科學通報 | 為什么作物多樣性關系到我們的餐桌?

在我們的日常飲食中, 從米飯、面條, 到蔬菜、食用油、豆制品, 都依賴于不同作物的穩定生產. 然而, 看似豐富的食物背后, 其實隱藏著一個影響糧食安全的關鍵因素——作物多樣性. 它不僅描述“種了多少種作物”, 也反映一個國家是否過度依賴少數幾種作物, 或是否保持較為均衡的作物結構.

作物多樣性不僅關系到餐桌的豐富程度, 更是提高農業韌性的關鍵 [ 1 , 2 ] . 如果一個國家主要依賴少數幾種作物, 一次干旱、洪水或病蟲害就可能造成同步減產; 而多樣化的作物體系可以像“分散風險的投資組合”一樣, 在極端事件來臨時保持整體產量更穩定.

然而, 谷保靜團隊的最新研究顯示 [3] , 全球作物多樣性的長期變化并不像表面看起來那樣樂觀. 研究基于1961~2020年211個國家或地區、161種作物的數據發現: 雖然全球平均作物多樣性有所提升, 但這種提升并不均衡. 一方面, 大約三分之一的國家在過去60年中出現了明顯下降; 另一方面, 近一半國家的作物分布越來越集中, 意味著農業體系更依賴少數幾種主導作物, 其余作物的種植面積持續萎縮.

更值得注意的是, 這種差異擴大的主要原因不是氣候或地理, 而是社會經濟變化. 研究表明, 在8個主要驅動因素中, 農場規模是影響作物多樣性最關鍵的因素( 圖 1 和 2 ). 過去60年間, 全球范圍內農場規模不斷擴大, 這一過程與作物多樣性的下降呈持續、強烈的負相關關系. 研究估算, 農場規模擴大導致作物多樣性每年減少約4%~8%——換句話說, 十余年就可能損失近一半的多樣性潛力. 其機制也較為直觀: 大規模經營往往需要機械化、標準化生產, 更傾向于種植玉米、大豆、小麥等經濟效益最高的少數大宗作物, 而不是保持多樣化結構 [ 4 , 5 ] . 類似趨勢在美國、巴西、阿根廷等以大型農場為主的國家尤為明顯. 過去幾十年里, 巴西通過機械化、土地整合和大規模投資, 迅速成為全球最大的大豆、玉米和甘蔗生產國之一. 這一模式帶來了高產和可觀的經濟效益, 但也顯著降低了作物多樣性. 大量原本用于種植豆類、木薯、小雜糧、園藝作物的小農地塊被整合為大規模單一種植區, 其他作物的面積在區域內迅速萎縮.

圖 1

社會經濟因素對作物多樣性的相對影響. (a) 五種社會經濟因素的相對效應. (b, c) 7種因素對 H? 指數和 J 指數的敏感性. H? 指數為香農多樣性指數, J 指數為皮魯均勻度指數

圖 2

基于結構方程模型(structural equation model, SEM)揭示五個關鍵社會經濟因素影響作物多樣性的路徑. 作物多樣性在該模型中由 H? 指數表示. 線條旁數字為標準化路徑系數(表示影響強弱). 紅色表示正相關, 藍色表示負相關, 線條越粗關系越強. 顯著性符號, *** P <0.01

那么, 未來的發展會走向哪里? 研究團隊進一步基于“聯合國共享社會經濟路徑(shared socioeconomic pathways, SSPs)”情景預測了全球作物多樣性的長期變化. 需要解釋的是, SSPs是一套關于未來不同社會經濟發展路線的情景假設, 如高增長路徑(shared socioeconomic pathway 5, SSP5)或可持續路徑(shared socioeconomic pathway 1, SSP1). 結果顯示: 無論哪種情景, 全球農場規模都將繼續擴大. 如果不采取額外措施, 到2050年, 全球作物多樣性將比2020年再下降近十分之一. 在快速增長的SSP5情景中, 作物多樣性甚至可能回到20世紀70年代的水平.

但研究也傳遞了積極信息: 這一趨勢并非不可逆. 模型模擬顯示, 如果各國能夠將農場規模控制在接近2020年的水平, 到2050年全球作物多樣性將得到明顯提升, 并顯著縮小國家之間的差距. 這意味著, 通過政策調整, 我們仍能為未來構建更加多樣、穩定的農業系統.

不同國家需要采取因地制宜的策略. 對于中國、東南亞及許多非洲國家等小農占主導的地區, 適度規模化仍是提高產量和效率的重要方向, 但必須避免走向“越大越單一”的極端. 通過合作社、土地流轉和農技推廣等方式, 可以在提高產能的同時保持作物多樣性. 而對于美國、澳大利亞、巴西等大型農場國家來說, 與其縮小規模, 更現實的辦法是通過輪作、覆蓋作物和農林復合系統等措施, 在既有規模框架內提升多樣性.

作物多樣性不僅關乎農業生產效率, 還與多個聯合國可持續發展目標(如“零饑餓”“減少不平等”“負責任的消費與生產”)密切相關. 對于公眾而言, 作物多樣性直接決定我們能否持續獲得安全、穩定、豐富的食品供應, 也關系到未來食品價格是否波動、選擇是否減少.

總之一句話: 作物多樣性是糧食安全的“隱形保障”. 它關系到我們能否在未來繼續吃到安全、穩定、豐富的食物. 通過科學的農業管理, 尤其是合理控制農場規模, 我們不僅能守護農田的生態平衡, 更能守護全人類的“飯碗”.

參考文獻

[1] Renard D, Tilman D. National food production stabilized by crop diversity . Nature , 2019 , 571: 257 -260

[2] Egli L, Schr?ter M, Scherber C, et al. Crop asynchrony stabilizes food production . Nature , 2020 , 588: E7 -E12

[3] Gong X, Ren C, Wang C, et al. Inequality of global crop diversity changes driven by socioeconomic factors . Sci Bull , 2025 , 70: 4230 -4240

[4] Ricciardi V, Mehrabi Z, Wittman H, et al. Higher yields and more biodiversity on smaller farms . Nat Sustain , 2021 , 4: 651 -657

[5] Sibhatu K T, Krishna V V, Qaim M. Production diversity and dietary diversity in smallholder farm households . Proc Natl Acad Sci USA , 2015 , 112: 10657 -10662

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