可持续农业集约化综合建模框架
莫莉·e·布朗
安娜·j·p·卡塞多
迈克尔Eggen3.，
凯瑟琳·l·格雷斯
Ignacio A. Ciampitti- 1美国马里兰大学帕克分校地理科学系
- 2美国堪萨斯州立大学农学系，曼哈顿
- 3.环境研究项目，摩顿森全球工程中心，科罗拉多大学，博尔德，美国
- 4明尼苏达大学地理、环境与社会学系和明尼苏达人口中心，明尼阿波利斯，明尼苏达，美国
农业科学家正在寻求可持续集约化战略，以增加全球粮食供应，但从研究到地方层面的影响整合，需要人口和人类环境知识，以提高种植<10公顷农民的适应能力。加强跨学科团队和这些小农之间的密切合作，对于共同制定应对当前粮食安全危机的政策解决方案至关重要，这些解决方案可能与当地情况相协调。需要考虑人力和社会文化方面的因素，以促进采用和传播适应的管理做法。尽管众所周知需要在人类系统中共同生产知识，但我们证明了当前小农农业系统中的农业研究的不平等，重点关注可持续集约化农业框架(SIAF)的几个领域，由于缺乏与普遍社会背景的兼容性，最终降低了干预措施的总体影响。在这里，我们建议将农业和农艺模型与社会和人口建模方法相结合，以提高农业生产力和粮食系统的抵御能力，同时解决粮食安全方面的持续问题。研究人员应考虑干预措施的规模，确保重视平等和政治进程，探索地方变化的相互作用，并改善农业与营养和健康结果的联系，通过营养敏感型农业投资。
1.简介
在全球范围内，农业生产的规模差异很大，从大型企业或政府拥有的工业化农业农场，到为家庭生产足够粮食的小规模农民。这些耕种面积小于10公顷的小农(以下简称小农)，通常拥有最少的技术和金融安全网，但仍然生产世界上近30%的粮食。Ricciardi等人，2018)．这里我们提出一个加强农学家和农业发展专家与卫生和社会科学界的定量参与考虑个人的需求、愿望和行为，以及提高产量和减少人力投入的策略，以量化农业采用的背景和障碍。通过激励研究人员将农业科学中发展的农业技术和概念方法(以下简称农业方法)推广到家庭和个人所经历的影响，我们可以加速全球粮食体系的转型(漂亮,1997)．
农民采用了无数的管理策略来对冲一些依赖于可变降雨或其他天气灾害的地区固有的风险(巴塔和阿加瓦尔，2016年；Sibhatu和Qaim, 2017)．这些策略往往基于传统或经验，这些传统或经验可能与如何适应迅速变化的条件的现有科学知识相一致，也可能不一致。未预料到的和未缓解的气候风险是短期和长期粮食不安全的主要驱动因素，因为它减少了新农业技术的采用，并可能在气候压力期过后很长一段时间内导致对生计的负面影响(Hansen等人，2022)．
有许多方法可以制定具体政策，支持将气候信息转化为多层次的农业计划，包括预见性行动和支持政府和个人采用新的农业做法的指数保险(Hansen等人，2022)．例如，世界粮食计划署的R4农村恢复力倡议提供了由降水指数触发的有补贴的干旱和洪水风险保险产品。该计划允许弱势家庭获得农业保险，同时支持社区主导的减少灾害风险和景观恢复活动(Spiegel和Satterthwaite, 2013)．将农业技术与保险、增产或其他发展目标联系起来，需要对社会、经济和生产力结果进行严格的建模和评估。然而，许多此类项目将其项目绩效的评估转移给了他们选择的模型，而没有对其质量、相关性或与改善民生的联系进行严格的洞察(萨尔泰利等人，2020年)．农业发展项目的失败可能源于模式选择的不完整、没有根据的假设、当地相关数据的质量或数量不足，或者对实施可能发生的背景缺乏洞察。
农学家和农业发展实体正在开展重要工作，开发新的高产品种和农业管理战略，以更可持续地提高农业生产力。正在制定这些农业干预措施，重点是环境的可持续性(Rockström等，2017；Pretty et al.， 2018；彭等，2020；皮林等人，2020年)．农业方法可用于了解如何实现将异质小农系统转变为定期和持续生产适销粮食和可持续农村生计的小农系统。通过集约化提高农业产量需要与环境和社会因素相平衡(Hoffmann等，2015)．尽管在农学专业知识方面取得了令人印象深刻的技术进步，但对人们生活的下游影响却难以持续地实现和记录，特别是在低收入环境中(Di Prima等人，2022年)．在小农农场管理方面能够实现长期行为改变的社区中，只有少数例子被记录在案(崔等，2018；史蒂文森等人，2019)，尽管投资了几十年。由于严重缺乏地面观测数据(萨尔泰利等人，2020年小农的农业生态和社会经济异质性需要调整耕作方式，因为并非所有的耕作方式都是普遍有益的(史蒂文森等人，2019)．
