全球科研团队证实植物多样性种植可显著提升农业生产力 为生态农业提供科学依据

从家庭阳台种菜容易招虫,到传统农业长期强调“混着种更稳当”,这一经验背后究竟蕴含怎样的生态规律?

近日,华东理工大学万年峰教授团队牵头、联合全球9国18个机构科研人员完成的一项研究给出更为系统的科学解释。

研究成果发表于《自然·生态与演化》,通过对全球609项实验、5712组数据的综合分析,覆盖农田、草原、森林三大生态系统,横跨热带与温带地区,在更大尺度上验证:提高植物多样性不仅能直接提升植物生产力,还能通过抑制害虫、病害和杂草间接提高产量,为发展高效生态农林业与草业提供了可量化、可复制的科学依据。

问题:单一种植为何更易“虫病成灾”、产量波动更大 在追求规模化和标准化的生产实践中,单一作物连片种植管理便捷,但也容易形成病虫害的“高适配环境”:寄主集中、食物充足、迁移路径短,使得专食性害虫更容易暴发,病原传播也更为迅速。

一旦遇到极端天气或某一类病虫害集中发生,产量风险随之放大,防控成本增加,生态压力上升。

如何在稳产基础上减少对化学投入的依赖,成为农业绿色转型的重要现实命题。

原因:多样化种植通过多重机制形成“协同控害” 研究指出,多种植物共存时,会通过多条生态途径共同降低有害生物压力,核心机制可概括为四个方面。

一是信息干扰效应。

不同植物释放的挥发性物质构成更复杂的气味背景,削弱专食性害虫对目标作物的识别与定位能力,进而降低其取食和产卵效率。

二是天敌增益效应。

多样化植被为瓢虫、寄生蜂等天敌提供更稳定的栖息空间与食物来源,延长其停留时间并提升种群数量,使自然控害能力得到增强。

三是生境调节效应。

高低错落的植被结构与覆盖度变化可改善局部小气候条件,影响害虫迁飞与病害传播过程,从环境层面削弱其扩散。

四是土壤生物效应。

不同植物根系分泌物与养分输入方式存在差异,可抑制部分土传病原并促进有益微生物繁殖,从地下层面改善土壤健康基础。

研究团队进一步运用结构方程模型,验证了“植物多样性提高—害虫病害与杂草压力下降—整体生产力提升”的关键因果链条,使“生物防治”从经验判断走向可检验、可评估的机制框架。

影响:从增产到稳产,从降本到增效,系统韧性同步提升 多样化种植的价值不仅体现在控害本身,还体现在作物生长策略与资源配置的改变。

当有害生物压力降低后,植物可减少用于防御与修复的能量投入,把更多资源用于生长、开花与结实,从而形成增产效应。

与此同时,不同植物在光照利用、根系深度、养分需求上的差异带来“互补合作”,例如豆科植物固氮可提升氮素供给,深根作物能够利用深层水分与养分,减少与浅根作物的直接竞争,整体资源利用效率更高。

更重要的是,多样化系统具有更强的风险分散能力。

面对干旱、极端温度或局部病虫害暴发,多物种组合往往比单一系统更具缓冲与恢复能力,有助于保障长期稳定供给。

这一特征与当前我国农业高质量发展强调的稳产保供、绿色低碳、生态安全目标高度契合。

对策:因地制宜推广间套作,配套“功能型伴生植物”提升综合效益 研究同时面向生产实践提出差异化思路。

对于温带主粮产区,可重点推广间作、套作等模式,通过优化空间配置和物种组合提升产量与抗性。

例如在玉米等作物体系中引入豆科作物,发挥固氮与养分互补效应;结合当地病虫害谱系,配置具有驱避或干扰作用的伴生植物,增强生态控害能力。

相关措施需要与机播机收、田间管理和病虫害监测体系协同设计,避免“有模式无配套”导致落地效果打折。

在推进过程中,还需关注三类关键支撑:其一,完善区域化作物组合与播期密度参数,形成可复制的技术包;其二,加强对天敌群落、土壤微生物与病虫害动态的长期观测评估,建立可量化的成效指标;其三,推动农技推广、合作社与科研单位协同,降低农户试错成本,把“生态优势”转化为“收益优势”。

前景:生态种植有望成为绿色增产的重要路径,但仍需系统化集成与评估 在资源约束趋紧、绿色发展要求提升的背景下,以多样化种植为代表的生态调控措施,为减少化学投入、提升土壤健康、增强农业系统韧性提供了新方向。

随着对不同气候带、不同作物类型、不同经营规模的适配研究持续深入,未来有望形成更精细的区域模式库与标准化评价体系,推动生态种植从“点上示范”走向“面上应用”。

同时也应看到,多样化种植对管理水平和机械化适配提出更高要求,需要在品种选育、农机装备、田间标准与政策激励等方面统筹发力,才能实现稳产增效与生态保护的协同。

从古老的农业经验到现代科学验证,从单一种植到多样混搭,这一转变反映了人类对自然规律认识的深化。

华东理工大学团队的研究表明,生态文明建设与农业增产并非对立,而是可以实现统一。

通过尊重自然、顺应自然、保护自然,我们既能提高农业产量,又能增强生态系统的韧性和稳定性。

这为我国推进农业现代化、实现粮食安全与生态保护的双赢提供了科学支撑,也为全球农业可持续发展贡献了中国智慧。