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黑龙江省北方玉米商店
黑龙江省北方玉米商店。 信用:全球变暖图像/ alamy股票照片。
食品和农业
2021年6月14日16:00

中国大豆和玉米的可持续生产可以“提高产量并减少排放”

Giuliana Viglione.

Giuliana Viglione.

06.14.21.
Giuliana Viglione.

Giuliana Viglione.

下午1:00 14.06.2021 |
食品和农业 中国大豆和玉米的可持续生产可以“提高产量并减少排放”

新的研究显示,转向更可持续的大豆和玉米生产可以提高世界上人口最多的国家的粮食安全,同时减轻农业对环境的一些影响。

该研究,发表在自然的食物该中心在县一级检查中国的大豆和玉米生产。报告发现,到2035年,将部分土地从玉米转为大豆,并实施一系列更可持续的农业实践,将减少温室气体排放和化肥使用。

研究人员写道,如果遵循研究中提出的建议,与这两种作物相关的温室气体排放将减少19%,产量将提高至多40%。

一名研究员不参与研究呼叫肥料 - 减少肥料的实践“巨大的低吊果”,以实现更可持续的食品系统,并补充说这是一个“双赢的情景”。

注意间隔

粮食安全 - 一个国家生产自己食物的能力 - 是一个中国的关键问题.它可以帮助保护农民免受市场摇摆,并将国家源自地中国纠纷的食品供应。

出于这些原因,“确保粮食安全是中国的首要任务”,崔教授Zhenling中国农业大学这项新研究的作者之一在北京告诉碳简报。金宝搏bet188这一点尤其重要,因为过去20年,中国对玉米和大豆的需求大幅飙升。玉米和大豆占全球谷类作物产量的一半以上。

自2000年以来,该国玉米的年消费增加了一倍,而据统计数据保持统计,大豆的消费增加了四倍。联合国粮农组织(FAO)。对大豆和玉米日益增长的需求是由对肉类、蛋类和乳制品等动物制品日益增长的需求驱动的。不过,尽管中国农民设法满足了玉米需求,但他们的大豆产量仅为国内需求的10%左右。

进口填补了这一需求缺口——例如,根据粮农组织的数据,2017年,中国购买了国际市场上销售的大豆的约三分之二。这种大规模购买对世界各地都产生了影响,作者指出:需求的激增与国际市场上大豆价格的上涨“相对应”。

除了对全球粮食市场的影响外,对大豆不断增长的需求也导致了巴西亚马逊河流域的森林砍伐Cerrado..一个2018分析例如,发现Cerrado的约10%的森林砍伐与用于大豆生产的交换土地有关。(巴西生产近40%世界大豆。)

为了解决粮食安全问题,减少中国对外国大豆进口的依赖,崔和他的同事分析了超过1,800个纪念碑的农业数据。使用杂交玉米SoySim作物模型,团队确定了“屈服差距“对于每个庄稼。

产量差距本质上是指一个农民、地区或国家能够生产多少某种作物与它实际生产多少之间的差距。潜在产量是根据作物模型计算出来的,这些模型根据不同的农艺参数(如种植日期和每种作物的品种)对每个县进行了微调。

下图显示了中国县级玉米(左面板)和大豆(右侧面板)的计算产量差距,红色和橙色颜色表示较大的收益差距。

中国各地玉米和大豆的县级产量差距
县级为玉米(左)和大豆(右)的县级收益差距,以每公顷收获的土地为单位以百万言(相当于公吨)。彩色阴影表示大(红色和橙子)和小(绿色)差距。资料来源:Liu等人(2021.)。请注意:这些地图由Liu等人制作。雇用的标准和介绍其中的材料并不意味着表达任何意见的任何意见,任何有关任何国家,领土,城市或其当局的法律地位的碳简介,或关于其划界金宝搏bet188边界或边界。

总的来说,中国所有的玉米或大豆生产国的产量差距在50%左右。作者写道,相比之下,美国的玉米产量差距约为20%,巴西大豆的产量差距约为36%,这表明中国有“很大的改进空间”。

作者还定义了“可达到的”产量,这是一个给定县的10%最高富有成年农场的平均产量。研究人员在全国各地的平均认为,可达到的产量仅超过每种作物潜在产量的70%以上。

基于每个县的可达到的产量,研究人员提出“重新分配”从玉米到大豆的农田,以提高大豆增长的能力,同时仍然满足2035年对玉米的预计需求。总之,他们建议11.7米公顷应该从玉米生长转化为大豆生长。

如果实施了这一重新分配,研究发现,中国将能够生产45%的大豆需求,相比之下,它目前符合其目前的10%的大豆需求 - 大大降低了对外国进口的依赖。

这项研究是“对其前任的改进”,旨在解决产量差距,海曙阳教授,一个农学家布拉斯加-林肯大学谁没有参与该研究,讲碳简短。金宝搏bet188他补充说:

