(来源:上观新闻)
“鱼除草松土、稻提供荫蔽”这样“稻鱼共生”的实践,在我国已经延续了1200余年,并被联合国粮农组织列为首批全球重要农业文化遗产。
这一模式真的有效果吗?它是如何生效的?科学家用现代研究证实:它不仅能让水稻增产,还能少生病虫害、少长杂草,堪称“一举多得”的生态妙招。
记者日前从华东理工大学获悉,该校药学院教授万年峰课题组联合中、英、法、美、德、瑞士、丹麦、西班牙等全球科研人员,在国际生物学著名期刊《细胞》子刊——《当代生物学》上以封面文章形式,发表了题为“营养级联驱动农业文化遗产稻鱼共生系统的可持续性”的研究成果。
研究团队整合了全球18个国家的实验数据,并在中国东部开展了长期田间定位与行为学实验,系统证实了“稻鱼共生”这一古老农艺不仅能增产,更能通过生态调控机制控制病虫害,为生态农业转型与保障粮食安全开辟了科学路径。
全球数据分析带来了令人振奋的发现。与水稻单作相比,稻鱼共生使水稻产量平均提升了12.5%,而且不同鱼种带来的增产效果存在明显差异。
更值得关注的是,养鱼之后稻田里的无脊椎捕食性和寄生性天敌数量几乎翻了一番,增加了99.3%,与此同时害虫减少了24.1%,病害减少了38.8%,杂草更是减少了45.7%。
研究还发现,就不同气候带、水稻类型和试验类型而言,温带的控害与增产效果比热带的更好,非有机稻田的效果优于有机稻田,小区试验的效果优于盆栽试验。
不同鱼对水稻增产效应存在明显差异
稻鱼共生影响稻田营养级类群的响应效应值
全球试验数据的路径分析:下行效应.
“稻鱼共生”究竟是如何实现增产的呢?
研究团队通过路径分析找到了答案:在水稻与病虫草害的两营养级关系中,稻鱼共生通过直接抑制有害生物来促进增产;而在水稻、害虫、天敌这三营养级关系中,稻鱼共生则是通过增加天敌数量来抑制害虫,进而实现间接增产。这种下行控制作用在有机与非有机系统、温带与热带地区均持续存在,形成了一条清晰的生态链条:稻鱼共生促进天敌种群,天敌抑制害虫,最终促进水稻生产力。
为了进一步验证这一全球效应,课题组开展了连续4年的野外田间试验。结果证实,与水稻单作区相比,稻鱼共生区内的稻飞虱、螟虫、卷叶螟等主要害虫数量明显下降,而捕食性蜘蛛的数量则更高。与此同时,养鱼后水稻的千粒重和产量也都增加了。
路径分析再次确认,稻鱼共生通过增加天敌数量来抑制害虫,进而实现间接增产效应。
稻鱼共生模式抑制害虫和保育捕食性蜘蛛。
稻鱼共生模式增加水稻千粒重和产量。
鱼捕食稻飞虱和蜘蛛行为试验。
盆栽行为学实验进一步阐明了其中的机制。研究团队观察到,鲫鱼和红鲤鱼等鱼类偏好取食褐飞虱等害虫,却不会捕食捕食性狼蛛。这意味着鱼类在稻田中扮演着“精准调控者”的角色,既直接削减了害虫,又保护并强化了田间的天然“控害军团”,从而建立了一套高效的协同控害网络。
该研究不仅用现代科学证实了传统生态农业的智慧,更揭示了其背后深刻的生态学原理——通过恢复和强化稻田内的生物多样性,驱动正向的生态系统级联效应,可以实现生态集约化生产。
“这一成果可以为全球在保障粮食安全、减少农药使用与农业面源污染、应对生物多样性丧失等多重挑战时,提供一套兼具高度生态效益和生产效益的可推广方案。”万年峰说。
华东理工大学为该论文第一完成单位且唯一通讯单位,万年峰为论文通讯作者兼共同第一作者,此外,复旦大学硕士生申思源、上海交通大学博士后李牧遥、万年峰课题组硕士生陈艳和潘霏仪为共同第一作者。
原标题:《我们老祖宗到底有多牛?华理最新研究带你看懂1200年前的种田黑科技!》
栏目主编:姜澎
来源:作者:文汇报 李相如