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大小、形狀、顏色各異的馬鈴薯模型 | 攝影：曾楠/TNC

原產地在遙遠的南美洲安第斯山脈的馬鈴薯，已經有數千年的人工種植歷史，是世界上僅次于水稻、玉米和小麥的最重要的糧食作物。從歷史上來看，馬鈴薯有著很多傳奇故事，有著不普通的過去和實力，它因養活了眾多的人口而改變了整個世界；在現代，它仍是人類主食中最重要的一員。馬鈴薯及各種馬鈴薯加工產品已成為全球經濟貿易中的重要組成部分。

圖源 | Alpha /flickr（左上）Ruocaled /flickr（右上）gogatsby /flickr（左下）單良 /TNC（右下）

全世界有超過4500種不同形狀、不同顏色的可食用馬鈴薯，還有100到180種野生土豆因太苦不能吃。目前全世界共有100多個國家種植馬鈴薯，全球年產量已超3億噸, 在全球各地幾乎都可以看到用它做成的美味佳肴。

墨西哥城市場上常見的紅色馬鈴薯 | 攝影:單良 /TNC

馬鈴薯富含蛋白質、維生素C和鉀，在消除饑餓、營養不良以及減少貧困中發揮著重要的作用，是保障糧食安全的一種關鍵作物。例如，作為全球最大的馬鈴薯消費國，中國預計在未來20年所需的糧食增產中，將有整整50%來自馬鈴薯[1]。

馬鈴薯也不僅僅是供人類食用的蔬菜、主食，它還有著更廣泛的用途。實際上，全世界種植的馬鈴薯大半被加工成其它制品，如家畜飼料、生產淀粉、葡萄糖、酒精等主要工業原料等。

馬鈴薯種植在我國所面臨的問題與挑戰

馬鈴薯在我國的種植歷史久遠，是中國重要的糧食作物之一，在中國西南山區、西北、內蒙古自治區和東北都有廣泛的種植。近些年，馬鈴薯的播種面積和產量都在不斷擴大，其中播種面積從2000年的472.3萬公頃增加到2015年的551.8萬公頃，產量從2000年的1 325.5萬噸增長至2015年的1 897.2萬噸[2]。2015年，為滿足國家糧食安全的需求，農業部提出了“馬鈴薯主糧化戰略”，進一步推動了馬鈴薯產業的快速發展，馬鈴薯在中國糧食中所占的地位不斷攀升，規模化和集約化種植程度不斷提高。

然而，隨著種植面積、種植投入的不斷加大，馬鈴薯種植業面臨著很多問題與挑戰。如近年來的研究發現，隨著馬鈴薯集約化種植程度的不斷提高，馬鈴薯連作導致的土傳病害日趨嚴重，病蟲害控制難度加大，產量、品質下降問題十分突出[3]，土壤健康狀況降低，嚴重制約了馬鈴薯產業的可持續健康發展。

馬鈴薯田 | 攝影：張丹 /TNC

改進措施：

兼顧馬鈴薯輪作的生態和經濟效益

馬鈴薯與不同作物輪作是解決馬鈴薯病害嚴重和可持續種植的有效方法之一。馬鈴薯輪作不僅可以有效增加馬鈴薯的品質與產量，而且可以很大程度地保護土壤健康。

輪作

輪作是指在同一田地上按一定順序連續種植不同作物的方法，這與高度集約化的單一連作模式相反。國內外已有大量試驗證明輪作對馬鈴薯生產有巨大生態和經濟效益，是實現農業可持續發展的必由之路[4]。

苗期馬鈴薯 | 攝影：曾楠 /TNC

在論文《馬鈴薯輪作的生態和經濟效益——案例分析》（點擊文末“閱讀原文”獲取）中，中國TNC的專家運用成本-效益分析的方法，從生態效益與經濟效益兩方面對馬鈴薯為主的多樣化種植模式進行了分析，結果發現，馬鈴薯與其他作物輪作可獲得的經濟和生態效益與連作相比多12571元/公頃（對農民來說真是好大一筆錢）。

