15.2 改善农田生态系统的途径

农田生态系统是一类组成结构简单、缺乏自动调节能力和自我完善能力的人工生态系统。这类生态系统,不仅稳定性差,而且价值流动也不合理,必须遵循生态学和经济学的原理,进行改善和提高。改善农田生态系统的途径主要有以下几个方面。

一、山川农田综合治理

农田生态系统与其周围的各类自然生态系统有着极其密切的联系。各类自然生态系统为农田生态系统的存在和发展提供必要的自然条件。尤其是森林生态系统,在调节气候、涵养水源、保持水土、防风固沙等方面,发挥着巨大作用,对农田生态系统的影响最大。因此,要使农田生产系统高效、稳定,就必须保护各种自然生态系统,特别是森林生态系统,使它们免遭破坏,正常发展。这就是说,改善农田生态系统时,不能只考虑农田本身,必须山川农田综合治理。这就是很多生态学家提出的“大农业”观点。正如人们常说的那样:没有山青水秀,就没有鸟语花香;没有山青水秀、鸟语花香,就不会有五谷丰登和六畜兴旺。

二、增加结构的复杂性

增加农田生态系统结构的复杂性,是提高系统稳定性的重要途径。要作到这一点,需要充分利用空间结构和物种的共生关系。

利用空间结构,主要是根据自然资源的立体性,开展农田的立体种植,以增加光线、温度、水分和肥料资源的垂直利用厚度。

例如,玉米间作大豆[Glycine max(L.) Merr.]或花生(Arachis hypogaea L.),是垂直利用自然资源的成功作法。玉米为碳4植物,茎秆高,叶片大,根系发达,喜欢强光照;大豆和花生是碳3植物,茎秆矮,叶片小,根系浅,不需要太强的光照。它们进行间作,既加大了土壤耕作层和地上空间的利用厚度,而且还促进了农田的通风透光。此外,大豆、花生的根系具有固氮能力,能增加土壤肥力。这一切,都能导致稳产、高产。

橡胶园的立体种植,其垂直利用自然资源的程度,比玉米、大豆间作的效果要大得多。橡胶园的最上层是大乔木橡胶树,第二层是小乔木肉桂(Cinnamomum cassia Presl.)和大型灌木罗肤木,第三层是中型灌木茶树(Camellia sinensis O. ktze.),最下层是草本植物砂仁。在这种立体多层种植中,各层植物不但不会互相干扰,反而互相促进生长发育。这是因为橡胶树、肉桂、萝肤木、茶树和砂仁等物种间存在着互利互惠的共生关系。具体来说,橡胶树的遮荫,为肉桂、萝肤木创造了适宜的光照条件,也减轻了春旱对茶树的不良影响。而肉桂、萝肤木、茶树和砂仁的蓄热,可以减轻橡胶树的寒害。橡胶树和其它树种所造成的林下弱光条件,又为阴生植物砂仁的生长发育提供了理想条件。正由于上述各物种的互利互惠,结果橡胶增产一成,茶叶增产几成到一倍,还收获了大量药材。

利用空间结构开展农田立体种植,更重要的收益是增加了农田生态系统的结构复杂性。因为作物种类和垂直层次的增多,必然为更多的动物和微生物创造了适宜的生存条件。整个系统中生产者,消费者和还原者种类的增多,就使得空间结构和营养结构日趋复杂,自动调节能力(抗御不良环境条件的能力)不断增强,系统的稳定性就会不断提高。

三、建立合理的农田综合体系

农田生态系统的稳定,不仅来自自身内部的结构复杂性,而且也来自与外部其它人工生态系统的协同发展,这就是建立农田综合体系。

农田综合体系是将粮食生产与林业、牧业、渔业、副业结合起来,共同发展的体系,这一体系进一步增加了农田生态系统的稳定和高效。

例如,广东顺德县的“桑基鱼塘”,就是农田综合体系的典型例证。“桑基鱼塘”的基本作法是将部分低洼稻田挖深作塘,塘内养鱼,提高加宽塘基,种桑养蚕,蚕粪蚕蛹养鱼,鱼粪肥塘,塘泥肥田、肥桑,达到了稻、鱼、桑三丰收。我国其它地区发展的“稻基鱼塘”、“蔗基鱼塘”、“菜、鱼、猪”、“粮、鱼、猪”或“粮、畜”等等作法,都是合理的农田综合体系,都起到了促进农田生态系统稳定发展的作用。

四、使生物物质和能量多级利用

在农田生态系统中,人们利用的农作物生物物质,一般仅占20~30%。 70~80%的生物物质,如秸秆、糠麸、饼■等,含有大量的营养物质和能量,往往被作为肥料和燃料用掉。如果使生物物质多级利用,就能大幅度提高生物物质的利用效率。

多级利用生物物质的方式很多,例如,秸秆还田是人们长期以来用作保持土壤有机质的有效措施,但秸秆不经过处理直接返回土壤,须经过长时期的发酵分解,方能发挥肥效。如果将秸秆经过糖化过程,就能成为家畜喜欢的饲料,而家畜的排泄物及残渣,可再用以培养食用菌。生产食用菌以后的残菌床,又可以用来繁殖蚯蚓,最后再将繁殖蚯蚓后的杂屑残物返回农田。虽然最终还田的秸秆有机物的肥效有所下降,但增加了饲养家畜、生产食用菌和蚯蚓的直接经济效益,显著提高了生物物质和能量的利用率。

生物物质和能量的多级利用,使得农田生态系统中的价值流动更加合理。

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生物物质和能量的多级利用,使得农田生态系统中的价值流动更加合理。