Nature：作物切换可以提高中国环境可持续性和农民收入

中国占全球人口的19%，占全球主要作物产量的19%，占全球与农产品系统相关的温室气体排放量的12%。因此，中国各地区面临着日益加剧的环境挑战，并且一直在寻求更可持续农业系统的发展战略。

中国农业生产的扩张诱发了越来越多的环境挑战，因此中国正在寻求策略发展一个更可持续的农业系统。作物切换是指在同一片区域连续种植不同作物（轮作）和/或改变作物分布，或是提升农业可持续性的一种可行方式。

2023年3月16日，北京大学现代农学院解伟研究员、西南财经大学陈晓光教授、中国科学院地理科学与资源研究所吴锋研究员、美国特拉华大学Kyle Frankel Davis博士等人在 Nature 期刊发表了题为：Crop switching can enhance environmental sustainability and farmer incomes in China 的研究论文。

该论文指出，在全国范围内协调开展作物切换（Crop Switching）有望极大促进中国实现2030年的农业可持续发展目标。研究结果证实了作物切换在提升环境可持续性方面的潜力，同时不会牺牲中国的作物产量或农民收入。

该研究通过将关于产量和收获面积的高分辨率作物特异性数据与每种作物的环境足迹（需水量评估、温室气体强度、施肥量和农药使用）相结合，分析了在整个中国进行作物切换的潜力。他们随后又用模型模拟了作物切换在不同方面和不同地区对农业可持续发展的贡献。

该研究聚焦13种作物（包括小麦、水稻和大豆），这些作物总共占到中国主要作物产量的94%以及收获面积的90%。研究结果表明，如果在全国范围内协调并优化行动，作物切换就能帮助减少环境影响，包括使地表水和地下水（即所谓蓝水）用量减少6.5%，温室气体减少6.5%，肥料使用减少（根据肥料种类在8.1%-9.8%之间），而农民收入能增加4.5%。如果由不同政府部门分头行动，且每个部门仅主要关注农业可持续性的某个方面，那么作物切换在某些方面或能产生更好的结果，但同时会以牺牲其他目标为代价。

该模型还指出了特定作物的某些分布区域变化，这些变化能在多个方面产生益处。比如，在东北平原将玉米逐渐换成大豆、甜菜和水稻，就能提高农民收入，减少肥料和农药的过度使用。作者指出，整体上，在全国尺度上优化的作物切换行动或能为中国2030年肥料使用量和农药施用量的目标分别贡献40%和23%。

作者总结道，由中央政府领导的全国尺度上的协调行动对于避免其他方面的牺牲并实现多个可持续性目标来说至关重要。

北京大学现代农学院、中国农业政策研究中心解伟研究员为该论文领衔作者、博士生朱安丰为共同第一作者、黄季焜教授为主要合作者，其他合作者包括江西农业大学Tariq Ali教授、北京师范大学张正涛博士、西南财经大学陈晓光教授、中国科学院地理科学与资源研究所吴锋研究员、美国特拉华大学Kyle Frankel Davis博士。该研究得到了国家自然科学基金优青项目、国家自然科学基金重点国际合作项目等的支持。