综述：在加拿大草原的黑土带，通过多样性、整合性和多年生植物的应用来实现净零农业系统：一种协同设计方法

《Soil & Environmental Health》：Toward net-zero farming systems using diversity, integration, and perenniality in the Black Soil Zone of the Canadian prairies: A co-design approach

加拿大黑土带农业可持续性提升研究：基于生态整合的多维度方法

　　在加拿大黑土区，农业生产虽然高度发达，但其依赖于简化单一作物种植系统，这在很大程度上影响了生态系统的健康和可持续性。近年来，全球范围内对农业可持续性的关注日益增加，尤其是在气候变化、生物多样性丧失和土壤退化等环境问题的压力下。为应对这些挑战，加拿大曼尼托巴大学植物科学系联合多个研究机构和社区，启动了一个名为“利用生态系统转型加拿大草原农业”（LEAP）的项目。该项目采用跨学科、共同设计的综合方法，旨在提升农业系统中的多样性、整合性和持久性，从而改善生态功能和社会福祉，同时应对经济和政策层面的实际问题。

LEAP项目围绕五个相互关联的支柱展开，分别聚焦于农民领导力、原住民自主农业系统、农民主导的景观分析、实验田间研究以及未来农业情景模拟。这些支柱共同构成了一个全面的框架，以识别支持气候适应性、土壤健康、生物多样性和农民福祉的策略。此外，项目还注重农业政策和实践的制定，以推动加拿大黑土区乃至更广泛农业景观的长期韧性建设。

首先，农民领导力是LEAP项目的核心之一。该项目强调农民在可持续农业转型中的关键作用，不仅关注其农业实践，还重视其心理健康和社会适应能力。农民作为农业系统的直接参与者，其决策受到多种因素的影响，包括气候、市场、经济压力和社区支持等。通过与农民进行深入交流，项目团队能够更好地理解其在采用可持续农业策略时所面临的障碍，以及他们对未来农业实践的期望。这些信息对于制定有效的政策和推广可持续技术至关重要。农民的心理健康问题在当前农业实践中尤为突出，研究表明，与普通人群相比，农民更容易受到焦虑、抑郁和压力等负面情绪的影响。因此，LEAP项目不仅关注农业实践的生态效益，还致力于改善农民的心理状态，从而提升其对可持续农业策略的接受度和实施能力。

其次，LEAP项目特别关注原住民社区的农业实践。原住民在农业中的角色常常被忽视，尽管他们对农业土地的管理和使用具有重要影响。在加拿大，原住民社区的农业活动与他们的文化、精神和经济需求紧密相连。例如，一些原住民社区正在努力恢复传统的放牧系统，如重新引入野牛（美洲野牛）作为农业资源的一部分。这种做法不仅有助于生态恢复，还能够增强社区的文化认同和经济独立性。然而，原住民农业面临许多挑战，包括土地使用权问题、政策限制以及缺乏相关技术支持。LEAP项目通过与原住民农业顾问圈的合作，确保研究过程尊重和纳入原住民的知识体系，同时也关注其在农业转型中的独特需求。

第三，LEAP项目通过景观分析来评估农民主导的年度、半永久性和永久性农业实践对生态系统的影响。这种分析涵盖了土壤、微生物、植物、管理和环境等多个方面，旨在识别影响农业系统韧性和可持续性的关键因素。通过对不同土地利用类型的系统研究，项目团队能够更全面地理解农业实践如何影响碳储存、温室气体排放以及生物多样性。此外，项目还特别关注土地利用变化对生态系统的长期影响，例如长期单一作物种植如何导致土壤退化和碳储量减少，以及如何通过引入半永久性和永久性农业系统来改善这些问题。

