《Agronomy for Sustainable Development》：Combining participatory approach and modeling to quantify spatial interdependencies in pest control services
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通过害虫天敌强化对害虫的调控，是减少农药使用的一条有前景的路径；这一目标可以通过在多个空间尺度上采用管理选项来实现，尺度范围可由田块扩展至景观。然而在实践中，大多数管理工作仍集中于田块尺度农业措施的调整，而景观尺度害虫管理策略的实施案例仍较为罕见。本文报告了一
通过害虫天敌强化对害虫的调控，是减少农药使用的一条有前景的路径；这一目标可以通过在多个空间尺度上采用管理选项来实现，尺度范围可由田块扩展至景观。然而在实践中，大多数管理工作仍集中于田块尺度农业措施的调整，而景观尺度害虫管理策略的实施案例仍较为罕见。本文报告了一项基于地方情境的研究：研究人员将景观尺度农业实践变化情景的协同设计，与这些情景下害虫控制服务的事前评估相结合，并在两个具有鲜明对比的景观案例研究中，基于长期本地数据构建预测模型。研究发现，农业变化情景以及害虫控制服务预测模型均具有地点特异性。在两个案例研究中，结果均显示农户之间在农场内部害虫控制服务供给方面存在高度空间相互依赖性；更重要的是，在景观范围内广泛采用有利于害虫控制的农业实践，可为每一位个体农户带来“双赢”结果。实施变化的农场，其农场内部害虫控制服务预计提高2%—25%，具体取决于农业实践变化类型及案例研究情境。当这些变化在景观尺度上更广泛地实施时，已实施变化农场的收益幅度为12.5%—20%，而未改变实践农场的收益幅度也可达9%—12.5%。当相邻农户开展协作，并通过调整各自农场的作物配置以优化景观尺度害虫控制服务时，还可获得额外收益。这一结果强化了农户对于通过集体行动促进害虫控制服务这一理念的积极态度，尽管他们也认为此类集体管理并不容易实施，且应当配套相应支持。
本文发表于《Agronomy for Sustainable Development》，聚焦农业景观重构与生态系统服务优化，核心问题是如何在景观尺度上提升由害虫天敌提供的自然害虫控制服务，从而减少作物生产对农药的依赖。现有研究已经表明，田间管理措施能够影响害虫控制，但在实际农业生产中，多数干预仍停留在田块或农场尺度，景观尺度治理相对缺乏。与此同时，害虫控制服务对土地利用、作物配置、农药投入和半自然生境等因素的响应具有明显情境依赖性，不同地区之间难以形成可直接推广的统一规律。更关键的是，景观不是单一农户可以独立控制的对象，害虫及其天敌在空间上的扩散、栖息与取食活动，使得一个农户的管理决策常常会影响周边农户的害虫控制收益。因此，开展这项研究的必要性在于：一方面，为地方农业生态转型提供基于实证的景观尺度证据；另一方面，量化农户之间围绕害虫控制服务形成的空间相互依赖关系，为集体行动与协同治理提供可操作依据。
研究人员围绕两个差异显著的区域案例展开研究，分别为法国第戎平原和加斯科涅丘陵谷地（VCG）地区。研究的总体思路是将参与式方法与预测建模相结合：先基于长期地方监测数据建立害虫控制服务预测模型，再与当地农户共同设计农业实践改变情景，最后对不同情景下景观与农场尺度的害虫控制服务进行事前评估，并分析农户之间的空间相互依赖性。研究人员提出并检验了三个核心判断：农业生态实践需要地方化适配；农户之间在害虫控制服务供给上存在显著空间相互依赖；景观范围内广泛采用友好型农业实践可以为个体农户带来共同收益。结果支持了上述判断，并显示景观尺度的协同转型不仅提升整体害虫控制水平，也有助于增强农户对集体行动价值的认识。
本研究主要采用了三类关键技术方法。其一，依托2014—2019年长期景观监测数据，在两个案例区各选取20个田块，利用Ephestia kuehniella 卵哨兵猎物法评估害虫控制强度，并整合气象、作物类型、农药处理频率指数（TFI，treatment frequency index，单位面积参考施药剂量次数）及1 km缓冲区景观指标构建Cubist预测模型。其二，通过农户问卷与情景共设计，形成农场类型转变和景观尺度农业实践变化方案，并借助CAPFarm完成作物空间配置模拟。其三，采用多情景模拟、空间交叉验证、配对t检验、方差分析（ANOVA）及Nash算法评估协同配置下的局部最优景观害虫控制结果；农户样本来源于两个案例区参与调查与工作坊的地方农户。
