第二期可持续农业杂志|农田生态系统的能量流动与物质循环（七）

引子

生态农业应该怎么做？大家听到说农药、化肥不好，对环境污染，不能用，就开始想用什么代替化肥、农药，使用大量的有机肥、生物农药来代替，这是生态农业的正确思路吗？显然不是，我们当今很多有机农场的经历表明，只是单纯用有机肥代替化肥，生物农药代替化学农药，是不能解决农业可持续发展问题的，反而可能带来更大的危害。生态农业是一个整体的生态系统，要按照自然的规律，通过系统设计，使得系统内物质与能量高效循环，获得生态系统最大的产出，实现生态、经济、社会效益的统一，才能实现农业的可持续发展。

世界是一个相互联系的整体，有其内在的一套自然规律，循环运转，生生不息。当我们把一个事物当做一个系统或者作为一个系统的一部分考虑的时候，很多问题就会迎刃而解，或者问题就变成了资源。

生态系统是活的有机体及其无机环境之间相互作用的完整系统。生态系统的组成包括生产者（植物和光合细菌）、消费者（人和动物）、分解者（微生物）和环境四部分。农业生态系统以人类的活动为中心，在一定条件下，以农作物、家畜、鱼类、林木、昆虫、微生物等农业生物为基础，与气候、土壤、水等相结合的非闭合能量、物质转化的体系。其中，人类的活动是否遵从了其系统本身的规律决定了这个系统的运转效率及其可持续性。

一、农业生态系统的组成及特点

农业生态系统由农业环境因素、生产者、消费者和分解者四大基本要素构成。农业环境因素一般包括光能、温度、水分、空气、土壤和生物种群，以及人的生产活动等。

（二）、农业生态系统的生物因子

2、生物的种群关系及其在农业上的应用

在自然界中任何生物都不是单个个体或单个种群独立存在的，必须由许多个体或者种群团聚在一起，彼此之间相互作用、相互依赖、相互制约，他们之间构成复杂的联系。

种群在群落中所处的地位和作用，称为生态位，在自然生态系统中，从未同时存在着两种生态位完全相同的物种。然而，在人类控制下的农业生态系统中可以采取措施，缓和、调节两个生态位完全相同的物种彼此间的矛盾，使他们同时生存。

生物的种间关系有原始协同和种间竞争等。共生是指两个或两个以上生物种群生活在一起，彼此之间是无害的，它又分为互利共生和偏利共生两种。

互利共生是两个种群生活在一起彼此得利，如白蚁与毛虫，蚂蚁与蚜虫。

偏利共生是指共生的两个种群之间一方得利另一方不受损害、如大乔木上附生着藤本植物，林间的松鼠、猴子、蛇、昆虫、鸟类以树木为掩护或在上筑巢等。

原始协同是指种群与种群之间的生活是相互有利的，但不是必然的。如豆科牧草与禾本科牧草混播等。种间竞争时两个或多个生物种群因争夺食物、空间、光线、矿质养料等发生斗争。斗争的结果，使种群的存活或个体的增长受到影响，可能是两个种群形成协调的平衡状态；也可能是其中一个种群代替另一个种群，从而改变了原生生态系统的生物群落结构。

一般来说，亲缘关系相近的两个种，或同一个生态位的两个种群争夺空间成为竞争排除原理。动物间的竞争表现为斗殴和捕食，植物方面则表现为抗生。抗生是两种生物种群在一起生活，其中一种生物分泌一种化学物质抑制另一种生物，如“植物杀菌素”或“抗生素”，这叫做化学相克。

例如棉花与芝麻间作，会造成棉花生长不良。寄生是一种生物生活于另一种生物体内或体上，以获得营养物质，使寄主生物受影响，致死或得病或营业不良，例如菟丝子寄生在大豆上，引起大豆生长不良。

充分利用生物的种群关系对发展农业生产非常有利，如：

（1）间作套种增加农田生物多样性

生物多样化的农田，能够帮助实现农田的生态平衡。从食物链的角度考虑，植物的多样性，引起昆虫生物的多样性，进而引起土壤生物的多样性。多样性的生物间相互制衡，互利共生，形成一种稳定的生态系统，我们就能有相对稳定的产出。

多种作物的合理间作、套种与轮作，不仅有利于控制病虫害，增加产出，还提高了农田植物覆盖率高，减少农田土壤流失与水分损失；密集的植物根系又能改良土壤，促进土壤团粒化结构的形成，截留更多土壤水肥，减少对地下水与河流的污染；还能增加农田有机物总量，为下茬作物提供更多的营养来源。

河北一位农民——安金磊先生，利用植物间相生相克的原理设计的棉田种植模型（图1）是一个非常成功的案例。种植十余年，不用任何化肥、农药等，也没有发生严重的病虫害。

图1-河北安金磊的棉田模型（云南农业大学 朱有勇）

安金磊的生态棉田不使用化肥、农药，不用除草剂，农田生物多样性得到保护。使用有机堆肥改良土壤，使得蚯蚓等土壤生物的恢复。棉田呈回字形分布，在棉田的中央种植一块小米，可以吸引鸟类采食，在一定程度上控制虫害；棉田四周种植玉米，玉米叶片鲜嫩且有甜味，可以吸引蚜虫采食，从而减少对棉田的危害；玉米的外围又种植一圈芝麻，芝麻有一定的驱虫作用，可减少农田外部昆虫的侵入。

禾本科作物与豆科作物间/轮作是中国传统农业中最成功的组合。近年来也为很多专家学者研究的热点，其中四川农业大学套作大豆科研创新团队研究的“玉米豆带状复合种植技术”得到大面积的推广应用，取得了很好的社会、经济和生态效益。

玉米-大豆带状复合种植之所以具有产量双赢、改善农田生态和增收效果，因为玉米、大豆是一对黄金搭档。其原理如下：一是高秆与矮秆、碳四作物与碳三作物、长大叶片与圆小叶片搭配，有利于充分利用空间和不同层次的光能，据此研究形成的“选、扩、缩”核心技术大幅度提高了光能利用率和水分利用率；二是固氮作物与耗氮作物搭配，提高了养分利用率；三是高淀粉能量作物与高蛋白营养型作物搭配，满足了人类和动物健康体质的食物结构需求。

《可持续农业》杂志第三期

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