全球科研团队证实植物多样性种植可显著提升农业生态效益 为绿色农业提供科学支撑

在全球农业生产面临病虫害压力加大、化学农药长期依赖带来生态风险与成本上升的背景下,如何在稳产增产的同时兼顾生态安全,成为各国农业科技攻关的重要方向。

来自华东理工大学的最新研究从跨区域、多生态系统的大样本证据出发,给出了更具可操作性的答案:通过提高植物多样性,将“田间生态机制”转化为可量化、可复制的控害增产方案。

问题在于,传统高强度单一作物种植结构虽然便于机械化和管理,但也容易造成生态位单一、食物链简化,使害虫更易集中暴发,病原传播路径更通畅,杂草竞争更突出。

与此同时,长期高频使用化学农药可能带来抗药性上升、土壤生物多样性下降、天敌种群受损等连锁反应,进一步削弱农业生态系统自我调节能力。

在气候变化导致极端天气增多的情况下,单一结构的脆弱性更为突出,一旦遭遇病虫害或环境胁迫,往往出现产量波动加大甚至“系统性失守”的风险。

从原因分析看,植物多样性种植之所以能够兼顾增产与控害,关键在于其能够在同一空间内重构生态关系网络。

研究团队在对全球609项实验、5712组数据进行综合分析后,提炼出多样性种植抵御病虫害的四重协同机制:其一,多种植物释放的混合气味可形成类似“气味屏障”,干扰专食性害虫对寄主植物的识别与定位,降低其取食效率;其二,多样化植被为瓢虫等天敌提供栖息地与食物来源,使自然控害功能更稳定、更持续;其三,作物高低错落的群落结构能够调节田间小气候,影响病害孢子传播与害虫迁移,从而削弱其扩散速度;其四,不同植物根系分泌物及其对土壤微生物群落的影响,可抑制部分土传病原、促进有益微生物繁殖,提升土壤健康水平。

更具政策与生产意义的是,该研究不仅阐释了机制,还验证了“植物多样性提升—害虫病害杂草受抑—整体生产力增加”的核心因果链条,表明基于植物多样性的生物防治并非经验性做法,而是可通过指标评估、可在不同生态系统中复制推广的科学路径。

研究同时指出,混种优势还体现在资源利用与系统韧性层面:多样化种植减少植物用于防御的能量消耗,使其更专注于生长与产量形成;不同物种对光、水、养分的需求具有互补性,可提高单位土地的综合资源利用效率;当遭遇极端环境或病虫害冲击时,多样化系统不易出现“一损俱损”,稳定性更强。

从影响层面看,这一成果为推进“减药增效”、提升耕地质量与农业绿色发展提供了更坚实的科学支撑。

一方面,若多样性种植在更大范围实现因地制宜落地,有望降低对化学农药的刚性依赖,减轻面源污染风险,促进农田生态系统恢复。

另一方面,增产效应与韧性提升意味着在不增加耕地压力的前提下,有可能通过优化种植结构提高综合产出,对保障粮食安全、稳定重要农产品供给具有现实意义。

对于草业与林业等生态系统管理而言,多样性配置同样可在提升生产力的同时增强抗逆性,为生态修复与产业发展提供兼顾效益与生态的选择。

在对策路径上,业内人士普遍认为,多样性种植的推广需要从“技术可行”走向“规模可用”。

一是坚持因地制宜,根据不同区域气候、土壤、病虫害谱系和产业结构,选择适宜的混作、间作、套作组合,避免简单照搬。

二是加强标准化与评价体系建设,将控害效果、农药减量、产量与品质提升、土壤健康等指标纳入可监测框架,形成可对比的技术路线。

三是完善配套服务与示范带动,通过试验示范基地、农技推广体系和社会化服务组织,将复杂的生态种植管理转化为农户可掌握的操作规范。

四是推动与机械化、数字化管理相衔接,解决多样性种植在播种、田间管理、收获与分选等环节的效率问题,提高综合收益预期。

展望未来,随着农业生产从“单产导向”向“产量—质量—生态”综合目标转变,多样性种植或将成为现代农业的重要技术方向之一。

研究成果已发表于国际期刊《自然·生态与演化》,显示这一领域正从局部实践走向系统性科学验证。

可以预期,伴随更多区域化试验与长期定位观测的开展,关于不同作物组合、不同管理措施在不同生态条件下的最优解将进一步清晰,为我国建设高产高效、资源节约、环境友好的现代农业体系提供更扎实的科技支撑。

这项研究的重要意义在于,它用严谨的科学数据打破了人们对生态农业的某些刻板认识,证明了保护生态多样性与提高农业产量并非对立关系,而是可以实现有机统一的。

在全球粮食安全形势日趋紧张、气候变化影响日益显著的背景下,植物多样性种植技术的推广应用,为农业现代化指明了一条既能满足产量需求、又能实现绿色发展的新路径。

这也启示我们,科学创新与实践应用的结合,往往能够为传统农业的转型升级提供最有力的支撑。