科研进展

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封面文章丨中国农业绿色发展:洞察与进展

发布时间:2024-03-25 发布人:石 靓 浏览次数:1464

封面文章 | 中国农业绿色发展:洞察与进展

中国农业绿色发展:洞察与进展

Agriculture Green Development in China: Insights and Advances

·第一篇·

▎论文ID

Agriculture green development in China: insights and advances

中国农业绿色发展:洞察与进展       

发表年份:2024

第一作者:申建波

通讯作者:张福锁

 :  zhangfs@cau.edu.cn

作者单位:中国农业大学资源与环境学院,国家农业绿色发展研究院

Cite this article :

Jianbo SHEN, Qichao ZHU, Yong HOU, Wen-Feng CONG, Wen XU, Jiuliang XU, Zhichao AN, Xiaoqiang JIAO, Kai ZHANG, Tianxiang YU, Lin MA, Oene OENEMA, William J. DAVIES, Fusuo ZHANG. Agriculture green development in China: insights and advances. Front. Agr. Sci. Eng., 2024, 11(1): 5‒19 https://doi.org/10.15302/J-FASE-2024535

 

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       世界正面临着既要为不断增长的全球人口生产足够数量的营养食品,同时又要保护环境和自然生态系统的巨大挑战。为了解决中国面临的上述挑战,以及助力实现全球可持续发展目标,农业绿色发展 (AGD) 的概念被提出并详细阐述。AGD强调绿色与发展的协同;当前的农业必须从高投入、高环境代价和低资源利用效率的集约化农业向更可持续的农业转型,以确保营养食品的充足供应,同时实现环境完整性、提高经济盈利能力和社会公平。中国农业大学设立了AGD研究项目,研究主题为:绿色作物种植、绿色种养一体化、绿色产品与产业、绿色生态环境和生态系统服务,为未来的发展提供科学依据,并在实践中促进可持续发展的实施。AGD需要多个利益攸关方的共同努力,并以创新和跨学科研究为动力。政府、农民、供应行业、消费者、教育工作者、推广服务和研究人员必须采取联合行动支持AGD。本篇综述介绍了过去5年取得的进展,并提出了进一步研究和开发的建议,以便在国内和国际范围内更好地实现农业绿色和可持续发展。

 

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1. 农业绿色发展在中国开展5年了。

2. 阐述了中国农业绿色发展四大主题的新见解和新进展。

3. 农业绿色发展涉及跨学科研究创新、多利益相关者参与、多目标实现和区域特定技术实施。

4. 农业绿色发展在中国的实施将为世界提供宝贵的经验范式。

 

· Graphical abstract ·

 

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▎引言

       中国农业面临着巨大的挑战,农业发展迫切需要提高生产力,大力减少环境污染,提高环境经济社会复原力,旨在满足不断增长的人口和不断提高的生活水平对粮食的需求,并为农民提供公平的收入。2015年,中国将绿色发展作为中央政府的工作重点,而农业绿色发展 (AGD) 的概念随后在2017年得到详细阐述。AGD的最终目标是实现粮食安全、资源节约、环境可持续、社会公平等多重社会目标,从而促进乡村振兴,建设更加美丽的乡村。AGD包括四个子系统及其互动:绿色作物种植、绿色种养一体化、绿色食品与产业以及绿色生态环境和生态系统服务。为了在实践中实现AGD,需要将上述子系统耦合起来,以开发连贯的整个食品生产消费链。还需要跨学科研究和多利益相关者互动,作为弥合理论与实践之间差距的关键,从而将AGD从概念变为行动。

       在过去的5年里,为了让AGD的概念、理念和目标更加清晰,人们做了大量的工作。在不同地区,采用了自上而下的方法 (包括中国政府发布的一些战略和政策) 和自下而上的方法 (包括养分管理网络和科技小院) 来将研究成果和研究人员的创新和想法付诸实践。双向方法建立了多方利益相关者团队,并使AGD的方法 (从理论概念到实施) 更加清晰。本文简要回顾了AGD在中国的理论和概念发展以及实际实施方面取得的进展,提出了一些新的认识和行动,并设想了20202050年期间AGD的发展路径。

▎农业绿色发展四大主题的研究进展

1. 绿色作物种植

       绿色作物种植的研究主题侧重于开发创新的作物生产方法和技术,以减少农业化学品投入和降低环境影响,生产足够数量的健康和营养的植物性食品。该研究有三个关键且相互关联的重点,包括:(1) 资源高效利用的绿色种植系统,绿色种植系统的设计具有多样化种植和更好的可持续性,为农民带来更大的经济效益;(2) 具有多种生态系统功能和高弹性的健康土壤系统,优质土壤可以降低作物产量对气候变率的敏感性,从而提高作物平均产量和产量稳定性;(3) 使用绿色智能肥料的土壤-作物系统管理,侧重于发展精确的养分管理方法和技术,以最大限度地提高根区和根际的生物潜力,在减肥、增产、减排、增收方面取得显著成果。

