再生农业实践综述

10919 再生农业实践 一项综述 安德鲁·达巴伦、阿帕拉吉塔·戈亚尔、邹若姿 政策研究工作论文 10919 摘要 再生农业，一种关注土壤健康和生态系统的耕作方法，最近受到了相当程度的关注，特别是在气候变化的背景下，它被视为可持续农业的一个关键要素。本文回顾了关于再生农业对生产力、弹性和气候变化缓解（通过土壤中的碳封存）影响的定量证据。再生农业的有效性取决于当地的气候条件现有的实践。此外，大规模采用再生农业面临着多个挑战，如短期利益与长期效益之间的权衡。 损失与长期收益、小农经济效益以及其他农业中普遍的市场失灵问题。这些挑战在非洲农业中尤为突出。然而，尽管生态服务的支付尚未精心设计，但有可能激励农民采用再生农业，并创造新的收入来源。最后，需要进一步实证研究再生农业的因果影响，以支持政策设计和推荐。论文最后提出关于再生农业的开放式问题，以供未来研究。 这份报告是非洲区域首席经济学家办公室的成果。它是世界银行更大努力的一部分，旨在提供对其实证研究的公开访问，并对世界各地的发展政策讨论作出贡献。政策研究工作论文也发布在http://www.worldbank.org/prwp网站上。作者可以通过rsong1@worldbank.org联系方式联系。 《政策研究工作论文系列》传播正在进行中的研究成果，以鼓励关于发展的思想交流。问题。本系列的目标是迅速发布研究成果，即使报告的呈现不够完美。这些论文包含了作者姓名应相应引用。本文中表达的研究发现、解释和结论完全是作者自己的。作者的观点。它们不一定代表国际复兴开发银行/世界银行的看法。其附属机构，或世界银行执行董事或他们所代表的政府。 实践中的再生农业：综述 杜巴兰，高亚帕佳塔，宋睿姿及 关键词：再生农业、气候变化、生产力、韧性、碳汇 JEL Codes: O13, O33, Q15, Q16, Q54 致谢 对应作者：Ruozi Song，rsong1@worldbank.org作者们想感谢Kathy Baylis、Patrick Behrer、Luc Christianson、Carolyn Fischer、Joshua Gill、Sarah Lowder、Ghazala Mansuri、Roberto Amaral Santos、Govinda Timilsina和Sergiy Zorya，他们提供了许多宝贵的意见。我们感谢Agartha Adubofuor提供的优秀研究协助。我们对非洲首席经济学家办公室、世界银行提供的资助表示衷心感谢。本文中的发现、解释和结论完全是作者们的观点。它们不一定代表世界银行机构或世界银行执行董事、各国政府的观点。以及他们所代表的关联组织。 1. 简介 气候变化通过极端高温、干旱、洪水和生物多样性的丧失对农业生产力产生重大负面影响。自1961年以来，人为气候变化导致全球农业总要素生产率（TFP）下降了21%。在较暖的地区，影响更为显著，降幅在26%至34%之间，尤其是对非洲（Ortiz-Bobea等人，2021年）的影响尤为严重。农业收入的损失加剧了发展中国家的贫困。 因此，土壤碳封存作为缓解全球碳排放的一种可能解决方案，已引起广泛关注。全球土壤含有大量的有机碳，储存在土壤前一米深的范围内大约有1,500吉吨碳；这是大气中碳含量的三倍；这比大气中的碳含量还要多。2.此外，900吉吨的碳存储在土壤的第二层（Powlson等人，2014年）。 再生农业，一种着重于恢复和改善土壤及生态系统健康的耕作方法，已引起全球政策制定者越来越多的关注。常见的再生农业实践包括减少耕作或零耕作、植被覆盖、间作、使用堆肥和有机废物代替化学肥料，以及畜牧业综合。这些做法有可能恢复土壤健康，从而增加作物产量和韧性。此外，如零耕作等做法可以减少土壤扰动并在土壤中储存更多的碳。 尽管人们对再生农业越来越关注，希望实现潜在的“三赢”——提高生产力、增强适应性和减少碳排放——但在如何有效实现这三个目标方面，实证证据却十分稀缺。