04.03 眾包種植模式如何幫助農民適應氣候變化

在埃塞俄比亞和其他發展中國家,科學家正與小規模農戶進行合作試驗,觀察哪一類種子的生長在不斷變化的環境中表現最佳。這些舉措使農民能夠在面臨氣溫上升、乾旱和更極端的天氣時做出更明智的作物選擇。在埃塞俄比亞起伏不平的高海拔草原上,農民們——他們中的大多數只耕種2到3英畝的土地——比撒哈拉以南非洲的其他地方產出更多的小麥。

眾包種植模式如何幫助農民適應氣候變化

埃塞俄比亞農民檢查小麥品種試驗結果. BIOVERSITY INTERNATIONAL

儘管埃塞俄比亞有著多樣的地形地貌和由此產生的小氣候,但是小麥圖鑑——現代品種推薦總清單——建議農民使用三種商業品種中的一種。然而在最近,在大約1000個農民的土地上,進行了一次對不同的硬粒小麥品種的盲法試驗,發現埃塞俄比亞國家基因庫中的一些農民培育的品種優於小麥圖鑑推薦的品種。其中一個品種——基因庫中識別代碼為208279——成為該國高原寒冷地區的首選。

“該分析揭示了一個驚人的結果——寒冷適應力的重要性”,該試驗的設計者雅各布·凡·艾頓(Jacob·van·Etten)說道,他是一家名為Bioversity International的農業研究機構的高級科學家。許多硬粒小麥對寒冷氣候非常敏感,但是208279(基因庫代碼),這個最初從埃塞俄比亞的奧羅米亞地區在近10000英尺的海拔採集的品種,已經在早期生長期間適應了夜間的低溫。

凡·艾頓(Van·Etten)對發展中國家的“眾包”種植模式的研究並不侷限於埃塞俄比亞。他和他的同事一共分析了12400個農民管理的試驗田,包括尼加拉瓜和印度的試驗田,分別評估了官方對大豆和小麥的品種建議。集體研究結果證實,農民——作為弱勢低收入地區的公民科學家——可以彙集他們的知識,以確定在當前氣候條件下表現最佳的品種。在尼加拉瓜和印度,眾包模式也促進了推薦品種的改良。

眾包種植“不是單純的繁殖——它正在測試現有的物種多樣性,並使種子庫的收集民主化”

這種方法使農民能夠在面臨氣溫上升、乾旱和其他極端天氣事件時做出更明智的種子選擇。並且通過加速和改進針對特定地區最適宜品種的建議,農民可以更廣泛地瞭解品種對氣候變化的反應。

“群體智慧的原則表明,沒有一個人可以知道一切。”凡·艾頓(Van·Etten)說道。“我們表明在低成本和大範圍內幫助農民是具有可行性的。”

沃爾特·德·博夫(Walter de Boef )是一位全球種子系統的顧問,他與一家來自德國的作物信託公司合作,負責管理國際種子的存儲。他說“眾包種植不是單純的繁殖——它正在測試現有的物種多樣性,並使種子庫的收集民主化。”“無論是商業品種還是傳統品種,在農民的土地上增加多樣性都是‘恢復力的一個重要特徵’”,德·博夫(de·Boef)說道,“特別是考慮到育種規模永遠無法與小氣候生態位的數量相匹配。”

眾包種植模式如何幫助農民適應氣候變化

硬粒小麥品種在埃塞俄比亞阿姆哈拉地區的試驗田中生長。數千名農民參加了該項目,測試了不同氣候條件下不同小麥鏈的表現。BIOVERSITY INTERNATIONAL

私人種子公司、公共植物育種者和比爾和梅林達·蓋茨基金會等慈善機構正越來越多地將注意力轉向氣候適應。蓋茨基金會投入了數百萬美元用於培育能夠抵抗炎熱、乾旱或疾病的改良品種,而Bioversity International的種子需求計劃則側重於利用作物多樣性來適應氣候變化。

供人分享的農民試驗和眾包農民的成果都不是什麼新想法。可以說,這種方法的最早版本有助於在美國啟動農業。在19世紀早期,美國郵政局不僅僅只是送信。它還實施了一項向農民發送超過100萬包種子的計劃。種植者可以測試哪些種子表現最好,從南方潮溼的富含鐵的土壤到中西部的黑土。大規模的種子分配計劃是一個巨大的成功——美國農業通過向農民提供足夠的作物多樣性並進行他們自己的試驗而蓬勃發展。卡里·福勒(Cary Fowler)是作物信託公司的前執行董事和挪威斯瓦爾巴全球種子庫,他認為需要做出同樣大膽的嘗試來幫助發展中國家15億人在小農場謀生。

大型種子公司經常與數千名農民一起對最新的高科技大豆品種進行田間試驗。但正如凡·艾頓(Van·Etten)所指出的,“我們的方法適用於基礎設施有限、資源較少、技能較弱的地方。”通過詢問農民三個品種中哪一個表現最好和最差,科學家簡化了收集到的數據,然後將其與氣候數據和其他統計數據(如土壤水分)結合起來。“我們組織所有雜亂的數據,從混亂中得到有價值的信息,”凡·艾頓(Van·Etten)說道。

埃塞俄比亞主要的小麥種植區位於南部和中部的高原。幾年前,凡·艾頓(Van·Etten)在 Bioversity International的同事卡洛·法達(Carlo·Fadda)從國家基因庫中篩選出400種不同基因的品種來觀察它們的表現。當農民評估400個品種時,沒有一個更具商業價值的品種在前10名。

