用“多勞多得”來描述農(nóng)業(yè)生產(chǎn)一點(diǎn)也不為過。人們耕種的土地越多，生產(chǎn)的糧食就越多；人們施用的水、化肥和農(nóng)藥越多，收成就會越豐裕。
盡管現(xiàn)代農(nóng)業(yè)成功地為數(shù)十億人提供了食物，但它的迅速擴(kuò)張也導(dǎo)致了生物多樣性的喪失、水道污染和溫室氣體排放的增加。隨著世界人口逐步攀升至百億，以及氣候變化影響的日益顯現(xiàn)，這種做法顯然是不可持續(xù)的。
“我們需要在未來看到的重大進(jìn)展，即要以‘可持續(xù)集約化’為框架，用更少的成本獲得更多，”英屬哥倫比亞大學(xué)資源、環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所代所長Navin Ramankutty表示。
取長補(bǔ)短
關(guān)于糧食和農(nóng)業(yè)未來的爭論常常被視為兩種看似截然不同方法之間的一種選擇。一種是傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)，其目標(biāo)是通過依賴灌溉系統(tǒng)、合成肥料和農(nóng)藥的大規(guī)模單一耕作來生產(chǎn)盡可能多的糧食；另一種是有機(jī)農(nóng)業(yè)，優(yōu)先考慮可持續(xù)性，利用自然投入和過程使農(nóng)場更適合自然。
如今，一種被稱為“可持續(xù)集約化”的概念正在不斷演變，它試圖通過汲取傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)和有機(jī)農(nóng)業(yè)的優(yōu)勢，同時盡量減少它們的不足（比如傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)過度使用肥料，以及有機(jī)農(nóng)業(yè)的低產(chǎn)量趨勢），從而彌補(bǔ)兩者之間的差距。
“我們不能失去保護(hù)性農(nóng)業(yè)或者有機(jī)農(nóng)業(yè)，”堪薩斯州立大學(xué)的作物科學(xué)家Vara Prasad解釋道。“與此同時，我們也不能讓現(xiàn)在正在發(fā)生的負(fù)面影響污染我們生存的環(huán)境。”
可持續(xù)集約化的理念認(rèn)為，需要生產(chǎn)足夠的糧食來養(yǎng)活不斷增長的人口，但卻力求以最環(huán)保的方式實(shí)現(xiàn)這個目標(biāo)。值得一提的是，該理念注重提高產(chǎn)量（特別是每單位土地生產(chǎn)的糧食數(shù)量），從而最大限度地減少將森林和其他未開墾土地轉(zhuǎn)變?yōu)檗r(nóng)場的需求的方法。
在談到巴西和印尼因農(nóng)業(yè)擴(kuò)張而造成的森林砍伐時，Ramankutty憂心忡忡地說，“那次的森林砍伐產(chǎn)生了很大的影響，因此我們所能做的一切都是為了避免這種情況的再度發(fā)生。”
環(huán)境可持續(xù)性與增加產(chǎn)量同樣重要，Prasad指出。除了保護(hù)荒地外，環(huán)境目標(biāo)還包括減少溫室氣體排放、氮磷徑流流失和農(nóng)藥污染，以及保護(hù)淡水資源。然而，可持續(xù)集約化理念深知沒有完美的解決方案。畢竟有這么多的目標(biāo)，自然需要有所取舍。
當(dāng)然，可持續(xù)集約化并沒有指定特定的技術(shù)或者做法。不過，它更側(cè)重于預(yù)期結(jié)果：在更少的土地上種植更多的糧食，減少對環(huán)境的負(fù)面影響。
雙贏策略
盡管這一概念是開放的，但從事可持續(xù)集約化研究的科學(xué)家們指出了一些有證據(jù)支持的策略和技術(shù)，這些策略和技術(shù)可以提高產(chǎn)量，同時還能實(shí)現(xiàn)環(huán)境收益。根據(jù)最近發(fā)表在《自然—可持續(xù)性》雜志上的一項研究估計，占地約4.53億公頃（10億英畝）的1.63億個農(nóng)場正在實(shí)施某種形式的可持續(xù)集約化。
實(shí)施可持續(xù)集約化最有希望的策略之一是改善作物和牲畜品種。通過傳統(tǒng)育種或基因工程培育抗病蟲害的種子，既可以提高產(chǎn)量，也能減少農(nóng)藥的使用。適合當(dāng)?shù)貤l件和極端天氣（如干旱和炎熱）的品種，也可以幫助農(nóng)民在不破壞生態(tài)系統(tǒng)的情況下生產(chǎn)更多的糧食。
有效利用投入是可持續(xù)集約化實(shí)踐的一個共同目標(biāo)。綜合病蟲害管理，采用諸如生物防治等策略來防治病蟲害，可以在不傷害益蟲的情況下保護(hù)農(nóng)作物。2015年，一項針對85個綜合病蟲害治理項目的整合分析就發(fā)現(xiàn)，項目和作物平均增產(chǎn)約41%，同時農(nóng)藥使用量下降至31%。同時，保護(hù)性農(nóng)業(yè)實(shí)踐（例如免耕種植、覆蓋種植和作物輪作）可以改善土壤質(zhì)量，減少雜草，降低成本，并將碳儲存在地下。
