发布时间:2023-09-26 08:27:25
序言:作为思想的载体和知识的探索者,写作是一种独特的艺术,我们为您准备了不同风格的5篇农业生态多样性,期待它们能激发您的灵感。
中图分类号 X176 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2012)14-0202-02近年来,全球物种灭绝速度呈加快的趋势,物种多样性降低或物种丧失会带来一系列负面的影响。当前,在环境与发展研究领域,生物多样性与生态系统功能的关系是学者研究的热点问题。作为地球上最大的人工生态系统,农业生态系统的生物多样性问题越来越受到学术界乃至全人类的关注。
1 人类农业发展史中生物多样性的变化
农业的发展史是人类改造自然、建立人工生态系统的历史。在这个漫长的历史过程中,由于人类改造自然能力的不断增强以及对其生存环境价值取向的变化,农业生态系统生物多样性也在不断发生着变化,主要经历了5个阶段,具体如下:
一是森林农业。最早的农业是以原始的狩猎和野果的采集为主。在这一阶段,由于人类对自然的作用力有限,以利用和适应为主,对生态系统及其生物多样性的影响效果不大。研究表明,墨西哥东北部玛雅的农业森林植物种类超过300种,其中超过200种植物在医药领域发挥重要的作用,33种植物用于建材制造领域,81种植物用于采集或其他用途[1]。二是火农业。当人类掌握作物的栽培技术后,为提高作物的产量及栽植面积,人类常采用烧山或砍除后烧掉的方法来扩大种植面积,进行单一作物的栽培。烧山会把范围内的所有动物、植物全部烧死。火农业无疑是以牺牲生物多样性为代价的,但是由于古代森林资源丰富,同一块地常使用一段时间后即废弃,由于周围生物的再度入侵,其生物多样性的减少可以得到缓减。三是水农业。即采用单一种植方式,在农业生产中通过灌溉解决水分供应和施肥、除草、病虫害防治等一系列主要栽培措施,生产力得到提高。同时,其高度的人为干扰也严重破坏生态系统的复合结构,生物多样性较低。但是由于水农业系统有着良好的水生环境,其生物多样性还是有一定的保障。Heckman[2]研究发现,泰国东北部一块传统水稻田富含590个物种,包括146种节肢动物、166种藻类、10种两栖爬行动物、83种纤毛虫、18种鱼类。四是石油农业。进入工业社会后,由于人口的不断增加以及对资本最大化的追求,一些发达国家采取以高能量投入为特点的石油农业生产模式,其以石油、机械、化肥及农药等的投入大大提高农业生产率,为人类社会在近代的高速发展做出巨大贡献。但由于大量使用化肥和农药,农业生态环境中的土壤结构被破坏,物质消亡导致其生物多样性大大降低,石油农业并不能处理好生产与生态环境,资源开发利用与保护之间的关系,农业生态环境不断恶化。五是生态农业。进入20世纪后期,由于石油农业导致的生态环境恶化不断加重,人类开始反思自己的行为,并着力创建一种良好的人与自然以及生态—技术—经济和谐发展的农业发展模式——生态农业。由于生态农业强调生态系统的自然属性及其稳定性,生物多样性的保持无疑成为其中的重点。
2 生物多样性与农业生态系统的稳定性
生物多样性与自然生态系统稳定性的关系问题一直是学术界没有圆满解决的问题。到目前为止,多数学者和研究人员都相信生物多样性能增加系统的稳定性,但关于二者关系的研究非常少[3]。一个稳定的生态系统至少要保持一定数量的生物多样性,这已是共识。对于现代的农业生态系统,由于人为干扰十分严重,因而会使其生物多样性往往达不到一个自然稳定生态系统的要求。中科院冯耀宗通过40余年对人工群落的研究表明,随着种类增加,层次复杂加大,系统在生物量及生产力上均有明显增加;小气候中随着结构的复杂化加大,相对湿度也随着增加,最高温度降低,最低温度升高,风速减少,土壤流失明显减少,对低温风害的抵抗力加强,表明人工生态系统结构明显影响系统的稳定性[4]。
3 生物多样性与农业生态系统的生产力
根据进化论理论推测,生物多样性可提供更加丰富的可利用资源,从而提高了群落生产力,并被应用于生产实践。当前,由于经济发展中过于开发自然资源,生物多样性明显下降,也产生维持多样性和追求高生产力的矛盾。农业生产的目标是实现作物高产、优质,而导致品种单一化,使物种减少,加速捕食生物、菌根、固氮细菌、传粉及种子传播生物消失的速度。
研究表明,在一定范围内人工生态系统的生物多样性与其生产力呈正相关关系,生物多样性越丰富,生产力越高,从长远来看,单一的人工生态系统生产力要远远差于复合型。Trenbath[5]研究表明,344个草本植物混作可促进作物增产。冯耀宗[6]研究表明,在热带经济作物组成的多层多种人工生态系统,由于其能充分利用太阳辐射能量,因而提高系统生产力。作为一个典型的人工生态系统,农业生态系统在目前整个世界范围内以单一作物作为主要种植方式的条件下,提高其生物多样性,配置适当的混作作物,能有效地提高其系统生产力[7-8]。
4 保护生物多样性,促进农业可持续发展
4.1 农业对生物多样性的破坏
