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加勒特，R. D.， J. Ryschawy, L. W. Bell, O. Cortner, J. Ferreira, A. V. N. Garik, J. D. B. Gil, L. Klerkx, M. Moraine, C. A. Peterson, J. C. dos Reis和J. F. Valentim. 2020。农场和领土规模上作物和牲畜系统脱钩和再耦合的驱动因素。生态与社会25(1): 24。
https://doi.org/10.5751/ES-11412-250124
农场和领土规模上作物和牲畜系统脱钩和再耦合的驱动因素
摘要
在世界各地现有的商业化农业制度中，作物和牲畜生产已在空间上脱钩。这些隔离的高投入生产系统导致了世界上一些最紧迫的可持续性挑战，包括气候变化、营养失衡、水污染、生物多样性下降和日益不稳定的农村生计。beplay竞技有大量证据表明，通过关闭营养和能量循环的循环，在农场和领土规模上重新结合作物和牲畜系统，有助于减少与传统商业农业相关的环境外部性，而不会降低盈利能力或产量。然而，就全球农业面积的比例而言，这种“一体化”作物和牲畜系统仍然罕见。基于跨学科研讨会和额外的文献综述，我们提供了一个全面的历史和国际视角，说明为什么作物和牲畜综合系统在大多数地区下降，以及什么条件促进了它们在其他地区的持续和重新出现。我们还确定了鼓励全球重新出现作物和牲畜一体化系统的杠杆。我们的结论是，需要对当前制度进行重大破坏，以促进作物-牲畜的重新融合，包括重新设计研究项目、信贷系统、生态系统服务支付、保险计划和食品安全法规，以关注整个农场的结果和创建循环经济。扩大作物和牲畜综合系统的实地试验和示范数量，以及通过制定生态标签将作物和牲畜综合系统打造成可持续农业的一种形式的努力，也可以促进采用，但如果不更彻底地改变研究和政策格局，就可能无法鼓励大规模的变革。介绍
作物和牲畜生产对人类福祉至关重要，但也造成了许多全球可持续性挑战。它是地球上最大的土地和淡水用户，也是许多国家最大的温室气体排放和水污染来源，也是全球生物多样性丧失的主要驱动因素(Vitousek等人，1997年，Tilman等人，2002年，Foley等人，2005年，Henders等人，2015年)。农业的许多不良社会和生态后果可以追溯到全球作物和牲畜系统的脱钩，以及越来越多地采用专业化、连作或牲畜经营(Naylor et al. 2005)。这些体系的起源可以反过来追溯到全球粮食体系政治经济的转变，包括对资本主义逻辑的导向，包括剩余生产、贸易自由化、技术优势和金融化(McMichael 2009)。
专业化系统的特点是，在种植方面，频繁耕作和使用合成投入以减少病虫害和杂草压力并管理养分供应，导致侵蚀、污染和生产成本上升，在畜牧业方面，废物积累导致高污染和温室气体排放(Pimentel et al. 1995, Tilman et al. 2001, Pimentel et al. 2005, Chadwick et al. 2011)。这种农业管理的专业化往往会使农民更多地暴露在天气和市场变化的风险中，并造成生产的生态和技术单调，因此每种解决方案只会带来额外的挑战(Ward 1993)。虽然从农民的角度来看，这种跑步机似乎是矛盾的，但它通过创造对其商品和服务的需求，对跨国农业综合企业有明显的好处。
需要创新的解决方案从根源上解决这些广泛的挑战，即在粮食系统(及相关景观)的整个概念、实施和管理过程中考虑可持续性和复原力，而不是只关注经济和生产成果(Therond等人，2017年)。在时间和空间上增加农业生产活动多样性的系统已被提出作为提高可持续性和复原力的机制。例如，永续栽培、多样化种植系统和综合作物、牲畜和林业系统(例如，通过间作或轮作，在同一地区整合作物、牲畜和/或树木的农业系统)。在这里，我们将重点放在综合作物和牲畜系统(ICLS)上，该系统特别将农业的作物和牲畜层面耦合起来，作为一种潜在的解决方案。世界各地的各种案例研究表明，商业农业景观中的ICLS与传统农业相比具有更低的环境外部性，且不会降低盈利能力或产量(Lemaire等人，2013年，Franzluebbers等人，2014年，Garrett等人，2017年一个， Ryschawy等人。2017,dos Reis等人。2019)。ICLS还可以增强农场内外的生态系统服务，例如侵蚀控制和养分循环，并作为所有投入的函数提高农场生产率，即全要素生产率(Coomes et al. 2019)。
尽管对它们的环境和经济表现进行了大量研究，但令人惊讶的是，人们对全球ICLS的流行程度和发展轨迹知之甚少。为什么ICLS在一些地区已经退役，而在其他地区却持续存在或重新出现(Garrett et al. 2017一个) ?为什么尽管有许多负面影响，专业化(非一体化)系统还是主导了大多数商业化农业生产?过去的研究研究了混合作物和牲畜系统在小农生存生产中的重要性，主要是在撒哈拉以南非洲和亚洲(Thornton et al. 2002, Thornton and Herrero 2015)。然而，人们对商业系统中作物和牲畜脱钩和重新融合的驱动因素仍然知之甚少，例如，主要销售而不是消费自己产品的农场，特别是在北美和南美、欧洲和大洋洲(Garrett et al. 2017)一个)．
