農(nóng)田生物多樣性在有機(jī)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用

劉慶生 郭智勇 謝利芬 韓文君

（安陽(yáng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)院 河南安陽(yáng)455000）

進(jìn)入21 世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)有機(jī)農(nóng)業(yè)發(fā)展迅速。 有機(jī)農(nóng)業(yè)在滿足人民群眾對(duì)食品安全、美好生活需求、生態(tài)環(huán)境保護(hù)及農(nóng)業(yè)發(fā)展綠色轉(zhuǎn)型等方面具有重要作用，是我國(guó)今后農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的一個(gè)重要方向。 有機(jī)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)生產(chǎn)環(huán)境有嚴(yán)格要求， 農(nóng)田生物多樣性對(duì)有機(jī)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境影響巨大。

1 農(nóng)田生物多樣性研究現(xiàn)狀

隨著改革開(kāi)放40 年來(lái)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，黃淮海地區(qū)農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)發(fā)生了極大變化， 而農(nóng)業(yè)機(jī)械化程度的不斷提高，使種植結(jié)構(gòu)逐漸趨向單一化，農(nóng)田里的作物多樣性、 遺傳多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性極度匱乏。 紅薯、高粱、大豆、谷子、棉花等作物，由于機(jī)械化程度低、經(jīng)濟(jì)效益差，種植面積極大萎縮。 黃淮海地區(qū)作為全國(guó)主要商品糧供應(yīng)基地， 小麥—玉米模式占生產(chǎn)比例的92%～95%，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)植保措施以化學(xué)農(nóng)藥為主。 化學(xué)農(nóng)藥的大量不合理使用，不僅給人類自身的健康造成威脅， 而且使得很多害蟲(chóng)產(chǎn)生了嚴(yán)重的抗藥性，引發(fā)害蟲(chóng)的再增猖獗，導(dǎo)致農(nóng)藥越用越多、蟲(chóng)害愈演愈烈的惡性循環(huán)不斷頻繁出現(xiàn)；同時(shí)，農(nóng)藥殘留引起土壤和水資源污染，破壞農(nóng)田生物多樣性等一系列的生態(tài)、環(huán)境和社會(huì)問(wèn)題[7]。 農(nóng)藥濫用也造成授粉昆蟲(chóng)及腐生性節(jié)肢動(dòng)物大量消失，阻礙農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)演進(jìn)。

農(nóng)田生物多樣性是以自然生物多樣性為基礎(chǔ)，以人類的生存和發(fā)展為動(dòng)力而形成的人與自然相互作用的生物多樣性系統(tǒng)。 主要指農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中的農(nóng)作物、雜草、動(dòng)物、微生物等生物多樣性，是生物多樣性的重要組成部分， 同時(shí)受到地理環(huán)境、 人類活動(dòng)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)等因素的影響[1]。 農(nóng)田生物多樣性的保持對(duì)于養(yǎng)分積累與循環(huán)、 土壤結(jié)構(gòu)和肥力、 空氣過(guò)濾、傳粉、增加天敵數(shù)量、保持生態(tài)平衡等均有重要作用, 它既是生態(tài)系統(tǒng)過(guò)程的調(diào)節(jié)者, 也是生態(tài)系統(tǒng)提供的最終服務(wù)之一[2]。 周海波等研究了農(nóng)田生物多樣性對(duì)昆蟲(chóng)的生態(tài)調(diào)控作用[3]，尤民生等研究了農(nóng)田生物多樣性與害蟲(chóng)綜合治理[4]，周艷飛等研究了農(nóng)田生物多樣性快速評(píng)價(jià)方法及應(yīng)用[2]，鄭曉明等研究了中國(guó)農(nóng)業(yè)生物多樣性保護(hù)進(jìn)展概述[5]，席運(yùn)官研究了有機(jī)農(nóng)業(yè)的環(huán)境保護(hù)功能[6]。

