劉建國的可持續發展研究之路

段風華

一

2018年春天以來，中美貿易爭端引發了國人對于中美貿易和食品安全等諸多問題的思考。作為一位生態學家和可持續性發展科學家，美國密歇根州立大學系統綜合與可持續性發展中心主任劉建國教授對此有著更深層次的思考。

早在5年前，劉建國就開始與中國農業科學院農業資源與農業區劃研究所的研究員孫晶、吳文斌和中國工程院院士唐華俊、張福鎖，以及美國科學院院士、斯坦福大學教授哈羅德·穆尼等專家展開了有關糧食進口問題的研究。2018年5月，他們在《美國科學院院報》發表了中美科學家最新研究成果揭示，糧食進口也會給進口國帶來環境污染。

傳統觀點認為，由于糧食生產需要消耗土地資源、水資源，過量施用化肥和農藥會導致出口國環境污染，因此“糧食進口國是環境受益者”。

在該項研究中，劉建國和合作團隊首先進行了全球尺度的數據分析，涉及全球6大洲168項大豆和4種常見作物（小麥、玉米、水稻、蔬菜）的氮營養平衡研究。團隊選取從巴西、美國進口大豆數量前10位的國家，計算這些國家由于大豆進口，帶來本國大豆種植轉變為小麥、玉米、水稻、蔬菜種植過程中的氮營養平衡變化。結果表明，全球主要大豆進口國因作物種植轉換造成了巨大的氮污染。

該研究表明，有必要對國際貿易中進口其他商品貨物帶來的環境影響進行分析。同時，在國際貿易談判和相關政策制定中，關于進口國環境問題的研究具有重要價值。由大豆進口帶來的環境問題是一個國際問題，聯合國糧農組織等應當幫助中國和其他國家的農民，如通過技術和資金支持來增強大豆和其他作物種植的技術，從而達到提高產量并減少污染的目的。

該項研究彌補了傳統觀點的不足，發現了進口國中隱藏的環境問題，并強調了對國際貿易中系統分析的重要性，可為我國與美國、巴西等國家進行諸如大豆糧食貿易談判時，闡述糧食進口的環境污染風險提供重要科學依據。

此次關于糧食進口導致環境污染的研究，只是劉建國20多年來一直在構建和完善的人與自然耦合理論的一次驗證。在接受本刊記者采訪時，劉建國說：“中國以前是大豆的原產地，現在是世界第一進口國，中國食品生產所需的大豆中超過80%需要從外國進口，主要進口國家是巴西和美國。我們以大豆貿易為例，構建了多尺度遠程耦合模式，通過各種數據分析，建立模型，讓大家了解全球的貿易生產消費對社會、經濟、環境的影響，這也是遠程耦合理論的具體運用。”

除了貿易之外， 劉建國認為人口遷移、旅游、物種擴散、技術轉移、投資等都是重要的遠程耦合過程（遠距離社會經濟和環境相互作用）。

二

4月18日，美國人文與科學院（American Academy of Arts and Sciences，英文縮寫為AAAS）公布了新增院士名單，劉建國是入選的6位華人學者之一。AAAS 1780年成立，是美國歷史最悠久的獨立學術團體和政策研究中心之一，總部位于馬薩諸塞州的劍橋市。AAAS負有雙重職能：從科學、人文、商業、政治、藝術等領域選舉最優秀的學者及最具影響力的領袖成為其院士，以及針對社會的需要進行政策研究。

入選該院院士，也是劉建國多年來學術積累的結果。1992年，劉建國獲得美國佐治亞大學博士學位，隨后赴哈佛大學做博士后，沒想到做博士后時近在咫尺的AAAS卻讓他在學術道路上走了20多年才得以進入。“我在哈佛大學的時候也關注過他們的活動，因為都在劍橋市，離哈佛大學不遠。”

劉建國的學術之路始于湖南農學院，畢業后他考入中國科學院動物所攻讀碩士學位，師從馬世駿教授和陳永林教授。碩士畢業后，他被分配到中國科學院生態環境中心系統生態室工作。劉建國的學術方向深受導師馬世俊影響，馬世俊教授是我國著名的生態、環境學家，1948年赴美留學，先后獲得理學碩士和哲學博士學位。1987年馬世俊與許多國際著名學者一起起草了全球環境與發展報告《我們共同的未來》。他主張變消極的環境保護為積極的生態調控，提出了“整體、協調、循環、再生”的戰略方針。

