全 文 ：第 10卷 第 3期
2 0 0 2年 9 月
中 国 生 态 农 业 学 报
Chinese Journal of Eco—Agriculture
VO1．10 NO．3
Sept．， 2002
生物多样性与生态农业
冯耀 宗
(中 国科 学院 西 双版 纳 热带 植 物园 昆 明 650223)
摘 要 根据 数 十年 在云 南 所做 的 试验 以及 目前 国 际研 究动 态 ，阐述 了生 物 多样 性 与 生 态 农业 之 间的 关 系 ，生 物 多
样 性与 农 业生 态 系统 的诸 多功 能 如 生 力 、稳定 性 及病 虫 害发 生 等有 密切 的关 系 ，故 生 物 多样 性对 生 态农 业及 农业
可 持续 发 展具 有 极其 重要 的 意义 。
关键 词 生物 多样 性 生态 农业 可持 续发 展
Biodiversity and eco—agriculture．FENG，Yao—Zong(Xishuangbanna Tropical Botanical Garden，Chinese Academy of Scienc．
es，Kunming 650223)，(JEA，2002，l0(3)：5～7
Abstract Based on the experim ents conducted in Yunnan in the last several decades and some other studies in the world，
this article deals with the relationship between biodiversity and eco-agriculture．It is shown that the biodiversity has signifi—
candy revealed many functions，such as productivity，stability and pest occurrence，etc of the ecosystems in agriculture．
Therefore，the biodiversity is of apparent significance in eco-agiculture and sustainable development of agriculture．
Key words Biodiversity，Eco—agriculture，Sustainable development
生 物多样性是 生态学研究 的核 心 问题之一 ，也是 生态农业研究 的核心 问题 之一 。随着农 业历史 的发展 ，
生物 多样性愈 来愈受到 明显 的破 坏 ，遗 传多样性 、物种 多样性 、生 态系统 多样性 、景观多样性 均随着农业结构
的简单化 、单一 化而受到严 重的破坏 ，使农业生产 的高 效性 、稳 定性及农 业 可持续 发 展受 到严 重危 害。生物
多样性 是生物存 在的形式 ，在农业生产 中失去生 物多样性 ，也 就失 去农业 本身 存在 的 条件 ，加之农 业 生产所
占据 的地球 陆地 面积 已超过 50％ ，研究生 物多样性与生 态农业建设 对人 类 自己以至 地球 的前途有 着至关
重要 的意义 。
1 人类农业发展史与生物 多样 性的丧失
热 带是生物 多样 性最丰富 的地区 ，热 带农业 发展 大致 可分 为 4个 阶段 ，一是 森林 农业 ，当地农 民除 在森
林中采集各种植 物及动物 以满 足 日常生 活外 并开始 对森林进 行经 营 以取 得更 多 的食 品 、燃 料 、药物 、纤 维 和
木材 等 ，开始改变着 森林植 物 和动 物的种类及其 丰富度 。许 多证 据表 明 ，现在被 认为的原始林 地早在数百年
前就 已被人类 干扰和改变过 了’ 。美 洲 的玛雅文 明极大地改 变 了迄今还被 认为是原始 森林 的中美洲 的热带
