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解锁自然的力量 | 保障粮食安全

  • 日期：2020.10.16
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  • 来源：TNC

摄影：Charlie Ott

新冠肺炎疫情依旧在全球范围内扩散蔓延，洪灾、旱灾等极端天气事件频发，再加上沙漠蝗虫和草地贪夜蛾等因素的影响，引发了全球粮食市场异常波动以及人们对粮食安全的担忧，全球粮食供应秩序正面临严峻挑战。本期解锁自然的力量系列长文将重点解读：基于自然的解决方案（Nature-based Solutions, NbS）在应对全球粮食危机、保障粮食安全方面的作用。


粮食危机 & 粮食安全


民以食为天，粮食问题从来都是人类生存发展面临的首要问题。尽管粮食在千年以前就已实现商品化，并在近代的农业和经济发展过程中逐渐产业化、市场化，然而揭开市场的外衣后，粮食的“本源”是“自然”的馈赠，粮食生产既受益于自然，又受制于自然。在人类对自然无休止的过度利用甚至破坏之后，自然界满足人类需求的能力正在衰退。近期，联合国粮农组织公布的一份报告，再次为各国敲响警钟：截至2019年，全球近 6.9 亿人面临食物不足，占全球人口的 8.9%。自 2014 年以来受饥饿影响的人数新增了约6000万，如果这一趋势持续下去，到 2030 年食物不足的人口数量将突破8.4亿（FAO等，2020）。全球粮食安全形势愈发严峻。


摄影：Mark Godfrey/TNC

然而机械化和过量的化学品投入、自然原生栖息地的破坏、水资源滥用等大量掠夺式的农业生产措施正在严重威胁着农业用水安全、土壤健康以及农业生物多样性，导致日益严重的干旱、土地退化和病虫害。气候变化则通过干暖化、降水模式改变、极端天气事件频发等方式进一步加剧了的全球粮食安全面临的威胁。粮食安全正在同时遭受人类掠夺式生产和气候变化的双重打击，农业生态系统已经严重失衡。而《世界粮食安全和营养状况》报告预测，在全球范围内，由于新冠肺炎疫情引发的经济衰退，2020年饥饿人数至少新增约8300万，甚至可能新增1.32亿，疫情给原本就备受打击的粮食生产所带来的危机无疑是雪上加霜（FAO等，2020）。一些粮食出口国，纷纷出台限制甚至禁止粮食出口政策，全球粮食危机风险骤然上升。


保障粮食安全，NbS不可或缺


基于自然的解决方案（NbS）通过对自然生态系统的保护、修复以及可持续土地管理，包括构建可持续的农业和粮食系统，来实现粮食安全。而一项NbS措施的开展通常会带来其既定目标之外的多重效益，NbS通过对农田生物多样性的提升、水资源保护和节约利用以及土壤健康的改善，将可为应对粮食危机和保障粮食安全做出重大贡献。

NbS——保障农业用水安全


一直以来，水安全问题始终困扰着世界各地，关乎到地球上约40%人口的生活，到2030年，47%的世界人口将生活在严重缺水的地区（WWAP，2012）。全球约70%的淡水消耗都用于农业灌溉，水资源短缺是制约粮食生产的主要限制因素，而11%的农田和10%的草原正面临着水资源短缺的风险（Fitton等，2019）。到2050年，全球人口预计将超过90亿，粮食需求将增加大约70%（Word Bank，2020）。以目前粮食生产对水资源的消耗量，再加上愈发严峻的气候危机，不足以支撑未来庞大人口的需求。


摄影：Ken Geiger/TNC


水资源对农业的影响是双向的。TNC认为，一方面在农业生产中合理运用NbS，开展森林、草地和湿地的保护和修复、建立农林复合系统、农田覆盖作物种植、免耕少耕等可以通过改善农田小气候、减少水土流失、改善土壤水分物理性质，提高农田水分利用率。另一方面，以NbS为主要导向的农业节水技术的应用，如调整种植结构（根据未来气候情景和当地文化，选择适宜的作物、适宜的种植模式，如抗旱作物、轮作、间混套作等）、节水灌溉（根据作物不同时间的水分需求，进行精准灌溉，避免大水漫灌等）。


案例 1：干旱半干旱区的节水农业实践


内蒙古大部分地区属半干旱、干旱地区，生态系统脆弱，极易受人类活动的影响。长期以来，由于过度放牧、不适当的开垦和耕作、森林过度采伐以及水资源的不合理利用等原因，在气候变化的推动下，致使内蒙古关键生态系统遭到了破坏，其浅层地下水位不断下降，水资源短缺的状况加剧，干旱加重，土地向荒漠化发展。