“这可能是——至少在某些方面——中国第一次完整地对县级重要作物的可达到生产水平进行量化研究。”

但是切换一个作物另一个作物可能不会像听起来那样直截了当,夏博士Zhu-Barker他是一名土壤生物地球化学家加州大学戴维斯分校,讲碳简短。金宝搏bet188例如,由于玉米可以容忍比大豆的酸性土壤更多,因此适合于生长前者的土地可能是不适合生长后者的良好。

最好的练习

在土地重新分配提议的基础上,论文阐述了农民从目前的传统方法向一套基于概念的实践的转变所带来的好处综合土壤 - 作物体系管理(ISSM)。

ISSM最佳实践包括管理营养和灌溉,以同时“增加作物产量,改善土壤健康同时也减少了对环境的负面影响。”朱巴克解释道。

“食品系统” - 包括土地利用变化,生产,制造和运输 - 负责刚刚超过三分之一所有人类导致的温室气体排放。对于某些温室气体,甚至更大笑气(N2O) -食物系统从任何地方贡献一半四分之三人类排放的一氧化二氮

农业排放的大量一氧化二氮是由于土壤管理和肥料使用.但大豆和其他豆类祝福互相生长细菌这可以从空气中取出氮,并将其转化为植物生长所需的氮形式。因此,扩大大豆种植使农民减少合成肥料的应用。

事实上,在优化的日益增长的条件下,研究发现,2035年生长的作物可以用大约相同量的肥料制备,尽管生产得多。此外,总损失“反应氮“ - 可以容易地用于生物过程的氮形式 - 将减少27%,温室气体排放将减少19%。

以下图表显示了优化的生产实践如何降低肥料使用,B)反应性氮气损失,C)和温室气体排放,以及D)的生产成本 - 所有这些都在看到整体经济利益。每个面板中的左侧栏都显示了2035年的场景,假设继续执行相同的传统实践,而右手栏显示出所提出的优化,则相同。在每个面板中,不同的颜色将总量分解为每个减少或变化的特定元素。

优化的农作物生产
常规农业(左手条)和拟议的优化方案(右手条)所需的化肥使用(a)、活性氮损失(b)、温室气体排放(c)和净效益(d)。资料来源:Liu等人(2021.)。

该研究假设气候变化的影响 - 例如极端天气事件的影响,二氧化碳受精或温度升高 - 在分析盖的时间尺度上不会被敏锐地感受到。作者写道:

“考虑到中国广泛的生物物理和气候条件,我们认为气候变化的增产和抑制效应可能会在一定程度上相互抵消,因此,净效应可能很小。”

由于分析只是展望未来,直到2035年,杨说,这是一个合理的假设。他补充说:

“在这段时间内,气候变化的趋势可能比多年来天气的真正变化更小或更不重要。”

一个三赢的场景

杨向碳简报表示,这项新工作“提供了重要的政策指导”。金宝搏bet188但是,他补充说,“实施建议或实现目标的挑战似乎被低估了。”

其中一个原因是,尽管研究比以前的工作更小的空间尺度,但在一个县内的地形,土壤质量和资源中仍然存在许多变化。杨说,这些次县级差异可能意味着一些农场无法实现论文所列的可达到的收益率。但他希望未来与更精致的模型的工作能够微调建议。

这项研究是“一个不可思议的重要贡献”,帕梅拉•马特森教授,生物地球化学师和可持续发展科学家斯坦福大学,讲碳简短。金宝搏bet188Matson - 曾与若干作者合作,但没有参与当前的工作 - 说解决改革的实施是下一步:

“现在的下一个挑战是弄清楚如何让数百万农民雇用复杂的管理方法......但他们也认识到这一点也很努力。我也希望他们超越刚刚优化更多再生农业方法。”

实施改革将是一个挑战,因为大豆的收益低于玉米,汉娜里奇博士,研究头我们的数据世界,讲碳简短。金宝搏bet188她说,让农民在没有政府支持和激励措施的情况下,让交换机“不太可能”。

但是,尽管有挑战,但工作对文学作出了重大贡献,“Ritchie说,”讨论了几个相交问题的讨论“。她补充说:

“农业发展的标准说法是,我们只能通过增加使用的耕地数量,或者通过不断增加农业投入来提高产量来生产更多粮食。这些研究表明,如果我们能提高其效率并采取最佳做法,在不增加化肥使用的情况下实现更高的产量是可能的。”

Ritchie说:“这是粮食安全的巨大低垂果实,也是减少氮污染和温室气体排放的巨大果实。这对农民和环境来说是一个三赢的局面。”

刘,z.等。(2021)中国玉米和大豆生产的优化可以确保在较低的氮气和碳足迹,自然食物中饲料充足,DOI:10.1038 / S43016-021-00300-1

来自这个故事的Sharelines
  • 中国大豆和玉米的可持续生产可以“提高产量并减少排放”
  • 优化中国的大豆和玉米产量,以“减轻”环境影响

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