**3 Results**
**3.1 Pest control services in the Dijon plain case study**
第戎平原案例的目标景观为3 × 3 km，共覆盖11个农场。该地区以大田种植为主，农场差异主要体现在轮作复杂度而非农药使用强度。研究人员据此划分出三类农场类型：AS为传统简单轮作常规农场，AD为轮作多样化且TFI较AS降低30%的常规农场，AOrg为有机种植农场。初始状态下，景观中9个农场属于AS，1个属于AD，1个属于AOrg。结合农户问卷，研究人员构建了一个合理的景观转型情景：4个农场由AS转为AD，4个农场由AS转为AOrg，另3个农场维持不变。该情景下，景观作物多样性指数提升20%，景观尺度农药使用下降66%。
基于本地数据建立的害虫控制服务预测模型拟合效果较好，无明显过拟合，决定系数R
2=0.7，相对误差（RE）为0.73。模型表明，影响害虫控制的首要因素是猎物暴露期间及年度气象条件，尤其温度对捕食率具有明显正效应；农业管理方面，景观尺度作物斑块平均面积和作物多样性具有正向作用，而田间TFI具有负向作用。将模型应用于目标景观后发现，初始状态下景观平均害虫控制值为0.56，不同田块和农场之间存在差异，但不同农场类型之间差异并不显著。当地景观中，当所有设定参与转型的农场均实施变化后，景观平均害虫控制值上升至0.62，较初始状态显著提高；在协同情景下，即农户通过协调作物配置以优化景观整体害虫控制时，最优值达到0.65，为初始状态的116%。农场尺度上，多数主动实施变化的农场都能获得害虫控制收益，但当8个目标农场共同实施变化时，收益明显高于仅单个农场行动时的水平。未实施变化的农场同样能从邻近农场的转型中获益。进一步的协同轮作多样化配置，又在非协同转型基础上为每个农场带来额外收益。这说明第戎平原中，单个农场孤立行动的收益可能有限，但景观尺度广泛部署农业生态实践可以显著放大服务增益。
**3.2 Pest control services in the VCG case study**
VCG案例的目标景观为4 × 4 km，共覆盖10个农场，地形起伏明显，耕地、牧草地和林地交错分布。研究人员采用既有农场类型学，将农场划分为常规种养结合农场（MCv）、有机种养结合农场（MOrg）、常规种植农场（ACv）和有机种植农场（AOrg）。基于农户问卷，研究人员识别出延长轮作、提高作物多样性、转向有机农业和增加树篱等是主要可行杠杆。目标景观初始状态包含6个种养结合农场和4个常规种植农场；所设定的合理转型情景为3个MCv转为MOrg，1个ACv转为AOrg，其余6个农场保持不变。该情景在土地利用格局上变化不大，但景观尺度农药使用降低50%，有机农业覆盖比例增加至原来的4倍。
VCG案例的预测模型同样具有较好表现，R
2=0.7，RE=0.69，仅包含3棵回归树。与第戎平原相似，猎物暴露期气象条件对害虫控制影响最强；其次是田间TFI，对害虫控制具有显著负效应；景观中的作物斑块平均面积和作物多样性也发挥一定作用。初始状态下，景观平均害虫控制值为0.59，常规种植农场ACv显著低于MCv和MOrg，MCv又低于MOrg，说明农场经营类型与害虫控制服务存在清晰关联。当所有设定参与变化的农场实施转型后，景观平均害虫控制值提高至0.69；在协同情景下，最优值达到0.70，为初始状态的120%。对主动转有机的农场而言，即便其他农场不变化，其农场内部害虫控制服务也可提高约16%；但其他目标农场同步转型带来的附加收益相对有限。相反，未参与变化的6个农场能够明显从邻近农场转型中受益。尽管如此，未转型的常规种植农场害虫控制水平仍低于其他类型农场。与第戎平原一致，农户之间就作物配置开展协同后，可进一步提升各农场害虫控制收益。该结果说明，在VCG地区，个体层面的农业实践改进本身已具有较明显收益，但其外溢效应同样能够惠及周边农场。
