全 文 ：我国主要类型农业地区农田生态系统
多样性的研究*
许健民* *　闻大中* * *　罗良国　罗启仕
(中国科学院沈阳应用生态研究所,沈阳 110015)
【摘要】　通过对我国 5个典型农业类型区农田生态系统多样性现状的调查,建立了农田
生态系统多样性数据库, 在分析了各典型调查地区的土地利用、作物接续、作物搭配、系统
类型单元等多样性特征的基础上, 计算出各农田生态系统多样性指标 . 结果表明, 我国主
要类型农业地区的最大丰富度相差不大且普遍偏低;各地区间平均丰富度( Ta)差异明显,
且总体上丘陵地区高于平原, 平原地区自南向北递减;各地区间的均匀度( E)和优势度
( D)无明显差异, 丘陵地区的 E 相对高于平原地区,而 D 与 E 相反. 据此提出了建设多样
化的农田生态系统结构、改进当前农田生态系统多样性的建议.
关键词　农业生物多样性　农业生态系统　农田生态系统多样性
Fa rmecosystem diver sity in typical agr icultur al r egions of China. Xu Jianming, Wen
Dazhong, Luo Liangguo and Luo Qishi( I nstitute of Applied Ecology, Academia S inica ,
Shenyang 110015) . -Chin. J .Appl. E col. , 1997, 8( 1) : 37～42.
Through detailed investigat ion of farmecosystem diver sity in five typical agr icult ur al r e-
gions of China , the database of farmecosystem diver sity is established. After analysing
the char act erist ics of land use, crop sequence, crop ar rangement and dist ribution of sys-
tem′s units in these r egions, the index of each region′s farmecosystem diversity is calcu-
la ted. The results show that the maximum r ichness of t hese farmecosystems is quite low
and their difference is not significant ; the differ ence among the average richness (T a) of
each region is obvious, and in general, t he T a is higher in hilly ar eas t han in plain ar eas,
but t hat in plain ar eas has a tr end to decline from south to nort h. Little difference of enen-
ness ( E) and dominance ( D) can be found among these farmecosystems, but E is higher
in hilly areas t han in plain areas, and D is adverse t o E. In accordance with the cur rent
situation, some suggestions for constructing diver sified farmecosystem structur e and for
improving farmecosystem diversity ar e given.
Key words　Agricultural biodiver sity, Farmecosyst ems, Farmecosyst em diver sity.
　　* 国家自然科学基金资助项目( 39370133) .
* * 现工作单位:中国农业科学院,北京 100039.
* * * 该文的联系者.
1996年 7月 15收稿, 10月 15日接受.
1　引　　言
对于农业而言,能否有效地利用多种
多样的物种和基因资源以及多样性的农业
生态系统是农业能否持续发展的关
键[ 1, 2, 4] . 然而长期以来, 在农业生物多样
性的研究过程中, 人们往往只重视农业遗
传多样性和物种多样性的研究, 而对于农
业生态系统多样性问题的研究则涉及甚
少[ 3] .本研究工作拟通过对我国几个具有
典型代表性的主要类型农业地区的农田生
态系统多样性现状的调查, 了解目前我国
农田生态系统多样性的基本情况和特征,
分析形成这种现状的原因和影响我国农田
生态系统多样性的限制性因子,提出进一
应 用 生 态 学 报　1997年 2月　第 8卷　第 1期　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
CHINESE JOURNAL OF APPLIED ECOLOGY, Feb. 1997, 8( 1)∶37～42
步改进农田生态系统多样性的建议, 促进
农业的持续发展.
2　研究地区的选定与研究方法
2. 1　研究地区的选定
选择研究地区时, 考虑了 3 个基本因素, 即
代表性:所选择的农业类型区的自然、社会、经济
基本情况在全国有较好的代表性, 能反映出全国
农田生态系统多样性现状;典型性:选定地区是
各农业类型区中的典型地区;可操作性:所选择
的调查点应便于调研工作的进行和信息资料的
收集. 据此, 选定了松嫩平原海伦地区, 下辽河平
原沈阳地区, 黄土丘陵安塞地区, 华北平原衡水
地区和南方红壤丘陵常德地区作为典型调查地
区. 由于人力所限, 每区仅选择 3 个典型调查村
落作为本研究的实际调查对象.