2 有機(jī)農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

食品安全問(wèn)題已越來(lái)越被廣大民眾重視， 社會(huì)對(duì)綠色優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品的需求越來(lái)越多。 不斷擴(kuò)大的對(duì)安全健康食品的需求推動(dòng)了中國(guó)有機(jī)農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展， 大力發(fā)展有機(jī)農(nóng)業(yè)是有效解決食品安全問(wèn)題有效途徑之一。 在有機(jī)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程，以生物農(nóng)藥加物理方法替代化學(xué)農(nóng)藥， 雖然減少了環(huán)境損害， 但綜合效能低于化學(xué)農(nóng)藥。 生物農(nóng)藥替代仍以毒殺病蟲(chóng)為目的， 屬于后端治理的方法。 通過(guò)合理利用生物之間相生相克原理， 構(gòu)建生物多樣性體系， 來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)病蟲(chóng)害的前端治理， 將是有機(jī)農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展的最佳選擇。 理論上的不確定性、實(shí)施生物多樣性是否能夠平衡生態(tài)與生產(chǎn)關(guān)系， 以及大面積實(shí)施的防控效果，無(wú)疑都是需要進(jìn)一步攻關(guān)的命題，進(jìn)而優(yōu)化構(gòu)建并不斷完善有效替代技術(shù)體系，保障有機(jī)農(nóng)業(yè)的健康與有效發(fā)展[8]。2019 年國(guó)內(nèi)認(rèn)證的有機(jī)食品企業(yè)總數(shù)11 835 家,獲得了依據(jù)《有機(jī)產(chǎn)品》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)頒發(fā)的認(rèn)證證書(shū)18 330 張；據(jù)相關(guān)報(bào)道數(shù)據(jù)顯示,有機(jī)農(nóng)地面積最大的3 個(gè)國(guó)家分別是澳大利亞 （3 560 萬(wàn)hm2）、阿根廷（340 萬(wàn) hm2）和中國(guó)（300 萬(wàn) hm2）。 我國(guó)地域廣闊， 不同區(qū)域根據(jù)資源稟賦和特色有序推進(jìn)有機(jī)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)， 在發(fā)展規(guī)模上與發(fā)達(dá)國(guó)家相比發(fā)展?jié)摿薮骩9]。

3 有機(jī)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中生物多樣性應(yīng)用案例分析

河南鑫貞德有機(jī)農(nóng)業(yè)股份有限公司經(jīng)過(guò)多年有機(jī)生產(chǎn)，農(nóng)田生物多樣性建設(shè)取得了良好效果。 公司位于湯陰縣宜溝鎮(zhèn)尚家庵村，成立于2010 年，流轉(zhuǎn)土地 467 hm2，按照“GB/T 19630.1-4”有機(jī)規(guī)范進(jìn)行管理，從事有機(jī)農(nóng)業(yè)產(chǎn)供銷一體化經(jīng)營(yíng)業(yè)務(wù)。 進(jìn)行有機(jī)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)11 年來(lái)，農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性得到良好恢復(fù)與保持， 保證了在未使用化學(xué)農(nóng)藥情況下沒(méi)有發(fā)生嚴(yán)重病蟲(chóng)災(zāi)害。 在2018 年華北地區(qū)冬小麥主產(chǎn)區(qū)受早春氣候影響減產(chǎn)30%～40%、個(gè)別品種造成絕收的生產(chǎn)大環(huán)境中， 公司當(dāng)年小麥產(chǎn)量創(chuàng)有機(jī)生產(chǎn)以來(lái)的最高單產(chǎn)， 顯示出了有機(jī)農(nóng)田生物多樣性的良好效果。

在鑫貞德有機(jī)農(nóng)業(yè)有限公司有機(jī)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，安陽(yáng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)院生態(tài)農(nóng)業(yè)技術(shù)團(tuán)隊(duì)人員提供全程技術(shù)服務(wù)， 跟蹤指導(dǎo)農(nóng)田生物多樣性恢復(fù)與建設(shè)計(jì)劃及實(shí)施維護(hù)。 主要技術(shù)措施有以下幾方面。

3.1 農(nóng)田生物多樣性維護(hù)

