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2017年第4期(发布时间: Nov 28, 2017 发布者:姚茹)  下载:
1   2017-11-28 14:56:21.157 被广泛接受的农业愿景可能是不准确的 (点击量:9)

“2050年粮食产量必须增加到目前的两倍才能满足不断增加的人口需要。”近年来这一说法已经在学术界、政策制定者和农民中得到广泛共识。然而,现在研究人员对这一论断提出挑战,并对农业的未来描绘了一个新的前景。

2月22日《生物科学》(Bioscience)杂志发表的一篇研究论文指出,2050年粮食产量可能需要比目前增加25%~70%,以满足当时的粮食需求。宾夕法尼亚州立大学农学院(Penn State's College of Agricultural Sciences)农学博士生米奇·亨特(Mitch Hunter)称,并没有数据支持“2050年全球作物和畜牧产量必须增加到目前的两倍”这样的说法。分析结果表明,产量需要不断增加,但并没有像多数人所声称的增加那么快。展望农业的发展前景,仅仅明确未来的粮食需求还远远不够。亨特提到:“在未来几十年,农业要满足温饱的同时,还要保证环境健康。目前,农业领域的说法的确有失平衡,一方面粮食产量目标抓人眼球,另一方面却没有明确指出在环境方面我们需要做出什么样的努力。农业想要在2050年达到我们所预期的目标,就需要在粮食生产和环境影响方面都定出可量化的目标。”

回顾最近农业对环境影响的趋势可以发现,农业对环境的影响在增加,必须快速减少这种影响,才能保持水源清洁、气候稳定。制定可量化的目标,就能明确未来几十年农业所必须面临的挑战,就可以集中精力进行研究、制定政策,以达成特定目标。研究的合著者、宾夕法尼亚州立大学除草和应用植物生态学教授大卫·莫滕森(David Mortensen)指出:“必须把保证粮食产量和保护环境作为应对农业大挑战的两个平等部分。”

这些新的研究成果对农民来说意义重大。粮食需求预期减少可能预示着,在接下来几十年粮食价格的升幅不会像预计的那样大。然而作者指出,目前的经济预测模型是基于最新的量化预测,因此粮食的价格预测结果可能不会受这一新分析结果的影响太大。同时,农民将需要进一步努力来保留土地养分、减少温室气体排放、改善土壤健康。

上述分析预测建立在两个广泛引用的粮食需求预测基础上:一是联合国粮农组织FAO的预测,二是以美国明尼苏达大学(University of Minnesota)著名生态学家大卫·蒂尔曼(David Tilman)为代表的预测。亨特及其合作研究者并未对这两个基础预测提出异议。亨特解释道:“这些预测都非常重要,确凿可信,不过之前使用的基准年距离现在已经十几年了,在这十几年中全球粮食产量已经有了大幅增。”

蒂尔曼的研究表明,2050年世界所需要的粮食是2005年的两倍,这与2050年粮食需求仅比2014年粮食产量多68%相统一(2014年是距现在最近的有量化数据的一年)。FAO的预测是基于不同的假设,其预测结果对粮食的需求少一些;因此,为满足2050年的需求,粮食产量仅需比2014年产量增加26%。“考虑到最近粮食生产又增加了不少,如果继续宣称2050年的粮食产量需要翻一番,这是非常误导人的。”亨特说。

更重要的是将粮食产量翻一番作为目标,让我们很难去应对环境方面的挑战。亨特说:“为了将粮食产量翻一番,我们需要以比以往任何时候都要快的速度增加全球粮食产量。而目前的情况是,发达国家对农业系统的利用已经达到了最大化。我们不知道要如何在这些农作系统中将产量翻一番,尤其是还不能增加对环境的影响。”

研究人员给出了一些硬数据和量化目标来帮助澄清这种混淆。就美国密西西比河流域所受全球温室气体排放和营养物质污染来说,数据显示,农业的环境影响正朝着错误的方向发展,总体影响逐步扩大。科学合理的规划发展目标保证在未来几十年只有大大减少这些影响,才能避免对气候变化产生最坏的影响,减少墨西哥湾“死水区”的面积。

“即便下调了粮食需求预期,要在生产足够粮食的同时保护好环境,仍然任务艰巨,”亨特说,“我们呼吁研究人员、政策制定者和农民认可这一下调后的粮食产量需求预期,并朝着这一目标努力。”

(编译 张学福)

2   2017-11-28 14:56:54.853 澳大利亚发布五年一度的环境报告 (点击量:49)

澳大利亚联邦政府近期发布了2016年环境状况报告(State of the Environment 2016) 。报告预计,人口增长和经济发展问题将会成为引发土地使用变化、栖息地破坏、物种入侵和气候变化等环境问题的主要原因。该项长达五年的国家环境健康综合评估研究表明,澳大利亚的人口增长和经济活动给环境持续发展带来了巨大挑战。

这些主要环境问题在1996年环境状况报告(State of the Environment 1996)中首次出现,2011年的报告(State of the Environment 2011)则显示环境状况开始出现好转,澳大利亚的各类遗产(建筑、自然、文化)和海洋环境,包括澳大利亚南极领地的状况大体良好。但是,2011年大堡礁(Great Barrier Reef)受到飓风“雅斯”(Cyclone Yasi)和2015-2016年海水表面温度达历史最高记录的强烈影响,导致大面积珊瑚白化和死亡,北部区域尤其严重。

一、环境压力与改变

最新报告显示,2011年以来,一些特定的环境问题得到了缓解,例如对空气质量造成影响的不良农业活动和近海商业捕捞、对海洋环境造成影响的石油和天然气开采及生产活动等都得到了改善。但是,还有一些环境压力有了显著增加,包括煤矿开采、煤层气工业、栖息地分裂和退化、入侵物种、海岸和海洋垃圾以及首都城市交通流量增加等问题。

气候变化问题变得越来越重要,给澳大利亚的环境造成了极大压力。气候变化改变自然生态体系的结构和功能,影响人类文化遗产、经济活动和健康。由于城市扩张,农业用地持续减少,过去五年中,除昆士兰州的土地清理率上升外,其他各州和领地的土地清理率趋向稳定。

沿海水域污染情况严重,特别是微量塑料和纳米粒子等,这些污染物大部分不受监管,导致对其不良影响的了解有限。从2011年开始,沿海地区经历了几次极端天气,包括飓风、热浪和洪涝。随着沿海地区海平面不断上升、重大风暴更加频繁,由此引发了海岸线侵蚀和经济衰退问题,这些影响在未来一段时期会愈发凸显。

主要城市的人口增长和对私家车的依赖,导致交通量增加,加重了交通堵塞与时间延误以及环境污染问题。

除个别地区外,澳大利亚的生物多样性正在持续下降,急需采用新方法防止各类物种的加速减少。从2011年起,全国濒危物种和生态群落名单中新增了30个生态群落、44种动物和5种植物。据报道,有两个物种可能已经灭绝,分别为荆棘礁珊瑚裸尾鼠(Bramble Cay melomys)和圣诞岛森林蜓蜥(Christmas Island forest skink)。

气候变化加剧了现有威胁,如果能够有效解决或改善,那么环境适应气候变化的能力将会好转。

二、环境改善取得成效

有效的政策和管理方法使得澳大利亚的环境和居住条件都得到了改善。自2011年起,澳大利亚保护地的规模逐渐扩大,通过建立新的自然保护区,国家保护区体系(National Reserve System, NRS)得到了显著发展。初期成效表明,“2012年墨累-达令盆地计划(2012 Murray-Darling Basin Plan)”启动以来,墨累-达令盆地所实行的环境灌溉措施和自然洪水影响,都促进了生态改善。2012年国家海洋石油安全与环境管理局( National Offshore Petroleum Safety and Environmental Management Authority)组建,更加注重行业合规性,并提高了对突发事件的准备水平。

技术同样也在改变着环境管理者和政策制定者在信息获取和使用以及进行决策和管理的方式。新的环境状况数字平台更为透明,虽然提供的数据仍有欠缺,但可有效帮助公共领域和私有领域的决策者便捷地获取数据。

