農(nóng)業(yè)生態(tài)多樣性范文

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農(nóng)業(yè)生態(tài)多樣性

篇1

1農(nóng)業(yè)生物多樣性評價(jià)的研究現(xiàn)狀

從研究層次看,農(nóng)業(yè)生物多樣性可劃分為遺傳多樣性(品種多樣性)、物種多樣性、生態(tài)系統(tǒng)多樣性和農(nóng)地景觀多樣性。在遺傳多樣性方面,多數(shù)的研究集中在農(nóng)作物品種多樣性的研究和保護(hù)。作物品種多樣性的研究多集中在栽培作物上,特別是對農(nóng)戶生計(jì)具有重要作用的物種,如稻、玉米、菜豆、辣椒等,因此導(dǎo)致研究的作物種類相對狹小。作物遺傳多樣性的方法可以采用農(nóng)戶問卷調(diào)查,也可以采用基因組學(xué)的方法和田野作物性狀調(diào)查的方法,后兩種調(diào)查的方法具有較高的可信度,但成本較高。作物遺傳多樣性具有很高的生態(tài)價(jià)值,它是國家種質(zhì)資源調(diào)查的重要對象,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中保留的種質(zhì)資源不必然具有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值,由此可以認(rèn)為農(nóng)業(yè)文化遺產(chǎn)的生物多樣性評價(jià)不用過多追求傳統(tǒng)種質(zhì)資源種植的面積和均勻度。國內(nèi)對農(nóng)業(yè)生物多樣性的評估多集中在農(nóng)業(yè)物種多樣性。但是,不同于自然生態(tài)系統(tǒng),農(nóng)業(yè)物種多樣性的調(diào)查具有較高的難度。在類型上,遺產(chǎn)地的農(nóng)業(yè)物種多樣性可能包含了森林、草地、農(nóng)田、濕地等不同生態(tài)系統(tǒng)類型,也包含了草本、灌木、喬木等不同植被類型,農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)按照作物的種類也可以分為瓜菜種植系統(tǒng)、果園生態(tài)系統(tǒng)、稻田生態(tài)系統(tǒng)、茶園生態(tài)系統(tǒng)、林下作物種植系統(tǒng)等等,因此增加了農(nóng)業(yè)物種多樣性調(diào)查的難度。另外,農(nóng)業(yè)景觀的斑塊性特征使得對自然生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)查方法不再適用。這些復(fù)雜性造成了迄今還沒有農(nóng)業(yè)生物多樣性評價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)。對農(nóng)業(yè)物種進(jìn)行調(diào)查,常見的有按照生物類群進(jìn)行研究;按照用途進(jìn)行研究;按照社會組織單元進(jìn)行研究等。典型的做法是把農(nóng)業(yè)生物多樣性按用途劃分為糧食作物、蔬菜、果品類、畜牧業(yè)養(yǎng)殖類、水產(chǎn)養(yǎng)殖類、藥用類、觀賞類和用材類,在該農(nóng)業(yè)文化遺產(chǎn)系統(tǒng)中還有森林子系統(tǒng)、村落子系統(tǒng)、梯田子系統(tǒng)和溪流子系統(tǒng)的生物多樣性,在每一子系統(tǒng)中又區(qū)分了動物多樣性、植物多樣性和微生物多樣性。此種方法的優(yōu)點(diǎn)是比較簡便地了解到系統(tǒng)存在的物種類型,但是由于農(nóng)業(yè)物種多樣性是由農(nóng)業(yè)物種種類的數(shù)量以及均勻度決定的,物種數(shù)不能反映農(nóng)業(yè)物種多樣性的大小。另外,這種調(diào)查方法不能評價(jià)特有種、瀕危種等農(nóng)業(yè)生物類型。長期以來農(nóng)業(yè)生物的栽培和管理都在農(nóng)民自己的土地上進(jìn)行,相關(guān)的農(nóng)業(yè)生物資源也掌握在農(nóng)戶手中。農(nóng)戶之間的經(jīng)濟(jì)狀況、生產(chǎn)管理方式和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)差別導(dǎo)致了農(nóng)戶管理的物種多樣性的差異較大。農(nóng)戶管理的農(nóng)業(yè)生物多樣性是一個(gè)社區(qū)、一個(gè)地區(qū)和國家的農(nóng)業(yè)生物多樣性保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。因此可以認(rèn)為,農(nóng)戶水平的物種多樣性是農(nóng)業(yè)生物多樣性評價(jià)和就地保護(hù)的基本單元。農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的管理強(qiáng)度較大,人為影響很大,采用戶級水平的生物多樣性評價(jià)的方法效果更好[1]。農(nóng)業(yè)文化遺產(chǎn)申報(bào)和保護(hù)中,進(jìn)行的多是戶級水平農(nóng)業(yè)生物多樣性評價(jià),調(diào)查技術(shù)包括農(nóng)戶選擇,樣地選擇,實(shí)地調(diào)查。對于物種多樣性核心資料的搜集有直接關(guān)系的用詞包括:土地利用階段、土地田野類型、樣區(qū)、樣方、鑲嵌樣地、單一物種的數(shù)量、物種豐富度己取樣頻率。資料分析上最有關(guān)聯(lián)的用詞包括均勻度,物種多樣性,以及相似度指數(shù)。資料分析的方法包括土地利用類型物種下相似度分析和管理多樣性分析[1]。從定性到定量化的研究過程中,農(nóng)業(yè)生物多樣性的計(jì)算基本都是按照自然群落植被生物多樣性的計(jì)算方法,考慮自然植被群落的豐富度、均勻度和生物多樣性,出現(xiàn)了10多種評估群落物種多樣性的指標(biāo):Margalef指數(shù)、Gleason指數(shù)、Pielou指數(shù)、PIE指數(shù)、Audair和Goff指數(shù)、Simpson指數(shù)、Shannon-Wiener指數(shù)等。也有一些以指標(biāo)賦權(quán)的方式把這些指數(shù)綜合起來形成了物種多樣性綜合指數(shù)[2]。農(nóng)業(yè)景觀中,農(nóng)田及周邊的溝渠林路、灌叢、荒草地、果園、庭院等半自然生境構(gòu)成的復(fù)合景觀維系了全球約50%的野生瀕危物種[3]。但是,國內(nèi)對農(nóng)田邊界景觀生態(tài)功能的研究還比較少。在農(nóng)業(yè)文化遺產(chǎn)篩選標(biāo)準(zhǔn)中,農(nóng)業(yè)景觀的價(jià)值已經(jīng)得到充分的闡釋。但在農(nóng)業(yè)文化遺產(chǎn)申報(bào)中,農(nóng)業(yè)景觀的價(jià)值沒有得到充分的認(rèn)識,農(nóng)業(yè)景觀被認(rèn)為是農(nóng)業(yè)美學(xué)景觀的現(xiàn)象依然存在。實(shí)際上,農(nóng)業(yè)景觀多樣性具有多種功能,景觀中的自然和半自然生境的多樣性有利于保護(hù)害蟲天敵、促進(jìn)病蟲害的綜合防治;傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)景觀,由森林、草地、水域等組成自然和半自然生境所占面積高,并與農(nóng)田構(gòu)成復(fù)合的農(nóng)業(yè)景觀,為生物提供更多的棲息地類型,使生境專一種和生境泛化種都能占有合適的生態(tài)位;農(nóng)業(yè)景觀生物多樣性的增加能夠提升農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)和提高作物產(chǎn)量。不同的生境類型維系了不同生物群落類型,并且生境多樣性的測量方法并沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。參照對非自然生境生物多樣性的研究,可將農(nóng)業(yè)景觀分為點(diǎn)要素、線要素與面狀要素。按照這種分類標(biāo)準(zhǔn),農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中點(diǎn)狀要素包括池塘與其他公共基礎(chǔ)設(shè)施等;現(xiàn)狀要素包括道路、樹籬、墻壁等;面狀要素包括草地、水域、灌木林、自然林等。郭輝軍等[1]把農(nóng)田復(fù)雜景觀的調(diào)查建立在不同土地利用階段內(nèi)進(jìn)行,樣地面積的確定可以綜合采用最小面積法、權(quán)屬邊界法和標(biāo)準(zhǔn)樣地面積法等。郭輝軍[1]認(rèn)為戶級水平的農(nóng)業(yè)生物多樣性評價(jià)通過歸納和總結(jié),可以形成景觀水平和社區(qū)水平的農(nóng)業(yè)生物多樣評價(jià)結(jié)果。實(shí)際上,農(nóng)業(yè)物種多樣性和景觀多樣性是不同的概念,景觀多樣性不是不同土地利用類型生物多樣性的簡單集合,尤其是在調(diào)查和評價(jià)方法的選擇上,戶級水平的生物多樣性調(diào)查和景觀多樣性調(diào)查具有明顯的區(qū)別。

2影響農(nóng)業(yè)生物多樣性的因素

在多樣的生態(tài)條件下,經(jīng)過自然或人工選擇,農(nóng)業(yè)文化遺產(chǎn)地形成了豐富而穩(wěn)定的適應(yīng)性農(nóng)業(yè)生物種質(zhì)資源。這些農(nóng)業(yè)資源與人類生產(chǎn)活動的關(guān)系密切,易受人類文化、民族習(xí)俗、耕作方式和經(jīng)濟(jì)方式等變化的沖擊。在一些地區(qū),育成品種或雜交品種不能完全適應(yīng)當(dāng)?shù)氐亩喾N生態(tài)條件,原有的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生物資源因此被保留下來。但在糧食需求的壓力下,現(xiàn)代育成品種被廣泛種植,傳統(tǒng)遺傳生物多樣性受到嚴(yán)重沖擊。農(nóng)業(yè)生物多樣性的快速減少與農(nóng)村文化多樣性的丟失有關(guān),傳統(tǒng)作物也會因文化的傳承而被保留下來,如在云南當(dāng)?shù)氐墓?jié)慶和婚喪嫁娶慣用老品種祭祀和慶祝。在農(nóng)業(yè)多樣性形成的過程中,農(nóng)戶是管理的基本單位,也是農(nóng)業(yè)生物多樣性的改造者,他們的文化特色直接或間接地影響著農(nóng)地景觀和農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)。大量研究已經(jīng)表明,農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)或農(nóng)業(yè)景觀中的生物多樣性降低都和農(nóng)業(yè)集約化的種植方式以及傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)管理技術(shù)的消失有關(guān)。一方面,農(nóng)田農(nóng)地的過度開發(fā)、田塊的規(guī)?;?jīng)營、鄉(xiāng)村溝渠路面的過度硬化導(dǎo)致了農(nóng)業(yè)半自然生境的減少或消失,世界范圍內(nèi)45%的稀樹草原都轉(zhuǎn)化為農(nóng)業(yè)用地,70%的草地以及森林被開墾成農(nóng)田。另一方面,農(nóng)業(yè)集約化管理過程中對高產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)的過度追求,大面積種植單一作物導(dǎo)致農(nóng)業(yè)景觀均質(zhì)化、農(nóng)業(yè)景觀生物多樣性減低;集約化的農(nóng)事管理中大量使用的農(nóng)藥、化肥造成農(nóng)業(yè)環(huán)境質(zhì)量急劇降低,直接導(dǎo)致農(nóng)業(yè)生物多樣性減少[4]。農(nóng)業(yè)的集約化經(jīng)營通常導(dǎo)致自然生境破碎化,使得農(nóng)田和般自然生境、自然生境變成相對離散化分布狀態(tài),減少了農(nóng)業(yè)景觀的復(fù)雜性。破碎化的自然生境不僅減少了某些物種的豐度,還會影響物種之間的關(guān)系及生物群落的多樣性和穩(wěn)定性。農(nóng)用土地向低級、簡單的生態(tài)系統(tǒng)退化,空間異質(zhì)性減少。另外,農(nóng)用地閑置或撂荒均會導(dǎo)致某些生境類型的消失,進(jìn)而會威脅生物多樣性。

3農(nóng)業(yè)生物多樣性保護(hù)的現(xiàn)狀

農(nóng)業(yè)生物多樣性保護(hù)的目的是保證我們現(xiàn)在以及將來能夠獲得和應(yīng)用這些農(nóng)業(yè)生物多樣性資源和相關(guān)的技術(shù)。農(nóng)業(yè)生物多樣性保護(hù)受到的影響因素較多,對其進(jìn)行保護(hù)就比自然生物多樣性保護(hù)要艱難得多。對于農(nóng)業(yè)遺傳生物資源,我國很多科研單位進(jìn)行了作物遺傳資源的收集、保存和遷地保護(hù)等工作,但是這些工作多為種質(zhì)資源的搜集和保存,而且局限于少數(shù)農(nóng)作物的種類和品種,對半栽培、采集利用的野生物種開展的保護(hù)工作相對較少。動態(tài)保護(hù)的理念下,農(nóng)業(yè)生物多樣性的保護(hù)措施還是強(qiáng)調(diào)就地保護(hù)。就地保護(hù)是由農(nóng)戶以儲存的種子或繁殖材料為基礎(chǔ)進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和管理的一個(gè)過程。目前在大部分地區(qū),就地保護(hù)對多數(shù)傳統(tǒng)品種、野生近緣種來說仍然是最重要也是最有效的手段。我國建立了野生植物原生境保護(hù)點(diǎn),通過這種自然保護(hù)的形式對野生植物進(jìn)行保護(hù)。但也存在缺點(diǎn):第一,保護(hù)的目標(biāo)物種較為單一,保護(hù)的投入相對較大;第二,除了對少數(shù)野生近緣種有效外,對栽培品種、半馴化品種等農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的多數(shù)物種是無效的。就地保護(hù)的另一種措施就是擴(kuò)大農(nóng)業(yè)景觀生物多樣性保護(hù)。景觀多樣性被認(rèn)為是一種很好的提高農(nóng)業(yè)生物多樣性的手段,例如庭園系統(tǒng)可以為人類提供豐富的蔬菜、觀賞、藥用、材用植物,被認(rèn)為是野生植物的避難所,農(nóng)業(yè)生物多樣性的基因庫,也是野生植物向栽培植物進(jìn)化的重要試驗(yàn)地。庭院管理者會從周邊野生環(huán)境中引入半栽培植物,以較小的管理強(qiáng)度保護(hù)了很多的生物多樣性。非作物生境或半自然生境類型,如林地、田塊邊緣區(qū)、草地、灌木籬墻等,是一種比較穩(wěn)定的異質(zhì)化空間,這些非作物生境可以作為捕食性昆蟲、傳粉昆蟲等動物的避難所,有利于它們遷入鄰近的作物生境中對害蟲起到調(diào)節(jié)和控制作用[5]。因此,對農(nóng)業(yè)景觀重構(gòu)和提質(zhì),不僅可以提升農(nóng)業(yè)天敵害蟲調(diào)控、水土涵養(yǎng)、授粉等生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能,還可以實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境保護(hù)和增加糧食產(chǎn)量的目標(biāo)。國外已經(jīng)采取了很多積極的措施來保護(hù)農(nóng)田邊界,歐美國家就采取了很多農(nóng)業(yè)景觀保護(hù)的具體措施,如將少部分農(nóng)田建設(shè)為保留地,用于小片林地、坑塘濕地;鼓勵(lì)種植作物的多樣化和種植模式的多樣化,鼓勵(lì)間作套種、發(fā)展農(nóng)林復(fù)合經(jīng)營;建立農(nóng)田邊界緩沖帶種植;保護(hù)傳粉動物、害蟲天敵的棲息地和生境。2005年歐盟就開始對農(nóng)業(yè)景觀生物多樣性保護(hù)不斷增加生態(tài)補(bǔ)貼,以生物多樣性為保護(hù)目標(biāo)的高價(jià)值農(nóng)田占到農(nóng)用地的20%。雖然我國在退耕還林還草、自然保護(hù)地體系建設(shè)、野生動植物資源保護(hù)開發(fā)等方面進(jìn)行了一系列的進(jìn)展,但農(nóng)業(yè)景觀生物多樣性的保護(hù)方面進(jìn)展緩慢。在我國有一些支持農(nóng)業(yè)景觀生物多樣性保護(hù)的政策,如鼓勵(lì)立體種植、間套作、野生動物廊道建設(shè)、防護(hù)林建設(shè)等,但對農(nóng)業(yè)景觀生物多樣性保護(hù)的其他方面,如緩沖帶建設(shè)、帶狀耕作、保護(hù)性耕作、植物籬種植、植被屏障建設(shè)、農(nóng)田邊界建設(shè)、農(nóng)田植被提升、河流緩沖帶、農(nóng)地灌叢管理等,還沒有產(chǎn)生綜合的農(nóng)業(yè)景觀保護(hù)政策。