2. 2　研究方法
2. 2. 1 现场调查　对选定的典型调查村所包含的
所有农田生态系统进行全面的现场调查,关键是
要对地块单元(特定农户独立经营或某种形式联
户较稳定地合作经营的连片的某类型的农田地
块)逐一进行详细调查,包括记载其面积、生境特
征、轮作特征及作物搭配形式等项目, 并以此为
依据, 按农田生态系统类型的划分方法[3] , 确定调
查点的农业生态系统类型.
2. 2. 2 数据整理　采用 Foxbase 软件对现场调查
材料建立数据库, 即各农业地区农田生态系统多
样性基本情况数据库, 然后编程并对其进行处
理, 计算各农业区农田生态系统多样性特征值.
1)丰富度 T :最大丰富度 Tmax 指某一特定农业
类型区域内最多可能包含的农业生态系统类型
数, 可将各抽样调查点所包含的农田生态系统类
型总数近似地作为该地区农业类型区内的最大
丰富度. 平均丰富度 T a 指调查区内单位面积农
田包含的农田生态系统类型数.
Ta = TS ( 1)
式中 T 为调查区内最大丰富度, S 为调查区内所
有各类型农田生态系统面积总和. 2)均匀度 E:通
常以相对均匀度 E ( % )表示: E= (H /Hmax)×
100% .式中H为多样性指数, Hmax为最大多样性
指数. 可按Shannon-Weaver公式求得H 和H max:
H = - ∑T
i= 1
P i õ log2T P i;H max = log2P i ( 2)
式中 T 为调查区内丰富度 (即农田生态系统类
型总数) , P i 为第 i 类农田生态系统类型占调查
区总面积之比. E 最大值为 1,表示该区域所有类
型农田生态系统面积都一样大小,呈最均匀分布.
优势度(D)
H = log2T + ∑T
i= 1
P i õ log2P i ( 3)
　　或相对优势度 RD= 100% - E .
3　结果与讨论
3. 1　松嫩平原海伦地区的农田生态系统
选择位于黑龙江省中部地区的海伦市
前进乡的前进村、民主村和胜利村作为该
地区的典型调查点.调查结果见表 1.
表 1　海伦地区农田生态系统类型
Table 1 Farmecosystem types in Hailun r egion
Ⅰ Ⅱ Ⅲ　 Ⅳ Ⅴ
1 A 大豆-马铃薯、向日葵 间作 31. 67
2 大豆-甜菜-小麦 单作 397. 67
3 大豆-玉米-小麦 单作 537. 00
4 大豆-大豆-甜菜 单作 41. 00
5 各种时令蔬菜轮作 彼此间作 34. 60
6 瓜果-大豆-玉米 单作 10. 00
7 马铃薯-马铃薯 单作 28. 33
8 西瓜-西瓜 单作 5. 00
9 西瓜-西瓜 间作蔬菜 1. 33
10 向日葵-向日葵 单作 3. 00
11 小麦-马铃薯 单作 14. 00
12 小麦-马铃薯、向日葵 间作 40. 00
13 小麦-西瓜 间作蔬菜 1. 67
14 亚麻-高粱 单作 45. 00
15 亚麻-谷子 单作 26. 00
16 烟草-烟草 单作 65. 33
17 玉米-亚麻-大豆 单作 878. 33
18 玉米-苜蓿 单作 36. 67
19 苜蓿-苜蓿 单作 34. 00
20 B 水稻-水稻 单作 8. 00
Ⅰ.系统类型编号 System type No. ,Ⅱ.土地类型 Land
type,Ⅲ. 作物接续 Crop fol lowing, Ⅳ.作物搭配 Crop
allocation ,Ⅴ.面积 Area( hm 2) .下同 T he same b elow.
A.旱地 Dry land ,B.水田 Paddy field.
