论文标题：Can Food–Energy–Water Nexus Research Keep Pace with Agricultural Innovation?

期刊：Engineering

DOI：https://doi.org/10.1016/j.eng.2022.08.014

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一篇发表于中国工程院院刊《Engineering》的观点述评文章指出，食物–能源–水（FEW）系统间的联系虽已获广泛认知，但该纽带关系对未来农业生产实践和创新技术应用的影响，尚未得到足够重视与理解。

当前，全球农业面临诸多严峻挑战。农业生产是全球温室气体排放的重要来源，消耗大量淡水资源，还造成水污染。预计到 2050 年，全球农业产量需增加约 70% 以满足人口增长需求，然而土地和水资源退化，以及非农业部门对自然资源的竞争加剧，使得这一目标实现困难重重。据预测，2030 年全球有效水和能源资源将分别短缺 40% 和 50% ，环境变化、成本上升和供应链中断会使问题雪上加霜。

新兴技术为农业发展带来新机遇。遥感、全球定位系统以及人工智能等先进技术，有望提升农业的盈利性、效率、安全性和环保性，减少资源消耗和生态破坏。但这些技术也存在弊端，比如维护成本高、投资和学习难度大，且可能扩大农场主之间以及国家间的经济差距。

现有的 FEW 关系模型难以有效评估和预测新兴技术对农业发展的复杂影响，部分原因是未充分考虑技术创新和资源治理因素。随着新兴技术的发展，研究范围需要逐步扩大。为此，文章提出 24 个关键研究问题（如图1），涵盖粮食生产、资源利用、生态系统、经济和政策等多个方面。

图1. 农业FEW关系议程中的研究差距。

为应对挑战，文章建议采用系统方法。在多尺度上推进对 FEW 关系演变的理解和预测，开发满足社会需求、减少污染、改善生态服务的农业 FEW 技术。具体而言，可将相关学科系统重组为分布式数据网络、系统建模、智能治理、技术融合和分散式服务五个跨学科系统。分布式数据网络连接多源数据，支持模型扩展；系统建模整体分析和预测新兴技术影响；智能治理提升资源利用效率；技术融合整合单一技术；分散式服务促进利益相关者合作。

图2. 处理与农业FEW关系相关的网络化互动的系统方法的框架和特点。（Engineering Volume 23, April 2023封底）

该研究强调，食物–能源–水纽带关系研究必须与农业创新保持同步。只有这样，才能确保农业 FEW 系统的社会经济可持续性，实现资源的合理利用和农业的长远发展。

文章信息：

Can Food–Energy–Water Nexus Research Keep Pace with Agricultural Innovation?

食物–能源–水纽带关系研究能否与农业创新保持同步？

作者：

庄杰, Tom Gill, Frank E. Löffler, 金明洲, Gary S. Sayler

引用：

Jie Zhuang, Tom Gill, Frank E. Löffler, Mingzhou Jin, Gary S. Sayler. Can Food–Energy–Water Nexus Research Keep Pace with Agricultural Innovation?. Engineering, 2023, 23(4): 24–28

开放获取论文：

https://doi.org/10.1016/j.eng.2022.08.014

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