。因此，本文系统梳理了FEW关联关系的研究历程以及“关联关系”的概念内涵，探讨FEW关联关系研究面临的机遇与挑战，并在此基础上，从资源使用效率、信息共享以及制度创新等方面总结了FEW关联关系研究的重点方向，力图为国家相关领域的政策制定和决策指导提供理论基础和实践指引。
关 键 词 ｜ 食物—能源—水 关联关系 机遇 挑战
当前，全球气候变化、人口扩张与经济增长等宏观趋势对自然资源和生态环境的冲击不断增强，特别是对人类赖以生存的基础性资源（如食物、能源和水，FEW 资源）产生的影响较大，粮食安全、淡水资源短缺和化石能源枯竭已经成为全球性问题。同时，FEW 三者之间又存在复杂的动态作用关系，学界将之称为FEW 关联关系。其基本含义是，FEW 三者中，一方发生变化，可能会对其他两方造成正向或负向的影响。如水力发电可能会对下游农业生产活动造成影响；而在灌溉农业中，种植能源作物在改善能源供应的同时，可能引发粮食安全风险，使得农作物和能源作物之间的土地与水资源竞争加剧。更重要的是随着单项资源稀缺程度的增加，FEW 三者之间呈现的协同或拮抗作用愈加强烈，进而影响整个生态系统。显然，基于部门分割视角下的资源管理体系与政
策，很难有效实现 FEW 资源的系统集成管理，造成资源的低效使用甚至浪费，关联关系作为系统集成的资源环境管理手段，引起了国际社会的广泛关注。
一、食物—能源—水关联关系思想提出的国际背景
“关联关系”，英文表述为“nexus”。该词在科学研究中并不是一个崭新的概念，先后被应用于哲学、细胞生物学和经济学等领域，用来指代多个不同实体之间的连接或联系。联合国大学在1983 年推出了“食物—能源关联关系”的研究项目，率先将“关联关系”引进到自然资源领域，尝试从“关联关系”视角，探索综合解决粮食安全和能源短缺问题的有效方案。而在这方面真正意义上的“关联关系”研究则开始于2011 年，即德国波恩举办的“水—能源—食物安全关联关系——绿色经济解决方案”会议（简称“波恩会议”）。波恩会议认为“关联关系”这一概念提出的目的是在确保FEW 资源安全的同时，提升资源使用效率，减少资源之间的权衡关系（tradeoffs），促进跨部门之间的协同管理，从而实现资源的可持续利用。其实，这种系统集成的资源环境管理思想，可追溯到中国古代传统的“金木水火土”理论。在中国古代，人们用“金木水火土”五种物质的“相生相克”来说明世界万物之间的拮抗与协同作用关系，这与当前国际社会提倡的“关联关系”理念异曲同工。随后，世界经济论坛（WEF）将FEW关联关系的重要性再次提升，明确指出FEW资源安全问题已成为全球三大风险源之一，是影响全球社会稳定和经济发展的关键因素。联合国于2015 年制定了17 项可持续发展目标，其中有3 项目标（消除饥饿、清洁饮水和卫生设施、清洁能源）与FEW 资源直接相关，而其他14 项也都不同程度地与FEW 资源间接相关。同年，美国国家科学基金会投入5000 万美元用于资助FEW 关联关系的相关研究。中美双方的国家自然科学基金委员会分别于2017 年和2018 年签订了双边合作协议，共同征集“食物、能源、水”系统关联领域的国际研究项目，鼓励两国科学家积极开展FEW关联关系的合作研究。
由此可见，国际社会已经意识到了满足人类对FEW 资源的基本需求是全球战略的优先事项。而FEW 三者之间又存在着显著的传导性，“关联关系”可将这三者链接起来，使之成为一个整体。当前，“关联关系”研究在国家层面上以科研项目和合作为主，试图借助具体的项目，深入分析FEW 关联关系的内涵，丰富相关研究理论，并逐渐向实践靠拢。
二、关于食物—能源—水关联关系概念的不同解读
国内外学者根据各自的研究领域、研究目的和研究视角，对FEW 关联关系概念进行了不同的解读和表述，但对FEW 资源之间存在客观的、复杂的相互作用关系却达成了某种共识，而这一作用关系正是“关联关系”研究的核心。这种研究的目的就在于倡导运用系统、综合的方式衡量FEW 三者之间的关系，并从要素协同、部门协作的集成管理的视角推动自然—社会—经济系统的可持续发展。
