近年来，频繁的气候灾害和病虫害对全球粮食安全和农业绿色发展造成重大威胁，作物新品种采纳被认为是应对风险挑战的重要途径。玉米是我国的第一大粮食作物，研究其新品种的采纳及其经济环境效，在应对发展农业新质生产力，引领种业振兴发展等方面具有重要意义。随着作物育种技术进步和我国主要农作物新品种审定制度的不断完善，玉米新品种数量显著增多，但这些新品种能否助力实现稳产增收和化肥减施双重目标还未得到系统评估。

2024年5月20日，北京科技大学、中国人民大学、荷兰瓦赫宁根大学、北京中智生物农业国际研究院等单位联合在国际著名农业综合学术期刊Agricultural Systems（IF: 6.6，中科院SCI期刊分区TOP1区）上发表了题为Impact of new maize variety adoption on yield and fertilizer input in China: Implications for sustainable food and agriculture的研究论文。

文章利用来自中国3个玉米主产省的地块层面实际调研数据，构建处理效应模型（Treatment Effect Model），分析了农户玉米新品种采纳的关键影响因素，系统评估了新品种采纳对单产和化肥投入的影响，特别是遭遇自然灾害时的稳产增收效果和化肥施用情况变化，探讨了不同规模农户新品种采纳行为及其效应的异质性，为推动农户新品种采纳、实现可持续性农食系统提供了可靠的决策依据（图1）。

图1. 文章研究框架设计

实证结果显示，过去的自然灾害经历、地块离家距离、灌溉条件、地块数量和质量等是决定农户是否采纳玉米新品种的关键影响因素（图2）。具体地，不同类型自然灾害经历对农户新品种采纳的影响不同，遭受病虫害会显著增加农户采纳玉米新品种的概率，但遭受气候灾害会显著降低其采纳概率。此外，农户更倾向于在离家近、质量差、无法灌溉、非沙土的地块种植新品种。

图2. 农户对玉米新品种采纳的关键影响因素

文章具体从单产和化肥投入两个方面评估了玉米新品种采纳的经济和环境效应，结果显示农户采纳玉米新品种无法同步实现稳产增收和化肥减施，即经济和环境效应之间存在此消彼长的关系（trade-off）（图3）。具体地，农户采纳玉米新品种可显著增产9.4%，但化肥施用量同时也提升了16.6千克/亩。在遭遇自然灾害时，种植玉米旧品种的地块会遭受单产损失11.3%，并增加2.45千克/亩的化肥投入用于应对自然灾害，种植新品种的地块可有效减缓上述不利影响。

图3. 新品种采纳和自然灾害对玉米单产和化肥投入影响的回归分析结果：(a) 玉米单产；(b) 化肥投入

文章进一步将样本划分为规模种植户和小农户，开展玉米新品种采纳行为及其效应的异质性分析，发现不同类型农户玉米新品种采纳的关键影响因素存在一定差异，且经济和环境影响的trade-off在小农户中更为显著（图4）。病虫害经历对大、小农户的新品种采纳均有显著影响，气候灾害经历对小农户的新品种采纳具有显著影响，但对大规模农户的影响不显著。小农户种植玉米新品种会显著提升单产12.7%，同时显著增加化肥投入12.38千克/亩；规模种植户采纳玉米新品种对单产没有显著影响，但化肥施用量会显著降低。因此，要同步实现稳产增收和化肥减施的目标需特别重视小农户新品种采纳的问题。

图4. 农户异质性分析结果

针对上述实证结果，文章进一步利用两阶段最小二乘（2SLS）和超越对数生产函数开展了稳健性检验，并从作物品种特征、农户风险偏好和信息不对称等角度对经济和环境影响间存在trade-off的原因进行了深入分析。最后，基于研究结论提出要进一步完善主要农作物审定标准，突破玉米多性状协同改良技术，释放生物育种潜力推动绿色高效玉米新品种选育，并通过加强新品种特征宣传和栽培技术培训等方式加快优质新品种的推广应用，特别是针对自身信息获取能力较弱的小规模农户。

北京科技大学生物农业研究院、北京中智生物农业国际研究院博士后陈菲菲为该论文第一作者，魏珣教授和万向元教授为共同通讯作者。中国人民大学的仇焕广教授参与了该工作并指导了论文的写作。该研究获得国家自然科学基金项目和国家重点研发计划项目资助。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.agsy.2024.104004