2019年三峡集团、TNC、内蒙古巴林左旗政府共同参与的三方合作项目正式启动，在位于生态脆弱敏感区的巴林左旗进行旱作农业的探索和推广。在稳定产量、保障粮食安全的前提下，改良农业覆膜方式，提高农膜回收效率，实现提升水资源利用率的同时最大限度的降低土壤农膜残留，据统计农膜回收率可达到80%；调整种植结构，选用抗旱作物品种，在等量耗水的情况下，提升单位面积产量，避免社区农业生产超量采水；创新灌溉技术，渗灌措施的应用实现同等产量下节水45%以上，同时实现农户增收，例如十三敖包镇的西沟村亩均增收300元以上，充分调动农户积极性。目前，上述旱作农业技术已推广超过一万亩，预计三年内将推广到十万亩以上的耕地上，实现农业节水的同时，保障粮食安全、提升社区福祉。

巴林左旗旱作农业示范 | 摄影：林阔成/TNC


NbS——改善农业土壤健康


土壤健康是土壤作为一个生态系统充分发挥其各种生态服务功能的能力。健康的土壤能维持多样化的土壤生物群落，这些生物群落有助于控制植物病害、虫害以及杂草虫害；有助于与植物根系形成有益的共生关系；促进植物养分循环；通过对土壤持水能力和养分承载容量产生的积极影响，从而改善土壤结构，提升土壤肥力，最终提高作物产量。健康的土壤还可以通过维持或增加自身碳储量，为减缓气候变化做出贡献。如今，大约95%的食物来源于土壤种植，健康的土壤对保障粮食安全来说至关重要。然而全球33%的土壤已经出现严重退化，若不采取任何措施，预计到2050年退化土壤的比例将高达90%（FAO and ITPS, 2015; IPBES, 2018）。

土壤侵蚀和土壤污染是最为严重的土壤健康问题之一，持续威胁着粮食安全。全世界土壤侵蚀每年导致250-400亿吨表土流失，由此造成的谷物年产量损失约760万吨，如果不采取行动遏制侵蚀，预计到2050年谷物总损失量将超过2.53亿吨。土壤污染一方面损害植物代谢从而减少作物产量，另一方面导致作物无法安全食用，因此对粮食安全构成了威胁。污染物还会长期存在于土壤中，威胁土壤健康，危害粮食安全。联合国粮农组织指出，澳大利亚约有8万个点位存在土壤污染，中国将19%的农业土壤列为受污染土壤，这些土壤不同程度地受到重金属（铬、镍、砷等）污染。农业生产中大量的机械和化学药品投入会破坏土壤结构、增加土壤侵蚀、导致土壤化学污染、污染淡水资源、改变温室气体流量、破坏动植物栖息地，同时导致作物对化学物质产生耐药性。


摄影：Scott Warren

研究表明，传统农业系统的土壤侵蚀速度比保护性农业系统高三倍以上，比拥有自然植被的系统高75 倍（Montgomery，2007），机械化、集约化、高投入的传统农业生产模式所带来的经济效益是以牺牲自然资源为代价的。因此，要加强NbS在农业生产过程中的应用，提升土壤健康，保障粮食安全：在农田及其周边最大限度的恢复自然植被或构建自然生境；种植过程中推行保护性耕作模式，采取免耕或少耕减少机械对土壤的扰动；种植覆盖作物提升土壤肥力、增加地表植被覆盖等。此外，大部分农田土壤污染都源于肥料的滥用，开展农田养分管理，精准施肥、按需施肥、施用正确的肥料，从而提升肥料使用效率，可以有效降低农田土壤甚至是流域的污染。


案例 2：编制土壤健康路径图


为了鼓励投资者们通过可持续的土壤健康措施来提高农业产量，创收的同时减少对环境的负面影响，TNC的农业专家、经济学家联合其他科学家组成跨学科团队，与通用磨坊公司（General Mills）合作共同编写了土壤健康报告，于2016年发布了《“重新思考土壤”行动纲要》，该报告被评为年度最具影响力的报告之一。该报告探索了在农田中推行土壤健康措施的重要技术路线，包含三大主要措施：减少耕作；种植覆盖作物；精准施肥。我们的目标是，到2050年，土壤健康措施将应用在美国50%以上的耕地。为了实现这一目标，TNC正在与土壤健康协会（Soil Health Institute）和土壤健康伙伴关系（Soil Health Partnership）合作，整合大约135个示范点的数据，开发新的土壤健康评估指标框架，与农业供应链上的重要利益相关方开展战略性合作。与此同时，TNC正在和隶属于美国农业部（USDA）的自然资源保护局（NRCS）合作，在更大面积的耕地上推进土壤健康措施。

