综述:埃塞俄比亚气候智能型农业 “成绩单”:解锁增产、抗灾与减排的奥秘

【字体: 时间:2025年02月24日 来源:Heliyon 3.4

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  为解决埃塞俄比亚 CSA practices 影响评估不全面的问题,国际生物多样性联盟和国际热带农业中心(CIAT)的研究人员开展相关研究,发现其对生产力、适应和减排影响各异。该研究能指导 CSA 策略实施,推荐科研读者阅读。

  
在埃塞俄比亚,农业可是经济的 “顶梁柱”,它贡献了 36% 的国内生产总值,还为 66% 的人提供了工作岗位。然而,气候变化却成了农业发展路上的 “拦路虎”。平均气温升高、降水模式改变、极端天气越来越频繁,像洪水、干旱说来就来,连种植时间都跟着变了样。这一系列变化严重影响了粮食安全的各个方面,从粮食的供应、人们获取粮食的途径,到粮食的利用和供应稳定性,全都受到了威胁。

为了应对气候变化带来的挑战,气候智能型农业(CSA) practices 应运而生。这可不是一种单一的农业技术,而是一种全面的农业发展思路,它能提高农业生产力,增强农业系统对气候变化的适应能力,还能减少温室气体排放。在埃塞俄比亚,各种各样的 CSA practices 在不同的农业生态区进行了试验。不过,这些做法对生产力、适应能力和减排的综合影响到底如何,一直没有一个全面的评估。不同地区的土壤类型、地形、降雨模式和社会经济条件都不一样,导致 CSA practices 的效果也大不相同。有些做法在提高生产力方面效果显著,但在减排上却作用有限,它们之间的相互关系和潜在的权衡取舍也不太清楚。

为了搞清楚这些问题,来自国际生物多样性联盟和国际热带农业中心(CIAT)等机构的研究人员展开了深入研究。他们的研究成果发表在《Heliyon》期刊上,论文题目是 “Evaluating the effects of Climate Smart Agricultural (CSA) practices on productivity, adaptation, and mitigation indicators in Ethiopia: A meta-analysis approach”。通过这项研究,他们发现不同的 CSA practices 对各项指标的影响各不相同,还明确了一些在不同方面效果突出的 CSA practices,这对指导埃塞俄比亚农业发展意义重大。

研究人员采用了文献回顾和荟萃分析(meta-analysis)的方法。他们先通过电子和纸质文献来源,收集了 1985 年到 2022 年埃塞俄比亚各种 CSA practices 的相关数据。在 Scopus 和 Web of Science 等数据库中,用一系列关键词进行搜索,像 “水利用效率”“土壤保护” 等。一开始找到了 1865 条记录,但大部分都不符合要求,最后筛选出 220 篇能用于荟萃分析的文献。然后,研究人员用这些数据创建了数据库,把关键变量都记录下来。最后,利用 R 统计软件进行荟萃分析,计算出不同 CSA practices 的效应大小(effect size),以此来评估它们对各项指标的影响。

研究结果


  1. 埃塞俄比亚 CSA practices 的特点
    • 研究数量的时间分布:从 1986 年到 2022 年,关于 CSA practices 的研究数量每年都不一样。2006 年达到了一个高峰,早期研究数量较少,1998 年到 2018 年研究数量最多。这是因为 1984 年干旱之后,埃塞俄比亚开始实施 CSA,相关研究也就慢慢多了起来。
    • 研究在不同农业生态区的分布:大部分研究集中在 Dry Weyna Dega、 Moist Weyna Dega 等几个农业生态区。物理 CSA practices、农业水资源管理实践和综合土壤肥力管理实践是研究最多的几类 CSA practices。
    • 不同 CSA practices 的研究比例:在众多研究的 CSA practices 中,graded Fanya juu bund 占比最高,达到 26%,像 minimum tillage 和 tied ridge 等也有一定比例的研究。
    • 研究关注的 CSA 支柱:deficit irrigation、动物饲料管理和综合土壤肥力管理(有机 + 无机肥料)这些 CSA practices 涉及的 CSA 支柱数量最多。不过,只有少数研究同时关注了生产力、适应能力和减排这三个支柱。
    • CSA practices 在不同农业生态区的研究比例:在埃塞俄比亚的各个农业生态区中,Moist Weyna Dega 生态区对 CSA practices 的研究占比最高,而 Moist Kolla 和 Moist High Dega 生态区的研究占比最低。

