综述：如何提高欧洲草地对净粮食安全的贡献？

《Grass and Forage Science》：What Can We Do to Improve the Contribution of European Grassland to Net Food Security?

本文系统阐述了草地农业在保障全球粮食安全中的独特价值，指出草地反刍动物系统能将人类不可食用的牧草高效转化为优质动物蛋白，净蛋白质效率（NPE）可达2.5-4.0，远高于舍饲系统（≤1.0）。文章强调了通过优化草地管理（如混播豆科植物、精准放牧）、应对生物能源竞争、以及发挥草地在碳储存（SOC）、水源保护、生物多样性等方面的生态系统服务，可实现粮食生产与环境可持续的双赢。

　　

1 引言

全球人口持续增长，对食物和动物蛋白的需求日益增加。在欧洲，由于生物能源生产和城市化导致耕地面积减少，同时农业部门为达到欧洲绿色协议的环境目标而减少投入，这将带来食品成本上升、粮食供应减少等后果。草地在全球陆地面积中占很大比例（30%-40%），其生产系统通过反刍动物将人类不可食用的牧草转化为优质食品，对全球粮食安全具有重要作用。尤其在不适于作物生产的边际地区，草地生产通常更高产，作物歉收风险更低。此外，草地还提供多种生态系统服务，如支持动植物多样性、水资源管理、碳储存和固存等。提高草地对净粮食安全的贡献面临挑战，需要结合可持续管理实践，在生产饲料的同时最小化对生态系统和环境的负面影响。

2 从草地生产人类可食用蛋白

反刍动物凭借其复杂的瘤胃消化系统，能高效地将低营养价值饲草转化为富含蛋白质的食品，利用不适宜种植粮食作物的土地生产食物。然而，近年来许多地区的反刍动物生产系统越来越依赖耕地生产的饲料作物，导致食物-饲料竞争。衡量动物蛋白生产效率的指标包括饲料转化率（FCR）、总蛋白质效率、净蛋白质效率（NPE）和可食用蛋白转化率（EPCR）等。草地反刍动物生产系统在将饲料蛋白转化为食物蛋白方面表现优异，例如，法国草地奶牛生产的净蛋白质效率高达2.57，爱尔兰甚至达到4.0。乳制品和肉类是食物能量、氨基酸、脂肪酸以及其他对人体健康关键营养素的重要来源。动物蛋白通常比植物蛋白具有更高的营养价值，体现在其消化率和氨基酸组成，尤其是必需氨基酸方面。可消化必需氨基酸评分（DIAAS）是衡量蛋白质质量的指标，奥地利奶业系统的DIAAS可达饲料输入中潜在人类可食用蛋白含量的1.87倍，爱尔兰奶业和肉牛系统分别高达4.55和3.45倍。此外，草地饲养的乳肉产品其脂肪酸组成通常更健康，富含Omega-3和共轭亚油酸。

3 草地的竞争

除了城市化和林业，生物能源生产是草地的另一大竞争者。随着各国从化石燃料向绿色可再生能源过渡，生物能源生产与饲料和食物争夺生物质资源。欧盟当前目标是到2030年实现42.5%的可再生能源，其中生物能源是主要来源。在欧洲部分地区，生物质直接用于生物能源、饲料和食物的竞争已经出现，例如，一些地区将适合动物饲料的生物精炼厂浆液转向厌氧消化生产生物燃料。绿色生物精炼技术或许能提供一种兼顾能源生产和反刍动物饲料的方案，从而减少能源生产的影响。虽然直接以牧草为原料的食品开发在欧洲受《新食品法规》限制，但利用牧草蛋白或纤维成分作为人类食品成分的实验已在开展，牧草提取蛋白替代牲畜日粮中人类可食用成分，可能在未来成为现实。

4 提高草地的食物生产能力

可持续草地管理意味着在不同地区有不同的实践，但其核心是为反刍动物生产系统提供低成本饲草。将草地引入耕作系统作为轮作的一部分，形成作物-牲畜综合系统，有利于改善养分循环，减少农业对环境的影响。草地通过维持土壤碳储量、贡献土壤有机质、提高养分效率、豆科植物固氮等，在维持作物生产方面发挥重要作用。选择适宜的草种，例如利用牧草利润指数（Pasture Profit Index）等工具筛选高产、高营养价值的品种，能优化草地生产。在草地中引入豆科植物（如红三叶草、白三叶草）能通过生物固氮减少无机氮肥施用量，同时维持或提高牧草产量和营养价值，并常能增加动物生产。混播草地（包含禾草、豆科和杂类草）的作用存在争议，其益处可能很大程度上取决于豆科组分，且某些组分在放牧下的持久性有限。实施良好的放牧管理，如根据载畜量、饲料需求、牧草生长率等因素制定放牧计划，采用轮牧、条牧等方式，能促进高质量牧草的有效利用。通过决策支持工具量化草地生产能力，有助于农民制定适当的载畜率和管理策略。调整日粮中青贮饲料与精料的比例可以影响奶产量，替代率（随精料添加水平增加而增加）是重要概念。从净食物生产的角度看，只要有足够的激励措施，降低奶牛日粮中人类可食用成分的比例有很大空间。

5 草地农业的机遇

草地生产系统在贡献净粮食安全的同时，也能应对农业面临的环境可持续性和生物多样性挑战。回收利用农场有机肥（如通过放牧牲畜排泄或粪肥还田）可以减少对草地生产无机肥的需求。采用减少氮挥发损失的施肥方法和时间，使用低排放肥料（如用尿素替代硝酸铵钙），都能降低氨排放。引入豆科植物可将集约放牧系统的无机氮肥施用量从250公斤N/公顷以上降至150公斤N/公顷以下。混播草地中的车前草可能降低尿液氮含量，从而减少硝酸盐淋失。技术和决策支持工具（如GPS、遥感）的发展为未来减少无机氮肥使用提供了更多可能。反刍动物肠道甲烷排放是关注点，但在草地系统中，甲烷来源于生物循环，其分解产生的CO₂可通过光合作用被草地固定。提高所消耗牧草的营养价值、选育适应草基系统的牲畜，有助于减少单位产品甲烷排放。混播豆科草地能通过减少无机氮肥输入降低氧化亚氮排放。草地在增加碳固存（或维持已有高水平土壤有机碳（SOC）储量）方面扮演重要角色。改善草地管理（如放牧实践、施肥、引入豆科植物）和将作物用地转为草地都能增加土壤碳储量。草地作为天然海绵，能在强降雨事件中吸收水分，减少和减缓地表径流，从而减轻下游洪水风险。其广泛的根系有助于水分下渗，草地覆盖减少了洪水事件期间土壤侵蚀的机会。草地农场内的多种生境（如矮草和高草区、树篱、林地、河岸带等）为多种动植物提供了栖息地，有助于应对生物多样性危机。

6 结论

随着全球人口持续增长以及对人类可食用蛋白需求的增加，草地在全球净粮食安全中扮演着独特角色，它为乳肉生产提供了低成本、人类不可食用的饲料来源。草地反刍动物生产系统具有高净蛋白质效率（NPE），并提供具有高可消化必需氨基酸评分（DIAAS）的食品。通过优化管理以最大化反刍动物生产系统的饲草生产和营养价值，草地在贡献净粮食安全的同时，还能提供广泛的生态系统服务，应对环境可持续性和生物多样性挑战。