清华新闻网5月17日电（通讯员 陈晨 李会芳）近日，清华大学环境学院环境管理与政策教研所温宗国教授课题组与合作者在城市集群发展过程中食品系统可持续性氮管理策略研究领域取得新进展。研究揭示了城市群农业生产不均衡性加剧过程中，高度发达城市向欠发达城市的食品贸易隐含氮污染转移显著增加，降低城市群作物氮利用效率和食品系统（涵盖食品生产、加工、消费以及废物处理的综合系统）可持续性；解析了城市间食品系统氮代谢的空间相互影响机制，为推进城市群氮污染协同控制和氮可持续性管理转型提供了科学参考。

城市集群发展背景下，城市群内各城市发展路径多样化，产业分工差异显著，导致农业生产规模的不均衡性突出，影响城市间食品供给消费格局和食品系统氮污染时空特征。减缓城市群整体氮污染需明晰食品系统氮元素时空代谢机制，避免局地型管理模式下氮污染空间溢出加剧，充分发挥城市间协同效应，提升氮利用效率和系统可持续性。已有研究大多关注区域整体食品系统氮流动和氮污染排放，而区域内部多城市间食品贸易隐含氮污染转移的演变格局、空间关联机制及其对整个区域氮管理的潜在挑战尚不明确。

研究以中国粤港澳大湾区为案例，融合长时间序列物质代谢数据和元素流分析、贸易隐含污染转移模型、空间计量分析等多学科研究工具，刻画了城市群食品系统氮代谢动态格局，解析了不同城市发展特征对氮污染空间溢出的影响。结果表明，1989-2007年，大湾区农业生产持续向较低城市化水平的城市集中，作物生产氮利用效率从45.2%降至29.3%。1989-2018年，城市间食品贸易隐含氮污染占总农业生产氮污染的比例由12.3%增大到42.2%，欠发达城市面临更加严重的氮污染压力。农业劳动力流失、环境规制水平差异等因素驱动氮污染的空间转移，而化肥施用和废物处置的技术进步具有推进多城市协同减污的积极效应。研究提出了协调城市扩张与农田保护，促进专业化规模化农业生产、强化城市间经济和技术层面协作等管理政策建议。

图1.大湾区 11个城市食品系统氮排放特征（1989、2018年）。（a）城市化率与氮排放之间的关系。每个圆圈的位置代表一个城市的城市化率和人均氮排放量，圆圈的大小与城市总氮排放量成正比。（b）1989-2018年城市耕地面积（饼图）、耕地氮排放（背景色）和作物平均氮负荷（直方图）的变化

图2.1989-2018年大湾区城市间食品贸易隐含氮污染。（a）食品贸易中的氮流和隐含氮污染转移，及贸易隐含氮污染占总农业生产氮污染的比例。（b）各城市向其他城市转移的氮污染。（c）各城市承担的氮污染转移。（d）城市间氮污染转移在各环境介质中的分布

图3.香港、澳门和珠三角城市群间的食品贸易隐含氮污染转移。（a）1989年（b）2018年

相关研究成果以“城市群快速城市化中农业生产的不均衡性降低作物氮利用效率”（Uneven agricultural contraction within fast-urbanizing urban agglomeration decreases the nitrogen use efficiency of crop production）为题，于5月14日在线发表于《自然·食品》（Nature Food）杂志。

比利时鲁汶大学地球与环境科学系可持续食品经济研究组埃里克·马蒂希斯（Erik Mathijs ）教授等在同期发表的《新闻·观点》（News & Views ）中以“追踪城市间氮污染”（Tracing inter-city nitrogen pollution）为题对本研究进行了专题介绍，指出本研究填补了“农业生产、城市化和贸易之间的联系，以及这些联系如何随时间变化的细粒度分析”方面的空缺，证明了快速城市化地区应保护高质量耕地，并利用城市间协同效应充分发挥农业现代化对提升氮利用效率的贡献。

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清华大学环境学院2016级博士、香港大学建筑学院城市规划与设计系博士后陈晨为论文第一作者，清华大学环境学院温宗国教授为论文通讯作者。论文的合作者还包括澳门科技大学商学院盛妮教授和澳门科技大学澳门环境研究院宋庆彬副教授。研究得到国家自然科学基金委员会与澳门科学技术发展基金联合科研资助基金合作研究项目、清华大学中国农村研究院研究项目等的支持。

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s43016-024-00980-5

供稿：环境学院

编辑：李华山

审核：郭玲

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