　　该调查点共调查 51个地块单元,平均
每个单元面积为43. 90 hm2. 如果将66. 67
hm2 以上单元定为大型单元, 13. 33～
38 应　用　生　态　学　报　　　　　　　　　　　　　　8卷
66. 67 hm2 的单元定为中型单元, 13. 33
hm2 以下的定为小型单元, 则大型单元均
为小麦、玉米、大豆等主要粮豆作物彼此轮
作或与亚麻轮作形成的类型;中型单元包
括各种作物类型及模式;小型单元主要为
水稻、谷子、高粱、烟草、西瓜、向日葵和蔬
菜等非主要作物所形成的类型. 本地区类
型单元以大型单元为主,大型单元和面积
较大的中型单元则多分布在离村落较远的
地方, 而小型单元和面积较小的中型单元
多集中在居民点周围.
3. 2　下辽河平原沈阳地区农田生态系统
选择辽宁省中部地区的沈阳市苏家屯
区十里河镇的十里河村、三洪村和新庄村
作为本区典型调查点. 调查结果见表 2.
表 2　沈阳地区农田生态系统类型
Tab le 2 Farmecosystem types in Shenyang region
Ⅰ Ⅱ Ⅲ　　 　　Ⅳ Ⅴ
1 A 各种时令蔬菜轮作 彼此间作 2. 00
2 B 大豆-玉米 单作 36. 00
3 各种时令蔬菜轮作 彼此间作 24. 67
4 果树林(苹果和梨) 套种 6. 66 hm2 8. 00
大豆
5 果树林(苹果和梨) 套种 2 hm2 3. 33
红薯
6 抛荒地 2. 00
7 玉米-玉米 单作 170. 00
8 玉米-玉米、大豆 间作 31. 67
9 玉米-玉米、蔬菜 混作 5. 33
10 征作它用 18. 40
11 C 水稻-大豆 单作 14. 67
12 水稻-小麦-大葱 单作 2. 00
13 水稻-玉米 单作 7. 33
14 水稻-玉米-玉米、大豆 间作 14. 67
15 D 玉米-大豆-水稻 单作 3. 33
16 E 水稻-水稻 单作 258. 33
17 F 2. 67
A.大棚温室 Greenhou se,B.旱地 Dry lan d, C.水旱轮作
Rotat ion plough land , D.水旱 Paddy and dr y field ,E .水
田 Paddy field, F.鱼塘 Fish pond.
　　该调查点共调查 43个地块单元,平均
每单元面积为 14. 01 hm2. 如果将33. 33
hm2以上单元定为大型单元, 6. 77～33. 33
hm2的定为中型单元, 6. 77 hm2以下的定
为小型单元, 则大型单元只有 3个,均为玉
米与水稻的连作类型; 中型单元包括各种
作物类型及模式, 是该地区的主要类型单
元;小型单元类型也较多,包括大部分间、
套、混作类型. 一般小型单元多集中在居民
点周围,而大型单元和中型单元则多分布
在离村落较远的地方.
3. 3　华北平原衡水地区的农田生态系统
选择位于河北省衡水市彭杜乡的赵杜
村、彭杜村和衡水市景县十王殿乡的周西
彦村作为典型调查点.调查结果见表 3.
表 3　衡水地区农田生态系统类型
Table 3 Farmecosystem types in Hengsh ui region
Ⅰ Ⅱ Ⅲ　　 Ⅳ 　Ⅴ
1 A 各种时令蔬菜年间轮作 彼此间、 3. 47
2 西瓜-棉花-西瓜-棉花 棉花套种 2. 00
3 B 大白菜-大白菜 单作 1. 40
4 大豆-花生-甘薯 单作 10. 60
5 大豆-棉花 单作 0. 33
6 大豆-小麦 单作 2. 67
7 大豆-甘薯-大豆-甘薯 均为单作 0. 13
8 大豆-小麦-大豆-小麦 均为单作 14. 07
9 花生-花生 单作 1. 40
10 花生-甘薯-花生-大豆 均为单作 10. 60
11 棉花-甘薯 均为单作 0. 07
12 棉花-棉花 单作 101. 60
13 棉花-小麦 小麦套种 0. 33
14 抛荒 41. 27
15 抛荒-甘薯 单作 0. 33
16 小麦-小麦 单作 96. 33
17 小麦-玉米-棉花 均为单作 0. 27
18 小麦-玉米-棉花 棉花间作 1. 33
19 小麦-玉米-小麦-玉米 均为单作 17. 93
20 油料(花生.芝麻) -甘薯 油料混作, 3. 67
甘薯单作
21 油料(花生.芝麻) -油料 彼此混作 1. 67
22 C 大豆-小麦-大豆-小麦 均为单作 28. 00
23 各种时令蔬菜年间轮作 彼此间作 4. 00
24 棉花-花生 均为单作 0. 07
25 棉花-棉花 单作 7. 73
26 苹果林 间种棉花 0. 93
27 小麦-玉米-小麦-玉米 均为单作 91. 60
A.大棚温室 Greenhouse, B.旱地 Dry land, C.水浇地
Irr igated land.
