《Cogent Food & Agriculture》：The impact of improved crop varieties on household food security, income and nutrition: a systematic review
本研究进行了一项系统综述，旨在评估改良作物品种对家庭粮食安全、收入与营养的影响。遵循PRISMA 2020指南，研究人员对1990年至2025年间发表的研究进行了主要数据库检索。共识别出936条记录。去除重复后，筛选了868篇，并对76篇全文研究进行了资格评估。最终，17项研究被纳入综合。这些研究涵盖了一系列谷类、豆类和块根作物。研究结果一致表明，采用改良品种通过提高产量、改善膳食多样性（dietary diversity）和减少粮食不安全（food insecurity），显著增强了家庭粮食安全（food security）。观察到正向的收入效应，体现在更高的家庭年收入、作物生产力提升以及食品消费增加。营养结果也呈正向，但各研究间存在差异，许多研究显示膳食多样性有改善，但对家庭营养状况（nutritional status）的影响有限。结果表明，大多数研究集中于豆类和谷类作物，对块根和块茎类作物的关注极少，且很少有研究同时评估所有三个福利结果。未来的研究应采用综合福利框架，并扩大作物覆盖范围，以加强包容性和营养敏感性农业发展的证据基础。
1. 引言
农业研究是提高生产率、减轻贫困和推动低收入与中等收入国家农村发展的关键催化剂。对农业研究的投资，特别是针对改良作物品种（improved crop varieties, ICVs）的投资，在提高产量、稳定粮食供应和增加家庭收入方面发挥了关键作用。国际和国家研究系统，如国际农业研究磋商组织及其合作者，在开发和推广适应特定农业生态和社会经济环境的改良作物品种方面发挥了重要作用。这些倡议促进了农业技术在不同国家的广泛采用，以提高生产、韧性和家庭福利。尽管取得了这些进展，贫困、粮食不安全（food insecurity）和营养不良（malnutrition）仍是非洲农村的重要问题。许多小农户仍依赖低产的传统作物，这些作物易受病虫害和气候干扰。因此，政府和捐助者一直倡导将改良作物品种作为增加粮食供应、改善营养和提高家庭收入的基本途径。其基本假设是，通过采用改良作物品种提高农业生产，可以直接增强粮食自给自足，并通过收入效应间接增加多样化食品和非农产品的获取。
大量实证研究考察了改良作物品种在非洲的福利影响，表明其对粮食安全和收入有显著影响。采用改良谷类和豆类作物增加了家庭产量、膳食多样性（dietary diversity）以及食品和非食品支出。然而，数据仍然零散且高度依赖背景。许多研究表明对收入和粮食安全有显著益处，但对营养结果的影响有限。例如，在加纳，采用橙色果肉甘薯增强了膳食多样性，而这一效果在尼日利亚并不明显。同样，莫桑比克农村的一项研究表明，使用改良农业技术并未产生统计上显著的收入增长。这些混合发现揭示了改良作物品种影响福利结果的复杂路径，并强调了在不同背景下系统综合证据的必要性。实证证据的不一致性反映了农业生态条件、市场准入、制度环境以及作物特定机制的差异，也反映了方法论方法和依赖横截面数据的差异，这限制了可比性和因果推断。
此外，当前研究主要集中于谷类和豆类，包括高粱、玉米、豇豆和菜豆。相比之下，块根和块茎作物尽管在非洲粮食系统中具有重要意义，但获得的研究关注有限。而且，大多数实证研究关注单一福利结果，要么考察粮食安全，要么考察收入效应，很少有研究同时评估对粮食安全、收入和营养的整体影响。一个显著的例外是Shikuku等人的工作。这种碎片化的方法限制了对农业技术进步反应中不同福利维度之间相互作用的整体理解。这是第一项系统综合实证证据的研究，通过同时分析三个关键结果，考察改良作物品种对家庭福祉的影响。通过整合多个国家、作物和方法论的发现，本综述提供了对采用改良作物品种如何促进家庭福祉不同维度的全面理解。此外，本系统综述有助于更清晰地理解改良农业技术如何推动发展中国家小农户系统中的包容性、营养敏感性和可持续发展。