考虑到影响农业系统的复杂的远端和多层次相互作用(Hull和Liu 2018, Garrett和Rueda 2019)，迫切需要从国际和历史的角度来看待作物和牲畜脱钩的驱动因素以及它们持续和重新出现的条件。在一个涉及国际ICLS科学家和从业者的研讨会上，我们分析了二手数据和案例研究，以得出影响商业农业系统中ICLS流行率和轨迹的因素的一般结论。我们问以下问题:(1)ICLS采用或退休的当前趋势是什么?(2) ICLS持续存在、被收养或退役的原因是什么?(3)哪些政策杠杆可以促进ICLS的更广泛采用?我们使用系统创新的多层次视角，即一种解释技术转型如何在给定的多层次背景下发生的手段，(Geels 2011)来理解当前ICLS的流行程度和轨迹。
icls的类型
了解作物和牲畜系统类型在整合梯度上的差异有助于阐明预期的收益、权衡和采用的障碍。以前的工作根据其对投入、资本和劳动力的依赖程度(Schiere等人，2002年)、空间、时间、所有权和管理(Bell和Moore 2012年)以及作物、牲畜和动物之间的相互作用水平(Moraine等人，2017年)对集成系统进行了分类。在这些类型学的基础上，我们将集成程度最低的系统定义为分离的高投入农业，或分离的hia(图1)，其中作物和牲畜单位主要通过市场相互作用。分离HIA作物系统通常产量很高，但依赖于高水平的合成肥料和农药。隔离HIA畜牧系统还严重依赖非农饲料来源，在小块土地上聚集高密度牲畜，导致粪便产量往往超过其所占土地的吸收能力。
在整合光谱的另一端，通过作物-牧场轮作和就地放牧，作物和牲畜可以高度耦合，如果保持低至中等放牧强度，这可以增加作物的养分有效性，并改善土壤结构(Schiere等人，2002年，Garrett等人，2017年一个)．我们将所有这些系统称为ICLS，区分传统的、新的和领土的ICLS。传统的icls已经存在了几个世纪，没有或非常低的外部资源投入。他们几乎完全依赖农场资源来管理养分供应和杂草压力，而不是外部的化肥和化学品投入。新型icls是一种“复古创新”形式(Stuiver 2006, Sixt et al. 2018)，将传统的icls实践与现代进步相结合，以最大限度地提高与更高水平的一体化相关的经济和生态效益，并支持农业制度变革。属地- icls是指农民之间直接交换作物和牲畜产品。联系这些农民的组织系统通常发生在景观层面，例如，流域、社区、岛屿或互补的平原和山区。介于隔离hia和ICLS之间的是半ICLS，即只有最低级别集成的系统。在农场种植的作物收获后，可以用来补充农场另一部分的牲畜，而不是直接放牧，和/或多余的粪便被收集并作为肥料分发，而不是直接由动物沉积。这些系统的逻辑是:(i)通过专门的土地使用和生产自己的牲畜饲料供应来维持规模经济，从而降低成本;(ii)像所有集成系统一样，使收入来源多样化。 The farms participating in territorial-ICLS systems may be semi-ICLS or segregated-HIA systems (Moraine et al. 2017). A common conclusion of several existing farm system typologies (Schiere et al. 2002, Bell and Moore 2012, Moraine et al. 2017) is that more integrated farms are likely to be more sustainable and resilient because of synergies in space and time between functional agrobiodiversity, i.e., crops, pastures, and animals (Stuiver 2006, Sixt et al. 2018; Fig. 1).
方法
我们采用多层视角(Geels 2011)来了解各国不同类型ICLS的患病率和发展轨迹，Gaitán-Cremaschi等人(2019)将其用作食品系统诊断和分类工具。这一视角侧重于三个层面来解释社会技术转型是如何发生的，以及社会、技术和制度方面是如何共同进化的:(i)景观:影响整个农业系统的外部因素，如社会技术趋势(如全球化)或气候变化(如降雨量分布的减少或变化)，这些因素可能会对农业制度造成压力，并为生态位创造机会之窗(Wigboldus等人，2016年)，(ii)农业制度:beplay竞技农业供应链中的主要生产、采购、价值积累和消费模式，不断变化的产品市场和市场需求，政策设置的重点，以及科学和技术范式(McMichael 2005, Gaitán-Cremaschi等，2019)，以及(iii)利基市场:在这些网络中，开发了新系统，提出了对当前农业制度的替代方案，这些替代方案可能来自制度内部的偏差或以变革为导向的行动者，也可能来自基层创新运动(Tittonell等人，2016年)。利用这一观点，我们可以评估ICLS在多大程度上可能起源于现有农业体制内，或作为现有体制外的利基系统。
综合来自农业普查的数据(概述在附录1中)来描述每个地区的ICLS状况。在这些普查中，用于确定ICLS农场的定义因国家而异，而且ICLS数据并非适用于所有地区(附录1)。由于数据有限，对整合树木的系统的研究也有限，我们将林业排除在分析之外。