4農(nóng)業(yè)生物多樣性保護(hù)的建議

就農(nóng)業(yè)遺傳多樣性和農(nóng)業(yè)物種多樣而言,對其就地保護(hù)最基本的動力來自自我消費(fèi)價(jià)值和市場價(jià)值。就經(jīng)濟(jì)價(jià)值而言,如果傳統(tǒng)作物的產(chǎn)量及價(jià)格得到提高,市場價(jià)值通過農(nóng)業(yè)文化遺產(chǎn)的價(jià)值增值作用而提高,那么受到直接利益驅(qū)動下農(nóng)民會主動種植傳統(tǒng)作物。因此,允許對傳統(tǒng)品種、半栽培種、采集和管理物種進(jìn)行提高品質(zhì)和產(chǎn)量,可能對農(nóng)業(yè)生物多樣性保護(hù)一定的作用[6]。結(jié)合農(nóng)業(yè)生物多樣性保護(hù)的目標(biāo),對調(diào)查出來的物種及相關(guān)的傳統(tǒng)技術(shù),可進(jìn)行有規(guī)劃地開發(fā)利用,通過建立規(guī)劃區(qū)和博物館等,發(fā)展生態(tài)旅游業(yè),提高相關(guān)傳統(tǒng)資源的利用,以便擴(kuò)大傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生物資源的市場效益。就農(nóng)業(yè)景觀生物多樣性而言,農(nóng)業(yè)文化遺產(chǎn)地可以借助遺產(chǎn)的申報(bào)和保護(hù)工作開展以下保護(hù)措施:(1)開展農(nóng)業(yè)景觀生物多樣性的監(jiān)測和評價(jià)。需要建立綜合評估農(nóng)業(yè)文化遺產(chǎn)生物多樣性特征的方法,識別農(nóng)業(yè)文化遺產(chǎn)系統(tǒng)所面臨的主要威脅;完善現(xiàn)有的農(nóng)業(yè)文化遺產(chǎn)監(jiān)測體系,定期獲取農(nóng)業(yè)生物多樣性的現(xiàn)狀和保護(hù)發(fā)展措施的影響;探索結(jié)合生物多樣性的空間和屬性數(shù)據(jù)變化形成預(yù)警機(jī)制。(2)開展農(nóng)業(yè)景觀生物多樣性保護(hù)和建設(shè)技術(shù)示范區(qū)。在農(nóng)業(yè)文化遺產(chǎn)的申報(bào)過程中,強(qiáng)調(diào)農(nóng)業(yè)景觀生物多樣性的價(jià)值,并作為農(nóng)業(yè)文化遺產(chǎn)系統(tǒng)的重要標(biāo)準(zhǔn)。鼓勵(lì)對遺產(chǎn)地居民維持、保存和利用生物多樣性的原因進(jìn)行深入研究,特別是對景觀生物多樣性保護(hù),要鼓勵(lì)多學(xué)科的綜合性研究,包括與生物多樣性緊密相關(guān)的社會學(xué)、生態(tài)學(xué)和經(jīng)濟(jì)學(xué)研究。對于景觀生物多樣性較高的地區(qū),可以在研究其維持的機(jī)制的基礎(chǔ)上形成示范。(3)對農(nóng)業(yè)景觀生物多樣性開展生態(tài)補(bǔ)貼,提高管理者、農(nóng)戶對農(nóng)業(yè)景觀生物多樣性保護(hù)價(jià)值和功能的認(rèn)識。探索不同管理情景下農(nóng)業(yè)生物多樣性的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能,推動基于農(nóng)業(yè)生物多樣性長期價(jià)值的深入研究,建立生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制。重點(diǎn)研究保護(hù)農(nóng)業(yè)生物多樣性和發(fā)展經(jīng)濟(jì)之間的協(xié)同,使利益相關(guān)者都能夠從農(nóng)業(yè)景觀生物多樣性保護(hù)中受益。另外,積極探索建立吸引社會資本投入到農(nóng)業(yè)生物多樣性保護(hù)的市場化機(jī)制。

篇2

關(guān)鍵詞 轉(zhuǎn)基因作物;作物多樣性;農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)多樣性;育種

中圖分類號 Q344+.11 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-5739(2016)02-0015-04

Abstract The potential impact of transgenic crops on biodiversity has been a topic of interest both in China and abroad. This paper reviewed the advances of the researches that based on the impact of transgenic crops on crop biodiversity and agro-biodiversity. The agro-biodiversity included following aspects:the major influence on soil communities of micro- and other organisms from transgenic crops;the effect of herbicide-resistant transgenic crops on the composition of weed communities;the effect of insect-resistant transgenic crops on target pest and non-target organisms;and the herbicides and pesticides application effect on transgenic crops. Based on the review,the conclusion may be drown that transgenic crops could continue to decrease the pressure on biodiversity. The negative factors should be reduced to the lowest level of the new variety breeding of transgenic plants.

Key words transgenic crop;crop biodiversity;agro-biodiversity;breeding

生物多樣性的物質(zhì)實(shí)體就是資源,是人類賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)。人類基本的食物和各種工業(yè)原料源自生物多樣性,一些非常有價(jià)值的育種性狀(如抗病抗蟲性狀、優(yōu)質(zhì)性狀和高產(chǎn)性狀)的基因也來自生物多樣性[1]。生物多樣性在生態(tài)系統(tǒng)的維持中起著重要的作用,同時(shí),生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性是作物生物多樣性存在的基礎(chǔ),兩者相輔相成。隨著現(xiàn)代生物技術(shù)的應(yīng)用,轉(zhuǎn)基因作物對農(nóng)業(yè)生物多樣性和農(nóng)業(yè)生態(tài)的影響受到了廣泛的關(guān)注[1-3]。轉(zhuǎn)基因作物到底該不該種植這一話題也一直是媒體和群眾的熱議話題之一,轉(zhuǎn)基因作物對農(nóng)業(yè)生物多樣性的影響主要包括抗除草劑轉(zhuǎn)基因作物、轉(zhuǎn)Bt抗蟲作物的種植對生物多樣性的影響和轉(zhuǎn)基因作物的雜草和害蟲的田間管理兩部分內(nèi)容。該文綜述了轉(zhuǎn)基因作物對作物多樣性和農(nóng)業(yè)生態(tài)多樣性影響的國內(nèi)外研究進(jìn)展,旨在為轉(zhuǎn)基因作物育種的發(fā)展提供參考。

1 轉(zhuǎn)基因作物的種植對作物多樣性的影響

作物多樣性大致有2層含義,第一是指栽培作物種類的多樣性;第二是指同一作物種類品種和生態(tài)類型的多樣性。合理安排作物布局,保持農(nóng)田作物種類的多樣性,對增加糧食生產(chǎn)的穩(wěn)定性具有重要的意義。近年來,轉(zhuǎn)基因作物也有一定面積的種植,在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上得到較多的應(yīng)用。轉(zhuǎn)基因作物的種植也在影響生物多樣性。

轉(zhuǎn)基因作物對生物多樣性的潛在影響已經(jīng)是一個(gè)大家普遍感興趣的話題,在生物多樣性公約簽署的背景下,這一話題更受到關(guān)注。在最近的綜述文章中,著名生態(tài)學(xué)家Carpenter[4]從遺傳多樣性的角度分析了大量文獻(xiàn)中報(bào)道的轉(zhuǎn)基因作物對環(huán)境的影響,范圍涉及到具體作物、農(nóng)場范圍及更大的區(qū)域規(guī)模。目前在轉(zhuǎn)基因經(jīng)濟(jì)作物種植地區(qū),通過增加保護(hù)性耕種措施、減少殺蟲劑使用和使用更加環(huán)保的除草劑等方法降低了農(nóng)業(yè)對生物多樣性的影響。

一般來說,在耕地上進(jìn)行的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率越高,產(chǎn)量越高,可持續(xù)性則越強(qiáng),生物多樣性受到的危害則越小。轉(zhuǎn)基因作物產(chǎn)量的增加也緩解了將更多土地轉(zhuǎn)換為農(nóng)業(yè)用地的壓力,間接有利于生物多樣性。農(nóng)業(yè)對生物多樣性最直接的消極影響是造成自然棲息地的大量喪失,這是由維持自然生態(tài)系統(tǒng)平衡必須的土地過多地轉(zhuǎn)化為農(nóng)業(yè)用地所造成的。Carpenter[4]發(fā)現(xiàn)大量且不斷增長的論文顯示,轉(zhuǎn)基因作物的種植已經(jīng)提高了產(chǎn)量,尤其是在發(fā)展中國家更為明顯。一份由Carpenter對全球農(nóng)民所做的調(diào)查發(fā)現(xiàn)[5],發(fā)展中國家作物平均產(chǎn)量的增加率:抗蟲玉米為16%,抗蟲棉為30%,而在一份對抗除草劑玉米的單獨(dú)研究中,產(chǎn)量增加率是85%。發(fā)達(dá)國家農(nóng)民的產(chǎn)量報(bào)告顯示,抗除草劑棉花沒有變化,抗除草劑大豆增加了7%。Brookes等[6]估計(jì),產(chǎn)量提高帶來的好處是減少了土地轉(zhuǎn)化為農(nóng)業(yè)用地。他們還估計(jì),如果不使用生物技術(shù),可能會有264萬hm2土地被用于糧食和油料作物的生產(chǎn)。

保護(hù)作物的多樣性是被廣泛認(rèn)可的,更多的品種和物種多樣性能夠讓農(nóng)業(yè)系統(tǒng)在不同環(huán)境條件下保持生產(chǎn)力的平衡。隨著轉(zhuǎn)基因作物的推廣,對作物基因多樣性減少的擔(dān)心隨之增加,因?yàn)橛N項(xiàng)目將目光投向很少一部分有價(jià)值的品種。3項(xiàng)研究(美國關(guān)于棉花和大豆的研究、印度關(guān)于棉花的研究)已經(jīng)分析了轉(zhuǎn)基因作物的引入對作物基因多樣性的影響。在美國對棉花和大豆基因多樣性的研究得出的結(jié)論是轉(zhuǎn)基因作物的推廣對生物多樣性的影響非常小,幾乎為零。相反,印度Bt抗蟲棉,因?yàn)閯傞_始只在少數(shù)品種中利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)導(dǎo)致了農(nóng)場品種生物多樣性的下降,但是隨著時(shí)間的推移,更多的抗蟲棉品種得以使用,這種現(xiàn)象得到緩解[5]。Carpenter[4]認(rèn)為,長遠(yuǎn)看來,轉(zhuǎn)基因作物通過增加未充分利用的替代作物的數(shù)量使他們更適于大范圍的馴養(yǎng)種植,從而增加了作物生物多樣性。

2 轉(zhuǎn)基因作物種植對農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)部分物種的影響

農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)是人們利用農(nóng)業(yè)生物與非生物環(huán)境之間以及生物種群之間相互作用而建立起來的并按人類社會需求進(jìn)行物質(zhì)生產(chǎn)的有機(jī)整體。農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的目標(biāo)是最大程度地獲取高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品,以滿足人口不斷增長的需要,其生物多樣性的組分和功能與自然生態(tài)系統(tǒng)的有所不同。農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的物種可分為生產(chǎn)性生物種(productivity biota),如農(nóng)作物、林木、飼養(yǎng)動物等,其多樣性對系統(tǒng)的生產(chǎn)力、穩(wěn)定性起重要作用;資源性生物種(resource biota),如傳粉昆蟲、害蟲天敵、微生物等,其多樣性對系統(tǒng)內(nèi)的傳粉作用、害蟲生物控制、資源分解、促進(jìn)養(yǎng)分循環(huán)有著重要的作用,從而間接影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性和生產(chǎn)力;破壞性生物種(destructive biota),如雜草、害蟲等,這些影響系統(tǒng)生產(chǎn)力的生物種是被控制的對象。

2.1 轉(zhuǎn)基因作物對微生物和土壤生物群落的影響

農(nóng)業(yè)生物多樣性對微生物和土壤生物群體有主要作用,同時(shí)這些微生物和生物群體對土壤系統(tǒng)的功能有根本影響,如氮循環(huán)、廢物的分解、營養(yǎng)的調(diào)動。許多研究對轉(zhuǎn)Bt作物對土壤生物群落的潛在影響進(jìn)行了深入分析。Icoz and Stotzky[7]基于70篇科學(xué)論文對Bt作物對土壤生態(tài)系統(tǒng)的影響研究進(jìn)行了充分的論述。發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)Bt植物對土壤中微生物組群的影響程度大小表現(xiàn)為從無影響到輕微影響再到顯著影響,他們是不同地理環(huán)境、溫度、植物品種和土壤類型作用的結(jié)果,一般來說,土壤類型的作用是暫時(shí)的,與Cry蛋白的存在無關(guān)??傮w來說,Cry蛋白很少或者沒有對潮蟲、跳蟲、螨蟲、蚯蚓、線蟲、原生動物有毒性作用,關(guān) 瀟等[8]利用普通水稻和轉(zhuǎn)基因水稻作為材料,研究對土壤生物群落的影響,結(jié)果表明,非轉(zhuǎn)基因組土壤微生物群落結(jié)構(gòu)特征具有一定的相似性,轉(zhuǎn)基因組也具有類似的土壤微生物群落結(jié)構(gòu);轉(zhuǎn)基因水稻與非轉(zhuǎn)基因組相比,土壤微生物生物總量差異不顯著,轉(zhuǎn)Bt基因水稻根際土壤中的細(xì)菌、真菌、放線菌隨季節(jié)變化趨勢明顯,轉(zhuǎn)基因組與非轉(zhuǎn)基因組之間無顯著差異(P>0.05),影響較小。

在美國東北部進(jìn)行的一項(xiàng)研究中,Hoheisel和Fleischer[9]調(diào)查了瓢蟲和它的食物(蚜蟲和花粉)的季節(jié)動態(tài),他們的研究對象是一個(gè)蔬菜農(nóng)場系統(tǒng),包括Bt甜玉米、Bt馬鈴薯和轉(zhuǎn)基因抗蟲南瓜。結(jié)果表明:轉(zhuǎn)基因蔬菜作物對瓢蟲提供了保護(hù),減少了25%的農(nóng)藥使用。在一份包含同樣作物的相似研究中,Leslie等[10]比較了在種植轉(zhuǎn)基因作物及近等基因系的環(huán)境中鞘翅目和蟻科在土表的聚居狀態(tài),并未發(fā)現(xiàn)物種豐富度和物種組成有什么不同,但發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因蔬菜需要的殺蟲劑更少。結(jié)果表明:遺傳修飾技術(shù)育種可以被應(yīng)用于蔬菜病蟲害的綜合管理系統(tǒng)中,為轉(zhuǎn)基因蔬菜提供了新的有效的方法來控制害蟲和病原菌的傳播[11-12]。

2.2 抗除草劑轉(zhuǎn)基因作物對雜草群落的影響

轉(zhuǎn)基因植物田間釋放帶來的主要問題之一,就是抗性基因通過基因流轉(zhuǎn)移到野生植株,從而給農(nóng)田生態(tài)環(huán)境造成潛在的危害,所以在釋放前對其潛在的基因漂移做出確切的評估是很必要的。轉(zhuǎn)基因作物的一個(gè)主要關(guān)注點(diǎn)在于轉(zhuǎn)基因性狀向雜草的任意傳播。已經(jīng)有一些轉(zhuǎn)基因逃離和雜草獲得抗除草劑選擇優(yōu)勢的證據(jù)[13-14]??钩輨┗驈霓D(zhuǎn)基因作物品種向近親雜草的轉(zhuǎn)移的風(fēng)險(xiǎn)已經(jīng)在大田作物如芥菜/油菜、甜菜中得到證實(shí)[15-16]。Rose等[17]證實(shí),“轉(zhuǎn)基因緩和策略”可能會對野生芥菜和油菜之間的雜交產(chǎn)生不良的遺傳負(fù)擔(dān)。轉(zhuǎn)基因緩和措施是一種對作物有利的矮化基因,但對雜草防控來說是有害的(雜草由于基因組成變化比同類的非轉(zhuǎn)基因雜草長得更快)。這一發(fā)現(xiàn)提出一個(gè)觀點(diǎn),即轉(zhuǎn)基因植物總是賦予野生親緣植物所謂的健壯基因,使其更加強(qiáng)壯,具有轉(zhuǎn)變成超越同類的潛力并成為超級雜草,此外,Palaudelmàs等[18]發(fā)現(xiàn),部分轉(zhuǎn)基因玉米活力低,很少結(jié)實(shí)和形成花粉,造成異花授粉率低。這樣,對轉(zhuǎn)基因植物的種植提出了一系列新的生態(tài)和經(jīng)濟(jì)問題,讓科學(xué)家和政策制定者去考慮轉(zhuǎn)基因的限制問題。

作物生產(chǎn)實(shí)踐對雜草群落的組成有著顯著的影響。當(dāng)?shù)刂饕s草種類的變化現(xiàn)象稱為雜草演變。在耐除草劑作物系統(tǒng)中,這樣的轉(zhuǎn)變和雜草管理是密切相關(guān)的,其中的耕作方式和除草劑的使用對雜草群落的演變有顯著影響。有文獻(xiàn)報(bào)道,在抗草甘膦作物中,有40種雜草(密切相關(guān)的物種的不同組群)的豐富度增加[4]。同一時(shí)間,在對美國6個(gè)州玉米、大豆和棉花的調(diào)查中,36%~70%的種植者反映:種植抗草甘膦作物,再實(shí)行輪作之后,雜草壓力已經(jīng)降低。化學(xué)除草劑的使用也導(dǎo)致耐農(nóng)藥雜草種群的發(fā)展,從而使雜草群落發(fā)生變化。在全球的15個(gè)國家中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)21種抗草甘膦雜草[4]。抗草甘膦雜草的出現(xiàn)需要調(diào)整雜草控制項(xiàng)目內(nèi)容,采取一些實(shí)際措施控制抗性種群。

