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朱安丰:优化农业生产布局,适应气候变化

2024/01/04    信息来源:   作者:北京大学研究生教育    编辑:王道琳

党的二十大报告指出,要积极稳妥推进碳达峰碳中和,实现碳达峰碳中和是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革。北京大学深入贯彻新发展理念,于2022年设立北京大学必和必拓“碳与气候”博士研究生未名学者奖学金。该奖项由澳大利亚必和必拓公司(BHP)捐资,旨在资助北京大学科研能力突出、研究工作富有创新性的优秀博士研究生从事碳与气候相关研究。希望此项荣誉能够激励北大学子肩负起应对全球气候变化的使命,积极探索未知世界,开展高水平学术研究,在“碳与气候”相关领域发出青年声音,产出创新成果,为建成人与自然和谐共生的现代化作出突破性贡献。

朱安丰,北京大学现代农学院农业经济管理专业2021级博士研究生,指导老师为解伟老师,研究方向为农业适应气候变化经济。在Nature等国内外期刊上发表7篇论文,博士期间获得北京大学校长奖学金、现代农业博士研究生奖学金一等奖、北京大学三好学生等荣誉,是2023年北京大学必和必拓“碳与气候”博士研究生未名学者奖学金获得者。

“仰望星空 脚踏实地。”

儿时的梦想如今的科学问题

作为一个山东人,我小时候却不爱吃馒头只钟情米饭,儿时的梦想就是把自家地里的小麦换成水稻。到北大读博以来,我逐渐明白每种作物都有自己适宜的种植区域,光、热、水、土等资源禀赋的不同组合决定了各种作物最适宜的“家”。2019年加入解伟老师课题组后,解老师向我介绍了“农业生产优化布局与可持续发展”这个研究方向。从那时候起,我就自然而然地生出一个疑问:当前的农业生产有没有地尽其利,有没有将每种农作物都种植在最适宜的地区?

参加北京大学中国农业政策研究中心在黑龙江省农村的一次调研时,我发现近年来当地的粮食生产政策存在波动,出现了由以前的“旱改水”演变到近年的“水改旱”的现象。后来发现类似的问题也出现在其他地区,例如南方稻谷主产区“双改单”、“单改双”周而复始,无法让农户形成稳定的种植预期,导致大量的资源浪费。如果能从全国一盘棋的角度统筹规划中国农业生产布局,将有效规避局部地区盲目短视的农业生产决策,减少不必要的浪费和损失,同时促进农业减排以及提高农业气候韧性。

带队参加乡村实地调研活动

大模型模拟寻求解决方案

为此,在解老师带领下,我们基于农业大数据构建农业生产布局优化模型,寻求可以协同解决食物系统可持续发展的农业生产最优布局。经过不断讨论,我们逐步把食物系统多个维度协同发展与政府管理结合起来,开展了三组不同政府合作模式的模拟(“各自为政”、“彼此兼顾”和“跨部门协调”)。结果显示:优化农业生产力布局有潜力促进农业用水、化肥、农药和温室气体排放同步减少8%左右,同时促进农民增收4.5%。研究结论完美回答了我当初的疑问,也取得了较为满意的成果。

科研的进程不是一帆风顺的,从数据处理到模型构建,再到结果分析与结论探讨,我几乎每个环节都遇到了困难,记录了近10万字的科研日志。由于我们使用的是农业大数据,需要在保证准确性的同时兼顾效率,有些方法可能在小范围测试时表现良好,但在大规模应用时经常出现没有考虑到的案例,这就得推翻重来,导致我们需要不断的调整和优化模型,约束条件从几十万个增加到上百万个。熟悉优化模型的人都知道,大型优化模型在求解时经常出现找不到可行解的问题,屏幕上出现的是feasible还是infeasible直接决定了我一天的心情。很多次都感觉实在进行不下去了,还好老师也一起熬夜跑模型,攻克了一个又一个难关。

在CCTV17《中国农村报道》栏目解读研究成果

农业适应气候变化 助力碳中和

近年来,优化农业生产力布局也越来越成为农业适应气候变化的重要措施,如《国家适应气候变化战略2035》提出优化生产力布局以适应气候变化;2023年中央一号文件提出“研究开展新一轮农业气候资源普查和农业气候区划工作”。未来气候变化愈演愈烈,将改变光、热和水等资源的空间分布,进一步引起各地农业生产的碳排放强度发生变化,因此需要充分发挥各地禀赋优势,调整农业生产布局,增强农业气候韧性。“适应气候变化的农业生产布局研究”课题需要运用到农业经济学、农学和数学等多个学科的知识,北大碳中和研究院在上述领域有深厚积累,加之北京大学必和必拓“碳与气候”博士研究生未名学者奖学金的支持,使我对完成该项研究充满信心。

跌跌撞撞踏入科学殿堂,诚惶诚恐。感谢解伟老师等专家学者的言传身教,为我指引前进方向。科研过程中有欢笑也有泪水,希望我的分享能增添大家对“碳与气候”的思考。我将继续以一片赤诚迎接科研的孤独与艰辛,把论文写在祖国大地上。



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