通过对现有文献的回顾以及与ICLS和每个主要重点区域的农业创新专家的协商过程，追踪了ICLS在各区域相对丰富和轨迹(下降、稳定或复苏)的原因。作为国家科学基金会“科学、工程和教育促进可持续发展”赠款(#1415352)的一部分，18位国际ICLS科学家和从业者以及来自澳大利亚、巴西、欧洲和美国的农业创新专家参加了为期两天的研讨会，确定了影响ICLS采用和退休的因素。会议于2017年8月在巴西Belém举行，由波士顿大学和巴西农业研究公司(Embrapa)合作进行(更多细节见附录2)。本次研讨会还补充了对有限的ICLS文献和更广泛的关于农场结构变化、农场多样性和可持续农业的研究的广泛文献综述。关于这些条件的定性描述的更多细节可以在附录3中找到。
解释icls在商业农业中的丰度和轨迹
有数据的地区的ICLS状况
ICLS曾经在北美非常丰富，但至少自1970年以来，其在农业面积和农场中的比例一直在下降(图2a-b)。大多数农场现在最好的描述是隔离hia。从1900年到2002年，美国农场从每个农场生产(平均)五种农产品变成了每个农场只生产一种商品(Dimitri et al. 2005)。然而，与其他商业生产区相比，ICLS在北美仍然适度丰富(图2c)。在有数据的商业生产区，加拿大的作物和牲畜混合生产的面积(43%)和农场(29%)都是最高的。在美国，阿米什人国家一直保持着传统的icls，而在新英格兰、大平原和高平原地区，各种形式的新型icls已被记录为低水平，包括放牧覆盖作物和作物茬，有时与永续农业、有机和生物动力农场有关(Warren 1994, Cunfer 2004, Allen等人2005,Lovell等人2010,Faust等人2018)。
1980年以后，西欧的一体化水平没有发生急剧变化，因为它们已经相当低了(图2b)。在欧洲，传统的icls大多维持在不太受青睐的地区(市场准入或土壤和气候条件较差的地区，如山区)，特别是与乳制品生产有关的地区(Entz等人，2005年，Veysset等人，2005年)。在大多数其他地区，隔离hia已成为主要的农业形式。中部的几个国家，如波兰、斯洛伐克和波罗的海欧洲国家，如立陶宛、拉脱维亚，在可获得数据的年份中，情况略有不同。在波兰和斯洛伐克，ICLS水平在2003年至2013年间保持相当稳定，但高于西欧，约占农场的20%。在立陶宛和拉脱维亚，ICLS水平在2003年后迅速下降，但仍然是大多数西欧国家的两倍多。
与其他地区相比，澳大利亚、巴西、乌拉圭以及最近的新西兰都经历了ICLS的复苏和持续。在澳大利亚，保持不同程度融合的作物和牲畜混合的农场仍然很常见，约占农业面积的50%(约4600万公顷)，不包括内陆广泛的牧牧区(图2a)。这些农场包括半icls和新型icls，其种植强度和专业化趋势不断增强(Garrett等，2017年一个)，但这些农场仍有40%的种植面积采用了新的icls实践。在新西兰，在谷物和葡萄种植地区，羊和肉牛的融合程度很高。截至2012年，50%的粮食种植面积和44%的粮食农场采用谷物-牛肉或谷物-羊一体化生产(新西兰统计局，2012年)。然而，融合水平在新西兰农业用地总面积中所占的比例仍然很低(仅为12.6万公顷)，因为仍有2.5万个牧场，其中700万公顷牧场在丘陵草原上从事专门的牛肉和/或绵羊生产(新西兰统计局，2012年)。在巴西，许多小规模家庭农场保持了传统的icls，而大型商业农场以谷物-牛肉综合生产的形式增加了新的icls (Balbino等人，2011年，Carvalho等人，2014年，Gil等人，2015年，Vicente 2016年)。在2005年至2015年期间，ICLS的占地面积从1.87万公顷增加到1147万公顷(Embrapa 2016)。在乌拉圭，ICLS在所有形式的农业中仍然很常见，包括水稻、肉牛和奶牛生产，2011年总计480万公顷。
关于亚洲或中东的ICLS数据很少。ICLS在日本占农业面积的不到10%，在沙特阿拉伯占农业面积的不到1%(图2c)。在日本，由于农业面积有限，牧场几乎消失，大多数牲畜都是在密闭系统中生产的(Obara et al. 2010)。在沙特阿拉伯，不断增长的肉类消费使该国成为一个日益增长的牲畜生产国，但国内水资源的缺乏导致该国依赖限制系统以及大量进口饲料谷物和活牛进行育肥(粮农组织2017年)。然而，ICLS在亚洲大部分地区的小规模商业生产系统中仍然很常见(德文德拉和托马斯，2002年)。
总之，虽然ICLS曾经是一种“政权实践”(1960年以前)，但在全球北方大部分地区的许多商业农业系统中，ICLS已成为一个利基，在北欧、中欧、西欧和美国的大部分地区占据了不到10%的农业面积和农场数量(图2c)。在巴西、中欧和波罗的海欧洲，大约15-25%的农场是一体化的，加拿大30%的农场、澳大利亚和新西兰40-45%的非牧业农场、阿根廷和乌拉圭40-45%的农场是一体化的。
图3总结了这些趋势，其中显示了至少自1960年以来大多数国家传统icls退休的总体全球时间表，随后在1990年之后，一些地区从不同起点重新出现了新的icls。在传统的icls已经退役的地区，新的icls已经从专业化的hia或半icls系统中出现，例如，新西兰，澳大利亚。在其他地区，新的icls是从坚持传统的icls演变而来的，例如巴西。以下将更详细地讨论ICLS采用和退休的特定区域轨迹和转变及其相关原因。
ICLS的下降是因为大的景观变化
