科研进展

科研进展

亮文解读 | 实现作物多样化以支持向更可持续的欧洲农业粮食系统过渡

发布时间:2021-11-11 发布人:唐静月 浏览次数:94
作物多样性与可持续农业:机制、设计和应用

Crop Diversity and Sustainable Agriculture

专 辑 文 章 介 绍

 · 第九篇 · 

英文题目:Enabling crop diversification to support transitions toward more sustainable European agrifood systems

中文题目:实现作物多样化以支持向更可持续的欧洲农业粮食系统过渡

期刊名称:Frontiers of Agricultural Science and Engineering(FASE)

发表年份:2021年

通讯作者:Antoine MESSÉAN

图片 antoine.messean@inrae.fr

作者单位:French National Institute for Agriculture, Food and Environment (INRAE), Eco-Innov, F-78850 Thiverval-Grignon, France

Cite this article

Antoine MESSÉAN, Loïc VIGUIER, Lise PARESYS, Jean-Noël AUBERTOT, Stefano CANALI, Pietro IANNETTA, Eric JUSTES, Alison KARLEY, Beatrix KEILLOR, Laura KEMPER, Frédéric MUEL, Barbara PANCINO, Didier STILMANT, Christine WATSON, Helga WILLER, Raúl ZORNOZA. ENABLING CROP DIVERSIFICATION TO SUPPORT TRANSITIONS TOWARD MORE SUSTAINABLE EUROPEAN AGRIFOOD SYSTEMS. Front. Agr. Sci. Eng., 2021, 8(3): 474‒480 https://doi.org/10.15302/J-FASE-2021406

 

Highlights

1. 作物多样化是实现可持续农业粮食系统的动态途径。

2. 技术和制度障碍限制了作物多样化的发展。

3. 农业粮食系统利益攸关方之间需要加强协调与合作。

4. 欧洲作物多样化集群(CDC)呼吁建立多角色网络。

 

研究背景

       在过去的几十年里,为了提高农业粮食系统的经济效率,欧洲农业只专注于生产单一的作物品种,导致田间和景观作物多样性急剧下降。这些农业粮食系统依赖于过度使用合成肥料和农药,对环境产生如土壤退化、水体富营养化和空气污染等的不利影响,造成气候变化和生物多样性降低。目前,欧洲农业粮食体系主要是受低多样性种植体系(即单作和短轮作)和相关全球以及长价值链影响,导致不可持续的粮食和饲料生产。

        将欧洲农业从主要依赖外部投入转向以生物多样性或以生态学为基础,更多依赖生态系统服务的农业系统,同时发展本地和短价值链,是平衡粮食生产和环境保护两者之间矛盾的主要途径。

       作物多样化是有助于增加田间生物多样性的杠杆之一,可以支持生态系统服务,有助于实现养分循环的闭环,从而能够替代化学投入,并支持更多样化的农业粮食系统。
 

研究内容

1. 什么是作物多样化

       作物多样化是指作物生产行为或过程的多样化,包括用于食品、饲料、生物能源以及工业用途的一年生和多年生作物。作物多样化举措包括增加物种内部以及它们在空间和时间尺度上生长方式的异质性(图1)。作物多样化还包括增加作物种间的异质性(即遗传多样化)和/或不同品种间的混合。
 
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图1 从低多样性种植制度向间作、复种和/或扩大轮作的多样化种植制度转变
 

       多样化种植系统中的作物包括一些主要的、经济作物、小型经济作物和为提供特定生态系统服务而种植的多用途覆盖作物。合理的利用其潜在效益可以确保粮食、饲料、生物能源和工业用途农产品的生产,在减少化肥和农药使用的同时实现粮食和营养安全。总的来说,作物多样化可以通过收入多样化、恢复生物多样性和土壤质量来提高农业生产对环境变化的抵御能力,是重新设计当前农业粮食体系以实现更大的经济和环境可持续性的一种手段。