2. 研究方法
2.1. 检索策略
为考察改良作物品种如何影响家庭粮食安全、收入和营养，进行了系统文献检索。数据收集于2025年6月，涵盖1990年至2025年的出版物。为提高系统综述的透明度、严谨性和可重复性，综述过程遵循了系统综述和荟萃分析首选报告项目（Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analyses, PRISMA）2020声明，该方法在农业和食品科学研究领域已被广泛采用。综述方法事先在方案中明确指定，见补充材料。系统综述除了透明、全面和可重复外，还能提供优于传统方法的优势，如无偏、稳健的结论以及识别潜在空白。对四个相关数据库，即Google Scholar、ScienceDirect、Scopus和Wiley Online Library，进行了全面检索以查找相关研究。选择Google Scholar是因为其覆盖范围广，且通过纳入全球不太知名期刊的研究来最小化选择和发表偏倚。检索中使用布尔运算符组合与研究主题相关的术语，例如（‘改良作物品种’ OR ‘现代作物品种’ OR ‘高产品种’ OR ‘生物强化作物’ OR ‘耐旱品种’）AND（‘粮食安全’ AND ‘营养’ AND ‘收入’ AND ‘膳食多样性’）AND（‘影响’ OR ‘效应’）。
2.2. 资格标准与筛选
为确保只纳入相关且高质量的研究，资格和筛选程序以系统化和公开的方式进行。纳入和排除标准根据本综述的目标制定。使用四个主要数据库检索文章：Google Scholar（880篇）、ScienceDirect（33篇）、Scopus（17篇）和Wiley Online Library（6篇）。在将所有记录上传至系统综述工具Rayyan（https://www.rayyan.ai/）进行筛选和管理之前，先导入桌面数据库进行整理。共向Rayyan导入936条记录。经核实，工具自动发现的150篇重复中，有68篇被手动删除。通过标题和摘要筛选剩余的868篇文章后，排除了792篇不符合纳入标准的文章。在对剩余76篇论文进行全面评估后，最终选择17篇进行数据提取和综合。
为保持方法严谨性，使用了多项排除标准。不包含非英语语言撰写和1990年之前发表的文献。评论、社论、海报、研讨会报告、书籍章节以及无法获取全文的出版物也被排除。同样，不关注改良作物品种或未考察其对营养、收入和粮食安全等关键结果变量影响的研究也被排除。考察这些指标但使用家庭内部食物分配的人体测量指标的文章也不予考虑。此外，被认为在方法论或分析上与研究目标无关的研究和非同行评审出版物被排除。为保持一致性和开放性，只有满足特定要求的同行评审期刊论文被纳入最终综合。图1总结了本综述中使用的文章识别和筛选流程，完整的PRISMA检查清单见补充材料表S2。
2.3. 数据提取
在数据提取前，在Microsoft Excel中创建标准化数据表，以指导全文审阅并确保编码和分析的一致性。该表旨在系统记录每项纳入研究的突出特征。从每篇保留的文章中提取了研究所在国家、考察的作物类型、研究方法、数据类型（定性、定量或混合方法）以及评估的主要结果变量等信息。这种逻辑方法使得能够有序综合关于改良作物品种对家庭层面营养、收入和粮食安全结果影响的数据。提取的数据作为进一步分析和解释的基础。
2.4. 文章质量评估
使用集成在Review Manager（RevMan）5.4.1版本中的Cochrane偏倚风险评估工具（Risk of Bias Tool）来评估纳入研究的质量和偏倚风险。该工具评估七个领域：随机序列生成（选择偏倚）、分配隐藏（选择偏倚）、人员和参与者盲法（实施偏倚）、结果评估盲法（检测偏倚）、结果数据不完整（损耗偏倚）、选择性报告（报告偏倚）以及其他偏倚。根据Cochrane干预措施系统综述手册，每个领域被独立评为“低偏倚风险”、“不明确偏倚风险”或“高偏倚风险”。然后根据领域层面评估的模式得出研究质量的总体评价，根据Cochrane标准将研究分类为低、不明确或高偏倚风险。
