撒哈拉以南非洲水-能源-粮食关联研究：面向可持续发展目标的途径
文献类型：学位论文
| 作者 | Philbert Mperejekumana |
| 答辩日期 | 2025-06 |
| 文献子类 | 学术型学位 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 导师 | 沈镭 |
| 关键词 | 水-能源-食物关系 环境可持续性 可持续发展目标 气候变化 自然资源 |
| 学位名称 | 博士 |
| 学位专业 | 自然资源学 |
| 英文摘要 | 水-能源-粮食（WEF ）关联已成为解决自然资源之间相互依存关系和推进可持续发展目标（SDG）的重要分析框架。WEF 范式作为一种科学和管理工具已得到社会各界的广泛认可，但在非洲国家尤其是撒哈拉以南非洲(SSA)，对WEF 关联的实际理解和实施仍然有限。随着水、能源和粮食等资源需求的不断增长，迫切需要采取综合管理方法来加强资源安全、生态可持续性和减缓气候变化。然而，现有的研究还缺少对非洲如何有效实施WEF 关联的全面评估，特别是在资源消耗、生产系统、治理机制、社会经济和生态环境影响方面的研究偏少。 本论文通过分析WEF 关联的可行性、治理挑战和实现可持续发展的部门相互联系，评估了WEF 关联在撒哈拉以南非洲国家的当前和潜在实施情况。论文的总体安排是，首先提出研究基础（第1 章和第2 章），包括研究背景、研究意义和方法；然后展开文献综述（第3 章），提出本研究采用的多种分析方法，通过计量经济学建模、预测技术和地理空间分析来量化不同地区的WEF 相互作用；之后安排了三个章节（第4 章、第5 章和第6 章）展开了典型国家和地区的实证研究，其中：第4 章整合了ARDL 和ARIMA 模型，预测了布隆迪至2030 年的农业资源发展趋势，第5 章利用汇总均值组-ARDL 和基于GIS 的分析研究了撒哈拉以南非洲的现状，分析了分布式可再生能源和水资源规划对实现可持续粮食安全保障的重要性，第6 章利用ARDL 和NARDL 模型研究了经济增长、工业化和可再生能源消费对撒哈拉以南非洲地区环境可持续性的对称和非对称影响；最后两个章节（第6 章和第7 章）是机理分析和政策建议，其中：第6 章重点从水、能源和粮食相互关联的视角分析了可再生能源是如何促进社会经济和环境可持续性，第7 章归纳了主要结论、建议和研究展望。 主要研究结果和创新点如下： （1） 文献综述发现：尽管有很多措施和政策旨在解决撒哈拉以南非洲地区的水、能源和粮食安全问题，但仍然存在较大差距。电力、卫生服务、水、交通和农业的改善未能达到预期目标，需要更有效的实施战略来弥合政策目标与实际结果之间的差距。此外，现有政策虽有助于改善基础设施、工业化和农业进步，但它们不足以实现长期可持续性，迫切需要加强现有政策并设计新的综合管理框架，以满足WEF 关联安全的复杂性。这些政策必须得到充足的金融投资支持，迫切需求对循证、财政支持和跨学科政策的干预，确保可持续性和包容性发展，保障撒哈拉以南非洲地区的可持续水资源供应、能源和粮食安全。 （2） 系统评估了将气候变化适应纳入水-能源-食物关联和促进环境可持续发展。结果表明： 可再生能源消费、水消耗和农业生产力的可持续管理是WEF 关联的关键影响因素。面板ARDL 长期估计的结果强调，可再生能源、总取水量和农业生产力具有显着的积极影响（在1% 显著性水平上分别为0.397、0.903、0.904），这些因素的改善与东部非洲国家的WEF 关联和可持续性密切相关，凸显了上述三个因素在确保粮食安全和有效利用资源方面的关键作用。温室气体总排放量的变化不会对WEF 关联产生强大的长期影响，这说明当前的能源与水资源管理政策可能不足以推动可持续的资源安全，需要进一步与农业和经济发展战略相结合。此外，研究结果证实了WEF 关联组成部分之间的长期均衡和对可持续性的调整，任何与平衡的短期偏差都会随着时间的推移而得到纠正，每个周期的缓慢调整率为17.94%。这一发现凸显了需要制定政策来提高WEF 关联对气候变化和经济中断等外部冲击的响应能力，以实现东非共同体国家的可持续发展。 （3） 定量分析研究了水-能源-粮食关联在增强农业可持续性和保障粮食安全方面的潜力。结果表明：WEF 关联的综合框架可以揭示水、能源、粮食三个系统之间相互依存关系，从而增强农业可持续性和保障粮食安全，应用潜力巨大。农业用地、农业取水、能源、肥料和农药施用与农业产量呈正相关。加强水资源的协同管理、节能农业实践和气候适应型粮食系统可以缓解资源竞争、减少浪费并提高生产力。预计到2030 年，节水、可再生能源整合和可持续土地利用之间的协同可以保障粮食安全，尤其是在易受气候冲击的地区。