農(nóng)田生物多樣性在有機農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應用

劉慶生 郭智勇 謝利芬 韓文君

（安陽市農(nóng)業(yè)科學院 河南安陽455000）

進入21 世紀以來，我國有機農(nóng)業(yè)發(fā)展迅速。 有機農(nóng)業(yè)在滿足人民群眾對食品安全、美好生活需求、生態(tài)環(huán)境保護及農(nóng)業(yè)發(fā)展綠色轉型等方面具有重要作用，是我國今后農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的一個重要方向。 有機農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對生產(chǎn)環(huán)境有嚴格要求， 農(nóng)田生物多樣性對有機農(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

隨著改革開放40 年來經(jīng)濟的快速發(fā)展，黃淮海地區(qū)農(nóng)業(yè)種植結構發(fā)生了極大變化， 而農(nóng)業(yè)機械化程度的不斷提高，使種植結構逐漸趨向單一化，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，由于機械化程度低、經(jīng)濟效益差，種植面積極大萎縮。 黃淮海地區(qū)作為全國主要商品糧供應基地， 小麥—玉米模式占生產(chǎn)比例的92%～95%，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)植保措施以化學農(nóng)藥為主。 化學農(nóng)藥的大量不合理使用，不僅給人類自身的健康造成威脅， 而且使得很多害蟲產(chǎn)生了嚴重的抗藥性，引發(fā)害蟲的再增猖獗，導致農(nóng)藥越用越多、蟲害愈演愈烈的惡性循環(huán)不斷頻繁出現(xiàn)；同時，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)境和社會問題[7]。 農(nóng)藥濫用也造成授粉昆蟲及腐生性節(jié)肢動物大量消失，阻礙農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)演進。

農(nóng)田生物多樣性是以自然生物多樣性為基礎，以人類的生存和發(fā)展為動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， 同時受到地理環(huán)境、 人類活動、社會經(jīng)濟等因素的影響[1]。 農(nóng)田生物多樣性的保持對于養(yǎng)分積累與循環(huán)、 土壤結構和肥力、 空氣過濾、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)過程的調(diào)節(jié)者, 也是生態(tài)系統(tǒng)提供的最終服務之一[2]。 周海波等研究了農(nóng)田生物多樣性對昆蟲的生態(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綜合治理[4]，周艷飛等研究了農(nóng)田生物多樣性快速評價方法及應用[2]，鄭曉明等研究了中國農(nóng)業(yè)生物多樣性保護進展概述[5]，席運官研究了有機農(nóng)業(yè)的環(huán)境保護功能[6]。

2 有機農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

食品安全問題已越來越被廣大民眾重視， 社會對綠色優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品的需求越來越多。 不斷擴大的對安全健康食品的需求推動了中國有機農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展， 大力發(fā)展有機農(nóng)業(yè)是有效解決食品安全問題有效途徑之一。 在有機農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程，以生物農(nóng)藥加物理方法替代化學農(nóng)藥， 雖然減少了環(huán)境損害， 但綜合效能低于化學農(nóng)藥。 生物農(nóng)藥替代仍以毒殺病蟲為目的， 屬于后端治理的方法。 通過合理利用生物之間相生相克原理， 構建生物多樣性體系， 來實現(xiàn)對病蟲害的前端治理， 將是有機農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展的最佳選擇。 理論上的不確定性、實施生物多樣性是否能夠平衡生態(tài)與生產(chǎn)關系， 以及大面積實施的防控效果，無疑都是需要進一步攻關的命題，進而優(yōu)化構建并不斷完善有效替代技術體系，保障有機農(nóng)業(yè)的健康與有效發(fā)展[8]。2019 年國內(nèi)認證的有機食品企業(yè)總數(shù)11 835 家,獲得了依據(jù)《有機產(chǎn)品》國家標準頒發(fā)的認證證書18 330 張；據(jù)相關報道數(shù)據(jù)顯示,有機農(nóng)地面積最大的3 個國家分別是澳大利亞 （3 560 萬hm2）、阿根廷（340 萬 hm2）和中國（300 萬 hm2）。 我國地域廣闊， 不同區(qū)域根據(jù)資源稟賦和特色有序推進有機農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)， 在發(fā)展規(guī)模上與發(fā)達國家相比發(fā)展?jié)摿薮骩9]。

3 有機農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中生物多樣性應用案例分析

河南鑫貞德有機農(nóng)業(yè)股份有限公司經(jīng)過多年有機生產(chǎn)，農(nóng)田生物多樣性建設取得了良好效果。 公司位于湯陰縣宜溝鎮(zhèn)尚家庵村，成立于2010 年，流轉土地 467 hm2，按照“GB/T 19630.1-4”有機規(guī)范進行管理，從事有機農(nóng)業(yè)產(chǎn)供銷一體化經(jīng)營業(yè)務。 進行有機農(nóng)業(yè)生產(chǎn)11 年來，農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性得到良好恢復與保持， 保證了在未使用化學農(nóng)藥情況下沒有發(fā)生嚴重病蟲災害。 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%、個別品種造成絕收的生產(chǎn)大環(huán)境中， 公司當年小麥產(chǎn)量創(chuàng)有機生產(chǎn)以來的最高單產(chǎn)， 顯示出了有機農(nóng)田生物多樣性的良好效果。