在農(nóng)作物和牧場及其周圍種植樹木和灌木可以讓農(nóng)民和當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)獲益，還能為鳥類和其他生物提供棲息地。在這種農(nóng)林復(fù)合經(jīng)營系統(tǒng)中的樹木可以保護(hù)動物免受夏季炎熱太陽和冬季凜冽寒風(fēng)的傷害，而該系統(tǒng)中生長的營養(yǎng)豐富的草則可以迅速且成本低廉地喂養(yǎng)牲畜。農(nóng)場內(nèi)外的樹木可以固定土壤中的氮，隔離碳，并減少徑流流失和土壤侵蝕。
像精密農(nóng)業(yè)設(shè)備（即將詳細(xì)數(shù)據(jù)與機(jī)器人、傳感器和成像技術(shù)結(jié)合起來，以更有效的方式播種和澆水、施肥和撒農(nóng)藥）等技術(shù)，可以在降低投入成本的同時，提高已經(jīng)高產(chǎn)的農(nóng)場的生產(chǎn)率。在眾多正在開發(fā)的雙贏技術(shù)中，既有不斷改進(jìn)的天氣預(yù)報工具，又有助于農(nóng)民選擇最佳的種植和收獲日期，還有固氮液體益生菌，它們至少可以替代一些合成肥料。
另一種策略則是在休耕土地上種植作物，同時在現(xiàn)有耕地上種植和收獲更多的作物。這樣做可以提高已開墾耕地的生產(chǎn)力，減少對森林和其他自然棲息地的轉(zhuǎn)化需求。
“其實(shí)技術(shù)工具并不缺乏，人們可以利用它們來提高作物產(chǎn)量，同時減少對環(huán)境的影響，”普林斯頓大學(xué)教授、世界資源研究所研究員Tim Searchinger表示。“這不是一個科學(xué)問題，而是一個實(shí)踐問題。”
定位恰當(dāng)
在一些地區(qū)，例如撒哈拉沙漠以南的非洲地區(qū)，由于土壤缺乏水分和養(yǎng)分，所以作物產(chǎn)量非常低。這一較低的基準(zhǔn)就意味著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)工具可以在從現(xiàn)有農(nóng)田獲取更多的糧食中大顯身手。不過，如果這種集約化是可持續(xù)的，那么將這一途徑與教育農(nóng)民避免浪費(fèi)和污染的最佳實(shí)踐相結(jié)合是至關(guān)重要的，Prasad指出。
實(shí)際上，“經(jīng)常被遺忘的一件事是施肥本身并不是壞事，”牛津大學(xué)博士后研究員Michael Clark解釋說。“但當(dāng)你開始施用太多的時候，它就成了一個問題。”
目前，中國正通過資助農(nóng)業(yè)科學(xué)家扎根農(nóng)村，向農(nóng)民傳授何時以及如何更有效地施用化肥，從而遏制化肥的過度使用。這些舉措幫助了2000多萬小農(nóng)戶將玉米、大米和小麥的產(chǎn)量提高了10%，同時減少了15%的化肥使用量，在這一過程中也顯著減少了溫室氣體排放。
在一些剛剛采用水灌溉系統(tǒng)來提高農(nóng)作物產(chǎn)量的地區(qū)，最先獲得水資源的農(nóng)民往往會過度使用這種寶貴的資源，而留給后來者的資源就會越來越少。地方法規(guī)和水資源協(xié)會則可以發(fā)揮相應(yīng)作用，幫助農(nóng)民以更有效、公平和可持續(xù)的方式使用水資源。
除了農(nóng)業(yè)技術(shù)和實(shí)踐外，建立相應(yīng)機(jī)構(gòu)也是可持續(xù)集約化的重要組成部分。Prasad指出，在發(fā)展中國家投資農(nóng)民田間學(xué)校和開展推廣項目對于幫助農(nóng)民實(shí)施可持續(xù)的實(shí)踐和技術(shù)是必要的。
可持續(xù)食物系統(tǒng)
可持續(xù)集約化雖然是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要組成部分，但單靠它是無法實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的。
如果我們試圖在不擴(kuò)大耕地的情況下生產(chǎn)足夠的糧食來滿足當(dāng)前的預(yù)期，那么從2006年到2050年，我們就需要比1962年到2006年多增加11%的糧食產(chǎn)量——鑒于過去的增長主要?dú)w功于增加的投入，這無疑是一個艱巨的任務(wù)。
此外，在Clark看來，一個真正的可持續(xù)的食物系統(tǒng)還必須解決食品浪費(fèi)和暴飲暴食的問題，并把人們的飲食從肉類和乳制品中轉(zhuǎn)移出來，因?yàn)槿忸惡腿橹破吩谵r(nóng)業(yè)的環(huán)境足跡中所占的比例非常大。
值得注意的是，按照“杰文斯悖論”（Jevons paradox），提高效率可以激勵農(nóng)民增加生產(chǎn)，從而導(dǎo)致更多的土地開墾。為避免出現(xiàn)這種矛盾，讓人們從可持續(xù)集約化中獲得最大收益，我們就必須更好地確保自然區(qū)域不受農(nóng)業(yè)擴(kuò)張的限制。
盡管困難和挑戰(zhàn)重重，但可持續(xù)集約化的數(shù)學(xué)原理很簡單：在對環(huán)境影響最小、面積最少的土地上生產(chǎn)的糧食越多，人類和自然將會變得越好�！