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2016年3月3日，Nature发表了题为《第一代生物燃料的水—土地—粮食耦合》（The water-land-food nexus of first-generation biofuels）的文章称，大约4% 的农业土地和3%～4%的淡水用于种植生物燃料，而利用这些资源生产粮食可以养活全球约1/3的营养不良的饥饿人口，文章主要论述了水—粮食—能源的耦合关系。

最近能源安全战略、投资机遇和能源政策导致生物燃料消费的上升，影响了粮食作物和牧场等的平衡，为了评估生物燃料对粮食安全的重要影响，食物与能源的耦合研究需要调研它们与整个人类对土地和水资源的投入之间的联系。文章提供了生物燃料作物生产的全球评估，重构了全球生物燃料作物/石油贸易模式并确定了水和土地利用之间的关系。文章发现，生物乙醇大多产于国内作物，而36% 的生物柴油的消费依赖于国际贸易，主要来自东南亚地区。本文评估了食物与能源的耦合关系及其对人类产生的影响。 （1）生物乙醇 生物乙醇的生产主要靠甘蔗和玉米，其次是小麦、甜菜和高粱等。由于其较高的乙醇含量，玉米占全球生物乙醇供应的67%。然而，甘蔗是迄今为止生物乙醇生产贡献最大的（在作物生物量上），由于它比生产生物乙醇的玉米和小麦含有更大的水足迹，所以甘蔗不是耗水量最大的作物。 （2）生物柴油 生物柴油的生产需要同比例的油菜、大豆和棕榈油。这些植物油跟生物柴油的产量相当，但不同的提取率（也就是作物的出油率）导致消耗的大豆是油菜的两倍。这些植物油的耗水量也不尽相同，采用棕榈油生产生物柴油的耗水量最大。全球绝大部分的生物柴油消费市场主要集中在经合组织国和欧盟27国。 （3）对国际贸易的依赖 生产生物燃料的资源一部分采用本国资源，另一部分从生产和出口生物燃料原材料的国家进口。就全球而言，生物乙醇生产产生的97%的水足迹和96%的土地足迹都是国内的。这些足迹的国外部分关系着全球的贸易格局，日本从美国和澳大利亚的进口和与南美的贸易伙伴关系占主导作用。 生物柴油方面，能够跟踪进口的仅为经合组织和欧盟27国的总和，每个国家的单独贸易往来不能跟踪监测。这些国家里，生物柴油里面59%的水足迹和80%的土地足迹来源于国内。因此，虽然有很多土地用来生产生物燃料乙醇是满足国内的消费需求，而对生物柴油而言更多依赖于贸易。虽然生物乙醇进口占全球生产的比重很小，但由于生物乙醇的全球消耗总量较大，因此与生物乙醇贸易相关的能源流动也要占生物柴油贸易的1/5。生物柴油相关的能源流动主要来自马来西亚、印度尼西亚和巴布亚新几内亚的棕榈油贸易。其他重要的流动有南美洲（大豆和油菜芥籽油）和加拿大（油菜芥籽油）的能源输出。欧盟是最大的进口国，大多数（75%）与生物柴油市场关联的虚拟水贸易的主角是棕榈油，而芥末和菜籽油的虚拟水贸易一般发生在经合组织和欧盟27国之间，本研究不适用于该情况的分析。 欧洲进口来自马来西亚和印度尼西亚的棕榈油对环境的影响引起了研究者的高度关注。这种影响包括马来西亚和印度尼西亚由于油棕榈种植园的扩张造成的森林砍伐率高和大量的碳排放，以及对生态环境的破坏和对生物多样性的威胁。欧盟已采取一些行动作为回应，限制这种行为对环境的破坏。 （4）水—粮食—能源的耦合 第一代生物乙醇（采用粮食作物作为原料生产）仍然是全球生物燃料供应的主要产品。采用植物纤维组织或者藻类的第二代和第三代生物燃料的生产总体上可以忽略，但预计在一二十年后将会大量生产。这些研究结果指出，在不损害粮食安全和人类社会的前提下，社会不能由依赖化石燃料直接转变为依赖第一代生物乙醇。可以预见，世界人口在2050年预计将达到90亿左右，粮食和生物燃料之间的竞争将会愈演愈烈。 通过新技术利用农业废弃物减轻粮食和生物燃料的竞争，第二代和第三代生物燃料的发展潜力将是重要的一步。