在研究可持续农业干预措施时，需要审查以小农农业生计为主的农村地区利益相关者的态度、偏好和行为等社会因素(Ban等人，2013)．农业环境中的利益相关者不仅包括农民及其家庭，还包括社区、零售商、投入提供者、批发商和消费者(Brown等人，2022年)．在可持续农业干预措施的研究和规划过程中明确考虑利益攸关方，应使任何建议的干预措施更加现实和包容，为农民选择哪种作物(莱莫斯和莫尔豪斯，2005年)，包括哪些投入及多少投资(赫希等人，2011年)．
ag方法对于制定与政策相关的情景以了解气候服务等干预措施的影响是不可或缺的(Hansen et al.， 2007)、ag-tech工具(Oyinbo等，2020)，或农业保险(奥斯古德等人，2018)．农场管理组成部分，包括战术和操作决策(冯塔斯等人，2006年)代表可规划干预和投资的关键因素。然而,随着西迪克等人(2012)指出，许多来自农学作物科学的知识往往导致农业管理的简化方法，即修改单一的管理因素，从而提高产量或作物质量。不同环境下的多种因素很少以模拟小农系统复杂性的方式一起管理和修改。如果农民要从关注可持续性的农业作物科学中受益，就必须将其纳入全面的作物管理过程，考虑因素之间的相互作用，并纳入人力、社会和经济制约因素。
1.1.可持续集约化建模
综合社会和经济模型的重点是可持续地提高生产力，以每单位土地生产更多的粮食(Velten等人，2015)．尽管在可持续强化框架方面已作出重大努力(Zurek等人，2016)、粮食安全和营养(范佐等人，2016)，以及推动小农系统粮食供应的社会经济因素(Ritzema等人，2017年)，目前还没有一个整合框架将各个方面整合起来，以解决不同农业生态系统的粮食安全问题。这一差距尤其显著，因为产量的增加实际上可能不会导致低收入人群蛋白质和微量营养素的消费量增加(Firbank 2012)．此外，对产量(或营养)的单一关注可能导致意想不到的后果，包括在这些深度整合的社会生态系统中增加环境和/或社会影响(Zurek等人，2016)．这些问题可能会加剧，因为如果不通过广泛的政策、经济和社会系统杠杆纳入和规划气候变率和变化，就有可能改变和退化农业系统(Hansen等人，2022)．
Musumba等人(2017)他提出了五个领域(生产力、经济、环境、人类状况和社会)，为评估农业创新的相对可持续性提供指标。要实现跨领域平衡创新，研究需要跨学科，但农业创新缺乏整合的问题十分突出。研究可持续发展的人员需要更强烈地考虑农业集约化的非环境方面，如社会问题、经济问题(Zurek等人，2016)公平、扶贫和性别赋权问题(Loos等人，2014年)．在接下来的两个部分中，我们将对文献和结果进行回顾，这些文献提供了关于可持续农业文献如何能够与所有五个领域接触的见解。然后，我们继续提出一个更综合的系统，可能会导致改善的结果。
2.方法
我们进行了两项文献综述，重点是代表关于农业干预的最有影响力的知识。我们使用的方法确定了过去5年被引用最多的50篇出版物和最相关的50篇论文纳根德拉等人(2018)．我们的目标是综合小农农业系统干预措施的文献，总结当前的知识状况，并从可持续集约化评估框架(SIAF) (Musumba等人，2017；斯图尔特等人，2018年)．
2022年4月21日，在Web of Science数据库中使用关键词““干预”、“创新”、“农业”、“小农”、“粮食安全”、“可持续集约化”和“建模”．根据以下标准对结果进行筛选:
•来自前50%(四分位数1和2)的期刊引用报告，以衡量文章有影响力的概率。
•文章搜索结果根据Web of Science提供的“高引用”进行过滤，然后根据相关性进行排序。只有被引用最多的前1000篇论文被保留。
•从这些论文中，我们然后创建了两组(1)1000个子集中被引用最多的50篇论文，(2)过去5年，前50篇论文来自过去5年的相关性。
•对100篇结果论文进行全文筛选，将每篇论文分为可持续集约化评估框架所描述的五个领域[五个领域|可持续集约化评估框架(SIIL) (sitoolkit.com)]。的补充材料提供每篇文章在Web of Science上的完整参考文献和引用次数。
为了分析这些论文对农业和营养跨学科研究的贡献，我们评估了这100篇论文，看它们是否提到了可持续农业的五个领域，如下所述:
•生产力，通过增加每季度或每一年的单位投入产出来集中农业;
•经济，重点关注与农业活动盈利能力和投资回报直接相关的问题;