　　该调查点共调查 66个地块单元, 平
均每单元面积为 6. 72 hm2. 如果将 6. 67
hm2以上单元定为大型单元, 0. 67～6. 67
hm2的定为中型单元, 0. 67 hm2 以下的定
为小型单元, 则大型单元均为棉花、玉米、
大豆等主要粮豆作物连作或彼此轮作的稳
定类型,还包括一些抛荒地,本地区以大型
单元为主;中型单元包括各种作物接续及
搭配模式;小型单元主要为非稳定类型,
391 期　　　　　　许健民等:我国主要类型农业地区农田生态系统多样性的研究　　　　
且分布均匀程度不高.一般小型单元多分
布在村落和河流附近,而大中型单元多分
布在离村落较远的地方,且往往大块连片.
3. 4　黄土丘陵延安地区的农田生态系统
选择位于陕北黄土丘陵区的安塞县的
素崾先村、瓦树塌村、马家沟村作为典型
调查点.调查结果见表 4.
表 4　延安地区农田生态系统类型
Tab le 4 Farmecosystem types in Yan an r egion
Ⅰ Ⅱ Ⅲ　　 Ⅳ Ⅴ
1 A 大豆-大豆 单作 19. 00
2 大豆-大豆 间种蔬菜 5. 00
3 各种时令蔬菜年间轮作 间作 0. 53
4 谷子-谷子 单作 31. 47
5 谷子-谷子 间作蔬菜 1. 67
6 核桃林 单作 4. 80
7 核桃林 间作蔬菜 1. 20
8 马铃薯-马铃薯 单作 0. 93
9 糜子-糜子 单作 18. 60
10 苹果林 单作 6. 33
11 苹果林 间作蔬菜 0. 53
12 山楂林 单作 3. 00
13 山楂林 间作蔬菜 1. 67
14 烟草-烟草 单作 3. 33
15 玉米-玉米 单作 35. 00
16 玉米-玉米 间作白菜 3. 67
17 玉米-玉米 间作豆角 3. 00
18 枣树林 单作 0. 40
19 荞麦-荞麦 单作 30. 80
20 B 各种时令蔬菜年间轮作 彼此间作 0. 53
A.旱地 Dry land, B. 蔬菜大棚 Vegetable shed.
　　该调查点共调查 36个地块单元,平均
每单元面积为 4. 76 hm2 .如果将 6. 67 hm2
以上单元定为大型单元, 3. 33～6. 67 hm2
定为中型单元, 3. 33 hm2以下定为小型单
元,则大型单元均为粮豆作物的连作和单
作;中型单元既有粮豆作物的连作和单作
也有间作,还包括苹果林和烟草;小型单元
包括各种类型.本地区小型单元类型较多,
且多分布在“川地”和“塌地”上, 而大、中型
单元则多分布在“塌地”和“山地”上.
3. 5　南方红壤丘陵常德地区的农田生态
系统
选择位于湖南省北部常德市斗姆湖镇
的下营坪村、龙湾头村和桃源县的宝洞俞
村作为典型调查点.调查结果见表 5.