森林 ，当地 人种植或保存 某些有用 的树 种 ，砍除一些被 认为是无用 的树种并 对下 层林 木进 行 干扰 ，逐渐使
原始森林变为 人工与天然混杂 的系统 ，如在西双 版纳热带 森林 中当地少 数 民族 (傣族 、基洛族 )清除 了森林下
层的草本 和部 分灌木 ，种植药用植 物砂 仁 (Amomum aurantiacum)，使 生物多样性 明显减少 ，在 中美洲 、南美
洲 、加 勒 比群岛和 东南 亚等地 区类 似情 况也很 常见。这种 干扰对生物 多样性丰富程 度的影响 尚不 严重 ，许 多
物种仍保存在该类系统中。据统计墨西哥东北部玛雅的农业森林中包含有 300多种植物 ，其中 33种用作建
材 ，81种用 于采集果实或其 他 可食 用器 官 ，200多种则 用 于 医药 。二 是 火农 业 ，即 以火作 为 主要 耕 作手
段 ，以牺牲生物多 样性 为代价 ，在森林 中砍除一切 大大小小植物 ，太 阳晒干后一把 火烧 毁 ，所 有植物连 同种 子
及昆虫 、真菌等微生 物均 被烧死 。不必进行病 虫害 防治及除 草等工 作 。 由于 火农业 种植 技术 简单 有效 ，在 我
国距今 l万年前就 已经 存在‘ 。我 国两汉 时期长江 中下游 及华南 地 区已逐 步形 成丘 陵旱地 刀耕 火种 ，亚 洲
太平 洋地 区约 3000万人 口 、7500万 hm 土地至今仍 在进行 刀耕 火种 活 动 。火农 业 对生 物多 样性 的毁灭 非
常明显 ．但在森林 资源丰富 、人 口稀少 的地 区 1块 土地耕种 2～3年后 丢荒 ，停 留 20年 以上再进行 种植 ，由于
刀耕火种地 周 围大面 积森林 中种子传 播及动物 活动等 ，可缓解 生物 多样性 的减少 ，如在爪 哇 岛对 Kebum—ta—
l n 刀耕火种系统 的调查发现 ，在该 系统 中仍有 112种植 物存在 ” 。三 是水 农业 ，该 农业 以水 稻为 主 ，我 国
7000年前 磁 山裴 里 岗农 业 文 化 就 发 现 有 稻 谷 存 在 ，隋 唐 时 期 平 原 地 区 基 本 实 现 了水 稻 的 广 泛 种植 ，
收 稿 H期 ：2OOl一11—07 改回 日期 ：2001一l2一l2
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6 中 国 生 态 农 业 学 报 第 l0卷
水农业中的水在周围生物多样性较好条件下是种植水稻的重要保障，且通过水 的灌溉解决了水分供应和施
肥 、除草 、病 虫害防治 等一系列 主要 栽培技术措 施 。水农业 仍 为单一 种植方 式 ，同样 排 除 了生物 多样性 结构
的复合系统 ，但在 民间种植的水稻品种(遗传多样性)多达数百个，从而 大大降低了病虫害的损失：13,19，据
Heckman在泰 国东北部 稻 田中调查 研究 发现 ，在 1块传 统 水稻 田中有 多达 590个 物种 ，其 中包括 166种 藻
类 、83种纤毛虫 、146种 节肢动物 、18种鱼 和 10种 两栖爬行动 物 ，说 明传统 栽培水 稻 田的生物 多样性 仍较
高 ，这是水农业 延续千年不 衰 的重要 保证 。四是化学 农业 ，对 生物 多样性威 胁最 大 、危 害最 严重 的是化 学农
业 ，20世纪 80年代初 云南西南部普遍 推广化肥 及化学除草上 山 ，采用 五氯 酚钠 除草 ，致使水 中游 鱼 、天上 飞
鸟及地上菌类均不见或少见，化学农业对环境及食物的污染、对生态平衡及生物多样性的破坏非常严重 ，这
一 状况若 得不到有效 改变 ，一个 以生 物多样性为基 础的活地球将 因人类不 合理 的行为 而逐渐衰亡 。
2 生物 多样性与人工生态 系统
2．1 生物多样性与人工生态系统生产力
高而 稳定 的生 产力是农业生 态系统 追求 的主要 目标 ，有 关生 物多 样性与 系统 生产 力之 间关 系 的研 究是
