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Nature Outlook:疫情之後,如何應對糧食問題?

2021-01-04 00:00:00健康

編者按:

近期,Nature Outlook推出了以「可持續營養」為主題的一系列推文。《腸道產業》將對該期Nature Outlook進行全文翻譯。

今天,我們共同關注糧食安全。希望本文能夠為相關的產業人士和諸位讀者帶來一些啟發和幫助。

第一部分:農業生產力的自然解決方案

理論上,全球農業部門在跟上人口增長步伐方面做了令人欽佩的工作。據聯合國糧農組織統計,人均農業產出自 1960 年來已經增加了 50%,鑑於全球人口數量不止翻番,這是令人歎服的成績。

但是,事實就混亂多了。包括那些高收入國家的人群在內的許多人,無法獲得營養豐富的食物。而相對貧窮的地區仍然在努力爭取糧食安全。即便是暫時的崩潰也可能造成長遠的影響。

有文獻[1]將全球食品供應鏈描述為「凶多吉少」——世界某一角的氣候變化或自然災害都可能造成全球穀物價格飆升 50%以上。曼哈頓堪薩斯州立大學的作物生理生態學家 P.V. Vara Prasad 說:「全球來說,我們必須將糧食的產能增加 60%,而在有的地方我們必須將其增加一倍。」

過去 50 年中,透過「綠色革命」,生產商增加了全球許多地方的農業產出。但是由於高度依賴化學殺蟲劑和對土壤及水源造成持續損害的化肥,這一變革已經對環境造成了不良影響。為了建立大面積的單一作物田,人們犧牲了自然界的生物多樣性。

內羅比國際熱帶農業研究所的土壤學家 Bernard Vanlauwe 說,在許多低收入國家,由於越來越多的人在爭奪有限的資源,所以人們的生存依賴於從現有的土地中謀求更高的產能。

許多農業研究者正在尋求被稱之為「可持續集約化」一系列措施。具體措施依照具體情況各有不同,但是全球越來越多的案例都強調了第二次綠色革命的可能性——這次可能會更遵循它的名字。

可持續集約化的概念,是在 1997 年由英國科爾切斯特埃塞克斯大學環境學家 Jules Pretty 所普及的[2]。增加產量本身是不符合環境健康,他的目的正是要利用一種農業理論來挑戰這一概念。該理論包含像生物多樣性、水質、農民的社會經濟福利等引數。

Pretty 說,研究人員或許用不同的方式定義了可持續的範疇,但大體上來說,需要認識到農業與環境之間存在不可逆轉的聯絡,並設計相應的種植策略。

「可持續體系的組成成分往往是多功能的,」他說,「你需要一個多樣性的體系,能夠支援授粉、修復氮平衡,並抵禦蟲害。」

可持續集約化的倡議者指出,全球農業不可能一蹴而就,這個過程需要逐步地改善效率,也需要更多顛覆性的措施來對農業策略進行重新設計。

Lucas Garibald 是阿根廷國立裡約內格羅大學的農業生態學家,他將傳粉者稱之為生態強化的必要組成,並專注於此。

「作物的產量不僅取決於傳粉者的數量,也取決於傳粉者的生物多樣性,」Garibaldi 說,「僅靠數百萬的蜜蜂,並不能夠取代野生的蜜蜂、蝴蝶和鳥類等多種生物的功能。」他指出,不同的蜜蜂可能會給不同的作物傳粉,但對某些植物種類可能具有更高的傳粉效率。

為了保護這些風媒的助力,Garibaldi 倡議減少殺蟲劑的使用,包括在農場的非農業區域內。這些地區可能包括了農場周邊或是綠籬中花圃中的野生植物,它們也會吸引蜜蜂到訪。

作物的混合種植有著許多好處,包括能夠吸引傳粉者。Garibaldi 說,多年來,一直是單一作物種植的方式。這給雜草的生長提供了機會,也造成了除草劑使用的必要性,並使土壤受到侵蝕。如果一年間種植多種作物或者多季作物,就會出現更多廣袤的強韌的根系,以此來強化土壤並避免由於長期單一耕作造成的營養消耗。