抗除草劑轉(zhuǎn)基因作物的引進(jìn)已經(jīng)和更多的保護(hù)性耕種措施聯(lián)系在一起,這些措施包括減少徑流、增加水分下滲和減少侵蝕等。在抗除草劑轉(zhuǎn)基因作物較大的種植國――美國和阿根廷,保護(hù)性耕作的應(yīng)用趨勢已經(jīng)得到廣泛關(guān)注,并開展了相關(guān)研究。然而,在這2個(gè)國家引進(jìn)轉(zhuǎn)基因抗草甘膦作物之前,保護(hù)性耕種早已被一些種植者采用。一些研究已經(jīng)顯示,保護(hù)性耕種與轉(zhuǎn)基因抗草甘膦作物之間有著積極的雙向因果關(guān)系。

2.3 轉(zhuǎn)基因Bt抗蟲作物對非靶標(biāo)生物的影響

轉(zhuǎn)基因抗蟲作物自1996年被批準(zhǔn)商業(yè)化種植以來,它的抗蟲性和經(jīng)濟(jì)效益已得到了普遍肯定。Storer等[19]指出,預(yù)計(jì)種植轉(zhuǎn)Bt作物對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)最主要、最直接的影響是這些作物成為防治目標(biāo)害蟲的理想物種,通常情況下,害蟲以這些作物作為主要食物來源,并且能夠在較大范圍內(nèi)移動。種植轉(zhuǎn)Bt作物可自然形成較大范圍的區(qū)域害蟲的抑制,不僅減少了技術(shù)開發(fā)者的損失,還通過減少糧食損失或者減少使用害蟲控制措施(例如農(nóng)藥)使非技術(shù)開發(fā)者和其他作物種植者獲益[4]。

轉(zhuǎn)基因抗蟲作物對非靶標(biāo)生物的影響是多方面的,例如轉(zhuǎn)基因抗蟲作物的長期種植以后,次要害蟲是否上升為主要害蟲,是否會影響有益昆蟲,包括重要經(jīng)濟(jì)昆蟲、捕食性和寄生性天敵以及重要蝶類的種類及種群數(shù)量等,構(gòu)成轉(zhuǎn)基因抗蟲作物生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評估的重要內(nèi)容。有研究調(diào)查了轉(zhuǎn)Bt玉米和棉花的引進(jìn)對害蟲種群區(qū)域性暴發(fā)的影響,美國多地種植Bt玉米和棉花的地方以及中國種植Bt棉花地方的區(qū)域性害蟲抑制的效果[4]。轉(zhuǎn)基因作物對陸地上非靶標(biāo)無脊椎動物的影響已經(jīng)是大量室內(nèi)試驗(yàn)和區(qū)域研究的課題。截至2008年底,已經(jīng)有超過360篇關(guān)于Bt作物對非靶標(biāo)生物影響的原創(chuàng)論文被發(fā)表[20]。Naranjo對9種來自17個(gè)國家的轉(zhuǎn)Bt作物的135項(xiàng)基于實(shí)驗(yàn)室的研究及來自13個(gè)國家的5種Bt作物的63項(xiàng)基于實(shí)驗(yàn)田的研究,并采用meta分析技術(shù)進(jìn)行分析。一般來說,實(shí)驗(yàn)室研究比實(shí)驗(yàn)田研究有更多重大發(fā)現(xiàn)的機(jī)會,這至少在生物研究的差異中得到解釋,同時(shí)實(shí)驗(yàn)室研究相比實(shí)驗(yàn)田研究有更多的蛋白質(zhì)暴露機(jī)會。實(shí)驗(yàn)田研究表現(xiàn)出更少的對非靶標(biāo)生物的有害影響,同時(shí)殺蟲劑對非靶標(biāo)生物影響比Bt作物大得多[20-21]。最近越來越多的關(guān)于Bt作物對非靶標(biāo)生物影響的研究與Naranjo的結(jié)論一致[4]。楊 艷等[22]在總結(jié)國內(nèi)外相關(guān)研究數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,系統(tǒng)分析了轉(zhuǎn)基因抗蟲作物對非靶標(biāo)蝶類和蠶類昆蟲的潛在影響,指出雖然蠶類和蝶類昆蟲對Cry1或Cry2類殺蟲蛋白敏感,但在自然條件下,這類非靶標(biāo)昆蟲暴露于Cry殺蟲蛋白的水平很低,抗鱗翅目害蟲轉(zhuǎn)基因作物的種植對田間蝶類昆蟲的種群密度影響不顯著,不會給我國的蠶絲產(chǎn)業(yè)帶來負(fù)面影響。李麗莉等[23]認(rèn)為轉(zhuǎn)基因抗蟲作物的花粉或花蜜是一些重要經(jīng)濟(jì)昆蟲,如蜜蜂、熊蜂和一些寄生蜂,甚至捕食性天敵的食物來源,另外,花粉飄落到一些鱗翅目昆蟲如家蠶或重要蝶類昆蟲的寄主植物上,直接或間接對這些昆蟲造成一定影響。目前大多數(shù)研究表明轉(zhuǎn)基因抗蟲作物對非靶標(biāo)昆蟲,特別是對有益昆蟲沒有明顯的不利影響。

3 除草劑和殺蟲劑在轉(zhuǎn)基因作物上的應(yīng)用

轉(zhuǎn)基因作物的害蟲和雜草的田間管理已經(jīng)導(dǎo)致了除草劑和殺蟲劑的使用。如果種植遺傳修飾抗蟲作物的農(nóng)民減少了針對主要害蟲的廣譜殺蟲劑的使用,那么植物保護(hù)部門自然會抑制次要害蟲的種群,以便保護(hù)鳥類、嚙齒類動物和兩棲動物捕食的多樣性和豐富度。除了研究轉(zhuǎn)基因作物對非靶標(biāo)生物影響及與傳統(tǒng)做法相比較外,一些研究還確定了自遺傳修飾作物引進(jìn)后農(nóng)藥的變化量。與阿根廷、澳大利亞、中國、印度和美國的傳統(tǒng)作物相比,農(nóng)藥總活性物成分減少14%~75%[4]。Brookes和Barfoot[24]指出,農(nóng)民種植轉(zhuǎn)基因作物可以減少噴灑9.1%的農(nóng)藥,通常除草劑和殺蟲劑使用量的17.9%就可以達(dá)到防治效果,減少了對環(huán)境的影響。研究強(qiáng)調(diào),轉(zhuǎn)基因作物明顯降低了作物種植區(qū)溫室氣體的排放,這些溫室氣體的排放量相當(dāng)于2010年大街上860萬輛汽車尾氣的排放量。另外,很少研究得到耐除草劑轉(zhuǎn)基因作物對除草劑使用量變化的數(shù)據(jù),或許是因?yàn)槟统輨┺D(zhuǎn)基因作物的用藥情況影響不同種類、數(shù)量除草劑的使用,因此,除草劑使用量的變化并不能作為環(huán)境影響的一個(gè)指標(biāo)。一些研究已經(jīng)采用環(huán)境指標(biāo)來觀察殺蟲劑使用的變化,包括耐除草劑和耐殺蟲劑作物,在轉(zhuǎn)基因作物上的農(nóng)藥使用情況與常規(guī)作物相比都表現(xiàn)降低了對環(huán)境的影響[4]。

Bennet等[25]對生物周期調(diào)查表明,耐除草劑的轉(zhuǎn)基因甜菜比傳統(tǒng)甜菜對環(huán)境有更小的損害。因?yàn)檗D(zhuǎn)基因甜菜減少了除草劑制造、運(yùn)輸和田地使用過程中的用量。美國科學(xué)院認(rèn)為,隨著時(shí)間的推移,轉(zhuǎn)基因作物的一些效益預(yù)計(jì)會下降,隨著該技術(shù)被運(yùn)用到更多的作物上,潛在的效益和風(fēng)險(xiǎn)也可能變得越來越大[26]。例如,自從1991年,Bt棉花植株在中國棉花生產(chǎn)中有效控制了棉鈴蟲的危害,減少了農(nóng)藥的使用,增加了中國農(nóng)民的收入。然而,2004年得到的數(shù)據(jù)顯示:這些效益正在被用量劇增的其他農(nóng)藥削弱,這些農(nóng)藥被用于控制次要害蟲[27]。這種現(xiàn)象已經(jīng)被Wang等[27]證實(shí),他曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)由于種植Bt棉花,防控次要害蟲的問題和殺蟲劑用量減少相比并沒那么重要。在美國,據(jù)環(huán)保局報(bào)道,另一種大田害蟲(根蟲)已經(jīng)演變成對Bt毒素具有抵抗力[28]。

4 轉(zhuǎn)基因作物對生物多樣性的壓力和轉(zhuǎn)基因植物新品種選育

轉(zhuǎn)基因作物在過去15年間已經(jīng)被商業(yè)化種植,從中可以看出生物多樣性對生態(tài)平衡有積極影響。通過增加產(chǎn)量、減少殺蟲劑使用、使用更多更環(huán)保的除草劑和采取保護(hù)性耕種措施,轉(zhuǎn)基因作物已經(jīng)促進(jìn)了農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。許多研究認(rèn)為,轉(zhuǎn)基因作物對環(huán)境的影響很小,幾乎為零[4,20]。最近,美國國家研究委員會作出了一份對轉(zhuǎn)基因作物種植對農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的綜合評價(jià):一般來說,相比較于傳統(tǒng)種植的非轉(zhuǎn)基因作物,轉(zhuǎn)基因作物對環(huán)境有較小的負(fù)面影響[26]。因此,隨著全球農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的擴(kuò)展,現(xiàn)代農(nóng)業(yè)育種技術(shù)可以在現(xiàn)有農(nóng)業(yè)用地的基礎(chǔ)上提高產(chǎn)量,在未來30~40年農(nóng)業(yè)可預(yù)計(jì)養(yǎng)活繼續(xù)增加的世界人口,轉(zhuǎn)基因作物能夠繼續(xù)減少對生物多樣性的壓力,育種人員對保護(hù)生物多樣性作出了巨大貢獻(xiàn)[29]。

自然界中基因的橫向轉(zhuǎn)移現(xiàn)象廣泛存在,轉(zhuǎn)基因技術(shù)即是模仿自然界中的基因橫向轉(zhuǎn)移。自1996年轉(zhuǎn)基因作物產(chǎn)業(yè)化以來,已累計(jì)推廣15億hm2,2013年種植面積達(dá)到1.752億hm2,是1996年的100倍以上。目前,全世界27個(gè)國家種植轉(zhuǎn)基因作物,其中,19個(gè)發(fā)展中國家種植面積占54%,巴西達(dá)4 030萬hm2;美國是最大的轉(zhuǎn)基因作物種植國(7 010萬hm2),種植面積約90%為轉(zhuǎn)基因品種[30]。2008年我國啟動“轉(zhuǎn)基因生物新品種培育重大科技專項(xiàng)”重點(diǎn)支持水稻、小麥、玉米、大豆、棉花、豬、牛、羊生物的轉(zhuǎn)基因技術(shù)研發(fā)。萬建民[31]基于系統(tǒng)比較分析,建議我國進(jìn)一步加強(qiáng)轉(zhuǎn)基因植物研發(fā)能力建設(shè),夯實(shí)轉(zhuǎn)基因育種研究基礎(chǔ),突破轉(zhuǎn)基因核心技術(shù),培育轉(zhuǎn)基因植物新品種,加強(qiáng)產(chǎn)、學(xué)、研緊密結(jié)合,培育具有自主創(chuàng)新能力和市場競爭力的大型企業(yè),同時(shí)加強(qiáng)科普宣傳,營造良好的社會氛圍,推進(jìn)我國生物型新興產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。

5 展望

從目前看來,轉(zhuǎn)基因抗除草劑和害蟲作物的種植,對農(nóng)業(yè)生物多樣性的影響輕微。從長遠(yuǎn)的角度考慮,轉(zhuǎn)基因作物的推廣可以通過增加產(chǎn)量、減少殺蟲劑的應(yīng)用、使用更環(huán)保的除草劑及采用保護(hù)性耕作措施促進(jìn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展;這也從農(nóng)業(yè)生物多樣性視角表明我國應(yīng)發(fā)展轉(zhuǎn)基因植物育種。當(dāng)然,任何事物的發(fā)展具有兩面性,加之轉(zhuǎn)基因作物研究的時(shí)間相對傳統(tǒng)作物較短,應(yīng)該把轉(zhuǎn)基因作物對生物多樣性的潛在負(fù)面影響降到最低,以便更好地為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)服務(wù)。

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篇3

關(guān)鍵詞:生態(tài)型渠道 渠道規(guī)劃 渠道構(gòu)建 環(huán)境因素 生態(tài)因素

1.引言

近年來,由于渠道化建設(shè)引起農(nóng)田渠道中生境條件惡化、生物多樣性下降、農(nóng)業(yè)面源污染嚴(yán)重、水體自凈能力下降等問題日益突出,混凝土襯砌的方法的弊端也日益凸顯出來。在總結(jié)國內(nèi)外在生態(tài)型渠道構(gòu)建方面的研究成果基礎(chǔ)上,從降低渠道對農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的影響及發(fā)揮渠道的生態(tài)功能的角度出發(fā),探討生態(tài)型渠道建設(shè)的方案。

2.生態(tài)型渠道構(gòu)建方案探討

2.1 利于保護(hù)動植物生境及生物多樣性的渠道構(gòu)建

溝渠形態(tài)的多樣性是渠道內(nèi)生物多樣性的基礎(chǔ),在渠道的建設(shè)過程中,通過在渠道內(nèi)構(gòu)建多樣化的動植物生境來提高生物群落的多樣性。渠道在平面上的蜿蜒性,橫向斷面上的多樣變化,縱向上的深、淺渠底的交替出現(xiàn),造成水流的急緩變化,均為生物創(chuàng)造了多樣的棲息環(huán)境,適宜不同的生物生存,增加了生物群落的多樣性。為實(shí)現(xiàn)渠道的保持生物多樣性的生態(tài)功能,在建設(shè)渠道的過程中,應(yīng)把握以下幾點(diǎn):

(1)因地制宜,增加渠道蜿蜒性。渠道的蜿蜒性為渠道生態(tài)的生物多樣性提供了條件,與直線渠道相比,彎曲渠道擁有更復(fù)雜的動植物群落。同時(shí)也應(yīng)該注意到,渠道的蜿蜒性會增加渠道輸水的時(shí)間和降低輸水時(shí)間,因此在增加渠道的蜿蜒性建設(shè)時(shí),不能一概而論,應(yīng)該具體問題具體分析,因地制宜,不可不切實(shí)際,隨意增加蜿蜒性。

(2)形式多樣,渠道斷面多樣化。渠道斷面形狀主要有:U形斷面、梯形斷面、矩形斷面、復(fù)式斷面等。U形斷面主要為自然渠道斷面,它是多由水流常年沖刷而自然形成的,為非規(guī)則斷面,具有一定的多樣性特點(diǎn)。梯形和矩形是灌區(qū)人工開挖常見的規(guī)則斷面形式,結(jié)構(gòu)比較單一,是渠道采用最多的斷面形式,該斷面形式難以滿足景觀生態(tài)效應(yīng)。復(fù)式斷面綜合考慮高低水位的過流要求,在主干渠,以及支、斗、農(nóng)、毛溝渠段,運(yùn)用不同的斷面形式,同時(shí)滿足了高水位和低水位的景觀生態(tài)效應(yīng),是灌區(qū)較為理想的斷面形式。溝渠斷面形式多樣化,利于形成多樣化的生境,供水生植物、兩棲動物的生長和棲息。

(3)適當(dāng)設(shè)置多級落差。對于地勢比降較大的溝渠可沿渠道人工設(shè)置若干級落差,一方面可以通過跌水增強(qiáng)水體的復(fù)氧能力,另一方面也利于水流的多樣化,多變的水流利于保持生物的多樣性。

2.2 利于截留凈化農(nóng)業(yè)面源污染物的渠道構(gòu)建

農(nóng)業(yè)面源污染物在渠道遷移過程中,可以利用渠道的自然凈化功能降低農(nóng)業(yè)面源污染進(jìn)入地表水體的負(fù)荷,截留凈化過程包括:底泥吸附、植物吸收、微生物降解等一系列的物理、化學(xué)和生物的轉(zhuǎn)化作用。通過對渠道自凈機(jī)理的研究,可以人為地創(chuàng)造適宜的條件,來強(qiáng)化渠道的自然凈化過程,增強(qiáng)渠道的自凈能力,從而改善水體水質(zhì),起到保護(hù)生態(tài)環(huán)境的作用。

(1)構(gòu)建水生植被型渠道

渠道內(nèi)良好的水生植被有利于形成“水生植物-微生物”系統(tǒng),此系統(tǒng)可以對污染物進(jìn)行吸收和降解,凈化機(jī)理主要包括:①水生植物對氮、磷營養(yǎng)物質(zhì)的吸收作用;②微生物對有機(jī)物的降解作用和硝化反硝化作用;③根莖葉系統(tǒng)的吸附過濾作用;④促進(jìn)沉降和抑制溶出作用。水生植被型渠道的構(gòu)建主要通過改善植物生長條件及人工移植栽培凈化效果較好植物,來建立渠底部沉水植物、沿岸挺水植物的植被體系,起到較好的凈化污染物效果。同時(shí),水生植物死亡后沉積水底會腐爛,釋放有機(jī)物質(zhì)和氮、磷元素,會造成水體的二次污染,因此應(yīng)注意對溝渠的水生植物定期收割。

