气候变化

简介

  • 农业与气候变化相互影响;
  • 与气候变化有关的干旱、洪水和气温上升正加剧影响马铃薯和甘薯的生产;
  • 马铃薯和甘薯相对耐寒,并且能快速生长,这使得它们能在气候智能型农业中发挥关键作用;
  • 新技术可以用来开发气候智能型品种,这些品种具有快速成熟和抗多种病虫害的特点,并且耐高温、干旱或土壤盐碱化,以在极端气候条件下为人类提供更多的营养,为农户提高收入;
  • 国际马铃薯中心(CIP)还开创了新的农艺技术,以提高优质种植材料的产量;
  • CIP力求能加快培育和采用气候智能型的新品种和农艺技术;
  • 重点包括:
  1. 农业生物多样性的保护和利用以及遗传资源的评估。
  2. 快速繁殖技术以及需求驱动的育种所需的工具和培训。
  3. 加强包容性和公平的种子系统发展。
  4. 在消费者和农户中推广气候智能型品种。
  5. 为农户提供优质的种植材料,并提供气候智能型耕作方法的培训;
  6. 改善对农民,特别是妇女和其他弱势群体的培训方式和种植技术。

 

概述

农业对人类生计和粮食安全至关重要。它容易受到气候变化的影响,但也是温室气体的主要来源。预计到2050年,人类对粮食的需求将增加大约60%。同时,环境温度每升高1℃,作物产量将会下降约5%。气候变暖过程能够影响到粮食生产中的方方面面,包括土壤盐碱化、高温干旱、导致作物生长季节中断甚至导致一些极端天气事件,而且也会影响植物病虫害的发生率、发生强度以及发生面积。在2005-2015年间,极端天气事件对发展中国家的农业生产造成了至少960亿美元的损失。如果不采取行动,那么到2060年马铃薯产量将会下降32%。

马铃薯和甘薯作为全球第三大以及第六大的粮食作物,育种家们正利用它们的性状来培育适应气候变化的品种。甘薯可以很好的应对粮食安全问题。与大多数主粮作物相比,甘薯具有更强的耐热性,对降水量要求不高,而且一些耐旱品种能在其他作物枯萎甚至死亡的环境下生产。早熟品种的甘薯往往在四个月内就可以收获,而在食物短缺的情况下,其叶子在种植后两个月后便可食用。甘薯也有助于减少维生素A缺乏病,该病常见于营养不良的五岁以下儿童以及营养不良的育龄妇女。同时,甘薯也是一种健康、廉价的动物饲料来源。

在世界上有超过10亿人以马铃薯为食,其中约三分之一的马铃薯是由小农户生产的。早熟品种的马铃薯在种植三个月后便可收获,可作为谷物未成熟时的粮食来源。正是如此,马铃薯可以作为谷物休耕期的作物进行种植,从而减轻对稀缺土地和水资源的压力,并有助于农业食品系统的可持续集约化和多样化。

 

构成要素

气候智慧型品种

目前,CIP已经培育出了几十个气候智能型的马铃薯和甘薯品种,这些品种正在帮助农民应对日益频繁的极端天气。其他品种也正处于预发布阶段。2011年和2018年,CIP及其合作伙伴获得了世界上第一批马铃薯和甘薯的参考基因组,这使得科学家能够更准确地培育适应气候的品种。

 

成功案例

气候智慧型马铃薯品种

CIP在秘鲁沿海的沙漠对耐旱和耐热的马铃薯品种Tacna和Unica进行了评估,然后这两个品种被引种至中国,并于2006年和2011年分别成为国家品种。它们能够在盐碱地中生长,与大多数马铃薯品种相比,其需水量很少,使得马铃薯在粮食生产越来越困难的地区或者季节种植成为可能。2015年,这两个品种在中国的种植面积共计25万公顷。除此之外,在肯尼亚的干旱地区农民选择种植Unica。在塔吉克斯坦低地地区,由于气温太高,无法种植小麦,当地也选择种植Unica。

