農林業集約化代表的是從自然棲息地向單一種植農耕區的轉化。隨著農****的過度使用，環境受到了破壞。為了減輕這些負面影響，生態學家提出了“生態集約化”的想法，即在農林業生產中使用自然生態過程來更有效地利用資源。

其中，增加植物物種多樣性被證明是一條有效途徑。

5月4日，《自然—植物》發表中外科學家合作研究成果。他們通過分析全球2900余組植物種植的比較試驗數據發現，在農業、草原和森林系統中增加植物物種多樣性能夠減少害蟲、保育害蟲的天敵、提升作物產量與品質。而且，只需要增加一種植物就能提高物種多樣性的效益。這為降低農****用量、防止農****污染、保護生態環境，提供了食物網層面的理論依據。

從小范圍到全球視野

生物多樣性能促進生態系統的服務功能，這已為人所熟知。

論文第一作者、上海市農業科學院研究員萬年峰告訴《中國科學報》，此前的研究往往是局限于某個點、某個區域的小范圍試驗，尚未在全球范圍內綜合考慮植物多樣性增加對食物網中不同營養級及其在不同生態系統和生物群落中相互作用的影響。

營養級是指生物在生態系統食物鏈中所處的層次。作為生產者的綠色植物和所有自養生物都處于食物鏈的起點，共同構成第一營養級；以綠色植物為食物的植食性動物處于第二營養級；第三營養級則包括所有以植食性動物為食物的食肉動物，如捕食性天敵和寄生性天敵。

“我們研究的是植物物種多樣性，農業系統的主栽作物、草原和森林系統的植物屬于第一營養級；植食性昆蟲是第二營養級，其中包括害蟲；而植食性昆蟲的天敵屬于第三營養級。”萬年峰解釋道。

目前，不同作物的間套作、果園生草等措施，都能增加農業系統物種多樣性。“種植者和管理者比較青睞這些技術，因為能夠提高土地利用率、增加額外的經濟收入及提高天敵對害蟲的控制效果。”萬年峰說。

雖然分析植物物種多樣性對作物、害蟲及其天敵影響的個案很多，但從全球視野分析這三個營養級功能群之間互作關系的研究，則鮮見報道。

“從全球尺度分析上述問題，研究結果將更具說服力和普遍性，為生產者和管理部門完善植物物種多樣性種植體系提供尺度更大的理論依據。”萬年峰說。

多樣性增加，營養級聯動

為了得到可靠的答案，上海市農業科學院、復旦大學聯合浙江農林大學，以及丹麥、德國、美國、意大利等國科研人員共同收集并分析全球范圍內的數據。

論文共同通訊作者、上海市農業科學院研究員蔡友銘介紹，在他們搜集分析的2900余組包含多種或單種植物種植系統的數據中，有95%以上的數據來自人工管理的環境，如農業和草原系統。

研究結果顯示，在農業、草原和森林系統中，添加其他植物物種能提高捕食性天敵的豐度和捕食率、寄生性天敵的豐度和寄生率。

為什么第一營養級的結構變化會直接影響第三營養級？

“科學家提出過多個假說解釋這一現象，經典假說之一是天敵假說。”萬年峰對《中國科學報》解釋道，在農田系統，植物物種多樣性增加可表現為作物間套作，或者農田周邊種植其他經濟植物等。這給天敵昆蟲提供了一個很好的躲避惡劣天氣的庇護所，也能為它們提供花蜜等食物。

因此，處在第三營養級的天敵數量增加，捕食或者寄生能力增強。這降低了位于第二營養級的害蟲的豐度和危害程度，提升了第一營養級的作物產量與品質。

論文共同通訊作者、上海市農業科學院研究員蔣杰賢指出，在陸地生態系統，增加植物物種多樣性，有促進植物、植食性昆蟲和天敵三個營養級聯動的傾向。尤其在多樣化種植的農業系統中，營養級功能群之間的聯動效應更加明顯。

“+1”，效果完全不同

“有趣的是，我們發現，添加一種植物與添加多種植物，對增加農業生態系統中的天敵數量并沒有太顯著的影響。”蔡友銘說，因此，在農業生態系統，只需在主栽作物田塊通過種植誘集植物、間套作、果園生草等措施添加1種植物，便可明顯增加主栽作物的天敵數量和多樣性。

“這些發現清楚地表明，植物物種多樣性可以幫助農民、決策者利用有益昆蟲提供重要生態系統服務。”蔣杰賢說。

參與此項研究的浙江農林大學副研究員鄧建宇說，這將鼓勵人們充分利用植物多樣性增加天敵的種群數量，促進有害生物自然控制作用，減少化學農****的使用。

“總之，增加物種多樣性有助于增強農業的生態集約化，這表現在有益生物和植物性能（生長、繁殖和質量）的增加、害蟲和殺蟲劑的減少，以及經濟利潤的增加。”萬年峰說。

“政府管理部門應該制定相關政策，在生產實踐中廣泛應用并推廣植物物種多樣性種植體系，以便更好地造福全人類及地球。”蔡友銘說。

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