(1)栖境的改变。人类对土地的过度开发和集约化利用,不断地缩小和改变着各种生物的栖息环境。在我国东南部的集中农区,由于城市化和园田化的发展,土地资源没有得到合理的开发和利用,森林、草地和湿地生态系统不断被蚕蚀,少量田地和湿地成为受人类影响很大的残留野生生境“岛屿”,永久绿地面积比例过小[9]。20世纪50—90年代,全国累计开垦荒山荒地约0.34亿hm2,约等于国土面积的3.5%[10],单一农业生态系统的不断扩大,大大缩减适生物种的数量。
(2)化学污染。现代农业的发展离不开化学产品,随着人类对土地生产力提高的不断需求,单一的农业生态系统导致病虫害大面积发生,人类对各种化学农药、化肥的依赖性进一步增强。化学产品的大范围使用,不仅对人体健康产生危害,还加快了自然物种的灭绝速度[11]。
(3)过度猎取。人类的发展进程中,一直源源不断地从自然界中获取资源,导致资源结构被改变,一些珍贵的野生资源数量不断减少甚至呈区域灭绝状态,资源价值降低。随着沿海经济及工农业生产的快速发展,海洋开发活动不断增加,中国海洋生物多样性已经受到不同程度的损害,并且这种损害正呈现持续上升的趋势[12]。
(4)外来生物的引进和侵入。外来物种入侵对生境的影响表现为占领生态位—排挤当地物种—减少当地物种多样性—导致生态系统单一或退化—改变或破坏当地自然景观,污染当地的遗传多样性(入侵种与当地种的基因交流可能导致当地种的遗传侵蚀)。20世纪80年代,我国从美国引进互花大米草(S.alterniflora)、从英国引进海滩大米草(Spartion angelica),并在沿海滩涂区域种植,也获得一定的生态效益[13-14]。但随着种植时间的持续,区域原有的滩涂生物群落结构被改变。新疆从额尔齐斯河引入的河鲈鱼(Perca fulviatilis),已导致新疆博斯腾湖中的新疆大头鱼(Aspiorh-ynchus laticeps)濒于灭绝。
4.2 保护对策
(1)开展生态农业建设。20世纪80年代初,我国提出发展生态农业,强调在保护生态系统的前提下发展农业生产。在新型的农业生产方式中,强调薪炭林建设的作用,提倡使用小水电、风能、沼气等可再生能源;注意保护和建设植被,控制水土流失;推广种植绿肥,提高肥料的综合利用率,培肥地力;实行病虫害综合防治,控制化学污染;根据区域资源优势和生产特点,积极调整产业结构,实行种养加相结合、农林牧副渔相结合的生态模式[15]。
(2)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,还要加强农田的水分与土壤耕作管理,促进提高农业生态系统的生产力,同时增加农田的生物多样性[16]。
(3)建立农业生物多样性保护技术体系。深入研究农业生物多样性保护的关键技术,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。一是健全环境污染防治技术,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、清洁生产技术、废弃物的资源化技术、病虫害综合防治技术等;二是提倡实施种质单一化防治技术,包括复合农林业技术、生态农业技术、立体农业技术等;三是采取水土流失防治与控制技术,如等高耕作技术、防护林技术、生物篱笆技术、坡面工程技术等;四是实行物种保护技术,包括基因工程技术、人工繁育技术、遗传育种技术、就地保护与迁地保护技术等[7]。
(4)加强农业生物多样性的监测管理。为完善和丰富农业生物多样性系统的基础数据,应该加强野外定位监测网络站点的建设,综合详查不同地区的农业生物多样性,进行农业生物种类的分类与编目,建立农业生物多样性数据库和管理信息系统。同时,适当地建立一批各具特色的农业生物多样性保护区,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、稀有或濒危的农业生物物种(包括野生亲缘物种),进一步提高生态系统的生产力[17-19]。
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2002年召开的《生物多样性公约》第六次缔约方大会上通过的VI/7A号决定,要求各缔约方制定关于把与生物多样性相关问题纳入环境影响评估及战略环境评估立法或进程的准则[1]。2006年召开的《生物多样性公约》第八次缔约方大会上通过了“关于涵盖生物多样性各个方面的影响评估的自愿性准则”的第VIII/28号决定[2]。我国是最早签署《生物多样性公约》的国家之一,政府积极采取措施履行公约规定的义务。2003年9月1日起施行《中华人民共和国环境影响评价法》(以下简称《环评法》),首次提出对规划进行环境影响评价。要求“国务院有关部门、设区的市级以上地方人民政府及其有关部门,对其组织编制的土地利用的有关规划,区域、流域、海域的建设、开发利用规划,应当在规划编制过程中组织进行环境影响评价,编写该规划有关环境影响的篇章或者说明”;“对工业、农业、畜牧业、林业、能源、水利、交通、城市建设、旅游、自然资源开发的有关专项规划,应当在该专项规划草案上报审批前,组织进行环境影响评价,并向审批该专项规划的机关提出环境影响报告书”。