2014年，联合国提出了17个全球可持续发展目标（Sustainable Development Goals，SDGs），对未来农业绿色发展、城市化发展、水资源保护和气候变化等领域的可持续与协同发展提出了新要求。不同可持续发展目标之间存在复杂的互馈关系，包括协同（优势）和权衡（劣势），因此如何从科学角度定量不同SDGs之间的关系，探索协同实现途径成为重要的科学问题。协同水环境安全与农业绿色发展的双重目标是近年来中国政府努力的目标，也是实现全球可持续发展和中国农业绿色发展的重要挑战，而已有研究缺乏从系统角度分析粮食安全与水污染阻控对其他相关SDGs指标的影响，缺少我国可持续“农业-城市-水-气候”系统权衡分析的决策依据。
近日，中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心与荷兰瓦赫宁根大学围绕上述科学问题，构建了农业与水环境安全的SDGs评估体系与指标互作分析方法，分析了相关可持续发展目标之间的319项相互作用（图1b），划定了相互作用的七个级别，即：从-3（高级权衡）到+3（高级协同）。研究表明，水污染控制不仅与水相关的可持续发展目标（SDG 6-清洁饮水与卫生设施和SDG14-水下生物）相关，并且与包括粮食安全（SDG2-消除饥饿）、城市化（SDG11-可持续城市和社区和SDG12-负责任的消费和生产）和气候变化（SDG13-气候行动）等SDGs均具有高度相关性 （图1a）。因此，水污染阻控措施须最大限度地协同其他SDGs，避免可持续发展目标之间的权衡，319项SDGs相互作用中的大多数（286项）是协同作用，少数（33项）需要权衡取舍。
水污染防控是我国环境安全的重要问题。水污染防控是否与粮食安全具有权衡关系？是否阻碍了城市化的发展？水污染阻控与气候变化能否协同？目前，从系统角度解析不同可持续发展目标之间的复杂关系在当前水污染防控讨论中未得到充分重视。基于上述问题，该研究通过协调农业绿色发展与环境保护之间的关系，探索“农业-城市-水-气候”系统优化途径。论文以中国为例，利用情景分析，提出了促进协同效应、并避免权衡取舍的水污染防控途径，特别关注与水污染阻控高度相关的可持续发展目标之间的相互作用（图1c）。结果表明，将农牧系统养分资源管理技术、优化膳食、城市污水处理技术和温室气体减排等措施相结合，可以有效促进实现水环境的可持续发展目标以及粮食、城市和气候的可持续发展目标（图2）。
研究阐明了可持续发展目标之间的相互作用，揭示出考虑上述相互作用对于中国的水环境安全与农业绿色发展十分重要，该研究方法不仅适用中国，也适用于全球其他国家和地区。
相关研究成果以Accounting for interactions between Sustainable Development Goals is essential for water pollution control in China为题，在Nature Communications上发表。研究工作得到国家自然科学基金、国家重点研发计划、中国科技部与荷兰皇家艺术与科学院联合项目“可持续资源管理以确保充足和安全的食品供应 (SURE+)”等的支持 。
图1.“农业-城市-水-气候”系统可持续发展指标的相互关系。（a）与水污染高度相关的可持续发展目标；（b）可持续发展目标间的相互作用；（c）促进协同效应并避免权衡取舍的水污染防控与农业绿色发展途径
图2.2050年，中国6大流域（黄河、长江、珠江、辽河、海河、淮河）不同优化措施下河流以及沿海区域氮磷养分排放情况。（a）陆地生态系统向河流输入的可溶解氮；（b）陆地生态系统向河流输入的可溶解磷；（c）陆地生态系统通过河流向海洋输入的可溶解氮；（d）陆地生态系统通过河流向海洋输入的可溶解磷。SSP5（Shared Socio-economic Pathway）-化石燃料驱动的共享社会经济路径、RCP8.5（Representative Concentration Pathways）-代表性浓度高风险路径、SE（improved sewage treatment）-污水处理系统技术优化、AG（improved nutrient use efficiencies in agriculture）-农牧系统养分管理技术提升、SFC（sustainable food consumption）-可持续的食物消费与膳食优化、CLI（climate mitigation）-温室气体减排