本文旨在通过广泛审查经济和科学文献，回顾现有实证证据，特别是因果量化证据。 基于对实践中再生农业实证评估吸取的教训以及关于农业技术采用更广泛文献的研究，我们进一步讨论了大规模采用再生农业的障碍。这些障碍包括短期损失与长期收益之间的权衡、小农盈利能力以及其他在农业技术采用中常见的市场失灵，这些在非洲农业中尤为突出。此外，虽然尚未精心设计，生态系统服务付费可能激励农民采用再生农业，从而创造额外的收入来源。我们讨论了建立生态系统服务付费的可能性和挑战。 有限数量的论文总结了与再生农业相关的影响证据。例如，Piñeiro等人（2020年）进行了一次范围综述，审查了可持续实践的采用及其对生产力以及经济和环境结果的影响。他们发现，短期经济利益是采用可持续实践的主要决定因素。然而，只包含了可持续实践的定性结果，因为定量证据有限。尽管对可持续实践结果中权衡的讨论达到了较高水平，但它并没有进一步探讨采用与潜在市场因素失效之间的相互作用。几篇元分析论文（Pittelkow等人，2015年，Bai等人，2019年，Ogle等人，2019年）从科学文献中收集证据，以检验再生农业实践的有效性。这些研究深入解释了为什么生产力和碳封存的有效性取决于当地气候条件。然而，这些研究缺乏对再生农业影响的更全面评估。此外，Suri和Udry（2022年）回顾了有关理解非洲农业技术进步停滞的经济文献。在这篇论文中，我们特别关注气候变化背景下的再生农业。我们认为，对于再生农业实践而言，回报的异质性可能相当大，因为它们的有效性不仅依赖于当地市场条件，还依赖于当地气候条件。 本文的其余部分组织如下：第二章讨论了再生农业的演变、其与可持续农业相关概念的区分，以及在全球范围内的实际应用。第三章总结了关于再生农业对作物生产力、气候冲击下的抗逆性和碳减排影响的实证证据，特别是定量证据。第四章探讨了大规模推广再生农业的障碍。第五章进一步探讨了气候变化下非洲再生农业的挑战和机遇。第六章以开放性问题和对政策建议所需进一步研究的内容作为结论。 2. 什么是再生农业？ 2.1 生态系统农业的起源与演变 再生农业是一种注重恢复和改善土壤及生态系统健康的新型耕作方式（Schreefel, et al. 2020）。虽然其实践与其他农业方法，如气候智能农业和保守型农业有相似之处，但它们的基本哲学和目标存在显著差异，我们将在稍后详细讨论。与注重产量最大化的传统耕作方式不同，再生农业旨在通过减少土壤侵蚀，优先考虑土壤健康来实现产量的最大化。并且保护生物多样性。这些做法 最终可能导致碳汇增加、提高水分保持能力、增强农业对气候变化的抗逆性，以及加强土壤的健康和活力。 尽管一些再生农业实践根植于土著和长期以来的耕作实践，但“再生农业”这一术语是在20世纪80年代出现的（Rodale 1983）。它是在对传统农业实践的负面影响日益增长的担忧中引起关注的，如土壤退化、生物多样性的丧失和对合成投入物的过度依赖。再生农业被提倡为一种恢复复杂土壤生态系统并提高其生产食品能力的耕作方法。再生农业的目标是重建土壤结构，从而极大地提高农田吸收和保留水分的能力，使作物对干旱和洪水的影响更加抗御。 随着气候变化对农民的生产力和粮食安全构成挑战，再生农业因其可能创造弹性和可持续的食品体系而成为一项关键的研究方法（Lymbery 2021）。越来越多的科学研究表明，再生农业不仅在改善土壤健康方面有效，而且还有助于增强生物多样性和减缓碳排放。这在全球范围内增加了政府对再生实践的兴趣，政策制定者和非政府组织亦然。 2.2 与气候智能农业和保育农业的区别 再生农业这个术语常常与气候智能农业（CSA）互换使用；后者是一个在最近十年中变得流行的概念。了解这些密切相关概念之间的相似之处和区别，有助于阐明未来的研究和政策设计。 气候智能型农业可以追溯到2000年代中期，当时农业实践既要适应又要缓解气候变化的需求变得突出。