土壤健康措施在美国50%以上的耕地的推广带来的益处包括：
  • 减少2500万吨的温室气体排放 ≈ 每年减少500万辆小客车；
  • 减少1.56亿公斤土壤养分的流失；
  • 遏制1.16亿吨的土壤侵蚀；
  • 为农田土壤增加440千万立方米的可用水容量。


NbS——提升农业生物多样性


生物多样性包含遗传多样性、物种多样性、生态系统多样性三个层面。农业生物多样性的范畴较广在遗传层面包括农作物和家畜物种内部的品种和种类，它们能够为农业生产及人类饮食提供多样化的选择；在物种层面包括支持生态系统服务的各组成部分如蚯蚓和真菌等，它们能够通过分解有机物帮助提供植物营养及促进养分循环；在生态系统层面包括水田、旱田、牧场等与农业生产直接相关的生态系统，同时还涵盖了这些生态系统周边的自然景观，它们间接的影响着农业生产（CBD，2018）。


农业生物多样性是保障粮食安全的基础，农业生物多样性的减少严重威胁着农产品的质量和产量，以及与之相关的生态系统可持续性。农业集约化生产和农业景观均质化导致农业生物多样性降低，致使生物多样性相关野生资源保护、自然授粉、害虫调节、水土涵养等生态系统服务功能急剧下降。自二十世纪以来，已有75%的农作物遗传多样性丧失，我国农作物栽培品种正以每年15%的速度递减。


摄影：Bridget Besaw

在农业生产中加强NbS能够提升生物多样性，生物多样性的提升反过来也能给农业生产带来好处。NbS在提升农业生物多样性的同时，还能有效提升养分、水资源、土壤的利用效率，持久的产生经济和社会效益。

TNC认为，有助于提升农业生物多样性的NbS可以包括：农业生产用地外（保护和修复森林、湿地、草原等自然生态系统，恢复栖息地连通性，包括构建农业向自然生态系统过渡的缓冲带，种植蜜源植物）；农业生产用地内（农林复合经营模式、轮作、间混套作、农田养分管理、种植覆盖作物、可持续放牧等）。NbS为提升农业生物多样性，促进农业可持续发展提供了系统化、多样化、且具有成本效益解决方案。我们认为一方面要利用NbS提升农田内外的生物多样性，最大限度的降低农业发展对自然生态系统产生的负面影响；一方面要充分利用生物多样性为农业系统赋能，提升土壤健康、减少化学品投入、增加产量。


案例 3：亚马逊农林复合可可种植


在巴西的帕拉地区，有天然肥沃的土壤，适合生产可可。可可在全球供应不足，这使得它成为一种极具吸引力的作物，可以增加小农场的家庭收入。用可可树恢复森林可以增加碳储存，增加生物多样性，并有助于保持土壤肥力。为此，TNC正在与帕拉当地农民合作，进行农业科学规划，并指导他们进行负责任的农林复合经营实践和可可种植。在提升农业生物多样性，保障粮食安全的同时，提升原住民收入和生活质量。


随着项目的推进，TNC联合世界自然保护联盟（IUCN）、世界农林中心（ICRAF）以及巴西农业研究公司共同开发了一款移动电子设备应用程序——AnaliSAFs，旨在为亚马逊的可可农林复合系统提供创新的和变革性的解决方案。这一技术的应用将加强对自然资源的管理，并利用本地物种通过农林复合经营系统促进森林景观恢复以及农业生物多样性。


巴西可可园 | 摄影：João Ramid


10月16日是第40个世界粮食日，联合国粮农组织将主题定为“齐成长、同繁荣、共持续。行动造就未来。”而长期以来，很多发展中国家依然没有实施有效的农业发展战略，粮食安全体系仍然十分脆弱。在气候变化和全球疫情危机下的粮食安全问题突显，NbS可以为应对各种风险和挑战赢得主动，在提升农业用水安全、改善土壤健康、保护农业生物多样性等方面为我们保障粮食安全提供了系统化、多样化且颇具成本效益的解决方案。立足现在，放眼未来，加强区域合作，重视农业科技创新、优化供应链、治理世界性的粮食浪费问题共同保障全球粮食供给，维护全球粮食安全。


参考文献

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