《Computers and Electronics in Agriculture》：Co-design and deployment of
AgroTutor: a participatory digital advisory tool for sustainable intensification in Malawi
编辑推荐：
马拉维玉米种植系统面临土壤退化、气候多变和推广资源不足的挑战。本研究开发离线数字工具AgroTutor，整合SIAF框架评估的17种可持续 intensification技术，生成基于土壤和气候条件的适宜性指数，支持参与式推广。试点表明，该工具能有效提供语境化建议，降低推广员负担，提升技术采纳率。
Kamaluddin Tijjani Aliyu | Satish Nagaraji | Jonathan Odhong | Chima Rickards | Blessing Mhlanga | Gudeta Weldesemayat Sileshi | Paswel Marenya | Christian Thierfelder | Sieglinde Snapp
国际玉米小麦改良中心（CIMMYT），赞比亚卢萨卡
摘要
背景
土壤肥力下降、气候变异性以及较高的推广人员与农民比例继续限制着马拉维以玉米为基础的农业系统的生产力和可持续实践的采用。
目标
共同开发一种具备离线功能的数字咨询工具，以克服推广能力的限制，并弥合可持续集约化（SI）研究成果与实际推广之间的差距。
方法
我们开发了
AgroTutor，这是一种专为前线推广人员设计的参与式数字咨询工具，用于向小农户提供针对具体情况的可持续集约化建议。利用可持续集约化评估框架（SIAF），专家们评估了17种经过验证的SI技术，如保护性农业、双层豆科作物轮作系统、有机土壤改良、土壤肥力管理以及农林业方案，在马拉维的六个农业生态区×土壤质地组合中进行测试。这产生了一个技术适用性指数，作为
AgroTutor决策支持逻辑的基础。该工具以离线功能渐进式网络应用（PWA）的形式实现，内置了培训材料，使推广人员能够在互联网连接有限的环境中为农户提供个别或小组形式的咨询服务。
结果与结论
结果显示，该工具的建议具有很强的环境敏感性：在所有农业生态区的沙质土壤中，翻耕被认为是最佳耕作方式；而在高海拔粘土土壤中，永久性高床种植效果更好。双层豆科作物轮作（鸽子豌豆+花生和鸽子豌豆+大豆）非常适合湖岸和中海拔地区。结合高质量肥料和合成肥料（NPK + 尿素）的综合土壤肥力管理方法始终有效，而绿肥和生物质转移的效果则取决于具体环境。一项涉及320名农户的试点项目证实了
AgroTutor的适用性、准确性及其生成针对性建议的能力。
意义
AgroTutor展示了数字工具如何将专家知识转化为适应性强、以农民为中心的建议，为将特定环境的SI建议整合到国家推广系统中提供了可扩展的途径。通过支持个别和小组形式的推广活动，该工具可以显著降低推广人员与农民的比例，同时提高农业咨询服务的效率和最后一公里的交付效果。
引言
土壤健康是马拉维以玉米为基础的农业系统生产力和抵御力的基础，然而它受到土地退化、养分耗竭和不可持续土地利用的严重制约（Peter等人，2018年；Troosters等人，2024年）。长期不补充土壤有机质和养分的耕作导致土壤肥力下降，进而降低了土壤维持作物生产力的能力（Li等人，2017年；Messina等人，2017年；Amadu等人，2021年；Burke等人，2022年）。这些挑战还因降雨不规律、干旱频发和气温升高而加剧，进一步降低了作为大多数家庭主食的玉米产量。目前的产量远低于潜力水平，导致农村社区长期面临粮食不安全、贫困和脆弱性（John等人，2021年；Amadu等人，2021年）。过度依赖玉米单一种植、不适当的农艺措施以及改进投入品的有限获取加剧了土壤退化（Messina等人，2017年；Li等人，2017年；Burke等人，2022年），而缺乏有效的社会保障网和农业保险使农户面临生产和市场风险。
