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众包种植模式如何帮助农民适应气候变化

来源:国际环保在线 作者:James 人气: 发布时间:2019-04-03 12:28:30

在埃塞俄比亚和其他发展中国家,科学家正与小规模农户进行合作试验,观察哪一类种子的生长在不断变化的环境中表现最佳。这些举措使农民能够在面临气温上升、干旱和更极端的天气时做出更明智的作物选择。在埃塞俄比亚起伏不平的高海拔草原上,农民们——他们中的大多数只耕种2到3英亩的土地——比撒哈拉以南非洲的其他地方产出更多的小麦。

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埃塞俄比亚农民检查小麦品种试验结果. BIOVERSITY INTERNATIONAL

尽管埃塞俄比亚有着多样的地形地貌和由此产生的小气候,但是小麦图鉴——现代品种推荐总清单——建议农民使用三种商业品种中的一种。然而在最近,在大约1000个农民的土地上,进行了一次对不同的硬粒小麦品种的盲法试验,发现埃塞俄比亚国家基因库中的一些农民培育的品种优于小麦图鉴推荐的品种。其中一个品种——基因库中识别代码为208279——成为该国高原寒冷地区的首选。

“该分析揭示了一个惊人的结果——寒冷适应力的重要性”,该试验的设计者雅各布·凡·艾顿(Jacob·van·Etten)说道,他是一家名为Bioversity International的农业研究机构的高级科学家。许多硬粒小麦对寒冷气候非常敏感,但是208279(基因库代码),这个最初从埃塞俄比亚的奥罗米亚地区在近10000英尺的海拔采集的品种,已经在早期生长期间适应了夜间的低温。

凡·艾顿(Van·Etten)对发展中国家的“众包”种植模式的研究并不局限于埃塞俄比亚。他和他的同事一共分析了12400个农民管理的试验田,包括尼加拉瓜和印度的试验田,分别评估了官方对大豆和小麦的品种建议。集体研究结果证实,农民——作为弱势低收入地区的公民科学家——可以汇集他们的知识,以确定在当前气候条件下表现最佳的品种。在尼加拉瓜和印度,众包模式也促进了推荐品种的改良。

众包种植“不是单纯的繁殖——它正在测试现有的物种多样性,并使种子库的收集民主化”

这种方法使农民能够在面临气温上升、干旱和其他极端天气事件时做出更明智的种子选择。并且通过加速和改进针对特定地区最适宜品种的建议,农民可以更广泛地了解品种对气候变化的反应。

“群体智慧的原则表明,没有一个人可以知道一切。”凡·艾顿(Van·Etten)说道。“我们表明在低成本和大范围内帮助农民是具有可行性的。”

沃尔特·德·博夫(Walter de Boef )是一位全球种子系统的顾问,他与一家来自德国的作物信托公司合作,负责管理国际种子的存储。他说“众包种植不是单纯的繁殖——它正在测试现有的物种多样性,并使种子库的收集民主化。”“无论是商业品种还是传统品种,在农民的土地上增加多样性都是‘恢复力的一个重要特征’”,德·博夫(de·Boef)说道,“特别是考虑到育种规模永远无法与小气候生态位的数量相匹配。”

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硬粒小麦品种在埃塞俄比亚阿姆哈拉地区的试验田中生长。数千名农民参加了该项目,测试了不同气候条件下不同小麦链的表现。BIOVERSITY INTERNATIONAL

私人种子公司、公共植物育种者和比尔和梅林达·盖茨基金会等慈善机构正越来越多地将注意力转向气候适应。盖茨基金会投入了数百万美元用于培育能够抵抗炎热、干旱或疾病的改良品种,而Bioversity International的种子需求计划则侧重于利用作物多样性来适应气候变化。

供人分享的农民试验和众包农民的成果都不是什么新想法。可以说,这种方法的最早版本有助于在美国启动农业。在19世纪早期,美国邮政局不仅仅只是送信。它还实施了一项向农民发送超过100万包种子的计划。种植者可以测试哪些种子表现最好,从南方潮湿的富含铁的土壤到中西部的黑土。大规模的种子分配计划是一个巨大的成功——美国农业通过向农民提供足够的作物多样性并进行他们自己的试验而蓬勃发展。卡里·福勒(Cary Fowler)是作物信托公司的前执行董事和挪威斯瓦尔巴全球种子库,他认为需要做出同样大胆的尝试来帮助发展中国家15亿人在小农场谋生。

大型种子公司经常与数千名农民一起对最新的高科技大豆品种进行田间试验。但正如凡·艾顿(Van·Etten)所指出的,“我们的方法适用于基础设施有限、资源较少、技能较弱的地方。”通过询问农民三个品种中哪一个表现最好和最差,科学家简化了收集到的数据,然后将其与气候数据和其他统计数据(如土壤水分)结合起来。“我们组织所有杂乱的数据,从混乱中得到有价值的信息,”凡·艾顿(Van·Etten)说道。

埃塞俄比亚主要的小麦种植区位于南部和中部的高原。几年前,凡·艾顿(Van·Etten)在 Bioversity International的同事卡洛·法达(Carlo·Fadda)从国家基因库中筛选出400种不同基因的品种来观察它们的表现。当农民评估400个品种时,没有一个更具商业价值的品种在前10名。

