水-糧食-能源關聯與可持續生計關系研究進展與研究框架

毛舒欣 劉正浩

（陜西科技大學經濟與管理學院,陜西 西安 710021）

水-糧食-能源關聯考慮了資源間的權衡和協同關系，是跨部門資源集成管理的有效工具。可持續生計是區域可持續發展的重要組成部分，也是資源協同管理需要解決的關鍵問題。將水、糧食、能源看作相互關聯的系統，研究三項資源之間的關聯關系，水-糧食-能源關聯研究的主要目的在于促進資源的可持續利用，在利用現有資源滿足更多人的需求的同時保護生態系統[1]。有研究認為，未考慮資源間存在的協同或權衡關系可能是跨部門資源集成管理未取得良好成效的重要原因[2]。可持續生計研究從解決貧困問題開始，逐漸發展到關注環境、人類基本需求和家庭生計安全[3-4]，已成為一種連接社會經濟和環境問題的橋梁[5]。水-糧食-能源關聯與生計受到共同的社會、生態、政策因素影響的同時還相互作用，形成一個復雜的水-糧食-能源關聯與可持續生計復合系統。在這個系統中，水、糧食和能源的供給對地區生計安全產生影響，甚至改變地區家庭的生計選擇以及生計的可持續性。然而，水-糧食-能源關聯內部的權衡有時會傾向于社會經濟發展，從而直接或間接損害生計。另外，生計活動也可能對環境中水-糧食-能源關聯的穩定性產生影響，例如，通過造成水土流失、石漠化、資源耗竭、溫室氣體排放等方式損害水-糧食-能源關聯的穩定性，或者通過生態恢復、增加農田多樣性等方式增加水-糧食-能源關聯的可持續性。由于水-糧食-能源關聯與可持續生計之間存在相互作用關系，對二者的綜合研究能夠全面理解區域人地耦合系統，促進區域可持續發展。目前，針對水-糧食-能源關聯與可持續生計的共同研究較少，因此有必要在對水-糧食-能源關聯和可持續生計相關研究進展進行梳理的基礎上，總結研究趨勢，并提出水-糧食-能源關聯與可持續生計關系研究框架，為基于地區的水-糧食-能源關聯與可持續生計協同管理提供理論基礎。

1 水-糧食-能源關聯研究進展

1.1 水-糧食-能源關聯研究框架

水-糧食-能源關聯研究發展時間較短，目前尚未建立統一的研究范式，許多研究還處于理論探索階段，如研究框架建立階段。建立水-糧食-能源關聯研究框架旨在研究系統內部的關聯關系及其對外部環境的響應。從國外研究來看，2011年波恩會議提出的水-糧食-能源關聯框架是以水資源為核心的三要素研究框架，旨在構建關聯導向型的可持續發展路徑[6]。同年，世界經濟論壇提出了水-糧食-能源-氣候關聯框架，將水、糧食、能源關聯與宏觀經濟問題共同列為全球風險，認為其影響因素包括氣候變化、自然災害、環境污染、人口和經濟增長[7]。關聯研究的概念框架具有一定的共同特征，如由多部門/多區域/多個利益相關者參與，同時考慮自然、經濟與社會系統的可持續發展，適用于水、糧食、能源的資源政策評估等，是對水、糧食、能源進行綜合管理和系統權衡的基礎。

在國內，水-糧食-能源關聯研究框架代表性研究如下：張力小等構建了城市食物-能源-水關聯概念框架[8]，指出未來的城市關聯研究應重點關注關聯的系統性表征、時空演化及協同管理。李良等提出了基于糧食-能源-水關聯系統的風險管控研究框架，旨在運用多指標表征系統風險，建立糧食-能源-水關聯系統與風險的關聯傳導機制及動態調節與反饋機制[9]。薛婧妍和劉耕源則從物理量、政策響應和方法關聯三種理解出發，處理了城市生態系統能-水-食物-土地-氣候的關聯關系，提出了城市生態系統多系統關聯分析框架[10]。