这一概念在2010年联合国粮食及农业组织（FAO）的一份报告中得到了正式认可。1气候智能型农业被定义为一种寻求同时实现三个主要目标的方法：提高农业生产力；适应和建立对气候变化的抵御能力；减少和/或消除温室气体排放。这三个目标被称为三重胜利实际上。气候智能农业的概念已被全球接受，作为确保气候变化面前粮食安全以及为更广泛的气候变化缓解努力做出贡献的一种策略。 再生农业可能是一种实现气候智能农业的潜在方法，但仍有区别。尽管气候智能农业在政策制定者中很受欢迎，但缺乏明确的定义和核心原则。广义而言，任何能够实现三重胜利的农业实践都属于气候智能农业。再生农业与气候智能农业之间的关键区别在于每种方法的主要目标。再生农业的主要目标是改善土壤和生态系统的健康（Schreefel等，2020年）。虽然在再生农业中可能实现三重胜利，但这种结果并不保证。对于气候智能农业来说，三重胜利是其主要目标。 另一个与再生农业密切相关且常被交替使用的术语是保护性农业。保护性农业的总体目标是维持土壤来自侵蚀和退化，这与再生农业的目标相一致。尽管再生农业和保护农业都关注土壤健康，但再生农业旨在恢复与建设土壤质量提升和生物多样性增加，以及生态系统受益，这超出了保护的范围（Musto, Swanepoel and Strauss 2023）。 2.3 实践中的再生农业 一些再生农业实践历史悠久，已经被农民代代相传使用。另一些实践则是相对较新的，需要技术和对机械的投资。本节总结了再生农业最常见的实践和每种方法的理由。 减少土壤扰动。.栽培方法，如减少耕作或零耕作，可以减少土壤结构的扰动。这有助于通过允许真菌菌丝繁殖、减少侵蚀和保持土壤有机物（Schreefel等，2020年）来增强养分循环。此外，由于减少扰动而形成的完整土壤结构有助于更好的保水。这在缓解干旱条件的影响方面尤为重要，因为土壤可以保留和储存更多的水以供植物使用。 保持土壤植被覆盖。当主要作物不生长时，种植覆盖作物，如豆科或草本植物，可以通过降低蒸发率来保护土壤免受侵蚀并提高水分保持能力。覆盖作物还可以隔离和缓冲土壤，保持微生物生活的理想温度范围（Khangura等人，2023年）。 提高土壤有机物和微生物多样性。通过多样化的作物和畜禽轮作、间作以及保护农场上的自然栖息地来鼓励生物多样性，可以促进生态韧性（Khangura等，2023年）。交替种植特定田地中的作物类型可以打破病虫害循环，增强养分循环，并最小化与单一作物相关的土壤退化风险。此外，将畜禽纳入作物系统中可以复制自然过程并提高土壤肥力。总之，植物多样性有助于形成健康的土壤，这些土壤对化学投入的依赖性较低，并且具有自然抑制病虫害的特性。 通过植物最大化营养和水利用效率减少化学肥料和杀虫剂的使用，转而使用堆肥和有机废物可以改善土壤健康并保护水质。诸如等高耕作和覆盖作物等技术有助于减少水流失和土壤侵蚀。此外，水道旁的草皮通过其根系稳定土壤，有助于防止土壤侵蚀。这减少了水体沉积的风险，从而保护水质（Elevitch, Mazaroli and Ragone 2018）。 畜牧业一体化与整体管理/轮牧另一种流行的再生农业实践是轮牧制。这限制了动物在放牧期间的移动，并将它们轮换至一系列的围场中。过度放牧得到了预防，粪便得到循环利用，并有助于生态系统和碳循环。 通过全面的畜牧管理获得效益。尽管畜牧业广泛被认为导致甲烷排放，但轮作放牧可提高土壤有机碳和改善土壤健康（Khangura等，2023）。 2.4 采纳有机农业 众多再生农业实践，包括作物轮作、覆盖作物种植和畜牧业整合，普遍被认为是“良好农业实践”，并在各种情况下已经得到实施（Giller等人，2015年）。一些其他实践，如免耕，需要更先进的技术和更昂贵的投入（Giller等人，2021年）；因此，它们相对较少见。为了应对土壤侵蚀和退化的威胁，公共和私人部门已作出一些初步努力，以促进再生农业的发展。尽管有各种计划的益处的事例证据，但由于这些研究尚未成熟，