公众对环境方面的了解和认识已经有了显著提高。近年来,国民科学不断发展,改善了公众对环境的观察和认知,反过来,知识的提升能够更有效地支撑管理。

但是,我们仍需加速优化政府、企业和民众社会之间的环境信息、数据和分析过程,推动国家环境经济核算体系的发展。

三、面临挑战

澳大利亚所面临的一些环境问题例如入侵物种、海岸垃圾和海洋环境等,仍然需要可持续的管理。澳大利亚环境的有效管理所面临的关键挑战主要为:缺乏长期保护和可持续管理的环境政策;各领域管理者在政策、决策及管理安排上缺乏协同合作;环境管理和恢复资源不足,对累积环境效应缺乏了解。

2016年的环境状况报告与之前的报告具有明显区别,本报告以获取的信息数据和分析为基础,建立在过去20年间国家环境报告经验之上,内容更具创新性和互动性,更容易追踪环境改变的时间变化情况。报告格式统一,为环境政策制定者和实际管理者带来了更为直观的感知,有助于了解环境状况和未来制定决策。

面对这些挑战,澳大利亚需要互相协调的政策和行动应对环境变化所带来的压力。除此之外,还需科学家、政府、社区和企业的共同努力、合作发展。例如,珊瑚礁生活调查(Reef Life Survey)将科学家、管理者和民众聚集起来,共同监测澳大利亚近90个地点的浅礁生物多样性。2014年7月任命一名濒危物种专员,协调全国力量聚焦生态保护,以应对澳大利亚所面临的大量本地物种即将灭绝的问题。

(编译 郝心宁,编审 张学福)

3   2017-11-28 14:57:14.663 美国农业部发布农产品2026年展望 (点击量:55)

美国农业部(USDA)2月23日公布了美国未来10年农产品生产和出口情况的预测报告 。报告概括了各类农产品的生产和需求变化趋势,可有效辅助计算各种价格情景下的盈利能力。报告指出,伴随支出上升、收入下降的情况,美国2017年度将会减少13%的现金纯收益,这是继2015年美国农场现金纯收益缩水20%、2016年再度缩水15%后的又一明显下滑。2018年美国农场开支将逐渐攀升,将以1%-2%的速度增长,此下降趋势可能会得到改善,而收入也将以相似或更快的速度攀升。2017-2026年各行业具体预测如下:

一、谷物及油籽

1、玉米需求增长,播种面积下降。受通胀及收入成本因素影响,玉米价格将不断下降,从而导致种植面积下降。但是,玉米单产能力的提升或将维持总产量基本不变,从而满足日益增长的饲料和出口需求。另一方面,生产率的提高也可小幅提升美国农产品生产者的净收入;

2、2017年大豆种植面积将大幅跃升。由于世界各国油籽需求强劲,大豆价格将维持在9美元左右,从现在至2023年,大豆的净收益都将高于玉米;

3、小麦价格将出现例外。美国小麦种植面积将不断下降,出口需求却越发强劲,因此美国粮食库存量将逐渐走低。北美市场预计将于2017年回暖,但增长幅度还不能确定。

二、牛肉、猪肉及家禽

1、主要畜牧品种的生产将呈上升趋势。美国肉牛饲养数量不断扩大,上市体重不断提高,2017年牛肉供应量将会增加。但是2018-2026年间,牛肉与饲料价格比下降,肉牛的生产增长也会同步放缓;

2、美国猪肉产量将以年均1.3%的速度增长,猪肉市场增速将高于牛肉和禽类市场。至2026年,猪肉产量增长率将略高于牛肉类产品;

3、肉鸡和火鸡的产量较过去10年将有所放缓。全球出口需求将在很大程度上推动产量增长。

三、乳品生产

1、2017至2026年,牛奶产量将以每年2.2%的速度增长。随着饲料价格下降、牛奶价格回升,美国畜群规模也将逐渐扩大。同一时期,乳脂需求将会增长,液态奶需求则会下降;

2、乳制品出口量将增加。牛奶产量的提高将促进乳制品特别是高固体脱脂类产品的出口。美国乳品出口量将占全部乳品生产(按乳脂或标准奶计)的4.9%,并将于2026年上升至21%(按固体脱脂标准奶计)。

(编译 郝心宁,编审 张学福)

4   2017-11-28 14:57:37.363 加拿大2017乳业展望 (点击量:52)

2017年4月4-5日,加拿大斯特拉特福(Stratford)举办了乳制品博览会(Canadian Dairy Expo),会上公开发布消息称:加拿大乳产业2017年发展前景较好。乳制品2015和2016年价格下跌趋势已经有所缓解,目前随着消费水平上升,生产规模也逐渐扩大。 。

加拿大乳业发展主要有如下的3大主要推动因素:

1、加拿大民众对乳制品青睐度提升

加拿大所有乳制品中乳脂利用率在全国范围同比增长了3.5%(相当于1,160万公斤乳脂)。由于2016年奶制品零售价走低,乳制品吸引了更多消费者的青睐,乳制品零售业表现良好:2016年黄油消费量同比提升了4.4%,奶酪总的消费量同比增加了5%,涨势较为强劲。

2、预计乳业收入将有所提升

奶制品价格自2014年下半年开始下跌,随着奶制品产量的增加,预计2017年价格压力会有所缓解,全产业的现金收入也会增加。

近来乳脂需求增加导致脱脂牛奶供给过剩。由于非脂乳固体经常被定义为低价值类产品,供给过剩的非脂乳固体产品,其价格继续下跌。新的发展战略也导致低价值的脱脂牛奶销量降低。例如:2014至2015年,四级的非脂乳固体产品销量占全部乳品的11.1%,2016至2017年,这一数字已经降至7.6%(按照通用标准估算)。

3、全球乳业市场正在逐步好转

尽管美国农业部(USDA)预计2017年美国的奶制品产量将增加2.4%,但新西兰和欧洲作为全世界最主要的两个奶制品生产地区,其产量仍呈下降趋势。这也使2017年的脱脂牛奶平均价格同比高出20%。尽管如此,奶制品价格仍低于近5年的平均值,所以价格仍有上浮空间。这对于加拿大来说是个好消息,因为加拿大19%的乳品都被划入五级标准(按照通用标准估算),这一级乳品在全世界具有价格优势。

总的来说,2017年,加拿大每单位牛奶的收入将会增加,但乳业生产管理能力仍需提升。在新的市场环境下,管理能力已成为成功与否的重要因素。2017年,管理者需要将重心放在降低生产成本和提高乳脂产量上,这样才能抓住乳业市场的大好机遇。

(编译 梁晓贺,编审 张学福)

5   2017-11-28 14:58:35.253 应对食品浪费:ENEA的有益实践 (点击量:52)

联合国粮食与农业组织(FAO)的统计数据表明:意大利每年浪费的食物可以养活约4,450万人。即便在全球范围内,这一数据也是惊人的,即每年在供应链中损失或浪费的食物超过世界粮食总产量的三分之一,其中仅可食用部分也有约13亿吨食物的浪费。科学家们正致力于利用新技术和方法解决食物浪费问题。

意大利新技术能源环保局(ENEA)可持续性研究部门(Sustainability Department of the Agency)的专家强调:“我们要最大限度地发掘食物浪费的隐藏价值”。该工作面临着多重挑战,包括总结和宣传“十大良好实践”,开展相关前沿研究等 。

为呼吁减少浪费、节约资金和培养为能源负责的意识, ENEA于世界粮食日(World Food Day)发布了“十大良好实践”。具体包括:仔细评估食物的数量;购物时,检查产品过期时间;注意产品标签;选择有回收标签的产品来学习如何处理包装;偏爱有机产品;准备菜肴时,可以使用简单的技巧改进食物保存;发挥创造力用剩菜做新菜;在晚餐或宴会上,请客人把未吃完的饭菜带回家;找出你所在城镇应对食物浪费的节目;在有机废物回收箱里扔剩余的剩菜(还有可生物降解的购物袋和可降解的材料)。

