科研进展

科研进展

亮文解读 | 通过优化策略实现华北地区小农户玉米可持续生产

发布时间:2023-01-10 发布人:唐静月 浏览次数:274

小农户系统研究方法

Methodology of Systematic Research on Smallholders

专 辑 文 章 介 绍

论文ID

Toward Sustainable Maize Production for Smallholders through Optimized Strategies in North China
通过优化策略实现华北地区小农户玉米可持续生产
发表年份:2022年
第一作者:鄢节1,刘译泽1
通讯作者:庄明浩1,郑颖颖2
图片  yyzheng@cau.edu.cn, zhuangminghao@cau.edu.cn
作者单位:1. 中国农业大学资源与环境科学学院,国家农业绿色发展研究院,植物与土壤相互作用教育部重点实验室。2. 中国农业大学信息与电气工程学院。

  Cite this article :  

Jie YAN, Yize LIU, Rui ZHANG, Chenhui CUI, Yingying ZHENG, Minghao ZHUANG. TOWARD SUSTAINABLE MAIZE PRODUCTION FOR SMALLHOLDERS THROUGH OPTIMIZED STRATEGIES IN NORTH CHINA. Front. Agr. Sci. Eng., 2022, 9(4): 547‒557 https://doi.org/10.15302/J-FASE-2022449
 

 · Graphical abstract · 

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 · 研 究 内 容 · 
       小农户是中国农业生产者的主体,数量约2.03亿,占各类农业经营户总数的98%。小农户在生产过程中往往投入较多的资源,并且资源利用效率较低,造成了诸如空气污染、土壤退化、富营养化、资源短缺等严重的环境影响。与此同时,环境污染也正严重威胁着中国粮食生产的可持续性。中国小农户迫切需要转向可持续生产,而这一转型面临着诸多挑战。小农户经营规模小、管理分散,同时农村人口老龄化、劳动力向二三产业转移、劳动力成本上升等因素都对技术推广带来较大难度。此外,由于各地区资源禀赋、气候和社会经济条件差异很大,因类施策的区域性生产技术模式十分必要,但是尚未得到有效探索。
       中国农业大学庄明浩副教授课题组和郑颖颖教授课题组以河北省玉米生产为例,探究华北地区小农户生产系统环境-经济可持续发展的转型路径。这项研究运用能值分析、碳足迹、氮足迹和成本效益分析,综合评价河北省126个县玉米生产的可持续现状,并通过缩小产量和氮肥利用效率差距来探索改善潜力,进一步讨论小农户实现可持续玉米生产的转型路径。
研究发现,玉米的平均能值可持续性(ESI, emergy sustainability index)指数较低,为2.31;温室气体(GHG, greenhouse gas)排放量和活性氮(Nr,reactive nitrogen)损失量分别为0.15 g·kcal–1 CO2-eq和3.75 mg·kcal–1 N;平均成本和净收益分别为12700和4340 CNY·ha–1。这些结果表明,小农户玉米生产系统的环境-经济可持续性具有很大的改善潜力。同时,环境和经济指标在县级尺度呈现出明显的空间异质性,说明需要采取本地化的优化策略来提高玉米生产的可持续性。
       为明确可持续性的改善潜力,该研究模拟了三种情景。第一个情景(S1)中,每个县的农户获得前10%的产量。第二个情景(S2)中每个县作物氮肥利用效率达到前10%。第三个情景(S3)中,同时实现前10%的产量和氮肥效率。基于情景分析的结果,该研究提出了针对各县的最优策略。若每个县均采用最优策略,平均ESI和净收益可分别增加32%和83%,同时GHG排放量和活性氮损失量分别减少33%和35%。这些优化潜力比采用相同策略要高。
       研究还指出,在实现小农户生产系统可持续的艰难探索中,建议从整体规划布局、技术创新和田间示范三个方面促进中国小农户转型。首先,政策框架应涵盖农村基本经营制度现代化、农业社会化服务体系、人才培养和技术创新等方面。第二,从技术上讲,农业的绿色转型经历“优化-取代-再设计”三个阶段。第一步是优化资源利用效率,主要是通过采用4R技术、精准农业、测土配方施肥等。取代阶段依赖于一些替代技术。再设计阶段需要对农业措施进行完整的重新整合。第三,重构科学家、技术推广员与农民之间的关系,充分发挥各主体的作用,形成一种可复制、可推广的技术落地模式,确保技术创新的实施和推动。
       这项研究不仅为采取不同策略以实现华北地区小农户生产系统的环境-经济可持续发展提供了重要的科学参考,同时也对全球范围内小农户可持续经营过程中面临类似挑战的国家具有一定的借鉴意义。

原文链接:https://journal.hep.com.cn/fase/EN/10.15302/J-FASE-2022449