在尼加拉瓜,官方的品种建议未能确定足够耐热的作物

在一年前,凡·艾顿(Van·Etten)的试验从法达的研究中选取了前20个品种,并且随机分配数千名农民对其中三个未命名的种子品种进行评估。农民们将他们的种子从最好到最差进行排列,农民可以通过农场走访、社区会议或者手机上传数据,然后将其结果和气候、土壤分析相结合。虽然建立农民信任需要时间,凡·艾顿(Van·Etten)说大多数农民都渴望参与。“每个人都感受到了这个过程的所有权,”他说道。“他们是创新者和实验者。”

在凡·艾顿(Van·Etten)的试验进行中,加雷思·博尔曼(Gareth·Borman),一位来自瓦赫宁根发展创新中心的种子系统顾问,注意到并采用了这种方法。博尔曼(Borman)的团队致力于增加作物品种的可用性和运用。例如,提格雷地区的高粱种植户一直在为收成不佳而苦苦挣扎,因为他们主要依靠祖先传下来的种子。

博尔曼(Borman)的研究小组给九个农民六种不同的高粱品种,在他们的农场上进行试验。一旦确定了优良的品种,这些种子就会分享给其他农民,并繁殖交换。“这是一种向农业系统注入新的多样性的简单方法。”博尔曼(Borman)说道。

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志愿者为埃塞俄比亚北部一个社区种子库的种子储存罐贴上标签。

自2016年以来,博尔曼(Borman)及其同事的努力为埃塞俄比亚大约340万农民增加了优质种子的供应和使用。2017年作物和品种多样性增加了16%,2018年增加了8.5%。

凡·艾顿(Van·Etten)的研究表明,具有气候适应性的品种需求非常迫切。在尼加拉瓜,热压力已经打乱了大豆品种的表现。众包显示,官方的建议未能确定足够耐热的品种,当地的大豆品种优于官方建议的品种。

据联合国称,气候变化已经对全球农业产生了负面影响,导致饥饿加剧。联合国粮食及农业组织的一份报告称,连续三年,2017年营养不良人口增加至8.21亿人,部分原因是气候变化和极端天气,该报告还呼吁开发适应气候变化的新作物品种。

然而,世界上大多数自给自足的农民种植重要的农作物,如特夫(一种谷物)或豇豆,它们很少受到种植者的关注(如果有的话)。即使是像小麦这样的主要作物,也没有被培育成能够为世界各地生产适应气候变化的种子。

西雅图州盖茨基金会的植物育种专家加里·阿特林(Gary Atlin)说道:“我们为适应气候变化而采取的措施不是很性感。”他表示在发展中国家,尤其是对于撒哈拉以南的非洲农民适应气候变化的基本要求是市场、商业化以及通过增加化肥使用和灌溉强化的种植体系间的联系。农民还需要为当前的气候培育出稳定的新品种。“气候适应作物种子将通过稳定、渐进的改良来实现。”阿特林说道。

一项研究发现,大公司改良的种子只占世界小农户的10%

阿特林(Atlin)表示:“如果‘作物育种家’做得足够好,面对当前气候变化,我们的粮食产量可以增加2%。”为了简单地站在相同的立场,他补充道,这需要基因组和植物评估技术的突破来加快这一进程。

阿特林(Atlin)说:“我们需要一个快速且反馈迅速的作物改良系统来实时开发新品种。”它存在于许多地区,包括北美、西欧和中国,但在撒哈拉以南非洲和南亚需要更多这样的开发项目。为此,盖茨基金会向国际农业研究磋商组织(CGIAR)以及发展中国家的政府项目提供补助,以支持对木薯、豆类以及小麦和水稻等作物的系统化育种。

一项关于世界主要种子公司援助小农户的2019获得种子指数(access to seed s index)发现,主要种子公司的“改良”种子仅占世界小型农户的10%。在当地的种子育种和生产中,种子产业投资仅限于肯尼亚和坦桑尼亚等少数国家。

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埃塞俄比亚农民聚集在一起讨论20种不同硬粒小麦品种的试验BIOVERSITY INTERNATIONAL/C.FADDA

种子基金会执行主任伊多·维哈根(Ido Verhagen)乐观地认为在未来几十年里,所有的农民都能获得合适的种子——这个巨大飞跃仅仅只是今天考虑的十分之一。例如,南亚和东南亚的许多国家都有强有力的私人认证种子生产和分销计划,维哈根(Verhagen)说道:“问题在于研究机构或有育种计划的公司是否会生产出高质量的种子,适应种植当地种子的农民是否愿意购买。”

农民是出了名的挑剔。这对于他们来说,避开新品种和改良品种屡见不鲜,如果没有他们想要的品质的话——例如,高杆养牛或容易脱粒。但近年来,农业界对气候适应性种子的兴趣急剧上升。2013年首次公布种子获取指数时,农民们表示获取现代作物品种并不是一个优先事项。“到了2016年情况发生了变化,群体开始倾向于说他们需要更多的现代植物育种途径——所有这些都是因为气候变化。”维哈根(Verhagen)补充道。

根据凡·艾顿(Van·Etten)的研究表明,如果直到现代,气候适应的品种能够惠及最偏远的农民手中,现有的作物多样性(也许被忽视了)就能降低风险。凡·艾顿(Van·Etten)说道:“我们的研究显示了公民科学在帮助农民适应气候变化方面的巨大潜力”。

编辑、翻译:James,来源:Yale E360,作者 Virginia Gewin。

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