古老的农业战略有望增强气候适应能力

2011年，MorganRuelle住在埃塞俄比亚的偏远山区，正在研究他关于食物多样性的论文，当时他一直听说一种让他感到困惑的作物。

农民们反复提到一种用阿姆哈拉语称为“duragna”的谷物，这种谷物在英语中没有对应词。“他们一直说，‘嗯，这不是真正的小麦，也不是真正的大麦，’”Ruelle说。“几个星期以来，我都被它难住了。”

最后一位农民解释说，杜拉格纳实际上是小麦和大麦的混合物，有时还有其他谷物，种植在一起，而不是一种整齐排列的谷物。

他偶然发现了世界上为数不多的几个农民仍在播种maslins或谷物混合物的地方之一，其中可能包含大米、小米、小麦、黑麦、大麦、黑小麦、二粒小麦等。

农民与Ruelle分享的知识导致康奈尔大学现任和前任研究人员发表了一篇论文，该论文表明，作为人类数千年的食物但现在基本上被遗忘的maslins具有实时适应日益不可预测和极端天气的独特能力气候变化。

该研究将以前在农学、民族志、考古学、历史和生态学方面的工作结合在一起。它表明maslins——源自拉丁语，意为“混合”——已经使用了3000多年，至少在27个国家/地区使用，从北非到欧洲和亚洲，再到后来的北美。野生雌狮甚至可能催生了农业。

“几千年来，世界各地的自给自足的农民一直在管理和降低他们农场的风险，并制定了这些适应当地情况的策略来做到这一点，”前康奈尔大学博士后研究员亚历克斯麦卡尔维说，他是该论文的第一作者，现在是康奈尔大学的研究员纽约植物园。“我们可以从他们身上学到很多东西，尤其是现在，在气候变化的时代。”

比进化更快

起初，Ruelle——现在是克拉克大学环境科学与政策助理教授——认为农民们一起种植maslins，然后在收获期间将成分分开——与蚕豆等其他混合种植很容易，长得又高又低-种植豌豆。但是小麦和大麦呢?“我无法想象他们穿过田地说，这是小麦，这是大麦。这似乎很难。”

然后他开始意识到为什么农民将混合物视为单一作物。女人们开始告诉他，她们用它来制作面包、啤酒、injera(一种酵母煎饼)和kollo(一种由烤谷物、豆类和油籽制成的流行小吃)。小麦和大麦一起种植，一起收获，一起准备和食用。

“我们马上就在想，[小麦和大麦]的比例必须逐年变化，”Ruelle说。“这是一个不断发展的响应实体。就其本身而言，它在农民的控制之外运作，以应对发生的任何情况。”

例如，如果一场不寻常的大雨摧毁了一半的植物，那么仍然站立的植物很好地适应了这场降雨事件，博士生兼该论文的合著者AnnaDiPaola说。“大自然正在给农民反馈并说，‘这适应得很好。再种一次。’”

Ruelle说，如果干旱使小麦今年表现不佳，那么抗旱性更强的大麦将弥补这一损失并提高产量。“所以无论如何，你都能用这个做面包。”

McAlvay发现农民在格鲁吉亚国家的研究中称赞这种好处。2022年夏天，他们第一次在那里进行实地考察时，他与一位正在种植小麦和大麦混合物的牧师交谈，他将小麦和大麦用于圣礼和教堂宴会。“他说，‘如果一个失败了，至少我们还有另一个。’译者使用的词与埃塞俄比亚的译者使用的词完全相同。我想，‘哇，这是一种现象，’”麦卡尔维说。

混合物中的比例每年都在变化，自动适应当前的生长条件。McAlvay说，如果一个地区变得越来越干燥，小麦就不会长得很好，而农民为下一次播种保留的种子将自动包含更少的小麦和更多的大麦。

在埃塞俄比亚提格雷的阿德瓦区，混合小麦和大麦已准备好收获。图片来源：AlexMcAlvay/纽约植物园

“它比进化速度更快。如果你只有一个弱变种，就需要很长时间才能适应，”他说。“但如果你有多个物种和多个品种，这些转变就会非常迅速地发生。”

这种能力使maslins成为应对气候变化的完美策略——特别是因为它们可以以其他多元文化所没有的方式更迅速地扩展。需要新的机器来收割一起种植的豆类和玉米。“但我们长期以来一直拥有收获这些谷物的技术，”麦卡尔维说。

此外，Ruelle说，研究人员一直在鼓励农民适应未来的平均条件，无论是更温暖还是更干燥。“但我更担心的是天气变化越来越大，农民不得不应对一个非常炎热的年份接着一个非常凉爽的年份或者一个晚季接着一个早季，”他说。“我听到埃塞俄比亚的农民说，我不知道该怎么办——现在的天气变幻莫测。”

他说，马斯林可以帮助农民在更广泛的条件下茁壮成长。“我们正在提高人们对帮助农民应对变化的本土系统的认识。”

