Va una solución usando funcionales. 

Tres cuestiones importantes por las que no estaba funcionando tu código:

1. En el encabezado del bloque de código (chunk) tienes que indicar que los resultados salen `'asis'`. Con esto le indicas al motor de `rmarkdown` que no debe preformatear la salida y pasarla en crudo a `pandoc`. De ese modo se interpreta como caracteres, se reconocen los `#` y se convierten en títulos o subtítulos. 

2. Es necesario agregar saltos de línea `\n` manualmente al `cat`. `cat` es muy elemental y no los agrega por sí mismo. Yo uso `paste` en lugar de `sprintf` porque a este último lo entiendo poco. En principio no debería ser un problema, pero quién sabe. 

3. Al armar la lista con `list()` y teniendo ya una lista creas un nivel más de anidado y creo que es por eso que los gráficos se imprimían dos veces. Simplifiqué la manera en que se crea la lista de modo que sea una lista nombrada de objetos `gg`. 

El primer bloque de código queda igual. El segundo quedaría así: 

    ```{r results = 'asis'}
    test1$plots %>%                 #Toma la lista de gráficos "suelta" y no le creo una lista contenedora
      setNames(test1$Species) %>%   #Una lista nombrada es más simple que dos listas
      iwalk(function(.x, .y) {      #Itero sobre lista y nombres
        cat(paste("\n#", .y,"\n"))  #Los \n manuales
        print(.x)                   #De acá sale el gráfico
        cat("\n")                   #Este no sé exactamente por qué hace falta, pero hace falta
      })
    ```

Una solución alternativa usando bucles, para quién prefiere mantener los índices a mano: 

```
for (i in 1:3) {
  cat(paste("#", test1[[1]][i]),"\n")  
  print(test1[[3]][i])
  cat("\n")
  }
```