十年大型田间试验显示：减少化肥使用可改善中国粮食安全

编者按：本文原文以“Millions of Chinese farmers reap benefits of huge crop experiment”为题发布在2018年3月7日的《自然》（Nature）新闻（News)板块上，原文作者：David Cyranoski；中译稿于3月13日发布在“Nature自然科研”公众号。

长达十年、涉及2100万小农户的研究揭示了循证方法是如何改善粮食安全的。

一个具有里程碑意义的项目促进了中国农业的可持续发展。该项目显著减少了全国数百万个小农场的化肥使用量，同时也提高了作物的产量。相关结果发表在了《自然》上。

中国稻农采用新型循证耕作方法，增加了作物产量。来源：KeystoneUSA-ZUMA/REX/Shutterstock

这是一项为期十年的研究，科学家们分析了海量农业数据，制定了改进措施，并将其传授给小农户。通过全国性的动员，大约2090万名农民采纳了这些建议，结果不仅提高了生产力，而且减少了对环境的影响，农民新增收益达122亿美元。

这个项目的规模让国际科学家们感到震惊。由于全球粮食需求预计在2005至2050年间将翻一番，他们希望这项研究的经验能推广至其他国家。“我从未见过规模如此惊人的项目。”Leslie Firbank说，他在英国利兹大学研究农业的可持续集约化。

英国牛津大学的群体生物学家Charles Godfray表示，在过去的30年里，中国创造了一个农业奇迹，中国生产的粮食养活了14亿人口中的绝大多数；但也为此付出了巨大的环境代价。化肥（如含氮化肥）在增加作物产量的同时，也在酸化土壤，污染水源，并导致全球变暖。Godfray说，最新研究表明，在减少化肥使用量的同时大幅提高经济效益是可能的。

■　量身定制的建议

中国农民每年每公顷大约使用305公斤的氮肥，是全球平均水平的四倍以上。中国农业大学的崔振岭作为该项目的负责人，和他的同事们接受了“减少化肥使用但不减少农民收益”的挑战。

在2005至2015年间，项目组在全国范围内，从亚热带的南方到寒冷的北方，共对13123块农田进行了研究，涉及的农作物包括玉米、水稻和小麦。研究人员测试了不同作物品种、种植时间、种植密度、化肥和用水对产量的影响情况。他们还测量了阳光和气候对农业生产的影响。

资料来源：Z. Cui et al. Nature http://dx.doi.org/10.1038/nature25785 (2018)

借助田间试验的数据，崔振岭及其同事根据当地情况为农民量身定制了有据可循的建议。例如，他们建议中国东北稻农将氮肥总用量平均减少20%，增加播种密度，且在生长季节晚期增加施氮量。

在2006至2015年间，将近2100万名农民采纳了该小组的建议。同期，每种粮食作物的产量平均增加了约11%，化肥使用量降幅惊人——每种作物约减少15%，节约了120万吨氮肥。“这证明减少投入实际上可以大幅提升农业、环境和经济效益，这一点意义重大。”Godfray说。

■　管理的成功

10多年来，总计14000多次的推广活动和讲座帮助说服农民采纳了这些建议。崔振岭说：“农民一开始是怀疑的，但后来我们获得了他们的信任，农民依赖我们——这就是我们收获的最大回报。”该项目总耗资约5400万美元，在部分研究点还提供现场示范、优质种子和肥料。

为了让农民参与培训，中国各地的1000多名研究人员，联手65000名省、县农业部门的官员和技术人员，以及农业公司的140000名代表一起做出了巨大的努力。在英国埃塞克斯大学从事环境与社会研究的Jules Pretty说，该项目的成功凸显了大型社会网络的重要性。

明尼苏达大学的生态学家David Tilman说，该研究是科学知识被合理应用于农业实践的一个宝贵例子。他还说：“可持续农业的最大障碍是让农民改用更有效的做法。”他认为该项目为其他国家提供了一个参考。

但一些研究人员认为，该项目的经验可能很难应用到其他地区。Godfray说，在中国是减少化肥的过度使用而使产量提高了，但中低收入国家的许多农民面临的问题却是没有足够的化肥；另外，中国是中央控制政府，因而能够在全国范围内实施政策，而其他区域则不具备这种条件。“这对撒哈拉以南的非洲来说是有益的，但是需要一种可以跨越国界、组织和资助机构的方法。”Firbank说。

Tilman则认为这些挑战不应该阻止其他国家开展类似的实验，但仅提高农业生产力是不够的。他说：“中国的这项研究表明，一个国家并不一定要污染湖泊、河流和海洋才能养活自己的国民；所有国家都面临的一个重大挑战是采用更健康的少肉饮食方式，预防疾病，保护环境。”

（Nature，2018.3.7 ）