1.2 水-糧食-能源關聯主要研究內容

圖1為以“water energy food nexus”為關鍵詞，利用CiteSpace對Web of Science中2009年1月1日至2022年1月30日的索引文獻進行聚類的結果（共1 427篇）。該圖顯示了文獻聚類中關于水、糧食、能源的研究熱點中最重要的15個方面。其中，聚類0主要研究內容為水-糧食-能源關聯和溫室氣體排放的關系。聚類1和聚類2分別側重碳-水關聯和從關聯的角度進行水資源保護的研究。聚類3主要關注糧食種植中的能源和水資源消耗及產生的水環境問題（41篇）；聚類4、聚類6和聚類12側重對能源-水關聯研究，主要關注發展中國家的能源安全、水力發電和溫室氣體排放問題。聚類5、聚類7和聚類8均側重糧食的關聯研究，關注糧食生產、消費和貿易（流動）過程中的水、能源消耗和環境污染。聚類9的標簽為健康，相關研究側重從關聯的角度保障糧食供給，解決糧食安全問題。聚類10和聚類11強調從關聯或思維的視角綜合解決水、糧食、能源資源問題。聚類13和聚類14分別側重以水資源為中心的關聯利用和基于關聯的制度安排對于緩解極端壓力的重要性。總體來看，目前的水-糧食-能源關聯研究熱點可以概括為基于關聯視角的糧食、能源、水資源安全、單一資源生產、消費和貿易過程中對其他資源消耗或污染，關聯與氣候變化等。

圖1 基于CiteSpace文獻計量分析的水-糧食-能源關聯研究內容

近年來，一批水-糧食-能源類綜述性文章的涌現，標志著國內水-糧食-能源關聯研究進入了新的階段。其中，張力小等對水-糧食-能源關聯研究的概念、發展歷程與面臨的機遇與挑戰進行了梳理[8]；張宗勇等基于文獻計量分析結果指出，水資源研究是水-糧食-能源關聯研究的熱點，三項資源之間存在密切關聯并形成了跨越部門和區域的級聯效應[11]；黃雅麗等指出可持續性是水-糧食-能源關聯研究的前沿方向[12]；王奕佳等則將生態系統納入水-糧食-能源關聯框架之中，提出從把握區域特征、擴充指標體系、整合模型需求和優化國土空間等角度優化水-糧食-能源-生態系統關聯結構，為支持區域可持續發展提供了有益的建議[13]。水-糧食-能源關聯實證研究包括對水-糧食-能源系統的安全評價、仿真模擬以及不同地區水-糧食-能源系統的協同演化[14-15]。隨著對水-糧食-能源關聯研究重視度的提高和相關方法的完善，國內外相關研究的熱度將持續增加。

2 可持續生計研究進展

2.1 可持續生計主要研究內容

可持續生計是個人或家庭所擁有和獲得的、能用于謀生或改善長遠生活狀況的資產、能力和有收入活動的集合。其核心在于通過維持和提高資產的生產能力，保障穩定的財產、資源以及收入來源，并且儲備足夠應對消耗和損失的糧食和現金，以滿足基本生存的需求[16]。為了系統地研究可持續生計，許多學者提出了相應的分析框架，可持續生計分析框架是其中較為常見的一種。該框架主要圍繞五個方面展開：脆弱性背景、生計資本、政策機構過程、生計策略、生計后果及其相互作用。然而，目前大部分研究更關注生計資本、生計策略及二者之間的相互作用。2003年，Sharp首先構建了生計資本的評價方法，對埃塞俄比亞農村赤貧狀況進行了深入分析，指出極端貧困多維度分析時多源數據融合具有重要價值[17]。在國內，李小云等基于農戶生計資本量化了生計脆弱性，指出生計資產的單一缺乏或者多元缺乏都是導致農戶脆弱性的直接原因[18]。閻建忠等采用PRA實際調研法，基于生計資產評估的優化指標量化了西藏高原地區不同樣帶農牧民的生計資產、生計多樣性等特征，提出圍繞生計多樣化的制約因素進行投入改善地區農戶生計的對策建議[19]。馬彩虹等研究了鄉村產業發展對農戶生計可持續性的影響，指出研究區鄉村產業發展對農戶收入提升有顯著促進作用，但對農戶生計的支撐力度仍有待提高[20]。各項研究均以生計資產為核心，構建了生計資本評價體系，對農戶生計資本狀況進行了評估。

