面对人口增长、城市化进程和消费方式的变化与资源日益稀缺、环境恶劣等人与环境社会发展矛盾的现状,资源的可持续利用及环境的和谐发展始终是科学探讨的重要议题。农产品生产作为广泛且对环境影响较大的人类活动,涉及大量的土地、水等资源消耗及化肥农药使用、机械消耗等带来的碳、氮排放。农产品国际贸易对平衡全球资源预算发挥着重要作用,农产品贸易的虚拟资源流动概念日渐成为研究的热点,各国可以通过在资源管理政策中进口或出口资源密集型产品进行资源管理。关于农产品贸易产生的环境社会影响较为复杂,尤其是发达国家和发展中国家之间的差异很大。农产品贸易的环境效应研究集中分析碳氮的排放,其与全球气候变化息息相关。在各国农产品生产的环境效益的差异基础上,合理的农产品生产与贸易格局可以有效减少农业生产带来的环境压力。在全球范围内,合理的农产品贸易格局可以实现在粮食安全、资源管理与环境发展的最大效益。本研究重建了 1986-2013农产品国际贸易的时空格局,在此基础上分析贸易的虚拟水土资源流动及碳氮排放;基于当前贸易的虚拟资源消耗及碳氮排放现状,设定资源消耗及碳氮排放最小化的目标,探讨贸易格局的优化。得出以下研究结论:(1)农产品国际贸易量不断增长,贸易格局部分地区发生净进出口的改变,贸易种类由谷物农产品趋于多样化。1986年到2013年,农产品国际贸易量增长了一倍,2013年的贸易总量达5.78亿吨。农产品国际贸易格局在空间尺度呈现一定的洲际集聚效应,亚洲、欧洲和北美洲是全球最大的农产品贸易地区,其中,欧洲的贸易格局发生了逆转,由进口区转变为农产品出口地区。全球农产品的贸易量统计显示,小麦、玉米、大豆和大麦贸易量始终保持最大,油棕和马铃薯的消费量逐年增加,蔬菜和水果的消费也呈现上升的趋势。(2)农产品生产实现了土地资源的有效重新调配,而加剧了水资源的不均衡。1986年-2013年,土地资源与水资源利用通过农产品国际贸易生产端转移,基本实现实现了整体节约,国家的农产品进出口贸易带来各国水土资源的净输入输出。2013年,农产品国际贸易虚拟土地资源流动研究中,贸易在全球范围内节约了 5009.2万公顷的虚拟土地,相当于西班牙的国土面积。西亚、北非及一些岛国为虚拟土地输入区,北美、南美及部分亚洲国家为虚拟土输出区,美国是最大的虚拟土地输出国。农产品国际贸易的虚拟水资源流动带来全球水资源消耗节约效应,农产品国际贸易引起全球虚拟水资源节约337Gm3,相当于全球每年的家庭用水总量。北美、南美和大洋洲是虚拟水的净输出地区,东亚,中美洲,北非,西非和中东是虚拟水的净输入地区。不同农产品类别对土地资源与水资源的管理贡献度有所差异。大豆、玉米和小麦的贸易对全球土地节约的贡献最大。谷物类农产品产品是全球最大的节水项目,节省222Gm3/年,其次是含油农产品(68Gm3/年,主要是大豆),反之稻米贸易出口端生产带来水资源消耗浪费。(3)1986-2013年,全球范围的农产品生产碳排放通过国际贸易的生产端转移实现了减排,而氮排放则仅在2013年得以实现。各国通过农产品进出口贸易带来碳氮排放或碳氮减排。美国、印度尼西亚及加拿大通过农产品的进出口贸易,碳排放净值一直较大;通过农产品国际贸易实现国家碳减排的主要国家有日本、马来西亚、新加坡、墨西哥等国家。中国自1996年通过贸易进口生产端的转移,实现了农产品生产碳减排,2013年减少碳排放超过2000万Mg,相当于400万户家庭的年碳排放量。美国及印度为整个时间序列中主要的氮排放国家,且美国的氮排放量远超过其他国家。日本、中国、韩国及墨西哥通过农产品贸易减少了氮排放,2013年中国及日本通过农产品贸易实现氮排放减少10806Gg及5867Gg。2013年,印度尼西亚通过农产品贸易也实现了氮排放的减少。(4)设定农产品贸易的最小碳排放、最小氮排放、最少虚拟土地资源消耗及最少虚拟水资源消耗的目标,进行4种单目标下的贸易格局优化模拟,以及11种多目标下情境下的贸易格局优化模拟。4种单目标优化格局中,碳排放量占2013年贸易格局碳排放量的2/5,氮排放则只占1/5,虚拟土地资源消耗占1/4,虚拟水资源消耗占1/3。