3. 结果
3.1. 研究特征
本评价共纳入17项研究，全部在非洲九国进行，反映了对改良作物品种影响家庭营养、收入和粮食安全的日益关注。大部分研究在埃塞俄比亚（5项）、尼日利亚（4项）、坦桑尼亚（2项）、加纳（2项）进行，肯尼亚、马拉维、贝宁、尼日尔和津巴布韦各1项。考察的改良作物品种包括菜豆、玉米、大豆、豇豆、高粱、苔麸、橙色果肉甘薯和花生。研究聚焦于家庭层面分析，考察采用改良作物品种如何与粮食安全、收入多样化和营养结果相关。研究范围也各不相同，有的考察单个作物，有的则关注国家内部或跨国的多种作物。表1提供了纳入研究的主要特征概览，包括目标作物和覆盖国家。
3.2. 文章质量评估
使用Review Manager 5.4.1版本评估纳入研究的质量。图2和图3显示了偏倚评估的图形摘要。总体而言，大多数研究在所有领域均表现出最小偏倚风险，特别是在结果数据不完整、结果评估盲法和选择性报告方面。然而，由于随机化过程的报告不足（大多数研究进行了事后评估），一些研究在分配隐藏和随机序列生成方面表现出不明确的偏倚风险。但已应用适当的经济计量控制来减少选择偏倚。少数研究在结果数据不完整（损耗偏倚）和其他偏倚领域表现出高偏倚风险，主要由于数据缺失和报告样本量的差异。这些结果表明，尽管大多数纳入研究的方法学质量总体良好，但报告和数据完整性方面的某些缺陷可能引入偏倚。
3.3. 区域结果指标与度量
综述研究使用了各种结果指标来评估采用改良作物品种对非洲不同国家家庭粮食安全、收入和营养的影响（表2）。大多数研究使用多种结果指标来评估家庭层面的直接和间接福利影响。粮食安全（12项研究）是主要评估结果，其次是收入（7项研究）和营养（4项研究）。东非的大多数研究（9项）关注粮食安全和收入结果，主要涉及菜豆、苔麸、玉米、高粱、木豆、豇豆、花生、马铃薯和橙色果肉甘薯。最常用的指标包括粮食消费评分（Food Consumption Score, FCS）、粮食消费支出、家庭粮食不安全获取量表（Household Food Insecurity Access Scale, HFIAS）和家庭膳食多样性评分（Household Dietary Diversity Score, HDDS）。收入相关结果使用农业收入、人均现金收入和家庭年收入等指标进行评价。西非的10项研究关注粮食安全、营养和收入，考察了豇豆、大豆、玉米、高粱、花生、橙色果肉甘薯和谷子等作物。最常用的粮食安全指标包括HDDS、FCS和家庭粮食不安全经历量表（Household Food Insecurity Experience Scale, HFIES）。相比之下，营养结果使用膳食多样性指数和营养密集食品消费进行评估。收入结果常以作物产出、净收入和家庭支出表示。南部非洲的少数研究（3项）考察了改良玉米、花生、菜豆、大豆、木豆和高粱品种对收入和粮食安全的影响。这些研究使用了HDDS、FCS和作物生产价值等指标来评估福利结果。所有区域的研究都使用了多种分析方法，包括内生转换回归（Endogenous Switching Regression, ESR）、倾向得分匹配（Propensity Score Matching, PSM）、逆倾向得分加权估计量（Inverse Propensity Score Weighting Estimators, IPWRA）和固定效应模型。
3.4. 影响不同结果指标的关键因素
综述研究识别了影响改良作物品种对家庭粮食安全、收入和营养影响的众多因素。基于先前综述，这些变量被分为四个主要组别：社会经济、制度、农艺和地理/环境。每个类别代表影响采用决策及后续福利结果的独特因素。表3提供了因素的详细数据、各文献中的实例、不同效应（负向或正向）以及研究频率。
