《Agronomy for Sustainable Development》：Towards robust agroecological market-gardening systems: lessons from a system experiment in crop diversification
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农业系统正面临气候变化、病虫害压力加剧以及经济和市场危机带来的强烈扰动。增加作物多样化有望通过减少和分散作物对危害的暴露、降低其在暴露时的脆弱性，从而维持其性能，以此提升系统稳健性。蔬菜作物面临严重的生物和非生物胁迫。在法国南部，大多数中型商品菜园农场仍依赖以
农业系统正面临气候变化、病虫害压力加剧以及经济和市场危机带来的强烈扰动。增加作物多样化有望通过减少和分散作物对危害的暴露、降低其在暴露时的脆弱性，从而维持其性能，以此提升系统稳健性。蔬菜作物面临严重的生物和非生物胁迫。在法国南部，大多数中型商品菜园农场仍依赖以生菜为中心的专一化冬季种植系统，这损害了长期田间潜力和系统稳健性。许多其他物种在农艺上是可行的，但农户在显著多样化其冬季系统方面面临诸多障碍。提供对比多样化方案的农艺田间试验结果，有助于克服这些障碍。针对商品菜园种植系统的系统试验很少，评估作物多样化策略与其他农业生态杠杆相结合的研究则更少。本文介绍了在地中海法国地区实施的DIVEGFOOD系统试验，旨在评估三种农业生态多样化种植系统和一个多样化程度较低的基线系统。DIVEGFOOD提供了关于多样化水平与农业生态型商品菜园系统稳健性之间联系的原创性评估。多样化系统仍倾向于暴露于生物压力和收获损失，但程度低于基线系统，且较少暴露于非最优条件。其产量平均得到维持或提高，尽管在农业经济产出方面需要接受一些权衡。由于涉及复杂的农业生态系统，DIVEGFOOD说明了作物多样化的设计和评估需要时间、权衡和系统性方法。研究人员讨论了为什么这个多年生系统试验是农业生态学家在一致耕作条件下设计和测试有前景系统时所面临方法论挑战的典型代表，并使用了相关的评估和分析方法。系统设计和结果超越了单一技术田间层面，强调了通过改善生产和供应链利益相关者之间的对话可能开辟的空间，以支持农业生态转型。
论文解读文章
一、研究背景与问题
全球农业系统正面临气候变化、病虫害压力加剧以及经济与市场危机等多重强烈扰动。发展能够应对不可预测的生物与非生物危害（如异常天气、市场波动、病虫害暴发等）的农业系统至关重要，创新性农业系统设计应以系统稳健性为核心驱动。增加作物多样化被定义为“通过增加额外作物使简化的种植系统在时间和空间上变得更加多样化的过程”，是提升系统稳健性的有效途径。多样化系统通过减少和分散作物对危害的暴露、降低其脆弱性，从而维持系统多重功能。作物多样化对于刺激自然调控、保持产量和品质、提升土壤整体肥力具有关键作用，且多样化效益在与其他农业生态杠杆系统结合时会被强化。
蔬菜作物尤其易受生物与非生物胁迫影响，在地中海盆地表现尤为突出，导致商品菜园系统高度脆弱。在法国南部，大多数中型家庭经营农场仍依赖以生菜为中心的专一化冬季种植系统，夏季以番茄和黄瓜为主，冬季则以生菜占主导。这种低多样化基线系统已与多种破坏性危害和周期性失败相关联：生菜对多种真菌和细菌病害及害虫高度敏感，且易受非生物扰动影响，其农业经济成功还与季节性需求与成熟期的精准匹配密切相关。尽管许多其他物种（如根茎类、茎用鲜切蔬菜和叶菜类）在农艺上可行，农户在显著多样化冬季系统方面面临农艺、技术和组织层面的多重障碍。因此，在冬季从以生菜为中心的基线系统增加作物多样性具有空间，可增强和巩固种植系统的战略农业经济产出，使其更加稳健。然而，显著多样化需要系统性方法，将作物多样化与其他主要农业生态改造相结合。系统试验方法适用于测试和评估此类杠杆组合，但针对商品菜园种植系统的系统试验很少，评估作物多样化与其他农业生态杠杆结合策略的研究则更少。为此，研究人员设计并实施了DIVEGFOOD系统试验。
二、研究内容与结论