2.2 可持續生計研究熱點

目前，國內外可持續生計研究的熱點內容包括生計資本的空間分異、生計的脆弱性、氣候變化及生態補償等環境、政策因素對生計的影響以及生計與生態環境的關系等[21]。生計資本的空間分異與經濟發展水平、人口分布、交通可達性、地形起伏度等因素密切相關，呈現隨海拔的升高而降低，隨距離市中心的距離縮短而增加等空間特征[22]。生計的脆弱性評估有助于確定生計的環境限制因素，進而提出相應的政策建議[19]。氣候變化加劇了生計的脆弱性，大規模的生態補償政策改變了參與者的生計資本甚至生計方式，影響家庭，尤其是貧困家庭生計的可持續性[23]。可持續生計分析框架的靈活性使得其適用于環境、政策等因素發生變化時的生計研究，但對基于問卷調查的數據獲取長時間序列的動態研究，該框架的空間分析能力有限，對于生計資本、生計后果與外部環境的復雜關系解釋能力不足。可持續生計研究亟須與地理信息系統等技術手段，或生態系統服務框架等分析框架結合起來，共同應對日益復雜的可持續生計熱點問題。

3 水-糧食-能源關聯與可持續生計綜合研究進展

水-糧食-能源關聯與可持續生計的綜合研究經歷了三個階段。第一個階段，研究主要關注一種或兩種資源的限制對可持續生計的影響。例如，Smith指出了傳統灌溉對發展中國家貧困人口，尤其是婦女和其他弱勢群體的限制，并提出了通過農業集約化緩解發展中國家貧困問題，促進居民可持續生計的政策建議[23]。Gupta通過印度境內六個不同技術和運營規模的可再生能源項目的案例研究，探討了可再生能源技術對可持續生計的促進作用[24]。Recanati等提出了糧食-水分析框架，對缺水地區小規模的糧食生產進行了評估，發現了水資源限制條件下利用糧食生產滿足當地營養需求和收入需求的矛盾，指出在多重約束下保障糧食安全需要不同利益者的參與，并在糧食、水及生計之間進行綜合權衡[25]。第二個階段，研究開始將水、糧食、能源三者中的一個或多個系統作為地區生計的脆弱性背景之一，或者將水資源、能源消耗作為生計的環境后果進行評估。例如，趙麗娟將水資源短缺指標納入評價生計脆弱性的指標體系中，評估了灌溉管理改革背景下農戶生計的脆弱性[26]。張芳芳等對農戶生計轉型中包括土地利用、能源利用等在內的生態效應進行了綜述[27]。第三個階段，研究開始系統地探討三種資源對于可持續生計的影響。2015年，Biggs首次將可持續生計與水-糧食-能源關聯結合起來，構建了水-糧食-能源關聯-可持續生計框架，指出水-糧食-能源關聯與可持續生計的系統研究有助于保障氣候變化背景下用于維持生計的糧食安全、清潔用水和可獲取的能源，在自然資源供給與人類的環境需求中找到平衡，在維持關鍵環境系統功能的同時促進經濟增長[28]。隨后，Spiegelberg等通過問卷調查法調查了菲律賓Dampalit流域176戶家庭，利用社會生態網絡分析法對地區采用不同生計方式的農戶與漁民家庭水、糧食、能源之間的聯系進行了探索，揭示了生計視角下地區不同群體的水-糧食-能源關聯狀況[29]。Mabhaudhi等將水-糧食-能源關聯看作改善農村生計與農民福祉的有效工具，利用水-糧食-能源關聯分析生計模型評估了非洲南部地區的農村生計、農民健康和福祉，提出通過協同管理加強地區資源管理，增強農村社區韌性的管理思路[30]。