•环境，重点关注支持农业的自然资源基础，包括土壤、水、自然栖息地以及农业对周围生态系统的污染程度;
•人，涉及个人或家庭，包括营养状况、粮食安全、学习和适应新农业方式的能力;而且
•社会，侧重于社会互动，包括社区或景观中的家庭间和跨社会群体，包括管理与农业和自然资源管理相关的冲突的能力(Musumba等人，2017)．
3.文献综述结果
图1这表明研究领域之间缺乏联系。农业和人类营养之间有重要的联系，因此人类健康，但只有少数方法试图捕捉这种相互作用(莫伯格等人，2020年；Di Prima等人，2022年)．此外，大多数涉及人类领域的出版物主要关注营养，特别是消耗的卡路里，忽视了利用和获得具有足够微量营养素和多样性的均衡饮食的真正复杂性(罗贝尔和古尔德吉，2012；长谷川等人，2018)．最后，大多数出版物在包括社会评估时，侧重于市场准入和供应链的经济概念(图1 c；Horbach et al.， 2012；加勒特等人，2017；塞巴洛斯等人，2020年)．虽然农业经济学家关注与采用新的农业方法相关的成本/效益和风险评估，但这种以农业为导向的研究与更广泛的社会科学和公共卫生研究没有很好地联系在一起(Griscom等，2017；Meemken等人，2019年；Adegbeye等人，2020年)．总之，这一领域的研究忽视了生物系统和人口方面之间真正复杂的联系。
图1．在一篇文献综述中，我们捕捉了被引用最多的50个和过去5年的50个(一)每个领域过去5年的出版物数量(深蓝色)和被引用最多的数量(黄色);(B)100篇综述中发表的文章数量(y轴)与每篇论文所代表的领域数量(x轴)的比值;而且(C)这五个不同的领域沿一个矩阵绘制，多个领域的出版物数量由符号的大小和颜色表示(黄色表示被引用最多，黑色表示过去5年的出版物)。
4.提出了框架
社会科学和公共卫生领域的研究人员正在考虑当地粮食生产对儿童健康的影响，重点是以考虑气候-粮食安全联系的方式扩大社会科学/卫生研究(恩,2017；库珀等人，2019年)．人体测量(尤指儿童)。，stunting or wasting) allows for a quantitative assessment of an individual's health at the time of survey. From this information, researchers ascertain the level of undernourishment in a community and can use this information to spatially and temporally evaluate aspects of the food system that can be connected to biophysical data or agricultural models (Phalkey等人，2015年；Shively等人，2015；碎片,2017；Randell等人，2021年)．大多数试图将环境冲击和农业与人类健康联系起来的研究使用了有关温度、降水和植被异常(如干旱、热浪和过量降雨)的数据(在空间和时间上汇总)。布朗等人，2014年；兰德尔和格雷，2019年；塞勒斯和格雷，2019年；耆那教的,2020)．了解环境冲击如何与个人暴露的时间相结合，将有助于发展项目设计适当的干预措施，以保护人类健康和福祉(Grace等人，2020年；亨特等，2021年)．这种相当普遍的方法在气候变化的背景下尤其适用，因为学者们正在努力考虑环境、粮食系统和健康结果之间的联系。然而，粗糙的环境数据的使用没有考虑到农艺科学的复杂性和进步，因此错过了推进前沿科学以支持气候变化适应的机会。
农学家和社会科学研究界仍然需要更强有力的联合，以创造更有效的粮食系统投资(雅罗,2006)．这里我们提议增强的定量参与它考虑了个人的需求、愿望和行为，以及提高产量和减少人力投入的战略，以量化农业采用的背景和障碍，并将其与粮食安全结果联系起来。因此，我们在农业、技术和概念研究中提出了一种新的方法，将农业科学与家庭和个人经历的健康、营养和人口影响联系起来。这可以通过鼓励研究人员将面向过程的作物模型与人口和健康模型相结合来实现，这些模型可以通过关注影响粮食生产的生物物理和田间管理方面来探索具体干预措施的影响(图2)．