多樣性同樣也可以減少殺蟲劑的需求。Pretty 說,肯亞、烏幹達和坦尚尼亞約有 18 萬農民現在在種植玉米時採用推拉種植法。由於玉米本身會吸引黃蜂,所以他們在玉米地的邊緣種植了一種草,這種草能夠將一種常見的害蟲——玉米蛀莖夜蛾(Busseola fusca)從作物中「拉」出來。

農民們也會將玉米與山螞蝗屬的豆類植物混合種植,這能夠豐富土壤中的氮含量,產生可以驅趕害蟲的化合物並消除一種名為 Striga 的侵入性雜草。

可持續性土壤管理是一個令人煩惱的問題,特別是在資源有限的環境中。Vanlauwe 指出,營養缺乏對於美國農民來說是最大的威脅之一,這也使得采取強硬派措施實現可持續性並不現實。

他說:「那些說不使用化肥就能夠實現非洲的農業進步的人,並沒有實際經驗。」

但是確實有環境友好型的培育土壤的方式。Jo Smith 是英國亞伯丁大學的土壤科學家,他已經幫助非洲和亞洲的農民裝備了厭氧消化器,這是能夠使用微生物將動物糞便轉化為沼氣能源並保有營養豐富的泥土的簡單體系。

她說:「這就像給他們提供一個小型的肥料工廠,它能夠給你提供作物能夠快速利用的生物銨。」Smith 補充說,這種沼氣相比於傳統能源更為有益,能夠減少溫室氣體的排放並提高生活的質量。

世界農耕用地大多為小農土地。一項研究[3]預估,全球糧食供應中三分之一是由小於 2 公頃的小型農田產出的。這種碎片化使得引入可持續強化的實踐變得非常具有挑戰。「小農生產體系顯然要規避風險,」Vanlauwe 說,「從一個月賺 100 美元降到一個月賺 50 美元,可能就是飢餓與溫飽之間的差異。」

儘管個體農業需要緊密的聯絡,但是想要大規模實現很難。幸運的是,小農越來越多地參與到集體活動中去,這些集體活動可以增加資訊共享,減少與新型耕種策略相關的風險。

八月份[4],Pretty 和她的同事們報道說,過去 20 年間,世界範圍內約有 800 萬個這樣的群體組成。Pretty 說:「也就是說,在像灌溉、森林管理、害蟲管理和水源上,約有 2.4 億人致力於相關的集約化耕作。」透過於這些團體合作,研究人員可以設計程式使之更易與社會、文化和環境狀況相容,並形成促進資訊傳播合作的當地資訊網路。

一些政府發揮更為積極的作用。比如,衣索比亞政府已經致力於透過對於貧瘠土地制定「圈地」區域來進行生態修復。Smith 說:「區域用隔欄隔開,大約十年後這些土地才開始恢復。

來自北京中國農業大學的農作物營養專家張福鎖和他的同事們與政府合作,幫助動員全國範圍內的小農實現向更基於循證、更加可持續性的耕作模式轉變。這包括篩選適用於特定地區的種子品類,利用模組化技術,基於日照、水分和土壤的狀況進行種植,並最佳化播種的時間和密度。

Zhengxia Dou 是費城賓夕法尼亞大學的農業科學家,他曾與張院士的團隊有過合作,他說:「我們讓師生們與農民共同生活、共同工作,以此嘗試改變他們的管理方式。」截止到 2015 年,這一工作已經涵蓋了整個中國接近 2100 萬農民,在減少了 15%左右的除草劑使用並減少了溫室氣體排放的同時,平均土地產值增加了超過 10%[5]。

印度的許多農民也接受了一個名為「零預算自然耕種(ZBNF)」的國家專案。這一耕種策略包括使用土壤微生物和護蓋物取代給土地提供養分的化肥。印度許多地區的農民正推行這種方法,其中包括安得拉邦接近 50 萬的農民。但是一些科學家擔心這一方法尚未經過測試證明。

