非洲未被充分利用作物在应对气候变化和水粮安全中的潜力：以南非为例

为解决气候变化导致的农业生产力下降、水资源短缺和农村家庭粮食不安全问题，研究人员开展了关于南非未充分利用作物(UCs)整合到粮食系统的多学科研究。通过结合社会心理学、资源基础理论(RBT)和新生态范式，研究发现UCs的采用显著改善了水贫困指数(WPI)和家庭粮食不安全访问评分(HFIAS)，其中采用UCs的家庭WPI提高了21%-26%，HFIAS降低了25%-29%。该研究为构建气候韧性农业系统提供了实证依据，对缓解南非农村地区水粮危机具有重要意义。

　　

全球粮食安全正面临前所未有的挑战。当前全球约75%的粮食供应仅依赖12种作物，其中水稻、玉米和小麦三大主粮占比超过60%。这种单一化的农业生产模式在气候变化背景下显得尤为脆弱——南非等地区正经历着气温上升、降雨模式改变和频繁干旱的威胁，导致传统作物减产达30%以上。与此同时，农村地区的水资源压力指数持续恶化，约40%的家庭面临季节性粮食短缺。这些相互关联的危机迫切需要寻找替代解决方案。

North-West University的研究团队Abiodun Olusola Omotayo等人在《Scientific Reports》发表的研究，将目光投向了非洲丰富的农业生物多样性宝库——未被充分利用作物(Underutilized Crops, UCs)。这些本土作物包括班巴拉花生(Vigna subterranea)、猴面包树果实(Strychnos spinosa)等21个物种，具有耐旱、耐贫瘠和营养丰富等特性，但在主流农业政策中长期被忽视。研究采用多学科方法，整合资源基础理论(Resource-Based Theory, RBT)和新生态范式，通过多阶段抽样调查了南非Limpopo等三个省份320户农户，运用多项内生转换回归模型(Multinomial Endogenous Switching Regression, MESR)分析UCs对水粮安全的影响机制。

研究团队采用的关键技术包括：1)基于民族植物学方法的UCs多样性调查，记录14科21种作物的使用频率(FC)；2)水贫困指数(WPI)和家庭粮食不安全访问评分(HFIAS)量化评估体系；3)控制选择偏差的内生转换回归模型(MESR)，以农业推广服务和信贷获取作为工具变量；4)资源基础理论框架下的政策影响评估。样本来自南非Limpopo、Mpumalanga和North-West三省具有代表性的农村社区。

研究结果揭示：

1. UCs多样性特征
   调查确认了21种UCs，分属14科，其中Fabaceae和Salicaceae科物种最多。按用途分为谷物(5种)、蔬菜(6种)和水果(10种)，使用频率(FC)最高的是大果卡利撒(Carissa macrocarpa, 92.8%)和木薯(Manihot esculenta, 92.5%)。值得注意的是，47%的水果类UCs为野生资源，而谷物类主要种植于家庭园地。

2. 采用决策的影响因素
   土地规模、教育水平和制度支持是UCs采用的关键驱动因素。拥有较大耕地的农户采用概率提高11.65%(p<0.05)，受过教育的户主采用可能性增加19.84%(p<0.01)。农业合作社成员获得信贷后，采用率显著提升(p<0.05)。智能手机气候信息获取使采用意愿提高10.08%。

3. 水安全改善效应
   采用UCs的家庭水贫困指数(WPI)显著提升：Limpopo省增加25.18分(21%)，Mpumalanga省31.03分(26%)，North-West省28.77分(24%)。反事实分析表明，若非采用者转换种植UCs，其WPI可额外提高7.70-9.13分，主要源于UCs的低耗水特性(比传统作物节水40%)。

4. 粮食安全影响
   UCs显著降低家庭粮食不安全(HFIAS)：采用者比非采用者得分低1.83-2.21分(p<0.01)。膳食多样性分析显示，UCs家庭平均消费7.82个食物组别，比对照组多1.5组。营养分析证实，UCs提供丰富的矿物质(如铁含量比小麦高300%)和维生素。

5. 省际差异
   Mpumalanga省采用者获得最高的WPI改善(31.03)，但Limpopo省在粮食安全方面表现最优(HFIAS降低29%)。这种差异与各省UCs类型偏好相关——谷物主导区更利于粮食安全，而水果种植区对水资源保护更显著。

研究结论指出，UCs作为"战略性农业资源"，能同时应对气候适应、水资源保护和粮食安全三重挑战。通过建立"资源-政策"协同框架，将UCs纳入国家粮食体系，可使农村家庭年粮食供给稳定性提高35%。该研究为联合国可持续发展目标(SDGs)中的零饥饿和清洁水目标提供了实施路径，建议：1)将UCs纳入气候智能型农业政策；2)建立本土种子银行；3)开发基于手机平台的UCs知识传播系统。

讨论部分强调，UCs的价值不仅在于其固有的生物韧性，更在于其能激活农村社区的传统生态知识。与依赖外部投入的转基因作物相比，UCs系统可降低生产成本60%，同时维持相当的产量水平。然而，市场偏见和政策忽视仍是主要障碍——目前南非仅2%的农业研发预算用于UCs。未来研究应关注UCs价值链构建，以及其与传统作物的轮作效益。这项研究为全球热带地区的农业转型提供了可复制的模型，特别是在气候变化敏感区域，UCs可能是保障粮食主权的最优解。