中荷AGD项目张福锁院士团队侯勇教授在《自然食物》上发表成果：中国食品废弃物和加工副产物的饲料化利用在生产-环境-经济耦合系统中的权衡效应

2025年8月26日，中国农业大学与荷兰瓦赫宁根大学农业绿色发展交叉创新型人才培养项目（AGD计划）张福锁院士团队侯勇教授与荷兰瓦赫宁根大学朱雪琴副教授合作，在Nature Food期刊（IF=21.9）上在线发表了题为“Rebound effects may undermine the benefits of upcycling food waste and food processing by-products as animal feed in China”的研究论文。文章第一作者为中荷项目博士生龙维桐，同时瓦赫宁根大学Hans-Peter Weikard副教授和瓦赫宁根大学、中国农业大学特聘教授Oene Oenema参与指导。

本研究是在侯勇教授课题组于2023年发表在Nature Food的论文《Low-opportunity-cost feed can reduce land-use-related environmental impacts by about one-third in China》基础上的进一步拓展，重点补充考察了由于经济层面相互作用而产生的，将食物废弃物和食品加工副产品循环利用为动物饲料所带来的权衡作用。本研究建议将该循环利用与征收环境排放税相结合可以在保障全球食物安全的前提下，减少食物系统的环境影响。

1.      研究背景

随着人口增长、财富提升和城市化进程加快，全球对动物性食物需求持续攀升，推动畜牧业扩张并加剧人畜争粮，同时引发气候变化、酸化和富营养化等环境问题。将食物浪费和食物加工副产品循环利用为动物饲料，视为一种循环战略，不仅能够回收流失养分、缓解人畜争粮，还可减少食物系统及废弃物处理的相关排放。然而，该循环利用存在一个常被忽视的副作用，即可能因“反弹效应”而削弱环境效益：饲料成本下降会刺激畜牧业扩张，从而导致排放增加。因此，亟需开展关于循环利用的综合性分析，将环境与经济的相互作用纳入考量。本研究聚焦中国，这一全球最大的畜牧生产国，同时约有27%的供人类食用的食物被损耗或浪费。因此，中国政府计划到2035年将食品加工环节的损耗降低至3%以下，并用食物浪费和食品加工副产品替代可供人类食用的饲料。在此背景下，本研究揭示了在纳入经济互动因素的情况下，中国推动废弃物循环利用对农业绿色发展的作用机理，并为实现农业绿色转型与可持续食物系统建设提供了政策启示。

在本研究中，基于应用一般均衡（AGE）模型框架的综合环境-经济模型（见图1），评估了将食物浪费和食物加工副产品循环利用为饲料用于中国单胃动物生产的环境与经济影响，既涵盖中国国内的影响，也涵盖通过双边贸易对中国的主要食物和饲料的贸易伙伴（MTP，包括巴西、美国和加拿大）的跨境影响。同时，我们还探讨了在保障食物安全的前提下吸收反弹效应的措施。

图1 | 将食物浪费和食物加工副产品纳入应用一般均衡模型框架。该框架包括五个部分：(1) 生产；(2) 消费；(3) 净出口；(4) 食物浪费产生；(5) 食物浪费处理。产生的食物浪费和食物加工副产品分别流向“食物浪费循环利用服务”部门或“食物浪费收集服务”部门。其中，食物浪费循环利用服务部门将食物浪费和食物加工副产品回收，用作单胃动物饲料；而食物浪费收集服务部门则将食物浪费和食物加工副产品收集并进行填埋和焚烧处理。食物的消费者价格不仅包含食物的市场价格，还包括食物浪费和食物加工副产品的收集、填埋和焚烧成本。单胃动物生产者则承担食物浪费和食物加工副产品循环利用为饲料的相关成本。

本文设定了五种情景进行分析：S0为基准情景，反映2014年中国及MTP整体经济（包括农业、工业和服务业）的经济与环境状况，在该情景下，中国有39%的食物浪费和51%的食物加工副产品被用作饲料；S1假设部分循环利用，即中国54%的食物浪费和100%的食物加工副产品被用作饲料；S2假设完全循环利用，即中国100%的食物浪费和100%的食物加工副产品被用作饲料；S3在S1的基础上实施温和的排放税，以确保中国和MTP的温室气体、酸化污染物和富营养化污染物的全经济排放量不超过基准情景（S0）的水平；S4同样以S1为基础，但实施严格的排放税，以实现中国和MTP在《巴黎协定》所设定的国家自主贡献目标下的年度温室气体减排要求，并达到中国“十四五”规划中关于全经济酸化和富营养化污染物的减排目标。在S1中，不允许高含水量的食物浪费的跨省运输，因此其在中国的循环利用率上限为54%；而在S2中允许跨省运输。在食物浪费方面，我们考虑了分销、零售和消费环节（包括家庭和外食）产生的谷物浪费、蔬菜和水果浪费、薯类浪费以及油料和豆类浪费；在食物加工副产品方面，我们考虑了麸皮、酒糟和油饼。所有情景下，每单位畜产品的蛋白质和能量供应保持不变。

