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Fundamental Research┃研究证明:制定明确的农药减量政策对食物保障至关重要

已有 919 次阅读 2022-6-30 11:54 |系统分类:博客资讯

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研究人员开发了一个新模型模拟上海城郊农业,用来探索该市在区级和全市层面实施农药减量政策的效果。这两个层面的研究结果表明,农药减量政策虽然导致了作物产量下降,但也降低了水质污染的程度,且全市层面的环境和粮食安全指标明显优于区级层面。

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城郊农业一词通常泛指在大型人口城市边缘区域种植农作物和饲养牲畜。然而,城市扩张、劳动力成本上升和有限的劳动力供应等因素,使城郊农业面临的生存压力越来越大。为了缓解这一压力,农业经营者一直在寻找减少工作量和提高产量的方法,比如,加剧对农药使用的依赖──这势必会给城市环境及居民健康造成不利的影响。

在期刊《 Fundamental Research》上发表的一项研究中,来自中国和美国的研究人员共同探究在中国东部大城市上海引入农用化学品(农药)减量政策对农作物和环境的影响变化。上海市农药减量政策的目标是到2020 年,农药使用量(相较于2015年)降低20%。官方统计数据显示,上海以农药使用量降低了 40% 以上的成绩实现了这一目标(从 4,415 吨降至 2,644 吨),但与此同时,种植面积也减少了近 25%(从 34.02 万公顷减少到 25.52 万公顷),主要农作物减产 18%,蔬菜减产 31%。尽管该市政府的既定目标是在保证粮食安全的前提下尽可能确保城郊农业不受影响。

该论文的作者之一、上海交通大学的张宇泉副教授表示,虽然城市化等其他因素导致该市城郊农业空间减少,但关于农药减量政策在多大程度上发挥了减少作用的问题仍然未解。为了评估该政策的影响力,张教授和他的同事与美国德克萨斯 A&M 大学“通用代数建模系统”教授兼专家 Bruce McCarl 合作,共同开发了一个全新的优化模型,该模型模拟了上海城郊农业区,其中包括分农作物、分地区的投入使用的丰富数据,然后,他们探索了一系列减少农药使用的设定情景,包括上海市农药减量 20% 的目标。

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图:上海农药减量政策对环境和粮食安全的模拟效应

来源:张宇泉

该团队发现,在区级层面和全市层面实施现有的减量政策会产生明显不同的结果。当每个区都遵循 20% 的减量任务时,水稻和蔬菜(绿叶菜和卷心菜)的种植面积会显著地减少,导致产量下降。然而,对于崇明(北部岛屿)和青浦(西部)等地区来说,种植面积和农药使用量的减少反而产生了积极的效果──缓解了长江口和淀山湖的污染,后者是重要的饮用水资源。

在全市层面,降低 20% 的用量会导致如崇明和青浦这类农药使用率高的地区城郊农业面积减少,农作物种植结构─因水稻受到较大的影响─发生明显的比例变化。该团队还发现,采用机械更为精准地施用农药,对模型结果产生了积极影响。

张教授总结道:“鉴于上海庞大的人口数量(2489.43万人)和有限可使用的土地,仅依靠上海城郊农业区是无法实现自给自足的,特别是本地居民对绿叶菜的强烈需求意味着上海市要有足够的种植能力以满足约 85% 的需求量。不利的一面是,与粮食作物相比,蔬菜种植通常需要施用大量的农药,而上海的种植结构以非粮作物(即农药密集型作物)为主。

“城郊农业的地表径流是造成水污染的主要因素。我们的研究表明,当在全市层面统筹实施使用量控制政策,而非区级层面的‘一刀切’时,是可以提高粮食安全性并缓解对环境的破坏,这是一味追求指标所无法企及的效果。”


文章名称

Operating pesticide use reduction within the boundary of food security in peri-urban settings

研究团队

Yuquan Zhang,Bruce A.McCarl,Zhengwei Cao,Qiang Li,Shaohua Yang,Huiwen Liu

文章路径

微信图片_20220623114004.jpg

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 期刊介绍 


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  主编介绍 


主编:龚旗煌 院士

光学专家

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长期从事非线性光学前沿与时空小尺度光学研究




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