商业性农业中作物-牲畜综合系统的几乎普遍下降与1960年至2000年发生的几次重大结构性景观变化有关。主要影响包括全球化、工业发展和农业金融化，这些影响了农场的市场整合、相对投入价格和在世界市场上竞争的需求(Barbieri et al. 2008, McMichael 2009, Ryschawy et al. 2013)。整个20世纪后半叶的贸易自由化迫使农场在全球范围内竞争，增加了专业化的动力，以提高规模经济，并采用降低成本或提高产量的技术(Entz等人，2005年，Vicente 2016年)。为了获得全球市场份额和保护农民免受国际竞争的影响，许多国家制定了农业补贴政策，如1962年的欧盟共同农业政策和1933-1990年的美国农业法案(Garrett et al. 2017)b)．这些政策往往侧重于商品作物，从而提高了专业化hia种植与更多样化种植系统或ICLS相比的盈利能力(Garrett et al. 2017b)．鉴于这些专业化生产系统的高成本和低多样性所带来的经济风险日益增加，一些地区(包括美国的农业法案)还开发了保险系统，以保护农民免受气候和市场波动的影响。大规模低成本氮肥生产进一步减少了农民对牲畜作为肥料来源的依赖，使hia隔离农田面积增加(Smil 1997)。同样，节省劳动力的农业设备越来越多，人口变化和经济结构转型(向制造业和服务业转变)带来的劳动力成本越来越高，促使农民采取更专业化的农业系统，这些系统可以利用机械化来提高劳动力回报。
一旦单个作物或牲畜产品的竞争优势确立，集聚经济，即相关农业综合企业集群就会发展起来，导致规模经济和致力于单个作物或牲畜产品的面积扩大(Sulc和Tracy 2007, Garrett等人2013)。在全球化的背景下，跨国农业综合企业在全球和国内政治中承担了更多的权力(Kearney 2010)。这些行为者为少数可以廉价生产但通过加工活动增加价值的作物继续进行市场自由化进行游说(McMichael 2009)。大多数农业研究机构和资助项目的方向发生了变化，转向全球竞争力和生物技术，而不是健康、效率和可持续性等整体农业成果，这进一步巩固了农业对单一产品的关注(Balbino et al. 2011, Bonaudo et al. 2014)。专业化是由现有系统的农业创新的渐进式技术转移模式，而不是一个反射性的、适应性的管理方法来优化农场和景观生态系统服务(Moore 2011)。所有这些变化造成了专业化的路径依赖和多样化的障碍。
从20世纪90年代开始，许多国家根据世界贸易法规的变化，减少了对生产者的支持，例如补贴、价格支持等(IMF, 2017年)。与此同时，许多国家，包括美国、新西兰和欧盟，建立了越来越多的环境和土壤保护计划，例如，1932年，美国土壤保持服务(后来的NRCS);1988年欧洲土壤保持学会;1996年新西兰土地养护信托基金;1941年颁布的《新西兰土壤保持和河流控制法案》。减少生产者支持和增加对环境结果的关注本应促进更高的投入效率和多样化，作为降低成本、风险和环境影响的替代手段(Bradshaw 2004年，Garrett等人，2017年b)．然而，在大多数国家，化肥、农药等非劳动力投入成本仍然相对较低，因为这些产品的环境影响尚未被市场所吸收(Peyraud et al. 2014)。因此，降低经济风险和增加家庭收入的压力往往会通过非农收入机会导致收入多样化，而不是农场生产多样化和/或投入减少(Lobao和Meyer 2001年，Bradshaw 2004年)。
在占主导地位的农业制度中，传统icls的利基持续存在
传统的icls的持久性通常与文化和经济因素有关(表1)。这样的系统可以作为灵感或“复古创新”的来源，在新的icls中重新建立作物、草地和动物之间的联系。作为一种潜在的自给自足的生计，农业长期以来一直被追求独立生活方式的愿望所驱动，不依赖市场和政府(van der Ploeg 2010)。传统的icls实践通过生产所有必要的生产投入以及多种食物来源，实现了这种自给自足和自主(Ryschawy等人，2013年，Coquil等人，2014年)。
在美国，旧秩序的阿米什农民继续追求传统的icls，因为社会控制新技术的引进，如合成投入或重型机械，并拒绝政府援助，如补贴保险(Stinner et al. 1989)。类似的趋势可以在世界各地的再洗礼派农业社区中找到。在某些情况下，由于经济条件，社区被迫自给自足。即使在商业化农业生产区，资产较少、较少获得政府资源或市场的农民也会维持传统的icls作为闭环农业系统，以提供足够的粮食供家庭消费，并避免购买投入物。特别是牲畜，可以确保作物生产的施肥来源，并在危机时期作为储蓄账户(Herrero等人，2010年，Garrett等人，2017年c)．
生物物理条件可以加强文化倾向。传统的icls通常维持在不太受青睐的领域，以克服阻碍专业化的资源限制(Schiere等人，2002年，Ryschawy等人，2013年)。在欧洲和美国，在更边缘地区经营的农民保持传统的icls，往往是因为他们别无选择(Ryschawy et al. 2013)。在南亚，气候变化导致的水资源短缺正在造成压力，迫使人们从水稻和小麦系统beplay竞技过渡到养牛或水牛的ICLS系统(Herrero et al. 2010)。在较小的规模下，农场内部的异质性较高，例如陡坡、排水不良的土壤和湿地等，支持使用传统的icls来利用整个景观并管理变异性(Ruben和Pender 2004)。这种异质性也支持了其他地区新icls的重新出现，如下文所述。
新icls出现在主要农业体制内的机会
