近期，Nature Outlook 推出了以“可持续营养”为主题的一系列推文。《肠道产业》将对该期 Nature Outlook 进行全文翻译。今天，我们共同关注粮食安全。希望本文能够为相关的产业人士和诸位读者带来一些启发和帮助。理论上，全球农业部门在跟上人口增长步伐方面做了令人钦佩的工作。据联合国粮农组织统计，人均农业产出自 1960 年来已经增加了 50%，鉴于全球人口数量不止翻番，这是令人叹服的成绩。但是，事实就混乱多了。包括那些高收入国家的人群在内的许多人，无法获得营养丰富的食物。而相对贫穷的地区仍然在努力争取粮食安全。即便是暂时的崩溃也可能造成长远的影响。有文献1将全球食品供应链描述为“凶多吉少”——世界某一角的气候变化或自然灾害都可能造成全球谷物价格飙升 50%以上。曼哈顿堪萨斯州立大学的作物生理生态学家 P.V. Vara Prasad 说:“全球来说，我们必须将粮食的产能增加 60%，而在有的地方我们必须将其增加一倍。”过去 50 年中，通过“绿色革命”，生产商增加了全球许多地方的农业产出。但是由于高度依赖化学杀虫剂和对土壤及水源造成持续损害的化肥，这一变革已经对环境造成了不良影响。为了建立大面积的单一作物田，人们牺牲了自然界的生物多样性。内罗比国际热带农业研究所的土壤学家 Bernard Vanlauwe 说，在许多低收入国家，由于越来越多的人在争夺有限的资源，所以人们的生存依赖于从现有的土地中谋求更高的产能。许多农业研究者正在寻求被称之为“可持续集约化”一系列措施。具体措施依照具体情况各有不同，但是全球越来越多的案例都强调了第二次绿色革命的可能性——这次可能会更遵循它的名字。可持续集约化的概念，是在 1997 年由英国科尔切斯特埃塞克斯大学环境学家 Jules Pretty 所普及的2。增加产量本身是不符合环境健康，他的目的正是要利用一种农业理论来挑战这一概念。该理论包含像生物多样性、水质、农民的社会经济福利等参数。Pretty 说，研究人员或许用不同的方式定义了可持续的范畴，但大体上来说，需要认识到农业与环境之间存在不可逆转的联系，并设计相应的种植策略。“可持续体系的组成成分往往是多功能的，”他说，“你需要一个多样性的体系，能够支持授粉、修复氮平衡，并抵御虫害。”可持续集约化的倡议者指出，全球农业不可能一蹴而就，这个过程需要逐步地改善效率，也需要更多颠覆性的措施来对农业策略进行重新设计。Lucas Garibald 是阿根廷国立里约内格罗大学的农业生态学家，他将传粉者称之为生态强化的必要组成，并专注于此。“作物的产量不仅取决于传粉者的数量，也取决于传粉者的生物多样性，”Garibaldi 说，“仅靠数百万的蜜蜂，并不能够取代野生的蜜蜂、蝴蝶和鸟类等多种生物的功能。”他指出，不同的蜜蜂可能会给不同的作物传粉，但对某些植物种类可能具有更高的传粉效率。为了保护这些风媒的助力，Garibaldi 倡议减少杀虫剂的使用，包括在农场的非农业区域内。这些地区可能包括了农场周边或是绿篱中花圃中的野生植物，它们也会吸引蜜蜂到访。作物的混合种植有着许多好处，包括能够吸引传粉者。Garibaldi 说，多年来，一直是单一作物种植的方式。这给杂草的生长提供了机会，也造成了除草剂使用的必要性，并使土壤受到侵蚀。如果一年间种植多种作物或者多季作物，就会出现更多广袤的强韧的根系，以此来强化土壤并避免由于长期单一耕作造成的营养消耗。多样性同样也可以减少杀虫剂的需求。Pretty 说，肯尼亚、乌干达和坦桑尼亚约有 18 万农民现在在种植玉米时采用推拉种植法。由于玉米本身会吸引黄蜂，所以他们在玉米地的边缘种植了一种草，这种草能够将一种常见的害虫——玉米蛀茎夜蛾（Busseola fusca）从作物中“拉”出来。农民们也会将玉米与山蚂蝗属的豆类植物混合种植，这能够丰富土壤中的氮含量，产生可以驱赶害虫的化合物并消除一种名为 Striga 的侵入性杂草。可持续性土壤管理是一个令人烦恼的问题，特别是在资源有限的环境中。Vanlauwe 指出，营养缺乏对于美国农民来说是最大的威胁之一，这也使得采取强硬派措施实现可持续性并不现实。他说：“那些说不使用化肥就能够实现非洲的农业进步的人，并没有实际经验。”但是确实有环境友好型的培育土壤的方式。Jo Smith 是英国亚伯丁大学的土壤科学家，他已经帮助非洲和亚洲的农民装备了厌氧消化器，这是能够使用微生物将动物粪便转化为沼气能源并保有营养丰富的泥土的简单体系。