这就意味着国家正式把针对规划的战略环境评价放在了重要位置[3]。2009年10月1日起施行的《规划环境影响评价条例》(以下简称《条例》),是在《环评法》的法律框架下,从规范管理的角度出发,对法律不明确之处予以明确,对法律的原则规定予以细化,通过进一步完善规划环评程序,明确实施主体,落实相关方的法律责任、权力和义务。《条例》的出台,表明国家对规划环境影响评价的执法力度将进一步加强[4]。其中直接归属农业部门的有农业、畜牧业专项规划,涉农的有土地、区域、流域、海域等有关规划。2010年9月环保部发文“中国生物多样性保护战略与行动计划(2011—2030年)”,在条目五“生物多样性保护优先领域与行动”中设立优先领域二“将生物多样性保护纳入部门和区域规划,促进持续利用”,要求“开展生物多样性影响评价试点”[5]。我国是生物多样性大国,生物多样性居世界第八位。我国又是世界上人口最多、约85%左右的人口在农村的农业大国,对生物多样性具有很强的依赖性。农业部门制定的农业规划以及其他部门制定的涉农规划,绝大部分是在农区实施的。农区是由原本丰富多样的生物地理就界开发而来,农区边际土地仍然是生物多样性相对富集的区域,农区生物多样性也是国家生物多样性的重要组成部分。开展农业规划环评生物多样性影响评价是农区生物多样性保护与管理的基础,也是环评不可缺少的内容。
2生物多样性影响评价基本内涵与主要内容
2.1基本内涵
生物多样性保护是生态和环境保护的核心内容之一,而环境影响评价是从源头保护生物多样性的重要途径。农业规划环评中生物多样性影响评价的基本内涵就是:农业规划实施对规划区域的遗传多样性、物种多样性、生态系统多样性和景观多样性可能带来的影响进行分析、预测与评估,提出避免、预防或减轻不良影响的对策和措施,建立监测机制并跟踪评价,持续改进达到保护目的。
2.2主要内容
农业规划生物多样性影响评价的主要内容有4方面:
(1)分析预测规划实施可能会影响到实施区域生物多样性的哪些方面。关于生物多样性影响评价的分析尺度,目前比较公认的是遗传多样性、物种多样性、生态系统多样性。随着景观生态学的发展,将景观生物多样性纳入生物多样性保护的层次;
(2)对影响可能造成的后果加以评价包括短期影响、长期影响、直接影响、间接影响、累积影响等,影响是否有利,是否可恢复等。
(3)针对生物多样性各层次的影响,需要采取哪些预防和保护措施;
(4)建立长期监测生物多样性的机制,跟踪和预测生物多样性的变化趋势。
3农业规划环境影响评价中生物多样性影响评价基本程序
根据农业规划环评中生物多样性影响评价的基本内涵,其基本程序包括规划分析、现状调查与分析、影响要素识别、影响预测与评价、预防和保护措施、监测与跟踪评价等。
3.1规划分析
规划分析首先是规划的协调性分析,规划协调性分析可以帮助了解规划政策背景[6],分析规划与相关政策法规的一致性、与产业政策的符合性、与国家及地方有关规划的符合性,同时避免不同部门、不同层次间规划缺少衔接以及冲突[7]。包括外部协调性分析和内部协调性分析。外部协调性主要是分析规划目标的合理性与限制性,内部协调性是分析规划界定的主要内容之间是否存在冲突等。其次是分析规划的有关内容,包括规划的编制背景、规划的目标、规划的对象、规划的具体内容、实施方案、实施范围、实施期限等。第三是分析规划的不确定性[8]。各级政府和部门编制的规划其协调与衔接状况对规划的实施具有不确定性、规划本身的远期不确定性、规划的具体项目的不确定性、污染物排放量的不确定性等。
3.2现状调查与分析
根据生物多样性的层次及保护需要,调查农业规划实施区域生物多样性历史演替过程和现状。重点调查分析以下区域的生物多样性:(1)具有生态学意义的保护目标;(2)具有美学意义的保护目标;(3)具有科学文化意义的保护目标;(4)具有经济价值的保护目标;(5)重要生态功能区和具有社会安全意义的保护目标;(6)生态脆弱区;(7)人类建立的各种具有生态环境保护意义的对象等[9]。
3.3影响识别、预测与评估
生物多样性影响识别是在分析农业规划目标及总体方案的基础上,通过一定方法找出农业规划所确定的某个项目或活动对生物多样性影响的各种变化指标,说明生物多样性影响的性质、程度及可能的影响范围。影响识别主要包括以下3方面:(1)影响主体识别。识别农业规划的目标、指标和总体方案及其执行主体,主要是可能给生物多样性带来影响的农业规划活动等具体的规划实施内容以及这些规划实施内容具体的执行主体。(2)影响受体识别。识别规划区域内主要的生物多样性资源:包括遗传多样性与重要农业种质资源、物种与生境多样性、生态系统多样性,如自然保护区、风景名胜区、湿地、农田、水土流失重点治理区等的组成结构、面积和分布等;景观多样性,包括景观类型多样性、斑块多样性、景观异质性和稳定性等。特别应了解该区域农业生产活动的历史与现状、是否产生过或者现在仍然存在一些严重的生态问题,因为这些生态问题往往与生物多样性直接相关。(3)影响效应识别。识别主体(农业规划)与受体(生物多样性)的相互关系,确定农业规划对生物多样性的显著影响及关键影响因子。对生物多样性影响的强度,关注影响发生的背景。影响强度包括影响范围、影响过程和影响性质(包括有利/不利、可逆/不可逆);影响发生的背景包括产生地点、影响时间以及受影响者的具体情况。在上述影响识别的基础上,结合规划的总体目标及在不同的阶段或期限予以实施的情况,预测规划实施的不同阶段或期限可能造成的生物多样性影响并进行评估。
