改善灌溉以及更合理地使用肥料能够使农业产量增加70％

科学网，2012-9-3

2050年，全球预计将有90亿人口，研究人员如今正在加班加点寻找着能够养活这么多人的新途径。

然而发表在最新出版的《自然》杂志上的一项研究却指出，能够缩小“产量缺口”——他们解释为粮食作物可达到的产量与实际产量之间的差距——的对策早已存在。借助迄今为止全球最全面的农作物产量及肥料使用数据，这项研究的作者指出，通过改善养分管理和增加使用灌溉，大部分农作物的产量增加45%到70%是有可能的。

“我们的研究有助于确定成功的干预措施，从而在地区和全球范围内填补产量缺口。”美国圣保罗市明尼苏达大学的Nathaniel Mueller说，“例如，我们知道，东欧的表现不佳，但摸清哪个地区或农作物需要额外的投入是极为重要的。”

为了在区域规模上梳理全球农作物产量的趋势，研究人员采取了一种统计学方法——将国家和地方的农作物产量及肥料投入的现有数据结合在一起。他们根据气候将全世界按照类似的生长特征进行了区域划分，随后计算了17种主要农作物——包括小麦、水稻和玉米——可达到的产量，以及对产量缺口产生影响的因素。利用这种方法，研究人员便能够建立起仅仅涉及投入与产出的新模型，从而计算出哪一些投入是填补产量缺口所必需的，同时找出那些即便减少投入也能够保持产出的区域。

例如，主持这项研究的明尼苏达大学环境研究所所长Jonathan Foley便认为，中国即便减少肥料的使用也能够保持产量，这同时还能够减少一氧化二氮的排放。“这项研究给出了越来越多的证据，表明我们能够增加粮食的产量并改善环境，而除了做得更聪明一点儿外，并不需要投入更多。”

然而Foley的这个宏大远景并不容易得到农学家的认同。纽约市哥伦比亚大学的Pedro Sanchez表示：“这是关于全球层面上的产量缺口的一个新观点，但它存在严重缺陷。”Sanchez指出，这项研究忽略了培育高产农作物新品种以填补产量缺口的需求，并且错误地假设一种农作物最高产地区的肥料用量具有普适性。

荷兰瓦赫宁根大学的农业建模学者Martin van Ittersum表示：“作者进行了大量的工作以评估这么多种农作物的养分应用，然而我担心的是，使用过去表现的统计资料作为探索未来的基础是危险的，因为它漏掉了重要的工艺水平信息。”例如，这项研究没有表现出土壤的重要影响——它能够戏剧性地改变pH值以及有机物质的含量，而这些都是直接左右农作物表现的因素。Ittersum说：“每一位农学家都惊讶地看到这种方法将土壤的作用平均化了。”Van Ittersum和他的同事正在使用仿真模型捕获农艺条件、用水量和农作物产量数据，从而创建一个“全球产量缺口地图集”。

这项研究的作者承认，他们也对自己的模型对土壤不敏感感到惊讶。Foley说：“我们并不是说土壤不重要；只是很难找到一个单一的土壤参数能够影响全球的农作物产量。”他表示，目前正需要强大的全球土壤数据。Mueller则指出，研究小组自上而下的统计方法弥补了自下而上、基于田间的农业研究，后者很难扩展到一个地区或全球水平上。

然而最让怀疑者不满的还是这项研究建议增加灌溉便能够持久填补农作物产量的缺口。澳大利亚堪培拉市英联邦科学和工业研究组织的农业科学家Tony Fischer表示，传统上，弥合产量差距的策略针对的要么是灌溉系统，要么是那些能够接受充足降雨的系统；而将一个由雨水支撑的系统转化为一个灌溉系统则很难完成，因为这需要巨大的投入。更何况农业已经占据了全球70%的淡水使用。van Ittersum强调：“问题在于是否有足够的水可用于灌溉。”

Mueller和Foley接下来打算解决与增加灌溉有关的权衡。Foley表示：“我们需要找到一些方法，通过加强其他地区的农业来减轻水敏地区的压力。”（来源：中国科学报 赵路）