在前沿研究中,研究人员发现,可以利用食物垃圾转化的蛋白质或糖类,制作食品添加剂、营养品和动物饲料。目前研究人员正想方设法利用食品垃圾制造生物塑料和沼气。不仅如此,研究人员发现可以利用浪费的葡萄和橙子,生产出营养和化妆品等行业所需的多酚类物质、果胶和纤维素。据欧盟(EU)数据统计,到2030年,在循环经济的理念下,企业如能实现70%的垃圾回收率和5%垃圾掩埋率这一目标,将创造58万个工作机会,并为企业节省相当于年营业额8%的开支。

据ENEA称,每年意大利约有550万吨的食物被丢弃:每年每人丢弃42千克过期或者变质的剩菜剩饭,折合约130亿欧元。同样被丢弃的果蔬总计超过130万吨,占全球总量的10%。这些被我们浪费的食物除了可用来生产植物保护产品和营养产品外,也能生产出4,100万立方米的生物甲烷,可以为46,000套公寓提供供暖所需的能源,由此可减少大约200万吨二氧化碳排放。不仅如此,这些浪费的食物可以变成健康的“超级食物”、爱美者的ENEA的科学家们利用新技术和方法解决食物浪费的创新举措主要有:

1、创新工厂、产品和技术

为预防和减少食物浪费,ENEA凭借其先进的实验室和长期的专业积累引导高品质沼气和堆肥方面的研究,并试图开发不易腐坏的食物和可持续的生产工艺。

ENEA为此采取了多项措施,如:致力于研发专利技术,将橄榄油厂的废水转换成食物产品或富含多酚的抗氧化剂,开发乳制品高附加价值产品,开展废物增值业务等。

在ENEA,试点和示范工厂背负着提高农产品质量和生产可持续性的重任。为此,ENEA开发了应用于新鲜食品或加工食品中加速转化和稳定的新技术,以保存它们的营养和感官特性。ENEA利用先进的分离、循环回收和净化技术,以植物生物质或废品以及加工行业的副产品为起点,开始制造出新的高附加值产品,例如为乳糖不耐受人群开发的脱乳糖产品、低过敏食物,脱醇葡萄酒、将驴奶再水化并用于药物或化妆品行业中,制作生物防治的精油和有益健康的抗氧化分子。

2、科学和工业创新

ENEA正在开展的研究包括:分析工业加工和包装材料影响鲜切加工果蔬保存的原因,改进食品保存品质,以适应现代社会忙碌生活对健康饮食的要求等。(“即食食品”理应适应快节奏的现代生活)。

此外,基于基因、微生物、感官和香味等的分析结果, ENEA正在研究如何延长食品保质期,从而延长食品的使用寿命,减少浪费。但根据循环经济原则,如果浪费的食物能转化成食物再生包装,也将减少浪费。为此,ENEA开发了功能性包装,如薄膜和具有天然抗菌性能的可生物降解包装材料,还为充分利用生物活性分子和聚合物膜的相互作用,开发了从植被水域中提取多酚的技术。

ENEA实验室和技术大厅主要为供应链和农业食品研究的不同阶段提供具体的专业知识,为初创公司和衍生公司提供先进技术、设备和技能上的支持。

3、废料、农业化肥和生物燃料

ENEA也承担可持续的废品管理工作。目前已经在卡萨西亚研究中心(Casaccia Research Center)建立了一个“社区堆肥器”,用于处理食堂废物。此项创新堆肥技术在处理公寓、餐厅、宾馆等小规模垃圾时效果非常理想,形成的堆肥可用于开展农业和园艺土壤改良剂研究。

ENEA也涉足生物燃料生产和对农业食品废弃物的再利用,并通过一个厌氧生化分解器来生产绿色能源。ENEA农产品生产可持续性、质量和安全实验室的主要负责人尼古拉•科隆纳指出 :“我们正在谈论新的发展方式,主要是通过回收和对浪费了的食物进行再利用,实际上废弃的食物可以生产多种产品,开发这一潜力对环境和最终产品的成本效益至关重要。我们可以把废品回收想象成一个瀑布,瀑布中的产品由废弃的食物制成,产品按照价值由高到低排列,排在最后的是沼气。”

ENEA生物制品和生物过程的实验室(Laboratory of Bioproducts and Bioprocesses)负责人罗伯特·鲍尔杜基(Roberto Balducchi)说:“机遇就在这里”。他指出,观念的根本性转变必不可少,从研究中每天都能发现很多副产品和二次原料的隐藏价值,而目前它们需要管理和处理,这对很多产业造成负担。而ENEA则从中发现了应用研究领域的新职业、新产品和新挑战。

(编译 乌吉斯古楞,编审 张学福)

6   2017-11-28 14:59:05.223 德国联邦风险评估研究所将累积风险评估纳入植物保护产品区域授权过程 (点击量:75)

现代植物保护产品的活性成分对特定害虫具有特定功效。以往产品成分的特点在于功效更广泛,因此副作用也更强。交替使用不同作用方式的产品对于防止有害生物出现耐药性十分有必要。因此,近年来效用广泛的植物保护产品(plant protection products,ppp)使用量显著减少,而针对特定生物的杀虫剂越来越被广泛地使用。这种趋势意味着,根据虫害程度的不同,需要使用多种不同的ppp,所以会导致多种产品残留物留在作物上。

自2017年3月1日开始,由德国联邦风险评估研究所(Federal Institute for Risk Assessment,BfR)提出的累积风险评估将成为ppp区域授权程序的一部分。这意味着,在ppp的人类健康评估中,对于多种残留物的短时间和中等时间长度的累积风险评估会更严格 。

2014年,BfR提出了基础评估概念。随后,在欧洲范围内专家委员会多次对其进行了测试和讨论。现在这一概念已经在欧洲被广泛地使用。

“近年来,为了将更多的残留物健康评估纳入授权过程,BfR一直在研究相关科学概念问题”,BfR主席安德里斯·黑森(Andreas Hensel)教授说,“授权应用的新测试方法将极大加强欧洲范围内对消费者和使用者的保护。”

BfR提出了在不同区域授权程序中融入累积风险评估的理念。这个理念来源于欧洲食品安全局(European Food Safety Authority,EFSA)、欧洲化学品管理局(European Chemicals Agency,ECHA)和欧洲委员会联合研究中心(Joint Research Centre,JRC)的研究成果。它考虑了当前的国际发展情况,并在欧洲研究项目框架内进行了比对和讨论。它可以被用于产品使用和消费者安全的评估领域。作为有效成分批准和产品授权程序的一部分,不同成分的累积效应应该被纳入考量范围。这一理念有利于对产品使用者和消费者短时间接触产品所受的影响进行累积评估。

累积效应的考量也被纳入到欧洲范围内的产品评价环节。例如,如果德国是评估成员国,那么其他成员国就可以为其做出的累积效应评估提出批评意见。同时作为参加成员国,德国也有机会对累积风险评估进行评价,从而保证成员国之间的专业技术交流。

(编译 吴蕾,编审 张学福)

7   2017-11-28 14:59:40.04 保险创新:管理天气风险 (点击量:9)

芝加哥全球事务委员会(Chicago Council on Global Affairs)于3月30日在华盛顿举行了全球粮食安全研讨会(Global Food Security Symposium)。会议探讨了如何利用商业、社会和政策创新来解决粮食安全问题 。指数保险是这些重要创新之一,即理赔不基于确任损失,而是基于降雨、温度和其他影响农民的因素数据指数偏差,所以这样就不再需要理赔调解员。

国际食物政策研究所(International Food Policy Research Institute, IFPRI)一直在协助设计并评估指数保险产品,以帮助农民减轻恶劣天气和粮食产量下降带来的风险影响。而且,使用保险已经为农民带来好处。这一项目得到国际影响评估计划(International Initiative for Impact Evaluation, 3ie)、美洲开发银行(Inter-American Development Bank, IDB)、英国国际发展部(United Kingdom’s Department for International Development, DFID)和美国国际开发署(United States Agency for International Development, USAID)的支持。