3.4预防措施与保护方案
由于农业规划实施范围较大,具有宏观性,规划环境影响评价的生物多样性保护也需从大的范围和宏观上进行把握。制定具体的预防措施和保护方案,应依次按照预防措施、最小化措施、减量化措施、修复补救措施、重建措施序列原则进行[9]。物种及其生境(栖息地)是各层次生物多样性表现形式和基础,对于重要物种的保护要以就地保护为主,迁地保护为辅。物种与其生境具有不可分割的联系,保护原生境及其里面的生物资源是保护生物多样性及其资源永存的最符合自然规律的手段,也是“生态系统方法”的基本原理之一。迁地保护措施也很重要,但它是在原生境遭到严重破坏和就地保护已经不可靠的情况下的辅助手段。
3.5监测与跟踪评价
由于生物多样性影响的表现具有滞后性特点,应建立长期监测机制,对生物多样性保护目标动态变化进行跟踪监测,分析生物多样性变化的趋势,预防可能产生不良影响的因素,及时调整保护措施,确保生物多样性保护的有效性。
4农区生物多样性影响评价层次及特点
农业是一种直接利用生物多样性的产业,包括直接利用生物多样性的资源材料以及模拟生态系统的初级生产(植物种植业)和次级生产(动物养殖业)等全部生产过程;而且还包括进一步利用生态系统中的有机物腐解过程使之转化为农业经济作物(食用菌养殖、微生物造肥、生产沼气等)。考虑到农业规划主要是在农区实施,这里的农区不是仅局限于种植业区域的“小农区”,是包括农牧渔业生产活动范围的“大农区”,因此,就农区和农业而言,生物多样性可分为农区遗传多样性、农区物种及生境多样性、农区生态系统多样性、农区景观多样性、农业产业结构多样性几个尺度水平[10-11]。
4.1农区遗传多样性影响评价特点
遗传多样性是生物多样性的基本组成部分,是物种多样性和生态系统多样性的基础。它通常被认为是种内不同群体之间和一个群体内不同个体之间的遗传变异总和。遗传多样性是以物种为载体表现的,可以从形态特征、生理特征、细胞学特征、基因位点及DNA序列等不同方面来体现。农区遗传多样性影响评价应主要关注:
(1)农业活动使得生境破碎、消失引起物种种群缩小、消失导致遗传多样性丧失;
(2)外来物种入侵排挤当地种,使得遗传多样性丧失;
(3)农业新品种发展项目,对遗传多样性产生的影响;
(4)转基因作物可能引起的遗传多样性的变化及丧失[12]。由于受科学研究的限制,在现实中只对少量的物种进行过比较全面的遗传多样性研究,在遗传多样性层次评估生物多样性影响目前还不具有普遍意义。在环评工作中,建议把遗传多样性影响评价的内容与物种多样性、生态多样性影响评价融合在一起描述,更易于操作。
4.2农区物种及生境多样性影响评价特点
在我国几千年的农业栽培和养殖实践过程中,培育了大量食用与经济性能优良的作物、果树、家禽、家畜。我国栽培作物种和亚种有600多个,其中已知约237种为我国自古以来的土生栽培种,位居世界前列,被认为是世界三大农业起源中心之一。其中粮食作物30多种,蔬菜200多种,牧草与饲料作物约400多种。果树约300种,茶品种600多个,桑有15个种,共1000多个品种。家养动物品种和类群包括特种经济动物和家养昆虫在内,品种和类群有2000多个。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,其中仅棉田的重要天敌蜘蛛就有21科、89属、205种[11]。这些构成了我国农区物种及生境多样性。在环评实际工作中,对农业规划实施区域内的物种及生境的全部评价是不现实的,也不符合农业规划环评宏观性的特点。在满足农区生物多样性保护要求下,物种及生境多样性影响评价应针对区域关键物种及生境进行重点评价。
(1)保护物种。被国际、国家、地方、部门或保护组织明确列入保护名录的物种。主要评价保护物种分布状态、种群结构及现存数量、保护级别、濒危程度、生境特点、对环境的敏感程度、农业规划实施对保护物种的影响程度、就地保护和迁地保。护实施的可行性等;
(2)地方特有种。其分布范围狭窄、生境条件苛刻,当分布的区域环境改变,有可能造成这些物种灭绝。主要评价特有种的特有性(国际特有、国家特有、地方特有、区域特有)、濒危程度、生境特殊性、受影响程度、就地保护和迁地保护实施的难易程度等;
(3)重要的农业种质资源。是我国农业生产活动的基础,关注其受保护的状态,受影响程度,入库保存情况;
(4)栽培和家养生物的野生近缘种和野生类型。起源于我国的栽培作物不仅种类多,而且具有野生近缘种的也多,它们是农业生物多样性的宝贵遗传资源;家养生物的野生型是潜在进行品种改良的重要遗传资源。这些遗传资源的价值难以估量,在评价中应重点确认这些物种的存在、数量、生境条件、濒危程度、受影响和潜在影响程度、保护措施等;