去年,德里國家農業科學學院院長 Panjab Sing 告訴 The Hindu:「我們很擔心這對農民收入和糧食安全的影響。」

Smith 也同意這一點。她說:「這是一種政策性轉變,而不是科學性轉變。」他補充說自然耕作方式「尚未經過合理的嘗試」。

為了評估這一技術,她和她的同事建立了 ZBNF 對土壤健康長期影響的模型。他們發現,這一方法可以顯著地持續提高低產量土地的氮含量,但是對於那些本身就高產的土地幾乎沒有什麼益處[6]。

他們得到的結論是,想要保護全國的糧食安全,需要更有針對性地實施 ZBNF 政策。Smith 仍然對於 ZBNF 持樂觀態度,這一政策已經獲得了農民的支援。她說:「這一政策有許多好處,但是仍然需要更多科學性支撐。」

除了國家計劃之外,小農的可持續強化耕作需要由針對性的投資和努力以支援社會和經濟穩定性。

Vanlauwe 主張說,在撒哈拉以南的非洲地區,環境和政策條件都意味著,在可見的未來中,農民們將繼續在邊緣掙扎。不過,她也看到了經濟流動的可實現性。「讓他們貸款之後再償還,並投資於一體化和供應鏈,那他們就能夠避免或售賣出多餘的產值,」他說,「關鍵在於建立激勵機制和准入制度。」

但是,持久的變化也需要針對作物、土壤和生態系統研究的建立具有針對性的知識。

這些領域的許多專家也都在參與到國際教育與培訓之中。比如,作為可持續強化合作研究的未來糧食創新實驗室主任,Prasad 已經幫助多個地區協調本科生和研究生參與的農業專案,如塞內加爾、柬埔寨和孟加拉國。一般來說,這些專案一次只需要少數的學生,但是由於新冠病毒的流行形成了線上培訓,帶來了專案人數增加的效益。

他說:「我們現在可以與 500 個,甚至 1000 個學生同時交流。」

第二部分:合作以預防食品系統的崩潰

1967 年記者 Joan Didion 在她題為「Goodbye to All That」的文章中寫道:很容易看到事物的興起,但是看到它的沒落卻很難。這句話雖然本來描述的是她在紐約的愛情故事,但是或許也同樣適用於新冠病毒。

人們已經很好地瞭解到這次的疾病流行是如何開始的——SARS-CoV-2 病毒,可能透過食品市場的流通從野生動物傳遞給了人類。

在一系列動物傳人的疾病中,包括了 HIV/艾滋病、嚴重急性呼吸綜合徵和埃博拉,而最新的就是 Covid-19。事實上,既有的感染性疾病中,60%都是人畜共患病,而造成這些病症的病原體至少有 71%是來源於野生動物[1]。

由於人們需要種植大量的糧食,所以造成了世界範圍內野生動物棲息地的改變,這也使得人們與野生動物之間的距離空前的接近,從而更容易造成感染的傳播。

這場疾病的流行將會如何告終?造成怎樣的影響?人們並不清楚。目前看來,還未看到這場疾病流行的結束。許多人因此受到了終生的影響——經濟上、身體上、社會上和心理。

世界銀行預計,由於這場疾病流行造成的經濟衝擊,將有多達 11.5 億人因此陷入極度貧窮(每天可支配開銷不足 1.9 美元)。反過來,這也對食品安全、營養與健康造成了明顯的影響。2019 年面臨嚴重食品不安全的人數約為 13.5 億,預計到 2020 年底,這一資料將再多 13 億人。

那些本身就已經營養不良的人的健康狀況可能會進一步下降,特別是那些老、弱和邊緣化人群。Covid-19 破壞了許多中低收入國家的醫療保健系統,可能會造成每個月多出約 193,000 個兒童死亡[2]。

肥胖和非傳染性疾病是 Covid-19 住院患者的顯著風險因素,它們可能會造成青年人和老年人出現併發症。在低收入國家和高收入國家的少數民族群體中,肥胖和代謝紊亂同樣是住院和死亡的因素。比如,在伊利諾伊斯州芝加哥市,儘管黑人僅佔當地人口的 30%,但死於 Covid-19 的人中接近 70%是黑人。