IFPRI从孟加拉、埃塞俄比亚、印度和乌拉圭的指数保险评估中发现,这类简单又灵活的产品在小规模农户中使用率较高,可以帮助他们增强适应能力和生产力,保险产品也改善了农民福利。

在埃塞俄比亚,IFPRI与私有领域合作伙伴Buusaa Gonofaa MFI和Oromia保险公司针对鼓励群体分担风险的村庄,合作设计了一款指数保险产品,改善农村家庭福利。IFPRI的评估发现,农户对保险的需求大幅增加,一个地区的保险需求达到40%。

在孟加拉,IFPRI建立了项目试验区,社区资源共建组织(Building Resources Across Communities, BRAC)、GUK组织(Gram Unnayan Karma)、气象部门、孟加拉统计局(Bangladesh Bureau of Statistics)、财政部、数据分析与技术支持部门(Data Analysis and Technical Assistance)合作为试验区的农民设计了一款指数保险产品,大约有87%的农民使用了该产品。IFPRI的关于孟加拉不同金融产品影响研究表明,设计良好的指数保险产品可以给农民提供极大福利。

在乌拉圭,IFPRI与农业部、IDB、乌拉圭国有保险公司(Banco de Seguros del Estado)、国家气象研究所(Instituto Nacional de Meteorología)、乌拉圭奥特大学(Universidad ORT)和RADAR集团共同为卡内洛内斯南部地区特定的园艺产品设计了一款指数保险产品,并对其进行试点实验。评估的初步结论表明,农民对如何维护财政稳定、更好应对气候问题的影响有了更全面认识。除此之外,保险产品也加强了农业部处理农业损失的效率,试点的成功让乌拉圭政府将柑橘作物和谷物也纳入保险产品目录中。

以上各国的试验表明,IFPRI对指数保险方面的创新工作在所有研究国家中取得了积极影响,由此证明成本低廉、简单且灵活的保险产品对农民福利是十分有益的。

(编译 郝心宁,编审 张学福)

8   2017-11-28 15:00:05.547 伊利诺伊大学研究人员努力让农民接受农业新技术 (点击量:8)

伊利诺伊大学(University of Illinois)的研究人员想知道哪些农民最有可能接受多功能多年生耕种系统——树、灌木、或草这些对环境有益且同时能生产可收割获利的高价值农产品的作物。

农民对于农业新技术的接受能力各有不同,为了更好地在农民中推广农业新技术,伊利诺伊大学(University of Illinois)的研究人员专门针对农民对多功能多年生耕种系统的接受能力进行了调查研究 。

伊利诺伊大学农业生态学家萨拉·泰勒·洛维尔(Sarah Taylor Lovell)说:“我们对伊利诺伊州桑加蒙河(Sangamon River)上游流域的农民进行了调查,以了解他们对在边际土地上种植多功能多年生耕种系统作物的态度。然后利用统计聚类技术对这些调查对象的统计数据进行研究,根据不同的接受能力将他们分为六大类。”

将调查对象分类有利于根据农民接受新技术的能力分别制定相应的对策。对于根本不可能接受新技术的农民,研究人员就不必花费大量时间对其进行动员工作。但是,洛维尔还认为,某些接受新技术能力较低的农民是可以转变的。例如,调查对象中的“金钱驱动派”非常信赖用于监控农作物产量的全球定位系统。因此,研究人员可以通过研究农场的高分辨率地图,指出无法实现高产的玉米或者大豆种植区域,然后向他们提供可以带来更多收益的多年生植物系统方案。

研究人员发现,那些“受过教育的网民”和“年轻创新者”最有可能接受多功能多年生耕种系统,而调查对象中的“金钱驱动派”和“袖手旁观派”最不可能接受这种新的耕种系统。

那些对新技术接受能力高的农民会更关注环保,因此他们对转变边际土地用途,即在边际土地种植生物能源作物、干草或是坚果等作物特别感兴趣。况且,多功能多年生耕种系统的产品市场已经存在,这点对农民来说意义重大。

降低多功能多年生耕种系统可接受性的主要因素是土地租期。由于多功能多年生耕种系统的大部分作物只能在栽种多年后才会逐渐有产品收获,因此,租赁合同一定要够长久农民才能在租期内拿回他们的投资。比如,一些坚果类作物要很长时间才能结果。但是如果同时栽种一些结水果的灌木,这些灌木可能3到4年就能投产。这样农民就可以更早获得投资回报。

目前,研究人员正在跟踪调查几户对多功能多年生耕种系统感兴趣的农户,并为其制定方案,以便在他们的土地上建立新的耕种系统。研究人员希望通过研发更好的种植方案,做好市场预测,向农民提供可靠信息,进而克服其对农业新技术的接受障碍。

(编译 吴蕾,编审 张学福)

9   2017-11-28 15:00:44.64 RNA干扰技术为全球粮食安全提供技术支撑 (点击量:8)

黄曲霉毒素是一种高毒性物质,即便很少量也会侵染整片农田。世界范围内的农作物几乎都易感染各种类型的曲霉真菌,这些真菌会代谢出黄曲霉毒素,这种毒素一般不会直接导致人的死亡,但它会使人容易感染疾病,危害人体健康。例如,黄曲霉毒素会影响孩子们的正常发育,提升患肝癌的风险,而且会让人们更易感染HIV病毒和疟疾。

在美国,一旦检验结果显示粮食中黄曲霉毒素高达20ppb(比例相当于1滴水比83立方米的水)以上,那么这些粮食则需全部焚烧。然而在许多发展中国家和地区,尤其是非洲一些地区粮食的黄曲霉毒素已高达100,000ppb,由于当地缺乏黄曲霉毒素检测条件,人们一般都是种什么吃什么。

为了给全球粮食安全提供技术支撑,在比尔及梅琳达·盖茨基金会(Bill and Melinda Gates Foundation)的支持下,亚利桑那大学(University of Arizona)植物科学学院(School of Plant Sciences)助教兼BIO5研究院研究员莫妮卡·施密德(Monica Schmidt)和他的科研团队利用生物的自然机体特征,进而引入运用转基因玉米植物产生的RNA小分子干扰,测试这种做法是否可以预防植物感染曲霉菌病毒。这项技术叫做寄主诱导的基因沉默技术(host-induced gene silencing, HIGS),它是建立在此前科学家研究的基础之上,即在植物感染毒素过程中,植物和真菌之间有转移核酸小分子的现象。

HIGS与现有技术相比,其独特优势在于,它可以在粮食生长期间第一时间控制真菌毒素的产生,将黄曲霉毒素逐出人类食物链。而其他方法都是在粮食收割后或贮存时控制毒素,例如在粮食贮藏时,利用太阳能风扇将空气吸出;或将粮食密封在贮藏袋中,使真菌无法在无氧环境下生存。

彼得·考迪(Peter Cotty)教授也是RNA干扰的研究者,同时也是美国农业部(U.S. Department of Agriculture)的植物病理学家及亚利桑那大学植物科学学院的研究员,他也发现一种防止毒素产生的方法,即:向植物体喷洒无法生成毒素的曲霉菌菌株,来防止病原在植物体中形成。此外,一些研究者曾尝试培育抗真菌谷物,但由于人类已知的抗真菌蛋白数量有限,这一研究还未能取得明显效果。

基于RNA干扰机制,利用寄主诱导的基因沉默技术(host-induced gene silencing, HIGS),是一种有前途的方法,有助于防止数百万吨的粮食每年免于真菌病害,该研究结果已经发表在《科技进展》(Science Advances) 。

