科學家分析中國農牧業結構現狀提出可持續農業模式建議

　　中國從1990到2012年人均消耗谷物口糧下降了38%，但人均消費肉奶增加了226%。近年來城市化發展讓肉奶的需求進一步增加。我國每年生產約6億噸糧食，其中50%被用于喂豬以生產占全球65%的豬肉。生產豬肉不僅消耗大量的糧食還產生大量難以處理的各種污染，而且豬只能消耗籽粒，由此每年產生多達12億噸的秸稈難以處理，不但造成污染甚至威脅下茬作物的健康。世界平均生產牛羊肉比重為40%，而歐洲更高，占約75%。牛羊能利用作物的全生物量而不僅僅是籽粒，例如德國96%的玉米在乳熟期收獲全株用于青貯來喂牛羊，而牛羊糞便作為有機肥料還田可促使土地的可持續利用。但是很多國家土地貧瘠而可能鹽堿化和缺水，不適合玉米的種植，亟需一個可替代的高效作物。

　　中國科學院遺傳與發育生物學研究所研究員謝旗和中科院院士、北京大學現代農學院院長許智宏應邀于4月16日在Molecular Plant 在線發表了關于現代高效可持續農業建議“Sustainable Agriculture: From Sweet Sorghum Planting, Ensiling to Ruminant Feeding”（《可持續性農業：叢甜高粱的種植、青貯飼料制作到反芻動物集約化養殖》）的觀點性（Comments）文章(DOI:10.1016/j.molp.2019.04.001)。該文以中國經濟快速發展和食品需求結構改變為背景，分析了發達國家的農業結構和中國農牧業結構的現狀，基于謝旗實驗室研究甜高粱作為青貯飼料和反芻動物集約化養殖新農牧業模式在中國多地的推廣示范為例，建議發展中國家應通過推廣種植高生物量、高光合轉化效率的碳4（C4）作物，以及擴大養殖能夠以秸稈為主食的反芻動物，同時減少僅以谷物為糧食的、且其糞便難以處理的家畜以實現可持續發展的農業模式。文章同時也強調了青貯技術對提高飼料轉化率的貢獻。文章列舉了甜高粱作為飼料作物的優缺點，探討了目前尚未解決的問題，并對將來通過植物育種對甜高粱作為高效飼料作物的改良進行了展望。

　　甜高粱是普通籽粒高粱的一個變種。作為一種優良的C4飼料作物，甜高粱富含各種營養成分，如高蛋白、高含糖量和高生物量，適口性好。甜高粱是已知氮利用效率最高的作物，同時具有非常強的抗逆能力，例如耐旱節水、耐澇、耐鹽、耐高溫、耐貧瘠等特點，被譽為“作物中的駱駝”。從海南到黑龍江、從平土地到山區半山區，都可種植甜高粱，土地資源得以充分利用，獲得最優的經濟效益。通過大數據分析歐美牛場發現：喂青貯甜高粱的奶牛比喂青貯玉米的奶牛每天能多產1.4公斤牛奶；并有實驗數據表明：由于甜高粱飼料中的單寧可以讓牛少產生47%的甲烷，從而減少對大氣層的破壞。另外，纖維素的利用率在干草中僅5-15%，而青貯飼料可高達65%。所以種植甜高粱不僅可以利用邊際土地，高效利用太陽能，同時，結合青貯和反芻動物，有望實現能量的高效轉化效率、糞便的有益還田，為人們呈現了一個可持續發展的農業模式。文章給出一個明確的觀點：高效農業不僅僅是生產谷物而應該是全生物量的高效和綠色利用。

　　文章也指出甜高粱作為飼料利用存在的缺點和瓶頸，如其淀粉含量比玉米的低、干物質含量和高單寧對喂飼的影響，及高粱在生長過程中根分泌的高粱酮可能對下季作物的抑制作用等。并針對存在的問題提出利用基因組學、分子標記和基因編輯等技術，進行設計型分子育種方案及高效綠色技術設想。

　　謝旗和許智宏為文章的共通訊作者，相關工作得到國家重點研發計劃和中科院STS項目的資助。

圖：甜高粱及其高效利用的綠色可持續性農業模型