在鑫貞德有機農(nóng)業(yè)有限公司有機農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，安陽市農(nóng)業(yè)科學院生態(tài)農(nóng)業(yè)技術團隊人員提供全程技術服務， 跟蹤指導農(nóng)田生物多樣性恢復與建設計劃及實施維護。 主要技術措施有以下幾方面。

3.1 農(nóng)田生物多樣性維護

農(nóng)田中作物與邊界樹籬面積比例為 6∶1～23∶1，地塊面積 3 000～22 700 m2， 多為長條形地塊， 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樹、錦雞兒、苦苣菜、泥胡菜、泡桐花、莧菜、狗尾草、榆樹、酸棗、楊樹、楝等。 經(jīng)過多年農(nóng)田邊界植物多樣性維護， 有益生物種類和數(shù)量也豐富起來，主要有瓢蟲、蜘蛛、食蚜蠅、蝽類、步甲、青蛙等，其中瓢蟲、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)害蟲為食, 而且食量大、食性雜、繁殖快、維持時間長、捕食力強, 是農(nóng)作物害蟲重要的天敵類群。 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, 還可以避免化學藥劑對環(huán)境造成污染。 但它們對耕作、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行研究[10]。有機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)高于無植物籬的玉米地； 且有植物籬與無植物籬、 有機和常規(guī)管理下蜘蛛群落結構顯著不同[11]。

3.2 病蟲草害生態(tài)防控對農(nóng)田生物多樣性進行保護

對病蟲草害以物理的、生物的、機械的方式進行綜合防控。 杜絕使用轉基因材料、化學農(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2 次，2017 年至今已經(jīng)連續(xù)5 年不需要對小麥蚜蟲進行人工干預， 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“生物導彈”殺蟲卡防治害蟲。 “生物導彈”是由中國科學院病毒研究所研制， 其技術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，使初孵幼蟲感病死亡， 達到控制目標害蟲為害的目的。 因其寄生蜂寄生的靶標性極強， 又攜帶病毒傳播，故稱為“生物導彈”[12]。 2012 年利用“生物導彈”殺蟲卡防治害蟲，結果表明“生物導彈”對二代玉米螟防治效果達到了 85.71%，并且 2 個月后三代玉米螟仍有 42.53%的蟲口減退率， 這充分體現(xiàn)了 “生物導彈”綠色防控的優(yōu)勢[13]。中耕除草機械化。利用自己改進的中耕除草機進行除草，提高效率近百倍，中耕費用由75 元/畝降到10 元/畝以內(nèi)。 降低了勞動強度，提高了生產(chǎn)效率，實現(xiàn)了有機農(nóng)田輕簡化栽培管理。

3.3 鑫貞德模式分析

3.3.1 注重生態(tài)環(huán)境保護， 增強農(nóng)田生物多樣性農(nóng)田邊界草灌喬交替生長， 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天敵在農(nóng)田和邊界之間的遷移運動促進農(nóng)田天敵多樣性的維持[14]，縱橫交錯的農(nóng)田邊界網(wǎng)絡成為鑫貞德有機農(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。 鑫貞德有機農(nóng)田中作物與邊界樹籬面積比例為 6∶1～23∶1，這與上述有關研究結果基本相符， 即在樹籬面積在9%～16%時，瓢甲科天敵就可對蚜蟲進行有效控制[15]。

3.3.2 生態(tài)化管理措施 長期施用有機肥， 提高土壤肥力，改善土壤微生態(tài)系統(tǒng)，形成健康土壤。 病蟲草害生態(tài)防控，11 年未使用化學農(nóng)藥，未發(fā)生病蟲害暴發(fā)， 有利于增強農(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，增強了農(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，由于長期不使用殺蟲劑，園區(qū)自然植物籬恢復良好，對荒坡、溝壑植被進行保護，生物多樣性豐富，天敵與害蟲形成平衡， 蚜蟲出現(xiàn)1 周后以瓢蟲為代表的天敵就大量繁衍，通過生產(chǎn)監(jiān)測，連續(xù)五年沒有對小麥蚜蟲進行人工干預， 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得到了生產(chǎn)實踐檢驗。 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，目前生產(chǎn)上玉米螟和棉鈴蟲對秋糧危害也控制在可以接受范圍， 幾乎不造成經(jīng)濟損失。

4 思考與展望

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