以下是推动粮食与农业转型所需的七项关键创新

Food and agriculture innovation includes rainwater harvesting which empowers farmers and saves precious water resources.
Food and agriculture innovation includes rainwater harvesting which empowers farmers and saves precious water resources.Image: PexelsMark Stebnicki
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  • 农民需要新技术,以应对极端天气并减少温室气体排放。

  • 准确的天气预报可以帮助农民更好地决定播种和收获的时机。

  • 微生物肥料有助于减少对合成肥料的需求,而合成肥料是温室气体排放的主要来源之一。

  • 有一些方法可以减少牲畜的甲烷排放,例如改变其饮食并使用特殊的饲料添加剂。

2023年联合国年度气候大会上,粮食与农业首次成为核心议题。

超过130个国家签署了一份于12月1日发布的宣言,承诺将其粮食系统(从生产到消费的全过程)作为国家应对气候变化战略的重点。

该宣言在采取具体行动以适应气候变化和减少排放方面着墨不多,但它引起了人们对一个关键问题的关注。

全球粮食供应日益受到极端高温和风暴的干扰。粮食系统也是气候变化的主要促成因素,其排放量占全部温室气体排放量的三分之一(源自人类活动)。这一矛盾正是农业创新在国际气候讨论中日益受到重视的原因。

农民在印度中央邦的季风降雨中在田间劳作。Image: Rajarshi Mitra 通过 Flickr 提供,CC BY-ND

目前,农业生产的粮食足以供养全球80亿人口,但仍有许多人无法获得充足的食物。若要在2050年养活100亿人口,耕地面积需要扩大66万至120万平方英里(即1.71亿至3.01亿公顷),相较于2010年。这将导致更多的森林砍伐,而森林砍伐会加剧气候变化。此外,一些为生产充足粮食而被广泛采用的做法,例如使用合成肥料,同样会加剧气候变化。

如果在没有替代方案的情况下,仅仅停止森林砍伐和这些做法,将会减少全球粮食供应并降低农民收入。幸运的是,一些有助于解决这一问题的创新正在涌现。

在一份新报告中,气候变化、粮食安全与农业创新委员会(由诺贝尔奖得主经济学家迈克尔·克雷默发起)确定了七个创新优先领域,这些领域有助于确保充足的粮食生产、最大限度减少温室气体排放,并能够扩大规模,惠及数亿人口。

我是一名农业经济学家,同时担任该委员会的执行董事。其中有三项创新尤为突出,因为它们能够迅速扩大规模,并在经济上带来回报。

准确且易于获取的天气预报

极端天气使农作物日益脆弱,农民也难以适应,因此准确的天气预报至关重要。无论是近期还是较远的未来,农民都需要了解可能出现的情况,以便就播种、灌溉、施肥和收获做出战略性决策。

然而,在许多中低收入国家,农民很少能够获得准确、详细的预报。

我们的评估显示,投资于数据收集技术,并通过广播、短信或WhatsApp等方式广泛提供预报,可以为各经济体带来数倍的回报。

通过短信发送的预报可以帮助农民应对极端天气,并合理安排播种和收获时间。Image: Wikus de Wet/AFP,via Getty Images

例如,若能为印度各邦提供准确的季风降雨总量季节性预报,将有助于印度农民优化播种和种植时间,预计在五年内带来30亿美元的效益,而成本约为500万美元。

如果贝宁的农民能收到准确的短信天气预报,我们估计每位农民每年可节省110至356美元,这在该国是一笔可观的金额。

通过利用世界气象组织的气候服务信息系统等平台,加强邻国之间的信息共享,也有助于改进预报。

微生物肥料

另一项创新优先事项是扩大微生物肥料的使用。

氮肥被广泛用于提高作物产量,但其通常由天然气制成,且是温室气体排放的主要来源。微生物肥料利用细菌帮助植物和土壤吸收所需养分,从而减少所需氮肥的用量。

研究发现,微生物肥料可以提高豆科作物产量,在健康土壤中提高10%至30%,并带来数十亿美元的效益。其他微生物肥料适用于玉米,科学家也在继续推进更多进展。

巴西的大豆种植者一直在使用一种基于根瘤菌的微生物肥料,已有数十年之久,以提高产量并降低合成肥料成本。但这一技术在其他地区的知名度并不高。要扩大其应用规模,需要资金支持,以便将试验推广至更多国家,但它对农民、土壤健康和气候都具有巨大的潜在效益。

减少牲畜甲烷排放

第三项创新优先事项涉及畜牧业,它是农业温室气体排放的大约三分之二的来源。随着中低收入国家日益富裕,预计到2050年牛肉需求将增长80%,因此减少这些排放至关重要。

几种减少牲畜甲烷排放的创新方法,针对的是肠道发酵过程,该过程会导致牛打嗝排出甲烷。

藻类等食品添加剂可以减少牛的甲烷产生。Image: Scott Bauer/USDA

在牛饲料中添加藻类、海藻、脂类、单宁或某些合成化合物,可以改变化学反应,从而减少消化过程中产生甲烷的反应。研究发现,某些技术有可能将甲烷排放减少四分之一至近100%。当牛产生的甲烷减少时,它们浪费的能量也随之减少,这些能量可用于生长和产奶,从而为农民带来助力。

该方法成本仍然较高,但进一步的研发和私人投资有助于扩大其应用规模并降低成本。

基因编辑,无论是针对牲畜,还是针对其胃中的微生物,未来也可能具有潜力。

扩大农业创新的规模

创新委员会还确定了其他四项创新优先事项:

  • 帮助农民和社区更好地实施雨水收集。

  • 降低数字农业的成本,帮助农民最有效地利用灌溉、肥料和农药。

  • 鼓励生产替代性蛋白质,以减少对畜牧产品的需求。

  • 提供保险和其他社会保障,帮助农民从极端天气事件中恢复。

尽管存在有前景的农业创新,但开发和推广这些创新的商业激励措施一直不足,导致投资不足,在中低收入国家尤为明显。

向农民提供能够提高资源利用效率的信息和技术,是农业创新中的常见主题。Image: Patrick Meinhardt/AFP,via Getty Images

然而,创新资金有着良好的记录,能够产生非常高的社会回报率。这为公共和慈善机构投资于开发并推广创新提供了机会,使其规模能够惠及数亿人口。当然,要想取得成效,任何潜在创新都必须与国家战略保持一致,并在国家战略的指导下,与政府、私营部门和民间社会共同规划。

二十年前,全球领导人对救命疫苗未能惠及急需的数亿人口感到沮丧,因而成立了Gavi,即疫苗联盟。它们投入数十亿美元扩大这些创新的规模,帮助为超过10亿名儿童接种疫苗,并使78个中低收入国家的儿童死亡率减半。

今年,COP28的官员致力于就气候变化、粮食安全与农业问题,开展类似的全球应对行动。

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