《Agronomy for Sustainable Development》：Ecological intensification for pesticide-free plantain production in Central and West Africa: a review
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中非和西非地区的大蕉（Plantain，Musaspp. AAB）生产力仍处于极低水平，传统种植系统产量仅为5–15 t/ha/年，远低于最优条件下30–50 t/ha/年的潜力，无法匹配日益增长的市场需求。当前模仿集约化香蕉（dessert banana）生
中非和西非地区的大蕉（Plantain，Musaspp. AAB）生产力仍处于极低水平，传统种植系统产量仅为5–15 t/ha/年，远低于最优条件下30–50 t/ha/年的潜力，无法匹配日益增长的市场需求。当前模仿集约化香蕉（dessert banana）生产系统、依赖化学农药的大蕉单作模式虽被推广，却未能有效提升生产力：单株生产力与田块持续生产能力均陷入停滞。同时，常规集约化模式已被证实对人群健康与生态环境存在显著危害。研究人员通过对农艺学研究的系统性回顾，分析了349篇相关文献，聚焦此前确定的五大核心生产限制因子：黑象甲（black weevil，Cosmopolites sordidus）、线虫（nematodes）、黑叶条纹病（black leaf streak disease，Pseudocercospora fijiensis）、杂草及土壤肥力。分析结果显示，88%的已研究管理措施均以化学农药替代方案为核心。然而，尽管历经数十年农艺研究积累，这些知识仍主要局限于试验场景，对生产者实践行为与田间生产力的实际影响极为有限。研究人员识别出制约生产力提升的关键知识缺口：品种多样性及其潜力认知不足、健康种苗获取渠道受限、病虫害管理策略适配性差且采纳率低、养分需求规律认知不完整、间套作体系研究匮乏。基于上述发现，研究人员提出5项农艺优先事项，旨在通过 agroecological 实践实现无农药大蕉生产。这一转型还需强化研究人员、推广服务机构与生产者之间的知识共建，弥合现有科学知识与生产实践之间的鸿沟。研究人员主张，生态集约化是中非和西非地区可持续缩小大蕉产量差距、同时保护自然资源与公共健康的最可行路径。
1 引言
大蕉是中非和西非地区人口的核心主食作物，在膳食结构与粮食安全中占据关键地位。2021年非洲大蕉总产量约1400万吨，其中95%产自中非和西非。但现有产量仍无法满足鲜食消费与新兴食品加工业（如婴幼儿配方粉、面包粉、大蕉片）的需求，导致市场价格高企且波动剧烈，在西非地区尤其受季节性供应短缺影响显著，甚至演变为“奢侈食品”，迫使消费者转向进口劣质替代食品。多国政府已采取保护主义措施，如科特迪瓦长期实施大蕉出口禁令，贝宁自2016年起限制替代食品进口，喀麦隆近期推行包含大蕉的进口替代政策。在此背景下，新一代被称为“农业企业家”（agripreneurs）的生产者与民间力量正推动大蕉单作发展，这类系统被视为比传统模式更专业、高产且回报更快。但这些单作多照搬集约化香蕉生产模式，高度依赖外部化学投入品，其农艺、环境与社会经济影响尚未得到充分评估，而集约化香蕉单作对人群健康与环境的危害已有明确证据，这引发了对该区域大蕉生产可持续性的担忧。全球范围内香蕉产业正逐步发展 agroecological 路径，农艺研究需在保障自然资源与公共健康的前提下，支撑大蕉产量的必要提升。本研究首先梳理中非和西非大蕉生产的起源、主要种植系统及生产力现状，其次分析现有农艺知识对突破生产限制的作用，重点关注可支撑生态集约化的 agroecological 实践，最后基于识别的知识缺口，提出面向该区域大蕉生态集约化的科学研究与技术问题。
2 中非和西非的大蕉生产
2.1 传统种植系统中的次要作物
除萨赫勒地区外，大蕉遍布中非和西非各国，主产区为刚果民主共和国、尼日利亚、加纳、科特迪瓦与喀麦隆，五国产量占区域总产的绝大多数，且除尼日利亚外，出口占比仅为1%–7%，跨境贸易有限，反映国内需求强劲与市场供需紧张。全区域大蕉种植面积约100–200万公顷，涉及生产者100–300万人。
2.1.1 多元化食物系统中的组成部分