波恩会议把FEW 关联关系看作一种人类生存与各国重要利益实现的政治理念，强调要素分割的管理方式无法有效解决FEW 生产与消费等活动带来的复杂的资源环境问题，因此亟待建立一种综合、合理和透明的概念框架，促使FEW 资源向可持续发展转变。1 Bonn 2011 Conference, The Water, Energy and Food Security Nexus- Solutions for the Green Economy , Nov. 2011. 联合国亚太经济社会理事会（UNESCAP）2013 年发布了《亚太地区水—食物—能源关联关系》的报告，指出水、食物和能源对维持地球上的生命至关重要，且三者之间联系紧密，确保FEW 资源安全是“关联关系”研究的首要目标。2 United Nations Economic and Social Commission for Asia and the Pacific, Water, Food and Energy Nexus in Asia and the Pacific , Bangkok: UNESCAP, 2013.斯德哥尔摩环境研究院（SEI）和亚洲开发银行（ADB）也围绕FEW 三者之间的关系，提出了“可用水量”是FEW 关联关系研究的核心，要求相关研究应该考虑到全球淡水资源的有限性。34 世界粮食及农业组织（FAO）作为推动全球粮食可持续发展的中坚力量，将粮食置于“关联关系”研究的中心，从粮食安全的角度出发，认为平衡FEW 资源使用者的利益，才能维护整个生态系统的完整性。1 Food and Agriculture Organization of the United Nations,
The Water-Energy-Food Nexus: A New Approach in Support of Food Security and Sustainable Agriculture , Rome: FAO, 2014. 对于能源而言，国际可再生能源机构（IRENA）考虑到生物质能源和水力发电等可再生能源与食物、水资源之间的关系，建议将能源作为FEW 关联关系研究的中心，认为可再生能源技术不仅可以处理FEW 系统之间的权衡关系，而且能够“三管齐下”，使得经济系统产生可观的利润。2 International Renewable Energy Agency, Renewable Energy in the Water, Energy & Food Nexus , Abu Dhabi: IRENA,2015.
“关联关系”作为系统集成的资源管理需求，打破了学科之间（如环境与经济学科）的界限。它提倡从多学科、多领域的交叉视角探寻综合性的资源管理解决方案，并对现实生活中“孤岛式”的管理机制进行调整。近年来，“关联关系”研究已经成为世界性的热点议题，许多国家（如美国、日本）逐渐将“关联关系”理念运用到粮食安全、能源发展和淡水资源保护的战略规划与政策制定中，FEW 关联关系研究迎来了前所未有的发展机遇。
三、关联视角下食物—能源—水集成管理的现实挑战
就实际管理而言，同时考虑FEW 三者之间关联关系的战略或政策仍然较为罕见。一方面，不同国家或地区的资源禀赋、社会经济发展状况不同，所需应对的主要问题也不同，使得FEW 关联关系表现出的状态和面临的风险差异较大；另外，多数国家和地区的基础设施与管理机制具有较强的“路径依赖”，如目前我国FEW 资源分属于不同的管理机构，与FEW有关的基础设施多为独立运行且相对稳定，短时间内很难对其做出改变，城市中水回用策略与现有城市市政管网体系的矛盾就是很好的例证。那么，在这种“路径依赖”下，人们该如何应对FEW 资源危机？需要强调的是，FEW之间的这种关联性具有中性特征，是否利用或者破除这种关联性，以及实际管理需要进行设计。一方面，可以利用这种关联机制，提高资源使用效率。如城市系统的尿液综合利用，不但能够减少水污染与水处理能源投入，还能够提高城市农业有机肥投入，提高粮食产量。另一方面，也可从有效破除这种关联机制入手，降低FEW 之间的关联，减少瓶颈资源的约束。如火力发电过程用空冷代替水冷，实现能源与水的解关联，即de-nexus，进而服务于食物—能源—水资源的系统管理。
我们以前的研究工作，系统综述了食物-能源-水关联关系研究的方法体系。3 张力小、张鹏鹏、郝岩等：《城市食物—能源—水关联关系：概念框架与研究展望》，《生态学报》2019 年第4 期，第1144～1153 页。 总体而言，目前有关FEW 关联关系的研究多是借助传统的理论、方法与工具，定性描述或初步量化特定尺度（如国家、区域）下的FEW 关联关系，重点分析要素之间静态的依存关系。由于这些研究所需的数据大部分依赖于传统的调查方法，且核算过程中系统边界不统一，使得多数研究结果的可比性较差。当然也有少部分研究开始尝试运用指标构建、系统动力学和一般均衡模型等方法，分别对FEW 关联关系进行评估、模拟和优化。然而，这些研究还较难真正指导FEW 资源的管理实践、纳入社会的资源环境治理体系。因此，亟需从系统集成视角，开发一套针对FEW 关联关系核算—评估—模拟的方法体系，并构建高分辨率的数据库，清晰表达FEW 三者之间的关系、准确表征“关联关系”所处的状态，并且在优化过程中能够将FEW与社会经济、生态环境等因素结合起来的，综合制定资源协同管理方案。
