中國(guó)的梯田，研究人員在此提升作物產(chǎn)量至接近其生物物理極限。 

　　過去二十年來，評(píng)論員把轉(zhuǎn)基因作物稱作是解決世界食品危機(jī)的靈丹妙藥。然而，想要避免土壤的進(jìn)一步退化、自然棲息地的破壞和空氣與水的污染，同時(shí)讓糧食顯著增產(chǎn)，以養(yǎng)活持續(xù)增長(zhǎng)的世界人口，農(nóng)業(yè)仍需吸納多種方法。 

　　中國(guó)正在推進(jìn)這種混合策略，這給世界其他地方提供了一個(gè)非比尋常的實(shí)驗(yàn)室。從2003年到2011年，中國(guó)谷物增產(chǎn)了大約32%(是世界平均水平的二倍還多。這其中主要靠的是改善低效農(nóng)田的效率。然而要滿足未來二十年中國(guó)的預(yù)計(jì)需求，仍需要增產(chǎn)30-50%。中國(guó)幾乎沒有更多可以開墾的土地，而且有些地方水資源短缺已觸及警戒線。更糟的是，化肥濫用是空氣污染的罪魁之一，而空氣污染是造成每年成千上百例早逝的主要風(fēng)險(xiǎn)因素。濫用化肥也導(dǎo)致眾多河湖、沿海地區(qū)受水華之害，其中以華南為甚。 

　　受如此迫切的需求驅(qū)動(dòng)，為了生產(chǎn)更多的糧食，也為了減輕農(nóng)業(yè)的環(huán)境危害，中國(guó)科學(xué)家正運(yùn)用政府資金致力于提升糧食產(chǎn)量至其生物物理極限。關(guān)于如何用最少的經(jīng)濟(jì)環(huán)境成本換取最大的產(chǎn)量，發(fā)展中和發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體要向中國(guó)尋求指導(dǎo)，整合包括基因改造在內(nèi)的各種實(shí)驗(yàn)和建模研究。 

　　多種方法讓農(nóng)田更肥沃 

　　在美國(guó)，人均耕地面積有半公頃多一點(diǎn)。相比之下，中國(guó)13億人，人均可利用耕地僅有十分之一公頃。這個(gè)國(guó)家有2.3億塊農(nóng)田，其中90%多都很小——比如，華北平原一塊典型的農(nóng)田大概7米寬，160米長(zhǎng)。這些農(nóng)田的所有者經(jīng)常在臨近的市鎮(zhèn)有別的工作，而土地又如此之小，因此對(duì)他們來說，投資機(jī)械設(shè)備和全年作物與土壤管理沒有什么經(jīng)濟(jì)意義。同時(shí)，連年耕作耗盡了中國(guó)許多土壤的天然營(yíng)養(yǎng)儲(chǔ)備，而肥料濫用又造成了土壤酸化?？傮w上，施于土地的肥料只有不到50%被作物吸收了——剩余的大部分都泄漏進(jìn)了環(huán)境。 

　　面對(duì)此種挑戰(zhàn)，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)家正試圖通過農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)分析，給玉米、大米、小麥等本國(guó)主要糧食增產(chǎn)。在試驗(yàn)田和農(nóng)田研究中，他們追蹤了水、營(yíng)養(yǎng)、遺傳物質(zhì)、太陽(yáng)能與化石能源、人畜力等輸入產(chǎn)出項(xiàng)。例如，通過化學(xué)檢測(cè)雨水和灌溉水、監(jiān)視化肥和糞肥的添加量，研究人員估算出了進(jìn)入系統(tǒng)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的總量與種類。通過調(diào)整重復(fù)實(shí)驗(yàn)田的條件和方法，并經(jīng)過多年跟蹤，各類輸入產(chǎn)出已經(jīng)能夠達(dá)到最優(yōu)，能消耗最少的資源和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)獲得最大的收益。在北京，一個(gè)由中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)帶頭、16所院校及研究所共同參與的項(xiàng)目中，研究人員在過去5年研究了11個(gè)省份、將近500塊實(shí)驗(yàn)田里玉米、大米、小麥的生長(zhǎng)。迄今他們已經(jīng)實(shí)驗(yàn)田中獲得作物增產(chǎn)和氮肥效率提高30%-50%。 

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