不断增强的环境意识、农业政策的变化以及投入和产品市场的变化为全球新增icls创造了机会(Bell和Moore 2012, Gil等人2016,Garrett等人2017b， Cortner等人。2019)。这些机会可以被认为是来自草根利基的诱导。它们受到一个地区牲畜的相对流行度、当地生物物理条件(例如，水资源短缺、地形)、高价期单一养殖系统的盈利能力以及文化偏好的限制(Bonaudo等人，2014年，Garrett等人，2017年)b；表1)采用新icls的另一个刺激因素是农民运动的兴起，呼吁自给自足和自治，以应对全球化，例如La Via Campesina而且Fédération Associative pour le Développement de l' employment Agricole and Rural(FEDEAR;Dumont et al. 2016)。在寻求自给自足以节约成本和自主的过程中，这些社会运动往往提倡更全面的农业生态农场管理方法，以减少对外部投入的依赖，包括新型icls (Bonaudo等，2014年，Dumont等，2016年)。
其他机会来自于政权本身，由制度化的行动者推动。在欧盟，共同农业政策(CAP)的第二个支柱是支持农业环境实践，特别是草原和半自然区的维护。因此，第二个支柱鼓励在不太有利的地区坚持放牧系统，并出现新的icls。自2013年以来，欧盟CAP直接补贴预算的30%已分配给环境友好型做法，如通过CAP绿化实现作物多样化(欧盟委员会2018年)一个)，但这种补贴并没有考虑到作物和动物之间的融合程度。在法国，4/1000计划旨在每年增加0.4%的土壤碳储量(https://www.4p1000.org/)和《粮食及农业现代化法》(Bellon and Ollivier 2018)都支持更多多功能实践和生态农业，特别是通过以豆类为基础的多样化轮作和将牲畜重新纳入种植体系来改善土壤质量。在欧洲农业研究机构中，涉及农民和顾问的新的参与式设计努力也在试图促进绿色农业(Martin et al. 2016)。在荷兰，有一种“循环农业”的趋势，强调在粮食系统中使用农业生物量和食品加工的残留物，以减少对化肥和偏远牲畜饲料的依赖(Thigssen 2018)。在其他地方，也有人提出将不可食用的作物副产品喂给动物作为限制饲料竞争的一种选择(van Zanten et al. 2016)。
在巴西，政府的低碳农业(ABC)计划和对本地植被清理的越来越多的限制正在推动新的icls，这与巴西减少国家温室气体排放的更广泛的国际承诺有关(Gil et al. 2016)。ABC计划为采用ICLS防治土壤退化和恢复退化牧场提供补贴贷款，从而提高动物生产性能，减少使牛达到屠宰体重所需的时间，从而减少每单位粮食生产的排放量(Observatorio ABC 2016年)。对森林砍伐的限制激励了采用ICLS来提高现有土地面积的生产力(Garrett等人，2018年，Cortner等人，2019年)。
在新西兰，相对于种植而言，牛肉和羊的产量非常丰富，因为景观上的生物物理限制，比如水土保持能力低。然而，这些土壤和水的限制也限制了饲料生产，促使牛羊养殖户寻找额外的放牧区域来补充牲畜，即葡萄藤之间或覆盖茬与饲料作物之间的放牧区域。营养物排放政策的变化以及逐渐认识到这种做法在改善营养物管理方面的经济和环境效益，有助于促进这种整合(Niles等人，2018年)。
在澳大利亚，各种研究和采用项目，例如谷物和放牧，旨在通过提高利润、减少环境影响和通过采用最佳管理实践在ICLS中建立社会资本来增加牛肉和绵羊与作物生产的融合(Price and Hacker 2009)。该计划的一个主要目标是通过年度研究和推广论坛提高“整个农场知识”，促进研究人员到农民的知识网络(Hacker et al. 2009)。该计划成功地采用了新的icls实践，例如，双重用途作物、改进的饲料系统和牧场轮作(Price and Hacker 2009)。与新西兰一样，景观异质性也是采用新icls的主要动力，导致纳入畜牧业区域，以利用不适合种植的地形和土壤特征(Lacoste et al. 2018)。
考虑到在个体农场采用新icls的技术、劳动力和组织障碍，以及有限的营销渠道等政权导致的制度障碍(IPES Food 2015, Martin et al. 2016)，农民群体现在正在开发本地化的作物和放牧服务交换，即领土- icls (Meynard et al. 2013, Magrini et al. 2016)。在法国(Ryschawy et al. 2017)、荷兰、芬兰(Hacker et al. 2009)、美国和新西兰都观察到了这种类型的生态位。例如，美国的酿酒葡萄种植者与牧羊者签订合同，以减少割草和除草剂的使用(J. Ryschawy，个人观察)，而新西兰的绵羊生产者则付钱给酒葡萄种植者，让他们在葡萄园里放牧羊群，以管理饲料短缺(Niles et al. 2018)。
抑制新icls出现的体制因素
许多鼓励传统icls退休的制度因素限制了农民采用新icls的动机和能力(表1)。对专业农业生产的价格和收入支持，农作物的生物燃料要求，以及保护农民免受生态、气候和市场风险影响的补贴保险计划，都抑制了采用新icls的动机(O’donoghue等人，2009年，de Gorter等人，2015年，Lark等人，2015年)。食品安全限制禁止在种植区饲养动物，因此实施某些形式的ICLS是非法的(Garrett et al. 2017b)．同样，在大多数发达地区，由于容易获得合成氮，以及市场失灵(环境成本未被考虑在内)人为地保持低生产成本，隔离hia系统受到青睐。
