中国农业生物多样性及其保护

中国农业生物多样性及其保护①

章家恩　(华南农业大学热带亚热带生态研究所,广州　610642)

摘要　对我国农业生物多样性现状与变化态势进行了评述,分析了农业生物多样性丧失的原因,认为生境丧失、退化与破碎化、农业单一化耕作与驯养、农业物种的过度开发利用、外来物种的引进或入侵、环境污染以及全球气候变化等是造成农业生物多样性减少的主要威胁,同时提出一系列相应的保护对策。

关键词　农业　生物多样性　生境破碎化　中国

Presen t Situa tion,L oss Causes and Con serva tion of Agr icultura l B iod iversity i n Ch i na.Z hang J iaπen (In stitu te of Eco logy,Sou th Ch ina A gricu ltu ral U n iversity,GUAN GZHOU510642):R u ra l E co2E nv i2 ronm en t,1999,15(2):36-40

Abstract A gricu ltu ral b i odiversity is i m po rtan t bu t w as neglected in Ch ina.T he p resen t situati on and the trend of agricu ltu ral b i odiversity in Ch ina are discu ssed and the m ain cau ses of the lo ss of agri2 cu ltu ral b i odiversity including the lo ss,degradati on and fragm en tati on of hab itats,monocropp ing,

b reeding and dom esticati on of an i m als,over2exp lo itati on of som e species,in troducti on and invasi on of

fo reign species,environm en tal po llu ti on and global changes have been analyzed.A series of con servati on coun term easu res of agricu ltu ral b i odiversity in Ch ina are pu t fo rw ard.

Key words agricu ltu ral b i odiversity,hab itat fragm en tati on,Ch ina

生物多样性是人类社会赖以生存和发展的基础,它不仅提供了人类生存不可缺少的食物来源,也构成了人类生存与发展的生物圈环境。全球生物多样性的丧失已引起全世界的普遍关注,也日益成为生态学的研究重点和热点之一。近年来,国内外在森林、草原、海洋及湿地生物多样性及自然保护区等方面进行了大量研究,在生物多样性的定量描述、理论及保护方面取得了一定进展。相比之下,国内外对农业生物多样性的研究则较为薄弱,且起步较晚。农业作为直接为人类提供食物的基础性产业,其生物多样性状况在较大程度上影响着农业生产力、农产品质量及人类的食物安全,影响着人类社会的稳定与可持续发展。因此,开展农业生物多样性理论及其保护研究已是当务之急。①1　农业生物多样性的有关概念

生物多样性是多样化的生命实体群的特征,是所有生命系统的基本特征。[1,2]生物多样性包括基因多样性、物种多样性、群落与生态系统多样性、生境多样性(hab itat diversity)几个层次。就农业而言,农业生物多样性也可分为农业产业结构多样性、农业利用景观多样性、农田生物多样性、农业种质资源与基因多样性几个尺度水平。农业产业结构多样性用以描述包括农、林、牧、副、渔各业的组成比例与结构变化,它反映着某一区域农业生产的总体状况;农业利用景观多样性主要刻划农业景观的异质性,包括农业土地利用景观类型及其分布格局的变

农村生态环境　1999,15(2):36—40 R u ral Eco2Environm en t

①中美日联合资助合作项目“华南退化坡地绿色食品生产

与增加生物多样性研究”的部分内容

1998-09-18收稿,1998-10-23修回

异性以及农业生态系统类型的多样性;农田物种多样性主要指农田生态系统中农作物、杂草、害虫、天敌等生物多样性;农业种质资源与基因

多样性主要包括栽培作物及其野生近缘动植物

的遗传基因与种质资源多样性等(图1)。

农业产业结构多样性

畜禽种质多样性

作物种质多样性庭院多样性图1

农业生物多样性的层次与类型

Fi g 1

The levels and the types of agri cultur al bi odi versity

农田物种多样性

遗传资源与基因

多样性

作物、杂草、害虫与

天敌生物多样性种植业多样性林业多样性畜牧业多样性渔业多样性农业生态模式多样性

土地利用景观多样性农业利用景观多样性

农业生物多样性

在研究农业生物多样性时,应着重从农业生态系统或农业景观的结构多样性与功能多样性(functi onal diversity )以及农田物种多样性几个层次着手。但农业生物多样性研究不应仅局限于农田和耕地范围内,村落、居住区的生物多样性也不可忽视,人类的伴生动物(如鸟类、蚊、蝇、鼠类等)、家养动物(如鸡、猪、狗、猫等)和伴生植物共同构成了农村庭院生物多样性,它们在维持农村生态系统以及农业食物链的稳定中起着重要作用,而且它们与农田生物多样性共同组成了农区生物多样性。2　中国农业生物多样性现状211　农业生境类型多样性