国际学 术界长期 以来研讨争论 的焦点 “’”’ ，大量争论 包括 自然 生态 系统 及人工 生态 系统 。所有 研究结
果都证 明 ，人工生态 系统 中生物 多样性 在一定 范围 内与 系统 生产力呈正 相关 。笔者 40多年 来对热带经济作
物组成 的多层 多种 人工群落观测 研究结果 发现 ，多 样性 的人工 生态 系统生 产力 (包 括经济 生 产力 )均 高于单
一 作 物系统 的生 产力 ，其 主要原 因是 前者 在空 间及 时 间上充 分利 用 了太 阳辐射 能 量 。Trenbath B．R．对
344个草本植物混作与单作 比较研究后得出混作 比单作增产的结论0 ，若混作中有豆科作物种类 ，则其生产
力提 高更 明显 。Zhu Youyong采用遗传 多样性 的不 同品种 水稻 进行 间作时 使产 量提 高 89％ 。Hector A．
等 在欧洲 8个 田问试验点 利用 人工组 合不同物种 多样性草地群 落模拟 了植 物多样性丧 失对 群落原始生 产力
的影 响 ，不 同地理分 布试 点结果 虽有 差异 ，但整体而 言随着 群落 中物种 的丧 失 ，其 地 上部分 平均 生产 力呈对
数线性 关 系下 降 ，并认 为物种丰 富度 、地 理位置及物种 组成 是影 响群落 生产 力 的决 定 因子 ，其对 生产 力 的影
响分别 约 占总 生 物 量 的 18％、28％ 和 39％ ，物 种 丰 富 度 与 物 种 组 成 均 与 生 物 多 样 性 有 关 ，二 者 影 响 达
57％。 。Tilman D．和 Downing J．A．通过对 147个草地 生 态系统 研究 认 为 ，生 态系 统生 产力 随植 物 多样 性
的增 加而上 升 ” 。大量研 究表 明 ，生物多样性 明显影 响着 人工生态 系统 生产力 。
2．2 生物多样性与人工生态系统稳定性
系统稳 定性 是可持续 农业 的基 础 ，笔 者 40多年对热带植 物多层多种 人工群 落研究 结果 表 明 ，40年来 生
物多样性的人工群落产量(如巴西橡胶)一直十分稳定 ，35年生产期 以上群落中的巴西橡胶不仅继续投产 ，
产量保持在 很高水平 ，且其抗 寒力 明显 提高。生物多样 性群 落结构 中鸟类 、土壤 动物 、土 壤微 生物 均 明显增
加 ，小气候状况 得到改善 1 ，充 分证 明生物 多样性与 系统稳 定性有 明显关系 。Natarajan M．和 Wiley R．W ．
用 水分胁 迫方法研究 干旱对高粱 与花生 、谷子 和花 生及高粱与谷子 间作 的产量 影响结果 表明 ，随水分 胁迫 的
加剧 ，问作 或单 作 总生 物量 及产 量均 会降低 ，而这些 间作方式 在 297～584mm 5种 供水 水平 下均 比单作 增
产 ，间作与单作 间生产力 的相对 差异 随水分 协迫 的加 剧而 变大“ ，这显 示 了增 加物 种 多样性 能缓 冲环 境变
化对 系统 的压力 ，证 明生物 多样性 的农 业结构 系统稳 定性较高 。
3 生物 多样性与农 业病 虫害
大 量使用农药 防治农业病虫 害与生 态农 业背道而 驰 ，在天 然生态 系统 中(如热带 雨林 )多种 生物之 间形
成了相互制约和依存关系，使各种生物种群量维持在一定数量水平(生态量水平)，不致产生某种害虫的大发
生 。笔 者多年在 巴西橡胶 及云南 大 叶茶 多层 多种人工 群落结构 中研 究 了一种世 界性 重要害虫—— 茶小绿 叶
蝉(Empoa ca[1aVCSC )，在 传统 单一种植 茶 园 中该 害虫是 茶 叶害 虫 中的主 要 防治对 象 ，而在 橡胶 茶 叶 的生
物多样 性人工群 落 中由于天敌蜘蛛 的大量产 生 ，40年 来未 进行 任何 农药 防治 ，而 茶小 绿 叶蝉种 群数 量一 直
保持 在经济 防治指标 内 ，且人工 生态群落生 长的时间愈长 ，茶小绿 叶蝉 的高 峰期愈不 明显 ，显示 了茶 叶一茶 小