由于数十年的退休而产生的其他制度因素，包括知识差距、供应链锁定和专业化习惯，进一步限制了新ICLS的采用(表1)。与专业系统相比，ICLS通常被认为具有较低的盈利能力，涉及更高(和更熟练)的劳动力需求和前期成本(Cortner等人，2019)，尽管投资回报已被证明比专业系统的投资更快、更高(dos Reis等人，2019)。在更偏远的农业地区，营销多样化产品的感知和实际差距限制了ICLS的采用(Gil等人，2016年，EIP-AGRI 2017年，Ryschawy等人，2017年，Cortner等人，2019年)。许多农民报告说，他们缺乏采用适合其情况的新icls的技术知识或经验(Allen et al. 2007, Sulc and Franzluebbers 2014, EIP-AGRI 2017)。由于缺乏具有牲畜放牧和作物专业知识的个人交叉培训，劳动力的交换或雇佣受到了挑战(Garnett et al. 2017)。此外，许多以个别作物或牲畜商品为中心的研究和咨询系统的专门性无法提供足够的推广服务，以培训农民进行新的icls管理。同样，法规、信贷机制和供应链往往集中在单一商品上，使得ICLS的融资和营销具有挑战性(Gil等人，2016年，Cortner等人，2019年)，尽管直接营销可以帮助克服某些产品的这一挑战，如新鲜农产品、肉类和葡萄酒(例如，Vidal 2019年)。在文化方面，基于家庭经验和季节性劳动力需求以及个人身份与当前农业系统之间的联系，对作物或牲畜管理的生活方式偏好可能会限制某些个人的采用(Garrett et al. 2017c， Cortner等人。2019)。
较高的感知管理强度降低了农民为实现领土- icls而进行交流合作的动机(EIP-AGRI 2017)。规划、运营和监测成本限制了全球此类交换的可行性(Asai等人，2018年)。组织交流需要合作伙伴之间的信任，克服法律限制(例如，交易税、粪便运输规范)，并组织适当的治理以应对不确定性(例如，饲料质量或数量的变化，合作伙伴领域的动物管理)。确定个人和集体层面的成本效益权衡至关重要，需要研究或推广服务提供量身定制的支持(Ryschawy et al. 2019)。
全球作物和牲畜系统重新整合的杠杆
进一步采用各种类型的创新ICLS的杠杆包括拉动和推动因素，这些因素可能会破坏现有的农业制度，并破坏锁定的专业化hia实践和相关价值链(图4)。拉动因素是创造创新需求的景观和制度中的条件和变化(自上而下的过程)。推动因素是从特定环境中产生的自下而上的过程，即地方知识、社会和制度变化，以提供和支持新技术，并可以解决自上而下的需求。单独的推动因素往往不足以破坏社会技术制度并带来实践变化，但在测试和改进技术时往往至关重要，以便在其他驱动因素充分支持实践转变的情况下为采用做好准备(Turnheim和Geels 2012)。当政策组合包括相互加强的推动和拉动杠杆时，当新制度的推广与旧制度的创造性破坏相结合时，制度转型最有可能发生(Kivimaa和Kern 2016年)。
ICLS的拉动因素
现有的农业研究范式往往优先考虑产量而不是整个农场的结果，如降低经济风险、恢复力、生产多样性、成本最小化和投入效率。这种以产量为中心的方法忽视了对农民和社会重要的目标，忽略了外部性。参与式设计将使技术、社会和政策问题的知识交流成为适合区域的ICLS模式。这种互动性和多参与者设计方法目前受到欧洲委员会在欧洲创新伙伴关系下的青睐，通过对应该在几年时间内涉及当地多个利益相关者的项目的资助(欧洲委员会2018年)b)．研究项目应重新设计，以更多地关注整个农场的结果和参与性设计(Meynard et al. 2017)。
由于资金水平不足、高利率和短期回收期，仅覆盖种植成本或购买新机器和库存的信贷机制可能不足以将农业实践从专业系统转变为新的icls (Garrett et al. 2019)。现有的资金渠道将年度利润结果优先于风险降低，或者对ICLS的财务回报数据不充分。此外，新的信贷来源往往与提供促进采用的技术援助联系不充分。这种帮助是必要的，因为经过几十年的专业化之后，集成的相关知识和技能往往是缺乏的(Price and Hacker 2009)。这些缺点甚至在巴西也有记录，那里的信贷计划旨在改善新icls的采用(Gil et al. 2016, Observatorio ABC 2016, Cortner et al. 2019)。应调整信贷系统，以考虑到整个农场在系统转型后的长期结果，包括降低经济风险和相对于私人回报的负面社会外部性。应制定信贷额度，通过集体补贴来鼓励属地icls。
利润率和产量保险计划在降低农民对市场和天气变化的脆弱性方面发挥着重要的社会作用。然而，在美国等地区，农业保险计划仅为有限数量的作物提供赔付，并且不以降低产量或收入变化风险的多样化或管理变革为保费基础(NSAC 2017)。相比之下，在澳大利亚和新西兰，农民面临严重的气候和大宗商品价格变化，但却无法享受联邦作物保险制度或其他实质性市场保护。因此，ICLS系统提供的收入多样化和降低投入成本是农民降低风险的关键策略。在欧洲联盟，作物溢价使生产力得以提高，但在某些情况下导致了不正当的激励，例如，为了获得溢价，可以种植作物但不收割。应改进作物保险计划，以更好地考虑到农场多样性和风险概况，或取消以减少不良后果。