3.4.1. 社会经济因素
该类别是考察采用和福利影响的主要驱动力，出现在12项研究中。教育水平（6项研究）、年龄（5项研究）、家庭收入（3项研究）和土地持有面积（5项研究）对结果指标一致呈现正向效应。更高教育水平增强有关采用的信息处理和决策能力，而更大的土地获取和收入提高农民投资新农业技术的能力。务农经验（4项研究）、家庭规模（7项研究）和性别（8项研究）呈现变化效应，反映了不同情境下家庭结构、劳动力可及性和性别动态的差异。然而，资产所有权（3项研究）和牲畜规模（2项研究）等变量通常通过增强家庭的韧性和资源基础产生正向效应。较少考察的特征，如5岁以下儿童数量、婚姻状况和社区居住时间，显示影响甚微，但各不相同。
3.4.2. 制度因素
制度因素反映了农民获取促进农业技术推广的重要服务、资源和信息渠道的机会。这些因素在6项研究中被考察，并对福利结果产生显著影响。获得推广服务（3项研究）、信贷（3项研究）和气候信息（3项研究）对结果指标一致呈现正向效应，强调了知识传播、气候准备和金融包容的重要性。其他变量，包括培训参与（2项研究）、市场准入（2项研究）和灌溉获取（1项研究），也显示正向效应，表明制度支持增强了改良作物品种的成功利用。较少考察的特征，如拥有银行账户（1项研究）和对品种的认知（1项研究），也呈现正向关系。
3.4.3. 农艺因素
六项研究评估了农艺因素，强调作物管理和生产相关变量。作物产出（1项研究）、作物多样化（1项研究）和限制低土壤肥力（1项研究）具有正向效应，强调了生产力提升因素在改善福利结果中的重要性。相反，肥料使用（2项研究）和除草剂使用（1项研究）表现出负向影响，可能归因于投入成本上升。干旱发生（1项研究）对结果指标产生负向影响，而农药施用（1项研究）具有正向效应。
3.4.4. 环境与地理因素
三项研究考察了环境和地理条件，强调了当地背景对采用和福利结果的影响。地点（1项研究）、平均降雨量（1项研究）、居住于灌溉村庄（1项研究）以及气候变化认知（1项研究）均对结果指标产生正向影响。
3.5. 主要结果的实证证据
本节综合了三个关键结果领域（粮食安全、收入和营养）的证据。本综述纳入的多项研究表明，采用改良作物品种显著增强了发展中国家的粮食安全。坦桑尼亚、尼日利亚和埃塞俄比亚的研究结果显示，采用改良农业技术（如菜豆、苔麸、玉米和木豆品种）的农户报告了更高的粮食可得性和更高的膳食多样性评分。在津巴布韦，研究表明采用改良高粱品种改善了粮食获取并减少了家庭粮食不安全，而埃塞俄比亚的研究报告，种植改良作物品种的家庭比非采用者获得了更高的热量摄入和粮食支出。所有五项研究一致发现，采用农业技术对家庭粮食安全产生正向影响，主要途径是增加生产和收入稳定性。
其他研究也考察了改良作物品种对营养和粮食安全的同步影响。在加纳、贝宁和肯尼亚，报告显示采用改良技术（如耐旱玉米和大豆）的家庭改善了膳食多样性、增加了营养丰富食品的获取以及提高了粮食支出。采用气候智慧型品种的家庭实现了更高的家庭粮食自足和膳食质量。在坦桑尼亚，一项研究通过引入橙色果肉甘薯同步分析了采用对粮食安全、营养和收入的影响。这种生物强化作物的采用改善了农艺知识和膳食多样性，反映了其对营养敏感性农业的贡献。相反，尽管粮食获取改善明显，但该研究发现短期内家庭收入增加的证据有限。
多项研究考察了采用对粮食安全和收入的联合影响，主要关注改良木豆、大豆、豇豆、高粱、谷子、菜豆、花生和玉米品种。在尼日尔，改良作物品种导致更高家庭收入和粮食支出。然而，埃塞俄比亚和马拉维的研究发现，采用改良谷类和豆类增加了粮食可得性和农业收入。这些发现强调收入和粮食安全效应同时发生，因为更高的产量和可销售剩余转化为改善的消费和福利。结合改良种子品种与肥料和推广支持的捆绑技术特别有效。专注于营养结果的调查提供了关于改良品种如何改善膳食多样性的额外见解。在加纳和尼日利亚进行的一项跨国研究发现，采用橙色果肉甘薯增加了膳食多样性。此外，一些研究分析了采用对收入的影响，并发现一致的正向证据。来自埃塞俄比亚的证据显示，采用改良作物品种显著增加了家庭收入。同样，尼日利亚的研究表明，采用改良豇豆和大豆品种提高了产量、利润率和家庭在食品及非食品项目上的支出。这些结果证实，农业技术的采用是农村收入增长的重要途径，可在不同农业生态和社会经济背景下减少贫困并改善家庭福利。