图2．传统人口统计方法与农艺模型相结合。输入和输出用圆表示;模型由正方形表示。模型中的方框表示模型组件。农艺模型的组件是简化的基廷等人(2003)．人口统计方法的组成部分是简化的格雷斯(2017)．作物管理、劳动力、资源的红框都是建模投入，是决策者直接投资的目标。
5.集成框架
一个综合定量建模框架允许在可持续集约化中使用所有五个领域的信息，这将有助于识别障碍，形成新的见解和情景，以测试政策变化和粮食安全和营养干预投资的可能结果。图2展示了社区如何利用跨学科参与来加速投资规划，在模型中以红色突出显示。作物模型的主要产出是估算某一地点和年份的作物产量和生物量(霍尔兹沃思等人，2018年；胡根布姆等人，2019)．由此，作物模型可以得出粮食安全界感兴趣的其他产出，包括总热量、营养成分、成本和农业系统的复杂性(Valin et al.， 2014；格拉夫顿等，2015年)．在这种情况下，作物生长模型成为总结生物物理环境如何影响社区的有效工具，并将这些结果集中于人类健康信息，如营养和健康结果。通过将重点扩大到基于过程的农艺干预之外，可以促进一种更全面的方法。
集成框架和模型有望在各种情况下计划、实施和衡量结果。以过程为导向的农业方法中的管理因素对于制定与政策相关的情景以了解干预措施的影响是不可或缺的，包括作物和品种的选择、种植日期、肥料和粪肥的使用、除草做法、田地准备、播种速度和播种技术(库珀等，2009年)．例如，在布基纳法索瓦加杜古市尚未开发的土地上种植花生的贫困妇女，并不使用当地农学家开发的现代花生品种，而是依靠已知和可信的方法，尽可能快速和廉价地种植花生，以便在市场上出售花生酱，以满足家庭预算。胡安娜等，2013年)．ag方法可用于确定介绍给这些女性农民的改良豆科植物是否能在可变降雨、高温或其他天气情况下生长良好，同时承认女性农民并不总是能够在理想的种植窗口种植。我们还可以确定，当女性农民由于燃料价格、通货膨胀或投入供应链的剧烈变化等宏观因素而无法获得其他投入时，新的豆类品种是否仍能发挥作用，或者它如何受到灾难性健康问题引起的劳动力可用性变化的影响。女性农民在豆类选择方面的决策同时涉及生产力和灵活性等问题。如果作物模型能很好地回答第一个问题，那么投资可能有助于解决第二个问题。模型还可以显示，如果不同时进行健康和投入投资，仅进行生产力投资将如何毁掉女性农民的经济作物。
6.结论
将农业过程模型与社会和人口模型相结合，将有助于更好地探索如何在不复制其他地方看到的不可持续系统的情况下，改造低投入的自给农业系统，以实现粮食安全(1993年夏勒)．这一转变需要仔细关注受影响社区的公平和政治进程、政策干预的范围和潜力，以及导致营养和健康结果的做法。一个更综合的建模框架将允许使用建模场景来评估潜在的结果，并确定生物物理或政策干预可能出现的意外结果。
数据可用性声明
本研究分析了公共数据集。这些数据可以在这里找到:https://doi.org/10.6084/m9.figshare.19763044.v1．
作者的贡献
MB, KG, ME, AC, IC, JN构思并撰写论文。AC和IC构想和设计了分析并收集了数据。AC、IC和ME进行分析。所有作者都对这篇文章做出了贡献，并批准了提交的版本。
资金
这项研究由堪萨斯州立大学可持续集约化合作研究的未来创新实验室(SIIL)通过合作协议(资助号为AID-OAA-L-14-00006)资助美国国际开发署(USAID)支持。
致谢
来自堪萨斯农业实验站的23-160-J号论文。
利益冲突
作者声明，这项研究是在没有任何商业或财务关系的情况下进行的，这些关系可能被解释为潜在的利益冲突。
出版商的注意
本文中所表达的所有主张仅代表作者，并不代表他们的附属组织，也不代表出版商、编辑和审稿人。任何可能在本文中评估的产品，或可能由其制造商提出的声明，都不得到出版商的保证或认可。
补充材料
本文的补充资料可在以下网址找到:https://www.雷竞技rebatfrontiersin.org/articles/10.3389/fsufs.2022.1039962/full#supplementary-material
参考文献
adgbeye, m.j.， Ravi Kanth Reddy, P.， Obaisi, a.i, Elghandour, m.m.y.， Oyebamiji, k.j.， Salem, a.z. M.等(2020)。新兴和转型国家的可持续农业生产、温室气体和污染缓解以及养分循环的选择-概述j .干净。刺激。242年,118319年。doi: 10.1016 / j.jclepro.2019.118319