此外，通過田間案例分析發現，在一年一作地區下，馬鈴薯三年輪作無論是在經濟效益還是生態效益方面都比馬鈴薯兩年輪作高。在兩年輪作模式中，馬鈴薯-黑麥-燕麥這種兩年三季的創新輪作模式，與同為兩年輪作模式的一年一作相比，經濟效益提高了158.88%，且單位產量的碳排放降低了24.91%，同時實現冬季地表覆蓋，減少土壤侵蝕，與傳統一年一作相比是一種經濟和生態雙贏的輪作模式。

我國一年一作區面臨著冬季地表裸露、風蝕的問題

我國北方一作區，由于冬季氣候寒冷干燥，每年只能種一茬作物。在農作物生長期（5月-10月）以外季節，地表長期裸露，加之北方氣候干、風力大，致使土壤風蝕嚴重，土地沙漠化日趨明顯。

馬鈴薯輪作生態效益與經濟效益評價

馬鈴薯輪作與連作相比，經濟效益與生態效益均有不同程度的提高。

TNC案例描述

馬鈴薯種植種塊 | 攝影：曾楠 /TNC

種植馬鈴薯是河北張家口當地農民脫貧致富的重要途徑。由于缺少科學認識和生態觀念，傳統的馬鈴薯種植通常采用連作模式，且收獲后土地裸露，一度導致了嚴重的土傳障礙和冬季風蝕的問題，影響了馬鈴薯質量和土壤健康，威脅干旱地區馬鈴薯產業的可持續發展。

試驗地采樣 | 圖片來源：中國農業科學院

2018年開始，大自然保護協會（TNC）聯合中國農業科學院農業環境與可持續發展研究所、先正達（中國）投資有限公司、雪川農業發展股份有限公司，共同啟動了“張家口可持續農業項目”，在當地選擇了一塊已連續種植馬鈴薯多年的典型農田，用于探索平衡當地農業發展與環境效益的土豆最佳輪作模式，將輪作作物（燕麥、小麥、大豆等）納入馬鈴薯的生產過程中，經過多年長期監測成本收益分析，將不同的輪作模式進行比較，分析不同輪作組合的可行性，以及作物經濟和生態效益的變化。試驗發現，馬鈴薯輪作有效改善了作物根系的土壤微生物多樣性、平衡養分循環和土壤微生態。

注：病蟲害控制率、GHGs（溫室氣體） 減排量、節氮量、節鉀量以及節磷量為病蟲害發生率、碳足跡、平均年需氮量、平均年需鉀量以及平均年需磷量統一取值方向后指標名稱

多樣化設計的馬鈴薯輪作可以帶來：

經濟效益

馬鈴薯病蟲害發生率顯著降低，有效降低農藥的使用

馬鈴薯水分利用率提高，節省灌溉成本

馬鈴薯需肥量減少，節約化肥成本

馬鈴薯產量提升，增加收入

生態效益

有效提高土壤肥力

碳足跡遠低于連作，根據歐洲能源交易所碳交易價格折合成碳交易成本，能夠提供1973元/公頃的效益

試驗田觀摩現場 | 攝影：張丹 /TNC

馬鈴薯輪作不僅可以幫助農民節約成本、提高經濟效益，同時還能因農田土壤健康提升、生態環境改善而節約的農業生產成本投入，并且可以極大地改善自然環境。

結語

干旱及半干旱區占我國國土面積的49%，是我國陸地生態系統最為脆弱的區域，年降雨量稀少且分布不均，水資源短缺、水土流失現象嚴重，土地面臨嚴重的退化。特別是在氣候變化背景下，我國干旱及半干旱地區的農業發展面臨巨大挑戰，調整產業結構和種植方式，推動農業綠色發展，是干旱半干旱地區農業發展的必然選擇。

TNC希望與各合作伙伴一道，共同探索科學的馬鈴薯及其它主要作物輪作模式，為中國廣大的干旱及半干旱區發展可持續農業提供示范，并將致力于應對區域內面臨的水土流失、土壤健康狀況惡化和資源過度消耗等主要環境問題。