随着国际社会对FEW 关联关系的研究逐渐增多，其研究范围也在不断拓展。FEW 关联关系的研究重点由仅仅关注FEW 三者之间的关系（如食物消费过程中产生的能源和水足迹），逐渐向多要素和多尺度延伸。“关联关系”的研究要素从FEW 三者之间扩展到四要素（如水—能源—土地—食物）、五要素（如水—土地利用—食物—能源—气候变化），甚至人类健康和生态系统保护等方面。此外，“关联关系”研究还涉及到家庭、城市、国家、跨区域和全球等不同地理空间尺度，并且涵盖了季节、年度和长时间尺度的变化。
企业在实际发展中经常会出现用户或是顾客对商家不满意或是满意客户不忠诚的情况，这一问题也有效表明顾客满意度对其忠诚度并不能产生直接影响，受到各种因素的影响也比较显著。比如顾客满意度如果能保持在合理水平上，顾客忠诚度也会受到转换成本的影响和限制。
长期以来，全球人口增长和经济快速发展消耗了大量的FEW 资源，而这些资源的生产、供应与消费等过程也产生了许多资源环境问题，如农业部门的淡水使用量占全球淡水利用量的70%，给淡水资源可持续利用造成严重威胁；而能源与水资源之间相互作用产生的废弃物引发了空气、水与土壤污染等环境问题。面对这些问题，世界各国相继采取了一系列措施用于提升FEW 资源使用效率。但是，由于FEW 资源之间复杂的、动态的和不确定的相互作用关系，使得三者难以实现协同管理。再加上，目前单一、割裂的资源管理方式，难以真正达到资源高效利用与可持续发展的目的。
作为世界第一人口大国，中国目前处于快速城镇化阶段和工业化阶段，一方面对FEW资源需求激增，另一方面，对FEW 资源大多实行割裂、机械的管理方式，各级政府试图依靠调整区域自身的经济结构和资源消费类型，实际上是很难有效解决社会经济发展引起的资源环境问题的。因此，为了确保FEW 资源安全以及社会、经济和生态系统可持续发展，有必要调整思路、改善措施。
四、对我国的重要启示
傅家遗址并不是孤立的，在它的周围是一个规模很大的聚落群。从目前发掘的情况来看，仅傅家遗址自身就有37万多平方米，中心部分有18万平方米。与傅家遗址相连的还有荣庄遗址和五村遗址。荣庄遗址位于广饶县城东南10公里处，总面积约50万平方米。五村遗址位于广饶县城东北约0.5公里处，总面积7.5万平方米。此外，广饶县城南约5公里处的西辛遗址和县城北约7.5公里处的寨村北岭遗址也发现有大汶口文化遗存。由此可知，当时这片土地是非常适宜人类居住的，聚落比较密集。
尽管当前对食物—能源—水关联关系的概念解读并没有得到统一，或者也不可能完全得到统一，其本身就是一个开放概念，但有两点是取得共识的：第一，尽管全球取得了前所未有的技术与经济成就，但是当前世界上食物、能源与水资源的总体态势是恶化的，这在数量和质量上都有体现；第二，“关联关系”涉及到多尺度、多要素、系统边界和多主体。学者们应根据自身研究尺度和研究目的的不同，准确理解“关联关系”，有针对性地提出解决方案。实现FEW 资源协同管理与可持续发展仍然需要解决许多问题。虽然FEW 资源协同管理很难在短时间内实现，但是至少已经有部分研究开始尝试从实际需求出发，构建符合研究区域特点的分析模型，试图将研究成果运用于实际管理过程中。
税收收入与法律密不可分，这方面相关主管部门应该尽快出台相应的实施细则，使得镇街在征收过程中也有法可依。健全非税收入法规制度，以法规来明确收费项目的审批、收费项目的制定、收费票据的使用、收费资金的征收分配、收费行为的监督检查。
2.2.2 卷帘效果设置 效果(Effects)工具具有调节亮度(Contrast)、对比度(Brightness)、透明度(Transparency)、swipe(卷帘)功能[5]。在Effects(效果)工具条的下拉列表里选择2017年遥感影像。点选Effects工具条里的swipe(卷帘)工具，鼠标指针会变为三角形，按住鼠标后，通过上下或左右卷帘对比2017年与2016年遥感影像之间发生的林地地类变化(图11)。
一是提高食物、能源和水资源利用效率。“关联关系”强调的是资源之间的相互作用关系，为了削减FEW 资源消费，实现资源协同发展，需要提高FEW 资源利用效率。为此，可从科学技术创新、提倡绿色消费、淘汰落后工艺和提高资源循环利用率等方面着手，减少资源浪费、促进资源回用。
二是提倡信息共享，建立健全部门间的协同管理机制。实现资源协同管理的关键在于加强部门之间的协调与合作。在资源规划和政策制定过程中，综合考虑与FEW 资源相关的部门之间的相互联系，提倡信息共享，建立健全部门间的对话、协商或合作机制。在制定单一领域的政策规划时，综合考虑与其他两个领域之间的关系，尽可能避免对其他领域产生负面影响。此外，在顶层设计时，尝试在农业农村、能源和水利等部门之间建立沟通机制或交流平台，统筹考虑不同地区产业布局和当前资源禀赋之间的关系，推动FEW 领域的协同发展。
