探索墨西哥米爾帕（Milpa）农业中粮食安全与农业生物多样性保护之间的协同作用：一种系统方法

《Agricultural Systems》：Exploring the synergies between food security and agrobiodiversity conservation for Milpa farming in Mexico: A systems approach

　　杰弗里·P·沃尔特斯 | 西蒙内塔·内格雷特-扬克尔列维奇 | 劳伦斯·戈特沙默 | 阿莱杭德拉·努涅斯-德拉莫拉 | 索菲娅·莱尔·卢戈-卡斯蒂利亚 | 卡洛斯·库尔蒂德-梅迪纳 | 劳拉·帕梅拉·鲁伊斯-庞塞
美国华盛顿大学塔科马分校工程与技术学院

**摘要**
全球粮食安全与生物多样性丧失是相互关联的挑战，改善其中一个方面的干预措施往往会对另一方面产生负面影响。理解它们之间的相互依存关系、权衡以及协同效应至关重要，尤其是在农村农业社区中。

**研究目的**
本研究旨在模拟墨西哥科夫雷德佩罗特地区农村密尔帕（milpa）农业社区中利益相关者对影响粮食安全和农业生物多样性的因素及其相互关系的看法。

**研究方法**
采用了混合方法的参与式系统动力学研究方法。通过与当地小农户、科学家、非政府组织工作人员和政府官员等不同利益相关者的两次研讨会，确定了粮食安全-农业生物多样性保护（FS-AC）系统中的27个关键因素。通过影响映射、因果循环分析和定性网络建模等方法，识别、描述并测试了驱动FS和AC子系统结果的关键杠杆点。

**研究结果与结论**
分析显示，粮食安全与农业生物多样性之间存在复杂的相互依存关系。家庭收入、劳动力可用性以及土地利用变化对这两者都产生了显著影响。研究结果突显了家庭收入的矛盾性质：虽然收入增长可以改善短期粮食安全，但如果管理不当，可能会削弱长期可持续性。有效的应对措施必须同时考虑短期因素（如家庭收入、劳动力）和长期驱动因素（如气候变化、市场趋势）。

**研究意义**
本研究提出了一个可复制的建模框架，用于探索不同区域和社会经济背景下粮食安全与农业生物多样性保护之间的相互依存关系。研究结果强调了制定平衡即时需求与长期可持续性的多尺度政策的重要性，以防止不必要的权衡。

**引言**
粮食不安全是一个严重的全球性问题，约有30%的世界人口（相当于24亿人）面临中度或严重的粮食不安全（联合国粮农组织，2023年）。1996年世界粮食峰会将粮食安全定义为：“……所有人在任何时候都能获得足够、安全且有营养的食物，以满足其饮食需求和健康生活”（联合国粮农组织，1996年）。粮食不安全的影响是深远的，对人类健康和社会状况有负面影响（Hammond和Dubé，2012年）。粮食不安全与儿童发育迟缓和消瘦（联合国粮农组织，2021年）、糖尿病（Fitzgerald等人，2011年；Gucciardi等人，2009年）、肥胖（Christian，2026年；Lyons等人，2008年）、心理健康状况（Jones，2017年）及其他慢性疾病（Gowda等人，2012年；Stubb等人，2006年）有关。Denny等人（2018年）确定了粮食安全的四个关键组成部分：一是食物供应能力，即食物系统生产足够食物以满足人口需求的能力；二是可及性，即家庭满足基本食物需求的能力；三是食物利用效率，即家庭如何使用可获得的食物以及个体吸收和代谢营养的能力；四是获取的可靠性，包括长期稳定性和应对饥荒、气候变化等突发情况的能力。这些组成部分的任何缺陷都可能导致不同程度的粮食不安全。Clapp等人（2022年）在传统的四支柱粮食安全框架基础上增加了“能动性与可持续性”两个维度。能动性强调了人们有权决定食物生产、分配和消费方式的重要性，而可持续性则强调了食物系统必须在不损害后代环境、社会或经济福祉的情况下运行。

早期解决粮食不安全的尝试主要集中在通过增加产量来实现，方法包括将野生土地转为农业用地或强化农业投入和机械化（Matson等人，1997年）。为了满足不断增长的人口的食物需求，人类在过去10,000年里一直在将野生土地转变为农业用地（Stephens等人，2019年）。目前全球约有2.25亿公顷土地被用于耕种（Potapov等人，2021年）。另一种增加食物供应的方法是提高现有耕地的生产力。自20世纪40年代以来，农业实践逐渐转向集约化种植模式，包括种植高产量单一种植作物、增加化肥和农药使用、灌溉以及机械化（Matson等人，1997年；Stephens等人，2019年）。虽然集约化农业实践在某些地区使食物产量提高了五倍（Matson等人，1997年），但也带来了严重的负面后果（Sunderland，2011年），如生态系统变化、污染、生物多样性减少以及饮食同质化。生物多样性指的是生态系统内的生物多样性，包括植物、动物、昆虫、真菌等生物种类及其遗传多样性，以及依赖于这些生物的生态过程（Sunderland，2011年）。农业景观中的生物多样性称为农业生物多样性，本文将围绕这一概念展开讨论。总体而言，农业集约化实践的好处主要惠及大型资本利益相关者，加剧了小农户和土著社区的脆弱性和粮食不安全性，同时减少了农业生物多样性（Borras Jr和Franco，2012年；McMichael，2019年）。