(5)其他物种,规划实施区域受到较多关注的物种,具有文化及文物特点的物种等。
4.3农区生态系统多样性影响评价特点
我国农区生态系统按其基本类型可以分为6类:农田(水田与旱地)生态系统、种植园(水果、干果、蔬菜、茶叶、桑、药材、花卉和其他特殊经济作物)生态系统、草原与草地生态系统、水产水域生态系统(陆地水域和海洋水域,与湿地生态系统基本类同)、集约化养殖场系统和农区边际土地生态系统[11]。农业规划实施不确定性的特征,在对农区生态系统多样性影响的质(影响性质、影响类型、影响因素)和量(影响程度、时空规律、发生概率)上有更多不确定性。农区生态系统多样性影响评价主要是:
(1)生态系统类型结构和功能完整性;
(2)生态系统的脆弱性和整体变化趋势;
(3)生态系统的服务功能及生态承载力;
(4)农业规划实施可能的影响方式、范围、强度和持续时间;
(5)受影响强度、范围和持续时间,影响的结果是否有利、是否可逆;
(6)生态系统抗干扰的能力、恢复能力和生态系统的功能维系;
(7)预防与保护措施实施的可行性。
4.4农区景观多样性影响评价特点
景观多样性是继遗传多样性、物种多样性、生态系统多样性被提出的生物多样性研究的第四个主要层次。这4个层次之间的关系依次为遗传多样性产生了物种的多样性,物种多样性与生境多样性构成了生态系统的多样性,多样性的生态系统聚合并相互作用又构成了景观的多样性。农区景观范围多指大农业或是整个农业区域,因此对具有战略定位的农业规划进行景观多样性影响评价是非常重要的。农业规划实施对农区景观多样性影响,主要关注(1)对景观类型多样性影响,景观类型的分布面积和空间结构等发生明显变化、影响强度、指标物种濒危程度、变化是否可恢复;(2)对景观斑块多样性影响,镶嵌地块间生境的异质性、连通性是影响生物多样性的重要因素。农区残存的非农作性生境,包括农田边际土地、岛状野生生境、灌木带、林地、水塘、沟渠、荒地和休耕地等受影响的程度,这些生境破碎化程度,影响强度是否可逆;(3)对景观格局多样性影响,地块内物种的异质性和共生性影响物种多样性丰富程度。农业活动方式变化、人为干扰强度、外源性物质流入(农用化学品等)、外源性遗传物质入侵(转基因种植、外来物种入侵等)的影响。
4.5农业产业结构多样性评价特点
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,这也是农业规划中重要的篇章。应重点分析农业规划实施区域规划实施前后,农、林、牧、副、渔各业的组成比例与结构可能产生的变化,这一变化对当地生物多样性可能产生的影响,分析影响的范围、强度持续时间、是否有利、是否可逆等,重点评估当地生物多样性变化可能带来的经济价值变化。
我们知道生物多样性是大自然的安排,自然因素的破坏是进化的结果,人为的破坏会改变自然的安排,给我们的生存带来危机。作物品种多样性是一种资源,有着重要的价值,人类的衣食住行均离不开它,一旦失去生物多样性,人类生存的基础可能就会造成破坏。农作物的多样性为我们提供了生存的机会,我们人类所需的食物、药物及多种工业原材料均来自于这种多样性,多样性的维持有助于我们获取食物,会丰富我们的营养,提高我们生活的质量。一旦这种多样性减少甚至丧失,我们遭受的首要危机就是粮食危机。联合国粮农组织不断发出警告,现在人类生存所依赖的食物越来越集中于少数几种,一旦遇到气候变化或地质变化就可能会减产,而其他的作物我们已很少种植,甚至已经没有种植了,若干年后人类的食物必然匮乏。联合国生物多样性项目组专家也断言,作物多样性的减少除了引发粮食危机外,可能还会引发其他危机,如导致药物原材料、工业材料的减少,严重的则会引发疾病无药医治的局面;人类的食物过于集中几种食物,导致人类饮食出现均质化的倾向,可能助长非传染性疾病如糖尿病和心脏疾病等的患病率。农作物的多样性在保持土壤、水资源品质及气候调节上也发挥着重要作用。黄河流域是中华民族的发祥地,曾经物种丰富、土地肥沃,但是由于长期战乱与过度开发,现在这里的生物多样性已基本丧失,土地贫瘠,土地荒漠化严重。作物多样性对于大气成分调节、地球温度等方面也有重要的作用。现在我们所知的地球大气层中的氧气含量为21%,是千万年来植物光合作用的结果,如果作物多样性还像今天一样在减少,有科学家预测,大气层中的氧气总有一天会由于氧化反应而消耗殆尽。今天地球上的生态环境日益恶化,作物多样性的减少,还可能会影响生物链,最终会导致某一区域生态系统的崩溃。因此,我们需要认真对待作物多样性的存在,一个物种一旦灭绝,便永远难以再生。尤其是现在的一些濒危作物种类,如果消失了,我们将失去宝贵的生物资源,对于子孙后代、对于社会发展都是巨大的损失。
2农作物多样性减少的原因
