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    “多樣化”助推農業可持續發展(圖)
    農業網   時間:2019/11/12 10:03:00  來源:中國科學報  閱讀數:395

    蜜蜂正在傳粉授粉

      不要小看某些昆蟲、雜草,它們多樣性越豐富,農民收獲的玉米、油菜和咖啡可能就越多。

      近日,由德國維爾茨堡大學和意大利優若克研究中心牽頭、國際食物政策研究所等單位參與的百余名專家組成的的國際研究小組證實了生物多樣性對農業發展的益處,即生物多樣性豐富的農田能更好地抵御害蟲、促進授粉、提高產量。相關成果日前發表于《科學進展》。

      “在未來的環境條件下,維持諸如野生授粉者和天敵等有益生物的生物多樣性,對于確保提供生態系統服務和保持高產、穩產至關重要。因為保護生物多樣性將賦予農業生態系統更大的恢復力和耐沖擊力。”優若克研究中心生物學家、該論文*作者馬特奧·丹尼斯告訴《中國科學報》。

      豐富物種促生產。

      大自然是一位杰出且“免費”的農業生態系統服務提供者。

      例如,野生蜜蜂為果樹和其他作物授粉,食肉瓢蟲吃掉損害甚至摧毀作物的害蟲。某些生物為農業提供重要的生態系統服務,而在很大程度上,作物*終的產量也取決于這些生態系統服務。

      事實上,過去諸多研究均已證實,生物多樣性在生態系統功能中發揮著重要作用。不過,生態系統服務功能對生物多樣性的依賴性仍在爭論之中。

      早期相關的綜合研究顯示出了不一致的結論,有研究認為群落中少數優勢物種可能提供了大部分生態系統服務;還有研究認為,豐富度高的群落存在互補物種,它們共同維持生態系統服務功能。

      是少數的優勢物種還是許多互補物種提供了主要的生態系統服務,目前尚不清楚。比如在農業生態系統服務中,目前尚不清楚的是,少數優勢物種是否足以維持作物授粉和害蟲防治服務。

      “根據物種互補性、群落豐度和優勢種作用的相對重要性,生物多樣性和生態系統服務功能之間可能存在不同的關系。” 論文作者之一、國際食物政策研究所環境與生產技術部高級研究員張巍解釋,物種豐富度、群落豐度和優勢種的重要性受兩個因素影響,一是群落豐度隨物種多樣性的變化程度,二是群落的有效性和專業化程度之間的差異。

      “過去對這三方面的研究通常是在孤立、小規模實驗環境中進行,缺乏它們在真實生態系統中的相對重要性的綜合研究,也缺乏真實環境中由于人類活動而導致生物多樣性變化的證據,尤其是對農業生態系統服務影響的證據。”張巍說。

      從現實來看,世界糧農組織指出,自20世紀90年代以來,主要作物的產量增長趨于平緩。全球玉米、稻米和小麥產量的平均增長率總體上僅略高于1%。這意味著,高投入、集約化的生產模式即將達到其增加作物產量的極限。因此,有必要考慮采取其他生態環境友好型的途徑來維持未來作物生產的穩定和可持續性。

      “我們迫切需要更好地了解農業生態系統中由生物多樣性驅動的生態系統服務及其對作物生產的連鎖影響,以預測未來生態系統服務的供應,并尋求可持續管理戰略。”張巍說。

      “簡單”農田要“復雜”。

      研究人員編制了一個廣泛的數據庫,其中包括89項研究,這些研究在全世界1475個采樣點測量了傳粉者、害蟲天敵和相關生態系統服務的豐富度和豐度。

      這些采樣點涵蓋了北美大平原的玉米田、瑞典南部的油菜田、印度的咖啡種植園、南非的芒果種植園和阿爾卑斯山的谷類農場。

      研究人員借助一個綜合模型,分析了兩種生態系統服務:一種是由野生昆蟲提供的授粉服務;另一種是生物害蟲防治服務,即環境以蟲治蟲的能力。這兩種生態系統服務對作物生產至關重要,也是近幾十年來的研究重點。

      研究表明,“有益”昆蟲種類越多的農田,就越能免受害蟲的侵害,促進授粉,提高產量。

      除此之外,研究還發現,農業景觀的簡化導致物種多樣性減少,從而間接影響生態系統服務。比如,在農業景觀簡化對農田授粉造成的負面影響中,有三分之一是由單一栽培制引起的。在種植大型單一栽培物種的農田里,“有益”昆蟲的多樣性和豐富度大大降低,對作物產量產生不利影響。

      在害蟲控制方面,農業景觀簡化的影響更大。“農業景觀簡化造成的全部后果中,有一半與天敵多樣性的喪失有關。”馬特奧·丹尼斯說,“遺憾的是,目前我們還無法解釋為什么這種影響更大,還需要進一步的研究。”

      張巍認為,生物多樣性突出強調了廣泛地支持農業生產的生態系統服務,比如害蟲調控、授粉和土壤肥力等,這很重要。“沒有豐富的物種來促進這些生態系統服務,農民將不得不依賴更多的化學農藥和化肥的投入,而這些化學品污染環境,增加生產成本,損害人類健康,增加溫室氣體排放等,同時破壞生態功能,從而形成一個惡性循環。”

      建立多樣化的農業管理系統。

      世界糧農組織發布的數據顯示,蜜蜂、鳥類和蝙蝠等傳粉媒介影響著35%的世界作物產量,可以增加全球87種糧食作物的產量。

      研究人員建議保護那些通過生物多樣性來維持健康運轉的自然環境,并盡可能使農作物和農業景觀多樣。

      馬特奧·丹尼斯指出,農業景觀多樣化可能是保護生物多樣性和提高生物防治效果的關鍵,多樣化可以簡單到在田野邊緣增加野花帶、樹木或樹籬,為這些有益物種建立一個類似原始生境的地方,這將是朝著更可持續的農業邁出的重要一步,目的是協調生物多樣性保護和糧食生產。

      他同時也提到,當前面臨的挑戰是如何讓農民更加信服生物多樣性的重要性,如何實施一套有利于人與自然和諧的景觀管理系統。

      馬特奧·丹尼斯表示,未來需要解決在農田周圍增加生物多樣性的成本問題,這些管理方案的潛在成本包括建立和維護野花帶的直接費用,以及因保持生物多樣性而占用土地,導致作物產量損失的機會成本。“理想條件下,這應該在一個整體方案中體現,以考慮成本和收益的環境依賴性。”

      “在未來持續的全球變化,以及極端氣候事件更加頻繁的背景下,農田生物多樣性在確保抵御環境失調方面具有更重要的價值。”來自維爾茨堡大學動物生態學和熱帶生物學學院的動物生態學家、該研究項目的發起人英格芙·斯蒂芬—德溫特強調,該研究為可持續農業新途徑的潛在好處提供了強有力的實證支持,這些新途徑旨在協調生物多樣性保護和食物生產,以滿足不斷增長的人口需求。

      國際環境與發展研究所迪利斯·羅博士在《柳葉刀—星球健康》上發表評論文章指出,生物多樣性喪失不僅僅是一個環境危機問題,更是關乎國際發展和扶貧的問題。

      在張巍看來,為實現全球范圍內農業可持續、食物安全及發展,相關研究機構的經濟學家們必須關注生物多樣性問題,并積極參與跨學科研究。“隨著了解的深入,越來越多的證據證明,需要更多的投資來保護生物多樣性,我們必須實施可持續管理戰略和土地利用政策。”

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