“食物系统”框架将粮食安全视为环境和经济社会因素相互作用的结果，而不仅仅是粮食的可用性或获取问题，认为这些驱动因素以复杂的方式相互作用，并在空间和时间上存在差异（Ingram，2011年）。食物系统的关键要素包括生物物理成分（如土壤肥力、农业管理和本地食物生产）、农业生物多样性、文化相关性以及整个生产、加工、分配、购买和消费链条（Tendall等人，2015年）。这些要素嵌入在社会、文化、政治、经济、历史和环境等领域中，并受到这些领域的影响（Ingram等人，2010年；Kopainsky等人，2018年）。这些要素之间的相互作用具有“复杂系统”的特点，包括反馈循环、非线性、涌现属性和意外后果（Meadows，2009年），使得结果难以预测。在这种更广泛的框架下，粮食安全与农业生物多样性保护——曾经被视为独立问题甚至是对立的两者（Sunderland，2011年）——越来越多地被认识到是紧密相连的。

早期解决生物多样性丧失与农业集约化之间矛盾的尝试侧重于通过节约土地或共享土地的策略来提高效率（Fischer等人，2014年；Phalan等人，2011年；Tscharntke等人，2012年），但这些二分法未能充分考虑食物系统的文化和社会行为层面及其对本地农业生物多样性保护的影响（Pascual等人，2023年）。挑战在于考虑这些多维度和相互作用的驱动因素，这需要能够代表粮食安全与农业生物多样性系统之间相互依存关系的综合建模方法（Barba-Escoto等人，2020年；Bustamante等人，2021年）。因此，系统方法的优势在于能够超越单纯关注最大化粮食生产的狭隘解决方案，以公平、可持续的方式解决粮食不安全问题，并适应不断变化的社会环境和经济条件。

近期研究强调了考虑这些多维度和相互作用驱动因素的必要性，提倡采用综合建模方法来揭示粮食安全与农业生物多样性系统之间的交叉点（Barba-Escoto等人，2020年；Bustamante等人，2021年）。与专注于最大化粮食生产的解决方案相比，这种整体方法为推进公平、可持续且能适应社会环境和经济变化的粮食安全提供了潜力。近期在食物系统建模方面的研究趋势包括多种定性和定量方法（Benítez等人，2022年；Ong和Liao，2020年）。Galeana-Piza?a等人（2021年）使用结构方程建模表明，食物供应和可及性对粮食不安全程度的影响大于食物利用效率。Barba-Escoto等人（2020年）利用机器学习方法识别和探讨了危地马拉土著小农户粮食安全驱动因素之间的非线性关系。Nicholson等人（2021年）将食物获取和稳定性指标纳入家庭生物计量学和区域农业系统模型，发现这些指标有助于提高理解程度、促进跨学科合作，并强调了需要更多实证数据来加强粮食安全评估。虽然建模研究为理解食物系统和粮食不安全的相互驱动因素提供了宝贵见解，但文献建议从识别单个组分转向将粮食安全和生物多样性视为一个相互关联的系统，考虑反馈循环和共同影响结果的子系统（Ortiz等人，2021年）。

基于墨西哥农村社区的本地利益相关者知识，我们开发了一个系统模型，描绘了影响粮食安全和农业生物多样性的相互因素，重点关注墨西哥东部科夫雷德佩罗特地区的密尔帕农业。该模型将粮食安全和农业生物多样性作为一个整体来考虑，而非分别处理，揭示了促进粮食系统韧性和农业生物多样性保护的跨部门策略的指导性结构联系。由于该模型基于利益相关者的视角，因此不具有预测性，而是一个探索性框架，用于突出相互依存关系、展现本地知识，并为进一步研究和定量建模提供基础。我们的研究旨在通过这一综合视角来分析和解释权衡与杠杆点（根据Meadows，1999年的定义，即在复杂系统中一个要素的微小变化可以影响整个系统）。本研究遵循以下研究问题：
RQ1：影响墨西哥科夫雷德佩罗特地区粮食安全和农业生物多样性保护的因素有哪些？
RQ2：这两个系统内部及其之间的因素如何同时相互作用，进而影响粮食安全和农业生物多样性保护？
RQ3：存在哪些整体系统的杠杆点可以促进粮食安全和农业生物多样性保护？
RQ4：根据所建立的模型，哪些政策特征最有可能同时促进粮食安全和农业生物多样性保护？

在后续部分，我们描述了科夫雷德佩罗特地区密尔帕农业的案例研究背景，并概述了我们用于绘制和分析影响该地区粮食安全和农业生物多样性保护的相互因素系统的多步骤研究方法。然后呈现了研究结果，突出了系统中的关键杠杆点，并探讨了研究意义、政策建议及未来研究的方向。通过正式分析利益相关者的心理模型，并利用结构和网络分析来确定系统的杠杆点，本研究揭示了关键见解。

**作者贡献声明**
Jeffrey P. Walters：撰写——审阅与编辑、撰写——初稿、可视化、验证、监督、软件开发、资源提供、项目管理、方法论研究、数据收集、数据分析。
Simoneta Negrete-Yankelevich：撰写——审阅与编辑、撰写——初稿、可视化、验证、资源提供、项目管理、方法论研究、数据收集、数据分析、概念构建。

**利益冲突声明**
作者声明他们没有已知的财务利益冲突或可能影响本文研究结果的个人关系。

**致谢**
我们衷心感谢所有参与本研究的专家们。他们的宝贵见解、专业知识及奉献精神对这项研究的成功至关重要。特别感谢Cofre de Perote地区的农户家庭、Georgina Vidriales（SENDAS）、Dalia Cruz Gutiérrez（Proyecto Quetzalcoatl）、Guadalupe Amescua Villela（CESIGUE）、Rita Díaz Rivera（SADER）、Carlos Cerdán（INAH, Veracruz）、Héctor Duarte Martínez（......大学）等人的支持。