从全球范围来看,农作物的多样性在减少,已是不争的事实。我们需要探寻其原因,才能够寻找到保护良策。从整体上来看,导致农作物多样性减少大致有两个方面的原因,一是自然因素,二是人为因素。自然因素是一种自然选择的结果,生物个体在自然选择中既能保持亲本的遗传性,也可能会出现变异,在变异中如果能够胜出,有利变异才可以将遗传信息延续下去,有利变异在日积月累的过程中,慢慢适应了新的生存环境,就会产生新的生物类型,也会形成多样化的生物样态。生物如果出现了不利变异的基因将会被淘汰,直到生存环境改变而消失。当然自然选择过程缓慢,只有在长时间内才能看出影响。另外,气候的变化、地质条件的改变、降雨量的减少或增多都可能会导致生物多样性的减少。人为因素是导致农作物多样性减少的直接原因。生物科技与农业机械化的发展使得农作物产量不断提高,虽然满足了人类的需求,但在一定程度上也限制了作物多样化的发展。比如,美国已经放弃了传统农业及耕作技术,大规模发展基因作物及产业化经营,其作物品种正在不断减少,多样性在丧失,有95%的蔬菜品种已经没有在美国出现过。人类活动对作物多样性的减少负有直接责任,具体表现在:第一,作物品种改良、外来品种的引进或遗传物质的杂交,在一定程度上丰富了作物的多样性,但是也使得作物类型简单化,可能会导致一些传统品种的丧失。比如,在印尼,过去20年来,已经有1000多个水稻品种丧失,现在75%的水稻来自单一母体,导致了水稻遗传基因的丧失。第二,大规模的产业化生产,导致了农户对经济效益的追求,这必然会出现单一品种独大的局面,而忽视来对其他品种到培育与种植。第三,生态环境的恶化,长期以来人类的开发,过度的开垦、放牧,不合理的开采,土壤污染及水质污染等,导致了作物品种的减少或没绝。第四,城市化的发展,大型工程的建立,侵占了大量土地,需要在一些特定地域和气候条件下生长的农作物可能会消失。
3农作物多样性的保护对策
农作物多样性的减少已经危及到人类社会的生存和发展,农作物多样性的保护与恢复已经成为世界各国共同面对的任务。首先,应用现代科技,促进传统农业发展。现代农业与传统农业并不对立,农业的发展与生物多样性的保护也不矛盾,现代科技可以用来提高农业的产量,也可以用来保护生物多样性资源,以满足人类生存的多种需求。任何地域均有自己的环境特点,没有一个农作物品种能够适应所有区域,在一个地域一般有一个或几个优势农作物本地品种,这是传统农业发展的根本希望所在,本地物种是在长期耕作中形成的,不能轻易放弃。当然,优质高产的农作物品种也需要培育种植,需要用现代科技来改造或是培育新的作物品种。现代科技虽然改变了人类的耕作方式,比如化肥农药的大量使用,但是不能废弃传统的施肥与病虫害防治方法,需要从农田整体生态系统上保持高产品种与本地品种的平衡,需要保持农作物与其他作物的协调。唯有这样,才能保持农作物多样性的持续与传统农业的发展。其次,加强基本农田和农家保护。农作物多样性的存在依赖于丰富的、多样化的生态环境。加强基本农田保护,就是要恢复退化的农田生态,恢复农作物多样性生存的环境。可以运用必要的法律、行政或经济手段,强化对基本农业耕地的恢复与管理,防止耕地流失,防止耕地土壤肥力的下降。综合运用生态学原理,强化农田区域内生态系统建设,可以将农田基本布局、水利设施、水资源和其他的林木、草地资源相结合,形成合理的独立的生态系统。在该系统内农作物与其他作物、生物形成合理配置,构建一个生物多样性的农田格局。如果说农田保护是一种宏观格局的农业保护,那么农家保护就是农民在农业生产过程中的微观保护,是农民在种植生产与管理中进行的就地保护。
农民在农业生产过程中的决策与管理在很多时候直接决定了某一作物品种的去留,被保护的种质资源在生态系统继续进化发展,使得该资源的多样性不断丰富。同时,在生态系统内,被保护的种质资源可以与其他生物发生基因交流,能够提供该资源栽培品种的变异机率,从而最大丰富该品种遗传基因的多样性。因此,农家保护值得重视,不仅能够为育种、选种及留种提供方法,还可以在生态环境改变的情况下使用,是一种可持续的保护办法。再次,优化耕作种植模式。当前农作物多样性减少的一个重要原因就是当前单一式的种植及粗放式的耕作方式所导致的。在耕作种植过程中,需要因地制宜,合理构建农田作物的资源及种类,将现在的单一作物种植改为复合立体式种植,强化农林牧渔的优化搭配,实现不同作物之间的轮换耕作。尽量采用绿色耕作模式,少用化肥农药,采用生物防虫手段,增强土壤肥力保持水土,提供农田生态系统的生产能力,从而最大限度地保持农作物多样性的保持。复次,加强农作物多样性的保护技术及监测手段。现代科技为农作物多样性保持提供了条件,需要大力发展物种保护技术、污染防治技术、种质资源监测技术及水土保持技术等。需要积极开展农业生物多样性调查,建立生物多样性数据库与基因库。有条件的地方,还可以建立农作物多样性保护区。
关键词:农业工程生态环境动态评估
农业工程是人类实施的历史最悠久、范围最广泛、对自身生存和发展贡献最卓著的工程。农业工程研究和实施的对象是生物及其赖以生存繁衍的土壤、水和空气。过去研究和实施农业工程,总是将注意力放在妨碍或危害生物生长的直接因素上,如虫子蚕食庄稼,就研究如何消灭虫子,而对吃虫子的生物会带来什么影响则研究不够,对由此而阻断的生物链及其对生