2. 绿色种养一体化

       绿色种养一体化的研究主题旨在探索更好地整合作物和动物生产系统的方法,以改善养分循环,提高饲料生产和饲料利用效率,提高动物生产力。已经探索了多种途径来帮助种植和养殖生产系统的再耦合,并为该研究主题制定了一个包含三个关键策略的框架。包括:(1) 饲料资源的有效利用;(2) 整个粪肥管理链上的综合技术;(3) 作物和牲畜生产的空间再耦合。

3. 绿色产品与产业

       绿色产品和产业的研究主题旨在为消费者和生产者增加食品的价值,降低食品的环境足迹,促进和改变食品工业。这一主题有助于提供安全、营养和文化上可接受的食品,并实现可持续消费,同时最大限度地减少工业对环境的影响,促进社会公平。

4. 绿色生态环境与生态系统服务

       绿色生态环境与生态系统服务的研究主题侧重于量化和最小化粮食生产和消费对环境的影响,以及改善生物多样性和生态系统服务的措施。绿色生态环境需要在整个食品生产–消费链中实施绿色实践 (图1)。从绿色肥料、农药,到植物育种,再到种植、加工、消费;为了确保可持续的农业系统和健康的环境,食物生产–消费链的每一步都必须更加重视环境的可持续性。

1 农业绿色生态环境的理论框架

▎农业绿色发展的新认知

1. 协同实现多个目标是AGD的关键要求

       短期的具体目标有六个:(1) 粮食产量提高30%(2) 养分利用效率提高30%(3) 温室气体排放和氮磷损失减少50%(4) 农业收入增加100%(5) 提高食品质量,(6) 保护和增加自然生物多样性。

2. 需要更多的关注系统内部的相互作用和耦合机制

       为了实现AGD,必须了解整个食物系统不同组成部分之间的耦合和相互作用机制和过程 (图2),研究必须更多地关注子系统之间的界面,将地下的“土壤–根际–根”研究与地上作物生产联系起来,并研究“地球–大气”界面。

2 农业绿色发展的多系统耦合

3. 跨学科和跨学科的研究创新至关重要

       加强科学、技术和实践发展的协调和结合是AGD结构和实践发展的重要起点。强调跨学科、跨学科的研究、教学和应用方法,有利于培养多学科人才。反过来,这可能会促进科学突破的产生,而这些突破是解决农业问题的关键。基于科技小院的人才培养目标是培养掌握AGD科学国际前沿理论,能够领导、解决AGD技术和工程实际问题,促进AGD区域应用实施的高层次复合型人才。

4. 实现AGD需要采用全食物链的研究方式

       对于大多数中国人来说,食物链的很大一部分包括作物生产、畜牧生产、食品加工和零售以及食品消费 (图3)。需要改进食物链中活动的协调和整合,以便能够使营养食品的供应与消费者的食品需求适当匹配。

3 优化整个食品生产、加工和消费链的活动

5. 实现AGD需要建立变革性的伙伴关系

       在实践中实现AGD需要建立变革性的伙伴关系,将知识和行动联系起来,并整合包括农民组织、政府、企业、大学、研究机构和非政府组织在内的多个攸关方的利益,建立综合的联合服务和技术平台、利益相关者协同创新平台 (图4)

4 自上而下与自下而上相结合的政府、企业、大学、科研人员、农民和非政府组织合作的综合联合服务技术平台概念框架

6. 实现国家政策和社会行动的一体化

        AGD必须融入政治、经济、社会、文化和生态。自上而下的AGD实施方法的驱动因素是政府的激励和监管。自下而上的AGD实施方法的驱动力主要是社会行动和科技进步。挑战在于如何从自上而下和自下而上的方法中创造协同效益;两者的相互影响将形成AGD创造基础和动力 (图4)

7. 研究方法的相互连接和整合

       在研究中亦有自上而下和自下而上的方法 (图5)

5 农业绿色发展自上而下和自下而上途径的实现方案

 

·结 望·

        AGD是实现高产、高效、有韧性和可持续农业的过程和途径,极大地促进了可持续发展目标的实现。AGD没有蓝图,它是一个发展过程,需要在做中学习,在学习中做,重点是加强系统的区域研究和创新,以获得不同区域环境下的实践经验。例如,在研究和实施方面结合自上而下和自下而上的方法,极大地促进了河北曲周和云南洱海的农业发展。AGD需要不同区域多个利益攸关方的共同努力。同时,国际和区域合作、知识共享、技术转化、人才培训和咨询对AGD至关重要。中国愿同各国一道,深化合作,为构建没有贫困、发展目标一致的人类命运共同体做出新的更大的贡献。

 

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