生境是生物存在所必需的空间和环境条件,是生物活动的载体。从土地生境类型来看,耕地、园地、牧草地、淡水水域、村落等是农业生物栖息与生长的主要场所。在我国,现有耕地面积为12518万hm 2,园地600万hm 2,牧草地面积26109万hm 2,分别约占国土面积的1312%、0163%和27152%;村镇建设用地和水域面积分别占国土面积的2186%和3179%。此外,还有一定数量的农业类保护区和尚待开发的农业边际土地,其中宜耕地、宜园地、宜牧地面积相应为1357、294、2752万hm 2,分别占国土面积1143%、0131%、2190%,[3]这些是农业

生物的后备生境资源。

目前,我国土地生境多样性存在如下变化态势:(1)农用土地面积不断减少,大量耕地被非农业建设占用;(2)农用土地质量不断下降,许多耕地已失去农业利用价值;(3)土地利用结构与景观类型正在发生变化,粮食种植面积下降,经济作物、经济林果种植面积和渔业养殖面积增加。土地生境的变化对农业生物多样性产生着直接或间接影响。212　农业物种多样性

世界上开花植物估计有215万种,只有3000种可用来提供食物,其中已为人类所栽培的具食用和经济价值的仅数百种。中国几千年的农业栽培和养殖实践培育了大量食用与经济性能优良的作物、果树、家禽、家畜。目前我国栽培作物种和亚种有600多个,其中粮食作物30多种,蔬菜200多种,牧草与饲料作物约425

种。[4,5]水稻、玉米、小麦是我国3大粮食作物。当前在生产上使用的水稻和小麦品种约有50多个,玉米品种30余个,大豆品种50多个,粟、甘薯和花生品种各有30余个,棉花品种有18个。

[4]我国现有果树约300种,[5]主要包括苹果、

梨、柑橘、桃、杏、李、枣、草莓、板栗、核桃、菠萝、

荔枝、龙眼、葡萄等果品作物;茶品种600多个,

桑有15个种,1000个品种。

[4]

73第2期 章家恩:中国农业生物多样性及其保护

据1986年统计,我国现有家养动物品种和类群596个。据近4a有关资料,包括特种经济动物和家养昆虫在内,现有的品种和类群有2222个,主要以驴、牛、马、羊、猪、鸡、鸭、鹅、鸽、兔、犬、蚕、蜂和金鱼等为代表物种。[4]我国各类湿地中水生生物种类较为丰富,包括各种浮游、底栖与自游生物和水生维管植物。淡水鱼类有770种,其中纯淡水鱼690多种。[5]湿地水禽约300多种。[6]

除了农业经济物种外,在农田、湖泊与河流等湿地生态系统及荒山草坡生态系统中还有大量野生动植物物种和类群。稻田中野生动物主要以两栖类、爬行类动物和某些鸟类为主;重要杂草约有200多种。旱地生态系统中也生长着丰富的农作物伴生物种,如有记录的农田杂草有73科、560多种,对农作物有害的动物与昆虫约1300多种,天敌生物近2000种(如姬蜂900多种、瓢虫300种,蚜虫蜂100多种,寄生蝇400多种),其中仅棉田的重要天敌蜘蛛就有21科、89属、205种。[4]

213　农业生物遗传资源与种质多样性

中国是世界农业物种的起源中心之一,大量的栽培、半栽培作物,家养动物和许多野生动植物构成了丰富的农业遗传资源。截至1995年,中国掌握的各种农作物遗传资源数目共约35万份,并建立了家畜、牧草种质库和17处国家果树种质圃,其中包括4万份牧草种质资源和11835份果树种质资源。[4]

3　农业生物多样性变化态势及其丧失原因

311　农业生物多样性的变化态势

由于人类的长期干扰,我国农业生物多样性日趋减少,主要表现为:(1)农业土地生境丧失与退化;(2)农田物种稀少,结构和功能简化;

(3)农作物、家养动物和淡水生物种类减少,有相当数量的物种灭绝;某些物种虽存在,但数量极少,处于濒危状态;(4)生境遭到人为破坏与过度开发,许多与栽培作物、训养动物有亲缘关系的野生动植物物种逐渐减少,造成遗传种质资源的大量消失。

