农牧协同：巴西一体化作物-牲畜系统（ICLS）提升全球可持续农业的路径与机制

为应对全球粮食生产面临的气候与健康压力，研究人员聚焦“农牧一体化系统（ICLS）”主题，通过巴西实证研究表明：ICLS通过家畜放牧实现养分循环、土壤碳提升（达20%）及生物多样性增强，在同一地块协同生产谷物与动物源食品，提升粮食供给与营养质量，为可持续农业提供关键路径。

　　

在全球粮食生产面临气候变迁与健康需求双重挑战的当下，如何兼顾可持续饮食与农业转型已成为迫切议题。社会不仅要求农业再生土壤、循环养分、提供健康食物、减少排放并降低化学投入，还期望这一过程能同步增加粮食供应、提升营养品质、保护耕地资源并改善农民生计——这几乎是一项“不可能的任务”。然而，源自巴西的农牧一体化系统（Integrated Crop-Livestock Systems, ICLS）却以其系统性的协同机制，为这一复杂难题提供了令人瞩目的解决方案。

ICLS的核心在于引入放牧家畜这一第二营养级，将动物整合至作物生产系统中。家畜通过排泄物（粪便和尿液）回收养分，通过蹄部行动改变土壤结构，并通过微生物传播增强土壤生物群落连通性。尤其值得注意的是，在良好管理的放牧条件下，土壤有机碳含量显著提升——巴西的研究数据显示，混合系统中土壤碳增幅可达20%。这一过程不仅强化了养分循环与土壤保育效能，更直接驳斥了“家畜占用本应种植人类直接食用作物土地”的批评。ICLS实证表明，同一块土地可在同一年内既生产谷物、豆类等作物，又提供富含营养的肉、奶等动物源性食品，从而实现食物供给量与营养品质的双重提升。

对于农民而言，ICLS带来收入多元化、化学成本降低与系统韧性的增强，这一点在巴西小农群体的成功实践中得到充分印证。该系统对北美等地区面临的土地利用挑战同样具有重要参考价值，显示出在家畜的合理调控下，农业系统能够更高效、可持续地回应社会需求。

本研究发表于《Journal of Animal Science》，作者Paulo C. F. Carvalho来自巴西的Universidade Federal do Rio Grande do Sul，通过综述已有实证与研究数据，系统阐述了ICLS的运行机制与实际效益，为全球农业可持续转型提供了理论依据与实践范式。

在方法层面，本研究主要依托巴西多个农业生态区的长期田间观测与系统对比分析，重点评估了混合种植-放牧系统中的土壤碳动态、养分循环效率及生物多样性指标。关键技术包括：土壤有机碳（SOC）测定与碳汇评估技术、养分流量与循环模型分析、微生物群落结构DNA测序，以及农业系统经济效益与韧性的综合评估模型。

研究结果主要从以下几个方面展开：

grazing synergy（放牧协同）

家畜放牧行不仅为系统带来额外的产品输出，更通过物理、化学和生物途径显著改善土壤环境。蹄部行动促进土壤团粒结构形成，排泄物则提供易于循环的有机养分，增强了土壤—植物—动物之间的正向反馈回路。

soil carbon enhancement（土壤碳增汇）

在巴西不同类型的ICLS中，土壤碳储量提升最高达20%，尤其在豆科牧草与谷物轮作、配合适度放牧的系统中表现突出。碳积累不仅有助于缓解气候变化，也提高了土壤保水能力和肥力。

nutrient recycling and reduced inputs（养分循环与投入削减）

家畜将作物残茬和非食用生物质转化为粪肥，替代了相当比例的化肥需求。研究表明，ICLS中氮、磷等元素循环率显著高于单一作物系统，降低了化学肥料依赖及环境污染风险。

food output and nutritional quality（食物产出与营养品质）

ICLS在同一土地单位上实现了植物性与动物性食物的协同生产，提高了粮食总产量与膳食营养密度。这一特点在应对隐藏性饥饿和营养不均方面展现出巨大潜力。

socio-economic benefits for farmers（农户社会经济收益）

系统多样化带来更稳定的收入来源，减少外部投入品购买支出，增强了农场应对市场波动和极端气候的能力。巴西小规模农户采纳ICLS后，生计韧性明显提升。

结论与讨论部分指出，ICLS代表了农业系统设计的一种范式转变，重新将家畜视为资源循环者、系统整合者和生态功能促进者，而不仅仅是终端产品生产者。该系统的优势不仅体现在生态效益如碳汇增加、土壤健康改善和生物多样性保育，也表现在社会经济层面的多重增益。值得注意的是，ICLS的成功高度依赖于 context-specific management（因地制宜的管理策略），包括放牧强度、物种组合与作物—牧草轮作设计等方面需根据具体环境调整。

这项研究强调，在全球农业面临可持续性瓶颈的今天，重新审视并推广ICLS这样的整合系统，不仅有助于解决当前的粮食安全与资源保护矛盾，也为未来农业应对气候挑战提供了可扩展的解决方案。其深远意义在于，ICLS证实了家畜在农业生态系统中不可替代的角色，为政策制定者、农业生产者与研究者提供了实践与理论的双重启示。