Ban, N. C.， Mills, M.， Tam, J.， Hicks, C. C.， Klain, S.， Stoeckl, N.等人(2013)。保护规划的社会生态方法:嵌入社会因素。前面。生态。环境．11日,194 - 202。doi: 10.1890/110205
巴塔，G. D.和阿加瓦尔，P. K.(2016)。应对恶劣天气和适应气候变化:南亚小农的跨国研究。爬。Dev。8, 145 - 157。doi: 10.1080 / 17565529.2015.1016883
Brown, m.e.， Escobar, V.， Younis, f.m.， Carlo, e.s.， McGroddy, m.e.， Arias, s.d.， et al.(2022)。科学家与利益相关者的关系推动了NASA项目内碳数据产品转移的有效性。环绕。卷．17日,095004年。1748 - 9326 . doi: 10.1088 / / ac87bf
布朗，M. E，格蕾丝，K.， Shively, G.，约翰逊，K.和卡罗尔，M.(2014)。利用卫星遥感和住户调查数据评估人类健康和营养对环境变化的反应。Popul。环绕。36岁,48 - 72。doi: 10.1007 / s11111 - 013 - 0201 - 0
塞巴洛斯，F.，坎南，S.，克雷默，B.(2020)。全国封锁对小农收入和粮食安全的影响:来自印度两个邦的经验证据世界开发。136年,105069年。doi: 10.1016 / j.worlddev.2020.105069
Cooper, m.w.， Brown, m.e.， Hochrainer-Stigler, S.， Pflug, G.， McCallum, I.， Fritz, S.等人(2019)。绘制干旱对儿童发育迟缓的影响。Proc。国家的。学会科学。美国。116年,17219 - 17224。doi: 10.1073 / pnas.1905228116
库珀，P.， Rao, K. P.，辛格，P.，迪梅斯，J.，特拉奥雷，P. C.， Rao, K.等(2009)。带着当前和未来气候风险的农业:为半干旱热带地区的雨养农业提出一个希望的假设。J. SAT农业公司。Res。7 -。
Di Prima, S.， Wright, E. P.， Sharma, I. K.， Syurina, E.和Broerse, J. E. W.(2022)。在低收入和中等收入国家实施和扩大营养敏感型农业:系统审查哪些有效，哪些无效以及原因。全球粮食安全32岁,100595年。doi: 10.1016 / j.gfs.2021.100595
范佐，J.，阿拉比，B.和哈达德，L.(2016)。《营养与粮食系统》粮食安全和营养问题高级别专家小组(HLPE)．网上订购地址:https://www.fao.org/fileadmin/user_upload/hlpe/hlpe_documents/PT_Nutrition/Docs/HLPE_Nutrition_Project-Team_9_May_2016.pdf(访问时间为2022年4月26日)。
方塔斯，伍尔夫森，D.，布莱克莫尔，B. S.，雅各布森，H. L.和佩德森，S. M.(2006)。信息密集型农业的决策和信息流模型。阿格利司。系统。87年,192 - 210。doi: 10.1016 / j.agsy.2004.12.003
加勒特，R. D.，加德纳，T. A.，莫雷洛，T. F.，马钱德，S.，巴洛，J.，德布拉斯，D. E.等人(2017)。解释了巴西亚马逊地区持续存在的低收入和环境退化的土地利用。生态。Soc。22日,220327年。doi: 10.5751 / es - 09364 - 220327
格蕾丝，K.，比林斯利，S.和范·里珀，D.(2020)。建立跨学科框架，推进以妇女和儿童健康为重点的人口-环境研究的概念和技术方面。Soc。科学。地中海。250年,112857年。doi: 10.1016 / j.socscimed.2020.112857
格拉夫顿，R. Q.，威廉姆斯，J.，蒋强(2015)。2050年的粮食和水缺口:全球粮食和水系统(GFWS)平台的初步结果食品安全7, 209 - 220。doi: 10.1007 / s12571 - 015 - 0439 - 8