早期的證據表明,這場流行病正全方面地損害著食品系統的功能和效率——生產、加工、運輸、烹飪和食用等過程。這也減少了食品的產能,減緩了食物的運輸,並限制它們進入市場和金融/營養安全網路中。

由於產業相關的利率緊縮,農民們在經濟上處於弱勢。政府對於人們的行動限制也阻礙了農民獲得必要的物資、勞動力和裝置,減緩了作物的種植和收穫,並影響了牲畜的餵養。這些限制也削弱了將食物運至市場、港口甚至國外的運輸過程,加劇了食物的損失——特別是像肉、奶這樣的短保食品。肉製品加工工廠可用的人力資源減少,也增加了食物的損失。

更多人失業、沒有收入,無法實現健康飲食的人數也因此增加。許多人選擇了更為便宜、保質期也更長的主食穀物和不健康的精加工食物[4]。這次疫情,以及防止下一次疫情的必要性,進一步為確保全球糧食供應安全、營養和公平分配提供了有力的理由。

政府和企業應該首先確保製造商進行健康食物的生產,以及消費者能夠買到這些食物。他們應該在流行病期間和之後投資支援食品輔助系統。

美國政府必須支援聯合國 100 億美元的 Covid-19 人道主義應對計劃建立,從而聯合國成員國可以給那些被忽略的弱勢群體提供基礎服務,比如 Covid-19 的測試包、醫療裝置、食物、水和疫苗等基礎健康配置。截止到 9 月,該計劃獲得的資金還不到目標的 30%。

對於應對 Covid-19、從中恢復以及預防下一次人畜共患病的出現,綜合一體的衛生方法(應對人類、動物和環境衛生的交叉風險)至關重要。

為了最大限度地減少病毒的存量以及攜帶病毒的動物與人之間的接觸,必須保護野生動物棲息地,減少城市化和森林砍伐。在食品營銷和全球食品貿易中,政府需要對野生動物的非法銷售進行監管,作為補充,還需進行公共衛生疾病預防計劃和宣傳宣傳。此外,還需要更強有力的監測工具來追蹤食品系統中潛在的人畜共患病和食源性疾病。

沒有全球的共同努力,將無法確保食品系統在流行病期間和之後的有效運轉。政治家們必須擁抱全球合作,具有包容性,而不是像現在這樣,對新冠肺炎危機採取分裂的應對措施,包括政治兩極化和地緣政治競爭。政府不應只關注本國內部。他們應該加倍把握機會,重新參與和合作應對氣候變化、營養不良和環境崩潰等相互關聯的挑戰。


第一部分:農業生產力的自然解決方案

參考文獻:

1. Cassman, K. G. & Grassini, P . Nature Sustain. 3, 262–268

(2020).

2. Pretty, J. M. Natural Res. Forum 21, 247–256 (1997).

3. Ricciardi, V . Glob. Food Security 17, 64–72 (2018).

4. Pretty, J. et al. Glob. Sustain. 3, e23 (2020).

5. Cui, Z. et al. Nature 555, 363–366 (2018).

6. Smith, J., Yeluripati, J., Smith, P . & Nayak, D. R. Nature Sustain. 3, 247–252 (2020).

原文連結:https://www.nature.com/articles/d41586-020-03445-4

作者|Michael Eisenstein


第二部分:合作預防食品系統的崩潰

參考文獻:

1. Cutler, S. J. et al. Emerg. Infect. Dis. 16, 1–7 (2020).

2. Roberton, T. et al. Lancet Global Health 8, e901–e908 (2020).

3. Yancy, C. W. J. Am. Med. Assoc. 323, 1891–1892 (2020). 4. Belén Ruiz-Roso, M. et al. Nutrients 12, 1807 (2020).

原文連結:https://www.nature.com/articles/d41586-020-03444-5

作者|Jessica Fanzo


編譯|C。