据专家估算，超60%的大蕉产自传统多元化食物系统。这类系统的核心目标是保障家庭粮食安全，通过种植多物种、多品种组合分散气候、病虫害等风险，优化土地、劳动力与资金配置。大蕉作为系统组分之一，与其他残留林分树木、多年生果树及不同生育期的蔬菜、块茎类等作物间作，密度从每公顷数丛到数百丛不等，管理强度低，极少使用外部化学投入品，具体管理方式取决于生产者认知与大蕉在系统中的功能定位。多数情况下大蕉以自给为主，仅将剩余产品投放本地市场。研究指出，生产者对种植品种特性、病虫害认知及田间管理技术的知识普遍匮乏。
2.1.2 作为多年生经济作物的服务作物
约20%–30%的大蕉产自与多年生经济作物（主要为可可Theobroma cacao，其次为咖啡Coffea arabica与橡胶Hevea brasiliensis）的间作系统。在此类系统中，大蕉主要作为幼龄可可树的临时遮阴作物，在其幼年期提供收入。大蕉种植密度通常与可可一致（约1500株/公顷），随可可园更新周期波动，一般仅维持1–5个生长周期即消失。生产者资源与管理重心均偏向经济作物，大蕉仅获得间接的施肥与化学防治投入，对其专项管理技术认知薄弱，收获产品主要用于支持可可生产与家庭开支。
2.1.3 作为主栽作物
不足10%的大蕉产自新兴单作系统。这类系统文献记载较少，种植密度常超过1500株/公顷，品种混杂且同期定植困难（受种苗供应限制）。部分田块在第一年搭配短周期一年生作物。单作系统异质性极高：部分仅为农户将特定地块转为大蕉专种，仍沿用传统管理，几乎无技术或化学投入；另一部分则照搬集约化香蕉模式，采用组培苗、继代吸芽选留、化学施肥与化学农药等措施。专业化生产要求较高的农艺知识，而多数生产者并不具备，其核心目标是向城市市场批量供应大蕉以获取快速收益。
2.2 持续偏低的生产力
传统系统中大蕉产量稳定在5–15 t/ha/年，远低于研究站测得的不同品种在非限制条件下的30–50 t/ha/年潜力。产量受限的技术原因包括：种植品种表型变异大，导致产量构成（生育期、果穗重、梳数与指形）异质性强；种苗带菌率高，且无休耕制度管理土传病虫害，导致生物量积累与田块寿命缩短；生产者对不同品种的农艺潜力、土壤适配性、施肥与灌溉需求认知不足，管理水平有限。新兴单作系统的生产力记录极为匮乏：加纳的试点显示，采用组培苗、杂交品种、单作、化学施肥与化学农药等创新技术后，产量仅提升2 t/ha/年；喀麦隆滨海区的调研表明，单作产量与传统系统无显著差异，生产者反馈产量未达预期且田块寿命未延长。产量停滞的原因包括资本约束（投入品与劳动力成本高）、农业支持体系失效（新技术扩散渠道不畅）、产学研脱节（创新设计脱离小农现实条件与消费需求），且单作因高密度与低多样性更易诱发病虫害爆发，进一步推高防控成本，对人群健康与环境造成额外压力。总体而言，无论何种系统，大蕉生产力均显著低于潜力，优质足量种苗获取、病虫害（黑象甲、线虫、黑叶条纹病）防控、品种选择与适配技术规程缺失等核心问题仍未解决，且随生产专业化程度提升而加剧。
3 广泛的农艺学研究
研究人员通过分析国际农艺数据库（涵盖1931–2023年1650篇文献），聚焦五大核心限制因子，筛选出349篇相关研究，识别出10类管理措施：休耕、种苗管理、天然品种多样性、改良品种、种植系统多样性（间作/轮作）、化学投入品（化肥/农药）、生物农药（微生物/植物源）、营养状况改善、有机肥及其他替代措施（人工除草、补植、诱捕等）。分析显示，88%的研究聚焦于化学农药/化肥的替代方案。
3.1 黑象甲管理
黑象甲是大蕉田块弃耕的首要原因，可导致首季产量损失超40%，田块寿命常缩短至2个收获周期。59篇相关研究中，44篇聚焦管理措施，91%涉及杀虫剂替代方案。主流研究方向为用生物杀虫剂替代化学杀虫剂，其次为种植系统内的种内与种间多样性调控。最有效的预防措施是在休耕后的无大蕉田块种植组培苗，但组培苗成本高、可及性低；热水处理吸芽可有效消毒，但生产者认为操作难度大；假茎诱捕法有效但极耗劳力；聚集信息素诱捕器在多物种系统中效果有限。印楝（Azadirachta indica）源生物杀虫剂防效与毒死蜱相当，但需大量叶片，应用不便；多种昆虫病原真菌（如球孢白僵菌Beauveria bassiana）在实验室条件下防效可达70%，但田间效果争议较大。收获后移除田间假茎可降低虫口，但同样受限于劳动力投入。部分间作作物（如毛蔓豆Mucuna deeringiana、木豆Cajanus cajan）会吸引黑象甲，而增加作物多样性以招引天敌的策略未显现效果。不同天然与杂交品种对黑象甲的敏感性存在差异，但同一品种在不同环境下的损害变异性极大，仍需深入研究。
