【食物系统】作物轮作的变化将影响有机农业世界的粮食生产

原文信息

题    目：Changes in crop rotations would impact food production in an organically farmed world

作    者：Pietro Barbieri，Sylvain Pellerin，Verena Seufert，Thomas Nesme

期    刊：Nature Sustainability

时    间：2019.4.1

一作单位：INRA, UMR 1391 ISPA, Bordeaux, France.

原文链接：https://doi.org/10.1038/s41893-019-0259-5

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研究背景

关于有机农业生产力的争论往往集中在与传统农业相比的相对作物产量上。然而，向有机农业的转变不仅导致作物产量的变化，也导致所种植作物类型的变化。迄今为止，这种变化对全球作物生产的影响从未得到系统的研究。该研究在完全转换为有机耕作的假设情景下，提供了一种新颖的、在空间上明确估计作物类型分布和作物产量的方法。

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研究结果

上图显示了全球尺度上不同作物类别和不同区域100%有机和100%传统情景下的收获耕地面积差异。在100%有机情景下，主要谷物（即小麦、大米和玉米，占传统情景下总收获面积的46%）的收获面积将比目前减少31%。油料作物（例如，花生和向日葵，在传统情景下占总收获面积的6%）和经济作物（例如，甘蔗和甜菜，在传统情景下占总收获面积的2%）也将经历收获面积的减少，尽管其减少率较低（分别减少15%和6%）。相比之下，次要谷物（例如斯佩耳特小麦和大麦）、豆类（例如大豆和鹰嘴豆）以及最重要的临时饲料（例如苜蓿和三叶草）（在传统情景下分别占总收获面积的14%、13%和12%）将在全球范围内大幅增加（临时饲料高达63%）。收获面积的这些变化导致有机情景下的作物多样性高于传统情景下的作物多样性。此外，除当前情景下大豆产量大的地区外，在有机情景下，固氮作物(即临时饲料中的豆类和豆科作物)的种植面积大幅增加(与当前情景相比，收获面积增加了30%)，如美国东部、阿根廷和巴西的部分地区。

上图显示了各主要作物类别100%有机和100%传统情景下的收获农田面积差异（主要谷物(a)、次要谷物(b)、豆类(c)和临时饲料(d)）。收获面积的这些变化在各区域之间和区域内并不一致，表现出强烈的空间变化情况。在传统情景下，有机轮作减少的作物类别（例如初级谷物）的面积越大，在有机情景下，该作物类别的预计收获面积减少幅度就越大。例如，尽管全球几乎所有地方的主要谷物收获面积都在下降，但在玉米和小麦是主要作物的北美，收获面积的下降幅度更大。由于临时饲料在有机轮作中所占比例较高，几乎所有地方的临时饲料都有所增加，而且这种增加在经历主要谷物大幅下降的同一地理区域中是最大的。此外，豆类和次要谷物收获面积的变化在全球各区域也各不相同，这取决于这些作物在传统情景下的初始范围，以及每个区域典型的有机作物轮作。由于欧洲有机作物轮作中谷物的比例较低，欧洲是全球唯一一个主要和次要谷物的种植面积都在减少的地区。这种减少，再加上油料作物面积的减少，导致豆类和临时饲料面积大幅增加。

上图为按全球各区域和作物类别分列的全球范围作物的有机与传统能源生产比，其中，a为全球所有作物类别的有机与传统能源生产比；b为全球粮食作物的有机与传统能源生产比；c为全球每个地区和每个作物类别的有机与传统能源生产比。种植作物类型的变化影响着全球作物生产和粮食供应。有机耕作引起的作物种类的强烈变化对作物生产产生了重要影响，并对粮食供应产生了潜在影响。研究发现，当考虑可能提供粮食产品的所有作物类别（即不包括临时饲料和烟草、棉花和橡胶等次要作物;图b）以及当包括非粮食作物时，这些能量和蛋白质差距分别下降到19.9%和8.6%（图a），表明临时饲料补偿了总能量和蛋白质生产缺口的约 8%和约15%。研究结果表明，在100%的传统方案与100%的有机方案之间，作物种植类型的变化占总耕地产量差距的约1/3，而作物产量的变化占该差距的约2/3。此外，100%有机的情景将导致世界不同地区之间和不同区域内的能量和蛋白质供应发生深远的变化（图c）。

上图显示了100%有机和100%传统场景下的有机与传统生产比，a为总能源生产，b为粮食作物的能源生产。在高产农业地区，粮食生产差距将很大，例如美国东北部和加拿大、印度北方/尼泊尔和西亚。相比之下，在低生产率地区，如撒哈拉以南的非洲、中亚和中南美洲的一些地区，有机粮食生产将与传统基准线相似，甚至更高。

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编者按

此研究表明，世界上的有机农业，以及由此产生的作物类型的变化，将强烈地影响我们的粮食系统，并对我们的粮食消费习惯造成深刻的变化。

转自：“西农RE学术社”微信公众号

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