《Food Security》：Linking genetic gains to food security outcomes: An assessment of IRRI’S rice breeding efforts in the Philippines and Indonesia
編輯推薦：
本研究關(guān)注如何量化國際水稻研究所（IRRI）這一全球最大公共水稻育種項目的長期貢獻。為應(yīng)對糧食安全挑戰(zhàn)，研究人員利用大規(guī)模IRRI優(yōu)良品系產(chǎn)量數(shù)據(jù)，首次系統(tǒng)評估了自“綠色革命”品種IR8釋放以來，IRRI的年度遺傳增益及其在菲律賓和印度尼西亞兩國的市場與福利影響。結(jié)果表明，IRRI品系的年度遺傳增益為0.58%，其在兩國的推廣應(yīng)用平均每年足以多滿足2514萬人的年稻米消費。研究強調(diào)了公共育種機構(gòu)在資金縮減背景下，對保障全球糧食安全的關(guān)鍵作用。
養(yǎng)活數(shù)十億人的米飯，其未來的產(chǎn)量能否跟上人口增長的步伐？這是一個懸在全球糧食安全頭上的關(guān)鍵問題。水稻作為超過35億人的主食，提供了全球約20%的膳食能量。隨著人口持續(xù)增長，預(yù)計到2050年，全球稻米供應(yīng)量需要增加約30%。自1966年引發(fā)“綠色革命”的IR8品種問世以來，國際水稻研究所（IRRI）作為全球最大的公共水稻育種項目，一直被視為應(yīng)對這一挑戰(zhàn)的中堅力量。然而，近年來有研究指出，當前水稻遺傳改良的速度可能不足以滿足未來每年1.5%或更高的需求增長。更令人擔憂的是，盡管公共育種在低收入和中等收入國家的糧食安全中扮演著基石角色，其獲得的資金支持卻在減少。那么，一個根本性問題擺在我們面前：IRRI過去半個多世紀的育種努力，究竟在多大程度上持續(xù)提升了水稻產(chǎn)量？這些技術(shù)上的遺傳增益，最終又如何轉(zhuǎn)化為看得見的經(jīng)濟收益和盤中餐，真正惠及了糧食消費大國？一項發(fā)表在《Food Security》上的最新研究，首次將遺傳增益的量化與市場層面的經(jīng)濟影響評估相結(jié)合，為我們揭開了IRRI在菲律賓和印度尼西亞的深遠貢獻。
為了回答上述問題，研究團隊運用了整合田間試驗與市場模型的系統(tǒng)性方法。核心是使用一個包含19個國家、117個地點、跨越15年、共計12,045個產(chǎn)量觀測值的大型IRRI優(yōu)良品系數(shù)據(jù)集。在統(tǒng)計建模中，研究者通過計量經(jīng)濟學模型，以品種的“釋放年份”作為其育種技術(shù)水平的代理變量，在控制地點固定效應(yīng)和年份固定效應(yīng)后，估計出可歸因于IRRI的年度遺傳增益率。在評估經(jīng)濟影響時，研究結(jié)合了菲律賓（1991-2021年）和印度尼西亞（2002-2021年）詳細的品種種植面積歷史數(shù)據(jù)，計算了由遺傳增益帶來的累計產(chǎn)量增加。最后，利用一個涵蓋全球76個區(qū)域市場、9種稻米商品的局部均衡模型，模擬分析了如果移除IRRI育種項目帶來的產(chǎn)量增益，對兩國乃至全球稻米市場的價格、生產(chǎn)、消費、貿(mào)易和福利所產(chǎn)生的反事實影響。
3 結(jié)果
3.1 遺傳增益的估計
研究發(fā)現(xiàn)，自IR8釋放以來，IRRI灌溉優(yōu)良品系育種項目的產(chǎn)量平均每年增長0.58%。這一結(jié)果在之前關(guān)于全球水稻育種項目的研究范圍（0.23% 到 1.0%）之內(nèi)。雖然該數(shù)值低于滿足2050年需求所需的1.5%年增益，但研究指出，在超過55年的時間里，IRRI的遺傳增益并未出現(xiàn)平臺期，這是一個值得肯定的持續(xù)進展。基于IR8在樣本中的平均產(chǎn)量3.53噸/公頃，0.58%的年增益相當于每年每公頃增產(chǎn)0.02噸。
3.2 對菲律賓和印度尼西亞的供給增加
通過將遺傳增益估計與兩國實際的IRRI品種種植面積數(shù)據(jù)結(jié)合，研究量化了具體的供給和福利影響。
