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用AI促進農田氨減排，專訪《自然》文章背后的中國團隊
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周毅是故意的還是不小心？
最后更新: 2024-05-09 05:15:51觀察者網：馮教授好！在傳統農業生產模式中，氨排放問題棘手的根源在哪？
馮志雄：在氮素投入不斷增加的趨勢下實現農田氨減排，是全球可持續發展亟待解決的難題之一。由于人口及其食物需求的持續增長，2050年全球農田施肥的總氮投入預計將比2010年增加46%。農田氨排放長期以來存在的問題包括排放基數難以準確估算，各地減排路徑不明確以及部分減排措施成本較高等。
我們認為造成這些問題的主要原因之一是氨排放率與作物類型，人為管理因素，土壤和氣候條件存在著復雜的非線性關系。就是說在同一個地方，不同的作物種植和管理方式可能帶來不同的氨排放；同一種作物和管理方式在不同的地方也可能帶來不同的氨排放。
解決這一問題需要各地區因地制宜地開展減排實踐，尋找在不影響作物產量的同時，減少農業污染物排放的有效辦法。
觀察者網：AI技術的引入解決了哪些環節的難題？能否結合例子談談，未來有哪些應用空間？
馮志雄：正如剛才所說，對氨排放率與各種人為和自然因素存在的非線性關系的處理是目前的一大難題。AI技術的引入可以較好地處理這一問題。為此，我們研究團隊收集整理了來自全球超過2700條點的氨排放率田間觀測數據，并用這一數據集建立了一個估算模型。
結果表明，輸入氣候條件、土壤屬性、作物類型、施肥特征、耕作方式等信息，可在全球范圍準確估算農田氨氣的排放率。也就是說如果你可以告訴這個模型當地的一些特征，比如說當地的溫度和土壤類型，再結合你使用的肥料種類等信息，模型就可以給你估算出一個本地化的氨排放率，這為各個地區實現精細化的農田管理提供了可能性。
觀察者網：在大多數場景下，中國農業有著完全不同于歐美大農場的生產模式。這種“非大農場型農業”，是否存在相關技術的落地空間？后續我們如何用低成本的途徑，來實現這些技術的普惠化？能否結合中國乃至東亞的實際情況來談一談。
馮志雄：我們研究中考慮到的管理手段，多數是被現有研究廣泛證實有效的。比如有機農業和保護性農業措施，這些措施在東亞被廣泛提及。東亞的這種農業特征優勢在于其減排潛力巨大，我們的研究也表明亞洲擁有最大的農田氨減排潛力。但其劣勢在于機械化和規模化程度不及歐美，相關技術落地成本較高。
關于這些措施是否能夠低成本落地目前來看還是需要各地政府針對當地的情況，提供適當補貼，制定相關助推政策，提升農業規模化程度。實際上，東亞地區也一直都有推行相關政策以實現農田規模化管理。比如我國2017年頒布的《關于加快發展農業生產性服務業的指導意見》，就指出“通過土地流轉擴大土地經營規模，是提高農業勞動生產率，實現農業規模經營的一條重要途徑。”
此類政策也體現出東亞在推進可持續農業方面做出的努力。
觀察者網：與國外相比，我們在技術路徑和減排前景上有哪些不同之處？
馮志雄：我們的模型能按不同地區的情況，據“最合適的施肥管理方針”給出建議。比如針對小麥田的氨減排，全世界約61%的麥田，施用高效肥有機會達到最優的減排效果——而這一比例在中國是75%。模型輸出的國內外最優減排方針的差異，可以為不同地區因地制宜制定相關減排實踐提供有效的參考依據。
同時也應該注意到，國外部分地區如北美洲和歐洲，農業現代化程度已較高，減排潛力較為有限。而國內部分地區目前仍存在較高的減排潛力，相關技術的應用潛力巨大。
資料來源：《自然》網站、港科大網站、對話（未經本人審訂）等
本文系觀察者網獨家稿件，未經授權，不得轉載。
標簽 農業- 責任編輯: 周毅
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