整體來看，基于部門的水-糧食-能源關聯研究已引起了廣泛關注，但水-糧食-能源關聯與可持續生計的綜合研究尚處于起步階段。從水-糧食-能源關聯內部來看，相關研究發展時間較短，對關聯概念的理解尚未統一，也未建立統一的研究范式，許多研究處于理論探索階段。實證研究，尤其是考慮了自然、社會、經濟背景的本土實證研究較少，不利于提出基于當地的資源協同管理對策。從資源與生計共同研究的角度來看，研究已發現資源對于生計的重要性，但同時考慮三項資源的研究較少，尤其是可以考慮資源權衡協同關系的水-糧食-能源關聯與可持續生計的綜合研究剛剛開始。

4 水-糧食-能源關聯與可持續生計關系研究框架

水-糧食-能源關聯與可持續生計的綜合研究對于全面理解這兩個領域的復雜關系至關重要。基于此，本文構建了一個水-糧食-能源關聯與可持續生計關系的研究框架（見圖2）。該框架包括四部分：自然-社會-經濟背景、水-糧食-能源關聯系統、可持續生計系統及三者之間的相互作用。其中，自然-社會-經濟背景是指水-糧食-能源關聯系統與可持續生計系統在共同的自然、社會、經濟背景下運行，受到相同的外部因素影響，包括氣候、區位、資源稟賦、人口總量與結構以及政策等。水-糧食-能源關聯系統包括區域內的三種資源以及資源之間的協同、拮抗關系。可持續生計系統是指包括居民生計資本、生計策略和生計后果在內的生計系統。如圖2所示，水-糧食-能源關聯系統與可持續生計系統通過兩條路徑相互作用：直接路徑和間接路徑。直接路徑是指區域內的水、糧食、能源的供需均衡對可持續生計的影響，關聯系統向生計系統提供居民維持生產和生活等生計活動的水、糧食和能源資源，居民的實際需求產生了水、糧食和能源的生產、運輸和消費活動。間接路徑是指區域內的水、糧食、能源資源稟賦對居民生計資本的影響——自然資本（如耕地、林地面積），進而影響居民的生計方式（如耕種、漁業、能源開采等）；同時，居民的各項生計活動也會產生不同的環境后果，例如，化肥的使用產生土壤和水體污染，造成糧食產量的降低和可用水資源量的減少；部分居民獲取水資源時需要使用水泵，在此過程中產生能源消耗。

圖2 水-糧食-能源關聯與可持續生計關系研究框架

在此框架之下，未來的研究應關注共同的自然、社會、經濟背景對于關聯-生計系統的影響，探究關聯系統與生計系統的相互作用機制，深入挖掘關聯系統與生計系統內部的作用機制。從直接路徑的角度來看：識別水、糧食、能源資源供給與居民生計的需求的空間匹配格局與動態特征，提出解決供需不匹配的措施和建議以及從資源協同管理的角度促進資源的有效供給應是研究需解決的關鍵問題。從間接路徑來看，研究應注重水、糧食、能源關聯對于可持續生計系統的影響路徑及作用機制，生計系統對于關聯系統的影響以及從維持生計可持續的視角進行資源的協同管理的措施和建議。水-糧食-能源關聯與可持續生計關系研究框架考慮了水-糧食-能源關聯內部的協同和權衡作用以及水-糧食-能源關聯系統與可持續生計系統之間的復雜互動關系，對于深入理解區域自然-社會-經濟復合系統有著重要意義，是促進地區可持續發展的有效潛在路徑。

5 結語

水-糧食-能源關聯與可持續生計都是實現可持續發展的重要途徑。關聯系統與可持續生計系統之間存在相互作用關系，對二者的綜合研究才能全面理解水-糧食-能源關聯及可持續生計復合系統。整體來看，水-糧食-能源關聯研究專注資源內部的權衡協同關系、三種資源的綜合定量模型、關聯的驅動機制，在本土化的決策分析與應用研究方面相對缺乏。可持續生計研究發展較為成熟，但傳統可持續生計分析方法難以解決日益復雜的可持續生計熱點問題，亟須與新的技術手段與研究框架結合。水-糧食-能源關聯與可持續生計的綜合研究剛剛興起，關聯與生計之間的系統研究和案例支持較少。本文提出水-糧食-能源關聯與可持續生計關系研究框架，提出關聯與生計存在資源供需與相互影響兩條路徑，對其深入研究有助于區域水-糧食-能源關聯與可持續生計協同管理，促進區域的可持續發展。