在一些地区，法规禁止贸易和运输用作动物饲料的作物副产品，禁止使用动物粪便进行施肥，或禁止在用于种植作物的地区放牧(Garrett et al. 2017b)．即使在融合合法的地方，对责任的恐惧也阻碍了大多数类型的ICLS的实验(Garrett et al. 2017b)．在欧盟，将食物垃圾用作牲畜饲料是被禁止的。这是口蹄疫爆发的遗留问题，人们认为这种疾病是由喂猪食用未煮熟的食物垃圾引起的，尽管煮熟的食物垃圾已被证明是安全有效的饲料来源(Gaudré等人，2013年，Zu Ermgassen等人，2016年，Dumont等人，2019年)。在美国，食品安全法规禁止使用生粪肥或在用于生产人类在收获后90-120天内直接食用的食物的地区存在/放牧动物(FDA 2015)。虽然这些法规的目的是保护人类健康，但它们将具有不同风险的做法混为一谈，例如，在菠菜田使用大量生鸡粪可能比在果树林下放牧绵羊或用处理过的饼干废料喂猪风险更大。应调整阻碍循环经济的规定，允许增加农业产出，同时尊重健康和环境问题。
最后，当前的农业转型受到根深蒂固的专业化习惯、农场收入或企业利润最大化优先的阻碍，以及缺乏对整个农场管理和现有生产系统的环境影响的认识。随着农业系统经历所有权的转变，促进年轻农民购买土地有助于改善当前农业文化的习惯、优先事项和知识差距。
推动因素
研究人员在案例研究和试验地和农场中研究了以可持续方式将作物和牲畜结合起来的成功做法(Bell and Moore 2012, Sulc and Franzluebbers 2014)，但关于究竟哪些地点和做法(作物和动物的类型以及整合水平)可能更适合新icls的信息有限。对实际农场上成功和不成功的新型国际农业综合服务的实例进行更多的定性和定量评估，可以更好地理解支撑其生存能力的条件。在现有农场上的示范地块和实地考察日也将是激励采用的有力工具。例如，在巴西，在ICLS实验地点附近，新ICLS的吸收率要高得多(Gil et al. 2016)。在提供实地技术援助的同时，必须更好地培训农村推广工作者、农民和农场工人。农业研究组织应在已经成功采用国际农业战略的农场中增加聚会、组织和知识交流，并与农民共同努力，开发和传播新的国际农业战略的成功形式，例如通过示范地块和实地日。
事实已经证明，农民网络在改变人们对特定技术的看法方面具有影响力(Prokopy等人，2008年，Lubell等人，2014年)。尽管如此，多参与者和跨部门团体的发展可能是支持创新利基的又一步(Pigford等人，2018年)。例如，最近的参与性研究允许农民在法国西南部的两个地区建立领土- icls场景(Moraine等人，2017年，Ryschawy等人，2019年)。种植农作物的农民和饲养牲畜的农民希望通过从邻居那里购买饲料和化肥来减少对外部投入的依赖。通过集体组织和信任建设确定了双赢的经济、环境和社会场景(Asai等人，2018年)。参与者之间的权力不对称通过使用诸如圆桌会议和农民、顾问和研究人员之间的项目管理等工具来解决，尽管这仍然是此类练习的一个重大挑战。为了提高参与式设计方法的成功率，应进一步研究农民管理新型icls或属地icls的动机(Ryschawy et al. 2019)。将农民和利益相关者(如合作社领导人、政策制定者和消费者)联系起来，还可以带来额外的好处，改善对有利于新icls或领土icls的政策和法规的游说，例如对草饲牛肉(土壤碳牛仔)、农林业(树木和支付)和保护性农业(Goulet and Vinck 2012)。通过识别新的市场，合作社可以在组织农民之间的地方交流和更广泛的产品多样化方面发挥变革推动者的作用(Yang et al. 2014)。农业研究人员和从业者应促进农民和其他跨部门利益相关者之间关于新icls的知识交流。
在消费者已经对环境或当地食品有强烈偏好的地区，将新的icls产品作为本地和绿色产品进行营销的可能性，将导致在作物和牲畜价值链中创建差异化市场，这可能是一个强大的推动因素。芬兰、法国、美国和新西兰已经出现了这样的利基系统，包括后两个国家将葡萄园中的绵羊作为可持续葡萄栽培进行营销(EIP-AGRI 2017, Niles et al. 2018)。然而，这些营销活动可能会导致供应过剩和价格下跌，而需求却没有相应的增长。应鼓励价值链升级到差异化市场，以激励新的icls实践，为相关产品创建区域标识，并为在该领域领先的价值链企业创造新的营销机会。标签项目和认证可以帮助实现这一目标。
结论
有大量证据表明，ICLS可以帮助减少与传统商业农业相关的环境外部性，而不会降低盈利能力或产量，因为它在闭合营养和能量循环循环方面取得了进展(Lemaire等人，2013年，Franzluebbers等人，2014年，Garrett等人，2017年一个， Ryschawy et al. 2017)。然而，在大多数地区，它们几十年来一直在下降，在全球农业面积中所占的比例仍然很罕见。本文从历史和国际角度分析了导致主要商业生产区域内ICLS下降的多层因素。我们还综合了促使这些问题在某些地区持续存在和重新出现的条件，这为了解如何克服重新融入社会的障碍和促进社会政治环境提供了基础，在这种环境中，国际社会和政治问题得到了支持。