4. 讨论
实证证据的综合表明，采用改良农业技术在非洲各国通常对结果产生正向但多变的影响。研究结果在不同非洲国家的差异反映了采用发生的农业生态条件、制度环境和家庭特征的差异。改良作物品种持续促进了粮食可得性和膳食多样性的增加。然而，这些改善的程度取决于互补因素，如市场参与、投入品使用和推广服务获取。关于粮食安全结果的数据既有力又一致。来自肯尼亚、贝宁、埃塞俄比亚和坦桑尼亚的多项研究表明，采用改良技术的家庭在粮食摄入、膳食多样性方面显著改善，粮食不安全减少。这些收益通常源于与耐旱和抗病作物相关的产量提高和更大的生产稳定性。然而，其他研究表明粮食不安全脆弱性持续存在并影响部分采用者，表明产量增加并不总能转化为改善的粮食获取。这些发现可能表明结构性限制，如灌溉或市场准入受限，阻碍家庭充分受益于新干预措施。虽然粮食安全结果的证据似乎稳健，但各研究间估计影响的差异也可能反映方法上的差异。采用倾向得分匹配的研究通常报告对粮食安全指标的正向影响，尽管这些效应通常对模型规范和可观测特征敏感。相比之下，使用内生转换回归及相关方法的研究报告了更强且更一致的影响，可能因为它们能够解释可观测和不可观测的选择偏倚。面板数据方法提供了对随时间变化的福利动态更稳健的见解，但其应用仍然有限。这种差异表明，关于粮食安全影响幅度的结论应谨慎解读，因为它们可能部分取决于所采用的实证策略。
采用对家庭收入的影响总体为正，但不一致。埃塞俄比亚和尼日利亚的研究表明，采用增加了家庭总支出和农业收入。这些改善归因于生产损失减少、更广泛的市场潜力和产量提高。然而，并非所有研究都证实这一模式。例如，莫桑比克的结果表明，改良农业技术并未产生统计上显著的收入增长。这种不匹配凸显了收入优势不仅依赖于生产改善，还取决于小农户将产品商业化的程度。在市场、融资和基础设施不完善的地区，尽管农业技术进步，收入效应可能有限。
改良作物品种的营养效应在三个福利指标中表现出最大的变异性。采用营养强化和生物强化作物，包括大豆和橙色果肉甘薯，在许多情况下改善了营养摄入和膳食多样性。然而，这些效应并非普遍适用。Shikuku等人发现，采用橙色果肉甘薯改善了粮食安全，但未产生可量化的收入和营养改善。Adekambi等人也仅在加纳而非尼日利亚发现正向营养效应，表明采用的营养影响具有情境特异性，并受食品制备技术、认知和利用模式的影响。这些发现表明，尽管生物强化作物有潜力改善营养，但其有效性取决于农艺表现和家庭消费模式。
改良作物品种采用与福利结果之间的关系也似乎因推广的作物类型而异。采用玉米、高粱和菜豆等主粮作物更一致地与粮食安全指标改善相关联，因为这些作物直接贡献于家庭消费。相反，采用大豆等经济作物更可能产生收入增长，特别是在市场准入良好的情况下。然而，收入增长并不自动转化为粮食安全或营养改善，尤其是在市场不完善且家庭在获取多样化食品方面面临约束的情况下。这表明改良作物品种的福利效应不仅通过生产收益中介，还通过市场功能和家庭消费行为中介。尽管膳食多样性有所改善，但对整体营养状况的有限影响表明农业-营养路径存在空白。大多数改良作物品种以谷类和豆类为基础，主要增加热量可得性而非微量营养素摄入，生物强化作物除外。此外，采用产生的收入增长不一定导向营养密集食品，且粮食获取的改善并不总能转化为更好的利用，原因包括营养知识有限和家庭内部分配等限制。对膳食多样性评分等代理指标的依赖也可能部分解释了观察到的营养状况效应较弱。
5. 结论与启示