3.2 线虫管理
线虫在中非和西非大蕉产区广泛分布，其中咖啡短体线虫（Pratylenchus coffea）与相似穿孔线虫（Radopholus similis）危害最重，可导致产量损失超50%。108篇相关研究中，58篇聚焦管理措施，88%涉及杀线虫剂替代方案。研究热点集中于种植系统多样性，其次为健康种苗与植株营养调控。最有效的预防措施是使用健康种苗：修剪吸芽、热水处理吸芽或认证组培苗配合休耕/轮作。两种植物源杀线虫剂（铁苋菜Acalypha wilkesiana与印楝提取物）在控制条件下效果良好，但尚未见田间验证报道。行间补植可延长田块寿命，但耗劳力且对线虫种群动态的影响存疑。提升土壤有机质含量与菌根接种可在控制条件下促进根系生长、降低线虫危害，但需田间试验确认。常见间作作物多为线虫宿主，可能加剧或缓解线虫压力，取决于物种组合。不同天然与杂交品种对两种主要线虫的抗性存在差异，且已从大蕉基因组中鉴定出抗性基因，以‘Yangambi Km5’（AAA组）为代表的遗传抗性资源具有开发潜力。
3.3 黑叶条纹病管理
黑叶条纹病在中非和西非全域流行，可导致减产达40%。96篇相关研究中，64篇聚焦管理措施，94%涉及杀菌剂替代方案。育种是最主要的研究方向，已培育出多个抗病/耐病杂交品种并在小农系统中表现良好。天然品种间也存在抗性差异，品种混植可降低感病品种的病斑发生率。感染叶片的部分或全部移除可有效降低病害严重度与传播速率；改善植株营养也可减轻发病；适配的品种种植密度与多层系统中搭配乔木遮阴均能缓解病害影响。多种植物源杀菌剂提取物与捕食性细菌在控制条件下防效良好，但田间表现数据不足，尚未进入生产者可用阶段。
3.4 杂草管理
杂草竞争是大蕉生产的主要限制因子，争抢水肥导致生物量与产量下降。人工除草耗劳力，化学除草成本高且破坏天敌栖息地、退化土壤、危害健康与环境。34篇相关研究中，27篇聚焦管理措施，74%涉及除草剂替代方案。除人工除草外，替代方案以种植系统多样性提升为主：种植前覆盖休耕植被或野生覆盖物可有效抑制杂草出苗；大蕉与翼豆（Telfairia occidentalis）及多种豆类间作可限制杂草生长；圆叶决明（Arachis pintoi）与巴哈雀稗（Paspalum notatum）等服务作物也已验证具备控草效果。
3.5 大蕉营养
土壤肥力下降是公认的生产限制因子。尼日利亚调查显示近半数生产者使用化肥，但成本过高且缺乏适配不同品种、生育期、种植系统与产量目标的精准施肥推荐。52篇相关研究中，32篇聚焦土壤肥力管理，84%涉及化学肥料替代方案。研究主要探索两类路径：有机肥应用与营养高效品种筛选。家禽粪是最常用的有机肥，不同品种的响应曲线差异显著；施肥时期以定植后每两月施用一次效果最优，穴施与植株基部撒施结合效果最好。多种覆盖措施可提升土壤肥力与植株生长，效应可持续多季，但有机肥的获取、运输与施用仍面临物流瓶颈。不同天然与杂交品种的营养吸收动态存在显著差异，菌根侵染可提升氮素利用效率。
综上，农艺研究已针对五大限制因子积累了大量知识，但研究优先级仍受香蕉研究范式影响，与大蕉的生产、市场属性不匹配；且大蕉涉及超150个品种，性状异质性强，多数研究未聚焦同一品种，结论普适性受限。尽管88%的研究关注化学投入品替代方案，但多数创新止步于实验室或大田试验，未转化为生产者实践，生产者仍沿用适配香蕉生产的简化技术或传统措施，导致数十年研究未能有效提升生产力。
4 大蕉生产生态集约化的农艺优先事项构建
基于现有研究转化效率偏低的反思，研究人员提出以无合成农药的生态集约化替代常规集约化，作为可持续提升大蕉供应的核心路径，并识别5项需优先填补的知识缺口。
4.1 深化品种多样性潜力认知
中非和西非的大蕉品种多样性极高，蕴含丰富的农艺性状变异，但目前对抗逆性、环境适应性、品种特异性需求的研究严重不足。研究人员假设品种间存在生产力、病虫害敏感性、养分需求与抗倒伏能力的梯度差异，筛选兼具高产、低敏感度、低养分需求（尤其是氮钾）与强抗逆性的品种，是构建低投入可持续系统的基础。需革新品种评价与筛选指标体系，开发超越传统农艺性状的功能性指标，支撑 agroecological 视角的品种分类，为育种计划与生产者的品种选择提供依据。针对每个 agroecological 价值品种，研发配套的定植时间、密度、施肥、除芽选留、修剪、成熟度判定与采收技术规程，最终形成融合生产力与生态属性的品种目录，指导生产者适配自身生产目标与本地限制。