在研究中,研究人员利用DNA重组技术将玉米进行转基因改良,转基因玉米携带小分子的RNA遗传物质,每个分子包含20个碱基对,而且只存在于玉米籽粒中而非整株植物。在玉米植物体生长过程中,玉米籽粒不断产生RNA,发卡形状的RNA一旦进入真菌细胞,就会与真菌自身RNA的相应目标序列结对,这样真菌的RNA就无法合成酶,进而无法生成毒素,这一过程即被称为RNA干扰。这一过程阻止了毒素的形成,但却不会影响真菌正常无害的生长,真菌也依旧会依附在植物体上。

施密德教授团队还将曲霉菌注入转基因玉米,静置1个月,与未经任何处理的植物进行对比实验。研究人员发现未经控制的植物体生成1000—2000ppb的黄曲霉毒素,而转基因植物却未探测出有任何毒素生成。“虽然最低探测值不是零,但也足以说明这些粮食对人体无害”施米德教授解释道。

这类转基因植物体是否会有副作用也是施密德教授团队的研究内容。通过对几千个非转基因和转基因的核RNA转录进行实验,发现二者在基因表达方面没有任何明显差异,唯一的不同就是转基因植物体可以阻止毒素的形成。

施密德教授和她的团队希望这一成果对于提高非洲的粮食安全有帮助,因为黄曲霉毒素正严重威胁着非洲人民的粮食安全。但在全球的农业领域内应用这项新技术还需要经过广泛的实地测试。

(编译 李楠,编审 张学福)

10   2017-11-28 15:01:14.92 比利时科学家发现促进玉米增产基因 (点击量:8)

玉米主要用作动物饲料,也可供人类食用,一小部分用于生产生物燃料。世界范围内,玉米年种植面积达1.8亿公顷,年产量接近10亿吨,是全球种植量最大的农作物。由于全球变暖以及极端天气状况对农业影响范围越来越广,研究新型玉米品种对保障充足的玉米产量极为重要,而通过选取促生长基因,育种者可以培育出改良的农作物品种,即使遭遇气候变化也能保证作物产量。

日前,来自比利时研究机构VIB-UGent的科学家发现了一种能显著促进植物生长、提高玉米种子产量的基因——磷脂酶A1基因(PLA1),试验结果表明提高该基因的表达,可以使杂交玉米种子产量增产10%到15%。

在此项研究中,德克·尹泽(Dirk Inzé)教授和希尔德·内利森(Hilde Nelissen)博士领导的 VIB-UGent科学家团队对玉米叶片发育的分子机制进行了研究。研究发现,磷脂酶A1的基因表达能够显著促进植物生长,并能使植物器官,如叶片、穗轴增大。细胞层面的研究结果也证明了磷脂酶A1能延长植物的生长期。希尔德·内利森博士称:“表达磷脂酶A1的植物生长期更长,它们的植株更大,能够产出更多籽粒,农民从中受益。”

在比利时和美国进行的多季节田间试验都表明,磷脂酶A1能增加玉米自交系和杂交种的生物量和种子产量。德克·尹泽教授称:“玉米叶片作为研究模型为科学家提供了新的探索视角,对研究如何提高诸如玉米等重要农作物的产量具有重要作用。”后续的研究重点在于揭示磷脂酶A1基因提高作物产量其背后更精确的分子机制。

另外,通过温室实验,研究人员发现磷脂酶A1对植物应对干旱胁迫也发挥着作用。磷脂酶A1的促生长特性在一定程度上可以减缓因长期缺水对植物生长造成的不良影响。《自然通讯》(Nature Communications)发表了温室试验结果、及在比利时和美国进行的为期两年的田间试验结果 。

比利时的田间试验是与农业渔业研究所(Institute for Agricultural and Fisheries Research, ILVO)合作研究的,VIB与ILVO战略联盟的一项任务就是将基础研究成果转化为实际的农业应用。

过去的几十年里,比利时的玉米种植显著增长,种植面积达24万公顷,是该国种植面积最广的农作物之一。

(编译 李楠,编审 张学福)

11   2017-11-28 15:01:54.14 利用基因编辑技术(CRISPR)加速植物驯化 (点击量:8)

哥本哈根大学(University of Copenhagen)迈克尔·帕尔格伦(Michael Palmgren)团队的研究人员认为,理论上,人们会利用那些经过几千年驯化、突变形成的作物性状,如减少苦味和促进收获的特质,来诱导未经培植的作物。在现存的30多万种作物中,仅水稻、小麦、玉米三种作物就占据了人类食物消费量的绝大部分,原因之一是这些作物在农业史上经历突变后变得最容易收获。基因编辑技术(CRISPR)出现后,人们就无需等待大自然来帮助驯化植物。

在3月2日发表于《植物科学趋势》(Trends in Plant Science) 的一篇评论中,迈克尔·帕尔格伦团队阐述了利用基因编辑技术使野生豆类、藜麦及苋菜这类性状稳定、营养丰富的作物品种变得更加适于耕种。

迈克尔·帕尔格伦团队通过研究证实了,通过基因编辑方式能够加速某些作物的驯化。为了不破坏自然而又受益于自然界已有的创造,使用不太精确的基因编辑方式,已经成功地加速某些作物的驯化过程。例如,利用化学诱变来诱导垂枝稻草——澳大利亚国产大米野生亲本的随机突变,可提高其成熟后保持籽粒的能力。野生杂草水芹,在其脂肪酸合成过程中,通过RNA干扰技术沉默某基因的表达,从而提高种子油质量。从化肥中流走的多余氮是农田中一种常见污染物,而野生豆类通过与细菌共生可以将大气中的氮转化为自己的肥料,因此,利用基因编辑技术驯化更多此类植物,可以帮助解决因农药过量使用而引起的农业环境污染问题。

加速驯化与作物基因编辑面对相似的伦理、经济、法律问题,但是基因编辑技术是删除现有的基因,而非从另一个生物体获取。研究人员希望随着需求的日益增长,公众能够接受在食品供应中广泛应用基因编辑技术,最终推动农业发展。

(编译 李楠,编审 张学福)

12   2017-11-28 15:02:22.36 可再生塑性体将促进纤维素生物燃料产业的发展 (点击量:8)

2017年4月6日,美国威斯康星大学麦迪逊分校(University of Wisconsin–Madison)报道,该校的化学和生物工程师研究人员发现了一种能从生物质中提取用于生产塑料的重要化合物的方法。预计,该方法可降低由植物原料生产乙醇的成本,每加仑可节省超过2美元 。

威斯康星麦迪逊分校化学与生物工程教授、威斯康星能源研究所(Wisconsin Energy Institute)研究人员乔治·胡博(George Huber)带领的研究团队在近期发表于化学期刊(ChemSusChem)的一篇文章中,公布了这一新的化学品生产方法,用于提炼1,5-戊二醇,该塑性体主要用于生产聚亚安酯和聚酯塑料。这一高效方法相当于之前发表过的方法成本的16%,为首个从生物质中提炼1,5-戊二醇的经济可行的方法。

此项研究成果源自威斯康星大学麦迪逊分校当前进行的一项研究,主要是从石油生物质中提炼日用化学品,这些生物衍生化学品可作为高价值生物燃料的副产品,提高纤维素生物制造的精炼度和经济效益。

在植物生物质中,按重量计算,通常有40%都是氧,而石油中氧则不到0.1%。“我们的方法是利用生物质中的氧来提炼高价值的日用化学品,这些化学品可以用来制作高性能的高分子聚合物,例如聚亚安酯和聚酯等。”胡博说。“这一突破性成果揭示了生物质衍生的日用化学品如何在经济上以其低廉的成本取代石油衍生产品,使我们了解了如何利用高生物质能来推动农村经济的发展。”

同时,这一基础性化学生产新方法,也可广泛应用于基础化学中其他产品的生产。例如,利用同样的方法可以生产其他两种塑性体——1,4-丁二醇和1,6-己二醇。这两种物质目前也是由石油提炼而成,二者每年的市场总份额高达60多亿美元。威斯康星校友研究基金会(Wisconsin Alumni Research Foundation,(WARF)技术商业化总监雷·咖甘(Leigh Cagan)说,“胡博教授发表的成果将拉近我们与工业伙伴的距离,实现该技术的商业化。”他表示:“已经有多家公司向我们咨询,如何利用可持续资源以低廉的成本来提炼宝贵的化学品。”