第四，LEAP项目在实验田间进行研究，测试新的农业实践组合，如覆盖作物、间作、授粉者栖息地和畜牧业的整合。这些实验旨在探索如何在传统农业系统中引入更多元化的种植模式，以提高农业系统的生态效益和经济可行性。例如，覆盖作物可以减少土壤侵蚀，提高土壤肥力，同时减少对化学肥料和农药的依赖。间作则能够提高土地利用效率，增强作物间的相互作用，从而提高整体农业产出和生态稳定性。此外，项目还关注如何通过引入授粉者栖息地来促进农业生态系统的健康，以及如何通过畜牧业的整合来改善土壤碳储存能力。这些实验不仅为农业实践提供了科学依据，也为政策制定者和农民提供了实际操作的参考。

第五，LEAP项目利用Holos模型进行未来农业情景模拟，以评估不同农业实践对温室气体排放和系统级生态效益的影响。Holos模型是一种综合的农业模拟工具，能够预测不同农业管理策略对环境的影响。通过将景观分析和田间实验的数据输入Holos模型，项目团队能够评估不同农业系统在长期可持续性方面的潜力。此外，Holos模型还能够帮助识别农业实践之间的权衡和协同效应，例如如何在提高农业产出的同时减少温室气体排放，或者如何在提升土壤健康的同时改善农民的经济状况。这种情景模拟不仅为农业政策制定提供了科学支持，也为农民在面对气候变化和市场波动时提供了决策依据。

LEAP项目的跨学科和共同设计方法不仅促进了科学知识与农民实践的结合，还增强了农业政策与社会需求之间的协调。通过与农民、原住民社区、政府机构和学术界的紧密合作，项目团队能够更全面地理解农业系统的复杂性，并制定出更具可行性的解决方案。例如，项目团队通过与农民的直接对话，识别出他们对于可持续农业的潜在兴趣和需求，同时通过与原住民社区的合作，确保农业实践尊重和保护他们的文化和生态环境。这种多方协作的方式有助于建立信任，提高农业实践的接受度和实施效果。

此外，LEAP项目还特别关注农业实践对农民心理健康和社会福祉的影响。研究表明，农民的心理健康状况与农业实践之间存在密切联系。例如，采用可持续农业策略可能会带来额外的劳动投入和经济成本，这在一定程度上增加了农民的心理压力。然而，通过改善农业系统的生态功能，如提高土壤健康和生物多样性，农民可能会感受到更多的满足感和成就感，从而改善其心理健康状况。因此，LEAP项目不仅关注农业实践的生态效益，还致力于提升农民的整体生活质量，使其在经济、社会和心理层面都能获得支持。

在数据收集和分析方面，LEAP项目采用了多种方法，包括实地调查、田间实验和模型模拟。通过对不同土地利用类型的数据进行比较，项目团队能够识别出哪些农业实践最有利于生态系统的恢复和农业生产的可持续性。例如，项目团队在曼尼托巴和萨斯喀彻温省的多个农场进行了实地调查，收集了关于土地利用历史、土壤特性、作物轮作模式和畜牧业整合的数据。这些数据不仅为农业实践提供了科学依据，还为政策制定者和农民提供了实际操作的参考。此外，项目团队还通过模型模拟，预测不同农业实践在未来可能带来的影响，从而为农业政策的制定提供支持。

LEAP项目的研究成果对于推动加拿大黑土区乃至全球农业的可持续发展具有重要意义。通过识别和推广可持续农业实践，项目团队希望能够减少农业对环境的负面影响，同时提高农民的经济收益和社会福祉。此外，项目还致力于填补当前农业研究中的知识空白，特别是关于原住民农业实践和可持续农业政策的系统性研究。这些成果不仅能够为农业实践提供新的思路，还能够为政策制定者和农民提供更全面的决策支持。

总之，LEAP项目通过跨学科、共同设计的方法，旨在提升加拿大黑土区农业系统的可持续性。该项目不仅关注农业实践的生态效益，还重视农民的心理健康和社会福祉，同时与原住民社区合作，确保农业实践尊重和保护他们的文化和生态环境。通过景观分析、田间实验和模型模拟等多种手段，LEAP项目能够全面评估不同农业实践对生态系统的影响，并为政策制定者和农民提供科学依据和实践指导。这些努力不仅有助于改善农业生产的可持续性，还为全球农业转型提供了重要的参考和借鉴。