格里斯科姆，B. W.，亚当斯，J.，埃利斯，P. W.，霍顿，R. A.，洛马克斯，G.，米特娃，D. A.等人(2017)。自然气候解决方案。Proc。国家的。学会科学。美国。114年,11645 - 11650。doi: 10.1073 / pnas.1710465114
汉森，J.，李斯特，G.，唐斯，S.，卡尔，E. R.，迪罗，R.， Baethgen, W.等(2022)。从气候服务到可持续发展目标2(“零饥饿”)的影响路径:证据综合爬。风险等内容。35岁,100399年。doi: 10.1016 / j.crm.2022.100399
汉森，J. W.， Baethgen, W. E.， Osgood, D. E.， Ceccato, P. N.， Ngugi, R. K.(2007)。气候风险管理创新:在多变多变的气候中保护和建设农村生计．Patancheru: SAT电子期刊，ICRISAT。
Hasegawa, T.， Fujimori, S.， Havlík, P.， Valin, H.， Bodirsky, B. L.， Doelman, J. C.等(2018)。在严格的全球气候变化减缓政策下，粮食不安全增加的风险。Nat,爬。张。8, 699 - 703。doi: 10.1038 / s41558 - 018 - 0230 - x
赫希，P. D.，亚当斯，W. M.，布罗修斯，J. P.，齐亚，A.，巴里奥拉，N.和达默特，J. L.(2011)。承认保护的权衡和接受复杂性。Conserv。医学杂志．25日,259 - 264。doi: 10.1111 / j.1523-1739.2010.01608.x
Hoffmann, H.， Zhao, G.， van Bussel, L. G. J.， Enders, A.， Specka, X.， Sosa, C.等(2015)。空间气候数据聚合对作物模式区域产量模拟影响的变异性。爬。Res。65年,53 - 69。doi: 10.3354 / cr01326
Holzworth, D.， Huth, N. I.， finge, J.， Brown, H.， Zurcher, E.， Cichota, R.等人(2018)。APSIM下一代:克服农业系统模式现代化的挑战。环绕。模型。软件103年,43-51。doi: 10.1016 / j.envsoft.2018.02.002
胡根布姆，G.，波特，C. H.，布特，K. J.，希拉，V.，威尔肯斯，P. W.，辛格，U.等(2019)。“DSSAT作物建模生态系统”，见可持续农业作物模型研究进展，编K. J.布特(剑桥:Burleigh Dodds科学出版社)，173-216。
Horbach, J.， Rammer, C.和Rennings, K.(2012)。环境影响类型的生态创新决定因素——监管推动/拉动、技术推动和市场拉动的作用生态。经济学。78年,112 - 122。doi: 10.1016 / j.ecolecon.2012.04.005
Hunter, L. M.， Koning, S.， Fussell, E.， King, B.， Rishworth, A.， Merdjanoff, A.等人(2021)。气候脆弱性、流离失所和健康的规模和敏感性。Popul。环绕。43岁,61 - 81。doi: 10.1007 / s11111 - 021 - 00377 - 7
胡安娜，J.，卡哈卡，Z.和奥库拉特，F.(2013)。撒哈拉以南非洲农民对气候变化的感知和适应:非洲农业公共政策的实证研究和影响的综合。j·阿格利司。科学。5, 121。doi: 10.5539 / jas.v5n4p121
基廷，B. A.，卡伯里，P. C.，哈默，G. L.，普罗伯特，M. E.，罗伯逊，M. J.，霍尔兹沃斯，D.等人(2003)。APSIM是一种用于农业系统模拟的模型。欧元。j·阿格龙．18日,267 - 288。doi: 10.1016 / s1161 - 0301 (02) 00108 - 9
莱莫斯，m.c.和莫尔豪斯，b.j.(2005)。综合气候评估中的科学和政策的联合生产。水珠。环绕。改变15日,57 - 68。doi: 10.1016 / j.gloenvcha.2004.09.004
Loos, J.， Abson, D. J.， Chappell, M. J.， Hanspach, J.， Mikulcak, F.， Tichit, M.等(2014)。重新赋予“可持续的集约化”以意义。前面。生态。环境．12日,130157年。doi: 10.1890/130157