(2)渠道內(nèi)生物填料技術(shù)的應(yīng)用。天然材料(如卵石、礫石及天然渠底等)或人工合成接觸材料(如塑料、纖維等)具有較大比表面,生物容易聚集生長而形成粘液狀的生物膜,可以吸附降解水體污染物質(zhì)。因此可以在不影響渠道正常功能的前提下,將這些材料作為填料或者面料合理布置于溝渠中,創(chuàng)造適宜生物膜生長的介質(zhì)來強(qiáng)化水體的自凈能力,如礫間接觸氧化技術(shù)、薄層流凈化技術(shù)和仿生植物填料技術(shù)。

2.3 植生型防滲渠道構(gòu)建

在水資源稀少的干旱地區(qū)渠道防滲是十分重要的任務(wù),這也是導(dǎo)致長期以來渠道“三面光”襯砌的形成。渠道防滲節(jié)水可以提高水資源的利用率,緩解農(nóng)業(yè)用水供需矛盾,節(jié)約的水可擴(kuò)大灌溉面積,對水資源緊缺地區(qū)具有現(xiàn)實(shí)意義。隨著生態(tài)建設(shè)的需要,對干旱性和半干旱性地區(qū)渠道,一方面要考慮防止下滲引起的水資源損失,必須要對渠道進(jìn)行不透水性全襯砌;另一方面也要?jiǎng)?chuàng)造適宜的水生生物生長環(huán)境,維持渠道內(nèi)的生態(tài)系統(tǒng)完整性,保持一定的自凈能力。王超,王沛芳等研制的植生型防滲砌塊技術(shù)可以較好地解決這一矛盾。它由不透水的混凝土塊體和供水生植物生長的“井”形無砂混凝土框格組成(。在對河道進(jìn)行防滲襯砌時(shí),砌塊之問通過凸塊和凹槽的聯(lián)結(jié)緊密地排列于河床底部,可以有效地防止?jié)B漏;“井”形無砂混凝土框格中填土,種植適宜的水生植物,水生植物的生長又為其他微型生物提供了生長環(huán)境,構(gòu)成的水生生物系統(tǒng)還可以吸收降解水體中污染物質(zhì),提供水體的自凈能力。

3.結(jié)語

目前對農(nóng)業(yè)灌溉排水渠道引起的生態(tài)環(huán)境問題的研究還處于起步階段,對自然土渠的生態(tài)功能的作用尚未形成完整的理論體系,水泥襯砌渠道對農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的影響的機(jī)理還沒有完全認(rèn)識清楚。渠道的生態(tài)構(gòu)建技術(shù)在借鑒河流的治理經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上逐步形成,推進(jìn)生態(tài)渠道的建設(shè)還需要克服理念上的阻礙。只有根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況,具體問題具體分析,積極丌展試點(diǎn),并不斷完善,才能使生態(tài)型渠道的建設(shè)理論和實(shí)踐有較快發(fā)展。

參考文獻(xiàn):

篇4

1.傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)產(chǎn)生環(huán)境污染問題諸多的環(huán)境問題與現(xiàn)行有關(guān)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式密切相關(guān):合成化學(xué)殺蟲劑和肥料污染土壤、水和空氣,危害環(huán)境和人類健康。據(jù)國務(wù)院2010年第一次全國污染源普查結(jié)果顯示,農(nóng)業(yè)污染源是造成環(huán)境污染的主要原因,農(nóng)業(yè)源也是總氮、總磷排放的主要來源,其排放量分別為270.46萬噸和28.47萬噸,分別占排放總量的57.2%和67.4%。[1]我國的農(nóng)藥、化肥、農(nóng)膜等使用量據(jù)世界首位。然而,由于農(nóng)業(yè)對環(huán)境、人類健康和社會有重大的影響,這會直接引起生態(tài)危機(jī)。人類已經(jīng)從事農(nóng)業(yè)上萬年,但是只有在過去的50年左右,農(nóng)民嚴(yán)重依賴合成化肥、農(nóng)藥、化石燃料和農(nóng)業(yè)機(jī)械。在這半個(gè)世紀(jì)的崛起中,農(nóng)業(yè)大幅通過提高作物產(chǎn)量、植物品種、機(jī)械化和合成化學(xué)物質(zhì)輸入,增加收益。例如過度耕作,過度放牧,過度使用的水和創(chuàng)建新農(nóng)田或新牧場,直接導(dǎo)致沙漠化,使得生態(tài)系統(tǒng)失衡,更容易引起干旱。世界上的人均耕地面積一直在下降,我國也是如此。

2.傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)威脅生物多樣性單一栽培正在侵蝕生物多樣性,土壤中過剩的氮威脅著植物物種的多樣性,以及減少生物的生長繁衍。農(nóng)業(yè)是依賴生物多樣性而存在的,但與此同時(shí),也會威脅生物多樣性。傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)侵蝕生物多樣性,不僅因?yàn)樗欣趩我辉耘?,也因?yàn)檫@些單一栽培取代不同的棲息地。例如大米的生產(chǎn)方式的單一栽培,排擠當(dāng)?shù)匾吧贩N。在菲律賓、印度尼西亞和其他一些發(fā)展中國家,超過80%的農(nóng)民栽種現(xiàn)代水稻品種。在印度尼西亞,這導(dǎo)致了1500種當(dāng)?shù)厮酒贩N的滅絕。傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)對合成化學(xué)物質(zhì)的依賴減少了昆蟲的多樣性。殺蟲劑殺死了野生蜜蜂和其他有益的物種。此外,傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)還會導(dǎo)致全球變暖和氣候變化。

3.威脅人類的健康土壤侵蝕改變了土地的肥力和營養(yǎng),食物供應(yīng)變得更加密集。飼養(yǎng)場和工廠化農(nóng)場(雞、豬、牛、羊)是密集型的單一栽培,為了增加產(chǎn)量,他們過量使用化學(xué)物質(zhì)如抗生素。最常見食源性病原體絕大多數(shù)是與動物有關(guān)的產(chǎn)品,其中大部分來自農(nóng)場和工廠的加工設(shè)施。由于生活水平的日益提高,動物性飲食在我國逐年上升,成為危害環(huán)境和公眾健康的主要原因。慢性疾病的誘因大多是這種飲食的轉(zhuǎn)變,在1950年之前,麻疹、肺結(jié)核和衰老是三個(gè)最常見的死亡原因,但在1985年以后,惡性腫瘤、腦血管疾病、缺血性心臟病是最常見的死亡原因。農(nóng)藥殘留進(jìn)入我們的身體、空氣、水和食物,提高患某些癌癥的風(fēng)險(xiǎn)以及生殖內(nèi)分泌系統(tǒng)紊亂。高速肉類生產(chǎn)導(dǎo)致更大的病原體風(fēng)險(xiǎn),在養(yǎng)殖的牲畜中過度使用抗生素可能產(chǎn)生耐藥菌株微生物,人吃了這些肉會轉(zhuǎn)移到人體內(nèi)。我國肉類飲食逐年上升,而這些高飽和脂肪的飲食導(dǎo)致慢性退化性疾病,是在富裕人群中最常見的死亡原因。

二、傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)問題的成因分析

1.過于追求市場利潤如果我們現(xiàn)在的農(nóng)業(yè)系統(tǒng)是有害的,不可持續(xù)的,但為什么還被延續(xù)?最主要的原因在于強(qiáng)大的經(jīng)濟(jì)利益,那些受益集團(tuán)得利于當(dāng)前的農(nóng)業(yè)現(xiàn)狀。因?yàn)?,農(nóng)民為了從他們的作物中獲得更大的收益率,嚴(yán)重依賴外部輸入(如合成化學(xué)肥料、化石燃料、農(nóng)藥、機(jī)械等),但更大的收益率一直喜憂參半,據(jù)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)學(xué)家分析,在過去的半個(gè)世紀(jì)里,農(nóng)業(yè)利潤主要是以降低成本,擴(kuò)大生產(chǎn)等。然而,每一新的一輪削減成本技術(shù)已經(jīng)導(dǎo)致了增加產(chǎn)量和更低的價(jià)格,消除最初的盈利能力。因此,追求更大的收益,農(nóng)民越來越依賴非農(nóng)形成的資源和遙遠(yuǎn)的農(nóng)貿(mào)市場獲得盈利。

2.違背自然生態(tài)規(guī)律生態(tài)是萬物生長的自然生存狀態(tài),具有自身變化發(fā)展的客觀規(guī)律,人類不能盲目地任意地從事各種活動,生態(tài)是不以人的意志為轉(zhuǎn)移的,人類只有在不違背自然規(guī)律的前提下能動地為活動創(chuàng)設(shè)條件。否則,人們違背生態(tài)規(guī)律就會帶來各種危機(jī)。生態(tài)危機(jī)是人類活動的負(fù)性后果,生態(tài)本應(yīng)是合目的性與合規(guī)律性的矛盾運(yùn)動。馬克思指出:“動物只是按照它所屬的那個(gè)尺度和需要來建造,而人卻懂得按照任何一個(gè)種的尺度來進(jìn)行生產(chǎn),并且懂得怎樣處處都把內(nèi)在的尺度運(yùn)用到對象上去?!保?]在人類的農(nóng)業(yè)活動中,人既要掌握與利用生態(tài)農(nóng)業(yè)規(guī)律,使生態(tài)農(nóng)業(yè)符合與適應(yīng)人的需要,又要服從農(nóng)業(yè)發(fā)展的自身規(guī)定性,受制約于生態(tài)規(guī)律。否則,一旦生態(tài)危機(jī)的出現(xiàn)了,會給人造成物質(zhì)上和精神上的損害和困擾,甚至?xí)袛嗳祟惿鐣l(fā)展,動搖人類生存的根基。如果人類能深刻認(rèn)識到生態(tài)危機(jī)已嚴(yán)重威脅到人類的生存與發(fā)展,并深刻反省自己的所作所為,消除盲目的活動,及時(shí)作出卓有成效的應(yīng)戰(zhàn),那么生態(tài)危機(jī)就會嬗變?yōu)槿祟惖拿篮玫钠鯔C(jī),整個(gè)人類社會也會獲得更好的發(fā)展。

三、現(xiàn)代生態(tài)農(nóng)業(yè)體系構(gòu)建的途徑

生態(tài)農(nóng)業(yè)體系是指在社會生產(chǎn)力發(fā)展到一定的階段和水平的基礎(chǔ)上,在市場經(jīng)濟(jì)調(diào)控和政策支持下,通過農(nóng)業(yè)各種資源的優(yōu)化配置和全方位的整合,使生態(tài)體系協(xié)調(diào)發(fā)展。在經(jīng)過沉痛的工業(yè)化負(fù)面效應(yīng)的反思以后,建設(shè)生態(tài)農(nóng)業(yè)體系應(yīng)運(yùn)而生,并提到了國家的議事日程。生態(tài)農(nóng)業(yè)體系是基于相對較少盈利的農(nóng)業(yè),使用更少的非農(nóng)輸入,使得動植物生產(chǎn)保持一個(gè)較高的生物多樣性,采用適當(dāng)?shù)纳鷳B(tài)技術(shù)生產(chǎn)規(guī)模,并過渡到可再生能源。這對建構(gòu)生態(tài)農(nóng)業(yè)體系是前提和基礎(chǔ)。生態(tài)農(nóng)業(yè)體系應(yīng)更少的依賴化學(xué)物質(zhì)的輸入和減少經(jīng)濟(jì)效率,同時(shí)把生產(chǎn)成本分流給社會。

1.運(yùn)用生態(tài)系統(tǒng)方法簡而言之,生態(tài)系統(tǒng)方法是一種建立或維持自然生態(tài)系統(tǒng)及其功能和價(jià)值的方法的總和。生態(tài)系統(tǒng)方法強(qiáng)調(diào)自然生態(tài)系統(tǒng)與社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)和共生,如應(yīng)考慮到長期或短期的生態(tài)利益,即所有可以預(yù)見的和確認(rèn)的生態(tài)及經(jīng)濟(jì)后果;加強(qiáng)政府內(nèi)部機(jī)構(gòu)間及社會各個(gè)組織的協(xié)調(diào)統(tǒng)一;在各級政府與當(dāng)?shù)孛癖姟⑼恋厮姓呒跋嚓P(guān)方之間形成緊密合作的一體關(guān)系;積極加強(qiáng)與普通大眾之間的合作交流;采用生態(tài)科學(xué)技術(shù);建立生態(tài)信息網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng);如良好的土壤管理,通過科技檢測對其化學(xué)、生物和物理性質(zhì)進(jìn)行維護(hù)和有效管理。傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)傾向于只強(qiáng)調(diào)土壤的化學(xué)性質(zhì)。一英畝良好土地的土壤可以包含4噸的生物,構(gòu)成土壤的生態(tài)系統(tǒng),包括有機(jī)質(zhì)、有益的細(xì)菌、真菌、線蟲和原生動物。如果管理得當(dāng),這些土壤生物能執(zhí)行至關(guān)重要的功能,不容易受到害蟲侵蝕。種植不同的作物能緩解生態(tài)問題。單一栽培更容易受到害蟲及其市場價(jià)格的波動。通過作物品種還可以創(chuàng)建更多的更加細(xì)化的市場管理。此外,通過不斷移動動物的不同放牧地區(qū),循環(huán)放牧可以防止水土流失,保持足夠的植被。它也可以節(jié)省飼料成本,增強(qiáng)土壤肥力。

2.維持整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的平衡如果要建構(gòu)一個(gè)可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)農(nóng)業(yè)體系,必須維持整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的平衡?!吧鷳B(tài)農(nóng)業(yè)實(shí)質(zhì)上就是把生態(tài)環(huán)境效益列入目標(biāo),采用節(jié)約資源、構(gòu)建循環(huán)、保護(hù)環(huán)境等措施,使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)步入生態(tài)文明的一種實(shí)踐方式?!边@不僅是一個(gè)可持續(xù)的食物系統(tǒng),還有諸多其它社會系統(tǒng)的協(xié)調(diào)。農(nóng)業(yè)生態(tài)體系的子系統(tǒng)如食物系統(tǒng),需要生產(chǎn)者和消費(fèi)者之間更緊密的聯(lián)系,即農(nóng)業(yè)生態(tài)農(nóng)場,農(nóng)民合作社等通過農(nóng)貿(mào)市場,向當(dāng)?shù)叵M(fèi)者直接營銷食物,把生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)與社會共同承擔(dān)。據(jù)估計(jì),世界人口將繼續(xù)增加,在未來的50年將增加約18億人,所有的增長將發(fā)生在城市地區(qū)(人口增長加上繼續(xù)遷移到城市)。這使得農(nóng)業(yè)生態(tài)體系發(fā)展成為越來越重要的組成部分。因?yàn)樗鼤a(chǎn)生更接近消費(fèi)者,降低能源成本,農(nóng)業(yè)運(yùn)輸、存儲和減少包裝費(fèi)。此外,它還為城市提供了一個(gè)可行的廢物循環(huán)系統(tǒng)(如廢水灌溉),既能創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)發(fā)展,又能改善糧食安全。例如CSA模式,農(nóng)民可以通過增值產(chǎn)品或直接從農(nóng)貿(mào)市場或營銷策略獲取更多的利潤支持農(nóng)業(yè)。消費(fèi)者購買“共享”一個(gè)農(nóng)場和接收部分收成。在生長季節(jié)和保證市場的開始時(shí)就支付給農(nóng)民足夠的工作收益。消費(fèi)者建立直接聯(lián)系他們的食物供應(yīng)和輸入。因此,我們應(yīng)扶持更多的生態(tài)農(nóng)場業(yè)務(wù)。

篇5

關(guān)鍵詞:農(nóng)作物多樣性;糧食作物多樣性;經(jīng)濟(jì)作物多樣性;多樣性指數(shù)

中圖分類號:Q16;S51文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:0439-8114(2011)12-2377-03

Diversity of Crops in China

ZENG Feng,AN Hong-mei,TANG Yong-jin

(Department of Agronomy, College of Life Science and Engineering,Southwest University of Science and Technology, Mianyang 621010, Sichuan,China)

Abstract:In order to probe the characteristics and variation of crop diversity in China, the diversity indexes of planted crops in 31 provinces and the whole country in 1981, 1995 and 2008 were compared and analyzed. The results were as follows. ① The national crop diversity in 1990s was higher than that in the 1980s, but it just changed a little during nearly 20 years. Grain crop's diversity was relatively stable during nearly 30 years; while economic crop's diversity reduced gradually. ②Yunnan, Guizhou, Shanxi,Inner Mongolia, Chongqing, Sichuan, Gansu and Ningxia had relatively big diversity of crop and grain crop; while Jiangxi, Guangdong, Hainan, Hunan, Fujian,Jilin, Qinghai and Tibet were characterized by relatively small diversity of crop and grain crop. ③ Shanxi, Inner Mongolia, Shaanxi,Jilin, Heilongjiang and Henan were characterized by relatively large diversity of economic crop; while Qinghai, Tibet, Beijing, Tianjin, Shanghai, Fujian, Shandong and Guangdong had relatively small diversity of economic crop. ④ During nearly 30 years, various changes of crop diversity existed in different provinces. The investigations showed that the increasing of crop diversity existed in southwest and partial northwest provinces; while it was reduced in Shandong, Jilin provinces. Each province should ascertain the appropriate size of crop diversity according to local topography and landforms, soil, climate and agricultural production condition to use local resources fully, keep farmland ecosystem balance and stability and keep sustainable development of agriculture.