表 5　常德地区农田生态系统类型
Table 5 Farmecosystem types in Changde region
Ⅰ Ⅱ Ⅲ　　 Ⅳ Ⅴ
1 旱地 柑橘林 单作 3. 27
2 Dry 各种时令蔬菜年间轮作 彼此间作 22. 33
3 land 花生-油菜-花生-油菜 花生套油菜 0. 4
4 棉花-油菜-棉花-油菜 棉花套油菜 45. 53
5 抛荒 4. 27
6 油菜-蚕豆-油菜-苎麻 单作 2. 00
7 油菜-大豆-油菜-大豆 单作 4. 40
8 油菜-大豆-油菜-苎麻 单作 1. 33
9 油菜-红薯-油菜-红薯 单作 0. 80
10 油菜-红薯-油菜、大 油菜与大豆 2. 27
豆-红薯 混作,红
薯单作
11 油茶林 单作 33. 07
12 征作它用 5. 73
13 水塘 藕-藕 单作 2. 00
14 水田 早稻-晚稻-早稻-晚稻 单作 73. 13
15 早稻-晚稻-绿肥-早 单作 109. 00
稻-晚稻-绿肥
16 早稻-晚稻-绿肥-早 单作 25. 40
稻-晚稻-绿肥
17 早稻-晚稻-油菜-早 单作 71. 00
稻-晚稻-绿肥
　　该调查点共调查 67个地块单元,平均
每单元面积为 6. 06 hm2.如果将 6. 67 hm2
以上的类型单元定为大型单元, 0. 67～
6. 67 hm2 的单元定为中型单元, 0. 67 hm2
以下的定为小型单元, 则大型单元主要为
水稻、油菜和绿肥的轮作及棉花套油菜等
几种类型;中型单元包括各种作物类型及
接续、搭配模式;小型单元主要为旱地上一
些不稳定的类型.本地区村落分布较为散
乱,靠近村落的地块则更为细碎,多为小型
单元,而离村落较远的地块多为大型单元.
图 1　各农业类型区准最大丰富度的比较
Fig. 1 Comparison of maximum richnesses in differen t a-
gricultur al regions.
40 应　用　生　态　学　报　　　　　　　　　　　　　　8卷
3. 6　丰富度的比较
3. 6. 1 最大丰富度( Tmax)　根据各调查
点所得到的最大丰富度推出各农业类型区
最多可能有的农田生态系统类型数,实际
上可称为准最大丰富度. 从图 1可见, 5个
农业地区的准最大丰富度除了衡水地区的
稍大外,其它 4区相差不多,因准最大丰富
度是由调查点推算而得且其本身也具有年
际间的波动性,故总体说来,各农业区的总
丰富度相差不大. 由图 1还可看出,各农业
地区的准最大丰富度大致在 20左右,如果
将目前各地区作物种类与该农业地区传统
的作物种类进行比较,可见现存的各农业
地区的丰富度水平普遍不高.例如,下辽河
平原的沈阳地区目前的主要作物仅是玉
米、水稻和大豆,而在 20、30年前还有相当
面积的高粱、谷子、花生、芝麻、甜菜和烟草
等作物的种植;以前在黄土丘陵的延安地
区,麻类、黄芥、高粱、薯类、洋芋和莜麦等
作物的种植也较广泛. 不可否认,有些传统
的作物种类及轮种方式的消失是因为这些
作物及其轮种方式已不能适应当前种植业
发展的需要而被逐渐淘汰, 但更多的情况
则是由于农田生态系统结构趋于简单化所
致.随着石油农业的兴起,化肥和农药的大
量施用,光、热水等自然因素对系统的限制
性作用越来越弱, 人为因素对农田生态系
统的控制愈来愈强,在这种趋势下,人们的
兴趣越来越集中于少数高产品种和农业耕
作模式, 农田生态系统日趋集中于少数由
当地主要作物所形成的产出较高的类型,
从而导致目前各农业地区农田生态系统丰
富度不高.
3. 6. 2 平均丰富度( T a)　由图 2可见,各
农业地区的 Ta 具有如下规律: 1) 5个农业
地区的平均丰富度差异显著, 尤其是准最
大丰富度同为 20 的海伦地区和延安地
区的差异极为显著. 2)从总体上讲,延安地
图 2　各农业类型区平均丰富度的比较
Fig. 2 Comparison of aver age rich nes ses in differen t a-
gricultur al regions.