Meemken, e。，Sellare, J., Kouame, C. N., and Qaim, M. (2019). Effects of Fairtrade on the livelihoods of poor rural workers.Nat。维持。2, 635 - 642。doi: 10.1038 / s41893 - 019 - 0311 - 5
莫伯格，E.，卡尔森·波特，H.，伍德，A.，汉森，p . A.。， Röös, E.(2020)。参照全球和国家环境目标对瑞典饮食进行基准测试——确定指标局限性和数据差距。维持。科学。Pract。政策12日,1407年。doi: 10.3390 / su12041407
Nagendra, H.， Bai, X.， Brondizio, E. S.和Lwasa, S.(2018)。南方城市和全球可持续发展的困境。Nat。维持。1, 341 - 349。doi: 10.1038 / s41893 - 018 - 0101 - 5
奥斯古德，D.，鲍威尔，B.，迪罗，R.，法拉，C.，埃南克尔，M.，布朗，M.等人(2018)。天气指数保险中的农民感知、回忆和遥感:埃塞俄比亚案例研究。遥感10日,1887年。doi: 10.3390 / rs10121887
Oyinbo, O.， Chamberlin, J.和Maertens, M.(2020)。数字农业推广工具的设计:来自尼日利亚推广机构的观点。j·阿格利司。经济学．71年,798 - 815。doi: 10.1111 / 1477 - 9552.12371
彭斌，关凯，唐杰，安斯沃斯，E. A.， Asseng, S.， Bernacchi, C. J，等(2020)。气候变化适应评估的多尺度作物模型框架。Nat。植物6, 338 - 348。doi: 10.1038 / s41477 - 020 - 0625 - 3
帕尔基，R. K，阿兰达-简，C.，马克思，S, Höfle, B.和绍尔伯恩，R.(2015)。系统回顾目前量化气候变化对营养不良影响的工作。Proc。国家的。学会科学。112年,E4522-E4529。doi: 10.1073 / pnas.1409769112
Pilling, D.， Bélanger, J.和Hoffmann, I.(2020)。粮食和农业生物多样性的下降需要全球采取紧急行动。Nat。食物1, 144 - 147。doi: 10.1038 / s43016 - 020 - 0040 - y
Pretty, J.， Benton, t.g.， Bharucha, Z. P.， Dicks, L. V.， Flora, C. B.， Godfray, H. C. J.等(2018)。为可持续集约化重新设计农业系统的全球评估。Nat。维持。1, 441 - 446。doi: 10.1038 / s41893 - 018 - 0114 - 0
Randell, H.， Grace, K.，和Bakhtsiyarava, M.(2021)。气候条件和婴儿护理:对埃塞俄比亚农村儿童营养的影响。Popul。环绕。42岁,524 - 552。doi: 10.1007 / s11111 - 020 - 00373 - 3
Ricciardi, V.， Ramankutty, N.， Mehrabi, Z.， Jarvis, L.， Chookolingo, B.(2018)。世界上有多少粮食是小农生产的?全球粮食安全17日,64 - 72。doi: 10.1016 / j.gfs.2018.05.002
Ritzema, R. S.， Frelat, R.， Douxchamps, S.， Silvestri, S.， Rufino, M.， Herrero, M.等人(2017)。生产集约化有可能使农户粮食充足吗?东非和西非小农农业系统的简单粮食供应分析。食品安全9日,115 - 131。doi: 10.1007 / s12571 - 016 - 0638 - y
Rockström, J.， Williams, J.， Daily, G.， Noble, A.， Matthews, N.， Gordon, L.等人(2017)。农业可持续集约化，促进人类繁荣和全球可持续发展。中记录46岁的4-17。doi: 10.1007 / s13280 - 016 - 0793 - 6