Key words: crop diversity; grain crop diversity; economic crop diversity; diversity index

農(nóng)作物多樣性是農(nóng)作物及其與環(huán)境形成的生態(tài)復(fù)合體,以及與此相關(guān)的各種生態(tài)過程的總和,包括生境類型的多樣性、物種多樣性(包括半農(nóng)家栽培種、栽培種和受到管理的野生種)和遺傳資源與種質(zhì)的多樣性[1]。物種多樣性是農(nóng)作物多樣性的核心,指的是某一地區(qū)內(nèi)農(nóng)作物種類與數(shù)量的豐富程度。不同種類作物之間存在著相互促進(jìn)、相互利用的密切關(guān)系,作物的某些抗逆性、抗病蟲害和品質(zhì)特性只有在種植多種作物時(shí)才能表現(xiàn)出來[2]。因此,農(nóng)作物種類越多,生態(tài)系統(tǒng)越穩(wěn)定。由于農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的不斷調(diào)整,我國農(nóng)作物多樣性在不同時(shí)期和不同地區(qū)差異很大,但人們對此研究很少。本文利用多樣性指數(shù)的方法,定量研究我國近30年來不同年代各地的農(nóng)作物多樣性情況,以從宏觀上探索我國農(nóng)作物多樣性的特點(diǎn)及其變化規(guī)律。

1研究方法

根據(jù)1982年和1996年的中國農(nóng)業(yè)年鑒與2008年中國農(nóng)業(yè)統(tǒng)計(jì)資料,計(jì)算全國和各省市自治區(qū)1981年、1995年和2008年的農(nóng)作物多樣性指數(shù)、糧食作物多樣性指數(shù)和經(jīng)濟(jì)作物多樣性指數(shù)。采用Shannon信息指數(shù)作為農(nóng)作物多樣性指數(shù),計(jì)算公式為H=-∑PilnPi。式中,H為多樣性指數(shù),Pi是第i種作物的面積比例;當(dāng)Pi=0時(shí),對數(shù)值無意義,為保證形式上的一致,規(guī)定ln0=0[3]。

根據(jù)多樣性指數(shù)計(jì)算公式的統(tǒng)計(jì)學(xué)和生態(tài)學(xué)特性,作為農(nóng)作物多樣性指數(shù),其多樣性指數(shù)越大,表明該省農(nóng)作物種植的種類越多,各種作物面積分布越均勻;多樣性指數(shù)越小,表明該省農(nóng)作物種植的種類就少,各種作物面積分布不均勻,或者是少數(shù)種類面積過大[4]。糧食作物多樣性指數(shù)和經(jīng)濟(jì)作物多樣性指數(shù)的計(jì)算方法類似于農(nóng)作物多樣性指數(shù)的計(jì)算方法。本研究的糧食作物包括稻谷、小麥、玉米、谷子、高粱、大麥、其他谷物、大豆、綠豆、紅小豆、其他豆類、馬鈴薯、其他薯類,糧食作物總面積用這些作物面積相加得到。經(jīng)濟(jì)作物包括花生、油菜、芝麻、胡麻、向日葵、其他油料作物、棉花、麻類、甘蔗、甜菜、煙葉、蔬菜、瓜果、藥材,經(jīng)濟(jì)作物總面積用這些作物面積相加得到。

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2結(jié)果與分析

2.1全國和各省市自治區(qū)農(nóng)作物多樣性變化情況

全國和各省市自治區(qū)農(nóng)作物多樣性指數(shù)計(jì)算結(jié)果見表1,從表1可見,各省市自治區(qū)同一年份的農(nóng)作物多樣性指數(shù)差異較大。1981年和1995年多樣性指數(shù)最大的是山西,最小的是;2008年,多樣性指數(shù)最大的是云南,最小的是江西。表1還表明,同一省市自治區(qū)在不同年份的農(nóng)作物多樣性指數(shù)變化是不同的。有的農(nóng)作物多樣性指數(shù)在下降,如北京、天津、遼寧、吉林、黑龍江、山東、河南;有的農(nóng)作物多樣性指數(shù)在上升,如浙江、福建、湖北、廣東、四川、貴州、云南、、陜西、甘肅、青海、寧夏;有的變化較小,如內(nèi)蒙古、上海、江蘇、安徽、河南、新疆等;還有的變化不穩(wěn)定,如山西、江西、廣西等。全國農(nóng)作物多樣性指數(shù)1995年比1981年略有增加,而2008年與1995年相對穩(wěn)定。

如果以多樣性指數(shù)大于2.2、2.2~1.8、小于1.8來劃分,則可把各省市自治區(qū)的農(nóng)作物多樣性分成大、中、小三類,表2列出了各省市自治區(qū)不同年份的分類情況。從表2可見,在1981年,全國只有3個(gè)省自治區(qū)的農(nóng)作物多樣性指數(shù)大于2.2,主要分布在北部;1995年有11個(gè)省自治區(qū)的農(nóng)作物多樣性指數(shù)大于2.2,主要分布在北部、西南和西北;2008年有9個(gè)省市自治區(qū)的農(nóng)作物多樣性指數(shù)大于2.2,主要分布在西南和西北。廣東、江西、的農(nóng)作物多樣性指數(shù)一直較小。

2.2全國和各省市自治區(qū)糧食作物多樣性指數(shù)的變化情況

全國和各省市自治區(qū)糧食作物多樣性指數(shù)計(jì)算結(jié)果見表3,從表3可見,1981年,糧食作物多樣性指數(shù)最大的是山西,最小的是江西;1995和2008年糧食作物多樣性指數(shù)最大的是內(nèi)蒙古,最小的還是江西。從表3還可以看出,同一省市自治區(qū)在不同年份的糧食作物多樣性指數(shù)變化有很大差異。糧食作物多樣性指數(shù)下降的有北京、天津、遼寧、吉林、黑龍江、江蘇、安徽、山東、河南、海南;糧食作物多樣性指數(shù)上升的有上海、浙江、廣東、四川、貴州、云南、甘肅、青海、新疆;變化較小的有江蘇、安徽、湖北、湖南、廣東等;還有的變化不穩(wěn)定,如北京、河北、山西、內(nèi)蒙古、福建、江西、湖南、廣西、、陜西、寧夏等,但全國糧食作物多樣性指數(shù)變化較小。

2.3全國和各省市自治區(qū)經(jīng)濟(jì)作物多樣性指數(shù)的變化情況

全國和各省市自治區(qū)經(jīng)濟(jì)作物多樣性指數(shù)計(jì)算結(jié)果見表4,從表4可見,1981年,經(jīng)濟(jì)作物多樣性指數(shù)最大的是內(nèi)蒙古,最小的是;1995年經(jīng)濟(jì)作物多樣性指數(shù)最大的是陜西,最小的是青海;2008年,經(jīng)濟(jì)作物多樣性指數(shù)最大的是黑龍江,最小的仍是青海。天津、河北、內(nèi)蒙古、遼寧、上海、江蘇、浙江、福建、山東、河南、湖北、湖南、廣東、廣西、海南、貴州、新疆等省市自治區(qū)的經(jīng)濟(jì)作物多樣性指數(shù)在下降,吉林、安徽、湖北、貴州、、寧夏等省自治區(qū)的經(jīng)濟(jì)作物多樣性指數(shù)的變化較小,而北京、山西、吉林、黑龍江、安徽、江西、四川、云南、陜西、甘肅、青海、寧夏等省市自治區(qū)的多樣性指數(shù)有升有降。全國經(jīng)濟(jì)作物多樣性指數(shù)逐年降低,特別是近10年,經(jīng)濟(jì)作物多樣性指數(shù)降低迅速。

3小結(jié)與討論

根據(jù)多樣性指數(shù)情況,可以認(rèn)為,全國農(nóng)作物多樣性在20世紀(jì)90年代高于20世紀(jì)80年代,但近20年來變化較??;糧食作物多樣性30年來相對穩(wěn)定,經(jīng)濟(jì)作物多樣性逐漸降低。

不過近20年來,各省市自治區(qū)間農(nóng)作物的多樣性差異很大,西南地區(qū)、西北地區(qū)和北部一些省市自治區(qū)的農(nóng)作物多樣性較大,主要原因是這些省市自治區(qū)的作物種類多,面積分布比較均勻。如內(nèi)蒙古2008年的各種作物種植面積占當(dāng)年總種植面積的百分率分別為稻谷1.51%、小麥6.96%、玉米36.03%、谷子2.21%、高粱1.73%、大麥2.07%、其他谷物5.72%、大豆10.29%、綠豆3.51%、紅小豆0.46%、其他豆類1.72%、馬鈴薯10.46%、其他薯類0.30%、花生0.29%、油菜3.40%、芝麻0.07%、胡麻0.75%、向日葵6.28%、其他油料作物0.07%、棉花0.03%、麻類0.05%、甜菜0.75%、煙葉0.08%、蔬菜4.01%、瓜果0.81%、藥材0.44%。而華南地區(qū)、江西等省的多樣性一直較低,主要是單一作物面積的比重過大,如江西在2008年的稻谷面積占了農(nóng)作物面積的61.07%。

各省市自治區(qū)農(nóng)作物多樣性的變化不同。山東、遼寧、吉林等省的多樣性顯著降低。說明這些省在作物結(jié)構(gòu)調(diào)整中,重視增加優(yōu)勢作物面積的比率來提高作物產(chǎn)量。例如山東省在1981年的玉米面積占作物播種面積的21.12%,大豆面積占6.90%,而2008年的玉米面積提高到了26.69%,大豆面積下降到1.56%。

一個(gè)地區(qū)農(nóng)作物多樣性大,作物種類較多,就可以充分利用多樣化的生態(tài)資源。因此,在地形、地貌、土壤和氣候條件復(fù)雜多樣的地方,可適當(dāng)提高作物的多樣性。農(nóng)作物多樣性小,作物種類較少,少數(shù)優(yōu)勢作物的面積比率大,適宜于地形、地貌、土壤和氣候條件比較單一的省市自治區(qū),可以充分發(fā)揮優(yōu)勢作物的增產(chǎn)潛力和規(guī)模效益,提高作物總產(chǎn)量,但應(yīng)避免過度單一化帶來的農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性差的問題。

參考文獻(xiàn):

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篇6

1控制病蟲害的途徑

病蟲害控制的目的,在通常情況下,不是滅絕害蟲,而是控制種群數(shù)量,使其不足以造成危害[4]。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,防治蟲害的新技術(shù)不斷出現(xiàn),例如轉(zhuǎn)殺蟲基因植物技術(shù)、信息激素和性激素誘劑、頻振式殺蟲燈等物理方法[4]等,但使用最為廣泛且效果最為明顯的仍然是農(nóng)藥和生物防治技術(shù)。

1.1農(nóng)藥的使用情況及其帶來的問題

農(nóng)藥既是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重要投入品,也是現(xiàn)代化植保技術(shù)的重要組成部分。從農(nóng)藥問世以來,在控制病蟲草鼠害,保護(hù)農(nóng)作物,提高糧、棉、油、果、蔬產(chǎn)量及品質(zhì)等方面都發(fā)揮了重大的作用。通過使用農(nóng)藥來防治農(nóng)業(yè)有害生物,每年挽回的糧食損失可達(dá)6500多萬t,為人類的食品供應(yīng)作出了不可磨滅的貢獻(xiàn)[5]。我國是農(nóng)藥施用量最大的國家,據(jù)統(tǒng)計(jì),每年農(nóng)藥施用量高達(dá)130萬t,2005年我國農(nóng)藥使用面積總計(jì)達(dá)5.12億hm2,全國平均用量為2.34kg•hm2[6]。農(nóng)藥也是一類有毒化學(xué)品,在化學(xué)農(nóng)藥大量使用的同時(shí),環(huán)境污染問題也隨之而來。我國農(nóng)藥的利用率只有30%左右,化學(xué)農(nóng)藥的單位面積平均用量高出世界平均水平的2.5~5倍,隨著使用量和使用年數(shù)的增加,農(nóng)藥殘留逐漸增加,殘留地域逐漸擴(kuò)大,產(chǎn)生了立體式污染。我國每年遭受農(nóng)藥殘留污染的作物面積約達(dá)800萬hm2,其中污染嚴(yán)重的比例達(dá)40%,而蔬菜、水稻、果樹和茶葉等農(nóng)產(chǎn)品的農(nóng)藥用量和農(nóng)藥殘留問題更為嚴(yán)重[7]。其次大量使用農(nóng)藥,不但針對性地殺死了主要有害生物,更殺傷或殺死了大量無辜的天敵及中性生物,使得次要和具抗性的有害生物大發(fā)生時(shí),由于沒有相應(yīng)的天敵去抑制,往往導(dǎo)致其大爆發(fā),逼迫人類使用更高毒力或更大用量的農(nóng)藥去壓制,如此進(jìn)入惡性循環(huán)。害蟲越治越多,越多越治,農(nóng)藥用量越來越大,毒力越來越高,環(huán)境污染越來越嚴(yán)重[8]。例如稻田施藥殺死了葉蟬、飛虱的天敵,使近年來這兩種害蟲大發(fā)生。蘋果上噴藥殺死了紅蜘蛛天敵,造成了紅蜘蛛嚴(yán)重發(fā)生[4]。此外,農(nóng)藥還對農(nóng)產(chǎn)品、大氣、水體、土壤和生物都有明顯的負(fù)面影響[9],造成諸如面源污染等問題[10]。化學(xué)農(nóng)藥嚴(yán)重影響人畜健康、食品安全和環(huán)境質(zhì)量的問題,已引起世界各國共同關(guān)注[11]。近年來,隨著人民生活水平的不斷提高,對農(nóng)產(chǎn)品也提出了更高的要求,迫切需要降低農(nóng)產(chǎn)品的農(nóng)藥殘留。如何減少農(nóng)藥使用量,增加食品安全性,減輕環(huán)境污染,已成為一項(xiàng)重要而艱巨的任務(wù)[11]。生物農(nóng)藥防治是在此過程中發(fā)展起來的控制病蟲害的新途徑[7,12]。

1.2生物農(nóng)藥及其局限

生物農(nóng)藥不同于傳統(tǒng)的化學(xué)農(nóng)藥,它是利用生物活體或由生物產(chǎn)生的活性成分,以及化學(xué)合成的具天然化合物結(jié)構(gòu)的物質(zhì),制備出的可防治植物病蟲害和雜草及能調(diào)節(jié)植物生長的制劑。與傳統(tǒng)的化學(xué)農(nóng)藥相比,生物農(nóng)藥具有對人畜和非靶標(biāo)生物安全,環(huán)境兼容性好,不易產(chǎn)生抗性,易于保護(hù)生物多樣性,來源廣等優(yōu)點(diǎn)。但生物農(nóng)藥的首要問題是它的防治是一個(gè)生物學(xué)過程,所以效果相對緩慢,不能像化學(xué)農(nóng)藥那樣立即見效。二是它的生物活性需要適宜的環(huán)境條件(包括溫度、水分、光照、pH等),所以其貨架期和田間活性保持也是阻礙其產(chǎn)生效果的一個(gè)因素。三是生物農(nóng)藥的批量生產(chǎn)往往通過工業(yè)發(fā)酵,或者是從生物體直接分離提取,對病毒類生物農(nóng)藥則依賴活體寄生進(jìn)行生產(chǎn),成本相對較高,不利于產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。另外,現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)有些生物農(nóng)藥也會令靶標(biāo)生物產(chǎn)生抗性,尤其是抗生素類[1213]。所以生物農(nóng)藥還不足以進(jìn)行廣泛的病蟲害控制。

1.3生物防治及其局限

生物防治是有害生物治理中最成功、最節(jié)約和環(huán)境安全的方法,是指利用生物或生物代謝產(chǎn)物來控制病蟲草害的技術(shù),它是害蟲持續(xù)控制不可缺少的組成部分。自1888年在美國加州的柑橘園中大規(guī)模釋放澳洲瓢蟲成功控制吹綿蚧后,生物防治已成為家喻戶曉的害蟲控制手段[14]。再如有20多種赤眼蜂被大量繁殖和釋放,每年放蜂面積在3000萬hm2以上,作物損失一般下降70%~90%[11]。生物防治與化學(xué)農(nóng)藥相比有很多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn):第一,生物防治可以有效地控制農(nóng)田病蟲害,從而提高農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量,避免化學(xué)農(nóng)藥產(chǎn)生的農(nóng)藥殘留、環(huán)境污染等問題。第二,生物防治不會使農(nóng)業(yè)害蟲產(chǎn)生抗藥性,從而避免反復(fù)使用農(nóng)藥的惡性循環(huán)。第三,人為地改善自然生態(tài)環(huán)境,增加植物多樣性,可以為天敵提供優(yōu)良的棲息地和生活條件,從而保護(hù)了自然天敵資源,也有利于環(huán)境保護(hù)[11,15]。同樣,生物防治也有其局限性。由于天敵的專一性較強(qiáng),往往不能兼治多種害蟲。例如用瓢蟲防治蚜蟲,放赤眼蜂防治棉鈴蟲,不能同時(shí)控制紅蜘蛛、盲蝽、象鼻蟲、紅鈴蟲、大造橋蟲的危害[4]。同時(shí),生物防治往往靠外來天敵物種的引入,可能會帶來意想不到的危害。例如一些脊椎動物被引入防治外來有害生物,但由于它們食性不專一,結(jié)果自己反倒成為有害物種。天敵物種的引入防治病蟲害的成功率也很低,據(jù)統(tǒng)計(jì),自1888年以來所進(jìn)行的5000多次引種中,只有極個(gè)別種類產(chǎn)生明顯的生物防治效果[16]。另外,生物防治方面還存在許多不足,如捕食性天敵的發(fā)生有明顯的跟隨效應(yīng),往往滯后于害蟲大發(fā)生期,影響防效。傳統(tǒng)的人工繁殖方法費(fèi)用高,遠(yuǎn)超過化學(xué)防治[17]。這些缺陷導(dǎo)致了生物防治不能完全替代化學(xué)農(nóng)藥,無法大面積推廣使用。因此,尚需尋求新的、安全的、環(huán)境友好的病蟲害控制途徑。

