中新网上海5月6日电 (姚雪 许婧)数千年前,中国先民开创的“稻鱼共生”农耕模式,如今被现代科学揭开了生态密码。记者6日从华东理工大学获悉,该校药学院万年峰教授课题组联合中、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相关研究成果,系统证实了这一“全球重要农业文化遗产”的生态价值与增产潜力,为全球生态农业转型和粮食安全保障提供了新路径。
“稻鱼共生”是中国传统农耕智慧的代表,即在同一块稻田中既种植水稻,又养殖鱼类,实现“一水两用、一田双收”。为破解这一古老模式背后的生态学原理,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。
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。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的效果,小区试验的效果优于盆栽试验。
“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。令人欣喜的是,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,万年峰课题组开展了连续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。
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。
“这一成果不仅用现代科学证实了中国传统生态农业的智慧,更揭示了其背后的生态学原理。”万年峰教授表示,该研究提供了一套兼具生态效益和生产效益的农业推广方案,可为全球应对粮食安全、农药污染、生物多样性丧失等多重挑战提供借鉴。(完)