在尼加拉瓜,官方的品種建議未能確定足夠耐熱的作物

在一年前,凡·艾頓(Van·Etten)的試驗從法達的研究中選取了前20個品種,並且隨機分配數千名農民對其中三個未命名的種子品種進行評估。農民們將他們的種子從最好到最差進行排列,農民可以通過農場走訪、社區會議或者手機上傳數據,然後將其結果和氣候、土壤分析相結合。雖然建立農民信任需要時間,凡·艾頓(Van·Etten)說大多數農民都渴望參與。“每個人都感受到了這個過程的所有權,”他說道。“他們是創新者和實驗者。”

在凡·艾頓(Van·Etten)的試驗進行中,加雷思·博爾曼(Gareth·Borman),一位來自瓦赫寧根發展創新中心的種子系統顧問,注意到並採用了這種方法。博爾曼(Borman)的團隊致力於增加作物品種的可用性和運用。例如,提格雷地區的高粱種植戶一直在為收成不佳而苦苦掙扎,因為他們主要依靠祖先傳下來的種子。

博爾曼(Borman)的研究小組給九個農民六種不同的高粱品種,在他們的農場上進行試驗。一旦確定了優良的品種,這些種子就會分享給其他農民,並繁殖交換。“這是一種向農業系統注入新的多樣性的簡單方法。”博爾曼(Borman)說道。

眾包種植模式如何幫助農民適應氣候變化

志願者為埃塞俄比亞北部一個社區種子庫的種子儲存罐貼上標籤。

自2016年以來,博爾曼(Borman)及其同事的努力為埃塞俄比亞大約340萬農民增加了優質種子的供應和使用。2017年作物和品種多樣性增加了16%,2018年增加了8.5%。

凡·艾頓(Van·Etten)的研究表明,具有氣候適應性的品種需求非常迫切。在尼加拉瓜,熱壓力已經打亂了大豆品種的表現。眾包顯示,官方的建議未能確定足夠耐熱的品種,當地的大豆品種優於官方建議的品種。

據聯合國稱,氣候變化已經對全球農業產生了負面影響,導致飢餓加劇。聯合國糧食及農業組織的一份報告稱,連續三年,2017年營養不良人口增加至8.21億人,部分原因是氣候變化和極端天氣,該報告還呼籲開發適應氣候變化的新作物品種。

然而,世界上大多數自給自足的農民種植重要的農作物,如特夫(一種穀物)或豇豆,它們很少受到種植者的關注(如果有的話)。即使是像小麥這樣的主要作物,也沒有被培育成能夠為世界各地生產適應氣候變化的種子。

西雅圖州蓋茨基金會的植物育種專家加里·阿特林(Gary Atlin)說道:“我們為適應氣候變化而採取的措施不是很性感。”他表示在發展中國家,尤其是對於撒哈拉以南的非洲農民適應氣候變化的基本要求是市場、商業化以及通過增加化肥使用和灌溉強化的種植體系間的聯繫。農民還需要為當前的氣候培育出穩定的新品種。“氣候適應作物種子將通過穩定、漸進的改良來實現。”阿特林說道。

一項研究發現,大公司改良的種子只佔世界小農戶的10%

阿特林(Atlin)表示:“如果‘作物育種家’做得足夠好,面對當前氣候變化,我們的糧食產量可以增加2%。”為了簡單地站在相同的立場,他補充道,這需要基因組和植物評估技術的突破來加快這一進程。

阿特林(Atlin)說:“我們需要一個快速且反饋迅速的作物改良系統來實時開發新品種。”它存在於許多地區,包括北美、西歐和中國,但在撒哈拉以南非洲和南亞需要更多這樣的開發項目。為此,蓋茨基金會向國際農業研究磋商組織(CGIAR)以及發展中國家的政府項目提供補助,以支持對木薯、豆類以及小麥和水稻等作物的系統化育種。

一項關於世界主要種子公司援助小農戶的2019獲得種子指數(access to seed s index)發現,主要種子公司的“改良”種子僅佔世界小型農戶的10%。在當地的種子育種和生產中,種子產業投資僅限於肯尼亞和坦桑尼亞等少數國家。

眾包種植模式如何幫助農民適應氣候變化

埃塞俄比亞農民聚集在一起討論20種不同硬粒小麥品種的試驗BIOVERSITY INTERNATIONAL/C.FADDA

種子基金會執行主任伊多·維哈根(Ido Verhagen)樂觀地認為在未來幾十年裡,所有的農民都能獲得合適的種子——這個巨大飛躍僅僅只是今天考慮的十分之一。例如,南亞和東南亞的許多國家都有強有力的私人認證種子生產和分銷計劃,維哈根(Verhagen)說道:“問題在於研究機構或有育種計劃的公司是否會生產出高質量的種子,適應種植當地種子的農民是否願意購買。”

農民是出了名的挑剔。這對於他們來說,避開新品種和改良品種屢見不鮮,如果沒有他們想要的品質的話——例如,高杆養牛或容易脫粒。但近年來,農業界對氣候適應性種子的興趣急劇上升。2013年首次公佈種子獲取指數時,農民們表示獲取現代作物品種並不是一個優先事項。“到了2016年情況發生了變化,群體開始傾向於說他們需要更多的現代植物育種途徑——所有這些都是因為氣候變化。”維哈根(Verhagen)補充道。

根據凡·艾頓(Van·Etten)的研究表明,如果直到現代,氣候適應的品種能夠惠及最偏遠的農民手中,現有的作物多樣性(也許被忽視了)就能降低風險。凡·艾頓(Van·Etten)說道:“我們的研究顯示了公民科學在幫助農民適應氣候變化方面的巨大潛力”。


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