非洲旱地农业的可持续革新：牧草种植系统在提升生产力和生态恢复中的潜力

非洲旱地面临土壤退化、气候多变和生产力低下等挑战。本研究探讨了牧草种植（pasture cropping）这一免耕系统，通过将一年生作物播种于多年生牧草休眠期，提升植被覆盖、改善土壤结构、增强水分利用效率（WUE），并促进碳固存。该系统有望实现作物与牧草生产协同，推动可持续集约化农业，助力达成联合国SDGs目标。

　　

非洲干早地区覆盖了大陆近75%的土地面积，却因气候多变、土壤退化和农业生产力低下而长期陷入发展困境。这些区域以农牧结合为主要生产方式，但资源过度开发、过度放牧以及频繁的干旱严重威胁着粮食安全和生态平衡。更严峻的是，非洲对气候变化的贡献虽不足全球温室气体排放的5%，却承受着最严重的负面影响，包括洪水、热浪和长期干旱，进一步加剧了生态系统的脆弱性和社区生计的不稳定性。

在此背景下，Judie van Diepen和Kevin Z. Mganga在《Cambridge Prisms: Drylands》上发表的研究提出了一种创新的农业系统——牧草种植（pasture cropping），旨在通过整合一年生谷物与多年生牧草，实现农业生产的可持续集约化。这一系统不仅有望提升作物和饲料产量，还能改善土壤健康、增强水分利用效率，并为农牧民提供多元化的收入来源。

为系统评估牧草种植在非洲旱地的潜力，作者采用了文献综述方法，检索了Web of Science、Scopus和Google Scholar等主流数据库，使用包括“pasture cropping”、“perennial grasses”、“African drylands”、“sustainable agriculture”等关键词的组合，聚焦于非洲地区以英文发表的同行评议研究。通过布尔运算符（AND/OR/NOT）优化检索策略，确保覆盖相关主题的高质量文献。

研究结果从多个维度展示了牧草种植系统的优势：

Productivity and profitability of pasture cropping systems

牧草种植显著提高了生物质产量和水分利用效率（WUE）。在南非旱地的试验中，牧草种植系统的生物质产量达5.4吨干物质/公顷，高于单作系统，且WUE达到17 kg(DM) mm^?1 ha^?1，远高于单作系统的4 kg(DM) mm^?1 ha^?1。布基纳法索的实践也显示，牧草-高粱系统使谷物产量平均增加450 kg/ha，农户收入提高98美元/公顷。这些效益源于系统对雨水捕获的增强、土壤侵蚀的减少以及多年生牧草在旱季持续的饲料供应。

Soil health

牧草种植显著改善了土壤健康指标。长期（10年）研究表明，牧草-作物系统的土壤碳（C）和氮（N）储量（0-30 cm深度）分别达70.2-74.9 Mg C ha^?1和8.3-8.4 Mg N ha^?1，高于连续耕作系统。易分解碳和氮含量也更高，这归因于较低的土壤扰动和较高的有机质输入。土壤微生物群落多样性、养分循环能力和结构稳定性得到增强，进一步支持了作物生产和生态系统功能。

Grazing

整合控制性放牧进一步提升了系统的可持续性。牲畜粪便贡献了重要的养分输入，在西非半干旱地区，每吨粪肥可增加20-60 kg谷物产量。然而，过度放牧可能导致土壤压实和退化，因此需要科学管理放牧强度和时间以平衡生态与生产效益。

Current research on pasture cropping in Africa

尽管潜力巨大，非洲对牧草种植的研究仍处于起步阶段。现有试验多限于短期（2-4年），且集中在南非和东非地区。模拟研究表明，该系统在干旱至半干旱条件下水分利用效率最高，因多年生牧草深层根系能有效利用土壤储水。但作物与牧草生长周期重叠可能导致水分竞争，需进一步量化研究。

Native perennial grasses for pasture cropping

本地多年生牧草品种（如Cenchrus ciliaris、Eragrostis curvula等）因适应旱地环境，成为理想选择。然而，其推广面临种子供应不足、萌芽率低以及入侵物种竞争等挑战。雨水收集技术（如微集水沟和半圆形坑）和种子增强技术（SETs）可改善建立成功率，而社区驱动的种子生产和政策支持对扩大规模至关重要。

Possible socio-economic restraints of pasture farming in Africa

小农户因资源有限、风险承受能力低而难以采纳新系统。机械化水平低、信贷渠道不足、土地碎片化以及缺乏定制化技术信息进一步限制了推广。农业合作社和政策支持（如种子和肥料补贴）可促进 adoption，但需长期投入和适应性管理。

Challenges of the pasture cropping system in African drylands

系统复杂性要求农民掌握新知识和管理实践，如播种时间、施肥和放牧调度。在非洲，牧草种植仅限于雨季，丧失了 relay cropping 的优势，且作物与牧草竞争水分可能制约生产。需根据本地条件调整物种选择、行间距和管理策略，以优化系统性能。

研究结论强调，牧草种植是提升非洲旱地农业可持续性和韧性的有前景途径。它通过增强土壤健康、提高WUE、促进生物多样性保护和多元化收入，助力实现联合国可持续发展目标（如SDG1、SDG2、SDG13和SDG15）。然而，充分发挥其潜力需克服环境和社会经济约束，包括长期田间试验、本地化适应和政策支持。未来研究应聚焦于长期生产力、经济效益评估以及针对不同旱地类型的定制化解决方案。