在導師支持下，1988年劉建國赴美留學，師從佐治亞大學教授H. Ronald Pulliam和Eugene P. Odum教授等。那個時候劉建國的英文還不過關，上課常常聽不懂，他就用了笨辦法，用錄音機把老師的課錄下來，然后反復聽。在美國，老師經常要求學生在課堂上做演示，這對劉建國來說無疑是極大的挑戰。美國的學生從小就在批判式思維方面久經沙場，很有想法，勤于思考，善于提問。而中國學生從小習慣了要聽從老師的教導，上課比較害羞，不愿當眾發表觀點，更很少提出反對意見。

到了博士階段后半期，劉建國開始找到一點感覺了。論文讀多了，他開始摸索出來一些經驗，有了自己的想法，開始琢磨自己寫論文。

從佐治亞大學獲得博士學位，到哈佛大學從事博士后研究，再進入密歇根州立大學，劉建國的學術研究之路有了堅實的基礎。

劉建國把研究重點放在生態學與社會科學和政策的綜合性研究上。他對看似無關的問題很感興趣，如：離婚與環境影響、家庭數量增加與生物多樣性熱點地區、人類與自然耦合系統的復雜性，等等。2003年，劉建國和Gretchen Daily、Paul Ehrlich、Gary Luck等幾位合作者共同在《自然》發表了封面文章——《家庭動態變化對資源消耗和生物多樣性的影響》。他們研究發現，人類生活方式與生活行為的改變，導致家庭數量迅速增加。

劉建國說：“人和自然的關系非常復雜。比如過去20多年，中國人口增長速度在下降，但是家庭增長速度卻特別快，從1985年到2000年的15年間，中國家庭住戶的增長速度是人口增長速度的3倍，多出了8000萬個家庭，是蘇聯和加拿大家庭住戶的總和。小家庭對能源的利用效率較低。一是離婚率上升；二是三代、四代同堂的家庭越來越少；三是人口老化。因而導致家庭戶數迅速增長，每戶人口數量下降，這樣資源利用效率就低了。例如不管一家有兩口人還是四口人，都要使用冰箱、空調和暖氣……為了提高資源利用率，一些產品可以多個家庭共享，而不需要每家每戶都去買。”

劉建國是學生態的，但他自認為不是一個傳統的生態學家。“傳統生態學家著重于自然生態系統，把人都排除在外，認為人不是生態學的研究對象。但現在人口這么多，人類活動無處不在，在地球上已經基本找不到一個沒有受人類直接或間接影響的自然生態系統。”從上世紀80年代開始，劉建國就把人放在生態系統里加以考慮，把人作為生態系統的一部分，而不是以前人定勝天那種傳統觀念。他認為，現在看來，把人作為生態系統的一部分非常重要，了解生態系統的機制，必須要把人考慮在內，因為好多影響都是人類造成的。要制定有效可行的政策，也要把社會經濟文化因素考慮在里面，不能想當然，否則政策是不會成功的。把人和自然考慮成一個耦合整體，促進人與自然和諧，是劉建國研究的重點。

三

隨著劉建國在生態學及可持續發展性研究的推進，他開始將一部分研究重點轉向中國，大熊貓研究是其中一項重要課題。劉建國和中國科學院生態環境研究中心歐陽志云研究員，以及四川臥龍自然保護區張和民局長等合作，20多年來在四川臥龍自然保護區和中國其他地區采用野外調查、遙感、地理信息系統和數理統計等方法，定量探討了大熊貓的生境變化及人類活動（人口、住戶、旅游、退耕還林、天保林工程等）對其影響。通過與世界其他地區人與自然耦合系統的對比研究，可將臥龍的局地研究成果與方法應用到區域及全球尺度。

“在中國，我和我的合作者、博士后、學生等研究人類活動和大熊貓生存的關系，怎樣改善當地人們的生活，減少當地居民對大熊貓生存環境的破壞，既能幫助當地居民，也能保護大熊貓。過去砍伐森林對大熊貓的生存環境破壞嚴重，當地人不砍樹無法生存，他們要吃飯，要住房，還要撫養小孩，只能利用當地的資源，怎么辦呢？我們就一直在研究怎么平衡人類需求和野生動物保護。近10多年來中國野生動物保護政策注重幫助當地居民從而使大熊貓生存環境在逐漸恢復。”劉建國說。

