华理团队联合中外科研人员揭秘农田生态新秘诀

为什么阳台盆栽单独种菜容易招虫, 而老一辈常说的“混着种”反而长得旺, 少生病这不仅仅是经验之谈, 最新的科学研究印证了古老农作“混搭”智慧中蕴含的生态真理. 这项由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重磅研究, 近日发表在<自然·生态与演化>(Nature Ecology & Evolution)上. 该研究分析了来自全球609项实验, 5712组数据, 覆盖农田, 草原, 森林三大生态系统, 横跨热带与温带, 在全球尺度上证实:植物多样性种植不仅能直接促进植物增产, 更能通过抑制植物病虫害间接提升作物产量, 为发展高效生态农林业与草业提供了兼具科学创新性与实践可行性的全新路径. 图1 研究覆盖从农田到森林再到草原, 试验证据遍布全球五大洲从控害到增产的生态逻辑研究发现, 当多种植物共存而非单一物种种植时, 它们会通过一套精密的自然机制, 共同抵御病虫害, 这主要源于四重“协同效应”. 首先, 多种植物混种后释放的复杂混合气味构成“气味迷宫”, 干扰专食性害虫的精准定位, 降低其侵害效率;其次, 多样化植被为瓢虫, 寄生蜂等天敌提供理想的栖息环境与食物资源, 形成“友军堡垒”, 提升自然控害能力;同时, 高低错落的植被结构可调节局部微气候, 抑制病害孢子传播与害虫迁移;最后, 不同植物根系分泌的化感物质抑制土传病原, 并促进有益微生物繁殖, 构建健康的“地下联盟”. 这些效应共同运作, 让多样化种植的农田, 树林和草原成为一个更具生物韧性和生产力的生态系统. 研究团队还利用结构方程模型, 验证了“植物多样性→抑制害虫, 病害和杂草→整体生产力提升”这一核心因果链条, 证明了“生物防治”不是玄学, 而是可量化, 可复制的科学方案. 节约“战争”资源, 专注生长:当来自害虫, 病害等有害生物胁迫的压力减轻后, 植物就不必投入过多的能量和资源用于“化学防御”或损伤修复, 从而可以将更多的“精力”用于生长, 开花和结实. 资源利用的“互补合作”:不同类型的植物对光, 水, 养分的需求和在土壤中的分布深度往往存在差异. 例如, 豆科植物可以通过固氮作用为相邻的禾本科作物提供氮肥;深根植物可以从底层吸收水分和养分, 减少与浅根作物的竞争. 这种互补性大大提升了整个生态系统对资源的总体利用效率. 增强系统韧性:多样化的生态系统就像一个投资组合多元化的经济体, 在面对干旱, 极端气温或某一种病虫害大暴发时, 拥有更强的缓冲能力和恢复力, 从而保障了生产力的长期稳定性, 不易“一损俱损”. 图2 植物多样性控害与增产在不同场景下存在差异未来农业的“生态配方”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(如华北平原, 东北平原, 长江中下游平原等), 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, 驱虫或养分互补等特定生态功能的功能型伴生植物(如在玉米间套作中种植固氮豆科植物或驱虫香草类植物), 以提升水稻, 小麦, 玉米等草本主粮的产量与抗性. 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. 针对木本农作物(如果树, 经济林等), 结合其生长周期长, 冠层结构复杂的特点, 可开发林下间作耐阴作物(如三七, 黄精等耐阴中药材)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控害潜力, 实现生态效益与经济效益双赢. “通过因地制宜推广这些植物多样性种植技术, 可显著减少农药依赖, 提升土地产出效率, 为构建高产, 高效, 生态的现代农林业与草业体系提供科学支撑, 助力我国粮食安全与农业绿色转型. ”万年峰教授说.