未来一段时间,研究团队将继续此项研究工作,收集所需的数据,将研究拓展至植物测试试点阶段。

(编译 潘淑春,编审 孙巍)

13   2017-11-28 15:02:43.527 利用盐碱地能够生产可持续性生物能 (点击量:8)

生物能领域,即利用生物质产生可再生能源的领域,欧盟正抓紧施行监管措施,通过改变土地利用结构来增加生物能,同时,也会增加木质纤维生物质的产出,以此提高可持续生物燃料产量。最近,马德里理工大学(Universidad Politécnica de Madrid)将某些木质纤维能源作物(如芦竹)应用于边际土地以产生生物能的研究获得了欧盟的支持 。

马德里理工大学(Universidad Politécnica de Madrid)研究人员发现,尽管土壤盐度是限制农作物生长的主要因素,但它却为生产生物能源和提高可持续发展能力提供了契机。芦竹对土壤及气候的适应性强,具有耐盐性,利用此特性可提高生物量。为了促进芦竹在盐渍地区的推广种植,我们可以尝试建立试点网络或开发一种方案,以便于利用现有数据对芦竹种植情况进行评估。

为此,马德里理工大学农业能源小组(GA-UPM)基于地理参照信息、芦竹耐盐性实测响应函数和湿润度、考虑可持续性基本要素、土壤和灌溉水中盐度变化范围,以及河岸水含量等数据,开发了一种测量方法,利用该方法可对盐渍化边际土地芦竹产生的生物能进行评估,目前这种测量方法已开始在西班牙使用,并且研究人员表示该测量方法也可在拥有地理数据的其他地中海地区使用。

评估结果表明,西班牙有约34,500公顷的盐渍化边际土地可用于种植芦竹,每年可产生597,400吨的干物质生物能,约等于1,050万千兆焦耳(GJ)的原发性能源,相当于一百万居民一年的耗电量,因此种植芦竹对西班牙而言是一种可持续的适用解决方案。

(编译 梁丽,编审 孙巍)

14   2017-11-28 15:03:18.223 应对气候变化成败系于土壤管理 (点击量:8)

近日,全球土壤有机碳研讨会在意大利罗马举行,研讨会由联合国粮农组织(FAO)、联合国政府间土壤技术小组(Intergovernmental Technical Panel on Soils, ITPS)、《联合国防治荒漠化公约》科学政策部门(UNCCD-SPI)、全球土壤伙伴关系(the Global Soil Partnership)联合主办,并得到了欧盟委员会、瑞士、以及冰岛政府的资助,数百名自然资源管理者和专家参加了此次研讨会,会议就应对气候变化的土壤管理问题进行了讨论 。

土壤是一个巨大的碳库,土壤中的碳存量影响着气候变化。碳通过植物或有机残留物从大气中“锁定”后被隔绝在地底,之后通过自然过程融入土壤,当土壤被破坏或者退化,存储于土壤中的碳和其他温室气体会被重新释放到大气中,对环境和人类社会产生巨大的负面影响。

联合国粮农组织(FAO)总干事若泽·格拉齐亚诺·达·席尔瓦(José Graziano da Silva)指出,健康的土壤除了具有碳汇的重要作用,还可促进环境保护,奠定全球食物的安全基础。含碳量高的有机土壤更肥沃、更高产,能更好地净化水源。落后的土壤管理措施会破坏土壤碳储量,增加二氧化碳、甲烷和一氧化碳等温室气体的排放,导致全球气温上升,引发水灾、旱灾等极端天气,进而导致土壤有机碳的额外损失。现在全球三分之一的土壤已经退化,全球土壤有机碳储量大幅减少,高达1,000亿吨的碳被释放到了大气中。

科学的农业和土地管理实践,可以保持和提高土壤有机碳含量,缓解全球气候变暖,并带来其他方面的有益影响。然而,由于金融、技术、制度障碍,以及信息和知识的缺乏,全球对可持续土壤管理方式的使用仍然有限。研讨会通过的《联合国粮农组织可持续土壤管理志愿指南》(FAO Voluntary Guidelines for Sustainable Soil Management)将有助于打破这种局面,提供逆转土壤有机物流失的关键技术和相关制度。目前,斐济和其他发展中国家正致力于抗击气候变化,斐济政府已经做好了今年11月在德国波恩举行的下一届《联合国气候协定》缔约方大会(Conference of Parties of the UN Climate Agreement)上担任主席国的准备。

(编译 梁丽,编审 孙巍)

15   2017-11-28 15:03:55.85 缓解气候变化、改善农村生计的关键:木材能源绿化 (点击量:8)

2017年3月21日,联合国国际森林日(the UN’s International Day of Forests)当日,联合国粮农组织(FAO)在罗马发布消息称:木炭的高效生产和使用有助于降低温室气体排放,绿化木材能源是缓解气候变化、改善农村生计的关键 。

气候变化会使旱灾频发,威胁农作物生长,低效的木炭生产和薪材燃烧是导致气候变化的原因之一。据FAO发布的最新报告统计,人类活动产生的温室气体排放中,有高达7%是源于木炭和薪材的低效生产。FAO总干事若泽·格拉齐亚诺·达·席尔瓦(José Graziano da Silva)指出:目前,在世界范围内,有超过24亿的人口使用传统木材燃料,许多小型企业使用木材燃料从事烘烤、茶叶加工、制砖等生产活动,很多地区采用的木炭转换方法低效且具有污染性,当使用低效技术生产木炭时,每生产1公斤木炭就会排放出9公斤的温室气体二氧化碳,这会导致严重的森林破坏和土壤退化。

改变木材获取和木炭生产方式能够有效减少温室气体排放。例如,与使用传统窑炉相比,使用高效的现代窑炉可减少80%的温室气体排放;又如,将木炭灰制成煤球会减少木炭废料,提高木炭的使用效率。尽管可持续的木材能源方式会增加使用成本,但是绿色环保的木炭行业将会对经济发展产生积极影响。例如,根据成本收益估算,不包括前期成本在内,肯尼亚每年投入高效木炭生产1,560万美元,相应收益是2,070万美元。此外,可持续木炭生产会提供再造林机会,这会增强当地人对可持续生产方式的投资意愿和能力。

为鼓励各国改进木材能源的生产方法和转换技术,FAO参与了为拉丁美洲和非洲等贫穷地区提供节能炉灶的项目,目前该项目已经为苏丹分发了超过30,000个改进炉灶。斐济总统乔治·孔罗特(JiojiKonousiKonrote)指出,发展中国家应致力于研发可再生能源技术,减少化石燃料的使用,降低温室气体二氧化碳的排放量,创造更优美和清洁的环境,斐济政府将在今年11月德国波恩举行的《联合国气候协定》缔约方大会(Conference of Parties of the UN Climate Agreement)上担任主席国。

不久的将来,可替代性木炭能源严重短缺,特别是在撒哈拉以南非洲、东南亚和南美地区,因此绿化木炭价值链和开展可持续森林管理实践至关重要。FAO呼吁各国政府改善森林管理措施,增加对可持续森林管理和高效木材转换技术的投资,创造有利的政治环境和投资环境,以保障木炭行业向更绿色环保的方向转变。

(编译 梁丽,编审 孙巍)

16   2017-11-28 15:04:33.837 巴基斯坦发布优质蛋白玉米新品种 (点击量:8)

近日,在巴基斯坦首都伊斯兰堡(CIMMYT),发布了用于商业消费的优质蛋白玉米(quality protein maize, QPM)品种,该品种将有助于改善巴基斯坦近一半患慢性营养不良症儿童的营养状况。

