【文献分享：国土空间规划与治理（三）】农业多样化和技术对中国环境和粮食安全的共同效益

由于“高标准农田”（WFFC）战略实施初期没有考虑生态农田改善，可能会忽视有利于提高产量的生物多样性保护和生态系统服务保护的长期环境效益。同样，尽管战略性地选择农作物和牲畜品种可能有助于应对过去几年中国日益普遍的超重、肥胖和慢性病，但目前农业多样化的环境和生产效益并未与中国的粮食和营养安全问题很好地联系起来。最后，在理论上阐述了农业技术及其与多样化农业生产的联系可以提供许多社会经济效益并改善粮食安全，提出创新性的观点。

1.中国的粮食生产

中国约占世界人口的20%，但耕地面积仅占世界的9%。在过去的50年里，农业生产力以每年4.6%的速度稳步增长。人口增长和财富增加也使中国人的饮食从植物性食品转向以肉类为基础的食品，而对农产品的更高需求导致了从美洲、亚洲和非洲进口的增加。

中国超过70%的农田面积低于0.64公顷，远小于世界平均2公顷的小农场规模。中国2-3亿小农户极易受到环境影响，这表明气候和病虫害相关的供应波动可能对当地和全球粮食安全都有重大影响。近年来，虫害或长期干旱对中国农业生产的影响已导致商品价格波动，并导致人们认为需要继续使用农用化学品。气候对产量的影响、农产品相关价格波动与生产强度之间的权衡对于未来增加产量、减少污染至关重要。

总体而言，中国可持续粮食生产面临过度依赖化学品投入的挑战。中国年均氮肥施用量是全球平均水平的4倍（分别为305千克/公顷、74千克/公顷），但氮肥利用效率（氮肥投入/收获产品）仅为全球平均水平的60%（分别为0.25和0.42）。从20世纪50年代到21世纪初，中国每年的农药产量从500吨增加到92.9万吨。由于过度使用农药增加了食品的碳足迹，造成环境污染，危害食品安全，造成生物多样性丧失，中国政府在推广替代管理实践的同时做出了巨大努力来缓解这一问题。传统种植系统的农业多样化可以在不损失产量的情况下，将生物多样性、授粉和病虫害防治等生态系统服务分别提高40%、32%和23%。由于不使用非化学品投入的多样化做法可能需要权衡产量，因此，在环境可持续性和粮食安全之间取得平衡的坚实科学基础至关重要。

2.农业多样化的机会

农业多样化实践包括作物轮作、间作、作物基因多样化、非作物多样化、农畜综合系统和农林业。这些实践可以提供一系列与水、生物多样性和土壤相关的生态系统服务。例如，与非多样化稻田相比，水稻生产多样化已被证明可以提高财务盈利能力、生物多样性和病虫害防治，同时不会影响产量，小麦-玉米间作系统的粮食产量比单一种植高22%，年产量也更稳定。结合其他非化学手段，如释放生物防治剂或施用有机物质和生物肥料，种植系统多样化可能有利于提高产量、产量恢复力和环境。

综上，多样化有助于确保中国的WFFC充分发挥生态系统服务效益，最终扩大粮食生产，加强国家粮食安全。WFFC侧重于通过小田并大田、增加土壤肥力、改善可达性和灌溉来提高土地生产力。然而，通过增加耕地面积和减少半自然栖息地，土地整理可能会减少景观异质性和生物多样性，并危及生态系统服务。通过多样化，WFFC可以满足生态保护和环境保护的要求，例如避免使用农药，在景观尺度上保护或建立半自然栖息地。将多样化实践纳入中国的主要政策将发挥农场内外生物多样性的潜力，维持和加强中国多样化地理和生态系统的粮食安全。

中国为确保有足够的耕地满足不断增长的粮食需求而实施的严格政策与多元化战略并不冲突。相反，与简化系统相比，多样化系统在产量和其他生态系统服务之间提供了长期、双赢的结果。例如，在81%的水稻生产系统已知案例中，产量和其他服务，如养分循环和土壤肥力可以同时被优化，但在产量和气候调节方面存在权衡。有机农业等特定多样化做法受到产量与生态系统服务权衡的限制，而氮输入会放大这种权衡。空间明确的方法可以指出多样化在哪些方面可以优化环境和社会经济结果。总体而言，了解多样化实施中的权衡需要更多的实证工作，以便指导有针对性的实施。

3.授粉和生物防治

农业多样化可以增强授粉和病虫害防治等生态系统服务，从而提高作物产量和抵御能力。在中国，昆虫授粉对于水果和蔬菜等多样化和高质量的食品尤为重要。研究表明，昆虫授粉可使苹果的坐果率和产量分别增加57%、25吨/公顷。且随着中国人民生活水平的提高，对依赖授粉媒介的水果和蔬菜等作物的需求近年来有所增加。中国还因其生物害虫防治方法而赢得了全球赞誉。此外，使用绿僵菌可以有效控制中国最主要的水稻害虫，同时保护有益生物和农场生物群。