她说：“这就像给他们提供一个小型的肥料工厂，它能够给你提供作物能够快速利用的生物铵。”Smith 补充说，这种沼气相比于传统能源更为有益，能够减少温室气体的排放并提高生活的质量。世界农耕用地大多为小农土地。一项研究3预估，全球粮食供应中三分之一是由小于 2 公顷的小型农田产出的。这种碎片化使得引入可持续强化的实践变得非常具有挑战。“小农生产体系显然要规避风险，”Vanlauwe 说，“从一个月赚 100 美元降到一个月赚 50 美元，可能就是饥饿与温饱之间的差异。”尽管个体农业需要紧密的联系，但是想要大规模实现很难。幸运的是，小农越来越多地参与到集体活动中去，这些集体活动可以增加信息共享，减少与新型耕种策略相关的风险。八月份4，Pretty 和她的同事们报道说，过去 20 年间，世界范围内约有 800 万个这样的群体组成。Pretty 说：“也就是说，在像灌溉、森林管理、害虫管理和水源上，约有 2.4 亿人致力于相关的集约化耕作。”通过于这些团体合作，研究人员可以设计程序使之更易与社会、文化和环境状况兼容，并形成促进信息传播合作的当地信息网络。一些政府发挥更为积极的作用。比如，埃塞俄比亚政府已经致力于通过对于贫瘠土地制定“圈地”区域来进行生态修复。Smith 说：“区域用隔栏隔开，大约十年后这些土地才开始恢复。来自北京中国农业大学的农作物营养专家张福锁和他的同事们与政府合作，帮助动员全国范围内的小农实现向更基于循证、更加可持续性的耕作模式转变。这包括筛选适用于特定地区的种子品类，利用模块化技术，基于日照、水分和土壤的状况进行种植，并优化播种的时间和密度。Zhengxia Dou 是费城宾夕法尼亚大学的农业科学家，他曾与张院士的团队有过合作，他说：“我们让师生们与农民共同生活、共同工作，以此尝试改变他们的管理方式。”截止到 2015 年，这一工作已经涵盖了整个中国接近 2100 万农民，在减少了 15%左右的除草剂使用并减少了温室气体排放的同时，平均土地产值增加了超过 10%5。印度的许多农民也接受了一个名为“零预算自然耕种（ZBNF）”的国家项目。这一耕种策略包括使用土壤微生物和护盖物取代给土地提供养分的化肥。印度许多地区的农民正推行这种方法，其中包括安得拉邦接近 50 万的农民。但是一些科学家担心这一方法尚未经过测试证明。去年，德里国家农业科学学院院长 Panjab Sing 告诉 The Hindu：“我们很担心这对农民收入和粮食安全的影响。”Smith 也同意这一点。她说：“这是一种政策性转变，而不是科学性转变。”他补充说自然耕作方式“尚未经过合理的尝试”。为了评估这一技术，她和她的同事建立了 ZBNF 对土壤健康长期影响的模型。他们发现，这一方法可以显著地持续提高低产量土地的氮含量，但是对于那些本身就高产的土地几乎没有什么益处6。他们得到的结论是，想要保护全国的粮食安全，需要更有针对性地实施 ZBNF 政策。Smith 仍然对于 ZBNF 持乐观态度，这一政策已经获得了农民的支持。她说：“这一政策有许多好处，但是仍然需要更多科学性支撑。”除了国家计划之外，小农的可持续强化耕作需要由针对性的投资和努力以支持社会和经济稳定性。Vanlauwe 主张说，在撒哈拉以南的非洲地区，环境和政策条件都意味着，在可见的未来中，农民们将继续在边缘挣扎。不过，她也看到了经济流动的可实现性。“让他们贷款之后再偿还，并投资于一体化和供应链，那他们就能够避免或售卖出多余的产值，”他说，“关键在于建立激励机制和准入制度。”但是，持久的变化也需要针对作物、土壤和生态系统研究的建立具有针对性的知识。这些领域的许多专家也都在参与到国际教育与培训之中。比如，作为可持续强化合作研究的未来粮食创新实验室主任，Prasad 已经帮助多个地区协调本科生和研究生参与的农业项目，如塞内加尔、柬埔寨和孟加拉国。一般来说，这些项目一次只需要少数的学生，但是由于新冠病毒的流行形成了线上培训，带来了项目人数增加的效益。他说：“我们现在可以与 500 个，甚至 1000 个学生同时交流。”1967 年记者 Joan Didion 在她题为“Goodbye to All That”的文章中写道：很容易看到事物的兴起，但是看到它的没落却很难。这句话虽然本来描述的是她在纽约的爱情故事，但是或许也同样适用于新冠病毒。人们已经很好地了解到这次的疾病流行是如何开始的——SARS-CoV-2 病毒，可能通过食品市场的流通从野生动物传递给了人类。