传统农业中"混搭种植"的智慧正在被现代科学所印证。
为什么单一作物容易招虫害,而多种植物混合种植反而生长旺盛、病害减少?
这个困扰农民多年的问题,如今有了科学答案。
华东理工大学万年峰教授团队近日在国际顶级期刊《自然·生态与演化》上发表研究成果,通过全球范围的大规模数据分析,揭示了植物多样性种植的增产降损机制。
这项研究汇集了来自全球五大洲的609项实验数据,涵盖5712组观测记录,覆盖农田、草原、森林三大生态系统,横跨热带与温带地区,具有极强的代表性和说服力。
多种植物共存时,会通过四重协同机制共同抵御病虫害。
首先,不同植物释放的复杂混合气味形成"气味迷宫",干扰专食性害虫的精准定位,大幅降低其侵害效率。
其次,多样化植被为瓢虫、寄生蜂等天敌提供栖息环境和食物来源,形成"天敌堡垒",增强自然控害能力。
再次,高低错落的植被结构可调节局部微气候,抑制病害孢子传播和害虫迁移。
最后,不同植物根系分泌的化感物质能抑制土传病原,促进有益微生物繁殖,构建健康的"地下生态联盟"。
这些机制的协同作用使多样化种植的农田、林地和草原成为更具生物韧性和生产力的生态系统。
当病虫害压力减轻后,植物无需投入过多能量进行"化学防御"和损伤修复,可将更多资源用于生长、开花和结实,从而实现增产。
同时,不同植物对光、水、养分的需求存在差异,根系分布深度也不同。
豆科植物通过固氮作用为禾本科作物提供氮肥,深根植物从底层吸收水分养分,减少与浅根作物的竞争,这种互补性大幅提升了整个生态系统的资源利用效率。
此外,多样化种植系统具有极强的韧性。
面对干旱、极端气温或某一种病虫害大爆发时,拥有更强的缓冲能力和恢复力,保障了生产力的长期稳定性,避免了单一种植"一损俱损"的风险。
研究团队通过结构方程模型验证了"植物多样性→抑制害虫病害杂草→整体生产力提升"这一核心因果链条,证明生物防治不是经验之谈,而是可量化、可复制的科学方案。
基于这些发现,研究团队为我国不同气候带和作物类型提供了差异化技术方案。
在温带主粮产区,重点推广间套作模式,通过优化作物空间配置,如玉米与大豆带状复合种植,并引入具有固氮、驱虫或养分互补功能的伴生植物,以提升水稻、小麦、玉米等主粮的产量与抗性。
在热带地区,探索适应性更强的轮作模式,如水稻与紫云英等绿肥作物轮作,或立体种养模式如"稻-鱼/鸭"复合系统,兼顾生态效益与生产稳定性。
针对果树、经济林等木本农作物,可结合其生长周期长、冠层结构复杂的特点,开发林下间作耐阴作物如三七、黄精等中药材,或食用菌如香菇、平菇、灵芝等,或在果园中搭配种植苜蓿等绿肥植物。
通过构建多层次种植结构,充分发挥生物多样性在抑制病虫害、改善土壤微环境等方面的潜力,实现生态效益与经济效益的双赢。
从“混着种”的经验到全球尺度的科学证据,多样化种植揭示了农业生产与生态规律相统一的方向。
把生物多样性转化为生产力,不只是减少农药、提高产量的技术选择,更是提升农业系统韧性、应对不确定风险的治理思路。
以科学为依据、以因地制宜为原则推动生态种植落地,有望为现代农林业走出一条高产、高效与可持续并重的新路径。