《Journal of Agriculture and Food Research》：Science and Technology for Food System Transformation: Integrating Edible Biodiversity, Grassland Conservation, Nutrition, and Climate Resilience in Ghana and Africa
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科学与技术的整合为非洲食物系统转型提供了新的路径。本研究聚焦于可食用生物多样性保护对营养安全与气候韧性的促进作用，探讨了遥感技术与基因组学在监测未充分利用物种中的应用，分析了非洲本土食用物种的加工与价值化途径，并提出了连接生物多样性保护与可持续食物系统的框架。
科学与技术的整合为非洲食物系统转型提供了新的路径。本研究聚焦于可食用生物多样性保护对营养安全与气候韧性的促进作用，探讨了遥感技术与基因组学在监测未充分利用物种中的应用，分析了非洲本土食用物种的加工与价值化途径，并提出了连接生物多样性保护与可持续食物系统的框架。研究人员通过系统综述方法，整合了地理空间技术、分子工具、参与式方法和人工智能等领域的证据，评估了这些技术在加纳几内亚与苏丹萨瓦纳地带的应用潜力。研究发现，尽管全球范围内草地研究已广泛采用先进技术，但西非地区仍面临数据连续性不足、验证基础设施薄弱和政策整合缺失等挑战。本综述提出了一项科学驱动的框架，将生物多样性监测与食物系统应用相联结，旨在推动加纳及可比非洲区域的草地生态系统可持续管理与气候适应型食物系统建设。
论文主体内容总结
1. 引言
草地覆盖地球表面近40%，是生态关键区域，支撑着大量物种、碳氮循环以及数百万人的生计。科学与技术在草地研究中的整合——包括遥感、分子生物学、气候建模和数字知识系统——重新定义了对这些生态系统的研究、保护与利用方式。1972年Landsat计划的启动及归一化植被指数（NDVI）的开发，使植被生产力和生态系统退化的长期监测成为可能；地理信息系统（GIS）则增强了栖息地特征描述与保护规划的空间分析能力。在分子尺度上，聚合酶链反应（PCR）、DNA测序和DNA条形码技术革新了植物鉴定与遗传多样性评估。这些技术进步为记录、监测和保护可食用植物多样性奠定了技术基础。然而，热带草原和萨瓦纳生态系统中的野生可食用植物资源在营养与生态价值方面尚未得到充分开发。在加纳，几内亚和苏丹萨瓦纳地带孕育了多种本土可食用物种，如非洲角豆（Parkia biglobosa）、金合欢（Faidherbia albida）和 fonio（Digitaria exilis），但这些物种在保护规划和技术监测框架中的整合严重不足。本综述旨在评估如何通过科学与技术整合，推进加纳几内亚和苏丹萨瓦纳地带的可食用生物多样性保护、草地监测、营养安全与气候韧性建设，具体目标包括：综合全球及非洲的地球空间、分子、参与式和人工智能技术趋势；评估未充分利用物种的营养成分、加工潜力、食品安全与监管维度；识别制约技术整合的制度、政策、能力和伦理缺口；评估各应用领域的技术就绪度与证据确定性；并提出一项联结生物多样性监测与食物系统应用的科学驱动框架。
2. 方法论
本研究采用了结构化叙述性综述设计，遵循定性证据综合原则，对多学科证据进行主题综合。由于纳入研究在设计、分析方法、结果定义和报告格式上存在显著异质性，无法进行定量荟萃分析，因此采用了无荟萃分析的综合指南（SWiM）。文献检索主要基于Web of Science核心合集和Google Scholar，检索时间范围为2000年至2026年，涵盖遥感、分子生态学、基因组技术、生态建模和数字生物多样性监测等领域的重大进展。纳入标准要求研究聚焦草地或萨瓦纳生态系统，讨论科学技术方法在生物多样性研究中的应用，并提出适用于加纳或可比非洲背景的发现。文献筛选由两名作者独立进行，分歧通过讨论或咨询第三方解决。数据提取采用标准化表格，按技术应用、生态系统与物种焦点、地理背景、方法学方法及关键结果等类别进行编码。由于证据类型多样（实验性、观察性、民族植物学、政策和建模研究），本研究未采用针对随机或干预研究的传统偏倚风险评估工具，而是根据各来源的方法学透明度、抽样策略、分析严谨性和报告完整性进行批判性评估。
3. 结果与讨论
3.1 全球与非洲草地研究与管理中科学与技术应用的趋势
地理空间技术、分子生物学、生态建模和数据分析的整合使科学家能够更好地理解草地动态、生物多样性模式及气候变化响应。MODIS、Sentinel-2和Landsat等遥感技术已成为评估植被覆盖、生物量生产力和随时间变化的退化程度的核心工具。在亚洲和北美，高分辨率卫星监测与长期政府资助和开放数据政策有效结合，取得了成功；而在加纳和西非，试点项目仍然依赖捐赠者资金、项目导向且难以规模化。东非牧场监测受益于AFR100等区域倡议，提供了协调的技术支持和跨境数据共享，而西非萨瓦纳尚无等效框架。这些差异表明，单纯的技术转移是不够的，持续投资、机构协调和政策整合同样关键。在非洲，南非、肯尼亚和坦桑尼亚等国已利用GIS和无人机调查绘制土地退化图并支持恢复计划。加纳的研究主要集中在土地利用/土地覆被变化、植被制图和生态系统监测上。例如，Aidoo等人（2025）展示了整合多源卫星观测用于北部萨瓦纳生态区土地利用/土地覆被（LULC）制图的价值，光学配置总体精度为73.32%，整合合成孔径雷达（SAR）后提升至80.21%。Owusu-Sekyere等人（2025）应用基于GIS的连通性建模框架识别了西南部Bia-Goaso森林区块中非洲森林象的潜在移动廊道。在分子生态学方面，DNA条形码、代谢条形码和群体遗传学方法已开始改善非洲草地生物多样性的认知与保护。例如，Gill等人（2019）在半干旱东非萨瓦纳建立了包含1781份标本、代表460种植物的DNA条形码库。然而，基因组学、环境DNA（eDNA）和高通量测序在萨瓦纳草地监测中的应用仍然有限，主要原因是参考基因组数据库不足、分子基础设施薄弱以及遗传信息与生态监测框架之间的整合不强。