在一系列动物传人的疾病中，包括了 HIV/艾滋病、严重急性呼吸综合征和埃博拉，而最新的就是 Covid-19。事实上，既有的感染性疾病中，60%都是人畜共患病，而造成这些病症的病原体至少有 71%是来源于野生动物1。由于人们需要种植大量的粮食，所以造成了世界范围内野生动物栖息地的改变，这也使得人们与野生动物之间的距离空前的接近，从而更容易造成感染的传播。这场疾病的流行将会如何告终？造成怎样的影响？人们并不清楚。目前看来，还未看到这场疾病流行的结束。许多人因此受到了终生的影响——经济上、身体上、社会上和心理。世界银行预计，由于这场疾病流行造成的经济冲击，将有多达 11.5 亿人因此陷入极度贫穷（每天可支配开销不足 1.9 美元）。反过来，这也对食品安全、营养与健康造成了明显的影响。2019 年面临严重食品不安全的人数约为 13.5 亿，预计到 2020 年底，这一数据将再多 13 亿人。那些本身就已经营养不良的人的健康状况可能会进一步下降，特别是那些老、弱和边缘化人群。Covid-19 破坏了许多中低收入国家的医疗保健系统，可能会造成每个月多出约 193,000 个儿童死亡2。肥胖和非传染性疾病是 Covid-19 住院患者的显著风险因素，它们可能会造成青年人和老年人出现并发症。在低收入国家和高收入国家的少数民族群体中，肥胖和代谢紊乱同样是住院和死亡的因素。比如，在伊利诺伊斯州芝加哥市，尽管黑人仅占当地人口的 30%，但死于 Covid-19 的人中接近 70%是黑人。早期的证据表明，这场流行病正全方面地损害着食品系统的功能和效率——生产、加工、运输、烹饪和食用等过程。这也减少了食品的产能，减缓了食物的运输，并限制它们进入市场和金融/营养安全网络中。由于产业相关的利率紧缩，农民们在经济上处于弱势。政府对于人们的行动限制也阻碍了农民获得必要的物资、劳动力和设备，减缓了作物的种植和收获，并影响了牲畜的喂养。这些限制也削弱了将食物运至市场、港口甚至国外的运输过程，加剧了食物的损失——特别是像肉、奶这样的短保食品。肉制品加工工厂可用的人力资源减少，也增加了食物的损失。更多人失业、没有收入，无法实现健康饮食的人数也因此增加。许多人选择了更为便宜、保质期也更长的主食谷物和不健康的精加工食物4。这次疫情，以及防止下一次疫情的必要性，进一步为确保全球粮食供应安全、营养和公平分配提供了有力的理由。政府和企业应该首先确保制造商进行健康食物的生产，以及消费者能够买到这些食物。他们应该在流行病期间和之后投资支持食品辅助系统。美国政府必须支持联合国 100 亿美元的 Covid-19 人道主义应对计划建立，从而联合国成员国可以给那些被忽略的弱势群体提供基础服务，比如 Covid-19 的测试包、医疗设备、食物、水和疫苗等基础健康配置。截止到 9 月，该计划获得的资金还不到目标的 30%。对于应对 Covid-19、从中恢复以及预防下一次人畜共患病的出现，综合一体的卫生方法（应对人类、动物和环境卫生的交叉风险）至关重要。为了最大限度地减少病毒的存量以及携带病毒的动物与人之间的接触，必须保护野生动物栖息地，减少城市化和森林砍伐。在食品营销和全球食品贸易中，政府需要对野生动物的非法销售进行监管，作为补充，还需进行公共卫生疾病预防计划和宣传宣传。此外，还需要更强有力的监测工具来追踪食品系统中潜在的人畜共患病和食源性疾病。没有全球的共同努力，将无法确保食品系统在流行病期间和之后的有效运转。政治家们必须拥抱全球合作，具有包容性，而不是像现在这样，对新冠肺炎危机采取分裂的应对措施，包括政治两极化和地缘政治竞争。政府不应只关注本国内部。他们应该加倍把握机会，重新参与和合作应对气候变化、营养不良和环境崩溃等相互关联的挑战。第一部分：农业生产力的自然解决方案
参考文献：
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).
原文链接：https://www.nature.com/articles/d41586-020-03445-4
作者｜Michael Eisenstein
第二部分：合作预防食品系统的崩溃
参考文献：
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).
原文链接：https://www.nature.com/articles/d41586-020-03444-5
作者｜Jessica Fanzo
编译｜C。
审校｜617
编辑｜笑咲