研究人员在法国地中海气候条件下的INRAE Alénya试验站，设计并实施了为期四年（2018年10月至2022年9月）的DIVEGFOOD系统试验。试验在无加热塑料拱棚下进行，对比了三种农业生态多样化种植系统和一种低多样化基线系统。四个系统分别为：REF（低多样化基线，以生菜为中心的单一作物系统，四年11个经济作物周期和2个覆盖作物周期，仅种植3个科4个物种，冬季仅生菜）；MODIV（中等多样化系统，单一作物但冬季引入菠菜、苤蓝和芹菜梗，四年11个经济作物周期和2个覆盖作物周期，种植6个科7个物种，覆盖作物为多物种混合）；DIVBANDE（高多样化条带间作系统，无土壤日晒，六条条带每对管理单元同时种植三种不同物种，四年每条带10-12个经济作物周期，种植9个科14个物种）；DIVMIX（高多样化混合间作系统，无土壤日晒，隧道分为两个纵向地块，每个地块分为4m2的小块，每块同时种植三种物种，四年每块8个经济作物周期，种植7个科13个物种）。每个系统在400m2的隧道中实施，每个隧道设三个18m2的子样方作为空间伪重复。研究建立了九个指标评估系统稳健性：三个暴露指标（病虫害压力PDP、非最优条件NOC、收获损伤INJ）、两个生产性能指标（不可销售比例UM、产量差diff_yield）、四个系统性能指标（处理频率指数TFI、劳动时间、运营成本OC、总产出GP）。
研究得出以下主要结论：多样化系统仍暴露于生物压力和收获损伤，但程度低于基线系统，且较少暴露于非最优条件；多样化系统的产量平均得到维持或提高，但需接受农业经济产出方面的权衡；作物多样化设计和评估需要时间、权衡和系统性方法。
三、关键技术方法
研究人员采用了系统试验方法，在INRAE Alénya试验站（法国南部，地中海气候，42.63765°N；2.971884°E；海拔8.7m）的400m2无加热塑料拱棚内实施四个有机种植系统。设计方法混合了确定性方法和开放式方法，结合研究人员此前经验与当地利益相关者的专业知识。每个系统设三个18m2子样方作为空间伪重复。数据收集包括每周病虫害目视评级（0-5级，11个病虫害类群）、收获时逐个体积蔬菜的30种损伤记录、按有机标准分为长供应链可销售/短供应链可销售/不可销售三类、以及全系统层面的农事记录。统计分析采用混合效应模型（GLMM和LMM），以“种植系统”为固定效应、“子样方”为随机效应，使用Tukey HSD检验进行成对比较。经济指标使用SYSTERRE?软件计算。
四、研究结果
4.1 多样化系统对负面危害的暴露
所有种植系统在冬季作物上均暴露于病虫害压力，但四个系统的可见生物压力总体比例均较低且相似（评级0的比例为0.90至0.92）。不同系统间病虫害压力分布存在差异：DIVBANDE显示最高比例的问题情况（评级3至5），而DIVMIX最低；评级5在REF和MODIV中更频繁。REF主要受真菌病害（核盘菌Sclerotinia sp.、灰葡萄孢Botrytis cinereae）影响，而DIVBANDE中蚜虫、蛾类、潜叶蝇等害虫频繁出现。多样化系统引入了耐性较强的作物，暴露于最强可见压力的比例有限，但并非病虫害抑制系统。
在收获损伤方面，REF显著比多样化系统更易受病原体损伤。害虫损伤影响所有系统，MODIV表现显著较好，DIVBANDE受影响最大（部分因蚕豆上蚜虫损伤严重）。DIVBANDE和DIVMIX比单一作物系统更易受非生物损伤，表现为形态或颜色改变、开裂或抽薹起始。混合来源损伤发生率很低，主要出现在间作系统中。减少生菜频率降低了某些收获损伤的暴露，但种植多样化蔬菜并不意味着无可见损伤。
4.2 冬季作物生产性能
多样化系统在不可销售比例和产量差方面与基线系统存在差异。多样化系统的生产平均得到维持或提高，但需接受某些权衡。具体而言，多样化系统在维持或提高可销售产量的同时，某些作物的不可销售比例可能因特定病虫害或非生物损伤而有所增加。
4.3 种植系统性能
在系统层面，四个指标（TFI、劳动时间、运营成本、总产出）反映了系统的环境与农业经济输出。多样化系统在作物保护产品依赖度（TFI）方面表现优于或相当于基线系统，但劳动时间和运营成本可能因系统复杂度增加而有所提高。总产出方面，多样化系统平均维持或改善了经济表现，但存在系统间差异和权衡。
五、讨论与结论
研究人员讨论了为什么这个多年生系统试验是农业生态学家方法论挑战的典型代表：设计在一致耕作条件下有前景的系统，使用相关评估和分析方法。DIVEGFOOD说明了作物多样化设计和评估需要时间、权衡和系统性方法。多样化系统仍倾向于暴露于生物压力和收获损伤，但程度低于基线系统，且较少暴露于非最优条件。其产量平均得到维持或改善，尽管在农业经济产出方面需接受一些权衡。系统设计和结果超越了单一技术田间层面，强调了通过改善生产和供应链利益相关者之间的对话可能开辟的空间，以支持农业生态转型。研究结论指出，作物多样化与农业生态杠杆的系统性结合能够提升商品菜园系统的稳健性，但需认识到多样化并非消除所有危害，而是通过分散风险和降低脆弱性来增强系统应对扰动的能力。