系统综述表明，采用改良品种显著改善了家庭福利，主要通过粮食安全和收入的改善，对营养结果的影响较小。证据反复表明，改良作物品种增加了粮食可得性和膳食多样性。粮食安全是最常考察的结果，通常通过粮食消费评分、家庭膳食多样性评分、家庭粮食不安全获取量表和每成人等量热量摄入进行评估。这些指标一致显示采用家庭中粮食获取和膳食质量提高。对收入的影响也呈正向，因为采用通常导致作物产出、可销售剩余和农业收入增加。广泛使用的指标，包括人均收入、净农场收入和家庭消费支出，表明改良作物品种提高了经济福利。尽管如此，在某些情况下，生产力提升并不总能转化为同等收入增长，尤其是在市场准入和制度支持受限时。这强调了在基础设施、市场网络和投入供应系统方面进行补充投资的必要性，以维持经济优势。
营养改善在许多情况下明显，特别是在使用生物强化作物（如橙色果肉甘薯）的家庭中。这一结果不如粮食安全和收入结果明确，凸显了需要更具营养敏感性的农业干预措施，将生产、教育和认知相结合，以实现持久的营养改善。很少有研究考察所有三个福祉结果，大多数研究集中在谷类和豆类。块根作物如木薯和甘薯，尽管对粮食和营养系统有重要贡献，但代表性不足。这突出了一个重要的研究局限，以及在未来的影响分析中纳入更广泛作物类型的必要性。
大多数研究使用了包括内生转换回归、倾向得分匹配、逆倾向得分加权估计量和边际处理效应模型在内的经济计量方法。这些方法结合全面的福利指标，产生了对采用效应的可靠估计，并增强了整体证据基础。然而，各研究间结果的差异表明，估计影响对分析方法的选取敏感。虽然内生转换回归和逆倾向得分加权估计量等方法对选择偏倚提供了更稳健的控制，但其在文献中的应用仍然不均衡。方法学方法的一致性提高，以及在同一研究中同时使用多种估计技术，将改善可比性并增强对报告结果的信心。当前文献仍以横截面设计为主，纵向数据的使用有限。因此，解决归因挑战应成为未来研究的核心优先事项。需要增加面板数据、准实验设计的使用，并在可行时采用随机干预，以更好地分离改良作物品种采用的因果效应。此外，未来研究应明确比较不同经济计量方法获得的结果，以评估发现的稳健性。这种方法将帮助文献超越简单相关性，走向更强的因果推断和更可靠的政策指导。
改良作物品种的采用已显示出增强家庭福利的巨大潜力，但影响的幅度和一致性取决于家庭特征、制度支持和农业生态环境。未来研究应采用综合分析框架，同时考察粮食安全、收入和营养结果，同时扩大对研究不足的作物和地区的关注。加强推广服务、金融获取、种子分销网络和市场基础设施，对于确保改良作物品种的利益得以充分实现并在小农户之间公平分配至关重要。
6. 优势与局限
本系统综述采用了符合PRISMA指南的广泛检索策略，覆盖多个数据库，确保了文献的全面考察。选择程序严格，包括对标题、摘要和全文的独立评估。使用Review Manager 5.4.1版本等质量评估工具评估潜在偏倚，确保纳入研究的可靠性和有效性。本研究存在语言偏倚，仅纳入英文研究，可能忽略其他语言的相关出版物。评价涵盖了1990年至2025年发表的论文，忽略了可能产生重要发现的早期研究，如1970年代和1980年代的绿色革命文献以及聚焦农业生态干预的研究。此外，仅考虑同行评审的已发表期刊文章，排除了灰色文献，如机构出版物、学位论文和项目报告。因此，可能忽略了发展机构和当前农业干预的重要见解，可能导致发表偏倚。尽管努力探索多个数据库，仍存在忽略其他来源相关研究的风险，使用本综述结果时必须承认这些局限。本次综合中出现的一个关键局限是难以将观察到的福利结果完全归因于改良作物品种的采用。大多数综述研究依赖非实验设计，尤其是横截面数据，这限制了建立因果关系的能力。尽管倾向得分匹配和内生转换回归等方法试图纠正选择偏倚，但它们依赖强假设，可能无法完全解决不可观测的异质性。因此，报告的一些收入和粮食安全效应可能部分反映了采用者和非采用者之间的预先存在差异，而非采用的真正影响。最后，研究结果应置于1990年后改良作物品种实证证据的背景下解读，而非对所有与粮食安全、收入和营养相关的农业发展路径的全面评估。
