種植與養(yǎng)殖是農業(yè)產業(yè)結構的重要組成部分，不合理的種養(yǎng)結構給區(qū)域糧食安全、生態(tài)環(huán)境帶來嚴峻的挑戰(zhàn)。聚焦我國區(qū)域尺度農業(yè)種養(yǎng)結構，孫志剛研究團隊構建了我國地市級農業(yè)種養(yǎng)結構專題數(shù)據集，發(fā)展了比較優(yōu)勢理論，提出了區(qū)域糧食自給指數(shù)、區(qū)域糞便養(yǎng)分平衡指數(shù)，診斷分析了我國區(qū)域種養(yǎng)生產結構、農產品產需結構、畜禽糞便產需平衡的時空格局及潛在問題，建立了考慮區(qū)域間的種養(yǎng)協(xié)調、資源互補、運輸路徑與成本的種養(yǎng)結構空間優(yōu)化模型，利用模型對我國東部區(qū)域種養(yǎng)結構進行了優(yōu)化分析，同時也開展了種養(yǎng)結合實體農場的實證研究。以上工作發(fā)展了區(qū)域農業(yè)布局研究理論、方法，為區(qū)域農業(yè)布局診斷分析與優(yōu)化提供了科學支撐。

主要成果簡介如下：

1、探明了我國區(qū)域種養(yǎng)生產結構時空格局與問題

基于地理學的理論和方法，構建了農產品生產比較優(yōu)勢指數(shù)，量化了我國市域尺度種養(yǎng)結構時空格局。在糧食安全方面，飼料糧（玉米和大豆）種植優(yōu)勢區(qū)域與精飼料消耗為主的單胃牲畜（豬、禽類）養(yǎng)殖優(yōu)勢區(qū)域空間錯位顯著；在環(huán)境安全方面：集約化的單胃類畜禽（豬、禽類）養(yǎng)殖主要分布在我國東部農區(qū)，糞便污染風險較大。據此，提出了種養(yǎng)結構調整、畜禽糞便資源化利用與管理等針對性建議。

2、摸清了我國主要農產品產需結構空間格局及其影響因素

構建了農產品產需平衡指數(shù)，量化了我國東部市域尺度主要農產品產需平衡空間格局及其影響因素?；谛聲r期健康膳食推薦值，我國東部大多數(shù)區(qū)域的谷物、蔬菜和肉類生產量高于需求量。蛋類北方大部分區(qū)域生產高于需求量，南方大部分區(qū)域生產不足。奶類生產嚴重不足。玉米、大豆全部作為飼料情景下，玉米總體不足，大豆嚴重不足。谷物、蔬菜和玉米的產需平衡指數(shù)與產量及人均耕地面積呈顯著正相關關系，而谷物、肉類和玉米的產需平衡指數(shù)與人均GDP呈顯著負相關關系。人口密度大的區(qū)域，短期來看，保護耕地、優(yōu)化種養(yǎng)結構、提高自給水平是改善農產品產需平衡的主要路徑。

3、明晰了我國區(qū)域畜禽產需平衡與畜禽糞便N平衡的權衡關系與調控路徑

構建了區(qū)域畜禽數(shù)量及肉類產需平衡與糞便N平衡的量化模型，分析了區(qū)域肉類產需平衡與糞便N平衡的權衡關系，指出了在有機農業(yè)情景下我國東部仍有部分區(qū)域無法消納當前畜禽數(shù)量的糞便N。該些區(qū)域的畜禽糞便N平衡僅能通過減少畜禽養(yǎng)殖或畜禽糞便有機化后轉移到無糞便盈余的區(qū)域來實現(xiàn)。通過模型改進與情景分析，發(fā)現(xiàn)“減少畜禽數(shù)量”情景下整個東部區(qū)域夠實現(xiàn)肉類自給，且實現(xiàn)肉類自給的區(qū)域超過70%，全部區(qū)域均能夠避免糞便N盈余；西南地區(qū)需采取增施糞便有機肥、相鄰區(qū)域糞便有機肥交易等措施減緩肉類自給與糞便N盈余的矛盾。