4.粮食和营养安全

农业生产是改善营养的关键，但从生产管理决策到营养效益的途径是复杂的。例如，在景观尺度上，多样性可以为自给自足的农民提供更多的营养和更多样化的食物，特别是在农村地区。在中国，研究证实了农业生产多样性、农村居民饮食多样性和增加蛋白质摄入量之间的正相关关系。然而，需要更多的研究将生产和营养状况联系起来，特别是在特定食物和人口群体方面。中国政府高度重视农村地区的粮食自给和农业发展，这在中国最重要的农业政策（即中央一号文件（1CD））中得到了强调。在与农业相关的会议和文件中提出了具体要求，通过多样化的粮食供应来满足人们日益多样化的粮食需求。例如，2015年和2017年的中央农村工作会议强调了“树立大农业和大食物观念”。大农业和大食物观念是指中国人对食物的需求更加多样化，在尊重环境限制的同时，应从多样化和现代化的来源来满足这些需求。2023年，1CD再次强调“树立大食物观，加快构建多元化食物供给体系”，并提到了种植业-畜牧业系统、农林业复合等具体的农业多元化方式。大粮食观还没有明确地与WFFC联系起来。

5.农业技术和多样化的共同效益

为了实现充足的粮食生产，中国通过WFFC等战略大幅提高了农业机械化水平。尽管中国三分之一的农业生产已被列为高度机械化，但其中大部分仍依赖小农户的传统经营。

在中国大规模采用农业机械化面临着与农业多样化相关的两大挑战。首先，农业机械的部署往往被认为与高度破碎化的景观、大的时空差异及小规模生产不相容。这是因为作物生产的机械化导致在简化和集中的系统中进行集约化耕作。这种生产系统不能提供足够多样化、质量更好、营养价值更高的产品。其次，即使在WFFC将小型农场合并为大型生产区之后，在合并和分散的生产区，农业机械的供应和操作这些机械的培训仍然有限。面对中国农业人口老龄化，必须降低农业生产的劳动强度，提高生产效率和单位收益，以避免撂荒。

多样化景观中的数字农业进步可以支持这种变化。数字化或智能农业是数据驱动的农业生产系统管理，通过不同的技术收集作物、土壤和气候特征，以支持农民的决策和农业价值链。在生产前期阶段，光学传感器和多尺度表型分析平台可以帮助量化植物性状，以进行遗传选择，无论是新的还是本地的作物品种。在生产过程中，数字技术可以根据植物叶片的生化特性量化植物的光合功能、动态生长和养分循环。嵌入式系统的进步使传粉媒介和害虫控制监测标准化，从而直接提高产量。在生产后期，数字技术可以帮助传统和有机农业市场进行售前质量控制。与普遍的看法相反，这些例子强调了多样化和可持续农业与新技术的使用之间存在协同作用——而不是差异，但它们之间的联系尚未得到很好的证实。

中国政府一直在出台将数字技术融入可持续农业生产的政策（例如，2024年1CD）。尽管通过自动化农场管理来支持或取代机械化的数字农业仍处于起步阶段，但预计会有大幅增长。数字化和多样化实践的融合需要仔细考虑中国多样化的地理和生态系统。例如，农业物联网利用传感器数据、无人机和专门的传感器，整合作物物候、害虫发病率和天气模式的实时数据，适用于不同作物品种的水稻大规模生产。农业机器人可以在任何大规模作物生产中推进自动播种、非化学除草和收获，例如作为农林复合系统种植的苹果园。

网络市场为农村农民的市场准入提供了便利，并为销售可在网上购买的高价和可追溯的产品提供了便利。为了促进中国的现代化，政府可以通过对技术开发和培训的财政激励，进一步支持数字农业在多样化农业景观中的应用。总体而言，机械化方法可能会干扰农业生产的多样化，但多样化和小型农场的新技术创新将激发生态系统服务保护、产量稳定和气候适应能力的效益。

6.展望

在过去二十年里，中国确立了18亿亩耕地保护红线政策，已取得许多重要进展，提高农业部门的生态恢复力。到2025年，预计东北水稻主产区70%左右的耕地实行秸秆还田保护性耕作。此外，合成农药预计将在未来几年为粮食和园艺农田的生物虫害防治替代品腾出更多空间。智能农业和滴灌的推广使用也在全国农业区得到推广，以提高资源利用效率。

预计780个新科技中心的建立将有助于中国小农农业向可持续集约化模式转变。同样，为了实现逐步减少农药使用的宏伟目标，过去几年建立了几个专门的“生态害虫管理”研究单位。通过将上述做法与抗病虫害和极端气候条件的天然、培育或工程品种巧妙地结合起来，也将获得重大效益。

最近的政策提倡建立一个多学科的研究环境，需要适当的激励结构来奖励科学家的合作而不是竞争。跨学科和多利益相关方合作对于推进多功能农业景观中产量、盈利能力、生态系统服务和营养之间的权衡研究至关重要；也要提高农民对多样化生产系统选择的认识，设计和扩大适合多样化系统的技术应用，制定促进多样化的激励机制等。总之，人类和环境健康的巨大利益等待着我们去享受，而中国有效的政策是确保科学转化为实践的关键。

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责编：于   蕊

文字：孙晓雯

排版：刘欣彤

校对：朱   易