《Frontiers in Sustainable Food Systems》：Enhancing coffee productivity and disease resilience through ecological farming: evidence from smallholder systems in Kenya
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本研究通过配对田设计实证分析了肯尼亚恩布县小农户系统中生态友好型咖啡种植模式（集成免耕、有机覆盖、堆肥及土著微生物应用）与传统模式的农艺表现。结果显示：2024/2025主产季生态管理模式单株产量显著提高1.12公斤（p<0.001），咖啡浆果病（CBD）和咖啡叶锈病（CLR）发病率分别降低89%和93%（效应量d>2.0），且投入成本相当。表明该模式在提升气候韧性与可持续性方面具有重要推广价值。
引言
东非阿拉比卡咖啡生产正面临气候变异性、土壤退化及病虫害压力的多重威胁。肯尼亚作为主要产区，其高海拔（1600-2000米）酸性火山土区域亟需适应当地条件的生态种植方案。尽管免耕、覆盖、堆肥和土著微生物（Indigenous Microorganisms, IMOs）等生态实践被广泛提倡，但针对非洲小农户的实证证据仍显不足。本研究首次在肯尼亚恩布县通过配对田设计，系统性比较生态友好型与传统咖啡管理模式对产量和病害的影响，旨在回答三个核心问题：生态管理能否提升产量？能否降低主要病害发生率？其经济回报是否与传统模式相当？
材料与方法
研究区域位于恩布县基鲁鲁姆韦农民合作社下属的三个咖啡工厂（Kevote、Ngaindethia、Kianjuki），海拔1500-1800米。从100名受训农户中筛选34户早期采纳者（2023年或2024年采纳），确保其具备完整的田间记录。采用配对设计，每个生态田与相邻传统田（距离100-200米）在海拔、坡度、荫蔽结构和土壤类型上严格匹配。
生态友好型管理定义为标准化组合实践：免耕、持续有机覆盖、堆肥施用，以及田间自制微生物输入（IMOs、发酵植物汁液FPJ、发酵草药汁液FHJ），辅以动物骨源钙磷肥和蛋壳钙。传统模式则依赖犁耕、合成肥料（CAN、NPK、叶面氮钾喷施）及铜基杀菌剂。示范农场设置对照田（各20棵同龄咖啡树），于2024年1月至2025年9月期间定期监测单株产量、咖啡浆果病（CBD）和咖啡叶锈病（CLR）发生率。
数据分析使用R软件（4.3版），农户数据采用配对t检验，示范农场数据通过线性混合模型（LMMs）评估管理方式、季节及其交互效应。
结果
产量表现：2024/2025主产季生态管理单株产量平均达2.91公斤，显著高于传统的1.79公斤（t=3.837, p<0.001）。分工厂比较显示，Kianjuki工厂差异最大（+1.48公斤/株）。早期采纳者（2023年）在2024/2025产季优势更显著（+1.48公斤/株，p=0.016），表明生态效益随实践时间累积。混合模型确认生态管理主效应显著（估计值+1.30公斤/株，p<0.001），且季节变异（2023/2024次产季较低）和农户间异质性需纳入考量。
病害抑制：2024年高病害压力下，生态管理使CBD和CLR发病率分别降低89%和93%，对应极大效应量（CBD的d=-2.24；CLR的d=-2.10）。2025年整体病害压力下降，但生态田仍保持较低CBD水平（d=-0.60），CLR差异不显著（d=-0.05）。模型显示管理方式与季节交互作用显著（p<0.001），说明生态实践在高压环境下效果尤为突出。
成本效益：生态与传统模式投入成本接近（分别为10030与10590肯尼亚先令），且生态材料可本地循环利用，证明产量与抗病性提升未增加经济负担。
讨论
本研究证实生态友好型咖啡管理在肯尼亚小农户系统中兼具增产与抗病优势。其机制可能源于免耕和覆盖措施增强土壤微生物活性与有机质，堆肥与IMOs引入有益微生物群，通过改善土壤微环境间接抑制病原菌发展。这与全球研究共识一致：有机管理通过提升生物多样性增强生态系统服务（如病虫害自然调控）。然而，未直接检测微生物群落或土壤酶活性限制了机制验证，未来需结合分子生物学技术（如16S rRNA测序）深入探索。
局限性包括观察周期较短（20个月）、农户间管理差异及气候因子记录缺失。建议开展多季节跨区域追踪，整合微生物动态、土壤养分与微气候数据，以全面评估生态模式的长期稳定性。
结论
生态友好型咖啡种植通过免耕、覆盖、堆肥和IMOs等实践，显著提升肯尼亚高海拔小农户系统的生产力与疾病韧性，且不增加生产成本。该模式为应对气候挑战、减少合成投入依赖提供了可行路径，其推广需政策支持与农户能力建设。未来研究应聚焦土壤健康轨迹与微生物机制，推动东非咖啡产业向生态可持续方向转型。