在过去二十年里，农业研发项目为马拉维的可持续集约化（SI）开发了一系列经过验证的土壤健康改善技术（Amadu等人，2021年；Odhong和Manners，2024年）。SI定义为在同一块土地上增加产量，同时减少对环境的负面影响，并增加对自然资本和环境服务的贡献（Pretty，1997年；Melland等人，2014年；Lucas，2017年）。这些技术包括将固氮豆科作物纳入轮作系统（Thierfelder等人，2013年；Thierfelder等人，2015年）、“双层”豆科作物间作系统（在轮作玉米前同时种植两种兼容的豆科作物，Snapp等人，2010年；John等人，2021年；Chikowo等人，2022年）、减少耕作的保护性农业（CA）实践（Thierfelder等人，2013年；Thierfelder等人，2015年；Thierfelder等人，2016a；Thierfelder和Mhlanga，2022年）、使用肥料树的农林业（Chikowo等人，2022年；Snapp等人，2023年）以及有机肥料的综合使用和无机肥料的合理施用（Bekunda等人，2022年；Chikowo等人，2022年；Sileshi等人，2025a；Sileshi等人，2025b）。在适当的条件下应用这些技术可以带来显著的好处，包括提高玉米产量和改善家庭营养（Nyagumbo等人，2022年；Muoni等人，2024年），以及提高土壤有机碳（SOC）和氮的可用性（Steward等人，2018年；Snapp等人，2018年；Nyagumbo等人，2022年）。例如，在马拉维中部的一项长期研究表明，双层豆科作物轮作（鸽子豌豆+花生）提高了多个SOC指标，并且比连续种植玉米的产量更高（Witcombe等人，2023年）。同样，农场试验表明，将玉米与豆科作物轮作或间作可以改善氮循环和产量稳定性，特别是对于那些无法负担高肥料成本的资源受限的农户（Chikowo等人，2022年）。然而，像大多数农业技术一样，其效果在不同的农业环境中会有所不同（Suri和Udry，2022年），尤其是在马拉维，那里的土壤和降雨模式（Snapp，2022年）、家庭资源状况和社会经济条件（Ngoma等人，2025年）差异很大。
在马拉维，持续的制约因素，尤其是较高的推广人员与农民比例、过时或过于泛化的推广信息（Ragasa和Niu，2017年；Wellard等人，2013年）、人员配备不足和薄弱的数字基础设施（Coggins等人，2022年；Choruma等人，2024年），阻碍了及时和针对具体环境的建议的提供（Coggins等人，2022年；Dittmer等人，2025年）。这些制约因素不适当地影响了可持续集约化实践的推广，而这些实践本质上需要大量知识，并且对当地土壤和气候条件非常敏感（Aliyu等人，2026年）。因此，传统的个性化推广方法不适合这种多样化的中小农户农业系统的规模，而现有的数字咨询工具由于依赖持续的互联网连接和高水平的数字技能要求而难以使用（Sida等人，2023年）。传统推广方式与农户多样化需求之间的不匹配导致改进农业技术的采用率较低（Suri和Udry，2022年；Becerra-Encinales等人，2024年；Pangapanga-Phiri等人，2024年）。最近的文献强调了农民能动性的重要性，赋予农民作为知情决策者的能力，以决定推广的成功结果（Rickards等人，2025年）。参与式方法、对话式培训和学习（Miller等人，2025年）以及对当地知识的认可提高了参与度，相比之下，自上而下的咨询模式效果较差（Snapp等人，2023年）。然而，规定性的推广实践在许多地区仍然占主导地位。
数字咨询平台为解决这些持续存在的挑战提供了有希望的途径。与传统推广系统不同，它们能够提供针对具体环境的建议，快速更新内容，并提供互动反馈循环，使农民成为技术的共同创造者而不仅仅是被动接受者（Sida等人，2023年；Adewopo等人，2025年）。然而，在撒哈拉以南非洲地区维持这些工具的采用仍然困难（Sida等人，2023年），原因是基础设施差距、数字素养低、社会文化不匹配以及与推广系统的整合不足（Daramola和Etim，2022年；Choruma等人，2024年）。尽管如此，仍有一些成功的案例。在COVID-19大流行期间，尽管有移动限制，Nutrient Expert工具仍能为尼日利亚的玉米农户提供特定地点的养分建议（Aliyu等人，2024年）。以气候为重点的建议改善了马里和尼日尔的决策制定并降低了劳动风险（Bizo等人，2024年），而东非几个国家的适应性混合推广模型展示了数字工具的潜力（Pierotti等人，2022年；Fisher等人，2025年）。这些例子表明，当数字平台本地化并嵌入现有的推广生态系统中时，它们可以发挥变革性作用（Hamisu等人，2024年；Mollel等人，2025年）。