从多层次的角度来看，我们确定了ICLS退休的一个主要全球轨迹和两个利基市场:传统的ICLS持续存在，以及来自基层努力和制度化制度参与者的新ICLS出现，这些努力可以被更广泛地采用。商业农业系统中ICLS退出的主要轨迹与全球和国家景观因素有关:贸易壁垒的减少，农业价格相对于工资的下降，合成投入(如燃料、化肥和农药)人为压低价格，以及面向专业化系统的农业补贴。这些过程有利于分离hia和半icls的发展，其中只有最小的集成发生。
在这种更广泛的农业制度中，传统的icls一直存在于一些地区，在这些地区，独特的文化考虑(即宗教信仰排斥技术变革)抵消了在专门的隔离hia生产中进行全球竞争的激励，或者在全球北方的保护主义政府政策使农民免受市场变化的影响，特别是在不太有利的土壤-气候环境中。在其他地区，新的icls以两种不同的方式出现:(i)在畜牧业规模较大和传统icls遗产的地区采用商业种植制度，以及(ii)在环境问题和不断变化的环境政策鼓励通过多样化或可持续集约化实现更可持续农业的地区采用新的icls。第一种途径往往发生在政府对农民保护较少、牲畜放牧条件困难、需要额外饲料来源的地区，例如澳大利亚和新西兰，导致可耕种或葡萄种植农田内的牛肉和绵羊养殖季节性融合。后一种途径在许多不同的制度中都存在，在这些制度中，环境友好的做法受到制度化政权参与者和基层运动的鼓励，例如巴西、欧洲和美国)。
我们的研究受到农业管理实践数据可用性、ICLS和农业管理全球数据可用的地理规模以及我们的研讨会和分析参与者的当地知识的限制，这些参与者涵盖澳大利亚、巴西、法国、荷兰、新西兰、美国和加拿大，但缺乏来自其他主要商业生产区的代表(EIP-AGRI 2017)。由于关注的是全国范围内的总体趋势，因此在ICLS的精确位置以及作物和牲畜组成部分之间的整合水平方面仍然存在重大的知识差距。这种知识差距限制了我们对ICLS的社会和生态驱动因素及其可持续性结果的理解。我们的国际方法低估了非常局部因素的重要性，可能未能捕捉到可能具有深刻见解的异常情况，而这些异常情况本可以说明其他重要的推动和拉动因素。
尽管如此，我们从多层次角度对现有案例的诊断和综合强调了社会和生态景观中的几个关键问题，这些问题鼓励封闭的农业制度，抑制新的ICLS或领土ICLS的采用，并确定了可用于改善ICLS的采用和可持续性的杠杆点。这种方法是对持续的案例研究工作和参与式设计工作的迫切需要的补充，以确定在复杂的多层次互动和历史遗产中出现的全球范围内重新组合作物和牲畜系统的机会和障碍。为了提高ICLS的采用水平，并改善商业农业生产系统中现有农业制度的可持续性，我们建议进行一系列重大结构性变革，以提供自上而下的动力来调整农业管理，并鼓励对现有制度的“创造性破坏”(Kivimaa和Kern 2016)。这应该与更多小规模的、自下而上的努力相结合，以帮助更广泛地采用现有的利基ICLS重新出现。
在结构方面(拉动因素)，我们鼓励重新设计研究计划、信贷系统和保险计划，以确保农民自己的风险最小化努力，更多地关注整个农场在更长的时间范围内的结果。我们还建议调整现行法规，更多地关注循环经济，在解决食品安全问题方面具有更大的灵活性，而不是完全禁止整合和材料重复使用。为了破坏当前的实践，治理变化需要雄心勃勃，导致现有政策的废除或替代，而不仅仅是在现有政策上分层新的激励措施，继续支持锁定(Kivimaa和Kern 2016)。
从自下而上的角度来看，我们建议农业研究组织扩大田间试验和示范农场的数量，并通过农民和其他利益相关者之间的知识交流网络，更加努力地收集、组织、综合和传播现有农场成功的ICLS成果的信息。我们还鼓励研究人员和从业人员与农民交流设计方法，以成功实施新的icls。应作出更大努力，将ICLS打造成可持续农业的品牌，并通过制定新的采购标准和社会和生态标签来教育消费者，并量化为差异化产品获得市场支持所需的可持续性证书。最后，迫切需要改进政府数据收集和遥感工作，以表征和评估全球牧场和畜牧区的管理(Garrett et al. 2017一个)．为了更好地理解当前ICLS的采用水平、驱动因素及其生态结果，需要这些数据(Manabe et al. 2018)。
鉴于现有体制中根深蒂固的利益集团的力量，这些杠杆不太可能容易建立，因为它们涉及到与全球粮食体系相关的价值权衡和成本与收益分配的变化(国际粮食政策研究所，2015年)。事实上，在最近的历史中，很少能找到政策替代粮食系统转型的例子(Kivimaa和Kern 2016)。然而，气候beplay竞技变化、市场波动加剧、与收入增长相关的全球地缘政治重组以及不断变化的需求可能通过鼓励包括ICLS在内的实践为农民提供更强的抵御各种外部冲击的能力，从而创造新的变革机会(Garrett et al. 2017)一个)．政策制定者和从业者应积极应对创新体系改革，运用上述“拉”和“推”的杠杆，抓住这一提高可持续性的机遇。
作者的贡献
Rachael Garrett和Julie Ryschawy对文章的概念、人物和写作都有同样的贡献。瑞秋·加勒特领导了支撑这篇文章的国际研讨会。所有其他作者都为思想的发展做出了贡献，具体的案例研究包括研究，以及手稿的写作和编辑。
致谢
本研究由美国国家科学基金会1415352号基金资助;托马斯·杰斐逊基金“让地球再次伟大”项目，哈佛大学的可持续发展科学项目;以及意大利环境、陆地和海洋部。这项工作以及支持这项工作的讲习班是通过与巴西农业研究公司(Embrapa)的密切合作而得以实现的。我们还要感谢波士顿大学全球发展政策中心对参与这个项目的学生的支持。
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