1.4景觀生態(tài)學(xué)為病蟲害防治提供的新途徑

景觀層次上的農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)研究受到越來越多的重視[18]?,F(xiàn)代景觀生態(tài)學(xué)的研究顯示,作物的單一化種植所導(dǎo)致生境破碎化和景觀結(jié)構(gòu)變化已成為近代生物多樣性喪失和導(dǎo)致病蟲害發(fā)生的主要原因[1920],景觀的空間格局對節(jié)肢動物的生物學(xué)特性有直接或間接的影響[21],病蟲害的發(fā)生往往受到較大尺度上景觀結(jié)構(gòu)特征的復(fù)雜影響[2225]。因此,如何從景觀角度控制農(nóng)業(yè)景觀病蟲害是一個(gè)值得探討的問題[19]。國內(nèi)外十分重視農(nóng)業(yè)生態(tài)景觀結(jié)構(gòu)及生境破碎化對害蟲的防治和害蟲天敵關(guān)系以及害蟲治理的影響[2628]。在檢驗(yàn)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)害蟲治理的有效性和持續(xù)性時(shí),大尺度農(nóng)田景觀結(jié)構(gòu)的作用非常重要[29],大尺度農(nóng)業(yè)景觀的生物多樣性保護(hù)和害蟲綜合控制已成為景觀生態(tài)學(xué)研究熱點(diǎn)之一[26]。一個(gè)多樣化的農(nóng)業(yè)景觀鑲嵌體能維持多樣化的生物群落,其中的非作物半自然生境能為天敵提供替代食物和越冬、避難場所,有利于天敵遷移到附近的作物生境定居并對害蟲起控制作用[30]。從農(nóng)業(yè)景觀系統(tǒng)的角度出發(fā),運(yùn)用景觀生態(tài)學(xué)的理論、方法和研究成果,對農(nóng)田生境和半自然生境面積比例、組成成分、分布格局等進(jìn)行合理布局與設(shè)計(jì),改變農(nóng)田作物布局或大田周圍非作物生境的植被組成及特征,并從景觀水平上組織和安排農(nóng)事活動,將會對農(nóng)田生物多樣性和病蟲害控制起積極作用[26,3031],從而通過農(nóng)業(yè)景觀建設(shè)來保護(hù)農(nóng)田自然天敵,調(diào)節(jié)害蟲種群數(shù)量,阻礙病蟲害傳播,為病蟲害的綜合控制提供了新的途徑。

2通過農(nóng)業(yè)生態(tài)景觀建設(shè)控制農(nóng)業(yè)病蟲害

2.1從景觀格局上控制農(nóng)業(yè)病蟲害

農(nóng)業(yè)生態(tài)景觀是指農(nóng)田生境與非作物半自然生境(休耕地、草地、林地、防護(hù)林等)多種景觀斑塊及廊道的鑲嵌體,包括了尺度、空間格局和鑲嵌動態(tài)[19,26]。據(jù)此,可以把農(nóng)業(yè)生態(tài)景觀粗分為農(nóng)田生境和半自然生境兩個(gè)部分。農(nóng)田生境是害蟲及其天敵滋生繁衍的主要場所,而非作物半自然生境則是害蟲及其天敵尋求替代寄主或補(bǔ)充營養(yǎng)以及在空間上逃避不良環(huán)境條件的主要場所,其中貯存著豐富的天敵資源,對農(nóng)田生境中天敵節(jié)肢動物群落的建立與發(fā)展具有明顯的促進(jìn)和調(diào)節(jié)作用。因此,這兩部分生境對害蟲和天敵都是很重要的[21,30]。

在景觀尺度上,首先應(yīng)注重半自然生境的保護(hù),并在保證糧食生產(chǎn)的前提下,盡量提高其在景觀中的比例。研究表明,半自然生境的比例越高,農(nóng)業(yè)生態(tài)景觀中天敵的多樣性或者害蟲的寄生率往往越高[29]。IOBC(國際生物防治組織,InternationalOrganizationOfBiologicalControl)建議農(nóng)田景觀中至少要有5%的半自然生境用地,當(dāng)半自然生境面積接近15%時(shí),才能充分保護(hù)生物多樣性和實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)景觀中天敵的控制功能[32]。其次,在一定的半自然生境比例基礎(chǔ)上,還應(yīng)該注重保護(hù)多樣的生境類型。因?yàn)樘鞌郴蚣闹骼ハx的生活史過程中往往需要不同的生境類型,需要為其提供輪換的寄主、食物以及棲息地等。同時(shí),不同的生境類型往往能為不同的天敵昆蟲提供棲息地,多樣化的生境類型可以提供多樣化的天敵昆蟲群落[33]。越來越多的試驗(yàn)表明,多樣化的天敵群落比單一化的天敵群落更能夠有效地調(diào)控植食性害蟲的種群[30]。

同樣,在景觀尺度上,不同斑塊的農(nóng)田作物生境也應(yīng)該盡量種植多樣的作物類型,特別是增加永久性植被覆蓋,可為增加整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定性提供更好的緩沖能力,從而有利于提高景觀組成成分異質(zhì)性,增加整個(gè)農(nóng)田景觀綜合防范病蟲害的能力。構(gòu)建農(nóng)業(yè)生態(tài)景觀生境多樣性可采取水陸生態(tài)微系統(tǒng)、林地農(nóng)田、草地農(nóng)田等交織共存的策略,如在旱地條件下,通過挖塘貯水養(yǎng)魚,創(chuàng)造水生環(huán)境,可以成倍增加蛙類,進(jìn)而有效捕食作物田中的害蟲,控制其大爆發(fā);在農(nóng)田一定范圍內(nèi)開辟林地,增加益鳥的數(shù)量可以減少害蟲數(shù)量,能夠有效控制農(nóng)田害蟲[8]。

第三,在保證景觀組成成分異質(zhì)性的基礎(chǔ)上,還應(yīng)注重提升農(nóng)業(yè)生態(tài)景觀的結(jié)構(gòu)異質(zhì)性。不同形狀的斑塊或廊道往往具有不同的周長面積比以及分維數(shù)等形狀結(jié)構(gòu)指標(biāo),即對應(yīng)著不同的農(nóng)業(yè)景觀結(jié)構(gòu)[33],表明斑塊和廊道間的相互作用,是不同天敵昆蟲、害蟲和植物病菌遷移、傳播的基礎(chǔ),或阻礙或促進(jìn)[34]。如狹長地塊產(chǎn)投比較高,有利于提高機(jī)械效率、益蟲擴(kuò)散和減少水土養(yǎng)分流失[35]。總的來說,較高的景觀結(jié)構(gòu)異質(zhì)性,有助于天敵昆蟲的遷移,從而有效控制病蟲害,但過高的結(jié)構(gòu)異質(zhì)性可能導(dǎo)致核心區(qū)面積的減少,增加斑塊的邊緣效應(yīng),反而不利于天敵昆蟲的存活以及躲避捕食、農(nóng)藥危害等。

第四,景觀異質(zhì)性越高有助于生物多樣性的保護(hù)和病蟲害的控制,但是過度的生境破碎化也會導(dǎo)致景觀的高度異質(zhì)性,這反而不利于天敵的生存和繁衍[20,36]。研究表明:農(nóng)田生境的破碎化嚴(yán)重地影響了天敵群落的建立,生境破碎片段維護(hù)著一個(gè)不健康的自然天敵群落,導(dǎo)致對害蟲生物控制力的降低,害蟲暴發(fā)的可能性增大。破碎景觀干擾了捕食者和寄生者的覓食行為,降低了捕食率和寄生率,造成寄主昆蟲的大發(fā)生[26]。這涉及斑塊大小的問題,不同類群的生物,往往對最小生存斑塊有不同的要求,對于無脊椎動物等生存和繁殖所需要的最小生境面積約為4.6m2[37],所以幾乎任何小型的半自然生境的保護(hù)都是有意義的。田間試驗(yàn)得出,大于100m的斑塊隔離才會影響昆蟲功能團(tuán)組成和種間關(guān)系[26],這些都是設(shè)計(jì)斑塊大小時(shí)應(yīng)該考慮的內(nèi)容。

第五,景觀的連接度和生態(tài)學(xué)過程密切相關(guān)[38],其中廊道結(jié)構(gòu)對昆蟲的遷移擴(kuò)散具有重要作用。通過改善廊道通透性、增加踏腳石和補(bǔ)充新廊道等途徑提高景觀連接度,促進(jìn)步甲等捕食性昆蟲的遷移擴(kuò)散,同樣廊道結(jié)構(gòu)也對病原微生物的傳播和擴(kuò)散具有重要的作用[34]。因此,在提升景觀連接度的同時(shí),也應(yīng)注意病蟲害隨著廊道擴(kuò)散的風(fēng)險(xiǎn)。

最后,還應(yīng)提高半自然生境斑塊的質(zhì)量[34],如林地,現(xiàn)在北京農(nóng)業(yè)生態(tài)景觀的林地往往由單一的楊樹構(gòu)成,生物多樣性較低,不僅不能為天敵昆蟲群落提供棲息環(huán)境,還存在病蟲害危險(xiǎn)。增強(qiáng)斑塊的質(zhì)量,即抗病能力和生境植被質(zhì)量,增加斑塊內(nèi)的生物多樣性,并成為天敵昆蟲的棲息或者覓食場所。主要可以從植被搭配和管理措施上進(jìn)行提升,如選擇本土植物,種植多樣化的喬木,進(jìn)行喬灌草搭配,不施用農(nóng)藥、化肥,禁止放牧等。

2.2田塊間控制農(nóng)業(yè)病蟲

特定作物田塊的植被類型和結(jié)構(gòu)可影響農(nóng)田害蟲及其天敵種類、數(shù)量和遷居時(shí)間。因此,可通過改變田塊間非作物生境的植被組成及特征來調(diào)控農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中害蟲與天敵的關(guān)系,提高天敵對害蟲的控制效能[26,3940]。田塊間的病蟲害控制主要從保留原有的農(nóng)田邊界和新建農(nóng)田植被緩沖帶兩方面進(jìn)行。農(nóng)田邊界可定義為農(nóng)田(作物田塊)間過渡帶。它可能包括的景觀要素有植物籬、防護(hù)林、草帶、石墻、溝渠、休耕地和草地等,是一種比較穩(wěn)定的異質(zhì)化景觀,可以為捕食性和寄生性節(jié)肢動物提供越冬或避難場所和適宜的花粉、花蜜等資源以及其他替代獵物[41]。農(nóng)田邊界作為農(nóng)田生物擴(kuò)散的運(yùn)動廊道連接棲息地,提高個(gè)體擴(kuò)散和穩(wěn)定群體,保護(hù)農(nóng)田中下降種群,對增加農(nóng)田生物多樣性極為重要。

許多害蟲天敵如節(jié)肢動物益蟲有賴于農(nóng)田邊界作為生境和活動、擴(kuò)散的廊道[4244],因此,農(nóng)田邊界有利于自然天敵的棲息和繁衍,也有利于它們遷入鄰近的作物生境中對害蟲起到調(diào)節(jié)和控制作用[21]。在美國喬治亞州南部,周圍是豌豆和雜草的大豆田,捕食者的數(shù)量多于周圍是窄曠地的大豆田,大豆田里的捕食者數(shù)量從田邊到田中間逐漸減少,說明這些捕食者是從周圍的農(nóng)田邊界非作物生境遷入的,其數(shù)量分布與遷移距離呈反比[45]。因此在景觀建設(shè)中,應(yīng)該盡量保留農(nóng)田邊界。許多農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)家認(rèn)為,可以通過重建植被來增加和強(qiáng)化生物多樣性,恢復(fù)群落的動態(tài)平衡和提高農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性[39],從而提高農(nóng)業(yè)生態(tài)景觀自身的病蟲害防治能力。其中農(nóng)田植被緩沖帶的建設(shè)在歐美國家被廣泛使用。農(nóng)田緩沖帶是指緩沖農(nóng)作活動對環(huán)境影響的植被條帶或廊道,它的主要功能包括控制面源污染、減少土壤侵蝕、美化景觀、生物多樣性保護(hù)和病蟲害控制[37]。其通過提升景觀連通性,增加半自然生境面積,為害蟲天敵提供避難所、越冬地、食物來源,為寄生天敵提供輪換寄主,能較好地控制農(nóng)田中病蟲害;農(nóng)田緩沖帶的類型比較復(fù)雜,其中最常見的農(nóng)田緩沖帶類型有:防護(hù)林、植物籬、野花帶、甲蟲堤、草帶、一年生植物帶、多年生植物帶、田埂、渠道、路旁、保護(hù)行等。緩沖帶的建設(shè)要注重與其他半自然生境的整合,形成緩沖帶系統(tǒng)。構(gòu)建多樣的緩沖帶類型,并注重利用現(xiàn)有的農(nóng)田邊角廢棄地等,盡量少占用耕地。

同時(shí),農(nóng)田緩沖帶間的間隔太近,會占用更大比例的耕地,而間隔太遠(yuǎn),又不能起到病蟲害控制的作用,歐洲的研究表明:農(nóng)田緩沖帶間的間隔最好在100~300m以內(nèi)比較合適[37]。農(nóng)田緩沖帶的寬度對其功能也有重要影響,如有研究表明在耕地邊緣引入人工播種的農(nóng)田緩沖帶時(shí),邊界寬度≥3m才能夠有效地為生物創(chuàng)建新的棲息地進(jìn)而控制農(nóng)田中的病蟲害[46]。

應(yīng)特別注重植物的搭配和后期管理,可以依據(jù)農(nóng)田種植作物和景觀需求確定緩沖帶功能,選擇合適的植物組合構(gòu)建農(nóng)田緩沖帶。盡量選擇本土植物、多年生開花植物和連續(xù)開花植物組合提供花粉蜜源等食物;同時(shí)還應(yīng)該注意時(shí)空色澤等景觀效果;選吸引益蟲的植物和趨避害蟲的植物合理組合,以及豆科植物和伴隨植物;建設(shè)中用到的主要植物類群包括:功能植物(例如歐洲防風(fēng)可以吸引捕食性天敵、控制蘋果小卷蛾等害蟲,其根有毒,對果蠅、家蠅、紅蜘蛛有害),伴隨植物(亞麻分泌的油脂有助于其他植物生長)、趨避植物(青蒿和香蔥可以驅(qū)趕蚊蠅)[47]。最后要注重雜草的控制,后期管理,如剪割方式:輪換式割草或鑲嵌斑塊的剪割或進(jìn)行截枝;剪割高度:割草時(shí)要注意保護(hù)根,可以適當(dāng)割高一些;剪割頻率:每年1次,最多兩次,盡量減少干擾;剪割時(shí)間:只能在10月1日至5月15日進(jìn)行減割,最好是秋末種子成熟后;剪下的部分應(yīng)該留在原地或者移走用于降解。原則上禁止噴灑農(nóng)藥或殺蟲劑及耕作。不要施用化肥,因?yàn)橐恍┮吧ú葸m合在貧瘠的土壤條件下生長[48]。

在歐洲開展了廣泛的農(nóng)田緩沖帶建設(shè)實(shí)踐,如甘藍(lán)地里種三葉草多年生豆科植物帶,為捕食性天敵(步行蟲、蜘蛛)創(chuàng)造了良好的棲息地,有翅蚜遷入的數(shù)量大大減少。由于步行蟲的增加,根蛆的數(shù)量也大為降低,同時(shí)提高了菜青蟲的被捕食率,對3種害蟲都起到了控制作用[4]。在國內(nèi),如中國科學(xué)院動物研究所等在新疆通過引導(dǎo)棉農(nóng)在部分棉田周圍種植苜蓿,保護(hù)了天敵——瓢蟲,有效地控制了棉蚜[49]。

2.3耕種管理措施上控制病蟲害

在景觀水平安排農(nóng)事活動,采取不同作物或同作物不同品種的混種或間套作種植方式,改變單一的作物種植模式,提高田塊的物種多樣性,促進(jìn)有害生物、寄主及天敵的多樣化,使任何一種有害生物都達(dá)不到大規(guī)模流行的條件,從而達(dá)到有效持續(xù)控制病蟲害的目的,實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的持久穩(wěn)定[2,8,19,26,50]。

