如何实现“既多打粮又少污染”？

随着全球人口持续增长和气候变化加剧，农业面临的挑战愈发复杂——既要保障不断增长的粮食需求，又要减少化肥滥用、土壤退化、温室气体排放等环境代价。传统农业研究多聚焦单一目标，比如早期“绿色革命”单纯追求高产，后来转向减少外部投入的有机农业，却难以同时满足“多打粮”与“少污染”的双重需求。那么，有没有一种方法，能让农业在提升生产力的同时，兼顾资源高效利用和生态保护呢？

近日，来自南京大学、中国农业大学、河北农业大学的马林教授等提出了一套结合“自上而下”与“自下而上”的农业系统研究新方法，为破解这一难题提供了可行路径。相关文章发表已发表于《农业科学与工程前沿》（英文）（DOI: 10.15302/J-FASE-2025628）。

这套新方法的核心，是通过跨学科整合与多尺度协同，构建兼顾粮食安全、资源效率与环境可持续的农业创新体系。所谓“自上而下”，是从国家粮食安全目标出发，先设定全国粮食产量底线，再分解到不同区域，结合当地水资源、土地承载力和温室气体排放阈值，制定具体的技术路径——比如哪些区域需要优化施肥，哪些地方适合推广节水技术，最终通过政策引导和技术培训，让这些方案落地。而“自下而上”则更贴近生产一线：科研人员扎根农村，通过“科技小院”这个一线创新平台，收集小农户的实际生产数据，诊断制约产量的关键瓶颈，再针对性地开发抗旱品种、精准施肥等技术，最后将这些技术整合成可复制的模式，在相似自然条件的区域进行推广。

值得关注的是，“科技小院”在其中扮演了关键角色。它既是问题收集站，也是技术试验田。科研人员与农民同吃同住，直接获取种植过程中的真实数据；同时，小院还是技术推广枢纽，将实验室里的成果在田间验证、改进后，再教给更多农户。例如，在我国北方的玉米种植区，科研团队通过“自下而上”的诊断发现，农户传统种植方式存在氮肥施用不合理、种植密度过稀等问题，于是开发了“根区动态供氮”“密植高产”等技术，在66个农户试验田应用后，玉米平均产量达到每公顷13吨，几乎是传统种植的两倍，而氮肥用量并未增加。类似的案例还有很多：通过优化全国畜禽养殖布局，可减少90%人口的氮污染暴露；调整作物种植结构，在满足未来粮食需求的同时，能降低18%的活性氮流失和20%的温室气体排放。

这套方法通过整合“自上而下”的系统规划与“自下而上”的一线创新，形成了从国家目标到农户实践的完整链条。一方面，宏观目标确保了技术方向不偏离粮食安全和生态保护的大前提；另一方面，一线数据让技术更“接地气”，解决了过去科研成果与生产需求脱节的问题。目前，相关技术已在我国多个农业主产区应用，不仅提升了小农户的种植效益，还为全球农业可持续发展提供了“中国方案”——例如在非洲和东南亚部分地区，类似的“科技小院”模式已开始推广，帮助当地农民在增产的同时减少环境负担。