312　农业生物多样性的丧失原因分析

31211　生境丧失、退化与破碎化

生境丧失、退化与破碎化是导致农业生物物种多样性丧失的一个重要原因。由于长期的过垦、过牧、过采与不合理的耕作管理,导致了农用土地的退化。据不完全统计,大约有59%的耕地缺磷,23%的耕地缺钾,14%的耕地磷钾俱缺,有机质平均为15g kg,土壤有机质< 6.7g kg的农田达11%,约有79%的土壤有营养障碍。另据有关资料,全国土地水蚀、风蚀、盐渍化面积分别约为179、168、100万km2,仅此3项就占国土总面积的30%以上;沙化面积已达1716万km2,其中大约3119%为近100a发展形成的;濒临沙漠化的土地达1518万km2。除土地发生退化外,我国被占用耕地在近十几年来平均约15万hm2 a。土壤被损毁而导致生境直接丧失的耕地约为10万hm2 a。

单家独户的农业分散经营,加上土地退化和非农业占用,导致了农业生态景观破碎,农田条块分割,不利于农业生产的统一管理(如灌溉、施肥及病虫害防治等),破坏了农业生态系统的完整性和连续性。另一方面,生境破碎化具有一定的生态学效应。根据岛屿生物地理学(island b i ogeograp hy)知识,物种的丰富度随岛屿面积的增大而明显增加。农田景观斑块(类似于岛屿)的过于破碎化、狭小化,致使某些物种需要的生存空间和食物资源减少,而且不利于物种的交流与繁殖,表现为单位面积生境的生物承载力下降,结果势必导致生物多样性的降低。因此,保持适度规模的农田面积和景观异质性对维持农业生物多样性具有一定的意义。31212　单一化栽培和驯养

长期的人工栽培和驯化,人为地选择具有较高生产力但物种数量极其有限的农作物和家畜家禽品种,许多与之有亲缘关系的野生动植物则被人类淘汰或破坏,造成遗传基因与种质资源的消失,农业物种单一化程度增高。

农作物物种单一化栽培与驯养将会导致某

83 农　村　生　态　环　境 15卷

些农业物种的专化性增强,对病虫害的防御能力和对环境变化的适应能力减弱,这些变异对农业生态系统的生产力、稳定性、持续性及抗逆能力将会产生重要影响。

31213　外来物种引进或入侵

相比而言,农业生态系统是一类较为脆弱的生态系统,外来物种或有害病菌的引进或入侵可以直接通过捕食、竞争、疯长、化感作用或传播疾病等方式改变农田生态系统的组成和种群结构,扰乱原有的生态学过程与生态联系。许多外来种通常具有较强的生存与繁殖能力,而农作物和家养动物则由于长期的栽培与驯化,许多原有天然的野生的特性消失,抗病和竞争力等抗逆能力下降,不适宜在恶劣环境下生存。因此,当它们与外来物种共生时,势必在光、温、水、肥等资源生态位上产生剧烈竞争,结果大多数农业物种往往因竞争力差,导致其所需的资源和空间减少而逐步萎缩和被淘汰,一些外来物种(如农田杂草)则可能会疯长而过度繁殖,占据整个农田生态系统。另一方面,外来物种还可通过携带和传播病菌或分泌有害化学物质来诱发各种疾病,抑制其他作物的正常发育;一些动物(如鼠类、鸟类)可直接以农作物为食,来破坏农作物的生长。因此,在农业生产中,不能盲目地引进物种或让外来物种入侵与传播,特别是一些有害物种和病菌。

31214　农业环境污染

由于工业“三废”和生活污水的肆意排放以及农用化学制剂的大量使用,土壤、水体与大气污染问题十分突出。目前我国受到污染的土地面积约0114亿hm2,其中约有1 5为耕地;约有20%～30%的地表水不符合农田灌溉水质标准;80%的河流遭受不同程度的污染;约有50%的地表水不符合渔业水质标准。农业污染分布广,且多为复合污染,[7]这种全方位的污染可导致农作物的生理与生长过程受阻,发育迟缓,生产力下降乃至死亡。一些化学农药的施用,在杀死靶标生物的同时,对许多有益昆虫和天敌生物也会产生致命影响,而且一旦农药致死残留量消失后,则有可能导致新的具有抗药能力的物种或种群暴发。总之,环境污染会给整个农业生态系统的物种多样性以及各种生理学过程和生态学过程带来严重威胁。

31215　过度开发

由于经济利益的驱使,人们对某些具有食用与商业价值的物种进行过度捕杀和开发,导致这些物种种群数量急剧下降,乃至灭绝。过度开发对某些物种来说是比生境丧失更具有选择性的威胁。在农业上,过度开发表现在对林地的过伐、对草地的过牧、对农田野生鸟类的过猎、对一些农业昆虫(如蝴蝶)的过采、对经济鱼类的过捕等,这些活动不仅可直接造成物种的减少和消失,而且对整个农业生态系统的平衡和稳定带来较大威胁。

