国家级粮食系统可持续性的数学模型

我们模型的结果支持了该行业的这种状态：“贸易实力”参数（κ）表示参考再版4讨论需求水平与可交易国内生产之间的差异比例，估计在35%到37%之间。关键的是，κ的临界值将使英国工业陷入崩溃，估计为61%，95%的最高密度区间在56%到65%之间，这表明如果自身效率下降到50%以下，工业将接近不可持续性。英国食品体系在未来几年面临着许多挑战，包括英国退欧贸易对贸易的影响，使零售商更容易获得更便宜的进口肉类（25），持续的COVID-19大流行对食品商品的生产和加工的影响[ 52 ]，减少肉类、素食、素食和植物性饮食对英国肉类需求的普及（34）；以及非洲猪瘟在猪群中流行的可能性[45,39]。虽然在某些情况下，比如英国脱欧贸易协议，猪肉价格可能会上涨[25]，这对国内生产商来说是一个提振，但我们的模型表明，这一结果也与食品体系接近崩溃临界边界（即长期价格和临界比率之间存在负关系）的情况一致，因此，对整个食品系统来说可能不是一个优势。与真实食物系统的多因素功能相关，本文模型中编码的机制非常简单[22,33]。例如，我们假设大宗商品价格只对供需平衡的变化做出反应，而不受全球大宗商品价格和生产成本等延伸因素的影响。

此外，该模型假设国际贸易只对参考需求和国内生产之间的差异做出反应，国内产品出口始终可用，忽略了政府对贸易流动的监管可能会破坏这种情况（例如，含有莱克多巴胺等饲料添加剂的猪的猪肉可能不符合政府的进口监管）。我们关于国内资本与商品价格成比例变化的规定——生产成本比[63]忽略了食品供应链结构的异质性。虽然类似的假设已被用于构建更复杂的系统动力学模型（例如[42,63]），但我们仍有很大的空间来扩展我们的微分方程系统，以揭示供应链中分散的参与者（例如种猪与屠宰猪、生产者与加工商）的影响，非自然因素（如保护猪的健康和福利）对供应链功能的因果影响，不同产品类型（如新鲜猪肉与培根和香肠）的生产、需求和贸易的异质性，或气候等外部因素将如何影响生产和需求[70]。尽管如此，我们的模型提供了一个单一食品系统的描述，并得到了快速理论和实证工作的支持，从而对促进国内食品行业可持续性的条件提供了关键见解。预印本参考确认该研究是PigSustain项目的一部分，该项目由全球食品安全部的“英国食品系统恢复力计划”资助，获得BBSRC、ESRC、NERC和苏格兰政府的支持（批准号BB/N020790/1）。

我们感谢环境、食品和农村办公室，以及农业和园艺发展委员会免费提供本文中使用的数据。作者贡献CG将论文概念化，开发和分析模型，编写计算机代码，分析数据，并撰写手稿初稿；SP审查了模型开发，并参与撰写和审查手稿；WHMJ审阅并参与了手稿的撰写；NL审阅并协助撰写手稿；财政司司长审阅并协助撰写手稿；LMC获得了资金，帮助构思了模型和论文，并对手稿进行了审查和贡献。数据和代码可访问性复制本文结果的所有数据和代码可在https://github.com/cmgoold/cfsmodel.References[1] 农业和园艺发展委员会。汇率如何影响GB生猪价格？，2015年。可在https://pork.ahdb.org.uk/prices-stats/news/2015/august/how-does-the-exchange-rate-affect-the-gb-pig-price/.[2] 农业和园艺发展委员会。2018年，2018年。可在https://ahdb.org.uk/knowledge-library/pig-and-poultry-pocketbook.[3] 农业和园艺发展委员会。猪肉贸易，2020年。可获得的athttps://ahdb.org.uk/pork/pig-meat-trade.[4] 农业和园艺发展委员会。英国猪肉出口在2020年7月呈现强劲增长。可在https://ahdb.org.uk/news/uk-pig-meat-exports-show-strong-growth-in-july.[5] T.艾伦和P.普洛斯佩里。建立可持续食物系统模型。《环境管理》，57（5）：956–9752016。[6] C·B·巴雷特。衡量粮食不安全。《科学》，327（5967）：825-828282010。预印本参考文献[7]C.Béné、D.Headey、L.Haddad和K.von Grebmer。

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