物多样性的影响则研究更不够,对形成生物多样性的母体———地球会造成什么样的破坏,甚至连关注都很少。以至于地球上的生物正在以惊人的速度灭绝,土地肥力大量流失,人类生存环境迅速恶化。
1 农业工程研究实施不当对生态环境的破坏
农业工程是典型的系统工程,但工程不系统,则会造成生态环境破坏,使人类失去赖以生存的自然资源。农业工程造成生态环境破坏,威胁人类健康和生存的事例很多。
1.1 大面积喷洒广谱农药破坏生态平衡
为消灭危害森林且蔓延很快的松毛虫,人类采用飞机喷洒农药,有效地消灭了松毛虫和其他害虫,可谓手段先进,效率极高。但是,喜食松毛虫的灰喜鹊却因吞下被药死的松毛虫,而二次中毒死亡,吞吃其他虫子的鸟儿命运亦如此。如此恶性循环,加害自身、贻害后世。
1.2 “黑风暴”使开垦者自尝苦果
19 世纪中叶,美国采取优惠的移民开荒政策,引导人们去开垦半干旱的中西部大草原。在强大的农业机械化手段支持下,中西部很快成为美国的粮仓,这在当时,无疑是开发与就业
双丰收的大系统工程。孰料因过度地掠夺性开垦和放牧,造成新垦地大面积沙化,逐渐成为沙尘暴的源头。
1.3 旋耕是精耕细作和破坏土壤结构及其生态的“双刃剑”
旋耕从表面上看是精耕细作,但事实上,旋耕不仅耕细了土壤,同时也严重破坏了土壤的团粒结构,不利于作物根系的发育和生长;旋耕把土壤中对作物生长非常有益的蚯蚓等大型土壤动物几乎斩尽杀绝,使人类失去了增加土壤孔隙度的天然助手;旋耕造成有利于土壤微生物生长的腐殖质大量流失,导致细菌减少、土壤分解有机物的能力大幅度下降。与此同时,由于旋耕破坏了植物生长的土壤生态环境,人们不得不采用化学方法来促进作物的生长。但无论土壤活性剂也好、化肥也好,长期使用,都会导致土壤板结、土地肥力下降。这就是旋耕间接带来的恶果。
2 农业工程研究实施与生态保护问题
2.1 农业工程研究与实施应当保护植物多样性
随着农业耕作方式的改变和植物生长环境的恶化,植物的遗传多样性正在逐步减少。植物多样性减少的损失不仅限于农业生产,而且还影响到人类的健康。目前美国 1/4 的药物是利
用从植物中提取的化学物质制造的,发展中国家大约有 35 亿人的医疗保健主要依靠草药。如果农业工程研究与实施,不充分注意到对植物多样性的保护,在采取一项措施时,导致其他植物的灭绝或生长环境的长久破坏,实质上就是断绝了相关的育种途径,透支了未来的食粮,破坏了人类的生存环境和健康,最终可能导致人类自身的灭绝。
2.2 农业工程研究与实施应当保护动物多样性
由于土壤动物是一生,或生命过程中有一段时间在土壤中度过的,一般不能直观地被觉察到,因此很容易受到各种农业工程措施的伤害,应当引起特别关注。在进行作用于土壤的农业工程研究和实施时,要深入研究对土壤生物的伤害和生存环境的破坏,尤其是对极易受到伤害的大型土壤动物的伤害。农业工程的研究实施,要让土壤动物成为增产的助手,而不能使
这些“助手”明显减少,更不能造成它们的灭绝。
2.3 农业工程研究与实施应当保护土壤微生物
由于土壤微生物是肉眼看不见的,因此,在农业工程研究与实施中很容易被忽视。
2.4 农业工程研究与实施应当保护人类生存环境
以往,农业工程研究与实施不同程度地破坏了人类的生存环境,过度开垦造成土地肥力流失,围湖造田造成湿
地锐减,等等。改造自然反而带来对自然的更大破坏,根源在于人们对农业工程的研究和实施与环境的关系认识不足,缺乏相应的与人类生存息息相关的生态环境的保护意识。
3 保证农业工程研究实施而不破坏生态环境的对策
既然农业工程研究与实施会带来生态与环境问题,就应当采取措施来避免或最大程度地减轻负面影响。可以采取的措施,主要包括建立法规、立项审查、工程评估、提高研究人员和
决策者的生态与环境意识。
3.1 强化农业工程研究与实施的立项审查
在农业工程的科研立项中,目前,已经注意到对环保的审查,但很少涉及对生态影响的审查。在工程实施立项中,我国对大型工程的生态与环境影响审查非常重视,如三峡工程对生态与环境影响的评估,成为立项评估的最重要因素之一。但在一般农业工程项目实施中,几乎没有生态与环境影响评估。建议在立项时,组织专家充分论证,实行生态环境评价过关制度,并建立某种形式的责任追究制度,保证评价的客观性和公正性。
面对我们的疑问,射洪县农业局局长蔡成银将问题简化为两点:一是通过这一项目的实施,提高了人们对生物多样性的保护意识,形成了射洪县生物多样性保护机制,建立了农业生物多样性的管理、协调、监测机制,促进了射洪农业的可持续发展;二是立足射洪县农业产业实际,实现把农业生物多样性项目结合到现有农业项目和新农村建设项目中去,实现项目效益的最大化。
以虫治虫
走进金华镇中坪村,漫山遍野的清见果树挂满了累累果实,尽管离成熟上市还有1个多月,但是清淡的柑橘果香已经令人垂涎欲滴。
2003年成立的金华清见桔橙有限公司,自创立之初走的就是循环农业的路子,一方面与高金公司联办万头生猪养殖场,另一方面承包中坪村等周边4个村的3000亩地种植清见果树,实行“猪―沼―果”模式。去年,公司实现产值4000多万元,有效带动了当地农民增收。
