在全球氣候變化背景下，糧食安全與產(chǎn)量穩(wěn)定性成為管理者和科學(xué)家共同關(guān)注的問題。近期研究表明，作物組合的多樣化有利于增強(qiáng)國家水平糧食產(chǎn)量的穩(wěn)定性1,2。但關(guān)于作物多樣性的穩(wěn)定化效應(yīng)的強(qiáng)度及其普適性仍存在較大爭議。近期生態(tài)學(xué)研究發(fā)現(xiàn)多樣性和穩(wěn)定性都具有空間尺度依賴性3，二者關(guān)系的強(qiáng)度也隨空間尺度增大而增強(qiáng)4。類似地，作物多樣性和穩(wěn)定性也可能呈現(xiàn)尺度依賴，也即面積較大的國家包含更高的作物多樣性和穩(wěn)定性，這可能引起國家水平的作物多樣性與糧食產(chǎn)量穩(wěn)定性呈假相關(guān)。另外，作物多樣性的穩(wěn)定化效應(yīng)也可能取決于國家面積大小。這些因素都為評估作物多樣性與產(chǎn)量穩(wěn)定性的關(guān)系引入不確定性。

該研究利用世界糧農(nóng)組織統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)庫(FAOSTAT)、全球農(nóng)業(yè)遙感數(shù)據(jù)和社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)集等分析了國家尺度的作物多樣性-產(chǎn)量穩(wěn)定性關(guān)系及其尺度依賴性。研究發(fā)現(xiàn)，隨著國家面積(或收獲面積)增加，糧食產(chǎn)量的穩(wěn)定性增強(qiáng)(圖1)，作物多樣性與穩(wěn)定性的關(guān)系也增強(qiáng)(圖2)。這兩方面結(jié)果均與生態(tài)學(xué)理論預(yù)測一致。作物多樣性-穩(wěn)定性關(guān)系的尺度依賴可通過兩方面作用的權(quán)衡來理解：一方面，作物多樣性增加會導(dǎo)致作物的平均種植面積減少，從而降低作物的平均穩(wěn)定性，這一效應(yīng)在面積較小的國家中尤其明顯；另一方面，作物多樣性與農(nóng)場數(shù)量呈正相關(guān)，而多樣化的管理措施有助于提高作物的平均穩(wěn)定性，這一效應(yīng)在面積較大的國家中更明顯。該研究結(jié)果對中小面積國家的決策管理有重要啟示：由于增加作物多樣性可能減小作物的平均穩(wěn)定性，因此在制定多樣化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系時，應(yīng)考慮到這一權(quán)衡以及作物多樣化的經(jīng)濟(jì)成本。對于這些國家而言，可采取其他策略提升糧食產(chǎn)量的穩(wěn)定性，比如改善灌溉或?qū)嵭休喿鳌?/p>

該研究結(jié)果以“Larger nations benefit more than smaller nations from the stabilizing effects of crop diversity”為題，2024年5月24日發(fā)表在《自然·食物》（Nature Food）期刊。北京大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院在站博士后孟博為論文第一作者，王少鵬研究員為論文通訊作者，合作者包括博士研究生楊其和科羅拉多大學(xué)助理教授Zia Mehrabi。本研究得到了國家自然科學(xué)基金、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、博士后科學(xué)基金等資助。

圖1.作物多樣性與收獲面積對國家糧食產(chǎn)量穩(wěn)定性的影響

圖2.過去六十年來不同國家的作物多樣性的穩(wěn)定化效應(yīng)及其影響因素

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