文献阅读 | 印度拥有实现营养安全、降低健康风险和改善环境可持续性的自然资源

题目

India has natural resource capacity to achieve nutrition security, reduce health risks and improve environmental sustainability

作者

Kerstin Damerau, Kyle Frankel Davis, Cécile Godde, Mario Herrero, Marco Springmann, Shilpa N. Bhupathiraju, Samuel S. Myers, Walter Willett

期刊

Nature Food

时间

2020年10月

一作

单位

Harvard T.H. Chan School of Public Health, Boston, MA, USA

链接

https://www.nature.com/articles/s41467-021-23554-6

研究背景

近几十年来，印度一直在增加豆类、水果、蔬菜、坚果和棕榈油的进口，占印度目前总热量食品供应的4.6%，同时成为大米、小麦和玉米的净出口国。印度现在面临着环境和日益增长的人口健康方面的严重负面后果。土壤退化和侵蚀，以及地下水资源和肥料的过度使用，使得生产足够数量的食物变得越来越困难，而国内一些营养丰富的食物，如豆类和粗粮(小米和高粱，所谓的“营养谷物”)的人均供应量已经下降。虽然今天的膳食热量的平均供应似乎是足够的，但不平等的获取和差的食物质量(精制谷物(53%)、糖(6%)和添加的脂肪(11%)提供了大部分热量)，加上肠道感染，使大部分人口营养不良，容易患传染性和非传染性疾病。与此同时，随着慢性病发病率的上升，在印度人口的某些部分可以观察到过度消费率的上升。气候变化、不可持续的自然资源使用以及预计2060-2014年期间17亿人口(估计在15亿至21亿之间)的高峰，可能会进一步削弱该国未来生产充足粮食的能力。

先前的一项新兴研究探索了不同饮食模式对印度人口自然资源利用和营养结果的影响。虽然这些研究强调了在限制自然资源使用的同时增加营养食品生产的巨大挑战，但它们没有量化可能限制未来国内粮食生产的环境制约因素。因此，本研究确定了印度国内生产足够营养食品的自然资源能力的极限。研究计算当前的平均养分供应和相关的环境足迹，并采用区域化线性优化方法，通过尽可能高效地分配日益有限的耕地和淡水资源，来评估满足或超过人口水平的养分需求的潜力。该研究以印度的国家目标为基础，即尽可能自给自足地实现食品安全，但研究的目标并非是为印度人口提供符合特定的预定饮食的食品供应。在确保最低营养要求的同时，这种方法还可以根据当前的饮食建议，探索各种文化上可接受且营养充足的饮食组成的环境界限。最后，该研究估计饮食模式的相关变化对人口健康的潜在积极影响。通过将可持续的粮食生产与营养联系起来，确定了可行的选择空间，印度可以在此空间中实现未来几年的环境和人类健康共同利益。

目前自然资源生产营养食品的能力

基于印度当前饮食的土地和淡水足迹，该研究探索了印度农业部门生产营养食品的最大潜力，主要侧重于以最有效的方式缩小当前的微量营养素差距。图1比较了目前人均平均粮食供应量与粮食供应最大化的情况。保持植物性食品的能量供应稳定，最终产量在2440至2650千卡每天之间，这主要取决于由于饲料质量的提高以及额外的家禽（包括鸡蛋和器官肉）和可能用过量作物残茬喂养的鱼类而导致的产奶量的潜在增加。反刍动物和猪的肉类供应保持不变，因为过去几十年来国内需求一直很低。蛋白质供应量将达到81-112克每人每天（最小推荐摄入量范围在42至106克每人每天之间），总脂肪供应量在72至116克每人每天之间。

图1  当前平均粮食供应量（A）与潜在优化粮食供应量（P）的比较

为了最大限度地增加潜在的微量营养素产量，目前用于谷物、甘蔗和油料作物的很大一部分农田（77%）和灌溉（蓝色）水资源（85%）被分配用于生产更多的豆类（扁豆）、土豆、蔬菜、水果和坚果（花生）（图2）。

图2  灌溉用水（W）、农田（L）和综合资源利用（C）

的相应潜在区域减少

图3比较了20种微量营养素的相关相对供应量。最大限度地增加的粮食供应将达到或超过人均能源和所有具体的常量和微量营养素需求。淡水总消耗量将增加0.8%；土地总需求将减少9%，相关温室气体排放量将减少26%，这主要是由于稻米产量的显著减少。值得注意的是，潜在的蔬菜供应可能超过现实的需求模式。因此，目前国家提供矿物质和维生素的能力大大超过了估计的平均需求。这为当今饮食和我们计算出的最大营养供应之间的各种饮食成分开辟了可能性，这将满足营养需求和特定的区域和文化偏好。因此，这些食品可以纳入国家食品供应，该供应没有完全针对微量营养素的产出进行优化，但正朝着实现多个食品可持续性目标的方向发展。