間作、套作、混作、輪作多樣化種植方式可以增加土壤肥力,控制土壤病菌群落,創(chuàng)造微環(huán)境,提高天敵繁殖力和生存力,減少植食性昆蟲入侵定殖,使得多作系統(tǒng)中害蟲的種類數(shù)量比單一種植的少,天敵種類數(shù)量增多。在多作系統(tǒng)中病原群體結(jié)構(gòu)復(fù)雜,優(yōu)勢病原種不明顯,從而減少病蟲害,維持農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定[2,19,51]。目前,中國間套種面積約有0.2億hm2[51],是中國農(nóng)業(yè)景觀的主要特征之一。朱有勇等[52]在云南進(jìn)行了不同水稻品種間作試驗(yàn),通過與數(shù)千農(nóng)民的合作,成功驗(yàn)證了大尺度上不同品種的混作對于稻瘟病的防治效果,已成為大尺度上通過間套作成功控制病蟲害的經(jīng)典案例。

多樣化種植增加了農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)作物的多樣性,也在時(shí)間和空間上提高了農(nóng)田景觀多樣性。多樣化的種植首先通過根際效應(yīng)、邊緣效應(yīng)等提升了作物利用養(yǎng)分的能力,增強(qiáng)自身的生理和物理機(jī)能,從而增加了抵抗病蟲害的能力;其次也減少了被食或寄主植物的密度,或通過其他植物的遮擋、驅(qū)避視覺嗅覺作用,減少了植食性昆蟲的遷入或定殖,及病蟲害的傳播和進(jìn)化速度;再次植物間的聯(lián)合抗性也有利于降低細(xì)菌病毒等微生物的危害;另外,多樣化的種植創(chuàng)造的相對復(fù)雜的生境有利于天敵的活動;最后多樣化種植引起的田間小氣候也不利于某些害蟲的繁殖以及雜草生長[53]。通過這些途徑,可以有效地進(jìn)行病蟲害的防治,從而減少農(nóng)藥的使用,有利于農(nóng)田生物多樣性的恢復(fù),進(jìn)一步促進(jìn)農(nóng)田病蟲害的控制[51,5455]。

除多樣化種植方式外,作物覆蓋、農(nóng)林間作、稻田養(yǎng)魚、稻田養(yǎng)鴨[54,56]等技術(shù)體系,以及有機(jī)肥施用、保護(hù)性耕作、深耕、適宜時(shí)間耕犁[21]等技術(shù)措施都可以有效地控制病蟲害發(fā)生,在農(nóng)業(yè)生態(tài)景觀建設(shè)中,要注重這些技術(shù)與多樣化種植方式相結(jié)合。

2.4綜合控制病蟲害的農(nóng)業(yè)生態(tài)景觀構(gòu)建

在農(nóng)業(yè)生態(tài)景觀建設(shè)過程中,要注重以上3個(gè)層次的融合,使病蟲害的控制效果達(dá)到最大化。云南哈尼梯田是以上3層次融合的典范。哈尼梯田分布于海拔144~2000m之間,連片面積多達(dá)千畝、萬畝,論層數(shù),一坡可達(dá)3000余層,形成了十分壯觀和獨(dú)特的農(nóng)業(yè)景觀[57]。位于山頂?shù)纳?作為自然或半自然生境,蘊(yùn)含了豐富的天敵物種,是整個(gè)景觀的生物多樣性源泉。靠近箐溝邊的坡地保留著野生植物的灌木叢,可視為農(nóng)田邊界。60°以上的坡地雖然開成梯地,但只種旱地作物,以套種玉米和瓜豆蔬菜為主,水源欠佳的空地用來種植辣椒、茄子、西紅柿、姜等蔬菜,邊緣區(qū)套種玉米、高粱、小米、芝麻等高稈作物,形成了多樣性化的作物種植體系。梯田因其海拔差異種植了100多個(gè)稻谷品種(混種),并且結(jié)合其他技術(shù)體系如稻田養(yǎng)魚,飼養(yǎng)了鯉魚、鯽殼魚、江鰍等生物。梯田間田埂厚實(shí),寬20~100cm,在寬厚的田埂壩上播種黃豆、小綠豆、老鼠豆等豆科植物,起到類似農(nóng)田緩沖帶的功能。在海拔1200m以下的河谷田壩種植棉花,從而形成了多樣化的種植布局。這樣優(yōu)化的景觀格局保留的大量農(nóng)田邊界及多樣化的種植體系,使得1300多年歷史的哈尼族梯田幾乎沒有發(fā)生過大面積的水稻病蟲害[58]。

3總結(jié)與展望

通過農(nóng)業(yè)生態(tài)景觀建設(shè),控制農(nóng)田病蟲害不僅是作物病蟲害防災(zāi)減災(zāi)、實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的需要,而且是人民健康、社會穩(wěn)定和環(huán)境安全的需要[59]。在單純依靠化學(xué)農(nóng)藥防治病蟲害和濫用農(nóng)藥的局面必須改變[4],生物農(nóng)藥和生物防治又有一定局限的情況下,農(nóng)業(yè)生態(tài)景觀建設(shè)是一條有效控制病蟲害的新途徑。農(nóng)業(yè)生態(tài)景觀的病蟲害控制是一項(xiàng)綜合的系統(tǒng)工程,只有從景觀上著眼,通過景觀格局的優(yōu)化、農(nóng)田邊界或緩沖帶的建立與多樣化種植,并結(jié)合耕種管理措施,提升生物多樣性水平,實(shí)現(xiàn)生物群落的內(nèi)部穩(wěn)定與平衡,限制有害生物的大爆發(fā),實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生態(tài)景觀中病蟲害的綜合控制。病蟲害控制實(shí)質(zhì)上是生物多樣功能的一部分[60],只有實(shí)現(xiàn)了生物多樣性的綜合保護(hù),實(shí)現(xiàn)了不同生物類群間的動態(tài)平衡,方能有效地發(fā)揮病蟲害控制的功能。因此在進(jìn)行景觀建設(shè)時(shí)必需注意保護(hù)農(nóng)業(yè)生物多樣性,提高生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性[2,19,26,30]。

篇7

關(guān)鍵字:生態(tài)體系;農(nóng)業(yè);病蟲害;生物防治;

生態(tài)體系下,為了有效開展農(nóng)業(yè)病蟲害生物防治和為農(nóng)業(yè)發(fā)展創(chuàng)造良好的生態(tài)環(huán)境,提出農(nóng)業(yè)病蟲害生物防治的有效措施是當(dāng)前急需探索的課題。文章分析了目前影響病蟲害防治的不利因素,提出農(nóng)作物種植田間布局、引進(jìn)新生物技術(shù)、復(fù)合生物綜合防治的新途徑,以創(chuàng)造優(yōu)良的生態(tài)體系,促進(jìn)農(nóng)業(yè)健康發(fā)展。

一、采取生態(tài)微系統(tǒng),把控多種農(nóng)作物合理布局

農(nóng)作物的害蟲、昆蟲、天敵等往往需要不同的生境類型,它們需要不同的食物、棲息地等,因此,在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)多樣性種植品種上就要打破傳統(tǒng)的不考慮品種間相互聯(lián)系,盲目種植的弊端,采取把控多種農(nóng)作物合理布局的有效措施。主要體現(xiàn)在以下幾方面:

市場經(jīng)濟(jì)下,農(nóng)作物品種多樣,種植方式多種多樣,如農(nóng)作物接茬復(fù)種、套作復(fù)種現(xiàn)象很多,在提高復(fù)種指數(shù)、減少農(nóng)耗期的同時(shí),應(yīng)考慮技術(shù)上防治病蟲害,首先,選擇適宜搭配種植的農(nóng)作物組合,利于抑制病蟲害的繁衍條件、天敵防治等方式,例如玉米和豆類組合,短期糧食作物和蔬菜組合等;其次,有效考慮不同作物種植的面積、廊道間距等,合理布局以把控害蟲、病菌的遷移、傳播,從布局上采取微系統(tǒng)的生態(tài)把控;最后,田間增加植被覆蓋利于系統(tǒng)緩沖力的提高,增加整個(gè)田間生態(tài)系統(tǒng)防治病蟲害的能力,采取多種微生態(tài)系統(tǒng)并存的措施,如因地制宜挖池塘增加蛙的數(shù)量,有效捕食農(nóng)作害蟲、增加益鳥的數(shù)量,減少農(nóng)作物害蟲數(shù)量等。以上是通過把控多種布局,維持生態(tài)微系統(tǒng)的方式。

二、多品種混種或間套種植,促進(jìn)農(nóng)業(yè)生態(tài)穩(wěn)定

農(nóng)作物多種品種混種、間作、套作的種植方式,不僅起到農(nóng)作物增產(chǎn)增收,而且有利于農(nóng)作物病蟲害的有效防止,促進(jìn)農(nóng)業(yè)生態(tài)的穩(wěn)定性。主要采取以下措施:

生態(tài)體系下,有效防止病蟲害的前提下,合理制定農(nóng)作物混種、間作、套作的技術(shù)指標(biāo),首先,同一田地上分行或分帶種植兩種以上農(nóng)作物,考慮農(nóng)作物播種、收獲期、蟲害繁衍、相互傳染等,皆不增計(jì)復(fù)種面積,如以水稻、玉米等農(nóng)作物為主,蔬菜種植為輔;其次,為了增產(chǎn)增收,在前季農(nóng)作物生長后期的株行間中播種后季農(nóng)作物,是有效利用生態(tài)空間的集約方式,同時(shí)考慮農(nóng)作物松散、高低搭配及不同農(nóng)作物存在的主要蟲害、昆蟲、寄生蟲、天敵制約病蟲害繁育的因素,科學(xué)的依據(jù)為指導(dǎo),藥劑防治病蟲害時(shí)把握化學(xué)調(diào)控的技術(shù),把控高層農(nóng)作物生長,促進(jìn)低層農(nóng)作物發(fā)展,以上是多種農(nóng)作物采取生態(tài)手段種植,促進(jìn)農(nóng)業(yè)生態(tài)穩(wěn)定的有效措施。

三、利用生物工程技術(shù)屏障,增設(shè)生態(tài)防治新途徑

生態(tài)體系下,農(nóng)作物病蟲害的有效生物防治,除了上述品種間有益生物防治、田間生態(tài)環(huán)境的調(diào)節(jié),這些生態(tài)自然保護(hù)措施外,還有利于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的生物技術(shù)工程,增設(shè)生態(tài)防治的新途徑。

農(nóng)業(yè)生物工程技術(shù),為農(nóng)業(yè)病蟲害生物防治提供了新的技術(shù)手段和生態(tài)措施,是將來農(nóng)業(yè)發(fā)展的趨勢。例如,生物技術(shù)的遺傳工程,采用將殺蟲基因移植到蔬菜、糧食等農(nóng)作物的原生質(zhì)體中,以獲得具有抗蟲基因的新型農(nóng)作物,是一種天然的防治病蟲害的生態(tài)屏障;雜草生物防治,是利用植物病原微生物調(diào)節(jié)害蟲侵害農(nóng)作物,通過植物病原菌防治農(nóng)作物害蟲、昆蟲的生物方式,開辟了植物防治農(nóng)作物病蟲害的新領(lǐng)域。以上這種生物工程防治主要是在技術(shù)上采用抗病基因、殺菌活性、提高生物農(nóng)藥的殺性、生物遺傳工程、微生物等非化學(xué)農(nóng)藥措施,以減少化學(xué)農(nóng)藥的使用,增設(shè)生態(tài)體系屏障。

四、綜合復(fù)合生物防治技術(shù),優(yōu)化多樣性生態(tài)體系

農(nóng)業(yè)病蟲害生物防治,不僅僅單一受到環(huán)境、溫度、病菌、害蟲等的影響,還需控制農(nóng)作物生存條件,如植株品種、植株健康狀況、肥料、水等因素,因此綜合復(fù)合生物防治,以優(yōu)化多樣性的生態(tài)體系。

全方位考慮病蟲害產(chǎn)生原因,綜合復(fù)合生物防治技術(shù),以改善農(nóng)業(yè)發(fā)展的生態(tài)環(huán)境,如賴以生存的土壤,采取消滅作物殘?jiān)?、翻埋肥料改善土壤耕層結(jié)構(gòu)等為農(nóng)作物生長提供有利土壤環(huán)境,以防治病蟲害發(fā)生;根據(jù)地形采用分層種植,如平坦土地混種并配合稻間養(yǎng)魚,采取提升生物多樣性的生物防治,坡地種植一些旱地作物,如玉米和豆類,空閑地帶可以種植辣椒、西紅柿等,邊緣區(qū)域可以栽植高粱、芝麻等,形成了多樣性的生態(tài)體系,不僅使農(nóng)田得到有效利用,優(yōu)化了種植體系,更是實(shí)現(xiàn)了生物群落的平衡,限制有害生物爆發(fā),綜合掌控了復(fù)合生物防治技術(shù),有效進(jìn)行了農(nóng)業(yè)病蟲害生物防治,保護(hù)生態(tài)體系平衡。

五、結(jié)束語

我國農(nóng)業(yè)迅速發(fā)展,但是各個(gè)地方經(jīng)濟(jì)、社會發(fā)展不均衡,農(nóng)作物化學(xué)藥劑大量使用、長期殘留等現(xiàn)象不可避免的時(shí)有發(fā)生,由此帶來的資源浪費(fèi)、生態(tài)系統(tǒng)失衡不容忽視,因此新形勢生態(tài)體系下,有效利用生物資源進(jìn)行農(nóng)業(yè)病蟲害生物防治尤為重要。文章從農(nóng)作物布局種植、開展生物工程技術(shù)防治、綜合復(fù)合生物技術(shù)等方面,提出科學(xué)生物防治相應(yīng)優(yōu)化措施,為實(shí)現(xiàn)高效、持續(xù)、增產(chǎn)增益的農(nóng)業(yè)新發(fā)展提供有效建議。

參考文獻(xiàn)

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篇8

一、傳粉昆蟲的種類及作用

1.傳粉昆蟲的種類在濰坊地區(qū),自然界傳粉昆蟲主要有:蜂類(蜜蜂、壁蜂、胡蜂、土蜂、熊蜂、馬蜂、木蜂、砂泥蜂、花黃斑蜂、切葉蜂等),蠅類(食蚜蠅、麗蠅等),蚊類(癭蚊、搖蚊等),蝴蝶類(蛺蝶、粉蝶、弄蝶、鳳蝶、灰蝶等),甲蟲類(金龜子、花甲、叩甲、葉甲等),瓢蟲類,薊馬類(牛角花齒薊馬等)及蛾類等。2.傳粉昆蟲的作用傳粉昆蟲為植物提供傳粉服務(wù),可使植物得到充分選擇受精的機(jī)會,順利繁衍,增強(qiáng)雜交優(yōu)勢,提高果實(shí)和種子的產(chǎn)量(25%~60%)與質(zhì)量;保障糧食、果蔬安全,提供蜂蜜、蜂王漿、蜂膠、蝴蝶幼蟲高蛋白食品等多種副產(chǎn)品,維持植物遺傳多樣性、生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

二、導(dǎo)致傳粉昆蟲數(shù)量下降的因素

濰坊地區(qū)傳粉昆蟲數(shù)量下降,是多因素綜合作用造成的。1.土地規(guī)模化集約化程度的提高濰坊是全國的菜籃子、果筐子、糧袋子。土地規(guī)模化耕作、集約化生產(chǎn)、單一化種植,造成半自然生境減少、生物多樣性改變,顯著減少或改變花粉、花蜜的供應(yīng)和傳粉昆蟲的棲息環(huán)境,導(dǎo)致傳粉昆蟲的密度或多樣性的降低、群落結(jié)構(gòu)的類同化趨勢加快。2.農(nóng)藥化肥的施用威脅傳粉昆蟲雖然執(zhí)行“農(nóng)藥、化肥用量只減不增”的原則,但農(nóng)藥、化肥對傳粉昆蟲的威脅程度逐步提高,主要是其毒性能影響傳粉昆蟲的生物學(xué)特性(如代謝毒劑的能力和覓食行為等)。如新煙堿類農(nóng)藥對傳粉昆蟲的行為和生理有廣泛的影響;耐除草劑的作物,減少花粉和花蜜對傳粉昆蟲的供應(yīng);化肥中某些元素的大量富集,引起花蜜含量降低,對傳粉昆蟲的吸引力下降;環(huán)境污染會導(dǎo)致蝶類、野生蜂種群數(shù)量減少。3.傳粉昆蟲易受病菌的侵染為害傳粉昆蟲易遭受真菌、細(xì)菌、病毒、原生動物和寄生蟲的侵染為害。如瓦螨等病原體能夠發(fā)生寄主轉(zhuǎn)移,侵染野生蜜蜂并傳播病毒,蜜蜂的群居性大大加速了其個(gè)體間發(fā)病率以及病原體和寄生蟲傳播的概率,導(dǎo)致種群數(shù)量減少。4.外來物種的入侵制約傳粉昆蟲隨著對外交往日益擴(kuò)大,造成外來物種入侵,通過大量繁殖和擴(kuò)散,影響當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境,危害動植物多樣性,摧毀或改變當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng),使其變?yōu)橐匀肭治锓N為主導(dǎo)的傳粉系統(tǒng),大幅降低當(dāng)?shù)赝林鴤鞣劾ハx的種群數(shù)量。據(jù)調(diào)查,侵入濰坊的外來物種主要有:美洲商陸、空心蓮子草、豚草、地毯草等,這些外來物種與當(dāng)?shù)赝林餇帄Z生存空間、生態(tài)位,有的還釋放多種化感物質(zhì)對禾本科、菊科等植物有抑制、排斥作用,降低土著生物的生存能力,導(dǎo)致部分土著傳粉昆蟲自然群體減少,甚至瀕于滅絕。5.暖冬現(xiàn)象引起傳粉昆蟲的遷移氣候變化也成為影響傳粉昆蟲一個(gè)日益嚴(yán)重的問題。受厄爾尼諾現(xiàn)象影響,自2008年以來,濰坊已出現(xiàn)多個(gè)暖冬。有科學(xué)研究證實(shí),熊蜂和蝴蝶等野生傳粉昆蟲的季節(jié)活動豐度和地理分布范圍與氣候變化有關(guān)。在全球氣候變暖的趨勢下,濰坊地區(qū)的野生熊蜂已無法跟上本物種在北部分布界限處的氣候暖化步伐,整個(gè)種群分布不斷向北遷移,導(dǎo)致熊蜂在當(dāng)?shù)氐姆植挤秶絹碓秸?/p>

