农林业集约化代表的是从自然栖息地向单一种植农耕区的转化。随着农****的过度使用，环境受到了破坏。为了减轻这些负面影响，生态学家提出了“生态集约化”的想法，即在农林业生产中使用自然生态过程来更有效地利用资源。

其中，增加植物物种多样性被证明是一条有效途径。

5月4日，《自然—植物》发表中外科学家合作研究成果。他们通过分析全球2900余组植物种植的比较试验数据发现，在农业、草原和森林系统中增加植物物种多样性能够减少害虫、保育害虫的天敌、提升作物产量与品质。而且，只需要增加一种植物就能提高物种多样性的效益。这为降低农****用量、防止农****污染、保护生态环境，提供了食物网层面的理论依据。

从小范围到全球视野

生物多样性能促进生态系统的服务功能，这已为人所熟知。

论文第一作者、上海市农业科学院研究员万年峰告诉《中国科学报》，此前的研究往往是局限于某个点、某个区域的小范围试验，尚未在全球范围内综合考虑植物多样性增加对食物网中不同营养级及其在不同生态系统和生物群落中相互作用的影响。

营养级是指生物在生态系统食物链中所处的层次。作为生产者的绿色植物和所有自养生物都处于食物链的起点，共同构成第一营养级；以绿色植物为食物的植食性动物处于第二营养级；第三营养级则包括所有以植食性动物为食物的食肉动物，如捕食性天敌和寄生性天敌。

“我们研究的是植物物种多样性，农业系统的主栽作物、草原和森林系统的植物属于第一营养级；植食性昆虫是第二营养级，其中包括害虫；而植食性昆虫的天敌属于第三营养级。”万年峰解释道。

目前，不同作物的间套作、果园生草等措施，都能增加农业系统物种多样性。“种植者和管理者比较青睐这些技术，因为能够提高土地利用率、增加额外的经济收入及提高天敌对害虫的控制效果。”万年峰说。

虽然分析植物物种多样性对作物、害虫及其天敌影响的个案很多，但从全球视野分析这三个营养级功能群之间互作关系的研究，则鲜见报道。

“从全球尺度分析上述问题，研究结果将更具说服力和普遍性，为生产者和管理部门完善植物物种多样性种植体系提供尺度更大的理论依据。”万年峰说。

多样性增加，营养级联动

为了得到可靠的答案，上海市农业科学院、复旦大学联合浙江农林大学，以及丹麦、德国、美国、意大利等国科研人员共同收集并分析全球范围内的数据。

论文共同通讯作者、上海市农业科学院研究员蔡友铭介绍，在他们搜集分析的2900余组包含多种或单种植物种植系统的数据中，有95%以上的数据来自人工管理的环境，如农业和草原系统。

研究结果显示，在农业、草原和森林系统中，添加其他植物物种能提高捕食性天敌的丰度和捕食率、寄生性天敌的丰度和寄生率。

为什么第一营养级的结构变化会直接影响第三营养级？

“科学家提出过多个假说解释这一现象，经典假说之一是天敌假说。”万年峰对《中国科学报》解释道，在农田系统，植物物种多样性增加可表现为作物间套作，或者农田周边种植其他经济植物等。这给天敌昆虫提供了一个很好的躲避恶劣天气的庇护所，也能为它们提供花蜜等食物。

因此，处在第三营养级的天敌数量增加，捕食或者寄生能力增强。这降低了位于第二营养级的害虫的丰度和危害程度，提升了第一营养级的作物产量与品质。

论文共同通讯作者、上海市农业科学院研究员蒋杰贤指出，在陆地生态系统，增加植物物种多样性，有促进植物、植食性昆虫和天敌三个营养级联动的倾向。尤其在多样化种植的农业系统中，营养级功能群之间的联动效应更加明显。

“+1”，效果完全不同

“有趣的是，我们发现，添加一种植物与添加多种植物，对增加农业生态系统中的天敌数量并没有太显著的影响。”蔡友铭说，因此，在农业生态系统，只需在主栽作物田块通过种植诱集植物、间套作、果园生草等措施添加1种植物，便可明显增加主栽作物的天敌数量和多样性。

“这些发现清楚地表明，植物物种多样性可以帮助农民、决策者利用有益昆虫提供重要生态系统服务。”蒋杰贤说。

参与此项研究的浙江农林大学副研究员邓建宇说，这将鼓励人们充分利用植物多样性增加天敌的种群数量，促进有害生物自然控制作用，减少化学农****的使用。

“总之，增加物种多样性有助于增强农业的生态集约化，这表现在有益生物和植物性能（生长、繁殖和质量）的增加、害虫和杀虫剂的减少，以及经济利润的增加。”万年峰说。

“政府管理部门应该制定相关政策，在生产实践中广泛应用并推广植物物种多样性种植体系，以便更好地造福全人类及地球。”蔡友铭说。

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