農(nóng)田中作物與邊界樹(shù)籬面積比例為 6∶1～23∶1，地塊面積 3 000～22 700 m2， 多為長(zhǎng)條形地塊， 寬 50～200 m，栽培作物有小麥、谷子、大豆、玉米等，非作物生境植物主要有構(gòu)樹(shù)、錦雞兒、苦苣菜、泥胡菜、泡桐花、莧菜、狗尾草、榆樹(shù)、酸棗、楊樹(shù)、楝等。 經(jīng)過(guò)多年農(nóng)田邊界植物多樣性維護(hù)， 有益生物種類和數(shù)量也豐富起來(lái)，主要有瓢蟲(chóng)、蜘蛛、食蚜蠅、蝽類、步甲、青蛙等，其中瓢蟲(chóng)、蜘蛛數(shù)量顯著增加。 蜘蛛作為農(nóng)田生物多樣性的組分之一, 種類豐富, 一般以農(nóng)業(yè)害蟲(chóng)為食, 而且食量大、食性雜、繁殖快、維持時(shí)間長(zhǎng)、捕食力強(qiáng), 是農(nóng)作物害蟲(chóng)重要的天敵類群。 蜘蛛在生物控制中起著重要的作用, 利用農(nóng)田蜘蛛控制農(nóng)業(yè)害蟲(chóng), 還可以避免化學(xué)藥劑對(duì)環(huán)境造成污染。 但它們對(duì)耕作、播種、收獲、農(nóng)藥施用等耕作管理措施都很敏感。 蜘蛛多樣性的變化還可以反映土地利用的變化，以及其他土壤生物群落的組成、 豐度和豐富度的變化。 因此，蜘蛛常被選作農(nóng)田生物多樣性指示類群進(jìn)行研究[10]。有機(jī)管理下的玉米地蜘蛛物種稀疏指數(shù)顯著高于常規(guī)管理下的玉米地,有植物籬的玉米地蜘蛛的物種稀疏指數(shù)高于無(wú)植物籬的玉米地； 且有植物籬與無(wú)植物籬、 有機(jī)和常規(guī)管理下蜘蛛群落結(jié)構(gòu)顯著不同[11]。

3.2 病蟲(chóng)草害生態(tài)防控對(duì)農(nóng)田生物多樣性進(jìn)行保護(hù)

對(duì)病蟲(chóng)草害以物理的、生物的、機(jī)械的方式進(jìn)行綜合防控。 杜絕使用轉(zhuǎn)基因材料、化學(xué)農(nóng)藥、除草劑、激素、抗生素等。 2011-2016 年每年5 月上旬使用沼液防控小麥蚜蟲(chóng)2 次，2017 年至今已經(jīng)連續(xù)5 年不需要對(duì)小麥蚜蟲(chóng)進(jìn)行人工干預(yù)， 依靠農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)自我調(diào)控，豐富的天敵種群防控效果良好。 利用“生物導(dǎo)彈”殺蟲(chóng)卡防治害蟲(chóng)。 “生物導(dǎo)彈”是由中國(guó)科學(xué)院病毒研究所研制， 其技術(shù)原理是利用赤眼蜂攜帶苜蓿銀紋夜蛾核多角病毒傳遞到玉米螟卵塊表面，使初孵幼蟲(chóng)感病死亡， 達(dá)到控制目標(biāo)害蟲(chóng)為害的目的。 因其寄生蜂寄生的靶標(biāo)性極強(qiáng)， 又?jǐn)y帶病毒傳播，故稱為“生物導(dǎo)彈”[12]。 2012 年利用“生物導(dǎo)彈”殺蟲(chóng)卡防治害蟲(chóng)，結(jié)果表明“生物導(dǎo)彈”對(duì)二代玉米螟防治效果達(dá)到了 85.71%，并且 2 個(gè)月后三代玉米螟仍有 42.53%的蟲(chóng)口減退率， 這充分體現(xiàn)了 “生物導(dǎo)彈”綠色防控的優(yōu)勢(shì)[13]。中耕除草機(jī)械化。利用自己改進(jìn)的中耕除草機(jī)進(jìn)行除草，提高效率近百倍，中耕費(fèi)用由75 元/畝降到10 元/畝以內(nèi)。 降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)了有機(jī)農(nóng)田輕簡(jiǎn)化栽培管理。