Saltelli, A.， Bammer, G.， Bruno, I.， Charters, E.， Di Fiore, M.， Didier, E.等人(2020)。五种方法确保模型服务于社会:宣言;自然582年,482 - 484。doi: 10.1038 / d41586 - 020 - 01812 - 9
Shively, G.， Sununtnasuk, C.和Brown, M.(2015)。尼泊尔的环境变化和儿童成长。健康的地方35岁,37-51。doi: 10.1016 / j.healthplace.2015.06.008
Shively, g.e.(2017)。在尼泊尔和乌干达，基础设施减轻了儿童成长对当地农业和降雨的敏感性。Proc。国家的。学会科学。美国。114年,903 - 908。doi: 10.1073 / pnas.1524482114
Sibhatu, K. T.和Qaim, M.(2017)。农村粮食安全、自给农业和季节性。《公共科学图书馆•综合》12, e0186406。doi: 10.1371 / journal.pone.0186406
西迪基，K. H. M.，约翰森，C.，特纳，北卡罗来纳州，杰弗罗伊，M.-H.。哈什姆，A.，萨卡，D.等人(2012)。食用豆类的农学创新。复习一下。阿格龙。维持。Dev。32岁,45 - 64。doi: 10.1007 / s13593 - 011 - 0021 - 5
斯皮格尔，A.和萨特斯韦特，D.(2013)。R4农村复原力倡议——在气候变化中保护生计。日内瓦报告/．网上订购地址:https://web.actuaries.ie/sites/default/files/erm-resources/ga_2013_geneva_report_7.pdf#page=73(2022年6月6日访问)。
史蒂文森，J.，凡劳乌，B.，麦克尔斯，K.，约翰逊，N.，克里希南，L.，普雷斯，F.等人(2019)。农民采用地块和农场一级的自然资源管理实践:修辞与现实之间。全球粮食安全20岁,101 - 104。doi: 10.1016 / j.gfs.2019.01.003
Stewart, Z. P.，米登多夫，B. J.， Musumba, M.， Grabowski, P.， Palm, C.， Snapp, S.等(2018)。sitoolkit.com©。可持续集约化合作研究未来创新实验室，堪萨斯州立大学，曼哈顿，KS，美国。
Valin, H.， Sands, R. D.， Van der Mensbrugghe, D.， Nelson, G. C.， Ahammad, H.， Blanc, E.等人(2014)。粮食需求的未来:理解全球经济模型的差异。阿格利司。经济学。45, 51 - 67。doi: 10.1111 / agec.12089
Velten, S.， Leventon, J.， Jager, N.和Newig, J.(2015)。什么是可持续农业?系统回顾。维持。科学。Pract。政策7, 7833 - 7865。doi: 10.3390 / su7067833
关键词:综合建模，人口统计学，可持续农业，框架，农学
引用:Brown ME, Carcedo AJP, Eggen M, Grace KL, Neff J, Ciampitti IA(2023)可持续农业集约化综合建模框架。前面。维持。食品系统。6:1039962。doi: 10.3389 / fsufs.2022.1039962
收到:2022年9月8日;接受:2022年12月28日;
发表:2023年1月18日。
编辑:
p·v·瓦拉·普拉萨德美国堪萨斯州立大学审核:
Humnath班达里孟加拉国，国际水稻研究所版权©2023 Brown, Carcedo, Eggen, Grace, Neff和Ciampitti。这是一篇开放获取的文章，根据创作共用署名许可(CC BY)．在其他论坛上的使用、分发或复制是允许的，前提是原作者和版权所有者注明出处，并按照公认的学术惯例引用本刊上的原始出版物。不得使用、分发或复制不符合这些条款的内容。
*通信:莫利·布朗，
mbrown52@umd.edu；Ignacio A. Ciampitti，ciampitti@ksu.edu