古老的策略

农业与生命科学学院生态学和进化生物学教授、该论文的合著者、疾病生态学家和农业生态学家AlisonPower说，尽管曾经如此普遍，但播种maslins的策略却无人问津。Ruelle和McAlvay是她实验室的博士后。

直到她作为委员会顾问阅读了Ruelle的论文之前，Power才遇到这个概念，尽管她自1980年代初以来一直在该领域工作。“我说，'他们做什么?'”鲍尔回忆道。“最令我惊讶的是，它可以追溯到很久以前，而且这种做法如此普遍，在世界上的几个地方一直持续到今天，”她说。“我们大多数人都在农业生态学界——这不是我们所知道的。”

她认为亚的斯亚贝巴大学民族植物学教授ZemedeAsfaw帮助康奈尔团队和其他人理解了这种做法。

研究人员说，尽管现在人们可能不太了解maslins，但它们可能在野外一起生长，并构成了FertileCrescent的农业基础。McAlvay说，有证据表明，在驯化这些作物之前，人们种植的是野生作物的混合物。野生单粒小麦和野生二粒小麦生长在一起，野生大麦、野生黑麦和野生燕麦也是如此。“我和一些以色列科学家谈过，他们说他们永远找不到没有野生大麦的野生小麦，”麦卡尔维说。“这些谷物已经共同进化了数千年。”

除了人类食物外，maslins还被广泛用作牲畜饲料;大麦-燕麦、燕麦-黑麦和燕麦-小麦的混合物至少在1889年之前在北美种植。

Maslins从18世纪开始失宠——不是因为它们不起作用，而是因为收割设备的机械化以及科学农业鼓励农民种植一种统一类型的谷物，为工业化国家生产统一的产品食品工业。

但这种做法今天在厄立特里亚、印度、格鲁吉亚、希腊和埃塞俄比亚仍在继续。在苏丹，农民在预计会发生洪水的地区混合种植水稻和高粱;水稻生长在洪水泛滥的地区，而高粱生长在较干燥的条件下。

与单一作物相比，除了适应气候的好处外，maslins还可以产生更高、更稳定的产量，更耐旱，更好地抵抗害虫和杂草。

这是因为多种植物对压力条件的反应不同。植物的不同特征，如高度和根深，以及不同的生态作用意味着植物互补而不是竞争地生长，并且与单一作物相比更有效地利用光和地下资源。

在田间试验中，厄立特里亚小麦和大麦的混合比单独种植的小麦和大麦分别高出20%和11%，并且每单位面粉产量高于纯大麦。

Power说关于maslins的许多问题仍然存在。maslins是否比单一栽培提供更好的营养?可以使用maslin组件来跟踪环境趋势吗?生态机制如何支撑雄狮的表现?

“我们想做的是实验，以检验这些在我们在论文中提出的所有方面都可能有用的概念，”鲍尔说。

由于COVID-19大流行和那里的政治冲突，埃塞俄比亚的实地考察工作被搁置。

因此，该团队开始在离家更近的地方测试他们的理论——在纽约弗里维尔的一个小型康奈尔研究农场。

AnnaDiPaola突然打开她的笔记本电脑，打开了一个PowerPoint演示文稿，这将成为她博士论文的第一章。她推出了一张幻灯片，展示了66个2米乘2米的有序试验田，她在弗里维尔的试验农场种植不同品种和组合的大麦和小麦。“我想在北美的田地里种下北美的种子，看看这个概念在这里是否成立，”她说。

作为Power实验室的成员，她正在测试小麦和大麦的不同组合是否会更能抵抗大麦黄矮病毒，这种病毒会影响重要的经济作物大麦、燕麦、小麦、玉米、黑小麦和水稻。该病毒可使植物的叶子变黄、根部发育不良、延迟种子发育、降低产量并增加植物对真菌的易感性。

蚜虫携带病毒并在吃植物的汁液时将其传播给植物。“大多数农民不希望蚜虫攻击他们的作物，”DiPaola说。“我在为蚜虫祈祷。”

从她的工作中获得的见解将有助于该团队即将在格鲁吉亚和埃塞俄比亚进行的研究。

目标是询问农民如何以及为什么种植maslins，收集种子和检验假设。他们将进行营养分析，以了解微量营养素是否会因种植单一作物而流失。

“对于许多人来说，这是饮食的很大一部分，”麦卡尔维说。“所以，如果你不种黑大麦、红小麦，而只种白小麦，你会突然缺少铁或其他一些化合物吗?埃塞俄比亚已经存在一个大问题，即微量营养素缺乏的隐性饥饿问题”

他们正在研究maslins是否可以提供更多与气候变化相关的好处。

与单一栽培相比，maslins可能会产生更多的生物量-并且比单一栽培吸收更多的碳-因为它们利用了土壤中不同的养分和水平。

“令我兴奋的是，小麦是世界上种植面积第三大的作物，种植面积达数百万公顷，”麦卡尔维说。“如果你将大片小麦转化为小麦和大麦，你实际上可以有所作为。”

研究结果发表在《可持续发展农学》杂志上。

更多信息：AlexC.McAlvay等人，谷物品种混合物：一种具有气候