绿 叶蝉一蜘蛛 的关 系愈益稳定 ，防 治虫 害效 果更 明显 。哥伦 比亚 对 间作 及 单作 菜豆 (Phaseolus ulgaris)研 究
比较发现 ，不施用 杀虫剂下 间作 比单作 叶蝉 (EH．Ipoasea kraemeri)密度低 。对单作和 间作 条件下 昆虫 种群
密度的许 多研 究证 明 ，随着 系统 中物种丰 富度的提高 ，草食动物数 量及食草 速率均会 明显 降低 。近年来 生
物多样性 与农 业病虫害之 间关 系(遗传 多样性 。， ]、物 种多 样性 、景观 多样 性。 等的 研究 结果 均证 明生
物多样性 结构 的农 业生态 系统病虫 害 的发 生少 于单一 种植 结 构。水 稻 多样性 品种 大面 积 间种 试 验结 果表
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第 3期 冯耀 宗 ：生物 多样 性 与生 态农 业 7
明 ，抗病 与易感 病 (稻瘟病 )品种间作 可使 水稻总产 量提 高 89％ ，稻瘟病危 害 比单种栽培 减少 94％，农 民 已不
再 施用 叶面杀真 菌剂 来防止稻 瘟病 t3i。Wolfe M S研 究认 为 可采用 遗传 多样 性混 种方 法 进行 其他 作物 的
病 害防治 ，如小 麦品种混 种可同时 防治 3种 以上 的病 害 ，谷类 和豆科 作物 混种可 有效 防治 病虫 和杂 草危 害 ，
从而获得 高产 ，该 方式成本低 ，无需求 助 于风 险未定 的遗传 工程’ 。肯尼 亚将 玉 米与能产 蜜 的禾本 科 植物
(Melinis mi71utiJlora)进行间种 ，以防 治严重 危 害玉米 和高 粱 的茎秆 钻心 虫 (Cotesi“sesaini口1)，由于该植 物
能分泌 1种排斥雌性钻 心虫产 卵的化学物 质(包括 罗勒 烯异构体 ，J3丁子香稀 ，a一萜 品油烯 等成 分 )，使钻 心虫
危害率 由单作 的 39．2％降 至间作 的 4．6％ ’。Thies C．等 从景 观多样性 的高 度研究 了生物 多样性 与虫 害
的关 系 ，在德 国油 菜种植 区调 查发现 ，不 同景 观下油菜花 粉 甲虫被寄 生 的程度不 一 ，种植 面积 较大 和年代 久
远的休闲地减轻花粉 甲虫的效果很好，与连片油菜地景观相比，结构复杂的陆地景观中油菜花粉甲虫被寄生
率很高 ，作物 受虫害程 度较低 。
4 生态农业是农 业可持续发展有效途径
生 态农 业是 以生态 学理论 为基 础 ，以生态农业技 术为 主要手 段 ，以处理 好生 物之 间 、生物 与环境 之 间的
关系为 中心 ，达 到经济 、生态及社会 三大效益统 一的农 业生产 及经 营活 动。传统农 业 生产 主要 是将水 、火 及
化学等作 为农业栽培技 术手段 ，以栽培对 象为 中心 ，以排 除异 己 的方 法 ，忽视甚 至有 意识 地消 灭其他 生物 的
生存 ，达到维持单 一种植 系统 生产力 的 目的 。而生 态农 业彻底 改变了农业生 产与生物多样性 的对 立局 面 ，通
过 以生物 多样性 为基 础的农业生产 结构 ，即遗传多 样性 、物 种多样性或 生态系统多样性 直至生态景 观多样 性
等 ，均使农业生 态系统 的主要 功能 如系统 生产力 、系统稳定性 等趋 于 良性循 环 。我 国传统农 业生产创造 了丰
富 的生物 多样性结构—— 间作 、轮作 、套作 、混作 、混交林 、农户庭 园及其他人工 群落结构模式 ，为发展生态农
业提供 了宝贵经验 ，因此 生态 农业 是保 护生物多样性 ，促 进农 业可持续 发展的有效途 径。
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参 考 文 献
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