  2. CSA practices 对生产力、适应能力和减排的影响
    • 对生产力的影响
      • 产量方面:大多数 CSA practices 对作物产量有积极影响。比如动物饲料管理(ES = 1.014)、堆肥(ES = 1.34)、作物残茬覆盖(1.85)、滴灌(ES = 2.14)、耐旱作物(ES = 3.67)和杂草管理(ES = 1.45)等,效果显著。但 stone bunds 和 deficit irrigation 却出现了负效应。像堆肥能改善土壤肥力,作物残茬覆盖能保持土壤水分、减少侵蚀,都有助于提高产量。滴灌在半干旱地区能提高用水效率、增加产量,耐旱作物在缺水地区优势明显。不过,stone bunds 和 deficit irrigation 的效果在不同研究中不太一致,这和当地的条件关系很大。
      • 收入方面:堆肥、农家肥、间作和综合肥料应用等对农户收入有正向影响,但滴灌却出现了负效应(ES = -0.74)。这是因为滴灌设备成本太高,对于小农户来说,前期投入和维护成本难以承受,虽然能节水增产,但收入却不增反降。

    • 对适应能力的影响
      • 径流方面:大部分 CSA practices 能减少径流。像作物残茬覆盖(SE = -1.13)、封禁(ES = -0.89)、综合水资源管理(IWM,-0.97)等效果显著。封禁能恢复植被,减少径流;stone bunds 搭配 trenches 以及 level soil bunds 都能有效控制径流,这些措施在埃塞俄比亚的很多地区都被证明是有效的。
      • 土壤流失方面:所有 CSA practices 都能减少土壤侵蚀。作物残茬覆盖(ES = -2.94)、土壤堤(ES = 1.12)、草带(-0.99)等效果突出。这些做法有的能增加水分入渗,有的能减少坡面长度,有的能稳定土壤,从不同方面起到了控制土壤侵蚀的作用。
      • 灌溉用水和水分生产率方面:deficit 和滴灌在节约灌溉用水和提高水分生产率方面效果显著。滴灌的水分生产率比 deficit 灌溉高很多,但由于灌溉水量减少,产量会受到一定影响,这就体现了在生产力和节水之间存在权衡取舍。在埃塞俄比亚的一些地区,滴灌能节省大量用水,同时提高水分生产率,但产量会有所下降。

    • 对减缓气候变化的影响
      • 土壤有机质方面:很多 CSA practices 能增加土壤有机质含量。动物饲料管理(ES = 1.37)、农家肥(ES = 1.38)、综合肥料使用(ES = 1.74)等效果明显。农家肥能增加土壤有机质,综合养分管理能改善土壤健康,不同的 CSA practices 通过不同方式促进了土壤有机质的积累。
      • 土壤碳储量方面:除了 graded Fanya juu,大多数 CSA practices 对土壤碳储量有积极影响。封禁(ES = 1.56)、stone bund(ES = 2.26)和 minimum tillage(ES = 2.26)效果突出。stone bunds 能减少侵蚀、增加水分保持,有利于有机碳积累;封禁能恢复植被,提高土壤碳储存能力;minimum tillage 能减少土壤扰动,保护有机物质。


  3. CSA practices 在三个支柱上的相对影响
    • 土地和土壤管理实践的影响:除了土壤堤,其他 CSA practices 对作物产量都有积极影响,还能减少土壤流失和径流,增加土壤有机质积累。但土壤堤的效果不太稳定,这和它的设计、维护以及当地环境有关。
    • 水资源管理实践的影响:滴灌在提高产量和水分生产率方面效果显著,但设备成本高,导致小农户的净收入不理想。deficit 灌溉能提高水分生产率,但会降低产量,在节水和增产之间存在矛盾。不过,它们都能节约灌溉用水,合理管理节约下来的水,有望提高生产力。


研究结论和讨论


通过对 220 篇文献的荟萃分析,研究人员发现不同的 CSA practices 在提高生产力、增强适应能力和减缓气候变化方面效果各异。大多数 CSA practices 能显著提高作物产量,但 stone bunds 和 deficit irrigation 对生产力有负面影响。在适应能力方面,CSA practices 能有效减少径流和土壤侵蚀,节水技术虽然用水效率高,但存在生产力权衡。在减排方面,很多 CSA practices 能增加土壤有机质和碳储量,但 graded Fanya juu 效果不明显。

这些结果表明,CSA practices 的效果依赖于具体的环境条件,在埃塞俄比亚不同的农业生态系统中,需要制定有针对性的策略,才能充分发挥它们的优势。比如,为了让小农户从滴灌中受益,可以出台激励机制,像提供免税的灌溉设备,或者实行合理的水价政策,鼓励他们采用滴灌技术。这项研究为埃塞俄比亚农业发展提供了重要参考,有助于推动该国农业向更可持续的方向发展,在应对气候变化的同时,保障粮食安全,促进农业经济增长 。

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