区和常德地区这 2个以丘陵为主的农业地
区平均丰富度要高于以平原为主的衡水、
沈阳和海伦 3个农业地区, 而在平原地区
中,平均丰富度呈现出自南向北递减趋势.
丘陵地区地形起伏较大,地块单元较
为散乱破碎, 故单位面积上的农田生态系
图 3　各农业类型区 E的比较
Fig. 3 Comparison of even nes ses in different agricultural
regions .
图 4　各农业类型区 D 的比较
Fig. 4 Comparison of the dominances in different agri-
cultural reg ion s.
统类型数相对较多,而平原地区地势平坦
开阔,利于机械操作, 地块单元大块连片,
单位面积上农田生态系统类型数就少些.
至于平均丰富度自南向北递减,主要是因
411 期　　　　　　许健民等:我国主要类型农业地区农田生态系统多样性的研究　　　　
为越往北方,农业地区的人均耕地面积越
大的缘故.
3. 7　均匀度( E)与优势度(D)的比较
　　从图 3和 4中可见,各农业地区的均
匀度和优势度具有以下规律: 1)各农业地
区间的均匀度和优势度差异较小. 均匀度
最大的延安地区与最小的沈阳地区只相差
0. 2,优势度最大的海伦地区与最小的安塞
地区相差 0. 6. 如果相对于最大均匀度 1
而言,各农业地区的均匀度都不算高,而优
势度则普遍偏高. 这说明我国各主要农业
地区农田生态系统的分配都不太均匀,总
系统受少数几种类型子系统的控制程度较
高. 2)丘陵农业区(延安和常德地区)的均
匀度高于平原农业区(衡水、海伦和沈阳地
区) , 优势度的规律刚好相反. 丘陵地区由
于地形起伏不平, 农田分布零散,且在丘陵
不同高度的地带作物的种类和接续方式可
供选择的余地不大,因此,地块单元的分布
也就相对均匀, 农田生态系统的均匀度也
高.平原地区由于地势平坦开阔,机械化程
度高,地块单元的分布呈现同心圆倾向,即
离村落较近的农田分布较为细碎, 地块单
元较多, 而离村落较远的的农田往往大块
连片,地块单元较少,这种同心圆分布显然
难以使各种农田生态系统类型均匀分布,
因而均匀度较低, 同心圆外圈距圆心越远,
外围农田生态系统类型面积就越大,对整
个系统的控制也越强,系统中各类型的分
布也就越不均匀.优势度的情况与均匀度
正好相反.
4　结　　论
4. 1　各调查地区农田生态系统类型的总
丰富度相差不大,准最大丰富度大致在 20
左右.相对丰富度的地区间差异显著,丘陵
地区高于平原地区,平原地区有自南向北
递减趋势.
4. 2　各调查地区间农田生态系统类型的
均匀度和优势度差异均较小,各地区均匀
度都不太高,而优势度则普遍偏高.丘陵农
业地区农田生态系统类型的均匀度高于平
原地区,优势度规律刚好与之相反.
4. 3　在选择和建立农田生态系统时,应尽
可能做到因地制宜,尽可能充分利用当地
的光、水、热资源和生物资源,建立多样化
的农田生态系统,以提高其持续性、稳定性
和获得更好的经济、生态和社会效益.
参考文献
1　闻大中. 1990.农业生态学.现代生态学透视.北京:
科学出版社, 154～156.
2　闻大中. 1993.强化农业的生态管理,促进我国农业
的持续发展.持续发展与生态学(全国第一届持续发
展与生态学学术讨论会论文汇编) .北京: 中国科学
技术出版社, 25～29.
3　闻大中. 1995.试论农业生态系统的多样性.应用生
态学报, 6( 1) : 97～103.
4 Paolett i, M .G. , Pimental , D. and St inner, B. R. 1992.
Ag roecosystem biodivers ity: Matching product ion
and conservat ion biology. Agriculture, E cosystems
and Envir oment , 40( 1～4) : 3～23.
42 应　用　生　态　学　报　　　　　　　　　　　　　　8卷