3.3 鑫貞德模式分析

3.3.1 注重生態(tài)環(huán)境保護(hù)， 增強(qiáng)農(nóng)田生物多樣性農(nóng)田邊界草灌喬交替生長(zhǎng)， 形成穩(wěn)定的自然生態(tài)廊道，為天敵提供良好棲息地，促進(jìn)了農(nóng)田天敵多樣性的維持。 邊界較高的草本層蓋度和較低的喬木層蓋度有利于增加農(nóng)田中某些步甲優(yōu)勢(shì)種的多樣性;而較高的草本層蓋度有利于增加皿蛛科蜘蛛的多樣性。半自然生境的存在可以通過(guò)天敵在農(nóng)田和邊界之間的遷移運(yùn)動(dòng)促進(jìn)農(nóng)田天敵多樣性的維持[14]，縱橫交錯(cuò)的農(nóng)田邊界網(wǎng)絡(luò)成為鑫貞德有機(jī)農(nóng)田的典型特征，具有維系生態(tài)系統(tǒng)彈性的重要生態(tài)功能。 鑫貞德有機(jī)農(nóng)田中作物與邊界樹(shù)籬面積比例為 6∶1～23∶1，這與上述有關(guān)研究結(jié)果基本相符， 即在樹(shù)籬面積在9%～16%時(shí)，瓢甲科天敵就可對(duì)蚜蟲(chóng)進(jìn)行有效控制[15]。

3.3.2 生態(tài)化管理措施 長(zhǎng)期施用有機(jī)肥， 提高土壤肥力，改善土壤微生態(tài)系統(tǒng)，形成健康土壤。 病蟲(chóng)草害生態(tài)防控，11 年未使用化學(xué)農(nóng)藥，未發(fā)生病蟲(chóng)害暴發(fā)， 有利于增強(qiáng)農(nóng)田生物多樣性的穩(wěn)定可持續(xù)發(fā)展。 農(nóng)田生物多樣性建設(shè)，增強(qiáng)了農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和自我調(diào)節(jié)功能。 自2017 年以來(lái)，由于長(zhǎng)期不使用殺蟲(chóng)劑，園區(qū)自然植物籬恢復(fù)良好，對(duì)荒坡、溝壑植被進(jìn)行保護(hù)，生物多樣性豐富，天敵與害蟲(chóng)形成平衡， 蚜蟲(chóng)出現(xiàn)1 周后以瓢蟲(chóng)為代表的天敵就大量繁衍，通過(guò)生產(chǎn)監(jiān)測(cè)，連續(xù)五年沒(méi)有對(duì)小麥蚜蟲(chóng)進(jìn)行人工干預(yù)， 農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部生態(tài)制衡可以有效控制害蟲(chóng)得到了生產(chǎn)實(shí)踐檢驗(yàn)。 2012 年、2013 年、2014 年連續(xù)投放赤眼蜂攜苜蓿銀紋夜蛾多角體病毒，防控玉米螟和棉鈴蟲(chóng)，目前生產(chǎn)上玉米螟和棉鈴蟲(chóng)對(duì)秋糧危害也控制在可以接受范圍， 幾乎不造成經(jīng)濟(jì)損失。

4 思考與展望

農(nóng)田生物多樣性是有機(jī)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要條件之一， 對(duì)于有機(jī)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中病蟲(chóng)害的綠色防控和產(chǎn)地環(huán)境起著十分重要的作用， 能夠保障有機(jī)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展。 筆者以自然生境為基礎(chǔ)，結(jié)合生態(tài)農(nóng)業(yè)理論對(duì)農(nóng)田生物多樣性進(jìn)行保護(hù)、建設(shè)和利用，利用生態(tài)制衡， 成為有機(jī)糧食生產(chǎn)大面積成功的案例。 實(shí)現(xiàn)了有機(jī)糧食生產(chǎn)產(chǎn)量不降低、抵抗氣候變化能力加強(qiáng)的有機(jī)生產(chǎn)水平， 展現(xiàn)了有機(jī)農(nóng)業(yè)良好的發(fā)展?jié)摿Α?/p>