2017年1月,巴基斯坦玉米品种评估委员会通过了QPHM200和QPHM300两个QPM杂交品种,并进行大规模的推广种植。这些杂交品种由国际玉米小麦改良中心(International Centre for the Improvement of Maize and Wheat, CIMMYT)在哥伦比亚研发,并由国家农业研究中心(National Agricultural Research Center, NARC)在巴基斯坦进行评估和筛选而来。其产量最高可达每公顷15吨,是巴基斯坦平均产量的三倍之多,农民可以以低于当前进口杂交种子一半多的价格来购买QPM杂交种子。

玉米是继小麦和水稻后,巴基斯坦的第三大重要谷物,其玉米产量在南亚平均水平之上。虽然巴基斯坦的玉米大部分被用作饲料,但在开柏普赫图赫瓦、吉尔吉特地区和克什米尔等儿童营养不良率较高地区,玉米则是主要的食物来源。

普通玉米中缺少组成人体蛋白质的两种重要氨基酸赖氨酸和色氨酸,这些成分不能由人体合成而只能通过食物获取。所以,如果人类饮食主要由玉米构成,消费者就面临着营养不良的风险,尤其是那些蛋白质需求高的人群如儿童、孕妇及哺乳中的妇女。新品种QPM谷物,在增加了赖氨酸和色氨酸含量的同时,保留了谷粒良好的质地和风味。

CIMMYT牵头的农业创新计划(Agricultural Innovation Program, AIP),在合作伙伴和美国国际开发署(United States Agency for International Development)的支持下,将QPM引进到巴基斯坦。这两种QPM的商业化旨在通过缓解蛋白摄取不足状况来改善低收入人群的营养状况,尤其是无法承担富含蛋白饮食的人群。不仅如此,QPM作为低成本饲料表现也相当优异,它改善了家禽营养摄入状况,并使家禽业年增长率提高约8%-10%。

杂交种子商业化试点旁遮普省(Punjab)中部地区的种植者穆罕默德·哈菲兹(Muhammad Hafiz)说:“这种玉米棒的味道很独特,质量很高。”

QPM杂交品种选取依据是其产量的优势。农民可以自由种植这些品种,这些品种在很多地方都比普通商业杂交品种表现得更可观。富含高品质蛋白的优点也有助于促进杂交,并在应对营养不良时表现优异。

通过保留高质量蛋白来持续生产高质量种子,同时借助有效的传递机制将种子传递给农民,这些都是大规模使用杂交品种的重要步骤。在巴基斯坦,NARC和其他价值链参与者的积极参与下,杂交种子将更容易获取和使用。

(编译 乌吉斯古楞,编审 孙巍)

17   2017-11-28 15:07:16.747 非洲农业的未来——培育橙肉甘薯 (点击量:8)

3月15日,2016世界粮食奖(World Food Prize, WFP)共同获得者之一罗伯特·万嘉(Robert Mwanga)博士在伦敦地球研究所(Planet Earth Institute, PEI)参加了“非洲农业的未来”(the Future of African Agriculture)专题研讨会。会上,作为国际马铃薯中心(International Potato Center, CIP)的甘薯种植者,他介绍了撒哈拉以南非洲(sub-Saharan Africa, SSA)种植橙肉甘薯(Orange-Fleshed Sweet Potato, OFSP)的进展情况 。

罗伯特解释说,由于感染甘薯病毒,SSA以前种植的甘薯品种产量损失达50%至90%,且营养价值低。为了应对这一情况,他们与CIP的同事一起,通过加速育种周期研发出了具有显著优良性状的橙肉甘薯品种,而这些不同的性状可以满足不同SSA国家的需求。一些优质性状包括更强的抗病性、高β-胡萝卜素浓度(维生素A的前体)和耐旱性。2009年以来,罗伯特的工作成果在SSA国家中得到广泛应用,共有9个国家发布了56个优质品种,其中40个是橙肉品种,这将有助于应对维生素A摄入不足带来的相关健康问题。

“非洲农业的未来”研讨会之后,2016年WFP的获奖者,罗伯特的同事让·罗(Jan Low)博士与罗伯特共同介绍了让他们获奖的橙肉甘薯生物强化研究工作。

1、非洲农业发展面临的主要挑战

罗伯特介绍,非洲农业发展面临的主要挑战包括影响玉米等主食的干旱、病虫害、市场渠道等因素。“除了罗伯特说的这些,我认为农业必须与其他部门更好地结合起来。此外,政府需要优先发展基础设施等硬件,创造条件吸引私营部门增加对农业的投入。”让补充道。还必须鼓励青年人发挥积极作用,有了好的政策和投资,大多数问题都可以解决。

2、关于橙肉甘薯的生物强化工作

罗伯特认为,橙肉甘薯有助于解决目前影响1亿非洲人的维生素A摄入不足问题。以往非洲需要耗资350亿美元进口食品,橙肉甘薯可以帮助非洲解决粮食短缺问题。“在雨水稳定或实行灌溉的地区,甘薯每年可以生长2至3次。这种作物产量高,农民每年可以种植好几季。与合作伙伴一起,我们培育了新的品种,将繁殖周期从8年减少到4年。”罗伯特说道。

让补充道,“我质疑‘非洲人和亚洲人不吃橙肉甘薯’的这种传统看法。我们了解到,实际上人们不想食用这些品种的原因不在于颜色,而是口感。在SSA,特别是在罗伯特的祖国乌干达,人们喜欢干巴巴的口感很粉的品种。因此,我们认识到需要培育具有较高干物质含量的橙肉甘薯品种来赢得他们的支持。”

3、橙肉甘薯如何帮助非洲加强粮食安全

让说,橙肉甘薯的种植和收获时间灵活,而且便于储存。“我们已经培植出了能够在3至5个月内成熟的早熟甘薯品种,而传统品种需要经过6到8个月的时间。此外,植物的所有部分都可以利用。人类可以消费根和叶子,牲畜可以利用藤和叶子。”另一方面,罗伯特指出,“这个品种也可以在短时间内达到很高的产量。同时,我们增加了维生素A的含量以解决维生素A摄入不足问题,而甘薯也含有可预防癌症的叶酸和抗癌药(花青素)。此外,它还富含钾、镁、钙等矿物质。”

4、项目的后续研究

罗伯特指出,他们正在推进快速、智能的品种培育方法以应对气候变化和新出现的问题。“我们期望,到2020年能够通过生物强化手段顺利地培育出一种富含铁元素的橙肉甘薯品种”,让说道。

(编译 田儒雅,编审 孙巍)

18   2017-11-28 15:06:16.25 利用MARS技术加速玉米品种改良 (点击量:8)

国际玉米小麦改良中心(International Maize and Wheat Improvement Center, CIMMYT)的科学家在最近一份研究报告中指出,标记辅助轮回选择技术(Marker-Assisted Recurrent Selection, MARS)正以前所未有的速度帮助育种人员培育出高产、耐旱的玉米改良品种 。

玉米是撒哈拉以南非洲地区3亿人口最重要的粮食。气候变化改变环境的速度已经超过了农业适应自然的速度。农民只有尽快获得抗旱玉米品种,才能适应新环境。

常规育种通常需要7-8年时间,才能使改良品种最终为农民所用。而这项名为“在撒哈拉以南非洲地区干旱胁迫和无胁迫环境下使用MARS技术提高玉米产量”的研究表明,采用MARS技术,即使在干旱条件下,也可以使这个时间缩短到5年,并让改良品种表现出更大的遗传潜力。不仅速度更快、成本更低,而且还可以帮助研究人员快速了解哪些品种具备所需要的性状。MARS技术还可以利用基因型数据对最适宜种植品种进行预测,极大地降低了玉米种植成本。此前,种植者每年只能通过肉眼观察进行品种选择。

这项研究的重点是在频繁遭受旱灾且气候多变的撒哈拉以南非洲地区,开发和改良耐旱、高产热带玉米品种。该研究对10个双亲热带玉米种群的遗传增益进行了估算。总体而言,通过MARS技术,在灌溉良好的情况下,这10个种群每年每公顷可增产105公斤;在干旱胁迫条件下,每年每公顷可增产51公斤。研究还发现测试种群的后代与其上一代和商业对照品种相比,产量明显更高。这表明在撒哈拉以南非洲地区,无论干旱还是适宜环境下,MARS在提高遗传增益方面都具备优异的潜力。