2005年，劉建國與普利策獎獲得者、加州大學洛衫機分校Jared Diamond教授合著了一篇題為《全球化下的中國環境：中國與世界各地如何相互影響》的文章，并發表在《自然》上。“全球各個國家聯系緊密，如果要使得中國的環境有所改善，全世界都必須為之努力。”劉建國道出了其中一個原因就是，中國向別國出口產品，中國利用了自己的自然資源，卻把污染留在了本國，所以，進口中國產品的國家對于中國的環境問題負有責任。

Diamond教授是環境、地理和人類文明等領域的世界權威。劉建國與他在斯坦福大學相識，因為興趣相同，第一次見面就決定合作。兩人自2001年開始這項研究，其間這篇文章大大小小修改了幾百次。劉建國說：“我一直都在研究人類與環境的關系，中國環境問題是我的研究興趣之一。我們想對中國的環境及其對社會、經濟和人類健康的影響，以及與世界各國的關系有全面的認識，我們想從系統的角度來分析。中國的環境問題，有的是中國人自己造成的，有的是其他國家間接引起的，比如外國在中國設立工廠，把一些比較陳舊落后的技術設備賣給中國。在中國生產的產品出口了，但是污染物卻留在中國。現在不僅僅是經濟全球化，也是環境全球化。”

劉建國與合作者通過研究中國和世界其他主要國家，發現印度國土面積只有中國的三分之一，人均二氧化碳排放量只有中國的二分之一，人均二氧化硫排放量只有中國的三分之一。一個重要的原因就是，印度的資源利用效率比中國高。

2010年，劉建國在《科學》上發表了《中國的可持續發展之路》一文，呼吁發達國家如果希望中國的環境得到改善，應該從技術上給予支持。不只是中國有責任改善中國環境，發達國家也有責任。因為大家都生活在地球上，一個地方污染了，其他地方也受影響。幫助中國改善環境，除了轉讓對環境污染較小的技術，還可以從其他許多方面（例如信息、資金等）提供協助。

四

近十幾年來，劉建國主要從事可持續性發展、保護生物學、人類與自然的相互關系、人類活動對環境和生物多樣性（如大熊貓和鳥類）的影響、系統模型及模擬等領域的研究等。他尤其熱衷于生態學與社會科學（如社會學、經濟學和人口學）的交叉性和綜合性研究。他提出人與自然耦合系統包括社會生態系統、社會經濟生態系統、人與環境系統、社會-經濟-自然系統等諸多類型。

劉建國與合作者重點研究和完善的是遠程耦合系統理論。以前很多可持續研究都是通過某個特定地點進行，很少注重多個地點之間遠程相互作用可持續性所產生的影響。雖然有些研究涉及到遠程因素，但通常都把他們看作外在變量，而非反饋。劉建國與合作者首先提出人類與自然耦合系統，研究在特定地點發生的相互作用，遠程耦合概念則是人類與自然耦合系統研究的自然延伸。他們用遠程耦合這一綜合概念來描述遠距離人類與自然耦合系統之間社會經濟和環境的相互作用。遠程耦合概念的提出是人類與自然耦合系統、社會與生態耦合系統、人類與環境耦合系統研究的自然邏輯延伸。它是對遠程連接、全球化，以及世界體系理論概念的歸納和綜合。近年來，他們在該領域的研究成果已陸續發表，并得到學界認可。

由于劉建國的科學貢獻與研究成果，他先后獲得美國國家科學基金會職業成就獎、美國生態學會可持續性發展科學獎、美國景觀生態學會杰出景觀生態學家獎、中國國家杰出青年科學基金，以及密歇根州立大學杰出教授等多項榮譽。

在密歇根州立大學工作的20多年間，教書、育人，學術、科研是劉建國的工作重點。隨著自己在研究方面的科研成果日益豐碩，他的一批批學生也逐漸成長起來，成為學科骨干。劉建國希望自己的團隊今后在國際學術界有更多成果，在學術領域有更好的傳承，從專業領域為中國及全球可持續發展發揮更大的影響力。劉建國充滿期待地說：“過去20多年來，中國創造了一個經濟奇跡。我們希望在未來的20年內，中國會創造一個環境奇跡。” （題圖攝影|張勁松）