这需要优先考虑跨部门投资、能力建设和适应性治理框架，以释放关联作用的全部变革潜力。采用WEF 关联方法可以将农业创新（例如精确灌溉、可再生能源驱动的系统）与政策一致性和与利益相关者合作相结合，提高关联系统的长期韧性。这在协调行业目标和实现联合国可持续发展目标（UN SGDs）（例如，SDG 2、SDG 6、SDG 7）方面可以发挥很好的作用，也是一条可行途径。 （4） 从WEF 关联视角研究了分布式可再生能源和水资源规划对保障粮食安全和实现可持续农业的促进作用。PMG-ARDL 模型结果表明，灌溉用水效率和可再生能源的使用显著提高了农业可持续性和WEF 关联效率，其统计稳健系数和统计显著系数证明了这一点（例如，中高收入国家分别为0.353 和0.329；中低收入国家分别为2.582 和1.025，低收入国家为0.24 和0.239）。误差校正项证实了WEF 关联系统中的长期收敛，负系数表示对均衡冲击的快速调整，这凸显了用水效率和可再生能源整合在稳定农业生产力和资源管理方面的关键作用。基于GIS 的空间分析也揭示了卢旺达分布式可再生能源系统的巨大利用潜力，需要优先考虑农村与农业区的太阳能和风能发电投资，加强抽水、灌溉和粮食加工，这是WEF 关联框架下保障粮食安全的关键举措。此外， 分布式可再生能源（如太阳能和风能）与水资源规划之间的协同作用对于卢旺达的可持续农业至关重要。灌溉用水效率的PMG-ARDL 结果（显著系数：0.459至0.818）表明，改进的灌溉-水-能源效率框架，可以显著促进农业发展。结合GIS 分析发现，在农业潜力大的地区建立分布式太阳能微电网，可以减轻能源贫困和减少地下水过度开采，并与提高气候变化适应性和可持续发展目标相一致。 （5） 利用WEF 关联分析方法在促进社会经济发展、开发可再生能源和实现环境可持续性方面进行了实证评估。面板ARDL 结果强调了可再生能源使用与环境退化之间存在显着的长期负相关，可再生能源显示出强烈的负系数。可再生能源并网率增加1%在ARDL 模型中将使CO2 减少0.83%，NARDL 中的CO₂ 正相关为0.57%，负相关为1.3%。同样，可再生能源消耗量增加1%，导致ARDL 模型中的生态足迹减少0.22%，生态足迹的正相关减少0.09%，负相关减少0.44%。这凸显了可再生能源在减少环境退化方面的重要作用，长远看，可再生能源调整与社会经济发展和生态危害脱钩的目标相一致，但短期表现出喜忧参半的影响，需要尽快实施政策应对过渡性挑战。 （6） 模型实证分析了工业化和城市化的不对称效应。在NARDL 模型中工业化表现出对CO₂ 排放产生积极影响（0.108），但对生态足迹产生消极影响（-0.104）。这种二元性意味着，虽然工业增长最初加剧了碳排放，但在WEF 关联框架下，可再生能源的战略整合和资源的有效利用可以随着时间的推移减轻更广泛的生态破坏。ARDL 模型中纠错项（显著系数为-0.312）体现了能源和环境关联系统中对长期均衡的快速短期调整。然而，城市化发展在两种模型中的影响可以忽略不计（CO₂ 为0.006; EF 为-0.048），这凸显了优先考虑可再生能源和资源循环流动在城市化政策中的必要性。此外，模型结果揭示了可再生能源使用的不对称响应。NARDL 模型的正相关显著减少了CO₂ （-0.586），而负冲击对生态足迹的影响意义不大。这说明，积极、持续的可再生能源投资将产生不可逆转的环境效益，而不定期的努力则无法全面解决生态足迹问题。政策制定者应利用WEF 关联的协同作用优先考虑持续的可再生能源扩张和工业脱碳。建议将可再生能源转型与工业和城市规划改革相结合，重点关注WEF 关联的长期整合战略，以最大限度地减少排放，系统解决社会经济发展中的水资源、能源和粮食三者之间关联问题。 |
| 学科主题 | 自然资源学 |
| 语种 | 英语 |
| 页码 | 151 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/217232]  |
| 专题 | 地理科学与资源研究所_研究生部 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | Philbert Mperejekumana. 撒哈拉以南非洲水-能源-粮食关联研究：面向可持续发展目标的途径[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院大学. 2025. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
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