目前，马拉维的移动电话生态系统正在扩展——约有1320万活跃用户（约占人口的60%），其中超过90%使用3G/4G网络（Kemp，2025年）。这为提供互动的、低成本的定制可持续集约化咨询创造了新的渠道。现代咨询平台可以结合天气、土壤和农民数据，生成特定位置的建议，并实现实时、针对具体环境的洞察（Dittmer等人，2025年）。将这些工具嵌入国家推广系统，结合以农民为中心的设计和有针对性的数字素养培训，可以帮助解决结构性障碍，并建立响应迅速、结果导向的参与式推广/农民咨询服务。
AgroTutor数字决策支持工具正是为了应对这些结构性限制而设计的。通过结合离线功能和基于小组的咨询模式，该工具使前线推广人员能够同时向多名农户提供针对具体环境的建议。它整合了当前经过本地验证的技术和农民报告的信息，以生成个性化的建议。AgroTutor支持农民的能动性，而不是强制执行规定性建议。该工具是与当地和国际利益相关者共同设计的，并包含了基于用户反馈的迭代改进机制。与其取代现有的推广结构，AgroTutor更侧重于促进集体学习和决策制定，使数字咨询的提供与马拉维现有的推广实践保持一致，同时大幅减轻了每个推广人员的实际工作负担。本文介绍了AgroTutor工具从构思到在马拉维实地实施的开发过程，并讨论了其在加强SI努力、缩小研究到推广的差距以及提高以玉米为基础的农业系统韧性方面的潜力。
部分摘录
参与式构思和共同设计
该项目始于一个构思阶段。在这个阶段，AgroTutor开发团队与利益相关者密切合作，生成和完善想法，确保解决方案符合真实用户需求和当地环境。2023年，国际玉米小麦改良中心（CIMMYT）举办了一个为期五天的研讨会，题为“可持续集约化路线图”，汇集了大约20位国际参与者。
专家评估的结果
基于专家的评估确定了多种在马拉维不同农业生态区和土壤质地中表现各异的SI技术。多领域的SIAF评估显示了明显的情境特异性，而不是普遍的优越性。因此，结果以专家得出的适用性指数值的描述性总结形式呈现，对比结果根据相对适用性和专家共识程度进行解释。
弥合研究成果与推广之间的差距
在过去二十年里，许多可持续集约化倡议，尤其是Africa RISING项目，产生了大量关于农艺表现、系统生产力和农民社会认知的证据（Odhong和Manners，2024年）。然而，这些知识大多局限于项目报告和科学出版物中，很少到达其预期目标用户——小农户和前线推广人员（Mungai等人，2024年）。这种持续的情况……
结论
这项工作展示了共同开发一种参与式数字咨询工具的可行性和价值，该工具有可能弥合马拉维以玉米为基础的农业系统中研究成果与推广实践之间的长期差距。通过整合专家知识、农民优先事项和环境差异，AgroTutor提供了符合实际情况的建议。技术适用性结果突显了明显的空间差异……
CRediT作者贡献声明
Kamaluddin Tijjani Aliyu：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、可视化、验证、监督、软件开发、方法论、调查、数据分析、概念化。
Satish Nagaraji：撰写——审稿与编辑、验证、软件开发、调查、数据分析、概念化。
Jonathan Odhong：撰写——审稿与编辑、方法论、调查、概念化。
Chima Rickards：撰写——审稿与编辑、验证、方法论。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能影响本文工作的财务利益或个人关系。
致谢
作者感谢所有参与项目的合作伙伴，包括参与试点的马拉维推广人员和农户。这项工作由CIMMYT与IFDC合作领导，并得到了USAID的资助。此外，CGIAR科学项目的“Scaling for Impact and Sustainable Farming”计划也为CIMMYT作者的工作时间提供了财务支持。我们感谢马拉维农业部门的专家们的贡献……