**3.3 Perception of local farmers before and after**
研究人员还比较了农户在参与研究前后对害虫控制服务及集体行动的认知变化。两个案例区中，农户在研究开始前后都高度认同半自然生境和作物多样性对害虫控制的积极作用；对“农户共同合作是有益的”这一表述也保持广泛共识，并在最终工作坊后有所增强。农户同时强调，是否开展集体行动应由其自身主导。不过，对于“自己能够较容易地参与集体实施新实践”这一判断，赞同比例始终较低，尽管在研究结束后略有上升。也就是说，农户普遍承认集体行动可能带来收益，但同时也明确感受到实施上的现实困难。
**4 Discussion**
**4.1 The importance of locally adapted landscape-scale management strategies**
讨论部分首先强调地方化适配的景观尺度管理策略的重要性。研究显示，尽管两个案例区采用完全一致的方法框架，但最终形成的害虫控制预测模型与农业转型情景并不相同，说明害虫控制服务对农业管理和景观结构的响应具有明显地点特异性。两个案例中，一致出现的重要因素包括田间农药使用、景观中的作物多样性以及作物斑块平均面积，但这些因素的相对重要性在不同地区并不一致。该结果表明，单纯依赖通用型建议难以有效支撑地方实践，基于长期本地监测数据构建情境化模型，是形成景观尺度害虫管理方案的必要前提。论文据此指出，应继续发展地方化模型，并进一步探索这些模型在何种景观原型（landscape archetypes）下具有可推广性。
**4.2 Deployment of farming change to ensure win-win outcomes for pest control services**
讨论的第二个核心是农业实践变化的部署方式如何决定害虫控制服务的“双赢”结果。研究定量证明，农户之间在害虫控制服务供给上存在显著空间相互依赖。一个重要表现是，即使未改变管理实践的农场，也可能从邻近农场的农业生态转型中受益，这反映了景观生态过程的外部性特征。更关键的是，对所有农场而言，最佳结果通常不是孤立行动，而是多个农场在景观尺度共同推进有利于害虫控制的农业实践。第戎平原案例中，个体农场单独转型并不总能显著获益，但当景观尺度广泛采纳友好型实践时，所有农场都能明显增益；VCG案例中，主动转型农场自身收益较大，同时还对邻近未转型农场产生外溢收益。论文据此指出，应在不同地区根据收益分布特征设计分层次支持机制，从个体激励逐步过渡到集体利益共同体建设。
**4.3 Communicating on interdependency to enhance collaboration**
讨论的第三部分强调，将“相互依赖性”以参与式方式传达给农户，有助于促进协作。研究表明，尽管结果来自预测模型，但农户总体认为相关信息可信，这与研究所依托的长期、本地、透明数据基础密切相关。地图作为研究人员与农户之间的重要中介工具，使农户能够把模型输入输出与自身熟悉的地方知识相互印证，从而增强理解与认可。更重要的是，在研究结束时，农户已能够围绕本地情境讨论并认同一系列可行的集体行动，这意味着研究过程推动了合作意愿与社会网络建设。然而，论文同样指出，集体措施的落地并不容易。农户普遍提到技术与资金约束，更突出地表达了对“人为跟进”的需求，即需要能够连接农场需求、农艺约束以及农场—景观两级行动的中介者或支持者，如地方机构顾问、水务机构或农业合作组织人员。因此，单纯证明合作有益并不足以促成行动，仍需配套制度性与组织性支持。
研究结论部分指出：尽管越来越多证据表明，在景观范围内部署有利农业实践，能够提供更强、更稳定且更可持续的害虫控制服务，但现实中促进自然害虫控制的策略仍主要由个体农户在田块或农场尺度上进行思考和实施。本文表明，将预测建模与参与式情景共设计相结合，是推动地方利益相关者围绕景观尺度潜在策略开展共享式前瞻分析的有效途径。该方法在两个差异显著的景观案例中的应用，提供了关于集体行动促进害虫控制服务附加价值的地方性、案例特异性证据。这一结果强化了农户对集体行动促进害虫控制服务的积极态度；然而，农户同时强调，要实施此类景观尺度策略，仍需要强有力支持，尤其需要有人员协助衔接农场内部需求、农艺约束以及农场与景观两个层级的行动。