图3  微量营养素供应的平均值、最大潜力和在饮食资源限制下的潜力

尽量减少自然资源投入

通过逐渐减少区域资源投入，并与其在每个印度农产气候区域（亚热带高原、湿润亚热带、（半）干旱、热带湿润和干燥、热带湿润中各自的可用性成比例，确定了在满足基本国家粮食安全和多样性目标的同时，对自然资源利用的最大可能限制（图2)。仅以灌溉用水投入为重点，人均平均需求可减少多达40%。这细分为（半）干旱地区减少65%，热带湿润和干燥地区减少45%，潮湿的亚热带地区减少35%，亚热带高原地区减少25%。因此，在一个区域（半）干旱地区，用于家庭粮食生产的区域灌溉用水量可减少到至少可持续水平，包括相关的农田减少65%，而在另外两个目前缺水高度缺水的地区（热带湿润和干燥、湿润亚热带）的可持续淡水供应可低于现有的可持续淡水供应。高地的进一步减少以及热带湿润地区淡水消费总量的增加，不会对区域和国家可持续的淡水供应产生重大影响。国家对可持续水资源的使用从目前的88%下降到62%。当不打算减少目前的淡水消耗量时，耕地总使用量可以减少27%。这一平均值是由于（半）干旱地区减少了50%，高原减少了30%，热带潮湿地区减少了25%，热带湿润和潮湿亚热带地区各减少了20%。当同时限制这两种资源时，全国水和农田足迹总量可分别减少16%和20%（土地总减少量为11%，相关绿色用水量下降14%）。因此，充足的土地和相关雨水资源的可用性对印度农业部门淡水使用的潜在减少产生重大影响。相关的膳食温室气体排放总量下降了31-34%。

通过农林业方法实现碳固存

据估计，目前与饮食相关的温室气体排放总量为7.7亿吨CO₂-eq yr⁻¹（包括粮食损失造成的排放）。在没有额外资源限制的情况下为12.8亿人生产营养优化的食品，可将温室气体排放量减少至5.1亿吨CO₂-eq yr⁻¹，主要是由于水稻产量的减少。达到最大的自然资源限制使这些估计值进一步降低到0.47十亿吨CO₂-eq yr⁻¹，EAT-柳叶刀报告为食品生产产生的温室气体排放定义了平均50亿吨CO₂-eq yr⁻¹的全球边界。这分解为当前0.65吨CO₂-eq cap^-1 yr⁻¹，到2050年，人口在85亿到99亿之间，该值收缩至0.59-0.51 CO₂-eq cap^-1 yr⁻¹。目前印度的人均排放量超过了这些限制。然而，优化食品供应的潜在排放低于当前和未来的排放边界。除了通过优化生产和消费来减少温室气体排放外，其他干预措施还提供了固碳潜力。应用热带农林复合系统的全部封存潜力，约0.1至3.4 Mha之间的农林复合系统的固碳量来抵消饮食相关的温室气体排放。在农林复合系统中种植的作物产量可能至少与目前土地管理做法一样多，因此不会损害粮食总产量。

改变饮食对健康的影响

如果印度的食品消费模式要紧跟国家食品供应的变化，由此产生的更健康的饮食模式（即减少高度加工食品的摄入量，增加水果、蔬菜、坚果和豆类等食品）也可能对传染病和慢性病的发病率和死亡率产生重大的积极影响。为了关注对人群中非传染性疾病模式的潜在积极影响，搞研究使用替代健康饮食指数（AHEI）来评分（0-100），并对当前和潜在优化食品供应的整体营养质量进行排名，包括先前研究中已被证明可以预测慢性病风险的食物和营养素。计算出当前印度平均粮食供应的AHEI得分为38.2，而全球平均值为50.0，全球最高参考得分为94.0。水果，蔬菜，全谷物和ω-3脂肪酸的低消费量以及高反式脂肪摄入量是目前低分的主要原因。最大化潜在食物供应将使AHEI评分从目前的水平提高到63.3。额外降低/消除钠和反式脂肪将使得分进一步提高到83.1。同样，对于最大综合资源限制下的潜在食品供应，当还包括减少的钠和反式脂肪消耗时，相应的AHEI评分增加到62.5和82.3之间。这些分数基于整个潜在的食物供应，这可能超过实际的卡路里需求。从这种供应中选择的特定食物可能会影响AHEI分数。从植物和动物源性食物中摄入更多的水果以及ω-3和ω-6脂肪酸将使这些分数进一步提高到最大值100。

由于食品生产模式的改善和更高质量的食物选择，AHEI潜在印度饮食评分的增加可能对许多非传染性疾病风险产生深远影响，随后将转化为相关过早死亡人数的减少。图4显示了慢性病总死亡人数以及六种主要原因造成的特定原因过早死亡总数和相关人口可归因分数（PAF）的可预防数字。模拟粮食供应最大化的平均AHEI增加与过早死亡总数可能减少14.6-30.0%（每年210-430万人）有关；在最大综合资源限制下的粮食供应可能导致减少14.2-26.9%（每年200-380万人）。

图4  粮食供应改善导致死亡人数减少

研究结论

该研究估计了印度为其不断增长的人口提供可持续和健康营养充足食品的能力。由于巨大的环境挑战，农民和消费者需要克服许多政治和社会经济障碍，以实现国家营养安全。对于不同的饮食模式，自然资源的使用和粮食生产之间存在许多权衡。只关注一种资源或允许少量作物，可能导致高估或低估农业部门的储蓄潜力。然而，该研究表明，根据未来的环境限制，印度拥有土地和淡水能力，通过更有效地分配自然资源，潜在地增加营养丰富的食物的产量。要挖掘这一潜力，就需要逐步从目前的生产和消费模式，特别是精制小麦、大米和糖的生产和消费模式转向增加水果、蔬菜和坚果的供应。因此，作物秸秆的数量和质量都可能增加。利用这些作物秸秆作为饲料可以成为畜牧生产的重要资源，从而支持动物源食品的额外供应。

编辑&排版：方艳茹

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