2. 为什么作物多样化的潜力确定了农民和农业粮食系统

       欧洲农业粮食系统的参与者共同发展为主要作物的生产和使用,创造了高度组织化的长价值链,导致农业食品系统的重要社会技术锁定及其参与者之间的强烈相互依赖。

       由于公共机构和私营公司的研究投资较少,愿意采用作物多样化的农民缺乏技术知识、适应性设备和适合当地的小作物品种。除了农民之外,价值链参与者面临着相对较高的交易成本(如收集和储存),这主要因为与高度结构化的价值链相比,小型作物产量低、不稳定,供应分散。此外,下游价值链参与者发现,很难让消费者愿意为多样化做法的产品支付溢价,这导致作物多样化的好处并不足够明显。最后,现今政策仍然非常集中于主要作物及其相关的长价值链,并没有为作物多样化提供激励手段。这种不利的社会经济环境往往使小型作物的竞争力低于主要作物,特别是在全球化的商品市场上。随着主要农业粮食系统从所有利益方的大规模投资中受益,这导致了农业粮食系统行为体与低多样性系统之间的强烈相互依赖,阻碍了多样化做法的实施和支持。

3. 作物多样化是实现可持续农业粮食系统的动态和非线性途径

       试图实现种植制度多样化的农民面临着许多环境、气候和社会经济挑战,需要对其种植制度进行适应性管理,以限制经济、社会和环境绩效之间的权衡。此外,多样化的种植系统生产大量的作物,需要适应价值链,并与农业粮食系统的其他参与者协调。这一动态和非线性的作物多样化途径要求所有参与者在一段时间内以协调的方式不断调整其做法,没有一刀切的解决方案,应该开发一系列多样化的做法,以解决欧洲各地当地土壤、气候和社会经济条件的多样性。

4. 欧洲作物多样化集群(CDC)的研究内容

       2017年,欧洲作物多样化集群推出了6个与作物多样化相关的项目(表1)。其中,DIVERSify和ReMIX项目重点在优化间作种植,以实现更可持续的种植体系。豆类通常是小型作物,但由于它们可以提供生态系统服务,是支持多样化的关键候选作物,TRUE和LegValue项目主要促进豆类的广泛使用。Diverfarming和DiverIMPACTS项目的范围较广,除间作外还包括复种和轮作,以及解决价值链应如何重组的问题。
 

表1 欧洲作物多样化集群(CDC)的研究项目

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       此外,CDC已经设立了由来自整个集群项目的伙伴组成的5个工作组,以促进项目内的合作(图2)。
 

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图2 作物多样化集群项目(CDC)之间的关系
 

5. 作物多样化集群(CDC)的主要产出

       作物多样化集群的产出是多样化的(如实验数据、利益相关者网络和政策建议),并涉及整个农业粮食系统。产出来自集群工作组和横向项目的工作,以下为主要预期产出:

(1)一个横跨欧洲生物地理区域和土壤气候条件的田间试验网络,展示作物多样化在生产力和生态系统服务方面的优势。

(2)一套协调一致的指标,用于评估作物多样化在田地、农场、价值链和景观层面的可持续性以及协助农业粮食系统行为者选择适当的评估指标。

(3)帮助农民和农艺师监测和管理多样化种植系统,提供咨询、决策等服务。

(4)多平台研究学习案例并传播欧洲作物多样化种植经验。

(5)发展作物多样化种植过程中的障碍技术并提出解决方案,促进新商业模式的发展。

(6)为食品/饲料或工业部门开发具有更高价值的产品,以简报的形式向政府提出促进作物多样化发展的政策建议。

(7)美国科学促进协会工作组2020年开发的外部网站支持各国的交流与讨论,内部工作空间供所有工作组共享文件和其他信息。

6. 欧洲作物多样化未来研究展望

       欧盟需要新的科学技术知识以加速向新的农业粮食体系转变,同时还面临着其组织和方法的转变。作物多样化集群(CDC)打算建立和维护一个在线网络平台,以主持作物多样化集群的产出,并支持作物多样化联网。

(1)提高作物多样化集群的曝光度,并在欧盟推行更广泛的作物多样化种植举措。

(2)参考并吸取之前的经验制定未来发展方向。

(3)与农业领域的科学家、决策者和所有利益攸关方共享作物多样化有关的资源(数据、实验、工具和服务)。
 

结论

       由欧盟资助的6个欧洲作物多样化集群项目填补了各级农业粮食系统中阻碍作物多样化发展的知识空白,从而实现欧洲农业的农业生态转型。欧盟将提出重组农业粮食体系、改革农业政策和监管体系的主张,以促进和推动作物多样化进程。在欧洲范围内大规模实施适应当地情况的多样化种植策略,将是实现可持续粮食和饲料生产以及环境保护的重大飞跃。
 

文章链接

       原文链接:https://doi.org/10.15302/J-FASE-2021406