《Agricultural Systems》：Implications of agroecological transition on performance and soil carbon inputs in farms from highly productive cashew zones of Benin
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本研究探讨了生态农业转型如何影响农场绩效和土壤碳输入。为解决高产腰果区生态农业整合不足及土壤健康问题，研究人员使用农业生态绩效评估工具(TAPE)对贝宁206个农场进行评估，分析了预定义农作系统与数据聚类系统。结果表明，高整合度农作系统表现出更高的生态农业转型水平(CAET)、农场绩效(CCP)和土壤碳输入(SCI)指数。这为政策制定提供了科学依据，以促进可持续农业实践，增强农场生产力和土壤碳固存潜力。
在撒哈拉以南非洲，小农是农业生产的主力军，但他们长期面临着贫困、土地获取有限、依赖合成投入品等系统性的挑战。这些问题导致了土壤退化、生物多样性丧失和粮食不安全。与此同时，农业又是全球重要的潜在碳汇。然而，传统的耕作方式已导致土壤中约30-75%的原始有机碳流失。如何在提高农场生产力的同时，修复土壤健康并增强其对气候变化的韧性，成为亟待解决的难题。生态农业，这种将生态原理应用于农业的可持续耕作方法，被视为一种充满希望的解决方案。它通过整合作物、树木和牲畜，旨在提高生物多样性、改善土壤健康，并减少对外部投入的依赖。在贝宁的高产腰果产区，土地肥沃，但土壤肥力问题依然突出，且存在农民与牧民间的冲突。尽管如此，该地区农业实践的多样性，使其成为评估生态农业转型价值的理想“试验场”。那么，生态农业转型究竟能否提升农场绩效并增加土壤碳输入呢？这是发表在《Agricultural Systems》上的一项研究试图回答的核心问题。
为了探究这一问题，研究人员在贝宁中北部高产腰果区的四个地区，对总共206个农场进行了调查。他们采用了农业生态绩效评估工具(TAPE)作为核心方法框架。TAPE通过逐步评估来表征农场的生态农业转型水平和绩效，尤其重点关注了农业生态学十大要素。研究人员从两个角度对农场进行了分类分析：一是基于农场结构特征预定义的三种类型（传统农作系统CFS、低整合农作系统LIF和整合农作系统IFS）；二是通过基于十大要素得分的K-均值聚类分析，识别出三个功能集群（C1、C2、C3）。此外，研究还量化了每个农场的土壤碳输入(SCI)指数，该指数综合了来自牲畜粪便、作物残茬和腰果树凋落物的碳输入。通过统计分析，研究者评估了农场生态农业转型(CAET)指数、核心绩效标准(CCP)指数和土壤碳输入(SCI)指数之间的相关性。
3.1 贝宁高产腰果区农场的特征
调查显示，该地区的农场规模普遍较小（中位数1.5公顷），主要由未受过正规教育（72%）的男性（90.3%）管理。农场的生态农业转型总体处于中等水平（总CAET中位数=47%），其中农场层面的CAET（50%）高于社会层面的CAET（41%）。在十大要素中，韧性、效率和协同作用得分最高，而循环利用、循环与团结经济以及文化与粮食传统得分最低。农场的整体绩效也处于中等水平（CCP中位数指数=0），其中生产力和附加值表现较好，但收入、农业生物多样性和土壤健康方面表现欠佳的农场比例较高。
3.2 预定义农作系统类型特征
在预定义的三种农作系统中，整合农作系统(IFS)的农场规模、家庭规模、土地利用多样性和收入最高，而传统农作系统(CFS)则最低。相应地，IFS在总CAET、农场CAET和社会CAET指数，以及核心绩效标准(CCP)指数上均显著高于CFS和LIF。这表明，结构上更整合的系统，其生态农业转型水平和综合绩效也更高。
3.3 识别聚类类型特征
通过聚类分析识别出的三个集群（C1， C2， C3）揭示了农场在十大要素功能组合上的差异。值得注意的是，预定义的农作系统（CFS， LIF， IFS）的农场分散在不同的集群中，说明结构类型不能完全决定其生态农业的功能表现。其中，集群C3在结构特征（如农场规模、牲畜数量）、CAET指数和CCP指数上均表现最佳。该集群包含了85%的IFS农场、59%的LIF农场和31.8%的CFS农场，这凸显了即使在同一种结构类型内部，农场的生态农业转型水平也存在显著异质性。
3.4 农场土壤碳输入特征
土壤碳输入在不同类型农场间差异显著。在预定义类型中，整合农作系统(IFS)的土壤碳输入(SCI)指数最高，传统农作系统(CFS)最低。在聚类类型中，集群C3的SCI指数最高，集群C2最低。碳输入的主要来源在IFS和C3中主要是牲畜粪便和作物残茬，而在CFS中，腰果树凋落物贡献了很大比例的碳输入。
3.5 CAET指数、CCP指数与SCI指数之间的相关性
相关性分析揭示了有趣的模式。在预定义的IFS中，CAET指数与CCP指数呈正相关，但与SCI指数无显著相关。而在集群C3中，总CAET和农场CAET不仅与CCP指数正相关，还与SCI指数正相关。这表明，只有对于功能上达到更高生态农业转型水平的农场（如集群C3），其生态农业实践的提升才能同步带来农场绩效和土壤碳输入的改善。
该研究证实，向更整合的生态农业系统转型，确实能够提高农场绩效和增加土壤碳输入。整合农作系统(IFS)和功能先进的集群(C3)在所有评估指标上都表现最优。然而，研究也发现，目前该地区农场的生态农业转型整体仍处于中等水平，社会维度的要素（如知识共享、团结经济）是明显的短板。研究强调，仅凭结构分类（如IFS， LIF， CFS）不足以准确预测农场的功能和可持续性成果，基于农业生态要素的功能聚类能更有效地识别出那些真正实现协同效益的农场。此外，腰果树种植在系统中扮演着双重角色：在多样化整合系统中，它能贡献有机质并提供荫蔽；而在单一栽培模式下，则可能限制生物多样性。这些发现对于政策制定具有重要启示：促进生态农业转型需要超越简单的结构整合，应着重支持那些能够增强农场功能协同（尤其是社会层面协作）的实践，并通过激励措施鼓励农场间资源（如作物残茬与牲畜粪便）的交换，从而在景观尺度上提升整个农业生态系统的可持续性和碳固存潜力。未来的研究需要跟踪这些碳输入能否转化为长期稳定的土壤碳封存，并全面评估整合系统的温室气体平衡。