- •
菲律賓：在1991年至2021年間，平均每年有約270萬公頃土地種植IRRI優(yōu)良品系。這平均每年帶來了額外的166.5萬噸稻谷產(chǎn)量，相當于每年為生產(chǎn)者創(chuàng)造約6.61億美元（2022年美元）的額外收入。從糧食安全角度看，這些額外的產(chǎn)量足以每年多滿足約789萬菲律賓人（占2021年人口的6.93%）的年稻米消費。
- •
印度尼西亞：在2002年至2021年間，平均每年有約550萬公頃土地種植IRRI優(yōu)良品系。這平均每年帶來了額外的321萬噸稻谷產(chǎn)量，相當于每年為生產(chǎn)者創(chuàng)造約16.5億美元（2022年美元）的額外收入。這些產(chǎn)量足以每年多滿足約1725萬印度尼西亞人（占2021年人口的6.30%）的年稻米消費。
3.3 市場影響
通過局部均衡模型分析，研究進一步揭示了IRRI品種采納對市場結(jié)構(gòu)的廣泛影響。移除IRRI帶來的產(chǎn)量增益將導(dǎo)致：
- •
價格與福利：在印度尼西亞和菲律賓，消費者米價將分別上漲10.2%和10.1%，生產(chǎn)者米價也將分別上漲10.8%和11.6%。這意味著IRRI的貢獻顯著降低了米價，提高了兩國的糧食可負擔性。
- •
生產(chǎn)與消費：兩國的稻米產(chǎn)量將下降，消費量也將減少。特別是菲律賓，產(chǎn)量將下降6.3%。
- •
貿(mào)易：兩國將更加依賴進口，其中印度尼西亞的進口量將增加28%，菲律賓增加19.1%。
- •
全球影響：IRRI在兩國帶來的產(chǎn)量增益，使全球稻米年消費量增加了約83萬噸，這相當于每年多提供了2514萬人的口糧（按全球人均年消費67.5公斤計算）。同時，全球稻米貿(mào)易總量因此減少了1.21%。
4 結(jié)論與討論
本研究首次從生產(chǎn)者采納和市場影響的雙重視角，系統(tǒng)評估了IRRI水稻育種項目的空間和時間動態(tài)效應(yīng)。核心結(jié)論是，盡管IRRI實現(xiàn)的年均0.58%的遺傳增益低于未來需求目標，但它貢獻了所需增長量的近40%，并且在超過半個世紀的時間里持續(xù)不斷，這本身就是在公共資金日益緊張的艱難環(huán)境下的巨大成就。更重要的是，研究將技術(shù)性的“遺傳增益”成功轉(zhuǎn)化為直觀的經(jīng)濟和糧食安全指標：IRRI的育種努力每年在菲律賓和印度尼西亞多養(yǎng)活超過1600萬人，并顯著降低了兩國的消費者米價，提高了糧食可及性。
研究的討論部分強調(diào)了幾個關(guān)鍵點。首先，不應(yīng)將滿足未來糧食需求的重擔完全壓在育種學家身上，這需要農(nóng)學家、工程師、經(jīng)濟學家和推廣服務(wù)人員的協(xié)同努力。其次，本研究低估了IRRI的實際貢獻，因為它未計算“維護性育種”的價值（即持續(xù)投入以維持現(xiàn)有產(chǎn)量水平，抵御新病蟲害）和品質(zhì)改良（如出米率）帶來的經(jīng)濟效益，也未完全捕捉IRRI種質(zhì)資源通過各國國家農(nóng)業(yè)研究與推廣系統(tǒng)間接產(chǎn)生的溢出效應(yīng)。最后，研究指出了當前農(nóng)業(yè)研發(fā)中的一個關(guān)鍵范式轉(zhuǎn)變：私人部門在玉米、大豆等作物育種中日益占據(jù)主導(dǎo)，其驅(qū)動力是商業(yè)化和利潤。然而，在低收入國家，私人部門的研究可能無法產(chǎn)生廣泛的社會福利影響。IRRI作為公共育種機構(gòu)的成功之處在于，它成功地將遺傳改良與高采納率結(jié)合，使技術(shù)惠及了最需要的人群。即便在“綠色革命”啟動58年后的今天，IRRI的遺傳足跡依然在全球范圍內(nèi)持續(xù)對抗糧食不安全。這項研究為量化公共科研投資的社會回報提供了有力證據(jù)，并強調(diào)在公共資金面臨挑戰(zhàn)的時代，像IRRI這樣的公共育種機構(gòu)對于保障全球，特別是低收入地區(qū)的糧食安全，具有不可替代的戰(zhàn)略重要性。