4.2 完善健康种苗繁育体系
健康种苗是病虫害防控的第一道防线。当前生产者多依赖低成本吸芽并自行修剪消毒，但在规模化生产中吸芽供应将成为瓶颈。微繁苗（vivoplants/PIFs）可通过营养繁殖在本地大量生产，组培苗（vitroplants）则能提供更高的品种纯度与不带病虫害病毒的保障，配合休耕种植可显著降低土传害虫危害。但组培苗成本较高且炼苗期极易通过基质与灌溉水二次污染，需研发适配本地的低成本基质、简易基质与水消毒技术，以及防止品种混杂的物流流程，配套培训育苗户与销售商，确保新植田块的初始卫生状态。同时需向生产者普及休耕与轮作的田块卫生价值。
4.3 设计无农药的土传病虫害管理策略
土传害虫（黑象甲与线虫）是制约田块寿命与生产力的首要因子。现有 agroecological 防控措施（诱捕、年度补植、抗性品种、生物农药）多未充分验证：如黑象甲诱捕器的适配密度、生物农药的田间稳定性、年度补植的成本收益等，需系统评估其农艺、经济与环境绩效，结合社会经济数据判断可行性。黑象甲的行为学机制（品种偏好、发育周期、生境选择）研究应优先推进，以支撑信息素诱捕器、生物杀虫剂与寄生生物的规模化应用。线虫管理则需重点推广健康种苗与休耕制度。黑叶条纹病的危害相对有限且易控，叶片修剪已广泛应用，未来需深化生物量分配规则研究，优化修剪强度以减少对果实充实与品质的影响。最终需集成抗性品种、诱捕、生物多样性调控与文化措施，构建多技术协同的无农药病虫害管理体系。
4.4 深化大蕉养分吸收与需求规律认知
现有产量远低于潜力，施肥（尤其是氮肥）的正效应已被证实，但针对不同品种、不同生育期、不同大蕉类型（法国型、假horn型、真horn型）的养分需求定量研究极为匮乏。表型多样性导致的果穗结构差异，也暗示品种间生物量分配规则不同，需解析为何相同株型的品种在相同环境下果穗重差异显著。同时需明确有机与化学肥料的养分利用效率差异，优化有机肥的配比、施用方法与二者协同方案，支撑适配品种生理特性的环境友好型施肥制度设计。
4.5 识别与表征有益间作作物
生态集约化依赖种植系统多样性替代化学输入，传统大蕉系统虽具高多样性，但关联作物对大蕉生产力的影响研究极少，现有结果也未显示多样性对产量或黑象甲防控的显著正效应。需转向简化间作组合（大蕉+单一伴生种）研究，量化伴生作物的生态系统服务与负向效应（disservices）：规避共享病虫害、养分竞争与光照竞争的作物，筛选可提供天敌栖息地、线虫 trap 作物、有机物料与氮素供给的物种。针对不同服务目标（土壤健康与休耕、养分循环、病虫害调控、杂草抑制）表征伴生作物功能，设计以大蕉为主栽、伴生作物提供生态服务且兼顾农场经济（市场销售与家庭消费）的多样化种植系统。
上述优先事项将填补核心农艺知识缺口，但生产者对大蕉生理学、需求识别、症状诊断的知识匮乏，以及科学知识与生产实践的鸿沟，仍是转化的核心障碍。需通过农业教育与培训传递生态集约化的技术经济价值，依托田间学校、示范农场与生产者交流网络强化能力建设，最终推动研究人员、推广机构与生产者之间的知识共建，加速 agroecological 创新的采纳与落地。
5 结论
中非和西非大蕉生产力长期停滞于远低于潜力的水平，既有的农艺研究虽覆盖了主要限制因子，但因生产系统、环境与大蕉品种的高度异质性，多数成果局限于试验场景，未能转化为生产力提升。值得关注的是，大量研究已聚焦于化学投入品的 agroecological 替代方案，叠加区域内丰富的品种多样性、传统种植智慧与生产者经验，为生态集约化转型提供了基础支撑。本研究提出的5项农艺优先事项与配套研究问题，将为无农药大蕉生产的生态集约化提供科学支撑。这一转型还需国家与区域层面的制度支持，例如通过西非和中非农业研究与发展委员会（CORAF）的国家专业化中心（CNS）倡议强化研究效能。建立研究人员、推广机构、培训主体与生产者的常态化结构化交流机制，是确保新知识共构、扩散并被有效采纳的核心，最终将推动大蕉产业成为非洲生产性、可持续性农业发展的典范。
