I piccoli proprietari sono il corpo principale dei produttori agricoli cinesi, con una cifra di circa 203 milioni, che rappresentano il 98% di tutti i tipi di imprese di produzione agricola. Spesso investono risorse in eccesso nel processo di produzione e l'efficienza del loro utilizzo delle risorse è bassa, con conseguenti gravi impatti ambientali, come inquinamento atmosferico, degrado del suolo, eutrofizzazione e scarsità di risorse.

Nel frattempo, i problemi ambientali mettono a rischio la sostenibilità a lungo termine della produzione alimentare cinese. È urgente trasformare i sistemi di produzione dei piccoli proprietari verso una produzione sostenibile in Cina, ma questa transizione deve affrontare molte sfide.

I piccoli proprietari coltivano su piccola scala i terreni agricoli e la gestione è decentralizzata. Allo stesso tempo, l'invecchiamento della popolazione rurale, il trasferimento di manodopera alle industrie secondarie e terziarie, l'aumento del costo del lavoro e altri fattori pongono grandi sfide alla promozione della tecnologia. Inoltre, a causa della dotazione di risorse regionali, esistono grandi variazioni nel clima e nelle circostanze socioeconomiche tra le diverse regioni, quindi una strategia localizzata è molto necessaria, ma non è stata esplorata in modo efficace.

Il Professore Associato Minghao Zhuang e il Professor Yingying Zheng della China Agricultural University, così come i loro team di ricerca, hanno preso la produzione di mais nella provincia di Hebei come caso di studio per esplorare il percorso di transizione della sostenibilità ambientale-economica del sistema di produzione dei piccoli proprietari nella Cina settentrionale.

Utilizzando l'analisi energetica, l'impronta di carbonio, l'impronta di azoto e l'analisi costi-benefici, questo studio ha valutato in modo completo lo status quo della sostenibilità a livello di contea per la produzione di mais in 126 contee dell'Hebei, quindi ha esplorato il potenziale di miglioramento riducendo i divari di efficienza della resa e dell'uso dell'azoto . È stato ulteriormente discusso il percorso di transizione per i piccoli proprietari per ottenere una produzione sostenibile di mais.

Lo studio ha rilevato che l'indice medio di sostenibilità delle emergenze (ESI) del mais a 2,31 era relativamente basso; le emissioni medie di gas serra (GHG) e le perdite di azoto reattivo (Nr) sono state di 0,15 g·kcal ^–1 CO₂ -eq e 3,75 mg·kcal ^–1 N, rispettivamente; il costo medio e l'utile netto sono stati 12.700 e 4340 CNY·ha ^–1 , rispettivamente.

Questi risultati indicano un grande potenziale per migliorare la sostenibilità ambientale-economica del sistema di produzione del mais dei piccoli coltivatori. Gli indicatori ambientali ed economici hanno mostrato un'evidente eterogeneità spaziale tra le contee, indicando la necessità di strategie di ottimizzazione localizzate per migliorare la sostenibilità ambientale ed economica della produzione di mais.

Per determinare il potenziale di miglioramento della sostenibilità, lo studio ha simulato tre scenari. Il primo scenario (S1) riguardava tutti i terreni agricoli che producevano il rendimento più alto del 10% in ciascuna contea; il secondo scenario (S2) era per il 10% più alto dell'efficienza d'uso delle colture N in ciascuna contea; il terzo scenario (S3) prevedeva contemporaneamente il 10% più alto sia nella resa del raccolto che nell'efficienza dell'azoto.

Sulla base dei risultati dell'analisi di scenari multipli, sono state proposte strategie ottimali per ciascuna contea. Se ciascuna contea adottasse la strategia ottimale, l'ESI medio e il reddito netto potrebbero aumentare rispettivamente del 32% e dell'83% e le emissioni medie di GHG e le perdite di Nr potrebbero ridursi rispettivamente del 33% e del 35%. Questi potenziali di miglioramento erano superiori rispetto all'adozione delle stesse strategie.

Lo studio ha anche evidenziato che, nella difficile ricerca di un'agricoltura sostenibile per i sistemi di produzione dei piccoli proprietari, dovrebbero essere affrontati tre aspetti:layout generale, innovazioni tecniche e dimostrazioni sul campo.

In primo luogo, dovrebbero essere sviluppati quadri politici per coprire le preoccupazioni sulla modernizzazione del sistema operativo rurale di base, i sistemi di servizi socializzati per l'agricoltura, la coltivazione dei talenti e le innovazioni tecniche.

In secondo luogo, tecnicamente, una transizione verde per l'agricoltura può progredire attraverso tre fasi:ottimizzazione, sostituzione e riprogettazione. Il passo iniziale è l'ottimizzazione dell'efficienza nell'uso delle risorse, principalmente attraverso l'adozione di tecnologie come la tecnologia 4R, l'agricoltura digitale, i test del suolo e le raccomandazioni sui fertilizzanti e così via. La fase di sostituzione si basa su tecnologie sostitutive. La fase di riprogettazione comporta un completo reinserimento delle pratiche agricole.

In terzo luogo, è necessario ricostruire le relazioni tra scienziati, personale addetto all'estensione della tecnologia e agricoltori, dando pieno gioco al ruolo di ciascun soggetto, per formare un modello di atterraggio tecnologico replicabile e diffuso e garantire l'implementazione e la promozione dell'innovazione tecnologica.

Questo studio non solo fornisce importanti riferimenti scientifici per l'adozione di diverse strategie per raggiungere la sostenibilità ambientale-economica per i sistemi di produzione dei piccoli proprietari con paesaggi diversi nella Cina settentrionale, ma ha anche un certo significato di riferimento per i paesi che affrontano sfide simili nel processo di produzione sostenibile per i piccoli proprietari in tutto il mondo .

La ricerca è stata pubblicata su Frontiers of Agricultural Science and Engineering .