通过前面提到的10个双亲种群的每一轮种植,研究人员利用MARS和谱系法得到了1,000个玉米改良品系并完成了多点试验,其中包括352个双单倍体品系,再利用这些品系得到杂交品种。目前,正在对每个种群中最好的杂交品种在全国范围内进行性状试验,之后将很快在撒哈拉以南非洲地区批准环境释放并进行商业化种植。

(编译 徐倩,编审 孙巍)

19   2017-11-27 09:58:14.257 新型稻株可以帮助农民预设收获期 (点击量:8)

由东京大学农业与生命科学研究院(University of Tokyo's Graduate School of Agricultural and Life Sciences)田依泽(Takeshi Izawa)教授领导的研究团队培育出一种新型稻株,可以在喷洒农药Routine或Oryzemate后40至45天内开花。这种药剂常用于保护水稻免受稻瘟病危害。未来该品种可能会便于稻农自主决定收获时间,而不受天气、温度和其它种植条件变化的影响。该研究成果于2017年3月28日刊登在《自然植物》(Nature Plants)杂志网络版中 。

植物何时开花由温度、昼长等环境因素决定,这导致作物收割时间难以控制。虽然科学家已经能够人为控制拟南芥这类小型开花植物的开花时间,但目前还未能成功对谷类作物施加此类影响。

该研究团队科学家首先通过过量表达基因Ghd7(Grain number, plant height and heading date 7)培育出一个不开花品种。该基因通过抑制开花基因(成花素基因)来诱导短日照条件下植物尖端开花。随后,依泽团队修改了非开花水稻品种中的成花素基因Heading date 3a(Hd3a),使它可以被特定化学物质激活。研究人员分别在实验室条件下和东京以北70公里的茨城(Ibaraki Prefecture)筑波市(Tsukuba)的田间自然条件下对该水稻品种进行了测试。他们观察到,该品种在施用化学品后45天内开花。在两年多的实验中,他们反复观察到植株只有在喷洒农业化学品后才会开花。

依泽从事植物开花分子机理研究20余年,他认为有一些启动子(开启基因活动的DNA序列)使Hd3a对特定农业化学品产生反应。研究人员使用田间转录组分析技术(Field Transcriptome Analysis)确定了12个候选启动子。它们在自然种植条件下可以被Routine或Oryzemate激活。对全部12个启动子的功效进行测试,发现满足实验目的的启动子只有1个,而不是之前期望的几个。

伊泽还表示,后续将对新型稻株本身进行研究。因为现在只能成功地操纵半合子植物,也就是只有一个基因副本而不是两个基因副本植物的开花时间。

研究面临的下一个挑战是让新品种在稻田及其它各种田间条件下开花,让农民有一天能够自主决定收获时间。

(编译 徐倩,编审 孙巍)

20   2017-11-28 15:49:37.447 简易酮症检测器,助力美国乳业发展 (点击量:8)

为了缓解奶牛酮症检查中血液检查费用昂贵,费时、费力等问题,近期,美国威斯康星大学乳品科学助理教授、全球知名酮症诊断专家希瑟·怀特(Heather White)与部门主任肯特·韦格尔(Kent Weigel)及兽医学教授加里·奥泽尔(Gary Oetzel)携手共同开展研究,试图直接通过检测牛奶中的指标分子来检测酮症,方便酮症检测。

酮症(产后瘫痪)是高产奶牛的一种常见病。如果不采取有效的防治措施,会使一批高产奶牛被迫淘汰,给奶牛生产业带来一定的经济损失。特别是哺乳初期的奶牛代谢压力最大,容易导致肝脏负荷过重、酮分子被排出。酮分子可以为体内的其他组织提供能量,如果被过量排出,就会减少产奶量,引发疾病、甚至死亡。

据统计,美国患酮症的产奶奶牛占全部产奶奶牛的40%~60%,且平均每头患酮症奶牛会造成约290美元的损失。即便如此,牧场主通常也不会给奶牛做酮症检查,其主要原因是血液检查费用昂贵,费时、费力。

怀特等研究人员设计出一种酮症检测设备,被称为“酮症监测大师” (KetoMonitor)。该设备依靠复杂的光谱仪来寻找待测牛奶中两种指示酮症的乳源性化合物,然后使用计算机进行精密分析、完善预测,这已经成为奶牛酮症检测的第一道防线。

酮症监测大师现在已被纳入美国各地奶农使用的农业资源系统(AgSourcesystem),重点用于监测威斯康辛州的牛群及过去12个月中100,307头奶牛的产奶量。该设备首先通过每周对产后母牛所产的牛奶进行定期检测,评估产后母牛的酮症患病率。然后,通过分析产后母牛产奶量及生育史等数据,确定哪些奶牛需要进一步抽血来检验酮症。

目前酮症监测大师对患有酮症奶牛的识别率达到了85%,完全可以避免对所有奶牛进行血液测试。怀特表示,一旦准确率达到90%,对每头奶牛进行血液检测将不再具备经济意义了。为了达到这一数字,怀特的一名研究生莱恩•普拉勒(Ryan Pralle)准备采用“机器学习”这一计算策略。普拉勒表示,酮症监测大师的准确性正在提高,与其他非血液测试方法相比,极具竞争力。

通过怀特和威斯康辛大学麦迪逊乳品科学部门及其他机构研究人员的努力,帮助奶农们挽回了很多损失,使奶农们越来越意识到管理酮症的重要性。

酮症监测大师这样的科技进步,不仅帮助奶农们保持牛群健康,还促使奶农们转变奶牛管理和营养搭配方式,使得美国奶牛业在竞争中永葆活力。

(编译 梁晓贺,编审 孙巍)

21   2017-11-27 09:59:23.13 利用休耕恢肥期可提高土壤摄碳量 (点击量:6)

近日,法国农业科学研究院(Institut National de la Recherche Agronomique,INRA)在他们主持的欧盟“欧洲土壤生态功能和生物多样性指示器”(Ecological Function and Biodiversity Indicators in European Soils, EcoFINDERS)项目研究中,研究人员对经过休耕恢复土壤肥力期的土壤生物多样性变化情况进行了分析。研究表明,经过休耕恢复土壤肥力期的土壤,其生物群体之间的联系有所增加,土壤中碳吸收量也随之增加,对这些现象的研究有助于开展相应的农业实践,促进土壤碳转移和碳储存。此研究成果发表在《自然通讯》(Nature Communications)上 。

该研究项目组由23家合作单位组成,研究人员充分准备了实验所需的观察设施,使用C13标记二氧化碳,检测土壤食物链中的碳吸收量,以此分析经过休耕恢复土壤肥力期的土壤生物体(微生物和大生物体)多样性及其种群之间的相互作用。

经过31年的长期研究,研究人员发现,经过休耕恢复土壤肥力期的土壤,其生物群体之间的联系有所增加;在长期休耕的土壤中,植物根系通过光合作用吸收的碳比较少,而线虫和真菌则吸收了大量的碳,其中真菌吸收了3/4的标记碳,而真菌在短期休耕的土壤中却只能吸收1/2的标记碳,这些碳吸收量的变化与真菌生物量的增加无关,而与消耗碳的微生物种群比例的增加,以及种群之间联系的增加有关。

研究结果表明,随着土壤的休耕,土壤生物体之间的联系越来越紧密,这引起土壤中植物,特别是土壤中真菌的碳吸收量增加。这一创新性研究成果使土壤可持续性管理成为可能,通过增加土壤碳储量,每年土壤管理的持续性可提高4‰。下一步研究人员将深入分析土壤中真菌的碳吸收,土壤生物多样性和生物体间的相互作用,未来的研究将注重评估农业生态系统对土壤中真菌和生物体的影响,以便发现有利于碳储存的方法。

(编译 梁丽,编审 孙巍)