Småbrukare som odlar kanske bara några hektar mark dominerar jordbrukslandskapet på platser som Kina, Indien, och Afrika söder om Sahara. Att öka deras effektivitet och samtidigt minska deras miljöpåverkan är viktiga steg för att säkerställa en hållbar matkälla för världens växande befolkning.

Ändå delar de bästa praxis med småbrukare, som ofta har begränsade resurser att investera i sin försörjning och som räknas i hundratals miljoner enbart i Kina, är en skrämmande möjlighet.

I en rapport i tidningen Natur , University of Pennsylvania Zhengxia Dou, professor i jordbrukssystem vid Veterinärmedicinska skolan, samarbetade med kollegor från China Agricultural University och andra institutioner för att dela det framgångsrika genomförandet av ett långsiktigt, ett omfattande ingripande som både förbättrar avkastningen och minskar gödningsmedel i hela Kina. Ansträngningen, antogs över 10 år, engagerade nästan 21 miljoner bönder och ökade avkastningen i genomsnitt mer än 10 procent och minskade gödningsanvändningen mellan 15 och 18 procent. Övergripande, åtgärderna gav en ökning av spannmålsproduktionen med en minskning av gödningsmedelsinmatning och besparingar på totalt 12,2 miljarder dollar.

"Omfattningen av förbättringen när det gäller avkastningsökning och gödselminskning var stor, "säger Dou." Men det var ingen överraskning eftersom liknande resultat hade uppnåtts tidigare. Det var omfattningen på allt, närmar sig det med en heltäckande insats och partnerskap mellan forskare, förlängningsagenter, jordbruksföretag, och bönder, uppnå en snöbollseffekt. Den där, till mig, är den mest imponerande takeaway. "

Studiens första författare var Zhenling Cui och projektledaren och motsvarande författare till studien var Fusuo Zhang, båda med China Agricultural University.

Projektet började med erkännandet att rådande jordbruksmetoder hos Kinas stora antal småbrukare inte uppfyller kraven på hållbar produktivitet. Globalt sett livsmedelsproduktionen måste öka med 60 till 110 procent över 2005 års nivåer år 2050 för att möta efterfrågan. På samma gång, påverkan av klimatförändringar och miljöförstöring gör jordbruket svårare. För att bestämma de bästa sätten att möta efterfrågan på hållbar produktivitet, forskare i den aktuella studien genomförde mer än 13, 000 fältförsök som testar vad de kallar ett integrerat system för hantering av markgrödor, eller ISSM, en modell som hjälper till att avgöra vilken grödesort, planteringsdatum och densitet, användning av gödningsmedel, och andra strategier kommer att fungera bäst i en given klimat- och jordtyp. Testerna gjordes med majs, ris, och vete.

Efter att ha bestämt att modellen skulle kunna hjälpa jordbruksinsatser i Kinas stora jordbrukszoner och uppnå avkastningsförbättringar och gödningsreduktioner, forskarna organiserade en massiv kampanj för att arbeta med bönder i hela Kina. Kampanjen engagerade mer än 1, 000 forskare och doktorander, 65, 000 jordbruksförlängningsagenter, och 130, 000 jordbrukspersonal för att nå 20,9 miljoner småbrukare i 452 län i Kina.

"De samarbetande forskarna utbildade lokala tekniker, och teknikerna arbetade nära med bönderna för att utveckla deras förvaltningspraxis utifrån vad som var vettigt i regionen, "Säger Dou.

Agribusiness var en viktig partner i arbetet, hjälpa till att designa gödselprodukter som matchade jordbrukarnas behov.

"Det här var en massiv, rikstäckande, flerskiktigt samarbete, "Säger Dou.

För att få en djupare förståelse för de kinesiska jordbrukarnas nuvarande prestanda, forskarna genomförde en undersökning bland 8,6 miljoner bönder från 1, 944 län över hela landet. De fann utrymme för förbättringar, eftersom de flesta hade avkastning minst 10 procent, och några så mycket som 50 procent, lägre än ISSM skulle förutsäga.

Dou tror att erfarenheterna och lärdomarna från detta rikstäckande projekt kan vara tillämpliga någon annanstans, särskilt i Asien. Indien, till exempel, är ett annat land där avkastningen är relativt låg och gödningsanvändningen hög. I Afrika söder om Sahara, både avkastning och gödningsmedel är låg, men lärdomarna "i hur man arbetar med småbrukare, hur man förtjänar sitt förtroende och engagerar dem, "Dou säger, skulle fortfarande vara sant.