 

快速繁殖

面对日益严重的气候变化问题,科学家们利用先进分子生物学手段并综合不同环境下进行的田间试验,加快了育种以及选择潜在气候适应性品种的进程。这些育种手段正在加速获得遗传增益。一项甘薯杂交育种计划表明,遗传增益获得所需的时间可以减少七倍。在不到10年的时间里,分子生物学的应用促进了抗晚疫病马铃薯品种的培育,而在过去如果利用常规手段进行相关品种的培育至少需要40年。

 

遗传资源的就地保护和利用

CIP与秘鲁高原的相关团体合作,在田间保护该地区的马铃薯农业生物多样性,并定期将受CIP基因库保护的无病的当地马铃薯品种送回原产地。一项新的研究正在探索气候变化、农业生物多样性以及土著人的健康与饮食之间的关系,以确定在不断变化的气候环境下提高农业活力的前景。

 

气候智慧型种子系统

获得品种改良的优质马铃薯或甘薯种植材料,既能提高收成,又能加强农户对极端天气的适应能力。气候智慧型种子系统的开发和运作有利于向农民推广强环境适应性的品种。与研究机构、公共部门以及私人部门的伙伴的合作扩大了生产马铃薯和甘薯种子的尖端技术的使用范围,包括沙培技术、雾培技术以及根尖扦插技术。然而,非洲和亚洲对优质种植材料的需求还存在着巨大的缺口。

 

成功案例

在马拉维的旱灾中生存

2016年一场灾难性的旱灾导致650万马拉维人依赖粮食援助,包括Loveness Kalira和她的家人在内的30余万户家庭收到了气候智慧型的甘薯种植材料。次年,尽管另一场旱灾导致了她们玉米的绝收,但是她们的甘薯并没有受到影响。依靠出售多余的甘薯,Kalira一家能买起足够的玉米,而且她们家四个孩子的学费也有了着落。

 

加强农艺方法

科学家们开发并传播了改进的农艺技术和方法,以帮助农民应对长期干旱或病虫害增加等挑战。这里举一个例子,三S技术(Store Sweetpotatoes in Sand,即在干旱的月份农民将甘薯储存在沙子里,待到雨季时,利用这些甘薯产生的藤蔓进行种植)。该方法使农民能够及时生产出足够的甘薯藤,以便农户提前种植,这也意味着他们可以在粮食稀缺和市场价格高涨的时候提前收获。

 

气候模型工具

CIP工具支持策略决定、优先级的确定以及温室气体排放缓解战略的部署。这些工具利用卫星数据生成可靠的长期气候序列,这其中包括生成模拟气候变化对农业影响所需的降雨量和温度数据的算法。这些工具提高了作物模型、产量预测、表型分析和决策支持系统的精确度。CIP作物管理和生态模型也改善了对害虫数量变化的监测以及晚疫病管理方案的评估。

 

参与式的品种开发和选择

CIP的多学科小组确定了目标人群中男女对品种的需求和偏好,并与育种家合作,使得气候智慧型品种包含相应特性。并通过积极征求农民对所需作物品种的意见,我们可以提高这些品种被广泛接受的可能性。

 

成功案例:

耐热早熟品种的马铃薯广受印度农民好评

马铃薯是印度主要的冬季作物。由CIP在2018年培育的品种Kufri Lima,成熟期只有90天,而且可以种植在种类较单一的农业生态环境中,而且能以轮作的形式种植在两茬谷类作物之间。这样一来,农民变可以提高整体的粮食产量,弥补因气候变化而造成的水稻和小麦产量损失。虽然马铃薯病毒病的发生会因气候变暖而加重,但是Kufri Lima对最重要的马铃薯病毒具有抗性,正是如此农民能够使用自留种进行来年的播种,不需要每年额外购买商业种薯。

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