Småbrukare är huvuddelen av Kinas jordbruksproducenter, cirka 203 miljoner, som står för 98 % av alla typer av jordbruksproduktionsföretag. De investerar ofta överskottsresurser i produktionsprocessen och effektiviteten i deras resursutnyttjande är låg, vilket resulterar i allvarliga miljöpåverkan, såsom luftföroreningar, markförstöring, övergödning och resursbrist.

Samtidigt äventyrar miljöproblemen den långsiktiga hållbarheten för Kinas livsmedelsproduktion. Det finns ett akut behov av att omvandla småbrukarnas produktionssystem mot hållbar produktion i Kina, men denna övergång står inför många utmaningar.

Småbrukare odlar jordbruksmark i liten skala och förvaltningen är decentraliserad. Samtidigt innebär en åldrande landsbygdsbefolkning, överföring av arbetskraft till sekundära och tertiära industrier, stigande arbetskostnader och andra faktorer stora utmaningar för teknikfrämjande. På grund av den regionala resurstillgången finns det dessutom stora variationer i klimat och socioekonomiska omständigheter mellan olika regioner, så en lokaliserad strategi är mycket nödvändig, men den har inte undersökts effektivt.

Docent Minghao Zhuang och professor Yingying Zheng från China Agricultural University, såväl som deras forskarteam, tog majsproduktionen i Hebeiprovinsen som en fallstudie för att utforska övergångsvägen för miljöekonomisk hållbarhet för småbrukarnas produktionssystem i norra Kina.

Med hjälp av energianalys, koldioxidavtryck, kväveavtryck och kostnads-nyttoanalys utvärderade denna studie på ett omfattande sätt status quo för hållbarhet på länsnivå för majsproduktion i 126 län i Hebei, och undersökte sedan förbättringspotentialen genom att minska effektivitetsgaperna i avkastning och kväveanvändning. . Övergångsvägen för småbrukare att uppnå hållbar majsproduktion diskuterades vidare.

Studien fann att det genomsnittliga hållbarhetsindexet (ESI) för majs på 2,31 var relativt lågt. de genomsnittliga utsläppen av växthusgaser (GHG) och förluster av reaktivt kväve (Nr) var 0,15 g·kcal ^–1 CO₂ -eq och 3,75 mg·kcal ^–1 N, respektive; den genomsnittliga kostnaden och nettoinkomsten var 12 700 och 4 340 CNY·ha ^–1 , respektive.

Dessa resultat indikerar en stor potential att förbättra den miljöekonomiska hållbarheten för småbrukarnas majsproduktionssystem. De miljömässiga och ekonomiska indikatorerna uppvisade uppenbar rumslig heterogenitet mellan länen, vilket indikerar nödvändigheten av lokala optimeringsstrategier för att förbättra majsproduktionens miljöekonomiska hållbarhet.

För att fastställa förbättringspotentialen för hållbarhet simulerade studien tre scenarier. Det första scenariot (S1) var för all jordbruksmark som gav den högsta avkastningen på 10 % i varje län; det andra scenariot (S2) var för högsta 10 % i grödans kväveanvändningseffektivitet i varje län; det tredje scenariot (S3) var samtidigt högsta 10 % i både skörd och kväveeffektivitet.

Baserat på resultaten av analys av flera scenarier föreslogs optimala strategier för varje län. Om varje län antar den optimala strategin kan den genomsnittliga ESI och nettoinkomsten öka med 32 % respektive 83 %, och de genomsnittliga växthusgasutsläppen och Nr-förlusterna minska med 33 % respektive 35 %. Dessa förbättringspotentialer var högre än att använda samma strategier.

Studien påpekade också att i den svåra strävan efter att uppnå ett hållbart jordbruk för småbrukares produktionssystem, bör tre aspekter tas upp:övergripande layout, tekniska innovationer och fältdemonstrationer.

För det första bör politiska ramar utvecklas för att täcka farhågorna kring modernisering av det grundläggande driftssystemet på landsbygden, socialiserade servicesystem för jordbruk, talangodling och tekniska innovationer.

För det andra, tekniskt sett kan en grön omställning för jordbruket gå igenom tre faser:optimera, byta ut och omdesigna. Det första steget är optimering av resursanvändningseffektiviteten, främst genom att anta teknologier som 4R-teknik, digitalt jordbruk, jordtester och rekommendationer av gödningsmedel, och så vidare. Ersättningsfasen är beroende av ersättningsteknik. Omdesignfasen innebär en fullständig återintegrering av jordbruksmetoder.

För det tredje måste relationerna mellan forskare, teknikutvidgningspersonal och bönder rekonstrueras, vilket ger varje ämnes roll fullt utspel, för att bilda en replikerbar och populariserad teknologilandningsmodell och säkerställa implementering och främjande av teknisk innovation.

Denna studie ger inte bara viktiga vetenskapliga referenser för att anta olika strategier för att uppnå miljöekonomisk hållbarhet för småbrukares produktionssystem med olika landskap i norra Kina, utan har också en viss referensbetydelse för länder som står inför liknande utmaningar i processen för hållbar produktion för småbrukare över hela världen .

Forskningen publicerades i Frontiers of Agricultural Science and Engineering .