三、傳粉昆蟲保護(hù)技術(shù)

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關(guān)鍵詞:農(nóng)業(yè)種植;病蟲害;防治;對策

中圖分類號:S43 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A DOI:10.11974/nyyjs.20160230073

1 農(nóng)業(yè)種植中病蟲害防治現(xiàn)狀

1.1 重化學(xué)農(nóng)藥的使用,輕農(nóng)業(yè)綜合防治

據(jù)了解,在我國農(nóng)業(yè)中,化學(xué)農(nóng)藥的使用率超高,每年有25萬t左右。局部地區(qū)農(nóng)業(yè)化學(xué)農(nóng)藥泛濫,嚴(yán)重破壞農(nóng)業(yè)生態(tài)平衡,生物的種類不斷減少,病蟲害的抗藥能力增強(qiáng),加強(qiáng)病蟲害防治的難度。

1.2 防治技術(shù)不到位

我國農(nóng)業(yè)前期雖然已建立了保護(hù)體系,由于缺乏后期的經(jīng)費(fèi)維護(hù),許多技術(shù)在農(nóng)村的繼續(xù)推廣及普及工作難以順利開展,這導(dǎo)致農(nóng)民在病蟲害識別、防治技術(shù)方面的知識匱乏,比較依賴化學(xué)農(nóng)藥,把其作為農(nóng)業(yè)病蟲害防治的主要手段。

在農(nóng)業(yè)種植中,要推廣多樣化種植理念,于其中不斷進(jìn)行有機(jī)農(nóng)業(yè)、病蟲害防治的生態(tài)體系模擬,這對于病蟲害防治、生態(tài)平衡都有著非凡的意義。在1種作物種植的條件下,其資源和生態(tài)條件都差不多,為病蟲的滋生提供了好條件。而對于益蟲而言,可提供的食物減少了,可用的棲息空間變得有限,不利其生長及繁殖。所以,多樣化農(nóng)業(yè)種植可以有效的實(shí)現(xiàn)病蟲害防治效果,保持良好的農(nóng)業(yè)生態(tài)平衡狀態(tài)。

時(shí)間重要性和空間多樣性是多樣性種植的2大特性。時(shí)間重要性側(cè)重對農(nóng)業(yè)種植、收獲時(shí)間的把握??臻g的多樣性側(cè)重農(nóng)業(yè)種植品種、地理空間、土壤的多樣性。生態(tài)的多樣性,為益蟲的生長和繁殖提供良好的環(huán)境,益蟲增加了,相反地,病蟲害就會減少。

1.3 強(qiáng)化生產(chǎn)管理,降低病蟲害發(fā)證率

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)選種時(shí),要優(yōu)選抗病強(qiáng)的品種,盡量不選轉(zhuǎn)基因品種。播種前,種子一定保證晾曬充足合理,用溫水泡過后,及時(shí)處理那些帶有蟲病的種子。播種要遵循靈活性原則,對于病蟲害的高發(fā)階段要避開,盡可能選不適合病蟲生長的時(shí)間播種,并及時(shí)做好蟲害藥物的撒播,減少病蟲的發(fā)病率。在樹苗種植時(shí),要在樹苗長到一定高度時(shí),及時(shí)修剪枝杈、定花定果等,從而減少蟲害的棲息空間。同時(shí),也要做田園的衛(wèi)生,保持良好的種植環(huán)境。

1.4 對有機(jī)農(nóng)業(yè)進(jìn)行綜合的治理

加強(qiáng)病蟲的綜合防治工作,特別是社會發(fā)展、環(huán)境保護(hù)、經(jīng)濟(jì)效益等方面,有利于實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)種植的可持續(xù)性發(fā)展,促進(jìn)社會的良好運(yùn)轉(zhuǎn)。可以通過計(jì)算機(jī),算出農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力以及對病蟲害的最大控制限度,進(jìn)而作出相應(yīng)的防治病蟲害的預(yù)警措施。一旦病蟲害出現(xiàn)超過預(yù)警值范圍現(xiàn)象,及時(shí)采取超越的防治措施;如果病蟲害的值較少,則盡量通過生態(tài)的自我調(diào)節(jié)防治即可,減少不必要的花費(fèi)。病蟲害的防治工作要遵循“生物和物理結(jié)合”的原則,生物、物理法優(yōu)先考慮,盡可能在少使用化學(xué)農(nóng)藥的基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)有效蟲害防治和自然環(huán)境保護(hù)的雙贏的效果,保證農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展。要加大農(nóng)業(yè)病蟲害防治工作的技術(shù)研究投入,特別是在種植品種、土壤的選擇、種植方法的使用方面,減少由于化學(xué)農(nóng)藥的過度依賴,對于土地環(huán)境造成污染。

1.5 加強(qiáng)農(nóng)業(yè)種植人員的技術(shù)指導(dǎo)

農(nóng)業(yè)科技人員要遵循深入群眾、深入田間、深入研究的“3深入”的工作原則。對于農(nóng)業(yè)科技人員,要以“為人民服務(wù)”為宗旨,深入廣大農(nóng)村群眾基層,展開定期的農(nóng)業(yè)問卷調(diào)查,針對存在的農(nóng)業(yè)病蟲害問題,結(jié)合自身的知識和經(jīng)驗(yàn),研究探討相應(yīng)的對策,匯編成冊,分發(fā)給相關(guān)的農(nóng)業(yè)種植人員,加強(qiáng)對于農(nóng)業(yè)種植人員病蟲害防治的指導(dǎo)工作。農(nóng)業(yè)科技人員應(yīng)該針對農(nóng)作物病蟲害的問題,對種植人員進(jìn)行多層次的培訓(xùn),根據(jù)農(nóng)業(yè)病蟲害體現(xiàn)出的特點(diǎn),實(shí)施具體的技術(shù)指導(dǎo),以促進(jìn)農(nóng)業(yè)種植人員真正掌握病蟲害的防治方法以及最為先進(jìn)的農(nóng)業(yè)技術(shù)。

1.7 采用生物物理方法防治病蟲害

一般情況,農(nóng)作物一旦出現(xiàn)病蟲害的危害,農(nóng)民基本都是采用化學(xué)農(nóng)藥進(jìn)行防治。害蟲多是在出現(xiàn)病蟲害的農(nóng)作物上,撒播大量的農(nóng)藥進(jìn)行蟲害的消殺,長期以往會爆發(fā)出很多的問題,制約農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展。

農(nóng)作物種植的最終目的是供人們食用,由于化學(xué)農(nóng)藥中含有大量不利人體健康發(fā)展的物質(zhì),其在農(nóng)作物的防治過程中必然會存有一定的殘留,人類食用了具有化學(xué)殘留的農(nóng)產(chǎn)品,將會影響身體機(jī)能的健康發(fā)展。

在農(nóng)作物的病蟲害防治中,長期采用化學(xué)農(nóng)藥,農(nóng)藥除了會對害蟲產(chǎn)生殺害作用,還會通過土壤,流到河流中,對于土壤、河水等環(huán)境都存在一定的污染,并破壞自然生態(tài)環(huán)境,導(dǎo)致生態(tài)的失衡,不利農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。而通過生物物理的病蟲害防治方法,能夠?qū)⒒瘜W(xué)方法帶來的危害降到最小。比如,在有機(jī)農(nóng)作物種植過程中,利用家禽類食蟲的特點(diǎn),將雞鴨等禽類在種植地進(jìn)行定期散放,將極大減少田間的病蟲害的數(shù)量;燈光能夠吸引昆蟲,可以通過定點(diǎn)放光,并在燈光的周邊布置紗網(wǎng)措施,形成昆蟲飛行的障礙,既能防治昆蟲進(jìn)入作物區(qū)造成作物災(zāi)害,又將極大促進(jìn)蟲害的消殺工作。

2 小 結(jié)

農(nóng)業(yè)是我國的最為重要的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè),于人民的生活水平和國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展都息息相關(guān)。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,應(yīng)加強(qiáng)農(nóng)作物病蟲害防治工作的研究力度,不斷地探尋和創(chuàng)新病蟲害的最新方式措施,調(diào)動一切積極因素,促進(jìn)農(nóng)業(yè)病蟲害防治工作技術(shù)的推廣及普及工作,在質(zhì)量和產(chǎn)量上實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)品的創(chuàng)舉,進(jìn)而朝著我國農(nóng)業(yè)強(qiáng)國的偉大目標(biāo)前進(jìn),促進(jìn)我國經(jīng)濟(jì)又好又快的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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篇10

關(guān)鍵詞:城市綠地;綠化植物;多樣性;咸寧市

中圖分類號:X176 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:0439-8114(2014)04-0844-04

The Diversity of Green Plant in Xianning City

MENG Jie,ZENG Qing-lan,ZHANG De-yan

(Xianning Vocational and Technical College,Xianning 437100,Hubei,China)

Abstract: The typical sampling method was used to make a statistical investigation and comparative analysis of the plants composition, species diversity and community diversity index in the urban greenbelts of Xianning city. The results showed that there were 75 families, 133 genera and 197 species of green plants in the urban green lands of Xianning city. In different types of greenbelts, the sweet olives had the highest occurrence, while the other native tree species were relatively rare. The street parks had the highest plant diversity index, while the plant diversity indexes in road greenbelts, square greenbelts, and residential area greenbelts were relatively low. During the greenbelt construction in Xianning city, it is important to protect the plant diversity in street parks and further to optimize their plant composition structures. In addition, it is necessary to increase the plant species in the other three types of greenbelts and attention should be focused on the promotion and cultivation of some ornamental plants in the urban greenbelts.

Key words: urban green land;green plant;plant diversity; Xianning city

城市綠地是城市生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分,而城市植物穩(wěn)定性構(gòu)建是城市綠地系統(tǒng)生態(tài)功能的基礎(chǔ),也是城市生態(tài)園林建設(shè)的一個(gè)重要標(biāo)志。城市生物多樣性水平主要通過城市綠地建設(shè)來體

現(xiàn)[1-4]。目前,國內(nèi)對植物多樣性的研究多集中在森林、風(fēng)景區(qū)或城市部分綠地類型研究中[5-10],其研究方法主要集中在植物的物種組成、結(jié)構(gòu)特征和多樣性的保護(hù)等方面,對城市綠地全面調(diào)查并進(jìn)行多樣性測度和分析的研究較少[11]。

咸寧市是中國有名的桂花之鄉(xiāng),近幾年隨著咸寧市定位為“養(yǎng)生文化生態(tài)觀光城”,打造生態(tài)、美化、香化的城市綠地成為咸寧市政府全面實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的重要舉措。筆者在掌握城區(qū)園林植物構(gòu)成現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,通過對城區(qū)不同綠地進(jìn)行群落多樣性及相關(guān)分析,為咸寧市生態(tài)園林城市建設(shè)提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況與調(diào)查方法

1.1 研究區(qū)概況

此外,綠地中種植頻度最高的10種植物是桂花、紅花繼木、紅葉石楠、杜鵑、南天竹、茶花、海桅子、樸樹、紅葉碧桃、紫薇(表2)。表2中結(jié)果表明,咸寧作為全國有名的桂花之鄉(xiāng),香花植物桂花在綠地中種植的頻度明顯高于其他樹種,城區(qū)各類綠地建設(shè)中都廣泛應(yīng)用桂花來打造香城、桂城,突顯地方特色;其他觀賞性植物如:樸樹、鵝掌楸、復(fù)羽葉欒、三角楓、重陽木、白玉蘭等種植的頻度較低。

2.2 物種豐富度分析

2.3 物種多樣性指數(shù)分析

物種 Simpson 指數(shù)和 Shannon-Weiner 指數(shù)是物種豐富度和各物種均勻程度的綜合指標(biāo),反映群落多樣性水平高低 [14]。由圖2、圖3可知,4類綠地的Simpson 指數(shù)和Shannon-Wiener 指數(shù)變化與4類綠地豐富度指數(shù)變化一致,以街頭公園為最高,大小依次為街頭公園>居住區(qū)綠地>道路綠地>廣場綠地。4類綠地喬木層、灌木層的Simpson 指數(shù)和Shannon-Wiener 指數(shù)變化與4類綠地喬木層、灌木層的豐富度指數(shù)變化仍保持一致,大小依次為:喬木層,街頭公園>居住區(qū)綠地>道路綠地>廣場綠地;灌木層,居住區(qū)綠地>街頭公園>道路綠地>廣場綠地;草本地被層略有不同,Simpson 指數(shù)和Shannon-Wiener 指數(shù)變化依次為:街頭公園>居住區(qū)綠地>廣場綠地>道路綠地??傮w來看,Simpson 指數(shù)和Shannon-Wiener 指數(shù)與豐富度的相關(guān)性較大,且街頭公園的各個(gè)指標(biāo)都較高,說明街頭公園的喬木、灌木、草本地被植物的配置和綠化效果不錯(cuò)。

2.4 物種均勻度分析

由圖4可知,咸寧市城區(qū)4類綠地均勻度大小依次為街頭公園>道路綠地>居住區(qū)綠地>廣場綠地。4類綠地群落喬木層的均勻度大小依次為街頭公園>廣場綠地>道路綠地>居住區(qū)綠地。廣場綠地喬木層豐富度低,而均勻度高。與廣場綠化中喬木種植以桂花、重陽木、紅葉玉蘭等多種喬木均勻布置,各樹種間距相差不大,樹木之間能形成連續(xù)、富于變化的林冠線有關(guān)。灌木層的均勻度大小依次為道路綠地>街頭公園>居住區(qū)綠地>廣場綠地。道路綠地的均勻度最高,為0.874。道路綠地灌木物種數(shù)量不太豐富,但大部分以綠籬形式種植并均勻布置在綠地中,所以其均勻度高。草本地被層的均勻度大小依次為居住區(qū)綠地>廣場綠地>街頭公園>道路綠地。道路綠地地被層豐富度高于居住區(qū)和廣場綠地,但均勻度低,表明道路綠地地被植物的配置過于單一,主要集中在一、兩種草本地被植物的應(yīng)用上,其他種的植物應(yīng)用較少,因此物種分布不均勻。

3 結(jié)論與建議

1)咸寧市區(qū)園林植物種類比較豐富,共有197 種,分屬75 科133屬。香花植物桂花在綠地中出現(xiàn)的頻度明顯高于其他樹種,彰顯咸寧市城區(qū)園林綠化建設(shè)中注重使用桂花打造“香城”、“桂城”,以突顯地方特色。

2)4類綠地類型中,喬木層物種豐富度值最高,草本地被層最低,咸寧市城區(qū)綠化存在著植物配置重木輕草的問題,綠地建設(shè)中只注重中、上層景觀多樣性,而忽視了下層植物的合理搭配,影響了植物群落的生態(tài)功能和效益。

3)街頭公園的總體豐富度指數(shù)、多樣性指數(shù)、均勻度指數(shù)及群落各層指標(biāo)值都處于較高水平,其植物配置方式和效果要優(yōu)于其他綠地,生態(tài)功能最強(qiáng)。廣場綠地的大部分指數(shù)值均處于較低水平,植物種類單一,生態(tài)功能較差。

4)建議咸寧市城區(qū)綠化應(yīng)注重增加各綠地草本地被植物的數(shù)量和種類,根據(jù)不同植物種類生態(tài)、生物學(xué)特性,采用多樹種、多層次的配置方式,構(gòu)建四季有景、搭配合理、生態(tài)穩(wěn)定的喬-灌-草本地被層相結(jié)合的植物群落體系,充分發(fā)揮植物群落的生態(tài)功能和效益[14,15]。

注意桂花不同花色、不同花期品種的林相及季相合理配置,突出桂花在同其他植物配置中的突出地位和作用,提高桂花在綠地中的應(yīng)用水平,充分發(fā)揮桂花優(yōu)良特性在咸寧市城區(qū)綠化中的作用。

加大優(yōu)良觀賞性鄉(xiāng)土樹種資源的開發(fā)利用力度,構(gòu)建地域特色景觀。除桂花外應(yīng)更多種植鵝掌楸、復(fù)羽葉欒、三角楓、五角楓、重陽木、白玉蘭、臭辣樹、冬青等鄉(xiāng)土樹種及蘭草、竹類、蒴類等具有地方區(qū)域特色的植物,逐步形成以鄉(xiāng)土樹種為主體、功能齊全、地域特色明顯的城區(qū)綠地生態(tài)環(huán)境。

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