三是加强“关联关系”基础研究与基础数据收集。目前FEW 资源与行业之间的要素关联、行业与行业之间的联动影响、不同区域之间的空间耦合以及“关联关系”的风险管控等方面的研究仍然停留在定性分析和初步量化阶段，无法为决策者提供科学、有效的参考依据。因此，应进一步加强FEW 关联关系的基础研究，特别是开发系统集成的FEW 关联关系研究模型与管理工具，重点关注社会经济系统对“关联关系”的影响。这些研究又需要大量的数据支撑，因此，亟需构建包括FEW 资源禀赋、土地、社会经济发展现状、气候变化、环境污染和基础设施状况等信息在内的实时监测数据库。
在教学内容上需要更加注重对实际项目、案例的讲解分析．强化通识课为基础的专业教育，增加课程校内外实训的比重，拓宽学生知识面．坚持知识、能力、素质三位一体的全面教育和培养，融知识传授、能力训练、素质培养为一体，使学生得到全面、协调的发展．
The Conceptual Connotation and the Practical Challenge of Nexus of FEW
ZHANG Lixiao ZHANG Pengpeng
Abstract: As the three fundamental resources for meeting the needs of socio-economic development and global sustainable development, food, energy and water (FEW) are interdependent and mutually constrained- when one element changes, it may have an impact on the others or even pose a threat on them. At present, the sustainable development of FEW is facing severe challenges,such as food security, fossil energy depletion and shortage of fresh water, which have become global problems and have serious impact on the survival and development of human beings. In view of this, as a management tool of resource and environment, study on nexus has attracted wide attention of the international community. However, the current study of this is still in the early stage of interpretation and quantification. Therefore, this paper systematically combs the development of research on nexus of FEW, explores its connotation and extension and brings up the opportunities and challenges. On this basis, this paper summarizes the key directions of research on FEW nexus from the aspects of resource use efficiency, information sharing and institutional innovation, and provides theoretical basis and practical guidance for policy making and decision-making guidance in relevant fields of governance.
Key Words: food-energy-water; nexus; opportunity; challenge
译者简介 ｜ 张力小（1977— ），北京师范大学环境学院教授（北京 100875）；张鹏鹏（1988— ），北京师范大学环境学院博士后（北京 100875）
（责编：俞平）
标签：食物—能源—水论文; 关联关系论文; 机遇论文; 挑战论文; 北京师范大学环境学院论文;