4、構建了區(qū)域種養(yǎng)結構空間優(yōu)化模型與優(yōu)化情景

量化了作物生產-畜禽生產（肉蛋奶+有機肥）-人的膳食需求的互饋關系，構建了考慮區(qū)域間的種養(yǎng)協(xié)調、資源互補、運輸路徑與成本的種養(yǎng)結構空間布局優(yōu)化模型。該模型用于我國東部地區(qū)優(yōu)化情景分析，結果顯示，通過空間布局優(yōu)化，我國東部地區(qū)增強了食物、飼料的自給，同時避免了糞肥N盈余。在模型模擬與情景分析基礎上，提出了三條優(yōu)化路徑：第一，減少畜禽數(shù)量以增強飼料糧自給并避免糞便N盈余；第二，通過提高大豆補貼增加大豆產量；第三，降低肉類和蛋類在區(qū)域尺度自給水平，通過運輸?shù)姆绞綕M足各區(qū)域需求，可避免人口稠密區(qū)糞便N盈余且減少玉米的運輸。

5、開展了典型實體種養(yǎng)結合農場的實證研究

基于能值理論方法，以中國科學院禹城綜合試驗站生態(tài)試驗農場為案例，構建了典型種養(yǎng)結合農業(yè)系統(tǒng)定量評估模型，實踐證明了種養(yǎng)結合型農場具有較高的經濟效益、較低的環(huán)境負載，有利于增強糧食生產體系的韌性及可持續(xù)性。研究成果以案例形式寫入《地球大數(shù)據支撐可持續(xù)發(fā)展目標報告（2021）》，該報告作為我國政府的正式文件被提交到聯(lián)合國。

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上述研究獲得了中國科學院戰(zhàn)略性先導科技專項（A類）、國家自然科學基金創(chuàng)新研究群體項目、山東省自然科學基金青年項目等項目資助，發(fā)表的系列論文7篇及研究報告1篇。

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Li,Y.,Shi,Y.,Deng,X.,Sun,Z.,Accatino,F. (2024). Increasing food and feed self-sufficiency and avoiding manure N surplus in eastern regions of China through a spatial crop-livestock optimisation model. Agricultural Systems,217,103911. https://doi.org/10.1016/j.agsy.2024.103911

Li,Y.,Sun,Z.,Deng,X.,Accatino,F. (2024). Reducing livestock quantities to avoid manure nitrogen surplus: Would meat self-sufficiency be met in eastern regions of China?. Resources,Environment and Sustainability,100156. https://doi.org/10.1016/j.resenv.2024.100156

Li,Y.,Sun,Z.,Accatino,F. (2022). Satisfying meat demand while avoiding excess manure: Studying the trade-off in eastern regions of China with a nitrogen approach. Science of The Total Environment,816,151568. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.151568

Li,Y.,Sun,Z.,Accatino,F. (2021). Spatial distribution and driving factors determining local food and feed self‐sufficiency in the eastern regions of China. Food and Energy Security,10(3),e296. https://doi.org/10.1002/fes3.296

Li,Y.,Sun,Z.,Accatino,F.,Hang,S.,Lv,Y.,Ouyang,Z. (2021). Comparing specialised crop and integrated crop-livestock systems in China with a multi-criteria approach using the emergy method. Journal of Cleaner Production,314,127974. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2021.127974

李洋,孫志剛,劉恩媛,邵長秀. (2021). 基于比較優(yōu)勢理論的中國區(qū)域種養(yǎng)結構時空格局演變分析. 自然資源學報,36(5),1149-1162. https://doi.org/10.31497/zrzyxb.20210505

李洋,孫志剛,張旭博,楊景晁,杭勝,李仕冀,朱婉雪,呂云,?歐陽竹. (2019). 種養(yǎng)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展指數(shù)的空間格局及其演變趨勢——以山東省為例. 應用生態(tài)學報,30(7),2371.?https://doi.org/10.13287/j.1001-9332.201907.020

李洋,孫志剛. 黃河下游中低產田高效生態(tài)農業(yè)模式實踐,地球大數(shù)據支撐可持續(xù)發(fā)展目標報告（2021）（中英文）. 中國科學院,2021年9月,北京

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