4　农业生物多样性的保护与可持续利用对策

农业的持续高产依赖于有效地利用多种多样的物种和基因资源以及多样性的农业生态系统。有效地保护农业生物多样性并充分地发挥农业生物资源的潜力,必将有力地促进农业的持续发展。[1]目前,在我国开展农业生物多样性保护与可持续利用已是当务之急。

411　加强基本农田保护

没有丰富多样的生境,就不可能有高的生物多样性。因此,在全国范围内设立基本农田保护区,恢复已退化的农业生态环境,是保护农业生物多样性的关键措施和重要保障。要通过必要的行政、法律和经济手段强化对耕地的保护与管理,防止耕地的非农业利用与流失。必须运用一定生物、生态与工程措施和农业技术对退化环境进行恢复与重建,同时要运用景观生态原理对农田面积、分布格局、道路与防护林结构、水利设施等进行合理布局与设计,做到山、水、田、林、路的全面规划与综合治理。合理的农田景观格局将会对农田生物多样性和生态学过程起着积极影响。

412　优化作物种植模式和土地耕作管理单一种植和粗放耕作管理是导致农业生物

93

第2期 章家恩:中国农业生物多样性及其保护

多样性减少的原因之一。因此,在进行农业生产时,要因地制宜,根据生态学原理,对农田作物进行合理资源配置和种群构建,改单一种植模式为复合立体种植模式,采用复合农林业和生态农业技术,实现不同作物的轮作与间作套种,以充分利用空间与环境资源,并要加强农田的水分与土壤耕作管理,这样,不仅能提高农业生态系统的生产力,而且可增加农田的生物多样性。在农闲期,加强绿肥和豆科作物的种植,增大地面覆盖,以增强土壤肥力,减少水土流失。要尽量减少农田的农药与化肥污染,采用生物防治技术对农作物病虫害进行综合控制。

413　建立农业生物多样性保护技术体系加强农业生物多样性保护的关键技术研究,建立相应的技术体系是实现农业生物多样性保护的强有力保证。目前急需开展如下几方面研究:(1)环境污染防治技术,包括优化施肥技术、高效低毒低残留农药的生产与喷施技术、病虫害综合防治技术、废弃物的资源化技术、清洁生产技术等;(2)水土流失防治与控制技术,如坡面工程技术、防护林技术、等高耕作技术、生物篱笆技术等;(3)种质单一化防治技术,包括复合农林业技术、立体农业技术、生态农业技术等;(4)物种保护技术,包括人工繁育技术、遗传育种技术、基因工程技术、就地保护与迁地保护技术等。

414　加强农业生物多样性的监测管理

开展农业生物多样性的综合详查,加强野外定位监测网络站点的建设,进行农业生物种类分类与编目,建立农业生物多样性数据库和管理信息系统,为农业生物多样性的研究提供基础数据。同时,在一些关键区域,适当建立一批各具特色的农业生物多样性保护区,以保护稀有或濒危的农业生物物种(包括野生亲缘物种)及生态系统,并加强农业生物种质资源库与基因库的建设,以保护农业生物的遗传多样性。415　加强立法与宣传教育

加强有关农业生物多样性保护与持续利用的立法工作,建立健全有关的法律与法规制度,加大宣传教育力度,提高人们的生物多样性保护意识;及时向农民传播和培训有关生物多样性保护的农业生产关键技术,推广各种优化种植模式;同时,实施适当的政策倾斜,让农民自觉地、自发地、自愿地进行农业生物多样性保护。

参考文献

1闻大中1试论农业生态系统的多样性1应用生态学报, 1995,6(1):97-103

2So lbrig O T:(马克平译)1生物多样性:有关的科学问题与合作研究建议1见:佚名1生物多样性译丛(一)1北京:中国科学技术出版社,19921195-236

3国家土地管理局土地利用规划司编1全国土地利用总体规划研究1北京:科学出版社,199511-80

4中国生物多样性国情研究报告编写组1中国生物多样性国情研究报告1北京:中国环境科学出版社,1998123-156

5国家计委国土开发与地区经济研究所,等编1’95中国人口资源环境报告1北京:中国环境科学出版社,1995,110-121 6陈宜瑜,主编1中国湿地研究1长春:吉林科学技术出版社, 1995148-55

7章家恩,徐琪1改革以来我国农业生态环境的变化态势及对策1国土与自然资源研究,1997,(4)22-25

作者简介:章家恩,男,30岁,博士后。先后于湖北大学地理系、兰州大学地理系和中国科学院南京土壤研究所获学士、硕士和博士学位。1997年8月进入华南农业大学博士后流动站,主要从事生态学、土壤学、地理学和环境学等方面的研究,现主持和参加多项科研课题。参编专著2部,已发表学术论文40余篇。

04 农　村　生　态　环　境 15卷