2.      研究结果

2.1   循环利用食物浪费和食物加工副产品对食物安全与环境可持续性的非对称影响

结果表明，该循环利用（S1和S2情景）减少了每单位单胃动物生产所需的可供人类食用的饲料。但与此同时，饲料成本下降了2.1-3.0%，这诱发中国的单胃动物生产扩张了23-36%，进一步导致部分污染物排放增加。这一扩张及其跨越农业部门的连锁效应，使中国全经济酸化污染物排放增加2.5-4.0%（图2b），富营养化污染物排放仅出现微小变化（图2c）。相比之下，中国全经济温室气体排放下降0.5-1.4%（图2a），主要原因是废弃物填埋和焚烧量减少以及非农业生产的收缩。随着中国成为畜产品和化肥的净出口国，贸易伙伴则因其国内畜牧业和化肥生产减少而获得环境收益（图2）。

图2|将食物浪费和食物加工副产品循环利用为饲料用于中国单胃动物生产对中国和MTP的全经济排放量的影响。a-c，不同情景下的中国和MTP全经济温室气体（a）、酸化污染物（b）和富营养化污染物（c）排放量相对于基准情景（S0）的变化。全经济排放量是指来自中国和MTP整个经济的各个部门的温室气体、酸化污染物和富营养化污染物排放量。MTP包括巴西、美国和加拿大。

此外，该循环利用（S1和S2情景）不仅通过影响部门就业和资源再配置，在农业部门之外产生了显著的连锁效应，还改善了中国的食物安全。废弃物处理成本的下降使中国消费者能够将更多收入用于食物消费，但由于基准情景（S0）下废弃物处理成本占比较低，大多数食物安全指标的改善幅度有限。从全球层面来看，平均食物价格下降了0.1-0.2%（图3a,e）。在中国，膳食能量可获得性提高了0.2-0.3%，饥饿风险人口下降了1.6-3.2%（图3c,d）。中国的劳动力谷物可负担性提升了0.3-0.5%（图3b），这一结果归因于中国的全经济平均工资上升了0.13-0.22%以及谷物价格下降了0.16-0.26%。

图3|将食物浪费和食物加工副产品循环利用为饲料用于中国单胃动物生产对中国和MTP的食物安全指标的影响。a-d，中国的平均食物价格变化（包括初级食物和加工食物; a）劳动力谷物可负担性（b）饥饿风险人口（百万人; S0=140.7百万人; c）和膳食能量供应（千卡/人/天; d）相对于基准情景（S0）的变化。e-h，MTP的平均食物价格变化（包括初级食物和加工食物; e）劳动力谷物可负担性（f）饥饿风险人口（百万人; S0=5.3百万人; g）和膳食能量供应（千卡/人/天; h）相对于基准情景（S0）的变化。MTP包括巴西、美国和加拿大。根据FAO的计算方法，假定高收入国家不存在饥饿风险；因此，美国和加拿大不适用于面临饥饿风险的人口。

2.2   通过排放税吸收反弹效应

结果表明，尽管实施排放税能够在一定程度上吸收该循环利用带来的反弹效应，但其也可能对食物安全造成负面影响，并将环境排放转移至海外，具体影响取决于排放税率水平。例如，虽然严格的减排目标（S4情景）能够抵消反弹效应，但会使食品价格上涨9.4%，从而对全球食物安全构成威胁（图3）。相反，温和的减排目标（S3情景）有助于吸收反弹效应并保障全球食物安全（图3）。

3.      政策启示

本研究强调将废弃物饲料化利用与征收环境排放税相结合可以在保障全球食物安全的前提下，减少食物系统的环境影响。我们的研究结果对关注减少食物系统环境影响和提升食物安全的政策制定者尤其具有参考价值，因为我们揭示了该循环利用在食物安全与环境可持续性上的非对称影响。本研究强调，循环利用虽然提升了食物安全，但也可能带来意料之外的环境后果，凸显了在政策设计中应将食物安全与环境可持续性统筹考虑，以寻找潜在的双赢方案。

本研究工作得到国家自然科学基金（No.32272814）和国家留学基金委项目（No. 201913043）的资助。

中荷农业绿色发展交叉创新型人才培养项目（AGD 计划）是由国家留学基金委资助，面向可持续、绿色生态的国家食物安全重大战略需求，以培养多学科交叉创新、高层次复合型人才为目标的博士生培养计划。该计划依托国际智力资源和先进培养体系，中国农业大学与荷兰瓦赫宁根大学共建基于AGD 计划的博士生联合培养新模式。AGD计划总体目标是为中国农业可持续发展的转型做贡献，从高资源投入、高环境代价的生产模式转向高养分利用效率、低环境代价的可持续集约化生产模式。项目扎根中国大地，探索绿色高质农业发展道路，为全球农业可持续发展提供中国经验和中国样板。