但公司生产部经理吴治德坦言,果树防虫治虫始终是个难题。红蜘蛛是清见果树最大威胁,过去,果园每年要喷施2―3次剧毒农药,由于喷施范围不能覆盖全部害虫,效果并不理想。同时,化学农药也大量杀伤天敌,使得害虫危害加重,严重影响果品的产量和品质。虫害对于这个以生态循环农业为主的果园来说,是最急需解决的问题。
射洪县植保植检站站长李万聪对于清见果园十分熟悉。作为农业生物多样性项目的具体实施者,她为果园送去了“捕食螨”。“捕食螨”是红蜘蛛的天敌。每年4月和10月,将“捕食螨”幼虫挂袋,成虫破袋而出,捕食红蜘蛛,效果非常理想。在推广这一项目时,李万聪给吴治德详细算了一笔账,以每亩挂60袋“捕食螨”计算,一年挂两次,每袋1元多,每亩的成本150元左右,比过去喷施农药费用低,同时保证了果品质量,保护了果园生态环境。
经过去年一年的试验,吴治德统计的数据更为直观:以虫治虫的模式为果园减少农药施用量750公斤,节约劳动力1500个,防治成本降低9万元,节约人工费7.5万元;果园亩产2200公斤,增产200公斤,增收600万元。今年年初,吴治德主动找到李万聪,准备大规模引进“捕食螨”。
回归传统
提到药材白芷,有一种说法是“四川白芷在射洪,射洪白芷在柳树”。柳树镇白芷种植面积达4000亩,年产白芷2000吨。作为白芷种植核心区的魏家营村,白芷种植面积达1500亩。
魏家营村村主任马志良说起白芷总喜欢从上世纪八十年代初谈起,尽管魏家营村种植白芷已经有20多年的历史,并形成了规模效益,但村民从白芷上实现增收却是一波三折,市场价格波动、品种老化、农药残留超标是白芷种植户无法逾越的“鸿沟”。李万聪和她的团队在实施农业生物多样性项目的探索中,把解决这三个问题作为项目与本地农业产业相结合的切入口,一方面,为种植户引进了白芷新品种;另一方面,实施白芷套种大蒜的种植模式,既提高了农民的种植收入,又减少了白芷的病虫害。
走进魏家营村,你会看到村民在白芷地里以人工拔除的方式除草,现代农业的规模化发展与传统耕种方式形成了巨大的反差。魏家营村在农药残留超标上吃过大亏,白芷地里常见的杂草是水马齿苋,与白芷争光争肥,种植户惯常的做法是喷施除草剂,将水马齿苋与其他杂草一并剔除,而这一做法的后果是造成白芷农药残留严重超标,根本无法出口。推行白芷套种大蒜模式后,大大减少了杂草的数量,少量的杂草用人工的方式即可拔除,降低了种植成本,并保证了白芷质量。村民皮素芬家有5亩白芷,还养了6头猪,她在技术人员的指导下,用沼液做肥料,白芷套种大蒜,形成了初步的循环农业和生态农业模式,皮素芬一年的收入有两万多元,比在外打工的丈夫的收入还高。
产业与项目互动
柳树镇农业服务中心的技术员梁尚华在参加了县里的统一培训后,成为魏家营村和竹林村农业生物多样性项目的辅导员。她既要为农民灌输生物多样性保护意识,又要为农民解答农业技术疑问,同时,也不断接受着新的挑战。在组织村民采集生物样本的过程中,一些过去她从未留意过的生物及植物病害,都让她不得不请教更专业的学者。
2008年6月,欧盟―中国农业生物多样性项目正式启动。射洪县项目办以5个乡镇为单位,对40个社区的1000名农民开展了一系列理论知识和实用技术培训。在40个社区里优选了5个理念先行、设施完善、特色鲜明、效益显著、带动力强的社区作为重点打造的示范社区,魏家营村就是其中之一。通过对农民的培训,共采集物种4800个,制作了各类标本4500个,制作生境资料收集汇总表40张等。
魏家营村村民黄茂是最先加入到项目中来的农民。在他看来,项目的推行增加农民收入只是一个方面,更为重要的是农民环保意识的增强和农村环境的改善。过去,村民对杂草是“除之而后快”,而现在,通过对植物样本的采集与辨认后,能识别出有害草和无害草。村民在人工除草时就会进行筛选,既除掉了有害杂草,又通过对无害草的保留而实现了保土保肥的目标。
李万聪在项目推进过程中,感觉最为困难的是没有现成的模式可以借鉴。尽管在国外农业生物多样性项目的覆盖面非常广,但在中国还是一个全新的课题。李万聪和她的团队只能在尝试中不断创新总结,一个阶段一个阶段地探索。她现在思考得更多的是项目结束后,如何将农业生物多样性的理念延伸与推广下去。但不管怎么说,射洪县并不是孤立地推动项目,而是在以农业产业带动项目实施上取得了宝贵的经验,通过项目的实施,使农民种出的粮食和蔬菜更加安全,施用的农药更少,促进人与自然协调发展。
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1月11日,联合国“国际生物多样性年”活动在德国柏林正式启动,全球生物多样性面临威胁的严峻形势开始进入公众的视野。
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保持物种多样性和生态环境健康具有重要的经济意义。联合国的一项研究显示,全球每年因毁林和森林退化导致的损失达两万亿至4.5万亿美元。反之,如果每年向自然保护区投入450亿美元用于改善生态系统,由此带来的收益可高达5万亿美元。