Nat. Food丨优化中国的玉米和大豆生产，可以在实现低氮低碳的条件下确保饲料充足

论文内容

研究背景：

大豆和玉米是在全球粮食安全和可持续发展议程中占有重要地位的饲料谷物。大豆和玉米占全球谷物产量的51%。自2000年以来，它们在国际市场上的贸易额增长了217%(从1.35亿吨增长到2.93亿吨)，价值增长了424%(从210亿美元增长到890亿美元)，超过了其他所有谷类。与大豆和玉米生产相关的是巨大的环境影响。作为现代畜牧业生产中必不可少的主要饲料谷物，对大豆和玉米需求的增加与对动物性食品(肉类、牛奶和鸡蛋)需求的增长密切相关，特别是在发展中经济体。在中国，从2000年到2017年人均肉、奶、蛋消费分别增长了75%、150%和38%。与此同时，玉米和大豆的年国内消费量分别从117.8亿吨和24.6亿吨上升到261.8亿吨和108.7亿吨。我国设法维持了玉米的自给自足，但对大豆进口的依赖越来越大。中国玉米-大豆不平衡生产状况的后果是多方面的。在国内，中国的玉米生产以高投入(例如化肥)和高污染(例如养分流失、温室气体(GHG)排放)而闻名。大豆生产在农业食品领域所占份额的不断减少，除了与土地使用、生物多样性丧失以及对土壤健康的影响有关的问题外，也是有关国家(食品)安全的一个辩论话题。在全球范围内，中国大豆购买量的增加与国际市场上大豆价格的上涨相对应。中国也可能间接加速了巴西亚马逊河和塞拉多地区的森林砍伐和温室气体排放，这些地区的土地已经被开垦用于扩大大豆生产。考虑到这一问题的严重性及其广泛的影响，以及预计未来几十年的需求会更大，我们尝试解答中国如何才能优化其资源配置，提高玉米和大豆的生产能力，从而减少对大豆进口的依赖，并可持续地推进饲料和粮食安全。

研究内容：

利用中国1800多个县的数据，我们估计了区域加权产量潜力(Ypot)和产量差距，将可达到产量(Yatt)设定为每个县前10%的生产者所能达到的产量。我们还绘制了各县的土地分配，并根据一套可持续性标准计算出可达到的生产能力。在这项研究中，我们表明优化中国的玉米和大豆生产可以帮助解决上述问题。我们的概念框架植根于对中国生产系统的现状和潜力的分析:(i)玉米种植面积大(占耕地总面积的30%以上，在全国所有谷类作物中最高)，但产量低(约占产量潜力的50%)15，表明有很大的改进空间。(ii)通过实施现有的先进管理技术，可以大幅度提高玉米产量。这样做可以在减少污染的同时腾出一些玉米种植面积来种植大豆。(3)玉米和大豆具有相似的生长条件，如种植区域和生长天数，因此优化策略是可行的。

Fig.1中国玉米和大豆的县域产量潜力和产量差距。

Fig.2 在优化的生产方案中重新分配的生产面积。

Fig.3 在传统和强化管理情景下，肥料投入、活性氮损失、温室气体排放和2035年玉米和大豆产量预测的成本效益分析。

研究结论：

结合基于系统的田间数据和模型模拟的综合分析，以及对文献的meta分析，我们发现在优化条件下，到2035年，中国国内生产将能够满足所有的玉米和45%的大豆需求，同时减少26%的氮肥使用，28%的活性氮损失和19%的温室气体排放，同时在我们的参考年(2017年)相同面积上保持两种作物中玉米的总自给自足。此外，实施优化策略中提出的强化管理做法将产生大量的共同效益，如提高肥料效率、减少活性氮损失和降低温室气体排放。

转自：“农科学术圈”微信公众号

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